KR20210015054A

KR20210015054A - 유기발광소자

Info

Publication number: KR20210015054A
Application number: KR1020190093324A
Authority: KR
Inventors: 최민우; 전상영; 천민승; 이정하; 전현수; 김재은
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-10

Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물; 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물; 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

Description

유기발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}

본 명세서는 유기발광소자에 관한 것이다.

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 산화 시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원 시에 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, 유기박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.

한국 특허 공개문헌 10-2015-0134248

본 명세서에는 낮은 구동 전압 또는 장수명 특성을 갖는 유기발광소자가 기재된다.

본 명세서의 일 실시상태는

제1 전극;

제2 전극;

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 및

상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서,

상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함하고,

상기 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,

Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,

A1 내지 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,

l 및 p는 각각 0 내지 4의 정수이고, m 및 o는 각각 0 내지 3의 정수이며,

l, p, m 및 o가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하고,

[화학식 2-1]

[화학식 2-2]

상기 화학식 2-1 및 2-2에 있어서,

Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,

R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,

Het1는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,

Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,

L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,

n은 0 또는 1의 정수이고,

n이 0인 경우, 화학식 2-1의 트리아진과 카바졸은 직접 결합하고,

[화학식 3]

상기 화학식 3에 있어서,

A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성하고,

L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,

R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,

a는 0 내지 5의 정수이고, b는 0 내지 8의 정수이고, c는 0 내지 7의 정수이고,

a, b 및 c가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.

본 발명의 유기발광소자는 발광층에 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함하고, 제1 전극과 발광층 사이에 구비된 유기물층에 화학식 3으로 표시되는 화합물을 동시에 포함함으로써, 낮은 구동전압, 고효율 및 장수명을 갖는 유기발광소자를 제공한다.

구체적으로, 상기 화합물을 동시에 포함하는 경우, 정공의 흐름을 부분적으로 조절할 수 있고, 발광층에서 빛으로 전환되지 않고 양극 쪽으로 이동하는 전자가 정공수송층으로 유입되는 것을 막아주는 역할을 한다. 따라서, 발광층을 중심으로 미세한 전하 밸런스(Charge balance)를 조절하면서 전자를 발광층 안에 가두는 역할을 하게 되므로, 엑시톤의 생성 확률이 높아지고, 엑시톤이 발광층 전체에 균일하게 발생하도록 해주므로 효율과 수명 개선 효과를 나타낸다.

도 1은 기판(1), 양극(2), 제2 정공수송층(5), 발광층(7) 및 음극(11)으로 이루어진 유기발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 제1 정공수송층(4), 제2 정공수송층(5), 전자차단층(6), 발광층(7), 정공차단층(8), 전자수송층(9), 전자주입층(10), 음극(11) 및 캡슐(12)로 이루어진 유기발광소자의 예를 도시한 것이다.

이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

제1 전극;

제2 전극;

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 및

상기 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,

[화학식 2-1]

[화학식 2-2]

상기 화학식 2-1 및 2-2에 있어서,

Het1는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,

Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,

L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,

n은 0 또는 1의 정수이고,

[화학식 3]

상기 화학식 3에 있어서,

L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,

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 발명에 있어서, 상기 유기물층이 서로 '인접'하여 구비된다고 할 때, 이는 상기 유기물층의 일면이 서로 물리적으로 접하도록 형성되는 것을 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; 아미노기; 실릴기; 붕소기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 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 수도 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 -SiY_aY_bY_c의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Y_a, Y_b 및 Y_c는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BY_dY_e의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Y_d 및 Y_e는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-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, 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, 아민기는 -NH₂이며, 상기 아민기에는 전술한 알킬기, 아릴기, 헤테로고리기, 알케닐기, 시클로알킬기 및 이들의 조합 등이 치환될 수 있다. 상기 치환된 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아민기의 탄소수는 1 내지 20이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아민기의 탄소수는 1 내지 10이다. 치환된 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 9,9-디메틸플루오레닐페닐아민기, 피리딜페닐아민기, 디페닐아민기, 페닐피리딜아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 디벤조퓨라닐페닐아민기, 9-메틸안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 디페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

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, 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. 헤테로고리기의 예로는 예로는 피리딘기, 피롤기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 피리다지닐기, 퓨란기, 티오펜기, 이미다졸기, 피라졸기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 나프토벤조퓨란기, 벤조나프토티오펜기, 인데노카바졸기, 트리아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 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, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다. 상기 탄화수소고리는 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 상기 헤테로고리는 N, O, P, S, Si 및 Se 중에서 선택된 1 이상으로 포함하는 고리를 의미한다. 본 명세서에 있어서, 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.

본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 지방족 탄화수소고리의 예로는 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로부텐, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 시클로헥산, 시클로헥센, 1,4-시클로헥사디엔, 시클로헵탄, 시클로헵텐, 시클로옥탄, 시클로옥텐 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리란 탄소와 수소 원자로만 이루어진 방향족의 고리를 의미한다. 방향족 탄화수소고리의 예로는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페릴렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 페날렌, 파이렌, 테트라센, 크라이센, 펜타센, 플루오렌, 인덴, 아세나프틸렌, 벤조플루오렌, 스피로플루오렌 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 아릴기와 동일한 의미로 해석될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족 고리를 의미한다. 지방족 헤테로고리의 예로는, 옥시레인(oxirane), 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥세인(1,4-dioxane), 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린(morpholine), 옥세판, 아조케인, 티오케인 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리를 의미한다. 방향족 헤테로고리의 예로는, 피리딘, 피롤, 피리미딘, 피리다진, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 파라졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 디티아졸, 테트라졸, 피란, 티오피란, 디아진, 옥사진, 티아진, 다이옥신, 트리아진, 테트라진, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴논, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 아크리딘, 페난트리딘, 디아자나프탈렌, 드리아자인덴, 인돌, 인돌리진, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 페나진, 이미다조피리딘, 페녹사진, 인돌로카바졸, 인데노카바졸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 아릴렌기는 2가인 것을 제외하고는 상기 아릴기에 대한 설명이 적용될 수 있다.

상기 2가의 헤테로고리는 2가인 것을 제외하고는 상기 헤테로고리기에 대한 설명이 적용될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시상태를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시상태는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시상태들에 한정되지는 않는다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 A1 내지 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 A1 내지 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접하는 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 A1 및 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 페닐로 치환된 카바졸기이거나, 인접하는 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 A1 내지 A4는 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, l 및 p는 각각 0 내지 4의 정수이다,

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, m 및 o는 각각 0 내지 3의 정수이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, l, p, m 및 o가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, l 및 p는 각각 0 내지 2의 정수이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, m 및 o는 0 이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 1-1]

상기 화학식 1-1에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 1에서의 정의와 같다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar3 및 Ar4는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar3 및 Ar4는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar3 및 Ar4는 페닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar5 내지 Ar8은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar5 내지 Ar8은 페닐기; 또는 디벤조퓨란기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R1 내지 R8는 수소; 또는 페닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1은 치환 또는 비치환된 트리아지닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het1은 페닐기로 치환된 트리아지닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 2가의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 2가의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 2가의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 2가의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기; 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Het2는 2가의 디벤조퓨란기; 또는 2가의 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 페닐렌기; 비페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 페닐렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n은 0 또는 1의 정수이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n은 1이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n이 1인 경우, L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며, n이 0인 경우, 화학식 2-1의 트리아진과 카바졸은 직접 결합한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n이 1인 경우, L1은 페닐렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 또는 3-2로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 3-1]

[화학식 3-2]

상기 화학식 3-1 및 3-2에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 3에서의 정의와 같다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 터페닐기; 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 페닐기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸기로 이루어진 군에서 1 이상의 기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 메틸기, 페닐기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸기로 이루어진 군에서 1 이상의 기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 메틸기, 페닐기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸기로 이루어진 군에서 1 이상의 기로 치환 또는 비치환된 터페닐기; 메틸기, 페닐기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸기로 이루어진 군에서 1 이상의 기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 메틸기, 페닐기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸기로 이루어진 군에서 1 이상의 기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고, 인접하는 기는 서로 결합하여 메틸기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L1은 직접결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L2는 직접결합; 또는 페닐렌기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R9 내지 R11은 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, a는 0 내지 5의 정수이고, b는 0 내지 8의 정수이고, c는 0 내지 7의 정수이고, a, b 및 c가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, a는 0 또는 1이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, b는 0 또는 1이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, c는 0 또는 1이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시된다.

본 발명에서는 상기와 같이 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 화합물의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위도 조절할 수 있다.

EOD(Electron Only Device)에서 전압이 낮은 물질은 발광층의 호스트로 적용시 전자를 잘 옮겨 주는 물질이며 이와 같은 물질을 사용하면 소자의 수명이 늘어난다. 이는 상대적으로 정공의 흐름이 빠른 유기물질의 특성상 이에 대응하는 전자의 상대적인 세기가 정공에 비해 강해질 때, 발광층 전체로 엑시톤(Exciton)의 생성 범위가 넓어지게 되고, 이로 인해 발광층에서 물질이 전체적으로 고르게 스트레스를 받는 구조가 되어 물질의 노화 시점이 늦춰지기 때문이다.

그러나, 정공의 흐름이 우세한 유기물의 특성상 정공의 흐름은 전압에 영향을 끼치므로, P-호스트의 전자 수송 능력이 늘어나는 반면, 정공 수송 능력은 떨어지므로 상대적으로 구동 전압이 상승하는 단점이 생긴다. 이를 해결하기 위해 정공을 주입하는 층에서 정공의 흐름을 부분적으로 개선할 수 있는 정공 수송 물질을 사용하면 정공의 흐름이 좋아진다.

다만, 정공의 흐름을 개선시키는 물질은 다시 정공의 세기를 증가시켜 발광층의 엑시톤의 생성 범위를 변화시키게 되므로, 수명에 영향이 없는 범위 내에서 조절을 해야 한다. 따라서, 발광층에 직접적인 영향을 끼치는 전자차단층 보다는 간접적으로 영향을 끼치는 정공수송층의 위치에서 조정해주는 것이 필요하다.

본 발명에서는 화학식 1; 화학식 2-1 또는 화학식 2-2; 및 화학식 3의 화합물을 사용하여 상기와 같이 구동 전압과 수명을 조절할 수 있다.

본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 화학식 1의 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2의 화합물을 이용하여 발광층을 형성하고, 제1 전극과 발광층 사이에 화학식 3의 화합물을 이용하여 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.

상기 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 발명의 유기발광소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 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 발명의 유기발광소자는 발광층을 포함하고, 제1 전극과 발광층 사이에 구비된 유기물층은 화학식 3으로 표시되는 화합물을, 발광층은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함한다.

일 예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2의 화합물을 포함하는 유기물층의 두께는 350Å 내지 370Å이다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층일 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 전자차단층일 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입 및 수송층 또는 전자차단층으로 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트로 포함할 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 발광층은 P-호스트 및 N-호스트를 포함하고, 상기 P-호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 N-호스트는 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물의 총 중량 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물의 함량은 0.01 중량부 내지 30 중량부; 0.1 중량부 내지 20 중량부; 또는 0.5 중량부 내지 10 중량부이다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 정공수송층으로 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 정공수송층으로, 상기 정공수송층은 제1 정공수송층 및 제2 정공수송층으로 이루어지며, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 제1 전극과 발광층 사이에 구비되는 유기물층은 제2 정공수송층으로, 상기 제2 정공수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

이때 제2 정공수송층의 위치에 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 정공의 세기를 증가시켜도 발광 엑시톤의 생성 범위가 변화되지 않게 하여, 수명에 영향을 주지 않고 구동 전압을 낮출 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 화학식 3으로 표시되는 화합물 외에 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 더 포함할 수 있다.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물 외에 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 더 포함할 수 있다.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 인광 발광 물질을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 인광 발광 물질로는 예컨대 Ir 또는 Pt와 같은 금속에 헤테로 원자를 포함하는 리간드를 가지는 금속 유기착체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 중심 금속으로 Ir이 포함되는 물질의 특성이 일반적으로 우세하다. 이때, 미국 특허번호 6939642, 미국 공개공보 2004-0155238 또는 2007-0111024에 기재된 인광 발광 착체를 사용할 수 있으며, 이를 바탕으로 한 대부분의 인광 발광 물질에 적용 가능하다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 인광 발광 물질의 함량은 발광층에 포함되는 화합물의 총 중량 100 중량부 기준으로, 1 중량부 내지 15 중량부이다.

본 발명의 유기 발광 소자는 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층, 전자수송 및 주입층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층, 및 정공수송 및 주입층 중 1 층 이상의 유기물층을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 하기 구조식으로 표시되는 화합물을 도펀트로 더 포함할 수 있다.

본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자차단층을 포함할 수 있으며, 상기 전자차단층은 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 정공수송층은 발광층과 인접하며 구비되지 않는다.

일 예에 따르면, 본 발명의 유기발광소자의 유기물층은 제1 정공수송층 및 제2 정공수송층을 포함하고, 제2 정공수송층은 발광층과 인접하며 구비되지 않는다.

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 유기 발광 소자는 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/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/음극

(4) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/음극

(5) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극

(6) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극

(7) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극

(8) 양극/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극

(9) 양극/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층 /음극

(10) 양극/ 정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극

(11) 양극/ 정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극

(12) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극

(13) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입 층/음극

(14) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극

(15) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극

(16) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극

(17) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입 층/음극

(18) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입 층/음극/캡슐

(19) 양극/정공주입층/제1 정공수송층/제2 정공수송층/전자차단층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극/캡슐

본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 기판(1), 양극(2), 제2 정공수송층(5), 발광층(7) 및 음극(11)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 제2 전자수송층(5) 및 발광층(7)에 포함될 수 있다.

도 2에는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 제1 정공수송층(4), 제2 정공수송층(5), 전자차단층(6), 발광층(7), 정공차단층(8), 전자수송층(9), 전자주입층(10), 음극(11) 및 캡슐(12)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 제2 전자수송층(5) 및 발광층(7)에 포함될 수 있다.

예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 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, 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는층, 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 1 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 상승되는것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 상기 정공수송층 외에 1층 이상의 정공수송층을 추가로 포함할 수 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.

정공주입층과 정공수송층 사이에 추가로 정공버퍼층이 구비될 있으며, 당 기술분야에 알려져 있는 정공주입 또는 수송재료를 포함할 수 있다.

정공수송층과 발광층 사이에 전자차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자차단층은 전술한 화합물 또는 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 상기 발광층 외에 1층 이상의 발광층을 추가로 포함할 수 있다.

상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 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 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.

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.

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.

전자수송층과 발광층 사이에 정공차단층이 구비될 수 있으며, 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.

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 1 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 유기 발광 소자는 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>

제조예 1: 화합물 1-1의 제조

화합물 1-1-A (46.6 mmol), 화합물 1-1-B (51.3 mmol), 포타슘 카보네이트(Potassium carbonate) (139.8mmol)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) ) (0.9 mmol) 을 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)에 넣고 12시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료된 후 물 층을 제거한 뒤 유기층을 마그네슘설페이트(Magnesium sulfate) 로 건조시킨 후 여과한 액체를 감압 증류하였다. 얻은 고체를 클로로포름(Chloroform) (500 ml)에 녹인 뒤 에틸아세테이트(Ethyl acetate) (100 ml)을 넣고 재결정 한 뒤 건조하여 화합물 1-1 (수율 86 %)을 얻었다.

제조예 2: 화합물 1-2 의 제조

화합물 1-2-A (48.8 mmol), 화합물 1-2-B (102.4 mmol), 포타슘 카보네이트(Potassium carbonate) (195.1 mmol)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)) (1.5 mmol) 을 다이옥산(dioxane)에 넣고 4시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료된 후 생성된 고체를 여과한 뒤 클로로포름(Chloroform)에 녹여 마그네슘 설페이트(Magnesium sulfate)로 건조시킨 후 여과한 액체를 일부분 감압 증류하였다. 상기 용액에 에탄올(Ethanol)을 첨가해 재결정하여 화합물 1-2(수율 65 %)를 얻었다.

제조예 3: 화합물 1-4 의 제조

38 mmol 의 1-4-A 및 38 mmol의 1-4-B를 초기에 아세톤에 도입하고, 84 mmol의 테트라에틸암모늄 히드록시드 (물 중 20% 용액) 를 첨가한다. 반응 혼합물을 질소로 30 분 동안 탈기하고, 0.76 mmol의 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 을 후속적으로 첨가하고, 혼합물을 밤새 50℃ 에서 교반한다. 침전된 고체를 석션으로 여과해 내고, 고온 추출, 헵탄/톨루엔으로부터의 반복된 재결정화 및 최종 승화에 의해 정제하여, 19 mmol, 51%의 HPLC 순도 >99.9% 의 생성물이 수득된다.

제조예 4: 화합물 1-9 의 제조

상기 제조예 1에서 1-1-A 대신 1-9-A를, 1-1-B 대신 1-9-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-9를 합성하였다.

제조예 5: 화합물 1-11의 제조

상기 제조예 1에서 1-1-A 대신 1-11-A를, 1-1-B 대신 1-11-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-11을 합성하였다.

제조예 6: 화합물 2-4의 제조

K₂CO₃(4.91 mmol)과 2-4-B(3.93 mmol)의 혼합물을 NMP(N-메틸피롤리돈)에서 상온으로 1시간 동안 저어준다. 그리고 2-4-A(0.655 mmol)을 첨가한다. 이 혼합물을 180℃에서 18시간 동안 저어준다. 다시 195℃에서 11시간 동안 저어 준다. 반응 혼합물을 H₂O로 ?칭(quenching)하고 침전된 생성물을 여과한 다음 MeOH로 세척한다. 다시 실리카 겔 컬럼 크로마토 그래피 (헥산 : 톨루엔 = 1 : 1)로 정제하여 화합물 2-4 (0.422 mmol)을 64% 수율의 백색 분말로 수득하였다.

제조예 7: 화합물 2-5의 제조

상기 제조예 6에서 2-4-A 대신 2-5-A를, 2-4-B 대신 2-5-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 6과 동일한 방법으로 화합물 2-5을 합성하였다.

제조예 8: 화합물 2-6의 제조

상기 제조예 6에서 2-4-A 대신 2-6-A를, 2-4-B 대신 2-5-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 6과 동일한 방법으로 화합물 2-6을 합성하였다.

제조예 9: 화합물 2-7의 제조

질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 2-7-A(28.6 mmol), 2-7-B(28.6 mmol)을 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 1.5M 탄산칼륨수용액을 첨가하고, 비스(트리-터트-부틸포스핀)팔라듐(0)(0.29 mmol)을 넣은 후 9시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 필터하여 물로 씻어 base를 제거한다. N-메틸-2-피롤리돈을 이용하여 재결정화시켜 상기 화합물 2-7을 66%의 수율로 얻었다.

제조예 10: 화합물 2-8의 제조

DME(다이메틸에터)(200ml)와 H₂0(20ml)의 용액에 2-8-A(6.76mmol)과 2-8-B(14.2mmol) 및 K₂CO₃(20.29mmol)을 넣고 Degassing 하였다. 여기에 Pd(PPh₃)₄ (0.203 mmol)을 첨가 하였다. 반응 혼합물은 다시 Degassing을 하고 질소 분위기하에서 7시간동안 reflux 했다. 실온에서 Filter로 고체를 걸러낸 후 연속적으로 H₂O, 에탄올(Ethanol), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 헵탄(Heptane)으로 씻어 내었다. 생성물을 끓는 톨루엔과 DCM(다이클로로메테인)에서 분쇄를 하여 2-8을 87 % 수율의 백색 고체로서 수득하였다.

제조예 11: 화합물 3-3의 제조

3-3-A (8.88 mmol)와 3-3-B (10.7 mmol)을 톨루엔에 용해시키고, 나트륨-터셔리-부톡사이드 (30.2 mmol), 비스디벤질리덴아세톤팔라듐(0) (0.21 mmol), 50wt% 트리-터셔리-부틸포스핀 톨루엔 용액 (0.32 mmol)을 첨가한 후, 2 시간 동안 질소 기류 하에서 환류하였다.

반응 용액에 증류수를 넣고 반응을 종료시키고 유기층을 추출하였다. 노르말-헥산/테트라하이드로퓨란 = 9/1 용매로 컬럼 분리한 후, 석유에테르에 교반한 뒤 진공건조하여 화합물 3-3을 수율 67.5%로 얻었다.

제조예 12: 화합물 3-4의 제조

상기 제조예 11에서 3-3-B 대신 3-4-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 11과 동일한 방법으로 화합물 3-4을 합성하였다.

제조예 13: 화합물 3-15의 제조

상기 제조예 11에서 3-3-A 대신 3-15-A를, 3-3-B 대신 3-15-B를 사용한 것을 제외하고는 제조예 11과 동일한 방법으로 화합물 3-15를 합성하였다.

<실시예 1>

Ag 및 ITO(인듐 주석 산화물)(이하, Ag/ITO)가 각각 100nm 및 1,000nm 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. Ag/ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.

이렇게 준비된 Ag/ITO 투명 전극 위에 HTL1과 P-Dopant(98:2 중량비)를 100Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 이때, 증착속도는 HTL1+P-Dopant (1 Å/sec + 0.2Å/sec)를 유지하였다.

그 위에 HTL1을 2Å/sec로 진공증착하여 제1 정공수송층(1,100Å)을 형성하고, 이어서 상기 제1 정공수송층 위에 화합물 3-4를 막두께 300Å으로 진공증착하여 제2 정공수송층을 형성하였다. 이때, 증착속도는 2Å/sec를 유지하였다. 상기 제2 정공수송층 위에 EBL을 150Å으로 진공증착하여 전자차단층을 형성하였다. 상기 전자차단층 위에 발광층으로 화합물 1-9와 화합물 2-4를 화합물(94:6 중량비)을 350Å의 두께로 진공 증착하였다. 이때, 증착속도는 화합물 1-9 (2Å/sec) + 화합물 2-4 (0.6Å/sec) 를 유지하였다.

그 다음에 HBL 화합물을 30Å의 두께로 1Å/sec 로 진공증착하여 정공차단층을 형성하였다. 그 위에 ETL과 LiQ를 각각 180Å과 90Å의 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성시킨 후 상기 전자수송층 위에 순차적으로 EIL을 20Å의 두께로 증착시켜 전자주입층을 형성하였다. 이때, 증착속도는 ETL (1.2Å/sec) + LiQ (0.6Å/sec), EIL (0.5Å/sec)을 유지하였다.

그 위에 120Å 두께의 투명 캐소드를 1Å/sec 로 형성한 뒤, CPL을 600 Å 두께로 2Å/sec 로 캡슐화(encapsulation)하여, 유기 발광 소자를 제조하였다. 봉지(encapsulation) 공정까지 완료 후, 110℃ 오븐에서 40분 동안 베이킹(baking)을 진행한다. 이때 베이킹을 통해 유기 박막의 에이징(aging)효과를 볼 수 있어 안정적인 상부 발광 유기 발광 소자를 얻어내었다.

<실시예 2 내지 5>

제2 정공수송층에서 화합물 3-4 대신 하기 표 1의 화합물을 사용하고, 발광층에서 호스트 화합물 1-9 및 2-4 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 5의 유기 발광 소자를 제조하였다.

<비교예 1 내지 3>

제2 정공수송층에서 화합물 3-4 대신 HT-A를 사용하고, 발광층에서 호스트 화합물 1-9 및 2-4 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 내지 3의 유기 발광 소자를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3과 같이 제조된 유기 발광 소자에10mA/cm²의 전류를 인가하였을 때, 상기 제조한 유기 발광 소자의 구동 전압, 전류 효율, 발광 효율 및 수명을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

이때, Photo Research社 PR-670 IVL 계측기를 활용하여 유기 발광 소자의 IVL 특성을 측정하였고, McScience社 M6000 제품을 통하여, 20000nit 기준 상부 발광 유기 발광 소자의 Photo Diode 방식으로 수명을 측정하였다.

하기 표 1에 있어서, T95는 유기 발광 소자의 수명이 95%가 되는 시간을 의미하는 것이다.

	제2 정공수송층	P-Host	N-Host	V	cd/A	Lm/W	LT@20000nit/cm² (T95)
비교예 1	HT-A	1-1	N-Host A	4.34	138.50	100.32	151.51
비교예 2	HT-A	1-9	2-4	4.66	135.90	91.58	555.51
비교예 3	HT-A	P-Host A	N-Host A	4.30	122.30	89.31	163.47
실시예 1	3-4	1-9	2-4	4.22	139.80	104.14	585.01
실시예 2	3-3	1-1	2-5	4.02	144.30	112.71	576.13
실시예 3	3-15	1-2	2-6	4.02	148.90	116.31	578.20
실시예 4	3-17	1-4	2-7	4.13	151.00	114.80	623.44
실시예 5	3-19	1-11	2-8	3.97	155.20	122.75	588.80

상기 표 1과 같이 실시예 1 내지 5의 유기 발광 소자는, 제2 정공수송층이 화학식 3으로 표시되는 화합물로, 발광층의 P-Host가 화학식 1의 화합물로, N-Host가 화학식 2-1 또는 2-2의 화합물로 구성되어 있다.

발광층의 호스트로 전자를 잘 옮겨 주는 물질을 사용하면 소자의 수명이 늘어난다. 그러나, 호스트의 전자 수송 능력이 늘어나는 반면, 정공 수송 능력은 떨어지므로 상대적으로 구동 전압이 상승하는 단점이 생긴다. 이를 해결하기 위해 정공을 주입하는 층에서 정공의 흐름을 부분적으로 개선할 수 있는 정공 수송 물질을 사용하면 정공의 흐름이 좋아지므로, 구동 전압을 조절할 수 있다.

본 발명의 유기 발광 소자는 본 발명 화학식 1의 화합물과 화학식 2-1 또는 2-2의 화합물을 사용하여 장 수명 특성을 확보하였고, 정공 주입 특성이 유리한 화학식 3의 화합물을 조합하여 장 수명 특성을 유지하되, 저전압의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

1: 기판
2: 양극
3: 정공주입층
4: 제1 정공수송층
5: 제2 정공수송층
6: 전자차단층
7: 발광층
8: 정공차단층
9: 전자수송층
10: 전자주입층
11: 음극
12: 캡슐

Claims

제1 전극;
제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 및
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서,
상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자:
[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
A1 내지 A4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
l 및 p는 각각 0 내지 4의 정수이고, m 및 o는 각각 0 내지 3의 정수이며,
l, p, m 및 o가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하고,
[화학식 2-1]

[화학식 2-2]

상기 화학식 2-1 및 2-2에 있어서,
Ar3 내지 Ar8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
Het1는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
n은 0 또는 1의 정수이고,
n이 0인 경우, 화학식 2-1의 트리아진과 카바졸은 직접 결합하고,
[화학식 3]

상기 화학식 3에 있어서,
A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성하고,
L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
R9 내지 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
a는 0 내지 5의 정수이고, b는 0 내지 8의 정수이고, c는 0 내지 7의 정수이고,
a, b 및 c가 각각 2 이상의 정수인 경우, 각각의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물인 것인 유기 발광 소자:
[화학식 1-1]

상기 화학식 1-1에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 1에서의 정의와 같다.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 또는 3-2로 표시되는 화합물인 것인 유기 발광 소자:
[화학식 3-1]

[화학식 3-2]

상기 화학식 3-1 및 3-2에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 3에서의 정의와 같다.
청구항 1에 있어서,
상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기인 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 R1 내지 R8는 수소; 또는 페닐기인 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 Het2는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기; 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조티오펜기인 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 L1은 페닐렌기인 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 A5 및 A6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고, 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리를 형성하는 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:

.
청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2-1 또는 2-2는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:

.
청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:

.
청구항 1에 있어서,
상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-1로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 유기물층은 전자차단층을 포함하고, 상기 전자차단층은 상기 화학식 3로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 발광층은 P-호스트 및 N-호스트를 포함하고, 상기 P-호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 N-호스트는 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 발광층은 인광 발광 물질을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 유기 발광 소자는 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층, 전자수송 및 주입층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층, 및 정공수송 및 주입층 중 1 층 이상의 유기물층을 더 포함하는 것인 유기발광소자.