KR20200035902A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20200035902A
KR20200035902A KR1020190119855A KR20190119855A KR20200035902A KR 20200035902 A KR20200035902 A KR 20200035902A KR 1020190119855 A KR1020190119855 A KR 1020190119855A KR 20190119855 A KR20190119855 A KR 20190119855A KR 20200035902 A KR20200035902 A KR 20200035902A
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홍성길
허정오
천민승
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 출원은 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 09월 27일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0114812호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
본 출원은 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 출원은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 1 및 2에 있어서,
Ar1 및 L1은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이고,
Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, R1 및 R2, R3 및 R4, R5 및 R6은 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 각각 독립적으로, 1 내지 5의 정수이고,
a 또는 b가 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
상기 화학식 1 및 2은 치환 가능한 위치에 적어도 하나 이상의 중수소를 포함하고,
[화학식 3]
Figure pat00003
화학식 3에 있어서,
R9 및 R10은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로, N 또는 CR이며,
R은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4 중 2개 이상이 CR인 경우, R은 각각 같거나 상이하고,
상기 화학식 3은 1 이상의 하기 화학식 4로 표시되는 치환기를 포함하며,
[화학식 4]
Figure pat00004
화학식 4에 있어서,
Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
A는 O, S 또는 Se이다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물을 사용하는 유기 발광 소자는 낮은 구동전압, 높은 발광효율 또는 장수명이 가능하다.
도 1 내지 3은 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 출원은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 화학식 1 또는 2의 화합물 및 화학식 3의 화합물을 포함함으로써, 유기 발광 소자가 낮은 구동 전압을 가지며, 소자의 수명이 개선되는 효과를 갖는다. 구체적으로, 화학식 1 또는 2의 화합물 및 화학식 3의 화합물을 동시에 포함하면, 발광층으로 주입되는 정공 및 전자의 양이 비슷하여, 높은 효율과 수명을 나타낼 수 있다. 특히, 화학식 1 또는 2의 중수소 화합물이 화학식 3이 가지는 단수명의 문제를 보완할 수 있다.
본 출원에서 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 출원에서 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 명세서에 있어서, 2 이상의 치환기가 연결된다는 것은 어느 하나의 치환기의 수소가 다른 치환기와 연결된 것을 말한다. 예를 들어, 이소프로필기와 페닐기가 연결되어
Figure pat00005
또는
Figure pat00006
의 치환기가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 3개의 치환기가 연결되는 것은 (치환기 1)-(치환기 2)-(치환기 3)이 연속하여 연결되는 것뿐만 아니라, (치환기 1)에 (치환기 2) 및 (치환기 3)이 연결되는 것도 포함한다. 예를 들어, 2개의 페닐기 및 이소프로필기가 연결되어
Figure pat00007
또는
Figure pat00008
의 치환기가 될 수 있다. 4 이상의 치환기가 연결되는 것에도 전술한 것과 동일하게 적용된다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00009
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
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 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아민기; 아릴기; 및 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 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 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, 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, 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, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, 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, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 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, 아릴기는 1가의 방향족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소 유도체의 1가의 기를 의미한다. 본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소는 pi 전자가 완전히 콘쥬게이션되고 평면인 고리를 포함하는 화합물을 의미하며, 방향족 탄화수소에서 유도되는 기란, 방향족 탄화수소에 방향족 탄화수소 또는 고리형 지방족 탄화수소가 축합된 구조를 의미한다. 또한 본 명세서에 있어서, 아릴기는 2 이상의 방향족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소의 유도체가 서로 연결된 1가의 기를 포함하고자 한다. 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 50; 6 내지 30; 6 내지 25; 6 내지 20; 6 내지 18; 또는 6 내지 13인 것이 바람직하며, 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 트리페닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
및
Figure pat00013
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로고리기의 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.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중수소를 포함한다. 상기 화학식 1의 화합물이 중수소를 포함하는 경우, 소자의 효율 및 수명이 개선된다. 구체적으로 수소가 중수소로 대체되는 경우, 화합물의 화학적 성질은 거의 변화하지 않는다. 그러나 중수소의 원자량은 수소의 원자량의 두 배이므로, 중수소화된 화합물은 물리적 성질이 변화할 수 있다. 일례로 중수소로 치환된 화합물은 진동 에너지 준위가 낮아진다. 중수소로 치환된 화합물은 분자 간 반데르발스 힘의 감소나 분자간 진동으로 인한 충돌에 기인하는 양자 효율 감소를 방지할 수 있다. 또한 C-D 결합이 화합물의 안정성을 개선할 수 있다. 이에 화학식 1로 표시되는 화합물은 중수소를 포함함으로써 소자의 효율 및 수명을 개선할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1, Ar2 및 L1은 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 20의 탄화수소 고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 크라이세닐기; 치환 또는 비치환된 파이렌기; 또는 치환 또는 비치환된 벤조플루오레닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 또는 디벤조퓨란기이고, 상기 치환기는 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 서로 결합하여 중수소, 니트릴기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 니트릴기, 메틸기 또는 디벤조퓨란기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 또는 디벤조퓨란기이거나, 서로 결합하여 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 중수소로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 또는 디벤조퓨란기이고, 상기 치환기는 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 서로 결합하여 중수소, 니트릴기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 니트릴기, 메틸기 또는 디벤조퓨란기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 또는 디벤조퓨란기이거나, 서로 결합하여 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R5 및 R6은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R5 및 R6은 각각 독립적으로, 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 상기 군에서 선택된 2 이상의 기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 상기 군에서 선택된 2 이상의 기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 중수소, 니트릴기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 상기 군에서 선택된 2 이상의 기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R5 및 R6은 각각 독립적으로, 중수소, 니트릴기, 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 50의 아릴헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 50의 알킬헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이거나, 서로 결합하여 중수소, 시아노기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R5 및 R6은 각각 독립적으로, 중수소, 니트릴기, 디벤조퓨란기, 디페닐카바졸기 또는 디t-부틸카바졸기로 치환 또는 비치환된 페닐기이거나, 서로 결합하여 니트릴기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 중수소를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R3 및 R4는 중수소를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R5 및 R6은 중수소를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 중수소, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 중수소로 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 페닐기 또는 나프틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 나프틸기이고, Ar2는 중수소를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 1-나프틸기 또는 2-나프틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 나프틸기이고, Ar2는 중수소를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 중수소를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R9 및 R10은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R9 및 R10은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R9 및 R10은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R9 및 R10은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X4 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CR이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Y1 내지 Y4 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CR이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R은 수소이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar5는 치환 또는 비치환된 단환 또는 2환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 단환 또는 2환의 N 함유 헤테로아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar5는 치환 또는 비치환된 6 내지 30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2 내지 30의 N 함유 헤테로아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar5는 치환 또는 비치환된 6 내지 30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2 내지 30의 N 함유 헤테로아릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar5는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 피리딘기; 치환 또는 비치환된 2가의 퀴놀린기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 이소퀴놀린기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, A는 O, S 또는 Se이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, A는 O 또는 S이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, A는 O이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 L1은 각각 독립적으로, 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중에서 선택되는 어느 하나이다.
[화학식 1-1]
Figure pat00014
[화학식 1-2]
Figure pat00015
[화학식 1-3]
Figure pat00016
[화학식 1-4]
Figure pat00017
화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
R11 내지 R20은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 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 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
c는 0 내지 8의 정수이고,
d, e 및 j는 각각 독립적으로, 0 내지 5의 정수이고,
f 및 h는 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고,
g는 0 내지 4의 정수이고,
i는 0 내지 3의 정수이고,
c 내지 j가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며, 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
Figure pat00018
는 연결기를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 상기 화학식 1-2 내지 1-4 중 선택된 어느 하나이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L1은 상기 화학식 1-1 이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R17 및 R20은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 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 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 내지 R17 및 R20은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 알킬기 또는 할로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 내지 R17 및 R20은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 내지 R17 및 R20은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11는 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R12는 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11는 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R12는 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R13은 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R14는 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R15는 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R13은 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R14는 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R15는 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R16 및 R17은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R16 및 R17은 수소이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R18 및 R19은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 할로알킬기; 또는 아릴기이거나, 서로 결합하여 중수소로 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R18 및 R19은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R18 및 R19은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 또는 트리플루오로메틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R20은 수소, 중수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R20은 수소, 중수소 또는 t-부틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-1은 하기 화학식 1-1-1로 표시된다.
[화학식 1-1-1]
Figure pat00019
상기 화학식 1-1-1에 있어서, R20 및 c의 정의는 화학식 1-1에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-1은 하기 화학식 1-1-2로 표시된다.
[화학식 1-1-2]
Figure pat00020
상기 화학식 1-1-1에 있어서, R20의 정의는 화학식 1-1에서 정의한 바와 같고, R20은 서로 같거나 상이하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-2은 하기 화학식 1-2-1로 표시된다.
[화학식 1-2-1]
Figure pat00021
상기 화학식 1-2-1에 있어서, R11, R12, d 및 e의 정의는 화학식 1-2에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-2은 하기 화학식 1-2-2 또는 1-2-3으로 표시된다.
[화학식 1-2-2]
Figure pat00022
[화학식 1-2-3]
Figure pat00023
상기 화학식 1-2-2 및 1-2-3에 있어서, R11 및 R12의 정의는 화학식 1-2에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-3은 하기 화학식 1-3-1 내지 1-3-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-3-1]
Figure pat00024
[화학식 1-3-2]
Figure pat00025
[화학식 1-3-3]
Figure pat00026
상기 화학식 1-3-1 내지 1-3-3에 있어서, R13 내지 R15 및 f 내지 h의 정의는 화학식 1-3에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서. 상기 화학식 1-3-2는 하기 화학식 1-3-4로 표시된다.
[화학식 1-3-4]
Figure pat00027
상기 화학식 1-3-4에 있어서, R15의 정의는 화학식 1-3-2에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-4는 하기 화학식 1-4-1 또는 1-4-2로 표시된다.
[화학식 1-4-1]
Figure pat00028
[화학식 1-4-2]
Figure pat00029
상기 화학식 1-4-1 및 1-4-2에 있어서, R16 내지 R19, i 및 j의 정의는 화학식 1-4에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-4는 하기 화학식 1-4-3 또는 1-4-4로 표시된다.
[화학식 1-4-3]
Figure pat00030
[화학식 1-4-4]
Figure pat00031
상기 화학식 1-4-1 및 1-4-2에 있어서, R16 내지 R19, i 및 j의 정의는 화학식 1-4에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1로 표시된다.
[화학식 3-1]
Figure pat00032
화학식 3-1에 있어서,
X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4의 정의는 상기와 같고,
R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 4로 표시되며,
x는 0 내지 4의 정수이고,
x가 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
상기 화학식 3-1은 1 이상의 상기 화학식 4로 표시되는 치환기를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 4로 표시된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 4로 표시된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 4로 표시된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-2 내지 3-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 3-2]
Figure pat00033
[화학식 3-3]
Figure pat00034
[화학식 3-4]
Figure pat00035
[화학식 3-5]
Figure pat00036
[화학식 3-6]
Figure pat00037
[화학식 3-7]
Figure pat00038
상기 화학식 3-2 내지 3-7에 있어서, Ar3 내지 Ar5 및 A의 정의는 화학식 3에서 정의한 바와 같고,
상기 화학식 3-5에 있어서, X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CH이되, Y1 내지 Y4 중 어느 하나는 Ar5에 연결되며,
상기 화학식 3-6에 있어서, X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CH이되, X1 내지 X4 중 어느 하나는 Ar5에 연결되며,
상기 화학식 3-7에 있어서, X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CH이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 적어도 60% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 70% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 80% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 90% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 100%의 중수소를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 치환 가능한 위치에 적어도 60% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 치환 가능한 위치에 70% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 치환 가능한 위치에 80% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 치환 가능한 위치에 90% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 치환 가능한 위치에 100%의 중수소를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 치환 가능한 위치에 적어도 60% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 치환 가능한 위치에 70% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 치환 가능한 위치에 80% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 치환 가능한 위치에 90% 이상의 중수소를 포함할 수 있다. 또다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 치환 가능한 위치에 100%의 중수소를 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure pat00042
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
본 출원의 유기 발광 소자의 제1 및 제2 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 출원의 제1 유기물층은 1 내지 3층으로 구성되어 있을 수 있다. 또한, 본 출원의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 발광층, 전자수송층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 많거나, 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 제1 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 유기물층은 발광층이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 청색 발광층이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 유기물층은 발광층이고, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 도펀트로서 포함하고, 호스트를 더 포함한다,
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 상기 제1 전극 또는 제2 전극과 상기 제1 유기물층 사이에 마련되고, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 전자주입층, 전자수송층 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 유기물층은 전자주입층, 전자수송층 또는 전자 주입 및 수송층이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 유기물층은 상기 제1 유기물층에 접하여 구비된다. 이 경우, 전자 주입 및 수송 효과가 우수하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다. 구체적으로 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 2층 이상의 발광층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 발광층에 포함될 수 있으며, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 2층 이상의 정공조절층 또는 정공수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 발광층에 포함될수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1, 2 또는 3으로 표시되는 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 발광층, 전자주입층 또는 전자수송층에 포함되는 경우, 상기 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 노말 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 3에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 일반적인 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층(3)에, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물은 전자수송층(7) 에 포함될 수 있다.
도 3는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 제1 정공수송층(6a), 제2 정공수송층(6b), 발광층(3), 전자 주입 및 수송층(8) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층(3)에, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물은 전자 주입 및 수송층(8) 에 포함될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 제1 또는 제2 유기물층 중 1층 이상이 본 출원의 화합물, 즉 상기 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 제1 또는 제2 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 제1 또는 제2 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 출원의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 제1 및 제2 유기물층 및 제2 전극을 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 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 3의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 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 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 제1 또는 제2 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 음극 물질로는 통상 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 주입층은 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. 정공수송층은 단일층으로 구성될 수도 있으며, 다층으로 구성될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 정공수송층은 다층으로 구성된다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 본 출원의 화학식 1로 표시되는 화합물을 제외하고, 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 전자 수송 물질로는 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 본 출원의 화학식 2로 표시되는 화합물을 제외하고, 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; 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 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 정공저지층은 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 출원에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예
제조예 1
Figure pat00055
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene(30g, 67.8mmol) 및 diphenylamine(24.1g, 142.5mmol)을 Xylene 용매 300mL에 넣고 교반한다. Sodium tert-Butoxide(19.5g, 203.4mmol)를 넣고 온도를 올리고 환류가 시작되면, Bis(tri-tert-butylphosphine)palladium(0)(0.069g, 0.136mmol)을 넣고 4시간 동안 고온 교반한다. 반응이 종결된 것을 확인한 후 냉각 및 여과를 진행하고, EtOH slurry 정제를 통해 [화합물 1-1-1A]를 제조하였다.
Inert한 환경에서 [화합물 1-1-9]를 Benzene-d6에 녹인 뒤 trichlorobenzene과 함께 2시간 동안 교반하였다. D2O quenching을 통해 반응을 종결하고 여과하여 [화합물 1-1-1]을 얻었다.
[M + H]+ = 639
제조예 2
Figure pat00056
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 6,12-dibromochrysene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-1-4]를 제조하였다.
[M + H]+ = 752
제조예 3
Figure pat00057
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 6,12-dibromo-2,9-di-tert-butylchrysene을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-1-5]를 제조하였다.
[M + H]+ = 695
제조예 4
Figure pat00058
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenylnaphthalen-2-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-1-6]를 제조하였다.
[M + H]+ = 751
제조예 5
Figure pat00059
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-(12-bromo-3-(tert-butyl)chrysen-6-yl)-9H-carbazole을 사용하고 diphenylamine 대신 3-(phenylamino)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-1-7]를 제조하였다.
[M + H]+ = 659
제조예 6
Figure pat00060
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 5,9-dibromo-7,7-dimethyl-7H-benzo[c]fluorene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-3-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-2-2]을 제조하였다.
[M + H]+ = 767
제조예 7
Figure pat00061
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 5,9-dibromo-7,7-dimethyl-7H-benzo[c]fluorene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-(p-tolyl)-[1,1'-biphenyl]-3-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-2-3]을 제조하였다.
[M + H]+ = 792
제조예 8
Figure pat00062
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 3,9-dibromo-11-methyl-11-(trifluoromethyl)-11H-benzo[a]fluorene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-3-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-2-7]을 제조하였다.
[M + H]+ = 821
제조예 9
Figure pat00063
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 3,9-dibromo-11,11-dimethyl-11H-benzo[a]fluorene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-2-8]를 제조하였다.
[M + H]+ = 767
제조예 10
Figure pat00064
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 2,6-dibromo-1,9-dihydropyrene을 사용하고 diphenylamine 대신 bis(2,4-dimethylphenyl)amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-3-2]을 제조하였다.
[M + H]+ = 671
제조예 11
Figure pat00065
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 2,6-dibromo-1,9-dihydropyrene을 사용하고 diphenylamine 대신 4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-N-phenylaniline을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-3-8]을 제조하였다.
[M + H]+ = 910
제조예 12
Figure pat00066
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 1,6-dibromo-1,9-dihydropyrene을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-3-18]를 제조하였다.
[M + H]+ = 727
제조예 13
Figure pat00067
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 7-bromo-N-(4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)phenyl)-N-phenyl-4,6-dihydropyren-2-amine을 사용하고 diphenylamine 대신 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-3-20]을 제조하였다.
[M + H]+ = 823
제조예 14
Figure pat00068
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-bromo-10-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)anthracene을 사용하고 diphenylamine 대신 3-(9H-carbazol-9-yl)-5-((3-cyanophenyl)amino)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-4-1]를 제조하였다.
[M + H]+ = 798
제조예 15
Figure pat00069
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-bromo-10-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)anthracene을 사용하고 diphenylamine 대신 3-((3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)amino)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-4-4]를 제조하였다.
[M + H]+ = 773
제조예 16
Figure pat00070
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-bromo-2,6-di-tert-butyl-10-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)anthracene을 사용하고 diphenylamine 대신 4-((3-(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)phenyl)amino)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-4-5]을 제조하였다.
[M + H]+ = 993
제조예 17
Figure pat00071
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-bromo-2,6-di-tert-butyl-10-(naphthalen-1-yl)anthracene을 사용하고 diphenylamine 대신 4-((3-(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)phenyl)amino)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-4-7]을 제조하였다.
[M + H]+ = 913
제조예 18
Figure pat00072
6,12-dibromo-3-(tert-butyl)chrysene 대신 9-bromo-10-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)anthracene을 사용하고 diphenylamine 대신 6-phenyl-9H-carbazole-2,4-dicarbonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일한 방법으로 [화합물 1-4-3]을 제조하였다.
[M + H]+ = 702
제조예 19
Figure pat00073
[화합물 3-1-1]
7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate(45.5g, 72.7mmol)과 7-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine(20g, 66.1mmol)을 Tetrahydrofuran 400mL에 녹인 뒤 교반한다. Potassium carbonate(18.3g, 132.2mmol) 수용액을 넣고 온도를 높인다. 환류가 시작되면 Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(2.29g, 1.98mmol) 촉매를 넣고 3시간동안 교반한다. HPLC 측정결과 7-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine이 모두 소진된 것을 확인한 뒤, 반응종결 및 cooling을 진행하였다. 여과 후 EtOH slurry 정제를 통해 [화합물 3-1-1]을 제조하였다.
[M + H]+ = 595
제조예 20
Figure pat00074
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-1-6]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 3-(diphenylphosphoryl)phenyl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-1-6]을 제조하였다.
[M + H]+ = 545
제조예 21
Figure pat00075
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-1-9]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 1-(diphenylphosphoryl)isoquinolin-3-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고, 상기 7-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 2-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-1-9]를 제조하였다.
[M + H]+ = 596
제조예 22
Figure pat00076
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-1-10]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 5-(diphenylphosphoryl)pyridin-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고, 상기 7-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 1-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-1-10]을 제조하였다.
[M + H]+ = 546
제조예 23
Figure pat00077
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-1-53]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 8-(diphenylphosphoryl)naphthalen-1-yl 1,1,2,2,3,3, 4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고, 상기 7-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 1-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-1-53]을 제조하였다.
[M + H]+ = 595
제조예 24
Figure pat00078
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-2-7]
7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 10-(diphenylphosphorothioyl)phenanthren-9-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고 7-chlorobenzo[4,5] imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 6-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-2-7]을 제조하였다.
[M + H]+ = 661
제조예 25
Figure pat00079
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-1-44]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 4-(di(naphthalen-2-yl)phosphoryl)naphthalen-1-yl 2,3,3,4,4,5,5,5-octafluoropentane-2-sulfonate을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-1-44]를 제조하였다.
[M + H]+ = 695
제조예 26
Figure pat00080
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-2-16]
상기 7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 6-(diphenylphosphorothioyl)quinolin-3-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고, 상기 7-chlorobenzo[4,5] imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 11-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-2-16]을 제조하였다.
[M + H]+ = 612
제조예 27
Figure pat00081
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화합물 3-3-24]
7-(diphenylphosphoryl)naphthalen-2-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro butane-1-sulfonate 대신 10-(diphenylphosphoroselenoyl)anthracen-1-yl 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate을 사용하고 7-chlorobenzo[4,5] imidazo[1,2-f]phenanthridine 대신 6-chlorobenzo[4,5]imidazo[1,2-f]phenanthridine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 9와 동일한 방법으로 [화합물 3-3-24]를 제조하였다.
[M + H]+ = 709
실시예
실시예 1
ITO(indium tin oxide)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(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 HI-A 화합물을 600Å의 두께로 열진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 하기 HAT 화합물 50Å 및 상기 HT-A 500Å을 순차적으로 진공 증착하여 제1 및 제2 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 상에 막 두께 20nm로 BH-A 및 [화합물 1-1-1]를 25:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 상기 [화합물 3-1-1]과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 350Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 상에 순차적으로 10Å의 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.9Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1Х10-7 내지 5Х10-5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure pat00082
실시예 2 내지 20
실시예 1의 [화합물 1-1-1] 및 [화합물 3-1-1] 대신 하기 표 1의 실시예 2 내지 20의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 내지 8
실시예 1의 [화합물 1-1-1] 및 [화합물 3-1-1] 대신 하기 표 1의 비교예 1 내지 8의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다
Figure pat00083
Figure pat00084
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 대하여 10mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압과 발광 효율을 측정하였고, 20mA/cm2의 전류 밀도에서 초기휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 상기 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
발광층 전자 주입 및 수송층 전압
(V@10 mA/cm2)
 효율
(cd/A@10
mA/cm2)
 색좌표
(x, y)
 수명(h)
T90 at 20
mA/cm2)
실시예 1 화합물 1-1-1 화합물 3-1-1 4.02 5.03 (0.143, 0.097) 301
실시예 2 화합물 1-1-4 화합물 3-1-6 4.06 4.95 (0.143, 0.097) 271
실시예 3 화합물 1-1-5 화합물 3-1-9 4.01 4.86 (0.143, 0.098) 285
실시예 4 화합물 1-1-6 화합물 3-1-10 3.98 5.05 (0.143, 0.096) 282
실시예 5 화합물 1-1-8 화합물 3-1-53 4.03 4.98 (0.143, 0.097) 271
실시예 6 화합물 1-2-2 화합물 3-2-7 4.07 4.97 (0.143, 0.097) 278
실시예 7 화합물 1-2-3 화합물 3-2-16 4.06 5.01 (0.143, 0.097) 285
실시예 8 화합물 1-2-7 화합물 3-1-44 4.00 5.10 (0.143, 0.097) 283
실시예 9 화합물 1-2-8 화합물 3-3-24 4.04 4.96 (0.143, 0.097) 260
실시예 10 화합물 1-3-2 화합물 3-1-6 4.11 5.16 (0.143, 0.097) 274
실시예 11 화합물 1-3-8 화합물 3-1-10 3.97 5.13 (0.143, 0.096) 287
실시예 12 화합물 1-3-18 화합물 3-1-53 3.96 5.08 (0.143, 0.097) 287
실시예 13 화합물 1-3-20 화합물 3-1-1 4.02 5.01 (0.143, 0.097) 289
실시예 14 화합물 1-4-1 화합물 3-2-7 4.04 5.05 (0.143, 0.097) 279
실시예 15 화합물 1-4-4 화합물 3-2-16 4.01 4.95 (0.143, 0.097) 280
실시예 16 화합물 1-4-5 화합물 3-1-1 4.06 4.88 (0.143, 0.096) 279
실시예 17 화합물 1-4-7 화합물 3-3-24 4.03 5.05 (0.143, 0.097) 288
실시예 18 화합물 1-4-3 화합물 3-2-7 4.10 5.03 (0.143, 0.097) 294
실시예 19 화합물 1-1-4 화합물 3-1-1 4.03 5.03 (0.143, 0.096) 277
실시예 20 화합물 1-2-8 화합물 3-2-6 4.08 4.96 (0.143, 0.097) 294
비교예 1 화합물 1-1-1 화합물 ET1 4.23 4.49 (0.143, 0.097) 105
비교예 2 화합물 1-2-7 화합물 ET3 4.32 4.51 (0.143, 0.098) 117
비교예 3 화합물 1-3-20 화합물 ET3 4.20 4.60 (0.143, 0.096) 99
비교예 4 화합물 1-4-3 화합물 ET2 4.22 4.36 (0.143, 0.097) 99
비교예 5 화합물 BD1 화합물 3-1-10 4.18 4.64 (0.143, 0.097) 100
비교예 6 화합물 BD2 화합물 3-2-16 4.25 4.53 (0.143, 0.096) 117
비교예 7 화합물 BD1 화합물 3-1-53 4.19 4.61 (0.143, 0.098) 95
비교예 8 화합물 BD3 화합물 3-1-1 4.26 4.57 (0.143, 0.097) 111
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1 또는 2의 도펀트 및 화학식 3의 전자 수송 물질을 포함하는 실시예 1 내지 20의 소자는 저전압, 고효율 및 장수명의 특성이 있음을 알 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
6a: 제1 정공수송층
6b: 제2 정공수송층
7: 전자수송층
8: 전자 주입 및 수송층

Claims (11)

  1. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고,
    상기 제1 유기물층은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며,
    상기 제2 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00085

    [화학식 2]
    Figure pat00086

    화학식 1 및 2에 있어서,
    Ar1 및 L1은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이고,
    Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
    R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, R1 및 R2, R3 및 R4, R5 및 R6은 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
    a 및 b는 각각 독립적으로, 1 내지 5의 정수이고,
    a 또는 b가 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
    상기 화학식 1 및 2은 치환 가능한 위치에 적어도 하나 이상의 중수소를 포함하고,
    [화학식 3]
    Figure pat00087

    화학식 3에 있어서,
    R9 및 R10은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
    X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로, N 또는 CR이며,
    R은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4 중 2개 이상이 CR인 경우, R은 각각 같거나 상이하고,
    상기 화학식 3은 1 이상의 하기 화학식 4로 표시되는 치환기를 포함하며,
    [화학식 4]
    Figure pat00088

    화학식 4에 있어서,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    A는 O, S 또는 Se이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar1 및 L1은 각각 독립적으로, 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00089

    [화학식 1-2]
    Figure pat00090

    [화학식 1-3]
    Figure pat00091

    [화학식 1-4]
    Figure pat00092

    화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
    R11 내지 R20은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 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 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    c는 0 내지 8의 정수이고,
    d, e 및 j는 각각 독립적으로, 0 내지 5의 정수이고,
    f 및 h는 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고,
    g는 0 내지 4의 정수이고,
    i는 0 내지 3의 정수이고,
    c 내지 j가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며, 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    Figure pat00093
    는 연결기를 의미한다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1로 표시되는 유기 발광 소자:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00094

    화학식 3-1에 있어서,
    X1 내지 X4 및 Y1 내지 Y4의 정의는 청구항 1에서와 같고,
    R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    x는 0 내지 4의 정수이고,
    x가 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
    상기 화학식 3-1은 1 이상의 상기 화학식 4로 표시되는 치환기를 포함한다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1 또는 2는 치환 가능한 위치에 적어도 60% 이상의 중수소를 포함하는 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097
    .
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00098
    .
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00099

    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104

    Figure pat00105

    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110
    .
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유기물층은 상기 제1 전극 또는 제2 전극과 상기 제1 유기물층 사이에 마련되고, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유기물층은 전자주입층; 전자수송층 또는 전자주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층; 전자수송층 또는 전자주입 및 수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유기물층은 상기 제1 유기물층에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
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