KR20200041803A - 유기발광소자 - Google Patents
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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 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하고, 상기 발광층은 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
Description
본 명세서는 유기발광소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 10월 12일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10- 2018-0121843호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
유기발광소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기발광소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 전공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기발광소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 정공 및 전자가 발광층에서 재결합하여 생성되는 엑시톤(exciton)이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
유기발광소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 명세서에는 높은 발광 효율 및 장수명 특성을 갖는 유기발광소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하고, 상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기발광소자를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n1 및 n2는 각각 0 내지 4의 정수이고, 상기 n1 및 n2가 각각 2 이상인 경우 2 이상의 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기이며,
Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이고,
L3 내지 L5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n3은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n3이 2 이상인 경우 2 이상의 R3는 서로 같거나 상이하며,
n4는 0 내지 3의 정수이고, 상기 n4가 2 이상인 경우 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서,
X1은 B 또는 P(=O)이며,
Y1은 O, S 또는 NRa이고, Y2는 O, S 또는 NRb이며,
Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리이고, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며,
Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
Rb는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy2 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 발명의 유기발광소자는 발광층에 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 동시에 포함함으로써, 낮은 구동전압, 높은 발광 효율 및 장수명을 갖는 유기발광소자를 얻을 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)으로 이루어진 유기발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층 1(6), 정공수송층 2(7), 발광층(8), 전자수송층(9), 전자주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어진 유기발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층 1(6), 정공수송층 2(7), 발광층(8), 전자수송층(9), 전자주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어진 유기발광소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 유기발광소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하고, 상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
상기 유기발광소자의 발광층 내에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 상기와 같은 발광층을 포함하는 유기발광소자가 낮은 구동 전압 및 높은 발광 효율을 가지며, 소자의 수명이 개선되는 효과를 갖는다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n1 및 n2는 각각 0 내지 4의 정수이고, 상기 n1 및 n2가 각각 2 이상인 경우 2 이상의 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기이며,
Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이고,
L3 내지 L5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n3은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n3이 2 이상인 경우 2 이상의 R3는 서로 같거나 상이하며,
n4는 0 내지 3의 정수이고, 상기 n4가 2 이상인 경우 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서,
X1은 B 또는 P(=O)이며,
Y1은 O, S 또는 NRa이고, Y2는 O, S 또는 NRb이며,
Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리이고, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며,
Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
Rb는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy2 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서에 있어서, 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, 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 명세서에 있어서, "
"는 화학식 또는 화합물에 결합되는 위치를 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 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 실릴기; 붕소기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬기; 알케닐기; 알키닐기; 시클로알킬기; 아릴기; 아민기; 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 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 도 있다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소(-F), 염소(-Cl), 브롬(-Br) 또는 요오드(-I)가 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiYaYbYc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ya, Yb 및 Yc는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BYdYe의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Yd 및 Ye는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, tert-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 헵틸기, n-헵틸기, 옥틸기, n-옥틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 알킬기, 알콕시기 및 그 외 알킬기 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 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, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 트리페닐레닐기 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, 
, 
등의 스피로플루오레닐기, 
(9,9-디메틸플루오레닐기), 및 
(9,9-디페닐플루오레닐기) 등의 치환된 플루오레닐기가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, P, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수는 2 내지 30이다. 헤테로 고리기의 예로는 예로는 피리딘기, 피롤기, 피리미디닐기, 퀴놀리닐기, 피리다지닐기, 퓨라닐기, 티오페닐기, 이미다졸기, 피라졸기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 나프토벤조퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 인데노카바졸기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가인 것을 제외하고는 상기 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기와 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 탄화수소 고리; 또는 헤테로 고리를 의미한다.
상기 탄화수소 고리는 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 상기 2가기인 것을 제외하고 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 2가인 것을 제외하고는 상기 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
상기 헤테로 고리는 2가인 것을 제외하고는 상기 헤테로고리기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 각각 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n1이 2 이상인 경우 2 이상의 R1은 서로 같거나 상이하다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2는 0 내지 4의 정수이고, 상기 n2가 2 이상인 경우 2 이상의 R2는 서로 같거나 상이하다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2는 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 나프틸기; 또는 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3 및 R4는 각각 수소이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 n3은 0 또는 1이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 n4는 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3 및 L4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기 또는 안트라세닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기 또는 안트라세닐기로 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소, 페닐기 또는 나프틸기로 치환 또는 비치환된 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L5는 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 중수소 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 중수소, 페닐기, 나프틸기, 페난트레닐기 또는 트리페닐레닐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 디벤조퓨라닐기; 또는 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
상기 화학식 3-1에 있어서,
Cy1 내지 Cy3, X1, Ra 및 Rb의 정의는 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 방향족 헤테로고리이고, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 방향족 헤테로고리이고, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rb는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rb는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rb는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1과 같이 코어구조가 제조될 수 있고, 본 발명의 일 실시상태에 따른 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 반응식 2 및 3과 같이 코어구조가 제조될 수 있으며, 본 발명의 일 실시상태에 따른 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 반응식 4와 같이 코어구조가 제조될 수 있다. 하기 반응식 1 내지 4에서 제조된 화학식 1 내지 화학식 3의 치환기는 당 기술분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당 기술분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
<반응식 1>
상기 반응식 1에 있어서, Ar1, Ar2, L1, L2, R1, R2, n1 및 n2의 정의는 전술한 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
<반응식 2>
상기 반응식 2에 있어서, L3, L5, Ar3, Ar5, R3 및 R4의 정의는 전술한 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
<반응식 3>
상기 반응식 3에 있어서, L3, L4, L5, Ar3, Ar4, Ar5, R3 및 R4의 정의는 전술한 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
<반응식 4>
상기 반응식 4에 있어서, Cy1 내지 Cy3, Y1, Y2 및 X1의 정의는 전술한 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
본 명세서에서는 상기 반응식 1 내지 4에서 제조된 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 화합물의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위도 조절할 수 있다.
본 명세서의 유기발광소자는 전술한 화학식 1, 2 및 3으로 표시되는 화합물을 이용하여 발광층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물은 유기발광소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 유기발광소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 유기발광소자는 유기물층으로서 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층 전자수송 및 주입층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층, 및 전자수송 및 주입층 중 1층 이상을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기발광소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 유기발광소자는 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있으며, 일 예에 따르면 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 100 중량부 대비 1 중량부 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 제조된 유기발광소자의 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 장수명을 갖는 이점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기발광소자의 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 상기 발광층의 호스트로 포함하고, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 상기 발광층의 도펀트로 포함한다.
본 발명의 유기발광소자에서, 상기 유기물층은 전자차단층을 포함할 수 있으며, 상기 전자차단층은 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다.
상기 유기발광소자는 예컨대 하기와 같은 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
(1) 양극/정공수송층/발광층/음극
(2) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/음극
(3) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(4) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(5) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(6) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(7) 양극/ 정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(8) 양극/ 정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(9) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(10) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입 층/음극
(11) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(12) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극
(13) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(14) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입 층/음극
(15) 양극/정공주입층/정공수송층1/정공수송층2/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
본 발명의 유기발광소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기발광소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층 1(6), 정공수송층 2(7), 발광층(8), 전자수송층(9), 전자주입층(10) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기발광소자의 구조가 예시되어 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기발광소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자차단층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다.
상기 유기물층은 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층, 전자수송 및 주입층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층, 및 정공수송 및 주입층 중 1 층 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공수송 및 주입층, 전자차단층, 발광층 및 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 주입층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극은 정공을 주입하는 전극으로, 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide)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 음극은 전자를 주입하는 전극으로, 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 양극으로부터 발광층으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 하는 층이며, 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 정공주입층의 두께는 1nm 내지 150nm일 수 있다. 상기 정공주입층의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공주입층의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 정공수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 유기발광소자는 정공수송층과 발광층 사이에 전자차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자차단층은 전술한 화합물 또는 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
상기 유기발광소자가 전술한 화학식 1, 2 및 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층 외에 추가의 발광층을 포함하는 경우, 추가의 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 상기 발광 물질로는 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 추가의 발광층의 호스트 재료로는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 추가의 발광층이 적색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium), PtOEP(octaethylporphyrin platinum)와 같은 인광 물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 녹색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 인광물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 인광 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
상기 전자수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 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. 전자수송층의 두께는 1nm 내지 50nm일 수 있다. 전자수송층의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자수송층의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 전자주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 주입 물질로는 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 정공차단층은 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 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하기 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<제조예>
본 명세서의 일 실시 상태에 따른 화합물은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
예컨대 상기 화학식 1 구조의 화합물의 코어 구조는 상기 반응식 1 내지 4을 통하여 제조될 수 있다. 치환기는 당기술분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당기술분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
합성예 1. 화합물 1의 제조
<1-a> 화합물 1-a의 제조
9-브로모안트라센 (50 g, 194mmol)와 1-나프틸보론산 (33.4g, 194mmol)을 THF (600ml)에 녹인 후, Pd(PPh3)4 (8.98g, 7.8mmol)와 2M K2CO3 수용액 120ml를 넣고 24시간동안 환류시켰다. 반응 용액을 식히고, 유기층을 에틸아세테이트로 추출한 후 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압하에서 유기용매를 제거하고 컬럼 크로마토 그래피를 이용하여 정제하여 화합물 11-a (52g, 88%)를 얻었다.
<1-b> 화합물 1-b의 제조
상기 화합물 1-a (52g, 170mmol)을 디메틸포름아미드 400ml에 분산 시킨 후 디메틸포름아미드 50ml에녹인 n-브로모숙신이미드 (30.4g, 170mmol)용액을 천천히 적가하였다. 2시간동안 상온에서 반응 후 물 1L를 적가하였다. 고체가 생성되면 필터 후 에틸아세테이트에 녹여 분별깔대기에 넣은 후 증류수로 여러 번 세척하였다. EA에서 재결정하여 화합물 1-b (43g, 66%)를 얻었다.
<1-c> 화합물 1의 제조
상기 화합물 1-b (43g, 112 mmol)와 4-(나프탈레-2-일)페닐보론산 (27.8g, 112 mmol)을 THF 400ml에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (5.4g, 4.7 mmol) 와 2M K2CO3 수용액 100ml를 넣고 24시간동안 환류 교반하였다. 반응 용액을 식히고 생성된 고체를 필터링 하였다. 컬럼크로마토크래피로 정제하여 화합물 1 (35g, 62%)을 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=507 에서 피크가 확인되었다.
합성예 2. 화합물 2의 제조
합성예 1의 <1-c>에서 4-(나프탈레-2-일)페닐보론산 대신 2-나프틸보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 2를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=431 에서 피크가 확인되었다.
합성예 3. 화합물 3의 제조
합성예 1의 <1-c>에서 4-(나프탈레-2-일)페닐보론산 대신 [1,1'-비페닐]-4-일보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 3을 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=457 에서 피크가 확인되었다.
합성예 4. 화합물 4의 제조
<4-a> 화합물 4-a의 제조
합성예 <1-a>에서 1-나프틸보론산 대신 페닐보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 4-a를 얻었다
<4-b> 화합물 4-b의 제조
합성예 <1-b>에서 화합물 1-a 대신 화합물 4-a를 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 4-b를 얻었다
<4-c> 화합물 4의 제조
합성예 <1-c>에서 화합물 1-b 대신 화합물 4-b를 사용하고, 4-(나프탈레-2-일)페닐보론산 대신 (4-나프탈렌-1-일)보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 4를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=457 에서 피크가 확인되었다.
합성예 5. 화합물 5의 제조
합성예 4-c에서 (4-나프탈렌-1-일)보론산 대신 4-(나프탈레-2-일)페닐보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 5를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=457 에서 피크가 확인되었다.
합성예 6. 화합물 6의 제조
합성예 4-c에서 (4-나프탈렌-1-일)보론산 대신 (1-페닐나프탈렌-2-일)보론산을 사용한 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 6을 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=457 에서 피크가 확인되었다.
합성예 7. 화합물 A의 제조
<7-a>. 화합물 7-a의 제조
질소 분위기 하에서 건조된 THF (140ml) 에 브로모벤젠 (27.3g, 174mmol)을 녹이고, -78℃에서 t-BuLi (140ml, 1.7M 펜탄 용액)을 천천히 가한 후, 동일온도에서 1시간 동안 교반하였다. 여기에 2-브로모 안트라퀴논 (20g, 70mmol)을 가한 후, 상온으로 승온하여 3시간동안 교반하였다. 반응 용액에 염화암모늄수용액을 가한 후 클로로포름으로 추출하였다. 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하고 용매를 제거하였다. 얻어진 혼합물을 소량의 디에틸 에테르로 재결정하여 화합물 7-a (25.2g, 수율 82%)를 얻었다.
<7-b>. 화합물 7-b의 제조
질소 분위기 하에서 상기 화합물 7-a(25.2g, 57mmol)를 아세트산(380ml)에 분산시킨 후 KI (94.4g, 568mmol), NaPO2H2 (100g, 1136mmol)를 가한 후 3시간 동안 환류 교반하였다. 상온에서 냉각한 후 여과하고 물과 에탄올로 씻은 후 진공 건조하여 화합물 7-b (19.2g, 82.5%)를 얻었다.
<7-c> 화합물 7-c의 제조
상기 화합물 7-b (19.2g, 47mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (14.3g, 56mmol), 포타슘아세테이트 (13.8g, 141mmol), 팔라듐(디페닐포스피토페로센)클로라이드 (1.24g, 1.7mmol)를 디옥산 (160ml)에 섞은 후 6시간 동안 환류하였다. 반응 용액을 냉각 시킨 후 디옥산을 감압하에 제거한 후, 클로로포름에 녹이고 물을 넣고 추출하였다. (3회 실시) 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 건조하고, 감압 하에 용매를 제거하였다. 이 때 얻은 물질을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 정제하여 화합물 7-c (15.2g, 71%)를 얻었다.
<7-d> 화합물 A의 제조
상기 화합물 7-c (15.2g, 33mmol)와 브로모벤젠 (5.2g, 33.3mmol)을 THF (100ml)에 녹인 후, Pd(PPh3)4 (1.54g, 1.3mmol)와 2M K2CO3 수용액 30ml를 넣고 24시간동안 환류시켰다. 반응 용액을 식히고, 유기층을 에틸아세테이트로 추출한 후 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압하에 유기용매를 제거하고 컬럼 크로마토 그래피를 이용하여 정제하여 화합물 A (10g, 73.8%)를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=407 에서 피크가 확인되었다.
합성예 8. 화합물 B의 제조
합성예 7-d 에서 브로모벤젠이 1-브로모나프탈렌으로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 B를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=457 에서 피크가 확인되었다.
합성예 9. 화합물 C의 제조
합성예 7-d 에서 브로모벤젠이 9-브로모페난트렌으로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 C를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=507 에서 피크가 확인되었다.
합성예 10. 화합물 D의 제조
합성예 7-d 에서 브로모벤젠이 1-브로모-6-페닐나프탈렌으로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 D를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=533 에서 피크가 확인되었다.
합성예 11. 화합물 E의 제조
합성예 7-d 에서 브로모벤젠이 1-브로모-7-페닐나프탈렌으로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 E를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=533 에서 피크가 확인되었다.
합성예 12. 화합물 F의 제조
합성예1-d에서 브로모벤젠이 1-브로모디벤조퓨란으로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 F를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=497 에서 피크가 확인되었다.
합성예 13. 화합물 G의 제조
<13-a> 화합물 13-a의 제조
2-브로모안트라센 (50 g, 194mmol)와 1-나프틸보론산 (33.4g, 194mmol)을 THF (600ml)에 녹인 후, Pd(PPh3)4 (8.98g, 7.8mmol)와 2M K2CO3 수용액 120ml를 넣고 24시간동안 환류시켰다. 반응 용액을 식히고, 유기층을 에틸아세테이트로 추출한 후 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압하에서 유기용매를 제거하고 컬럼 크로마토 그래피를 이용하여 정제하여 화합물 13-a (51g, 86.1%)를 얻었다.
<13-b> 화합물 13-b의 제조
상기 화합물 13-a (51g, 168mmol)을 디메틸포름아미드 400ml에 분산 시킨 후 디메틸포름아미드 50ml에녹인 n-브로모숙신이미드 (29.8g, 168mmol)용액을 천천히 적가하였다. 2시간동안 상온에서 반응 후 물 1L를 적가하였다. 고체가 생성되면 필터 후 에틸아세테이트에 녹여 분별깔대기에 넣은 후 증류수로 여러 번 세척하였다. EA에서 재결정하여 화합물 13-b (45g, 70%)를 얻었다.
<13-c> 화합물 13-c의 제조
상기 화합물 13-b (45g, 117 mmol)와 페닐보론산 (14.3g, 117 mmol)을 THF 400ml에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (5.4g, 4.7 mmol) 와 2M K2CO3 수용액 100ml를 넣고 24시간동안 환류 교반하였다. 반응 용액을 식히고 생성된 고체를 필터링 하였다. 에틸아세테이트에 녹인 후 재결정 하여 화합물 13-c (38g, 85%)을 얻었다.
<13-d> 화합물 13-d의 제조
상기 화합물 13-c (38g, 100mmol)을 디메틸포름아미드 500ml에 분산 시킨 후 디메틸포름아미드 50ml에녹인 n-브로모숙신이미드 (17.8g, 100mmol)용액을 천천히 적가하였다. 2시간동안 상온에서 반응 후 물 1L를 적가하였다. 고체가 생성되면 필터 후 에틸아세테이트에 녹여 분별깔대기에 넣은 후 증류수로 여러 번 세척하였다. EA에서 재결정하여 화합물 13-d (35g, 76%)를 얻었다.
<13-e> 화합물 G의 제조
상기 화합물 13-d (35g, 76 mmol)와 1-나프틸보론산 (15.1g, 76 mmol)을 THF 250ml에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (3.5 g, 3 mmol) 와 2M K2CO3 수용액 50ml를 넣고 24시간동안 환류 교반하였다. 반응 용액을 식히고 생성된 고체를 필터링 하였다. 컬럼크로마토크래피로 정제하여 화합물 G (31g, 76%)을 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=533 에서 피크가 확인되었다.
합성예 14. 화합물 H의 제조
합성한 화합물 A (20g), AlCl3(4g)을 C6D6 (400ml)에 넣고 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 D2O (60ml)를 넣고 30분 교반한 뒤 트리메틸아민(trimethylamine) (6ml)를 적가하였다. 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 물과 톨루엔으로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조 후, 에틸아세테이트로 재결정하여 화합물 H을 60%의 수율로 수득하였다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=429 에서 피크가 확인되었다.
합성예 15. 화합물 I의 합성
합성예 14에서 화합물 A가 B로 바뀐 것을 제외하고 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 I를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=481 에서 피크가 확인되었다.
합성예 16. 화합물 BD-A의 합성
<16-a> 화합물 16-a의 합성
1,2,3-트리브로모-5-클로로벤젠(5g), 비스-(4-(tert-부틸)페닐)아민 (8g), Pd(PtBu3)2 (0.15 g), NaOtBu (4.1g) 및 자일렌 (50ml)이 들어간 플라스크를 130℃에서 가열하고, 3시간 동안 교반하였다. 반응액을 실온까지 냉각시키고, 물 및 에틸아세테이트를 가하여 분액한 후, 용매를 감압하에서 증류제거하였다. 재결정(ethyl acetate/hexane)으로 정제하여 화합물 16-a (7.5 g)을 얻었다.
<16-b> 화합물 16-b의 합성
화합물 16-a (7.5 g) 및 자일렌 (100 ml)이 들어간 플라스크에, 아르곤 분위기 하, 0℃에서 n-부틸리튬펜탄 용액 (8 ml, 2.5M in hexane)을 가하였다. 적하 종료 후, 50℃로 승온하여 2시간 교반하였다. -40℃로 냉각하고 삼브롬화 붕소 (2.88 ml)를 가하고, 실온으로 승온하며 4시간 교반하였다. 그 후, 다시 0℃까지 냉각하고 N,N-디이소프로필에틸아민 (8 ml)을 가하고, 반응액을 실온에서 30분 더 추가 교반하였다. Sat.aq. NaCl 및 에틸아세테이트를 가하여 분액한 후, 용매를 감압 하에서 증류 제거하였다. 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (전개액: 헥산/에틸아세테이트=1/30)로 정제하여, 화합물 16-b (1.6 g)를 얻었다.
<16-c> 화합물 BD-A 의 합성
화합물 16-b (1.6 g), 디페닐아민 (0.44 g), Pd(PtBu3)2 (24 mg), CsCO3 (2.3g) 및 자일렌 (20ml)이 들어간 플라스크를 130℃에서 가열하고, 2시간 동안 교반하였다. 반응액을 실온까지 냉각시키고, sat.aq. NH4Cl 및 톨루엔을 가하여 분액한 후, 용매를 감압하에서 증류제거하였다. 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (전개액: 헥산/에틸아세테이트=1/30)로 정제하여 화합물 BD-A (1.3 g)을 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=812 에서 피크가 확인되었다.
합성예 17. 화합물 BD-B의 합성
<17-a> 화합물 17-a의 합성
1,2,3-트리브로모-5-클로로벤젠 대신 1,2,3-트리브로모-5-메틸벤젠을, 비스-(4-(tert-부틸)페닐)아민 대신 디-p-톨릴아민 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 16-a 와 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 17-a 를 얻었다.
<17-b> 화합물 BD-B의 합성
화합물 16-a 대신에 화합물 17-a를 사용한 것을 제외하고는 합성예 16-b 와 동일하게 합성 및 정제하여 화합물 BD-B 를 얻었다. 질량스펙트럼 측정결과, [M+H+]=491 에서 피크가 확인되었다.
<실험예>
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 화합물의 구조는 하기와 같으며, 하기 구조들 중 본원 화학식 1 내지 3에 해당하는 화합물은 각각 전술한 반응식 1 내지 4 및 합성예 1 내지 17과 같은 과정을 통하여 제조하였다.
실시예
1
ITO(indium tin oxide)가 150 nm의 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, 질소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HAT-CN 화합물을 5 nm의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 이어서, HTL1을 100 nm의 두께로 열 진공 증착하고, 이어 HTL2를 10 nm의 두께로 열 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 호스트로서 상기 화합물 1, 화합물 A 및 도펀트로서 BD-A(중량비 47.5:47.5:5)를 동시에 진공 증착하여 20 nm 두께의 발광층을 형성하였다. 이어서, ETL을 20 nm의 두께로 진공 증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이어서, LiF을 0.5 nm의 두께로 진공 증착하여 전자주입층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄을 100 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예
2 내지 25 및
비교예
1 내지 10
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 호스트 및 도펀트로 하기 표 1의 물질 및 함량(호스트와 도펀트의 합 1을 기준으로 한 중량부)으로 사용하여 유기발광소자를 제조하였으며, 상기 실시예 1 내지 25 및 비교예 1 내지 10에서 제조한 유기발광소자의 10 mA/cm2 의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 97%가 되는 시간(LT)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 1]
[표 2]
상기 표 2로부터, 본원 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 모두 포함하는 실시예 1 내지 25의 유기발광소자가, 본원 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 6 및 본원 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하지 않는 비교예 7 및 8보다 우수한 소자 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
특히, Ar3 및 Ar4 중 어느 하나에 나프틸기가 치환되는 비교예 1 내지 3의 경우, Ar5에 수소가 치환되는 비교예 5의 경우, Ar5에 나프토벤조퓨라닐기가 치환되는 비교예 6의 경우, 및 도펀트 물질로 Ir(piq)2(acac)를 사용하는 비교예 7의 경우, 20 mA/cm2 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 97%가 되는 시간(LT)이, 본 발명의 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 실시예 1 내지 25에 비해 유기발광소자의 수명이 현저히 짧은 것을 확인할 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층 1
7: 정공수송층 2
8: 발광층
9: 전자수송층
10: 전자주입층
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층 1
7: 정공수송층 2
8: 발광층
9: 전자수송층
10: 전자주입층
Claims (9)
- 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하고,
상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기발광소자:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n1 및 n2는 각각 0 내지 4의 정수이고, 상기 n1 및 n2가 각각 2 이상인 경우 2 이상의 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기이며,
Ar5는 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이고,
L3 내지 L5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
n3은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n3이 2 이상인 경우 2 이상의 R3는 서로 같거나 상이하며,
n4는 0 내지 3의 정수이고, 상기 n4가 2 이상인 경우 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하며,
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서,
X1은 B 또는 P(=O)이며,
Y1은 O, S 또는 NRa이고, Y2는 O, S 또는 NRb이며,
Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리이고, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며,
Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
Rb는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy2 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다. - 청구항 1에 있어서,
상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기인 유기발광소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기인 유기발광소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나인 유기발광소자:
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2는 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나인 유기발광소자:
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나인 유기발광소자:
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 발광층의 호스트이고,
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 발광층의 도펀트인 유기발광소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 유기발광소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기물층은 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층, 전자수송 및 주입층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층, 및 정공수송 및 주입층 중 1 층 이상을 더 포함하는 유기발광소자.
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