KR20180056938A - 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치 - Google Patents

유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180056938A
KR20180056938A KR1020160154899A KR20160154899A KR20180056938A KR 20180056938 A KR20180056938 A KR 20180056938A KR 1020160154899 A KR1020160154899 A KR 1020160154899A KR 20160154899 A KR20160154899 A KR 20160154899A KR 20180056938 A KR20180056938 A KR 20180056938A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
light emitting
layer
emitting diode
organic
Prior art date
Application number
KR1020160154899A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101957669B1 (ko
Inventor
김도한
김중근
윤승희
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020160154899A priority Critical patent/KR101957669B1/ko
Publication of KR20180056938A publication Critical patent/KR20180056938A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101957669B1 publication Critical patent/KR101957669B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/14—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrogen or carbon atoms directly attached to at least one ring carbon atom
    • C07D251/24—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrogen or carbon atoms directly attached to at least one ring carbon atom to three ring carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L27/3244—
    • H01L51/0054—
    • H01L51/0067—
    • H01L51/5012—
    • H01L51/5072—
    • H01L51/5096—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 트리아진 모이어티에 링커를 통하여 트리페닐렌 모이어티가 도입된 유기 화합물 및 이 화합물을 이용한 유기발광다이오드와 유기 발광 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 유기 화합물은 전자 수송 능력이 우수한 트리아진 모이어티에 삼중항 에너지 준위 값이 높은 트리페닐렌 모이어티가 도입되어, 발광물질층 내 삼중항 엑시톤이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하고, 발광물질층 내에서 단일항 엑시톤의 생성을 유도할 수 있다. 따라서 본 발명의 유기 화합물을 발광 소자의 전자수송층 등에 적용하여 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, 발광 소자의 수명을 개선할 수 있다.

Description

유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치{ORGANIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITTID DISPLAY DEVICE HAVING THE COMPOUND}
본 발명은 표시장치에 사용되는 유기 화합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기발광다이오드의 발광 효율 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
표시장치가 대형화됨에 따라 최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(organic light emitting diode; OLED)를 포함하는 유기발광 표시장치의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.
유기발광다이오드는 정공 주입 전극(양극)과 전자 주입 전극(음극) 사이에 위치한 발광물질층(emitting material layer; EML)에 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자가 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 유기발광다이오드는 플라스틱 같은 휠 수 있는 (flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 낮은 전압(10V 이하)에서 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.
유기발광다이오드는 음극으로부터 발광물질층에 효율적으로 전자를 주입시키기 위하여 음극과 발광물질층 사이에 전자주입층(electron injection layer; EIL)과 전자수송층(electron transporting layer; ETL)이 위치할 수 있다. 종래 유기발광다이오드를 구성하는 전자수송층의 소재로서는 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate; Liq) 등의 소재가 사용되었으며, 전자주입층으로부터 전자수송층으로의 전자 이동을 원활하게 하기 위하여 알칼리 금속이나 알칼리토 금속이 도핑되기도 한다.
그런데, 종래 유기발광다이오드의 전자수송층 소재들은 삼중항 에너지가 낮기 때문에, 발광물질층의 삼중항 엑시톤 에너지가 전자수송층으로 전이되어 유기발광다이오드의 발광 효율을 저하시키는 요인이 되었다. 뿐만 아니라, 삼중항 에너지가 높은 전자수송층 재료들은 분자의 파이(π)-전자 공명 길이가 짧은 특성으로 인하여 유리전이온도가 낮아 열 안정성이 떨어진다. 이에 따라, 유기발광다이오드 전기적 안정성이 떨어져서 발광 소자의 수명이 감소되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 높은 삼중항 에너지 준위를 가지며 열 안정성 및 전자 수송 특성이 우수한 유기 화합물과, 상기 유기 화합물이 적용되어 발광 효율이 향상되고, 소자 수명이 개선된 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 가지는 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전자 수송 특성이 우수한 트리아진 코어에 삼중항 에너지 준위가 높은 트리페닐렌기가 도입되고, 적절한 길이의 공액(conjugated) 구조를 가지고 있어서 열 안정성이 우수한 유기 화합물을 제공한다.
본 발명의 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
화학식 1
Figure pat00001
(화학식 1에서, a와 b는 각각 1 내지 5의 정수임; L1은 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴렌기 또는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴렌기임; m은 0 또는 1임; R1과 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 시아노기, 비닐기, 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C20 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기 및 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기로 구성되는 군에서 선택되고, m이 0이고, a와 b가 1일 때, R1과 R2 중에서 어느 하나가 수소 또는 페닐기인 경우, 다른 하나는 페닐기가 아니다)
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 유기 화합물을 유기물층, 일례로 전자수송층이나 정공차단층에 적용한 유기발광다이오드를 제공한다.
이때, 유기발광다이오드를 구성하는 발광물질층은 안트라센계 호스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 유기 화합물이 유기물층에 적용된 유기발광다이오드를 포함하는 유기 발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 유기 화합물은 트리아진 모이어티에 트리페닐렌 모이어티가 적절한 링커를 통하여 도입되어 있다. 본 발명의 유기 화합물은 전자 결합 능력 및 전자 수송 능력이 우수한 트리아진 모이어티와, 삼중항 에너지 준위 값이 높은 트리페닐렌 모이어티가 도입되어 있다.
따라서 본 발명에 따른 유기 화합물을 발광 소자를 구성하는 유기발광층, 예를 들어 전자수송층 및/또는 정공차단층에 적용하면, 트리페닐렌 모이어티의 높은 삼중항 에너지 준위에 기인하여, 발광물질층 내 삼중항 엑시톤이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하여 삼중항 엑시톤을 발광물질층 안으로 제한시킬 수 있다. 이에 따라, 발광물질층에서 삼중항-삼중항 엑시톤의 융합(triplet-triplet fusion; TTF) 효과에 의한 단일항 엑시톤의 변환 및 생성을 유도함으로써, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 화합물은 전자 수송 특성이 우수한 반면, 정공 수송 특성은 낮기 때문에, 음극에서 생성된 전자를 발광물질층으로 효율적으로 전달하는 반면, 발광물질층에서 음극으로 정공 수송을 효율적으로 방지할 수 있고, 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 삼중항 에너지 준위가 높으며 열 안정성 및 전자 수송 특성이 우수한 유기 화합물이 적용될 수 있는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
[유기 화합물]
본 발명은 트리아진 모이어티에 적어도 1개의 링커를 통하여 트리페닐렌 모이어티가 도입된 유기 화합물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
화학식 1
Figure pat00002
(화학식 1에서, a와 b는 각각 1 내지 5의 정수임; L1은 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴렌기 또는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴렌기임; m은 0 또는 1임; R1과 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 시아노기, 비닐기, 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C20 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C20 헤테로 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기 및 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기로 구성되는 군에서 선택되고, m이 0이고, a와 b가 1일 때, R1과 R2 중에서 어느 하나가 수소 또는 페닐기인 경우, 다른 하나는 페닐기가 아니다)
본 명세서에서 '치환되지 않은' 또는 '치환되지 않거나'란, 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소, 중수소 및 삼중수소가 포함된다.
본 명세서에서 '치환된'에서 치환기는 예를 들어, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C20 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, C1~C20 알킬 아민기, 니트로기, 하이드라질기(hydrazyl group), 술폰산기, C1~C20 알킬 실릴기, C1~C20 알콕시 실릴기, C3~C30 사이클로 알킬 실릴기, C5~C30 아릴 실릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기 등을 들 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 '헤테로 방향족 고리', '헤테로 사이클로알킬렌기', '헤테로 아릴렌기', '헤테로 아릴 알킬렌기', '헤테로 옥시 아릴렌기', '헤테로 사이클로알킬기', '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴 알킬기', '헤테로 옥시 아릴기', '헤테로 아릴 아민기' 등에서 사용된 용어 '헤테로'는 이들 방향족(aromatic) 또는 지환족(alicyclic) 고리를 구성하는 탄소 원자 중 1개 이상, 예를 들어 1 내지 5개의 탄소 원자가 N, O, S 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
하나의 예시적인 실시형태에서, R1 내지 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기, 바람직하게는 C1~C10 알킬기, C5~C30 아릴기 또는 C5~C30 헤테로 아릴기일 수 있다. 구체적으로, R1 내지 R2가 방향족 치환기인 경우, 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 테트라세닐기, 인다세닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 호모 방향족 고리, 및/또는 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 티아지닐기, 티오페닐기 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 방향족 고리일 수 있다.
한편, 링커(연결기)인 L1에 의하여 본 발명에 따른 유기 화합물의 전하 이동도(carrier mobility)가 조절된다. 하나의 비-제한적인 실시형태에서, 화학식 1에서 링커(연결기)인 L1은 페닐렌기(phenylene), 바이페닐렌기(biphenylene), 터페닐렌기(terphenylene), 트리페닐렌기(triphenylene), 테트라페닐렌기(tetraphenylene), 인데닐렌기(indenylene), 나프틸렌기(naphthylene), 아줄레닐렌기(azulenylene), 인다세닐렌기(indacenylene), 아세나프틸렌기(acenaphthylene), 플루오레닐렌기(fluorenylene), 디벤조플루오레닐렌기(dibenzofluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌기, 페날레닐렌기(phenalenylene), 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 안트라세닐렌기(anthracenylene), 플루오란트레닐렌기(fluoranthrenylene), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐렌기(pyrenylene), 크라이세닐렌기(chrysenylene), 나프타세닐렌기(naphthacenylene), 피세닐렌기(picenylene), 페릴레닐렌기(perylenylene), 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 헥사세닐렌기(hexacenylene), 피롤릴렌기(pyrrolylene), 이미다졸일렌기(imidazolylene), 벤즈이미아졸일렌기(benzimidazolylene), 피라졸일렌기(pyrazolylene), 피리디닐렌기(pyridinylene), 터피리디닐렌기(terpyridinylene), 피라지닐렌기(pyrazinylene), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 이소인돌일렌기(isoindolylene), 인돌일렌기(indolylene), 인다졸일렌기(indazolylene), 푸리닐렌기(purinylene), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌기(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기, 벤조이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴나졸리닐렌기, 벤조퀴녹살리닐렌기, 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 카볼리닐렌기(carbolinylene), 아크리디닐렌기(acridinylene), 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 페나지닐렌기(phenazinylene), 벤즈옥사졸일렌기(benzoxazolylene), 벤즈이미다졸일렌기(benzimidazolylene), 퓨라닐렌기(furanylene), 벤조퓨라닐렌기(benzofuranylene), 티오페닐렌기(thiophenylene), 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 티아졸일렌기(thiazolylene), 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 옥사졸일렌기(oxazolylene), 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 트리아지닐렌기(triazinylene), 디벤조퓨라닐렌기(dibenzofuranylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 카바졸일렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 인돌로카바졸일렌기, 인데노카바졸일렌기, 이미다조피리미디닐렌기(imidazopyrimidinylene) 및 이미다조피리디닐렌기(imidazopyridinylene)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 전자 결합 특성 및 전자 수송 특성이 우수한 트리아진 모이어티에, 삼중항 에너지 준위 값이 높은 트리페닐렌 모이어티가 연결기를 통하여 도입되어 있다.
따라서 본 발명에 따른 유기 화합물을 발광 소자를 구성하는 전자수송층 및/또는 정공차단층에 적용하는 경우, 트리페닐렌 모이어티의 높은 삼중항 에너지 준위에 기인하여, 발광물질층 내 삼중항 엑시톤이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하여 삼중항 엑시톤을 발광물질층 안으로 제한시킬 수 있다. 이에 따라, 발광물질층에서 삼중항-삼중항 엑시톤의 융합(triplet-triplet fusion; TTF) 효과에 의한 단일항 엑시톤의 변환 및 생성을 유도함으로써, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 화합물은 전자 수송 특성이 우수한 반면, 정공 수송 특성은 낮기 때문에, 음극에서 생성된 전자를 발광물질층으로 효율적으로 전달하는 반면, 발광물질층에서 음극으로 정공 수송을 효율적으로 방지할 수 있고, 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에 따라, R1 및 R2가 방향족 치환기이고, L1이 방향족 연결기인 경우, 이들 방향족 치환기 또는 방향족 연결기를 구성하는 방향족 고리의 개수가 많아지면, 전체 유기 화합물에서 공액(conjugated) 구조가 지나치게 길어진다. 이에 따라 본 발명에 따른 유기 화합물의 에너지 밴드갭이 줄어들 수 있다. 따라서, 방향족 치환기일 수 있는 R1 및/또는 R2와, 방향족 연결기일 수 있는 L1을 구성하는 방향족 고리의 개수는 1 내지 2개일 수 있다. 아울러, 전자 수송 특성과 관련해서, 방향족 치환기일 수 있는 R1 및/또는 R2와, 방향족 연결기일 수 있는 L1을 구성하는 방향족 고리는 각각 5-원자 고리(5-membered ring) 내지 7-원자 고리(7-membered ring)일 수 있으며, 특히 6-원자 고리(6-membered ring)인 것이 바람직할 수 있다.
일례로, 방향족 치환기일 수 있는 R1 및/또는 R2와, 방향족 연결기일 수 있는 L1을 구성하는 방향족 고리는 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 펜탈렌 고리, 인덴 고리, 아줄렌 고리, 헵탈렌 고리와 같은 호모 방향족 고리, 또는 피롤 고리, 퓨란 고리, 티오펜 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 피리딘 고리, (디하이드로) 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 디아졸 고리, 트리아진 고리, 아제핀 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 인돌 고리, 인돌리진 고리, 프테리딘 고리, 신놀린 고리, 퀴나졸린 고리, 퀴녹살린 고리, 퀴노잘린 고리, 퀴놀리진 고리, 나프티리딘 고리, 인다졸 고리, 퓨린 고리, 피롤리진 고리, 프탈라진 고리, 퓨란 고리, 피란 고리, 벤조 퓨란 고리, 크로멘 고리, 이소크로멘 고리, 티오펜 고리 또는 벤조 티오펜 고리와 같은 헤테로 방향족 고리일 수 있다.
일례로, 방향족 치환기일 수 있는 R1 및/또는 R2는 페닐기, 나프틸기 또는 피리딘기일 수 있고, 방향족 연결기일 수 있는 L1은 페닐렌기 또는 나프틸렌기, 바람직하게는 페닐렌기일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물일 수 있다.
화학식 2
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
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
Figure pat00030
Figure pat00031
화학식 2로 표시되는 유기 화합물 역시 전자 결합 특성 및 전자 수송 특성이 우수한 트리아진 모이어티에, 삼중항 에너지 준위가 높은 트리페닐렌 모이어티가 적어도 하나의 연결기를 통하여 도입되어 있다. 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자의 전자수송층 및/또는 정공차단층에 적용하는 경우, 발광물질층에서 형성된 삼중항 엑시톤이 전자수송층 및/또는 정공차단층으로 확산되지 않으며, 발광물질층에서 TTF 효과에 의하여 삼중항 엑시톤이 단일항 엑시톤으로 변환되어, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킨다. 또한, 음극에서 생성된 전자를 발광물질층으로 효율적으로 전달하면서, 정공이 발광물질층을 경유하여 음극으로 이동하는 것을 방지하여, 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
[유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치]
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 화합물은 발광 소자에 적용되어 우수한 발광 효율과 개선된 수명을 가지는 발광 소자를 구현할 수 있는데, 이에 대하여 첨부하는 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 본 발명의 유기 화합물이 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(100)는 제 1 전극(110)과, 제 2 전극(124)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 위치하는 유기발광층(유기물층, 발광부, 130)을 포함한다. 유기발광층(130)은 정공주입층(140), 정공수송층(150), 발광물질층(160), 전자수송층(180) 및 전자주입층(190)을 포함한다.
제 1 전극(110)은 정공을 주입하는 양극(anode)으로, 일함수(work function)가 높은 도전성 물질, 예를 들어, 인듐-주석-산화물(Indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(Indium-zinc-oxide; IZO), 아연-산화물(ZnO) 중 어느 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 제 2 전극(120)은 전자를 주입하는 음극(cathode)으로, 일함수가 작은 도전성 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
정공주입층(140)은 제 1 전극(110)과 정공수송층(150) 사이에 위치하며, 무기물인 제 1 전극(110)과 유기물인 정공수송층(150) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(140)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9-일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; HATCN), 1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane; F4TCNQ) 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다.
예를 들어, 정공주입층(140)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 정공주입층(140)의 두께가 1 nm 이상이면 정공 주입 특성을 향상시킬 수 있고, 150 nm 이하이면 정공주입층(140)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다. 정공주입층(140)은 유기발광다이오드의 구조나 특성에 따라 생략될 수도 있다.
정공수송층(150)은 정공주입층(140)과 발광물질층(160) 사이에 위치한다. 예를 들어, 정공수송층(150)은 정공 수송 물질로 이루어지는데, 정공 수송 물질은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), MTDATA, TCTA, NPD, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP) 등에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다. 필요한 경우에, 정공수송층(150)은 단층이 아니라 2개의 구분되는 층으로 이루어질 수 있다.
정공수송층(150)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 여기서, 정공수송층(150)의 두께가 1 nm 이상이면 정공 수송 특성을 향상시킬 수 있고, 150 nm 이하이면 정공수송층(150)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다.
전자수송층(180)은 발광물질층(160)과 제 2 전극(120) 사이에 위치하고, 전자주입층(190)은 전자수송층(180)과 제 2 전극(120) 사이에 위치한다.
전자수송층(180)은 본 발명에 따른 유기 화합물인 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 전자수송층(180)은 본 발명에 따른 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 알칼리 금속 및/또는 알칼리토 금속 착체와 같은 알칼리 금속 및/또는 알칼리토 금속 화합물이 혼합되어 이루어질 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 화합물은 전술한 유기 화합물을 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 전자수송층(180)의 도펀트로 사용될 수 있는 알칼리 금속 성분 또는 알칼리토금속 성분은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속 및/또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)과 같은 알칼리토금속을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 필요한 경우, 전자수송층(180)은 단층 구조가 아니라 2개 이상의 층으로 구분될 수 있다.
전자수송층(180)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 여기서, 전자수송층(180)의 두께가 1 nm 이상이면 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150 nm 이하이면 전자수송층(180)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다.
전자주입층(190)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2 및 RaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate), 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀린)-(4-페닐페녹시)알루미늄(bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-4(4-phenylphenoxy)aluminum; BAlq), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-터르부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole; TAZ) 등의 유기계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
선택적인 실시형태에서, 전자주입층(190)은 본 발명에 따른 유기 화합물로 이루어질 수 있다. 이때, 전자주입층(190)은 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속을 도펀트로 사용하여 전자 주입을 향상시킬 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속은 본 발명에 따른 유기 화합물을 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
전자주입층(190)의 두께는 1 내지 50 nm일 수 있다. 전자주입층(190)의 두께가 1 nm 이상이면 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50 nm 이하이면 전자주입층(190)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다.
한편, 발광물질층(160)은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(160)의 호스트는 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센계 물질일 수 있다.
화학식 3
Figure pat00032
(화학식 3에서 A1과 A2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기 또는 치환되거나 치환되지 않은 C5~C30 헤테로 아릴기임; L2는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴렌기 또는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴렌기임; n은 0 또는 1임; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C10 알킬기 및 C1~C10 알콕시기로 구성되는 군에서 선택됨)
일례로, 화학식 3에서 A1과 A2는 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 테트라세닐기, 인다세닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 호모 방향족 고리, 및/또는 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 티아지닐기, 티오페닐기 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 방향족 고리일 수 있다.
한편, 화학식 2에서 링커(연결기)인 L2는 페닐렌기(phenylene), 바이페닐렌기(biphenylene), 터페닐렌기(terphenylene), 트리페닐렌기(triphenylene), 테트라페닐렌기(tetraphenylene), 인데닐렌기(indenylene), 나프틸렌기(naphthylene), 아줄레닐렌기(azulenylene), 인다세닐렌기(indacenylene), 아세나프틸렌기(acenaphthylene), 플루오레닐렌기(fluorenylene), 디벤조플루오레닐렌기(dibenzofluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌기, 페날레닐렌기(phenalenylene), 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 안트라세닐렌기(anthracenylene), 플루오란트레닐렌기(fluoranthrenylene), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐렌기(pyrenylene), 크라이세닐렌기(chrysenylene), 나프타세닐렌기(naphthacenylene), 피세닐렌기(picenylene), 페릴레닐렌기(perylenylene), 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 헥사세닐렌기(hexacenylene), 피롤릴렌기(pyrrolylene), 이미다졸일렌기(imidazolylene), 벤즈이미아졸일렌기(benzimidazolylene), 피라졸일렌기(pyrazolylene), 피리디닐렌기(pyridinylene), 터피리디닐렌기(terpyridinylene), 피라지닐렌기(pyrazinylene), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 이소인돌일렌기(isoindolylene), 인돌일렌기(indolylene), 인다졸일렌기(indazolylene), 푸리닐렌기(purinylene), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌기(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기, 벤조이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴나졸리닐렌기, 벤조퀴녹살리닐렌기, 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 카볼리닐렌기(carbolinylene), 아크리디닐렌기(acridinylene), 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 페나지닐렌기(phenazinylene), 벤즈옥사졸일렌기(benzoxazolylene), 벤즈이미다졸일렌기(benzimidazolylene), 퓨라닐렌기(furanylene), 벤조퓨라닐렌기(benzofuranylene), 티오페닐렌기(thiophenylene), 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 티아졸일렌기(thiazolylene), 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 옥사졸일렌기(oxazolylene), 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 트리아지닐렌기(triazinylene), 디벤조퓨라닐렌기(dibenzofuranylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 카바졸일렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 인돌로카바졸일렌기, 인데노카바졸일렌기, 이미다조피리미디닐렌기(imidazopyrimidinylene) 및 이미다조피리디닐렌기(imidazopyridinylene)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 화학식 3에서 A1과 A2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐 또는 C1~C10 알킬기, 바람직하게는 C1~C6 알킬기로 치환된 페닐기, 나프틸기 또는 페난트릴기일 수 있으며, L2는 페닐렌기 또는 나프틸렌기일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 또한 화학식 3에서 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 직쇄 또는 측쇄의 C1~C10 알킬기일 수 있다.
일례로, 화학식 3으로 표시될 수 있는 안트라센계 호스트는 9,10-비스(1-나프틸)안트라센(9,10-bis(1-naphthyl)anthracene; alpha-ADN), 9,10-비스(2-나프닐)안트라센(9,10-bis(2-naphthyl)anthracene; beta-ADN)과 같은 ADN, 2-메틸-alpha/beta-ADN(MADN), 테트라메틸-alpha/beta-ADN(TMADN), 터르-부틸-alpha/beta-ADN(TBADN)과 같은 ADN 유도체를 포함할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 화학식 1 내지 2로 표시되는 유기 화합물을 전자수송층(180)에 사용하고, 화학식 3으로 표시되는 안트라센계 호스트를 발광물질층(160)에 사용하는 경우, 유기발광다이오드(100)의 발광 효율과 소자 수명을 향상시킬 수 있다.
발광물질층(160)이 청색(blue, B) 광을 발광할 경우, 형광 도펀트 물질로서 4,4'-비스(9-에틸-3-카바조비닐렌)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl; BCzVBi), 2,5,8,11-테트라(터르-부틸)페릴렌(2,5,8,11-tetra(tert-butyl)perylene, tBu-perylene, TBP), 1,2,3,4,5-펜타페닐-1,3-사이클로펜타디엔(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene; PPCP), N,N,N',N'-테트라페닐-파이렌-1,6-디아민(N,N,N',N'-tetrapheyl-pyrene-1,6-diamine), 9,10-비스[(2",7"-t-부틸)-9',9"-스파이로바이플루오레닐]안트라센(9,10-bis[(2", 7"-t-butyl)-9',9"-spirobifluorenyl]anthracene; TBSA) 및/또는 디페닐-[4-(2-[1,1;4,1]테트라페닐-4-일-비닐)-페닐]-아민(diphenyl-[4-(2-[1,1;4,1]terphenyl-4-yl-vinyl)-phenyl]-amine; BD-1)이 사용될 수 있다.
또한, 상기 발광물질층(160)이 녹색(Green, G) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(160)에 사용될 수 있는 녹색 형광 도펀트는 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum; Alq3), N,O-디에틸퀴나크리돈(N,O-diethylquinacridone; DEQ) 및/또는 N,N'-비스-(1-나프날레닐)-N,N'-비스-페닐-(안트라세닐)-9,10-디아민(N,N'-bis-(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-pheynl-(anthracenyl)-9,10-diamine) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발광물질층(160)이 적색(Red, R) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(160)에 사용될 수 있는 적색 형광 도펀트는 4-(디시아노메틸렌)-2-t-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딘-4-일-바닐)-4H-피란(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran; DCJTB), 3-(디시아노메틸렌)-5,5-디베틸-1-[(4-디메틸아미노)스티릴]사이클로헥산(3-(dicyanomethylene)-5,5-dimethyl-1-[(4-dimethylamino)styryl]cyclohexene; DCDDC), 6-메틸-3-[3-(1,1,6,6-테트라메틸-19-옥소-2,3,5,6-테트라하이드로-1H,4H,10H-11-옥사-3a-아자벤조[디]-안트라센-9-일)아크릴로일]피란-2,4-디온(6-methyl-3-[3-(1,1,6,6-tetramethyl-10-oxo-2,3,5,6-tetrahydro-1H,4H,10H-11-oxa-3a-azabenzo[de]- anthracen-9-yl)acryloyl]pyran-2,4-dione; AAAP) 및/또는 6,13-디페닐펜타센(6,13-diphenylpentacene; DPP) 등을 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 전자수송층(180)에 포함된다. 전술한 바와 같이, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 전자 수송 특성이 우수한 트리아진 모이어티에, 삼중항 에너지 준위가 높은 트리페닐렌 모이어티가 연결기를 통하여 도입되어 있어서, 열 안정성이 또한 우수하다. 본 발명에 따른 유기 화합물을 전자수송층(180)에 적용하는 경우, 발광물질층(160)에서 여기된 삼중항 엑시톤이 전자수송층(180)으로 확산되는 것을 방지하고, 발광물질층(160) 내에서 단일항 엑시톤이 생성되는 것을 유도하여 유기발광다이오드(100)의 발광 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 화합물은 열 안정성이 우수하다. 따라서, 유기발광다이오드(100)의 구동에 의한 온도 상승에도 본 발명의 유기 화합물이 열화되지 않으므로, 유기발광다이오드(100)의 수명을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 유기 화합물은 유기발광다이오드에서 전자수송층 이외에 다른 유기물층에도 적용될 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 본 발명의 유기 화합물이 전자수송층 이외에 다른 유기물층에도 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 제 1 전극(210)과, 제 2 전극(224)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 220) 사이에 위치하는 유기발광층(유기물층, 발광부, 230)을 포함한다. 유기발광층(230)은 정공주입층(240), 정공수송층(250), 발광물질층(260), 정공차단층(270), 전자수송층(280) 및 전자주입층(290)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 제 1 전극(210)은 정공을 주입하는 양극(anode)으로, 일함수(work function)가 높은 도전성 물질, ITO, IZO), ZnO 중 어느 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 제 2 전극(220)은 전자를 주입하는 음극(cathode)으로, 일함수가 작은 도전성 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
정공주입층(240)은 제 1 전극(210)과 발광물질층(260) 사이에서 제 1 전극(210)에 인접하게 위치한다. 정공주입층(240)은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPD, HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS), F4TCNQ 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(240)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다.
정공수송층(250)은 정공주입층(240)과 발광물질층(260) 사이에 위치한다. 예를 들어, 정공수송층(150)은 TPD, MTDATA, TCTA, NPD, CBP) 등에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다. 필요한 경우에, 정공수송층(250)은 단층이 아니라 2개의 구분되는 층으로 이루어질 수 있다. 정공수송층(250)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다.
한편, 발광물질층(260)은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(260)의 호스트는 상기 화학식 3으로 표시되는 안트라센계 물질일 수 있다.
발광물질층(260)이 청색(blue, B) 광을 발광할 경우, 형광 도펀트 물질로서BCzVBi, TBP, PPCP, N,N,N',N'-테트라페닐-파이렌-1,6-디아민, TBSA 및/또는 BD-1이 사용될 수 있다.
또한, 상기 발광물질층(260)이 녹색(Green, G) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(260)에 사용될 수 있는 녹색 형광 도펀트는 Alq3, DEQ 및/또는 N,N'-비스-(1-나프날레닐)-N,N'-비스-페닐-(안트라세닐)-9,10-디아민 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발광물질층(260)이 적색(Red, R) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(260)에 사용될 수 있는 적색 형광 도펀트는 DCJTB, DCDDC, AAAP 및/또는 DPP 등을 사용할 수 있다.
전자수송층(280)은 발광물질층(260)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하고, 전자주입층(190)은 전자수송층(180)과 제 2 전극(120) 사이에 위치한다.
전자수송층(280)은 본 발명에 따른 유기 화합물인 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 전자수송층(280)은 본 발명에 따른 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 알칼리 금속 및/또는 알칼리토 금속 착체와 같은 알칼리 금속 및/또는 알칼리토 금속 화합물이 도핑되어 이루어질 수도 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 화합물은 전술한 유기 화합물을 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 전자수송층(280)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다.
전자주입층(290)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2 및 RaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate), Alq3, BAlq, PBD, 스파이로-PBD, TAZ) 등의 유기계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 전자주입층(290)의 두께는 1 내지 50 nm일 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 발광물질층(260)과 전자수송층(280) 사이에 정공의 이동을 방지하기 위한 정공차단층(hole blocking layer; HBL, 270)이 위치한다. 정공차단층(270)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로 이루어질 수 있다. 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 전자 결합 특성이 우수한 반면에, 정공과의 결합 특성이 낮으며, 발광물질층(260)에 사용된 소재와 비교해서 최고준위점유분자궤도(highest occupied molecular orbital; HOMO) 에너지 준위가 크게 차이가 있다. 따라서, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로 이루어지는 정공차단층(270)을 발광물질층(260)과 전자수송층(280) 사이에 위치시킴으로써, 정공이 발광물질층(260)을 경유하여 제 2 전극(220)으로 이동되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 유기발광다이오드(200)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 정공수송층(250)과 발광물질층(260) 사이에 정공 수송 물질로 이루어진 전자차단층(electron blocking layer; EBL)이 위치하여, 전자가 발광물질층(260)에서 제 1 전극(210)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 정공차단층(270) 및/또는 전자수송층(280)에 포함된다. 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 정공차단층(270) 및/또는 전자수송층(280)에 적용하여, 발광물질층(260)에서 생성된 삼중항 엑시톤이 제 2 전극(220)으로 이동하는 것을 방지하여, 발광물질층(260)에서 단일항 엑시톤이 생성되는 것을 유도하여 유기발광다이오드(200)의 발광 효율을 높일 수 있다. 유기발광다이오드(200)의 구동에 의한 온도 상승에도 본 발명의 유기 화합물이 열화되지 않으므로, 유기발광다이오드(200)의 수명을 개선할 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 유기 화합물이 적용된 유기발광다이오드를 가지는 유기 발광 표시장치에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 표시장치(300)를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 유기 발광 표시장치(300)는 기판(302)과, 상기 기판(302) 상에 위치하는 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)와, 상기 기판(302) 상부에 위치하고 상기 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결된 유기발광다이오드(D)와, 상기 유기발광다이오드(D)를 덮는 인캡슐레이션 필름(380)을 포함할 수 있다.
상기 기판(302)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate, PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 기판(302) 상에는 버퍼층(미도시)이 형성되고, 버퍼층 상에 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)가 형성된다. 상기 버퍼층(미도시)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수 있으며, 생략될 수 있다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)에 연결되며, 반도체층(310)과, 게이트 전극(330)과, 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)을 포함한다.
반도체층(310)은 기판(302) 상에 형성되며, 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 반도체층(310)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우 반도체층(310) 하부에는 차광패턴(미도시)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(310)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(310)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(310)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(310)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(310) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(320)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(320)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 절연막(320) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(330)이 반도체층(310)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 3에서는, 게이트 절연막(320)이 기판(302) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(320)은 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.
상기 게이트 전극(330) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(340)이 형성된다. 층간 절연막(340)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막(340)은 상기 반도체층(340)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(342, 344)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(342, 344)은 게이트 전극(330)의 양측에 게이트 전극(330)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제 1 및 제 2 콘택홀(342, 344)은 게이트 절연막(340) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(340)이 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제 1 및 제 2 콘택홀(342, 344)은 층간 절연막(340) 내에만 형성될 수도 있다.
상기 층간 절연막(340) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)이 형성된다. 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)은 상기 게이트 전극(330)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(342, 344)을 통해 상기 반도체층(310)의 양측과 접촉한다.
상기 반도체층(310)과, 상기 게이트 전극(330), 상기 소스 전극(352), 상기 드레인 전극(354)은 상기 구동 박막트랜지스터(Td)를 이루며, 상기 구동 박막트랜지스터(Td)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
도 3에서 상기 구동 박막트랜지스터(Td)는 상기 반도체층(310)의 상부에 상기 게이트 전극(330), 상기 소스 전극(352) 및 상기 드레인 전극(354)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 박막트랜지스터(Td)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으며, 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결된다. 또한, 파워 배선이 상기 게이트 배선 또는 상기 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극(330)의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
상기 구동 박막트랜지스터(Td)의 상기 드레인 전극(354)을 노출하는 드레인 콘택홀(362)을 갖는 보호층(360)이 상기 구동 박막트랜지스터(Td)를 덮으며 형성된다.
상기 보호층(360) 상에는 상기 드레인 콘택홀(362)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 유기발광다이오드(D)가 위치한다. 유기발광다이오드(D)는 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)과, 이들 전극 사이에 위치하는 유기발광층(430)을 포함한다.
구체적으로, 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(162)에 연결되는 제 1 전극(410)이 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 상기 제 1 전극(410)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(170)은 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO) 또는 주석-산화물(ZnO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 유기 발광 표시장치(300)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 상기 제 1 전극(410) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 상기 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보호층(360) 상에는 상기 제 1 전극(410)의 가장자리를 덮는 뱅크층(370)이 형성된다. 상기 뱅크층(370)은 상기 화소영역에 대응하여 상기 제 1 전극(410)의 중앙을 노출한다.
상기 제 1 전극(410) 상에는 유기발광층(430)이 형성된다. 상기 유기발광층(430)은 발광물질로 이루어지는 발광물질층(emitting material layer)의 단일층 구조일 수 있다. 또한, 발광 효율을 높이기 위해, 상기 유기발광층(430)은 상기 제 1 전극(410) 상에 순차 적층되는 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광물질층, 전자수송층(electron transporting layer), 전자주입층(electron injection layer) 및/또는 정공차단층(hole blocking layer)의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 유기발광층(430)이 형성된 기판(302) 상부로 제 2 전극(420)이 형성된다. 상기 제 2 전극(420)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극(420)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 전극(410), 상기 유기발광층(430) 및 상기 제 2 전극(420)은 유기발광다이오드(D)를 이룬다.
상기 제 2 전극(420) 상에는, 외부 수분이 상기 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 380)이 형성된다. 상기 인캡슐레이션 필름(380)은 제 1 무기 절연층(382)과, 유기 절연층(384)과 제 2 무기 절연층(386)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 전자 수송 특성이 우수하고 삼중항 에너지 준위가 높으며, 열 안정성이 우수하다. 따라서 화학식 1내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 유기발광층(430)의 전자수송층 및/또는 정공차단층에 적용될 수 있다. 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 유기발광층(430)에 적용하여, 발광물질층에서 여기된 삼중항 엑시톤이나 정공이 전자수송층을 통하여 제 2 전극(420)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 발광물질층 내에서 단일항 엑시톤이 생성되어 유기발광다이오드(D)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유기발광다이오드(D)의 구동에 의해서도 화학식 1 내지 화학식 2의 화합물은 열화되지 않고 그 기능을 유지할 수 있으므로, 유기발광다이오드(D)의 수명 또한 길게 유지할 수 있다.
이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다.
합성예 1: 화합물 A 합성
Figure pat00033
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4,6-bis(4-(pyridin-3-yl)phenyl)-1,3,5-triazine 3.0g(7.1 mol), A-1 4.0g(9.2 mmol), Pd(PPh3)4 0.16g(0.14 mmol), 2M K2CO3 수용액 12 mL, toluene 90 mL 및 THF 30 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼-크로마토그래피법을 통해 화합물 A를 얻었다.
합성예 2: 화합물 B 합성
Figure pat00034
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4,6-bis(3,5-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine 3.2g(9.9 mmol), B-1 4.0g(7.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.18g(0.16 mmol), 2M K2CO3 수용액 12 mL, toluene 100 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 B를 얻었다.
합성예 3: 화합물 C 합성
Figure pat00035
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4-(biphenyl-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 3.3g(9.5 mmol), C-1 4.0g(7.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.18g(0.16 mmol), 2M K2CO3 수용액 12 mL, THF 100 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 C를 얻었다.
합성예 4: 화합물 D 합성
Figure pat00036
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4-(biphenyl-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 3.9g(11.4 mmol), D-1 5.0g(9.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.23g(0.20 mmol), 2M K2CO3 수용액 15 mL, THF 100 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 D를 얻었다.
합성예 5: 화합물 E 합성
Figure pat00037
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4-(4-(naphthalbiphenyl-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 2.8g(8.2 mmol), E-1 3.5g(6.3 mmol), Pd(PPh3)4 0.15g(0.13 mmol), 2M K2CO3 수용액 10 mL, THF 120 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 E를 얻었다.
합성예 6: 화합물 F 합성
Figure pat00038
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4,6-bis(4-biphenylyl)-1,3,5-triazine 4.0g(9.5 mmol), F-1 4.0g(7.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.18g(0.16 mmol), 2M K2CO3 수용액 12 mL, toluene 7 mL, THF 30 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 F를 얻었다.
합성예 7: 화합물 G 합성
Figure pat00039
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 3.8g(9.5 mmol), G-1 4.0g(7.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.18g(0.16 mmol), 2M K2CO3 수용액 15 mL, toluene 100 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 G를 얻었다.
합성예 8: 화합물 H 합성
Figure pat00040
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 3.1g(9.0 mmol), H-1 3.5g(6.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.16g(0.14 mmol), 2M K2CO3 수용액 12 mL, toluene 70 mL, THF 30 mL를 넣고 환류 교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 H를 얻었다.
합성예 9: 화합물 I 합성
Figure pat00041
250 mL 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기 하에서 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 3.4g(12.9 mmol), I-1 5.0g(9.9 mmol), Pd(PPh3)4 0.23g(0.20 mmol), 2M K2CO3 수용액 15 mL, toluene 100 mL를 넣고 환류교반하였다. TLC로 반응 종료를 확인한 후, 반응 용액에서 유기층을 분리하고 감압증류 후 컬럼크로마토그래피법을 통해 화합물 I를 얻었다.
실시예 1: 청색 발광다이오드(화합물 A) 제작
합성예 1에서 합성된 화합물 A를 전자수송층으로 사용한 청색 발광다이오드를 제작하였다. 패터닝한 ITO glass를 세정 후 진공 챔버에 장착하고, base pressure가 5~7 X 10-8 torr가 되도록 하고 유기물을 ITO위에 HAT-CN(100Å), NPD(800Å), 베타-ADN(200Å, BD(N,N,N',N'-tetraphenyl-pyrene-1,5-diamine) 4% 도핑), 화합물 A(300Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하여 소자를 제작하였다.
실시예 2: 청색 발광다이오드(화합물 B) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 2에서 합성된 화합물 B를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 3: 청색 발광다이오드(화합물 C) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 3에서 합성된 화합물 C를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 4: 청색 발광다이오드(화합물 D) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 4에서 합성된 화합물 D를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 5: 청색 발광다이오드(화합물 E) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 5에서 합성된 화합물 E를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 6: 청색 발광다이오드(화합물 F) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 6에서 합성된 화합물 F를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 7: 청색 발광다이오드(화합물 G) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 7에서 합성된 화합물 G를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 8: 청색 발광다이오드(화합물 H) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 8에서 합성된 화합물 H를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 9: 청색 발광다이오드(화합물 I) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 3에서 합성된 화합물 I를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
비교예 1~2: 청색 발광다이오드(화합물 B) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 하기에 표시된 ETM1(비교예 1), ETM2(비교예 2)를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
Figure pat00042
실험예 1: 청색 발광다이오드 발광 특성 평가
실시예 1 내지 9와, 비교예 1 내지 2에서 각각 제조된 청색 발광다이오드의 외부양자효율, 수명(T95)을 평가하였다. 비교예 1에서 제작된 발광다이오드의 성능을 100으로 하였을 때의 상대값으로 평가한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 합성된 트리페닐렌 화합물을 전자수송층으로 적용한 유기발광다이오드는 비교예의 유기 화합물을 전자수송층으로 적용한 유기발광다이오드와 비교해서 외부양자효율이 향상되었으며, 소자 수명이 크게 개선된 것을 확인하였다.
표 1
Figure pat00043
실시예 10: 녹색 발광다이오드(화합물 A) 제작
합성예 1에서 합성된 화합물 A를 전자수송층으로 사용한 녹색 발광다이오드를 제작하였다. 패터닝한 ITO glass를 세정 후 진공 챔버에 장착하고, base pressure가 5~7 X 10-8 torr가 되도록 하고 유기물을 ITO위에 HAT-CN(100Å), NPD(800Å), 베타-ADN(200Å, GD(N,N'-bis(1-naphtylenyl)-N,N'-bis-phenyl-anthracenyl-9,10-diamine) 4% 도핑), 화합물 A(300Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하여 소자를 제작하였다.
실시예 11: 녹색 발광다이오드(화합물 C) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 3에서 합성된 화합물 C를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 절차를 반복하여 청색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 12: 녹색 발광다이오드(화합물 D) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 4에서 합성된 화합물 D를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 절차를 반복하여 녹색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 13: 녹색 발광다이오드(화합물 F) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 6에서 합성된 화합물 F를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 절차를 반복하여 녹색 발광다이오드를 제작하였다.
실시예 5: 녹색 발광다이오드(화합물 H) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 합성예 8에서 합성된 화합물 H를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 절차를 반복하여 녹색 발광다이오드를 제작하였다.
비교예 3~4: 녹색 발광다이오드(화합물 B) 제작
전자수송층 소재로 화합물 A 대신에 비교예 1, 2에서 사용한 ETM1(비교예 1), ETM2(비교예 2)를 사용한 것을 제외하고 실시예 10의 절차를 반복하여 녹색 발광다이오드를 제작하였다.
실험예 2: 청색 발광다이오드 발광 특성 평가
실시예 10 내지 14와, 비교예 3 내지 4에서 각각 제조된 청색 발광다이오드의 외부양자효율 및 수명(T95)을 평가하였다. 비교예 3에서 제작된 발광다이오드의 성능을 100으로 하였을 때의 상대값으로 평가한 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 합성된 트리페닐렌 화합물을 전자수송층으로 적용한 유기발광다이오드는 비교예의 유기 화합물을 전자수송층으로 적용한 유기발광다이오드와 비교해서 외부양자효율이 향상되었으며, 소자 수명이 크게 개선된 것을 확인하였다.
표 2
Figure pat00044
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 기재된 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 특허청구범위에서 분명하다.
100, 200, D: 유기발광다이오드
110, 210, 410: 제 1 전극
120, 220, 420: 제 2 전극
130, 230, 430: 유기물층(유기발광층)
140, 240: 정공주입층 150, 250: 정공수송층
160, 260: 발광물질층 180, 280: 전자수송층
190, 290: 전자주입층 270: 정공차단층

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물.
    화학식 1
    Figure pat00045

    (화학식 1에서, a와 b는 각각 1 내지 5의 정수임; L1은 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴렌기 또는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴렌기임; m은 0 또는 1임; R1과 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 시아노기, 비닐기, 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C20 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C20 헤테로 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기 및 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기로 구성되는 군에서 선택되고, m이 0이고, a와 b가 1일 때, R1과 R2 중에서 어느 하나가 수소 또는 페닐기인 경우, 다른 하나는 페닐기가 아니다)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 m은 1이고, 상기 L1은 치환되지 않거나 치환된 페닐렌기인 유기 화합물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 어느 하나의 화합물인 유기 화합물.
    화학식 2
    Figure pat00046
    Figure pat00047
    Figure pat00048
    Figure pat00049
    Figure pat00050
    Figure pat00051
    Figure pat00052
    Figure pat00053
    Figure pat00054
    Figure pat00055
    Figure pat00056
    Figure pat00057
    Figure pat00058
    Figure pat00059
    Figure pat00060
    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

  4. 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며 발광물질층을 포함하는 유기발광층을 포함하고,
    상기 유기발광층은 상기 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 1항에 기재된 유기 화합물이 포함되는 전자수송층을 포함하는 유기발광다이오드.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 발광물질층은 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센계 호스트를 포함하는 유기발광다이오드.
    화학식 3
    Figure pat00075

    (화학식 3에서 A1과 A2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기 또는 치환되거나 치환되지 않은 C5~C30 헤테로 아릴기임; L2는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴렌기 또는 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴렌기임; n은 0 또는 1임; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C10 알킬기 및 C1~C10 알콕시기로 구성되는 군에서 선택됨)
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 화학식 3에서, A1은 치환되지 않거나, 할로겐 또는 C1~C10 알킬기로 치환된 C5~C30 아릴기이고, A2는 치환되지 않거나, 할로겐 또는 C1~C10 알킬기로 치환된 페닐기, 나프틸기 또는 페난트릴기이며, L2는 페닐렌기 또는 나프틸렌기인 유기발광다이오드.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 발광물질층은 청색 파장 또는 녹색 파장으로 발광하는 유기발광다이오드.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는, 상기 발광물질층과 상기 전자수송층 사이에 위치하며, 상기 유기 화합물로 이루어지는 정공차단층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 전자수송층은 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 화합물과, 상기 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
  10. 기판;
    상기 기판 상부에 위치하며, 제 4항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 기재된 유기발광다이오드; 및
    상기 기판과 상기 유기발광다이오드 사이에 위치하는 구동 소자
    를 포함하는 유기발광 표시장치.
KR1020160154899A 2016-11-21 2016-11-21 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치 KR101957669B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154899A KR101957669B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154899A KR101957669B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180056938A true KR20180056938A (ko) 2018-05-30
KR101957669B1 KR101957669B1 (ko) 2019-03-13

Family

ID=62300013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160154899A KR101957669B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101957669B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210184135A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device and apparatus including the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150090836A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 제일모직주식회사 전자수송보조층용 조성물, 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR20160044299A (ko) * 2014-10-15 2016-04-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR20160047297A (ko) * 2014-10-22 2016-05-02 주식회사 두산 유기 전계 발광 소자
KR20160050700A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150090836A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 제일모직주식회사 전자수송보조층용 조성물, 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR20160044299A (ko) * 2014-10-15 2016-04-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR20160047297A (ko) * 2014-10-22 2016-05-02 주식회사 두산 유기 전계 발광 소자
KR20160050700A (ko) * 2014-10-30 2016-05-11 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210184135A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device and apparatus including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101957669B1 (ko) 2019-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102157756B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치
KR101944851B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치
KR101891168B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치
KR20160046296A (ko) 유기 발광 소자
KR20180036275A (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치
US10700290B2 (en) Organic compound, and organic light-emitting diode and organic light-emitting diode display device including the same
KR102639854B1 (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치
KR20210039565A (ko) 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치
KR20230062533A (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치
KR102326304B1 (ko) 우수한 발광 특성을 가지는 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102649050B1 (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치
KR20190063923A (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR20230078620A (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102515819B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102413121B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102649051B1 (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치
KR102598478B1 (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치
KR101957669B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치
KR102645608B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102515820B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102451310B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102577042B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
KR102493805B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치
KR102642605B1 (ko) 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치
KR102630959B1 (ko) 유기 화합물과 이를 이용한 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant