KR20190084855A - 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자 - Google Patents

헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자 Download PDF

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KR20190084855A
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Abstract

본 발명은 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자를 제공한다.

Description

헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자{HETERO-CYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 헤테로고리 화합물 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Y1 내지 Y7 중 어느 하나는 Z1이고,
Y1 내지 Y7 중 Z1을 제외한 나머지에서 어느 하나는 Z2이고,
Y1 내지 Y7 중 Z1 및 Z2를 제외한 나머지는 각각, 수소이고
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것이되, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는 하기 화학식 2으로 표시되는 것이며,
(단, Y3이 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우; 및 Y5가 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우를 제외함)
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 2 및 3에서,
X1 내지 X3 각각 독립적으로 CR1 또는 N 이되, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N 이고,
L1 내지 L4 는 각각 독립적으로, 결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌이고,
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴기이며,
p, q, r, 및 s는 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예에서는, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자이되, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 본 발명의 일 구현예에 따라, 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로 사용될 수 있으며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 본 발명의 다른 일 구현예에서, 정공주입, 정공수송, 정공주입 및 수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명의 구현예들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은, 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하에서는, 본 발명의 구현예들에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 통용되는 표현, 용어 등을 정의한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서,
Figure pat00004
및
Figure pat00005
는 각각, 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00008
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, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 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, 사이클로펜틸메틸,사이클로헥틸메틸, 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, 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, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 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 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
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 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, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
화학식 1로 표시되는 화합물
이하, 본 발명의 일 구현예에서 제공하는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 상세히 설명한다. 단, 이하에서 상세히 설명되지 않은 치환기 등의 정의는, 전술한 내용을 참고하면 명확히 이해될 것이다:
[화학식 1]
Figure pat00010
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 헤테로 고리 화합물의 일종인 퀴놀린(Quinoline)을 링커(Linker)로 하여, 서로 동일하거나 상이한 2 개의 치환기가 결합된 구조를 가지는 것이다.
여기서, 서로 동일하거나 상이한 2 개의 치환기는, Z1 및 Z2로 정의하였다. 구체적으로, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것이되, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는 하기 화학식 2으로 표시되는 것이다. 단, Y3이 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우; 및 Y5가 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우를 제외한다.
[화학식 2]
Figure pat00011
[화학식 3]
Figure pat00012
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로 사용될 경우, 퀴놀린을 링커로 도입함으로써 전자끌개능력을 향상시켜 높은 전자친화도를 가지게 하고 우수한 전자 전달 및 조절 능력을 가질 수 있다. 이에, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 유기 발광 소자의 효율 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시키는 데 기여할 수 있다.
구체적으로, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물은, Z1 및 Z2의 결합 위치에 따라, 하기 화학식 1-1 내지 1-21 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하기 화학식 1-1 내지 1-21는 각각, Y1 내지 Y7 중 Z1 및 Z2를 제외한 나머지가 모두 수소인 경우를 예시한다:
[화학식 1-1]
Figure pat00013
[화학식 1-2]
Figure pat00014
[화학식 1-3]
Figure pat00015
[화학식 1-4]
Figure pat00016
[화학식 1-5]
Figure pat00017
[화학식 1-6]
Figure pat00018
[화학식 1-7]
Figure pat00019
[화학식 1-8]
Figure pat00020
[화학식 1-9]
Figure pat00021
[화학식 1-10]
Figure pat00022
[화학식 1-11]
Figure pat00023
[화학식 1-12]
Figure pat00024
[화학식 1-13]
Figure pat00025
[화학식 1-14]
Figure pat00026
[화학식 1-15]
Figure pat00027
[화학식 1-16]
Figure pat00028
[화학식 1-17]
Figure pat00029
[화학식 1-18]
Figure pat00030
[화학식 1-19]
Figure pat00031
[화학식 1-20]
Figure pat00032
[화학식 1-21]
Figure pat00033
전술한 화학식 1로 표시되는 화합물이 상기 화학식 1-2로 표시되는 경우, Z1는 상기 화학식 2로 표시되고, 상기 화학식 Z2는 상기 화학식 2 또는 3으로 표시된다.
이와 독립적으로, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물이 상기 화학식 1-4 로 표시되는 경우, Z1는 상기 화학식 2로 표시되고, 상기 화학식 Z2는 상기 화학식 2 또는 3으로 표시된다.
또한 독립적으로, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물이 상기 화학식 1-1, 1-3, 및 1-5 내지 1-21로 표시되는 경우, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것이되, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는 상기 화학식 2으로 표시되는 것이다.
한편, 이하의 설명은, 상기 화학식 1이 하기 화학식 1-1 내지 1-21 중 어느 하나로 표시되는지 여부와 무관하게 적용되는 것이다. 또한, 이하의 각 설명은 독립적이며, 본 발명의 일 구현예의 구체적인 예시를 제시한 것일 뿐 이하의 설명에 의해 본 발명의 일 구현예가 제한되지 않는다.
상기 화학식 2에서, X1, X2 및 X3 중 적어도 두 개는 N일 수 있다. 구체적으로, X1, X2 및 X3가 모두 N일 수 있다.
상기 화학식 2 및 3에서, L1 내지 L4가 각각 독립적으로 결합 또는 페닐렌일 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 2에서 L3는 페닐렌일 수 있다.
Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로, 비치환되거나, 또는 C1-4 알킬, 할로겐, 시아노, 및 트리(C1-4 알킬)실릴로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 치환기로 치환된 페닐; 비페닐릴; 터페닐릴; 쿼터페닐릴; 나프틸; 안트라세닐; 페난쓰레닐; 트리페닐레닐; 디메틸플루오레닐; 디페닐플루오레닐; 디벤조퓨라닐; 또는 디벤조티오페닐일 수 있다. 구체적으로, Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나가 페닐기일 수 있다.
Z1 및 Z2 중 하나는 상기 화학식 2으로 표시되고, 나머지 하나는 상기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
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Figure pat00054
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은. 하기 반응식 1과 같은 제조 방법으로 제조할 수 있다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 이용한 유기 발광 소자
이하, 본 발명의 다른 일 구현예에서 제공하는, 유기 발광 소자를 상세히 설명한다. 이는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기물층 중 1층 이상에 포함하는 유기 발광 소자이며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제외한 나머지 구성, 구조 등은 당 업계에 일반적으로 알려진 것과 동일한 것을 적용한 것일 있다.
예를 들어, 본 발명의 유기 발광 소자의 유기물 층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물 층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 전자수송층, 또는 전자주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자수송층, 또는 전자주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 전자수송층, 전자주입층, 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층 및 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물 층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물 층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 유기물 층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 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 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물 층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이거나, 또는 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 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 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 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 정공주입층은 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 유기물 층의 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 물질로 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 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송 받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로 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.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 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 질소 함유 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.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것이 아님은 전술한 바와 같다.
<제조예 1 (화합물 1 ~ 21의 합성)>
(1) 화합물 1 의 합성 (화학식 1-1)
Figure pat00055
1) A1 의 합성: 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 (30g, 133.8mmol), 트리페닐렌-2-일보로닉산 (38.2g, 140.5mmol) 을 테트라하이드로퓨란(300ml) 에 첨가한 후 2M 포타슘카보네이트 수용액( 150ml)을 첨가하고, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(3.09g, 2mol%)를 넣은 후, 10시간 동안 가열교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후 포타슘카보네이트 수용액을 제거하여 층분리하였다. 용매 제거 후 흰색의 고체를 에틸아세테이트로 재결정하여 상기 C1 ( 41.2 g, 수율 83%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 372.44
2) A2 의 합성: A1 (25g, 67.1mmol)에 클로로포름( 400ml)에 첨가하여 용해시킨 후 상온에서 퍼플루오로푸탄설포닐 플로라이드 (30.41g, 100.6mmol)을 천천히 적가하고 실온에서 3시간동안 교반하였다. 상온에서 물과 chlroform으로 추출한 후 흰색의 고체를 에틸아세테이트와 헥산으로 재결정하여 상기 A2 (40.78g, 수율,93%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 654.52
3) A3 의 합성: 질소 분위기에서 상기 화합물 A2 (30g, 45.8mmol), 비스(피나콜라토)다이보론(12.83g, 50.5mmol) 및 아세트산칼륨 (13.2g, 137.4 mmol) 을 섞고, 디옥산 (300ml)를 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐 (1.00g, 3mol%)과 트리사이클로헥실포스핀(0.98g, 6mol%)을 넣고 3시간 동안 가열,교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황간마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트로 재결정하여 상기 A3 (18.07g, 82%) 를 제조하였다.
MS[M+H]+= 482.40
4) 화합물 1 의 합성: A3 (20g, 41.4mmol), 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (14.5g, 42.2mmol) 을 테트라하이드로퓨란(300ml) 에 첨가한 후 2M 포타슘카보네이트 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(0.987g, 2mol%)를 넣은 후, 10시간 동안 가열교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후 포타슘카보네이트 수용액을 제거하여 층분리하였다. 용매 제거 후 흰색의 고체를 에틸아세테이트로 재결정하여 상기 C1 (20.57 g, 수율 80%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 663.80
(2) 화합물 2 의 합성 (화학식 1-13)
Figure pat00056
1) B1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 6-브로모-4-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 B1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 453.52
2) B2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 B1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 B2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 735.60
3) B3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 B2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 B3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 563.48
4) 화합물 2 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 B3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 4-(4-클로로페닐)-2,6-디페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 743.89
(3) 화합물 3 의 합성 (화학식 1-9)
Figure pat00057
1) C1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 6-브로모-3-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 [1,1'-비페닐]-4-일보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 C1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 298.36
2) C2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 C1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 C2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 580.44
3) C3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 C2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 C3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 408.32
4) 화합물 3 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 C3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 589.71
(4) 화합물 4 의 합성 (화학식 1-7)
Figure pat00058
1) D1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 3-브로모-4-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 D1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 453.52
2) D2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 D1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 D2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 735.60
3) D3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 D2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 D3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 563.48
4) 화합물 4 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 D3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 4'-브로모-[1,1'-비페닐]-4-카보나이트릴을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 4 을 제조하였다
MS[M+H]+= 614.72
(5) 화합물 5 의 합성 (화학식 1-14)
Figure pat00059
1) E1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 7-브로모-4-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 4,6-디페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 E1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 452.53
2) E2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 E1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 E2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 734.61
3) E3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 E2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 E3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 562.49
4) 화합물 5 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 E3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 5 을 제조하였다
MS[M+H]+= 743.89
(6) 화합물 6 의 합성 (화학식 1-15)
Figure pat00060
1) F1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 8-브로모-4-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 (4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 F1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 388.44
2) F2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 F1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 E2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 670.52
3) F3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 F2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 F3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 498.40
4) 화합물 6 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 F3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4-(나프탈렌-2-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 6 을 제조하였다
MS[M+H]+= 729.86
(7) 화합물 7 의 합성 (화학식 1-21)
Figure pat00061
1) G1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 7-브로모-8-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 (4-(9H-카바졸-9-일)페닐)보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 G1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 387.45
2) G2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 G1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 G2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 669.53
3) G3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 G2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 G3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 497.42
4) 화합물 7 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 G3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4-(나프탈렌-1-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 7 을 제조하였다
MS[M+H]+= 728.87
(8) 화합물 8 의 합성 (화학식 1-18)
Figure pat00062
1) H1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 8-브로모-5-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 4'-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)-[1,1'-디페닐]-4-카보니트릴을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 H1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 323.37
2) H2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 H1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 H2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 605.45
3) H3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 H2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 H3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 433.33
4) 화합물 8 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 H3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진 을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 8 제조하였다
MS[M+H]+= 614.72
(9) 화합물 9 의 합성 (화학식 1-4)
Figure pat00063
1)I1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 2-클로로-6-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 9-(4-(4-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진-2-일)페닐)9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 I1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 618.71
2) I2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 I1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 I2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 900.79
3) 화합물 9 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 I3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 페닐보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 9 제조하였다
MS[M+H]+= 678.81
(10) 화합물 10 의 합성 (화학식 1-6)
Figure pat00064
1) J1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 8-클로로-2-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 J1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 453.52
2) J2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 J1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 J2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 735.60
3) J3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 J2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 J3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 563.48
10) 화합물 10 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 J3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 10 제조하였다.
MS[M+H]+= 744.87
(11) 화합물 11 의 합성 (화학식 1-2)
Figure pat00065
1) K1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 2-클로로-4-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2-([1.1'-비페닐]-3-일)-4-페닐-6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 K1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 529.62
2) K2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 K1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 K2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 811.69
3) 화합물 11 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 K2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 비페닐-4-보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 11 제조하였다
MS[M+H]+= 665.81
(12) 화합물 12 의 합성 (화학식 1-3)
Figure pat00066
1) L1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 2-클로로-5-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(3-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 L1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 453.52
2) L2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 L1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 K2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 735.60
3) 화합물 12 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 L2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 3-(9H-카바졸-9-일)페닐)보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 12를 제조하였다
MS[M+H]+= 678.81
(13) 화합물 13 의 합성 (화학식 1-5)
Figure pat00067
1) M1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 2-브로모-7-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 (4'-시아노-[1,1'-비페닐]-4-일)보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 M1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 341.81
2) M2 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 M1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 M2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 433.33
3) 화합물 13 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 M2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 13 를 제조하였다
MS[M+H]+= 614.72
(14) 화합물 14 의 합성 (화학식 1-8)
Figure pat00068
1) N1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 3-브로모-5-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 N1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 390.88
2) N2 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 N1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 N2를 제조하였다
MS[M+H]+= 482.40
3) 화합물 14 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 N2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-브로모트리페닐렌을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 14 를 제조하였다
MS[M+H]+= 739.89
(15) 화합물 15 의 합성 (화학식 1-10)
Figure pat00069
상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 3-브로모-7-퀴놀린을, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2,4-디페닐-6-(3-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 15 를 제조하였다
MS[M+H]+= 744.87
(16) 화합물 16 의 합성 (화학식 1-11)
Figure pat00070
1) O1 의 합성
상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 3-브로모-8-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 (4-(나프탈렌-1-일)페닐)보로닉산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 O1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 366.86
2) O2 의 합성
상기 A3 의 합성에서 A2 대신 O1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 O2를 제조하였다
MS[M+H]+= 458.37
3) 화합물 16 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 O2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 16 를 제조하였다
MS[M+H]+= 739.89
(17) 화합물 17 의 합성 (화학식 1-12)
Figure pat00071
1) P1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 3-브로모-8-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 P1을 제조하였다
MS[M+H]+= 471.96
2) P2 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 P1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 P2를 제조하였다
MS[M+H]+= 563.48
3) 화합물 17 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 P2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 4-(4-클로로페닐)-2,6-디페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 17 를 제조하였다
MS[M+H]+= 743.89
(18) 화합물 18 의 합성 (화학식 1-16)
Figure pat00072
1) Q1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 5-클로로-6-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(3-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 Q1을 제조하였다
MS[M+H]+= 453.52
2) Q2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 Q1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 Q2를 제조하였다
MS[M+H]+= 735.60
3) Q3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 Q2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 Q3 을 제조하였다
MS[M+H]+= 563.48
3) 화합물 18 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 Q3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 3-브로모비페닐을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 18 을 제조하였다
MS[M+H]+= 589.71
(19) 화합물 19 의 합성 (화학식 1-17)
Figure pat00073
1) R1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 5-브로모-7-히드록시퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 4,6-디페닐-2-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 R1을 제조하였다
MS[M+H]+= 452.52
2) R2 의 합성: 상기 A2 의 합성에서 A1 대신 R1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 R2를 제조하였다
MS[M+H]+= 734.61
3) R3 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 R2을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 R3를 제조하였다
MS[M+H]+= 562.49
4) 화합물 19 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 R3 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(2-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 19 을 제조하였다
MS[M+H]+= 743.89
(20) 화합물 20 의 합성 (화학식 1-19)
Figure pat00074
1) S1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 6-브로모-7-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 S1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 470.97
2) S2 의 합성: 상기 A3의 합성에서 A2 대신 S1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 S2 을 제조하였다
MS[M+H]+= 562.49
3) 화합물 20 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 S2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 20 를 제조하였다
MS[M+H]+= 743.89
(21) 화합물 21 의 합성 (화학식 1-20)
Figure pat00075
1) T1 의 합성: 상기 A1 의 합성에서 3-브로모-2-히드록시퀴놀린 대신 6-브로모-8-클로로퀴놀린을, 트리페닐렌-2-일보로닉산 대신 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 T1 을 제조하였다
MS[M+H]+= 548.06
2) T2 의 합성: 상기 A3 의 합성에서 A2 대신 T1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 T2를 제조하였다
MS[M+H]+= 639.58
3) 화합물 21 의 합성: 상기 화합물 1 의 합성에서 A3 대신 T2 를, 2-(3-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-브로모트리페닐렌을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 21 를 제조하였다
MS[M+H]+= 739.89
<실시예 1>
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌(hexanitrile hexaazatriphenylene, HI-1)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 HT1 (900Å)을 진공증착한 후 이어서 상기 정공 수송층 위에 HT2 을 막두께 50Å으로 진공증착하여 정공 조절층을 형성하였다. 화합물 발광층으로 호스트 BH1과 도판트 BD1 화합물(25:1) 을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 그 다음에 ETM1 화합물(50Å)을 전자조절층으로 형성시키고 제조예 1 에서 합성한 화합물2 와 LiQ (1:1, 310Å)로 공증착시켜 전자수송층으로 순차적으로 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 Mg와 Ag (10:1, 150Å) 증착하고 1,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
Figure pat00076
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 4 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 5 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 7 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 8 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 10 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 11 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 8>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 13 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 9>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 15 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 10>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 19 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 11>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 20 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 12>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 7 를 사용하고, 화합물7 과 LiQ 와의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 13>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 13 를 사용하고, 화합물13 과 LiQ 와의 비율을 1:1 대신 1:2 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 14>
상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화합물 2 대신 화합물 20 를 사용하고, 화합물20 과 LiQ 와의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 ET1 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 ET2 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 ET2 를 사용하고, 전자 수송층과 LiQ 의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 ET2 를 사용하고, 전자 수송층과 LiQ 의 비율을 1:1 대신 1:2 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 5>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 하기 ET5 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00077
ET5
<비교예 6>
상기 실시예 1에서 전자 수송층을 화합물 2 대신 ET6를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00078
ET6
<실험예 1>
상기 실시예 1 ~ 14 및 비교예 1 ~ 6 과 같이 각각의 화합물을 전자 수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 실험한 결과를 표 1 에 나타내었다.
No 전자조절층 전자수송층:LiQ 전압(V)
(@20mA/cm2)		 Cd/A
(@20mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명
(T95, h)
(@20mA/cm2)
실시예 1 ETM1 화합물2 : LiQ = 1 : 1 3.51 6.71 (0.135, 0.138) 49.0
실시예 2 ETM1 화합물4 : LiQ = 1 : 1 3.45 6.63 (0.134, 0.137) 50.2
실시예 3 ETM1 화합물5 : LiQ = 1 : 1 3.41 6.58 (0.135, 0.138) 55.2
실시예 4 ETM1 화합물7 : LiQ = 1 : 1 3.34 6.82 (0.134, 0.138) 51.2
실시예 5 ETM1 화합물8 : LiQ = 1 : 1 3.42 6.72 (0.136, 0.139) 48.9
실시예 6 ETM1 화합물10 : LiQ = 1 : 1 3.31 6.52 (0.135, 0.138) 48.5
실시예 7 ETM1 화합물11 : LiQ = 1 : 1 3.42 6.68 (0.134, 0.137) 50.2
실시예 8 ETM1 화합물13 : LiQ = 1 : 1 3.38 6.77 (0.135, 0.138) 52.2
실시예 9 ETM1 화합물15 : LiQ = 1 : 1 3.45 6.72 (0.134, 0.138) 49.5
실시예 10 ETM1 화합물19 : LiQ = 1 : 1 3.33 6.81 (0.136, 0.139) 48.8
실시예 11 ETM1 화합물20 : LiQ = 1 : 1 3.47 6.77 (0.135, 0.138) 50.1
실시예 12 ETM1 화합물7 : LiQ = 2 : 1 3.71 6.68 (0.134, 0.138) 51.2
실시예 13 ETM1 화합물13 : LiQ = 1 : 2 3.30 6.58 (0.136, 0.139) 53.5
실시예 14 ETM1 화합물20 : LiQ = 2 : 1 3.68 6.64 (0.135, 0.138) 54.1
비교예 1 ETM1 ET1 : LiQ = 1 : 1 4.01 5.89 (0.134, 0.138) 38.1
비교예 2 ETM1 ET2 : LiQ = 1 : 1 3.82 5.71 (0.134, 0.138) 33.5
비교예 3 ETM1 ET2 : LiQ = 2 : 1 3.88 5.48 (0.134, 0.138) 35.2
비교예 4 ETM1 ET2 : LiQ = 1 : 2 3.68 5.55 (0.134, 0.138) 34.8
비교예 5 ETM1 ET5 : LiQ = 1 : 1 3.78 5.61 (0.134, 0.138) 38.2
비교예 6 ETM1 ET6 : LiQ = 1 : 1 3.72 5.35 (0.134, 0.138) 37.1
<실시예 15>
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌(hexanitrile hexaazatriphenylene, HI-1)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 HT1 (900Å)을 진공증착한 후 이어서 상기 정공 수송층 위에 HT2 을 막두께 50Å으로 진공증착하여 정공 조절층을 형성하였다. 화합물 발광층으로 호스트 BH1과 도판트 BD1 화합물(25:1) 을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 그 다음에 제조예 1 에서 합성한 화합물 1 (50Å)을 전자조절층으로 형성시키고 ETM2 와 LiQ (1:1, 310Å)로 공증착시켜 전자수송층으로 순차적으로 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 Mg와 Ag (10:1, 150Å) 증착하고 1,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
Figure pat00079
<실시예 16>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 3 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 17>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 6 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 18>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 7 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 19>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 9 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 20>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 21>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 11을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 22>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 23>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 14를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 24>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 16 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 25>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 17 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 26>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 18 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 27>
상기 실시예 15 에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 21 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 28>
상기 실시예 1에서 전자조절층을 화합물 1 대신 화합물 6 을 사용하고, 전자 수송층으로는 ETM2 와 LiQ 의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 29>
상기 실시예 1에서 전자조절층을 화합물 1 대신 화합물 12 을 사용하고, 전자 수송층으로는 ETM2 와 LiQ 의 비율을 1:1 대신 1:2 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실시예 30>
상기 실시예 1에서 전자조절층을 화합물 1 대신 화합물 17 을 사용하고, 전자 수송층으로는 ETM2 와 LiQ 의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 7>
상기 실시예 7에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 ET3을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 8>
상기 실시예 7에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 ET4을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 9>
상기 실시예 7에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 ET4을 사용하고, 전자 수송층과 LiQ 의 비율을 1:1 대신 2:1 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 10>
상기 실시예 7에서 전자 조절층으로 화합물 1 대신 ET3을 사용하고, 전자 수송층과 LiQ 의 비율을 1:1 대신 1:2 로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 11>
상기 실시예 7에서 전자 조절층을 화합물 1 대신 ET7 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00080
ET7
<비교예 12>
상기 실시예 7에서 전자 조절층을 화합물 1 대신 ET8 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00081
ET8
<실험예 2>
상기 실시예 15 ~ 30 및 비교예 7 ~ 11과 같이 각각의 화합물을 전자 수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 실험한 결과를 표 2 에 나타내었다.
No 정공
조절층 		전자수송층:LiQ 전압(V)
(@20mA/cm 2 ) 		Cd/A
(@20mA/cm 2 ) 		색좌표
(x,y) 		수명
(T95, h)
(@20mA/cm 2 )
실시예 15 화합물1 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.33 6.89 (0.135, 0.138) 52.0
실시예 16 화합물3 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.42 6.79 (0.134, 0.138) 48.0
실시예 17 화합물6 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.44 6.67 (0.134, 0.138) 46.8
실시예 18 화합물7 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.45 6.58 (0.137, 0.134) 47.1
실시예 19 화합물9 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.52 6.87 (0.138, 0.138) 42.5
실시예 20 화합물10 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.51 6.82 (0.135, 0.139) 46.5
실시예 21 화합물11 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.48 6.78 (0.134, 0.138) 50.2
실시예 22 화합물12 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.55 6.88 (0.134, 0.138) 55.2
실시예 23 화합물14 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.49 6.77 (0.137, 0.134) 48.0
실시예 24 화합물16 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.50 6.42 (0.138, 0.138) 49.2
실시예 25 화합물17 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.38 6.82 (0.135, 0.139) 47.2
실시예 26 화합물18 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.48 6.71 (0.137, 0.134) 46.8
실시예 27 화합물21 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.51 6.77 (0.138, 0.138) 47.2
실시예 28 화합물6 ETM2 : LiQ = 2 : 1 3.55 6.85 (0.135, 0.139) 48.9
실시예 29 화합물12 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.32 6.55 (0.134, 0.138) 50.7
실시예 30 화합물17 ETM2 : LiQ = 2 : 1 3.54 6.48 (0.134, 0.138) 52.2
비교예 7 ET3 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.78 5.66 (0.134, 0.138) 33.0
비교예 8 ET4 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.88 5.82 (0.136, 0.139) 28.0
비교예 9 ET4 ETM2 : LiQ = 2 : 1 4.01 5.89 (0.134, 0.138) 38.1
비교예 10 ET3 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.82 5.71 (0.134, 0.138) 33.5
비교예 11 ET7 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.91 5.28 (0.134, 0.138) 35.8
비교예 12 ET8 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.99 5.88 (0.134, 0.138) 38.5
본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자에서 전자 수송 및 전자 조절 역할을 할 수 있으며, 본 발명에 따른 소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 발광층 8: 전자수송층

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00082

    상기 화학식 1에서,
    Y1 내지 Y7 중 어느 하나는 Z1이고,
    Y1 내지 Y7 중 Z1을 제외한 나머지에서 어느 하나는 Z2이고,
    Y1 내지 Y7 중 Z1 및 Z2를 제외한 나머지는 각각, 수소이고
    Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것이되, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는 하기 화학식 2으로 표시되는 것이며,
    (단, Y3이 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우; 및 Y5가 화학식 2으로 표시되며 Y1이 화학식 3으로 표시되는 경우를 제외함)
    [화학식 2]
    Figure pat00083

    [화학식 3]
    Figure pat00084

    상기 화학식 2 및 3에서,
    X1 내지 X3 각각 독립적으로 CR1 또는 N 이되, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N 이고,
    L1 내지 L4는 각각 독립적으로, 결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌이고,
    Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴기이며,
    p, q, r, 및 s는 각각 독립적으로, 0 내지 3의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1이 하기 화학식 1-1 내지 1-21 중 어느 하나로 표시되는 것인,
    화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00085

    [화학식 1-2]
    Figure pat00086

    [화학식 1-3]
    Figure pat00087

    [화학식 1-4]
    Figure pat00088

    [화학식 1-5]
    Figure pat00089

    [화학식 1-6]
    Figure pat00090

    [화학식 1-7]
    Figure pat00091

    [화학식 1-8]
    Figure pat00092

    [화학식 1-9]
    Figure pat00093

    [화학식 1-10]
    Figure pat00094

    [화학식 1-11]
    Figure pat00095

    [화학식 1-12]
    Figure pat00096

    [화학식 1-13]
    Figure pat00097

    [화학식 1-14]
    Figure pat00098

    [화학식 1-15]
    Figure pat00099

    [화학식 1-16]
    Figure pat00100

    [화학식 1-17]
    Figure pat00101

    [화학식 1-18]
    Figure pat00102

    [화학식 1-19]
    Figure pat00103

    [화학식 1-20]
    Figure pat00104

    [화학식 1-21]
    Figure pat00105

    상기 화학식 1-2에서,
    Z1는 상기 화학식 2로 표시되고, 상기 화학식 Z2는 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되며,
    상기 화학식 1-4에서,
    Z1는 상기 화학식 2로 표시되고, 상기 화학식 Z2는 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되며,
    상기 화학식 1-1, 1-3, 및 1-5 내지 1-21에서,
    Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것이되, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는 상기 화학식 2으로 표시되는 것이다.
  3. 제1항에 있어서,
    X1, X2 및 X3 중 적어도 두 개는 N인,
    화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    L1 내지 L4가 각각 독립적으로 결합 또는 페닐렌인,
    화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    Ar1 내지 Ar3는 각각 독립적으로, 비치환되거나, 또는 C1-4 알킬, 할로겐, 시아노, 및 트리(C1-4 알킬)실릴로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 치환기로 치환된 페닐; 비페닐릴; 터페닐릴; 쿼터페닐릴; 나프틸; 안트라세닐; 페난쓰레닐; 트리페닐레닐; 디메틸플루오레닐; 디페닐플루오레닐; 디벤조퓨라닐; 또는 디벤조티오페닐인,
    화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나가 페닐기인,
    화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    Z1 및 Z2 중 하나는 상기 화학식 2으로 표시되고, 나머지 하나는 상기 화학식 3으로 표시되는 것인,
    화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

  9. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자이되, 상기 유기물층 중 1층 이상이 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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