KR20200070892A - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20200070892A
KR20200070892A KR1020180158543A KR20180158543A KR20200070892A KR 20200070892 A KR20200070892 A KR 20200070892A KR 1020180158543 A KR1020180158543 A KR 1020180158543A KR 20180158543 A KR20180158543 A KR 20180158543A KR 20200070892 A KR20200070892 A KR 20200070892A
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이석종
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이아랑
손성현
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Abstract

본 발명은 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00041

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기발광다이오드(Organic Light Emitting Device, OLED)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐 만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 일반적인 유기발광다이오드는 애노드 및 캐소드와 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재된 유기층을 포함할 수 있다. 상기 유기층은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공 저지층 전자 수송층 및 전자 주입층 등을 포함할 수 있다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성하는데, 이 엑시톤이 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
일반적으로 유기발광다이오드 구동시 생성되는 여기자(exiton)는 확률적으로 단일항 상태가 약 25%, 삼중항 상태가 약 75%로 생성되며, 형광 발광 재료의 경우 단일항 상태의 약 25%의 여기자에 의한 발광만 생성되어 내부양자효율이 최대 25% 수준에 머무르게 된다. 이러한 특성을 개선하기 위해 삼중항 에너지를 이용할 수 있는 이리듐 또는 백금 착물을 이용하고 있으며, 우수한 양자효율 특성을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 재료들은 고가이며, 특히 청색 발광 재료의 불안정성에 기인하여 그 응용에 한계가 있었다.
이러한 점을 해결하기 위해, 최근 열활성 지연형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 유기재료가 개발되고 있다. 이러한 열활성 지연형광 유기재료는 여기자의 단일항 상태와 삼중항 상태의 차이가 0.3eV 이하이고, 이 경우 상온 또는 소자구동온도에 해당하는 열에 의해 삼중항 상태를 단일항 상태로 전이시켜 이론적으로는 100%의 양자효율을 나타낼 수 있는 것으로 보고되고 있다.
그러나, 현재 개발된 열활성 지연형광 유기재료의 실제 양자효율과 이론 양자효율 간의 차이가 매우 커서 여전히 개선이 필요한 것으로 알려져 있다.
일본특허공개 제2008-214244호
이에, 본 발명은 삼중항 상태에서 단일항 상태로 더욱 효율적으로 전이가 가능함에 따라 실제양자효율을 개선할 수 있는 열활성 지연 형광 재료 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CH; 또는 N이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
R1 및 R2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
a는 1이상의 정수이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비된 1층 이상의 유기층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 실시상태들에 따른 화합물은 우수한 전기화학적 및 열적 안정성을 가지게 되어 수명 특성이 우수하고, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 이용하여 고효율 및 장수명, 높은 색순도, 낮은 구동전압을 갖는 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시상태들에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 정공 주입, 정공 수송 재료, 호스트 재료, 정공 차단 재료, 전자 주입 재료, 전자 수송 재료, 또는 전하발생 재료로 이용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시상태들에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 전자 주입 또는 수송 재료, 정공 차단 재료, n형 전하 발생 재료, p형 또는 n형 인광 그린 호스트 재료, p형 또는 n형 인광 YG 호스트 재료로 유용하게 사용될 수 있다. 이를 이용한 유기 발광 소자는 우수한 전기화학적 및 열적 안정성을 가지게 되어 수명 특성이 우수하고, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 이용하여 고효율 및 장수명, 높은 색순도, 낮은 구동전압을 갖는 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 다층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란 중수소; C1 내지 C60의 알킬기; C2 내지 C60의 알케닐기; C2 내지 C60의 알키닐기; C3 내지 C60의 시클로알킬기; C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; C6 내지 C60의 아릴기; C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상이 결합된 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 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. 상기 추가의 치환기들은 추가로 더 치환될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 "치환 또는 비치환"이란 중수소, 할로겐기, -CN, C1 내지 C20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 및 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것이며,
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 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알키닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로시클로알킬기는 O, S, Se, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 헤테로 원자를 포함하고, 탄소수 2 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로시클로알킬기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 아릴기는 스피로기를 포함한다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 S, O, Se, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 헤테로 원자를 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 상기 다환이란 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 25일 수 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CH; 또는 N이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
R1 및 R2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
a는 1이상의 정수이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이다.
보다 구체적으로, 상기 Ar1은 O, S, Se, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 헤테로 원자를 포함하는, 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 N 함유 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 N 함유 헤테로아릴기; N 함유 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 N 함유 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명은 오쏘(ortho) 위치에 R1 및 R2를 함유하는 N 함유 헤테로고리에 있어서, R1 및 R2가 상이한 화합물을 사용함으로써 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있음을 발견하여 완성된 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5로 표시되는 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00003
[화학식 2-2]
Figure pat00004
[화학식 2-3]
Figure pat00005
[화학식 2-4]
Figure pat00006
[화학식 2-5]
Figure pat00007
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5에 있어서, 치환기의 설명은 화학식 1과 같다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00008
상기 화학식 3에 있어서, 치환기의 설명은 화학식 1과 같다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프탈렌기; 치환 또는 비치환된 안트라센기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 피렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1은 페닐렌기; 비페닐렌기; 터페닐렌기; 나프탈렌기; 안트라센기; 트리페닐렌기; 또는 피렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1은 페닐렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, L1이 페닐렌기인 경우, Ar1을 기준으로 CN은 오쏘(o)，메타(m)의 위치에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서,
Figure pat00009
은 하기 화학식 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00010
보다 바람직하게는 본 발명의 일 실시상태에 있어서,
Figure pat00011
은 하기 화학식 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00012
가장 바람직하게는 본 발명의 일 실시상태에 있어서,
Figure pat00013
은 하기 화학식 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00014
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 서로상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 페닐기; 나프틸기 또는 트리페닐레닐기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 나프틸기 또는 트리페닐레닐기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 N 함유 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 N 함유 헤테로아릴기; N 함유 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 N 함유 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 카바졸기; 페녹사진기; 치환 또는 비치환된 축합카바졸기; 또는 치환 또는 비치환된 아크리딘 이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 하기 화학식 A 또는 화학식B로 표시될 수 있다.
[화학식 A] [화학식 B]
Figure pat00015
상기 *는 상기 L1과의 결합 사이트이고,
상기 A1 및 A2는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고,
상기 Y1 및 Y2는 단일 결합; O; 또는 CRaRb이고,
상기 Ra 내지 Rb 및 B1 및 B2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고,
a1은 1 내지 4의 정수이고, a1이 2 이상인 경우 B1은 서로 동일하거나 상이하고,
a2는 1 내지 5의 정수이고, a2가 2 이상인 경우 B2는 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 A 및 화학식 B는 각각 화학식 A-1 및 화학식 A-2 및 화학식 B-1 및 화학식 B-2 중 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 A-1] [화학식 A-2]
Figure pat00016
[화학식 B-1] [화학식 B-2]
Figure pat00017
상기 *는 상기 L1과의 결합 사이트이고,
상기 Y3 내지 Y6은 단일 결합; O; 또는 CRaRb이고,
상기 Z1 및 Z2는 단일 결합; O; CRaRb; 또는 NRc이고,
상기 Ra 내지 Rb 및 B3 내지 B10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고,
a3, a4, a5, a7, a8 및 a9는 1 내지 4의 정수이고, 상기 정수가 2 이상인 경우 B3, B4, B5, B7, B8 및 B9는 서로 동일하거나 상이하고,
a6 및 a10은 1 내지 6의 정수이고, 상기 정수가 2 이상인 경우 B6 및 B10은 서로 동일하거나 상이하다.
구체적으로 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 하기 화학식으로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 *는 상기 L1과의 결합 사이트이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00020
Figure pat00021
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송용 물질, 발광층 물질, 정공 차단층 물질, 전자 수송층 물질 또는 전자 주입층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유리 전이 온도(Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적 안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
본 발명의 실시상태에 따른 화합물은 다단계 화학반응으로 제조할 수 있다. 일부 중간체 화합물이 먼저 제조되고, 그 중간체 화합물들로부터 화학식 1의 화합물이 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 화합물의 제조방법은 후술하는 실시예와 같이 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 낮은 구동전압에서도 발광 효율이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전술한 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 구비된 1층 이상의 유기층을 포함하고, 상기 유기층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
도 1에 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 전술한 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판 상에 애노드, 정공 주입층, 발광층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 도 1의 구조 중 발광층에 상기 화학식 1의 화합물이 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 발광 소자는, 기판/애노드/발광층/캐소드; 기판/애노드/정공 주입층/발광층/캐소드; 기판/애노드/정공 수송층/발광층/캐소드; 기판/애노드/정공 주입층/정공 수송층/발광층/캐소드; 기판/애노드/발광층/전자 수송층/캐소드; 기판/애노드/발광층/전자 주입층/캐소드; 기판/애노드/발광층/정공 저지층/캐소드; 기판/애노드/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드; 기판/애노드/발광층/정공 저지층/전자 수송층/캐소드; 기판/애노드/발광층/정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드 등의 구조를 가질 수 있으며, 여기서 애노드와 캐소드 사이의 한 층 이상의 유기층, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층 또는 전자 주입층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 상기와 같은 구조의 소자에서 발광층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층의 재료로 사용될 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 전하 발생층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 유기 발광 소자는 발광층을 포함하는 발광 유닛을 2 이상 포함할 수 있으며, 인접한 2개의 발광 유닛 사이에 전하 발생층이 구비될 수 있다. 또 하나의 예로서, 상기 유기 발광 소자는 1개 이상의 발광 유닛을 포함하고, 발광유닛과 애노드 사이, 또는 발광유닛과 캐소드 사이에 전하 발생층이 구비될 수 있다.
이 때, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 전하 발생층은 n형 전하 발생층의 역할을 수행할 수 있으므로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 전하 발생층은 p형 유기층과 접하여 구비될 수 있다.
상기 발광 유닛은 발광층만으로 이루어질 수도 있고, 필요에 따라 정공주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 유기층을 1층 이상 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 유기 발광 소자는, 기판/애노드/발광유닛/전하 발생층(n형)/전하 발생층(p형)/발광유닛/캐소드; 기판/애노드/전하 발생층(n형)/전하 발생층(p형)/발광유닛/캐소드; 기판/애노드/발광유닛/전하 발생층(n형)/전하 발생층(p형)/캐소드 등의 구조를 가질 수 있으며, 여기사 발광유닛의 개수는 필요에 따라 2 또는 3개 이상 포함될 수 있다. 상기 발광유닛은 발광층을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층, 정공 수송층, 정공저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 1 이상의 층을 더 포함한다.
상기 화학식 1의 화합물이 발광층 재료로 사용되는 경우, 상기 화학식 1의 화합물은 발광 호스트로 역할을 할 수 있으며, 이 경우 상기 발광층은 추가로 도펀트를 포함한다. 일 예로서, 상기 화학식 1의 화합물은 p형 또는 n형 인광 호스트로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 HF(Hyper Fluorescence, 과형광체)의 특성을 나타낼 수 있으며, 이때 상기 화학식 1의 화합물은 호스트 및/또는 도펀트 물질로 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 발광층의 발광 도펀트로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 화합물을 발광 도펀트로 사용하는 경우 삼중항 여기 상태에서 단일항 여기 상태로 더욱 효율적으로 전이가 가능함에 따라 양자 효율을 우수하게 개선하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 적색, 녹색 및 청색과 같이 다양한 발광색을 구현하는 효과를 나타낼 수 있다. 이때, 발광 호스트 물질로서는 공지된 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 mCP(N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene), Alq3, CBP(4,4'-N,N'-dicarbazol-biphenyl), 9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, TPBI(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphthele-2-yl)anthracene), mCBP(3,3'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 TADF의 특성을 나타낼 수 있으며, 이때 상기 화학식 1의 화합물은 도펀트로 사용하고, 호스트 물질로서 mCBP를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 일 실시예에서, 호스트 물질로서 하기 화합물 중 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure pat00022
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 유기층 중 1층 이상에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에 유기 박막층에 포함될 수 있는 물질은, 예를 들어 형광 도펀트 물질 등을 들 수 있으며, 통상적으로 유기 발광 소자에 적용될 수 있는 형광 도펀트 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 TBPe(2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene), TTPA(9,10-Bis [N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene), TBRb(2,8-di-tert-butyl5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene) 및 DBP(tetraphenyl-dibenzoperiflanthene) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 단독으로 유기 발광 소자의 유기층 중 1층 이상을 구성할 수 있다. 그러나, 필요에 따라 다른 물질과 혼합하여 유기층을 구성할 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 출원의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
애노드 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 애노드 재료의 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.
캐소드 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 캐소드 재료의 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.
정공 주입 재료로는 공지된 정공 주입 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공 수송 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 발광 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광 재료로는 단독으로서 애노드와 캐소드로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, 애노드를 ITO 기판으로 하며, 캐소드를 Li 층으로 하는 유기 소자 제조에 있어서, ITO 기판 상에 차례로 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 유기 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 진공 증착하여 유기 소자를 제조할 수 있다. 이때, 정공 주입층(Hloe Injecting Layer, HIL)은 예를 들어 10 nm의 두께로 증착할 수 있으며, 불순물(Dopant)을 약 5~20% 첨가하여 홀 주입이 우수하게 수행될 수 있도록 할 수 있다. 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL)은 70~100 nm의 두께로 형성할 수 있으며, 전자 차단층은 10 ~20 nm의 두께로 형성할 수 있다. 이어서, 유기 발광층(Organic Emitting Layer, OEL)은 CBP, CP, mCBP 등의 호스트와 본 발명에 따른 유기 화합물 등의 도펀트를 60:40의 중량비로 하여 35 nm의 두께로 형성할 수 있다. 또한 전자 수송층을 35 nm로 증착한 후 전자 주입층으로서 LiF를 예를 들어 1 nm 로 형성할 수 있으나, 각 층의 물질, 두께 및 중량비는 필요에 따라 조절하어 사용할 수 있는 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로사이클 함유 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기한 유기 발광 소자를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 전자 기기는 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이일 수 있으나, 상기 전자 기기가 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 출원을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 출원 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1. 화합물 1의 제조>
Scheme 1
Figure pat00023
화합물 1-1의 합성
Figure pat00024
5-브로모-2-플루오로벤조니트릴 20g (100 mmol), 카바졸 16.7g (100 mmol), 세슘 카보네이트 65.2g (200 mmol)을 다이메틸포름아마이드 500 ml에 현탁시킨 후 16시간 동안 190°C 교반하였다. 반응이 끝난 후, 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 감압 증류 후 실리카겔 컬럼하여 화합물 1-1, 27.8g (수율: 80%)을 얻었다.
화합물 1-2의 합성
Figure pat00025
화합물 1-1 27.8g (80 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 32.1g (120.1 mmol), Pd(dppf)Cl2 2.9g (4.0 mmol), 포타슘아세테이트 15.7g (160.1 mmmol)을 1,4-다이옥산 400 ml 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 혼합액을 셀라이트 필터한다. 여액을 감압 증류 후 실리카겔 컬럼하여 화합물 1-2, 23.6g (수율: 75%)을 얻었다.
화합물 1-3의 합성
Figure pat00026
2,4-디크로로-6-페닐-1,3,5-트리아진 10g (44.2 mmol), 2-트리페닐렌일보로닉에시드 12.0g (44.2 mmol), Pd(PPh3)4 2.5g (2.2 mmol), 포타슘카보네이트 12.2g (88.5 mmmol)을 톨루엔 220 ml, 에틸알코올 45 ml, 증류수 45 ml에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응이 끝난 후, 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 감압 증류 후 실리카겔 컬럼하여 화합물 1-3, 12g (수율: 65%)을 얻었다.
화합물 1의 합성
Figure pat00027
화합물 1-2 5g (12.7 mmol), 화합물 1-3 5.3g (12.7 mmol), Pd(PPh3)4 0.7g (0.6 mmol), 포타슘카보네이트 3.5g (25.3 mmmol)을 톨루엔 60 ml, 에틸알 코올 12 ml, 증류수 12 ml에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응이 끝난 후, 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 감압 증류 후 실리카겔 컬럼하여 화합물 1, 6.6g (수율: 80%)을 얻었다.
<비교예 1. 비교화합물 1의 제조>
비교 화합물 1의 합성
Figure pat00028
비교 화합물 1의 합성
화합물 1-1 5g (17.4 mmol), 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 4.6g (17.4 mmol), Pd(PPh3)4 1g (0.9 mmol), 포타슘카보네이트 4.8g (34.8 mmmol)을 톨루엔 90 ml, 에틸알코올 18 ml, 증류수 18 ml에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 제결정하여 비교 화합물 1, 6.6g (수율: 80%)을 얻었다.
<실험예>
양전극으로 사용되는 ITO (Indium Tin Oxide) glass를 IPA 및 증류수를 이용하여 30분간 초음파 세척하고 100 ℃의 오븐에서 30분간 건조한 후 진공 증착 장치 챔버로 이송하였다.
다음으로, ITO 기판 위에 차례로 정공 주입층(Hole Injecting Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL), 전자 차단층(Electron Blocking Layer, EBL), 유기 발광층(Organic Emitting Layer, OEL), 전자 수송층(Electron Transport Layer, ETL) 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer, EIL)을 증착하였고(0.5~1.0Å/sec, 1~4 x 10-7 torr), 음전극으로 Al layer을 증착하였다. 유기 발광층은 각각 호스트(CBP 또는 mCBP) 상에 도판트(화합물 1 내지 3 또는 비교 화합물 1)를 60:40의 중량비로 포함되도록 제조하였다.
진공 증착 후 기판은 글로브 박스(Glove Box)로 옮겨져 봉지공정(Encapsulation)을 진행하였다. 밀봉 부재는 내부에 BaO를 이용한 흡습제(Getter) 가 구비된 글래스 캡(Glass cap)으로 구비될 수 있으며, 밀봉용 수지재(에폭시 실런트)를 도포하여 UV 조사(Curing)하여 증착면으로 산소 및 수분 침투가 차단되는 것을 방지하였다.
층 재료 두께 (nm)
캐소드 Al 100
EIL LiF 1
ETL LGC201 35
OEL 호스트: CBP 또는 mCBP
도펀트: 화합물 1 내지 3 또는 비교 화합물 1
호스트: 도펀트=60:40 중량비		 35
EBL TCTA 15
HTL NPB 75
HIL NPB : HATCN
(중량비 90:10)		 10
애노드 ITO 150
샘플 No. 호스트 도판트 휘도
[cd/m2]		 효율
[cd/A]		 발광피크
[nm]
실시예 1 CBP 화합물1 5625 56.3 520
실시예 2 mCP 화합물1 5729 57.3 516
실시예 3 mCBP 화합물1 5578 55.8 516
비교예 1 mCBP 비교화합물1 4132 41.3 516
위 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예1 내지 3과 비교예 1은 동일 내지 유사한 발광 영역대를 가지나, 실시예 1 내지 3의 발광 효율 및 휘도의 측면에서 훨씬 더 우수한 특성을 나타내었다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00029

    상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 CH; 또는 N이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
    R1 및 R2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 탄소수 6을 초과하는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    a는 1이상의 정수이고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 또는 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5 중 적어도 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00030

    [화학식 2-2]
    Figure pat00031

    [화학식 2-3]
    Figure pat00032

    [화학식 2-4]
    Figure pat00033

    [화학식 2-5]
    Figure pat00034

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5에 있어서, 치환기의 설명은 상기 화학식 1과 같다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    하기 화학식 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 3]
    Figure pat00035

    상기 화학식 3에 있어서, 치환기의 설명은 화학식 1과 같다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기
    Figure pat00036
    는 하기 화학식 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure pat00037
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 화학식 A 및 화학식 B 중의 어느 하나인 것인 화합물:
    [화학식 A] [화학식 B]
    Figure pat00038

    상기 *는 상기 L1과의 결합 위치이고,
    상기 A1 및 A2는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알칸과 방향족탄화수소의 축합고리기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로방향족환과 방향족탄화수소의 축합고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고,
    상기 Y1 및 Y2는 단일 결합; O; 또는 CRaRb이고,
    상기 Ra 내지 Rb 및 B1 및 B2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나이고,
    a1은 1 내지 4의 정수이고, a1이 2 이상인 경우 B1은 서로 동일하거나 상이하고,
    a2는 1 내지 5의 정수이고, a2가 2 이상인 경우 B2는 서로 동일하거나 상이하다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    하기 화합물 중 적어도 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:

    Figure pat00039

    Figure pat00040
  7. 애노드, 캐소드 및 상기 애노드 및 캐소드 사이에 구비된 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기층은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 한 층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 발광층 또는 상기 전자 수송층이 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 전자 기기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008214244A (ja) 2007-03-02 2008-09-18 Chisso Corp 発光材料およびこれを用いた有機電界発光素子

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