KR20200100530A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20200100530A
KR20200100530A KR1020200002773A KR20200002773A KR20200100530A KR 20200100530 A KR20200100530 A KR 20200100530A KR 1020200002773 A KR1020200002773 A KR 1020200002773A KR 20200002773 A KR20200002773 A KR 20200002773A KR 20200100530 A KR20200100530 A KR 20200100530A
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Abstract

본 발명은 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
본 발명은 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 우수한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자에서, 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기 발광 소자의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 우수한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 유기 발광 소자를 제공한다:
양극; 정공주입층; 정공수송층; 발광층; 및 음극을 포함하고,
상기 정공주입층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
유기 발광 소자:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C1-60 할로알킬; 치환 또는 비치환된 C1-60 할로알콕시 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐; 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐이고,
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이거나, Y1과 Y2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6-60 방향족 고리, 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로방향족 고리를 형성하고,
L1은 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 디(C6-60 아릴)아미노; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이다.
상술한 유기 발광 소자는, 구동 전압, 효율 및 수명이 우수하다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자조절층(9), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서,
Figure pat00003
또는
Figure pat00004
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00005
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 사이클로펜틸메틸, 사이클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00008
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
이하, 각 구성 별로 본 발명을 상세히 설명한다.
양극 및 음극
본 발명에서 사용되는 양극 및 음극은, 유기 발광 소자에서 사용되는 전극을 의미한다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 양극과 후술할 정공수송층 사이에 정공주입층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 정공 주입 물질로 포함한다.
바람직하게는, X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 시아노; 또는 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴일 수 있고,
보다 바람직하게는, X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 시아노; 1개의 시아노로 치환된 페닐; 2개의 시아노로 치환된 페닐; 1개의 시아노와 1개의 트리플루오로메틸로 치환된 페닐; 또는 2개의 시아노와 1개의 플루오로로 치환된 페닐일 수 있고,
가장 바람직하게는, X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 시아노이거나, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure pat00009
바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 할로겐; 시아노; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-20 알킬; 치환 또는 비치환된 C1-20 할로알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C1-20 할로알콕시일 수 있고,
보다 바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 시아노; 플루오로; 트리플루오로메틸; 또는 트리플루오로메톡시일 수 있다.
바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있고;
Figure pat00010
보다 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure pat00011
바람직하게는, X1 및 X3는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, X2 및 X4는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, R1 및 R2는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 동일할 수 있다.
보다 바람직하게는, X1과 X3는 동일하고, X2와 X4는 동일하고, R1과 R2는 동일하고, Ar1과 Ar2는 동일할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일례로 X1과 X3가 동일하고, X2와 X4가 동일하고, R1과 R2가 동일하고, Ar1과 Ar2가 동일한 경우, 반응식 1과 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00017
상기 반응식 1에서, X1 내지 X4, R1, R2, Ar1 및 Ar2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 할로겐이고, 바람직하게는 Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 1에서, 사용되는 반응기, 촉매, 용매 등은 목적하는 생성물에 적합하게 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
정공수송층
본 발명에서 사용되는 정공수송층은 양극 또는 양극 상에 형성된 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
본 발명에서는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 정공 수송 물질로 포함한다.
바람직하게는, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴이거나, Y1과 Y2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6-20 방향족 고리, 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-20 헤테로방향족 고리를 형성할 수 있고,
보다 바람직하게는, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 페닐이거나, 서로 결합하여 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 형성할 수 있다:
Figure pat00018
바람직하게는, L1은 단일결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴렌일수 있고,
보다 바람직하게는, L1은 단일결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 나프틸렌, 또는 페난트레닐렌일 수 있다.
바람직하게는, L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴렌일 수 있고,
보다 바람직하게는, L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 4개의 중수소로 치환된 페닐렌, 나프틸렌, 또는 페난트레닐렌일 수 있다.
바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 디(C6-20 아릴)아미노; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있고,
보다 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 나프틸, 트리페닐레닐, 디벤조퓨라닐, 또는 디페닐아미노일 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 2와 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 2]
Figure pat00024
상기 반응식 2에서, Y1 및 Y2, L1 내지 L3, Ar3 및 Ar4는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같으며, Z3는 할로겐이고, 바람직하게는 Z3는 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 2는 아민 치환 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 아민 치환 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
발광층
본 발명에서 사용되는 발광층은, 양극과 음극으로부터 전달받은 정공과 전자를 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 층으로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 도펀트 재료로는 유기 발광 소자에 사용되는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자조절층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 후술할 전자수송층 사이에 전자조절층을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 전자조절층은 유기 발광 소자에서 발광층의 에너지 준위에 따라서, 전자의 이동도를 조절하는 역할을 하는 층을 의미한다.　
전자수송층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 음극 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.
상기 전자수송층은, 음극 또는 음극 상에 형성된 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하고, 또한 발광층에서 정공이 전달되는 것을 억제하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
상기 전자 수송 물질의 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
전자주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상기 전자수송층과 음극 사이에 전자주입층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다.
상기 전자주입층으로 사용될 수 있는 물질의 구체적인 예로는, 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
유기 발광 소자
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 구조를 도 1 내지 도 3에 예시하였다. 도 1은 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 도 2는 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 도 3은 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자조절층(9), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(6)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상술한 구성을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 상술한 각 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 또한, 발광층은 호스트 및 도펀트를 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
제조예 1-1
Figure pat00025
질소 기류 하에서 2,5-dibromocyclohexa-2,5-diene-1,4-dione(15.0 g, 56.4 mmol), (4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid(23.6 g, 124.1 mmol), 테트라키스 (트리페닐포스핀)팔라듐(0)(6.53 g, 5.65 mmol), 탄산칼륨(68.6 g, 496.5 mmol)을 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)(650 ml)와 물(200 ml)의 혼합용액에 넣고, 80 ℃에서 4 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 물과 에틸 아세테이트를 이용하여, 추출한 후, 농축하고, 메틸렌 클로라이드(methylene chloride)와 n-헥산을 이용하여 컬럼분리하였다. 이후, 메틸렌 클로라이드와 석유에테르를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 1-1-A(8.60 g, 21.7 mmol)를 얻었다.
MS[M+H]+ = 397
Figure pat00026
질소 기류 하에서 화합물 1-1-A(8.60 g, 21.7 mmol), malononitrile(14.4 g, 217.0 mmol)을 메틸렌 클로라이드(1100 ml)에 넣고, 0 ℃로 냉각시킨다. 이후, 티타늄 클로라이드(23.8ml, 217.0 mmol)와 피리딘(35.0ml, 434.1 mmol)을 순서대로 천천히 넣은 후, 60 ℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 물과 메틸렌 클로라이드를 이용하여, 추출한 후, 농축하고, 메틸렌 클로라이드, 에틸 아세테이트, n-헥산을 이용하여 컬럼분리하였다. 이후, 메틸렌 클로라이드와 석유에테르를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 1-1(1.9 g, 3.85 mmol)을 얻었다.
MS[M+H]+ = 493
제조예 1-2
Figure pat00027
(4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid 대신 (4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorophenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-2-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 455
Figure pat00028
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-2-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-2를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 551
제조예 1-3
Figure pat00029
(4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid 대신 (3,5-dicyanophenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-3-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 361
Figure pat00030
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-3-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-3을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 457
제조예 1-4
Figure pat00031
2,5-dibromocyclohexa-2,5-diene-1,4-dione 대신 2,5-dibromo-3,6-difluorocyclohexa-2,5-diene-1,4-dione를 사용하고 (4-(trifluoromethyl) phenyl)boronic acid 대신 (3,4-dicyanophenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-4-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 397
Figure pat00032
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-4-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-4를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 493
제조예 1-5
Figure pat00033
(3,4-dicyanophenyl)boronic acid 대신 (3,5-dicyano-2,4,6-trifluorophenyl) boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-5-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 504
Figure pat00034
화합물 1-4-A 대신 화합물 1-5-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-5를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 601
제조예 1-6
Figure pat00035
2,5-dibromocyclohexa-2,5-diene-1,4-dione 대신 2,5-dibromo-3,6-dioxocyclohexa-1,4-diene-1,4-dicarbonitrile를 사용하고 (4-(trifluoromethyl) phenyl)boronic acid 대신 (4-(trifluoromethoxy)phenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-6-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 479
Figure pat00036
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-6-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-6을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 575
제조예 1-7
Figure pat00037
(3,4-dicyanophenyl)boronic acid 대신 (4-cyano-3-(trifluoromethyl) phenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-7-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 483
Figure pat00038
화합물 1-4-A 대신 화합물 1-7-A를 사용하고 malononitrile 대신 4-(cyanomethyl)benzonitrile을 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-7을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 731
제조예 1-8
Figure pat00039
(4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid 대신 (3-cyano-4,5-difluorophenyl) boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-8-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 383
Figure pat00040
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-8-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-8을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 479
제조예 1-9
Figure pat00041
(4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid 대신 (6-cyanopyridin-3-yl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-9-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 313
Figure pat00042
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-9-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-9를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 409
제조예 1-10
Figure pat00043
(3,4-dicyanophenyl)boronic acid 대신 (4-cyano-3-fluoro-5-(trifluoromethoxy)phenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-10-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 551
Figure pat00044
화합물 1-4-A 대신 화합물 1-10-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-4의 화합물 1-4의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-10을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 649
제조예 1-11
Figure pat00045
(4-(trifluoromethyl)phenyl)boronic acid 대신 (4,5-dicyano-2-fluorophenyl)boronic acid를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1-A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-11-A를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 397
Figure pat00046
화합물 1-1-A 대신 화합물 1-11-A를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1-1의 화합물 1-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 1-11을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 493
제조예 2-1
Figure pat00047
2-브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌(20 g, 50.5 mmol)과 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(17.8 g, 55.5 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(7.27 g, 75.8 mmol)에 톨루엔(200 ml)을 가한 후, 5 분 동안 가열, 교반하였다. 상기 용액에 비스(트리-터트-부틸포스핀)팔라듐(0.052 g, 0.101 mmol)을 천천히 적가한 후 1시간 동안 가열, 교반하였다. 반응 종결 및 여과 후, 톨루엔과 물로 층분리 하였다. 용매 제거 후 에틸아세테이트로 재결정하여 화합물 2-1(28.7 g, 89.2% 수율)을 수득하였다.
MS[M+H]+ = 637
제조예 2-2
Figure pat00048
디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 대신 bis(4-(naphthalen-1-yl)phenyl-2,3,5,6-d4)amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-2를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 746
제조예 2-3
Figure pat00049
디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 대신 N-phenyltriphenylen-2-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-3을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 636
제조예 2-4
Figure pat00050
2-브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌 대신 2-bromo-9,9'-spirobi[fluorene]을 사용하고 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 대신 N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-[1,1'-biphenyl]-2-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-4를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 636
제조예 2-5
Figure pat00051
2-브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌 대신 2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]을 사용하고 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 대신 N-(4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)phenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-5를 제조하였다.
MS[M+H]+ = 815
제조예 2-6
Figure pat00052
N-(4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)phenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine 대신 N4,N4,N4'-triphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-5의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-6을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 816
제조예 2-7
Figure pat00053
2-브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌 대신 2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]을 사용하고 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 대신 N-phenylnaphthalen-2-amine을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-7을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 625
제조예 2-8
Figure pat00054
2-브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌 대신 4'-bromo-10,10-dimethyl-10H-spiro[anthracene-9,9'-fluorene]을 사용한 것을 제외하고, 제조예 2-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2-8을 제조하였다.
MS[M+H]+ = 678
실시예 1
ITO(인듐주석산화물)가 100 nm 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후, 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 앞서 제조한 화합물 1-1을 열 진공 증착하여 5 nm 두께의 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질로 앞서 제조한 화합물 2-1을 진공 증착하여 40 nm 두께의 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 위에 화합물 H1과 화합물 D1을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 30 nm 두께의 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 화합물 ET1을 진공 증착하여 3 nm 두께의 전자조절층을 형성하였다. 상기 전자조절층 위에 화합물 ET2와 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 35 nm 두께의 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 리튬플로라이드(LiF)와 알루미늄을 순차적으로 1.2 nm 및 200 nm 두께로 증착하여 음극을 형성하여 유기발광소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.04 nm/sec 내지 0.07 nm/sec를 유지하였고, 리튬플로라이드의 증착속도는 0.03 nm/sec를 유지하였고, 알루미늄의 증착속도는 0.2 nm/sec를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 torr 내지 5 ⅹ10-6 torr를 유지하였다.
Figure pat00055
실시예 2 내지 실시예 14
화합물 1-1 및 화합물 2-1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 7
화합물 1-1 및 화합물 2-1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 1의 화합물 I-A 내지 I-C 및 HT-A 내지 HT-C는 아래와 같다.
Figure pat00056
실험예
실시예 및 비교예의 유기 발광 소자 각각에 대하여 10 mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2의 전류밀도에서 휘도가 초기 휘도 대비 98 %가 되는 시간(LT98)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
정공주입층 정공수송층 전압
(V)		 전류효율
(cd/A)		 색좌표
(x,y)		 LT98
(hr)
실시예 1 화합물 1-1 화합물 2-1 3.99 5.81 (0.132, 0.110) 137
실시예 2 화합물 1-2 화합물 2-6 3.87 5.97 (0.132, 0.110) 151
실시예 3 화합물 1-3 화합물 2-8 3.94 5.86 (0.132, 0.110) 142
실시예 4 화합물 1-4 화합물 2-2 3.91 6.02 (0.132, 0.110) 158
실시예 5 화합물 1-5 화합물 2-3 3.90 5.93 (0.132, 0.110) 151
실시예 6 화합물 1-6 화합물 2-4 3.87 5.83 (0.132, 0.110) 140
실시예 7 화합물 1-7 화합물 2-1 3.98 5.94 (0.132, 0.110) 154
실시예 8 화합물 1-8 화합물 2-5 4.00 5.82 (0.132, 0.110) 138
실시예 9 화합물 1-9 화합물 2-6 3.97 5.81 (0.132, 0.110) 146
실시예 10 화합물 1-10 화합물 2-7 3.95 5.85 (0.132, 0.110) 147
실시예 11 화합물 1-11 화합물 2-2 3.89 5.99 (0.132, 0.110) 156
실시예 12 화합물 1-5 화합물 2-1 3.94 5.90 (0.132, 0.110) 155
실시예 13 화합물 1-4 화합물 2-4 3.92 5.98 (0.132, 0.110) 157
실시예 14 화합물 1-10 화합물 2-2 3.97 5.92 (0.132, 0.110) 152
비교예 1 I-A 화합물 2-7 4.24 5.39 (0.132, 0.112) 118
비교예 2 I-B 화합물 2-4 4.30 5.38 (0.132, 0.110) 112
비교예 3 I-C 화합물 2-1 4.26 5.26 (0.132, 0.111) 113
비교예 4 화합물 1-1 HT-A 4.34 5.42 (0.132, 0.111) 104
비교예 5 화합물 1-5 HT-B 4.31 5.44 (0.132, 0.110) 101
비교예 6 I-A HT-C 4.41 5.17 (0.132, 0.112) 99
비교예 7 I-C HT-A 4.39 5.09 (0.132, 0.111) 100
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물을 정공주입층으로 사용하고 화학식 2로 표시되는 화합물을 정공수송층으로 사용한 일실시예의 유기 발광 소자는 각 화합물만을 사용하거나(비교예 1 내지 5), 둘 모두를 사용하지 않은 경우(비교예 6 및 7)에 비하여 전압, 효율, 특히 수명 면에서 우수한 것을 확인할 수 있었다.
1: 기판 2: 양극
3: 정공주입층 4: 정공수송층
5: 발광층 6: 음극
7: 전자수송층 8: 전자주입층
9: 전자조절층

Claims (11)

  1. 양극; 정공주입층; 정공수송층; 발광층; 및 음극을 포함하고,
    상기 정공주입층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
    상기 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
    유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00057

    상기 화학식 1에서,
    X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C1-60 할로알킬; 치환 또는 비치환된 C1-60 할로알콕시; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐; 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐이고,
    [화학식 2]
    Figure pat00058

    상기 화학식 2에서,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이거나, Y1과 Y2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6-60 방향족 고리, 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로방향족 고리를 형성하고,
    L1은 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 디(C6-60 아릴)아미노; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이다.
  2. 제1항에 있어서,
    X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로, 시아노; 1개의 시아노로 치환된 페닐; 2개의 시아노로 치환된 페닐; 1개의 시아노와 1개의 트리플루오로메틸로 치환된 페닐; 또는 2개의 시아노와 1개의 플루오로로 치환된 페닐인,
    유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 시아노; 플루오로; 트리플루오로메틸; 또는 트리플루오로메톡시인,
    유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure pat00059
    .
  5. 제1항에 있어서,
    X1과 X3는 동일하고, X2와 X4는 동일하고, R1과 R2는 동일하고, Ar1과 Ar2는 동일한,
    유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:

    Figure pat00060

    Figure pat00061

    Figure pat00062

    Figure pat00063

    Figure pat00064
    .
  7. 제1항에 있어서,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 페닐이거나, 서로 결합하여 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 형성하는,
    유기 발광 소자:
    Figure pat00065
    .
  8. 제1항에 있어서,
    L1은 단일결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 나프틸렌, 또는 페난트레닐렌인,
    유기 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 4개의 중수소로 치환된 페닐렌, 나프틸렌, 또는 페난트레닐렌인,
    유기 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 나프틸, 트리페닐레닐, 디벤조퓨라닐, 또는 디페닐아미노인,
    유기 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:

    Figure pat00066

    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069

    Figure pat00070
    .
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