KR20210086259A - 신규한 캡핑층용 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 캡핑층용 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20210086259A
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안현철
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김희주
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이성규
김태민
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Abstract

본 발명은 본 발명은 OLED 캡핑층용으로 적합한 신규한 함질소 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 유기 발광 소자에 적용되어 유기 발광 소자의 외부 발광효율, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

신규한 캡핑층용 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {NOVEL ORGANIC COMPOUND FOR CAPPING LAYER AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DIVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 캡핑층용으로 적합한 신규한 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자에서 유기물 층으로 사용되는 재료는 크게 기능에 따라, 발광 재료, 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 또한, 상기 발광 재료는 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기 상태로부터 유래되는 형광 재료, 또는 전자의 삼중항 여기 상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 더불어, 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다.
일반적인 유기 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서, 상기 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하며, 동시에 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 발광층으로 이동된 상기 정공 및 전자는 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성시킨다. 상기 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변하면서 광이 발생하게 된다.
유기 발광 소자의 효율은 통상적으로 내부 발광효율과 외부 발광효율로 나눌 수 있다. 상기 내부 발광효율은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 등과 같이 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재된 유기물층에서 얼마나 효율적으로 엑시톤이 생성되어 광변환이 이루어지는가와 관련이 있다. 이론적으로 내부 발광효율은 형광의 경우 약 25 %, 인광의 경우 약 100 %로 알려져 있다.
한편, 외부 발광효율은 상기 유기물층에서 생성된 광이 유기 발광 소자 외부로 추출되는 효율을 나타내며, 일반적으로 내부 발광효율의 약 20 %의 수준으로 외부로 추출되는 것으로 알려져 있다.
이러한 외부 발광효율, 즉 광추출을 높이기 위한 방법으로 외부로 나가는 빛이 전반사되어 손실되는 것을 방지하기 위하여 다양한 유기 화합물들을 캡핑층(capping layer)으로 적용해 왔으며, 유기 발광 소자의 성능 개선을 위해 외부 발광효율을 향상시킬 수 있는 고굴절률 및 박막 안정성을 가지는 유기 화합물을 개발하려는 노력이 지속되어 왔다.
한국 특허공개공보 제10-2015-0102733호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고굴절률을 유지하는 동시에 자외선 영역의 흡수 강도 및 범위를 확대하여 외부양자효율을 증대시키고 외부 자외선 노출을 줄여 수명을 증대할 수 있는 캡핑층용 화합물, 및 상기 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 가시광 영역 흡수를 최소화하고 넓은 밴드갭을 유지하여 고색순도를 달성할 수 있는 캡핑층용 화합물, 및 상기 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 화합물 내 벌키 특성을 최소화하여 분자간 박막배열을 개선함으로써 고굴절률을 유지하고 외부 공기 및 수분으로부터 안정성을 개선할 수 있는 캡핑층용 화합물, 및 상기 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 높은 Tg 및 높은 Td를 가짐으로써 분자간 재결정화를 방지하여 유기 발광 소자의 구동시 발생하는 열로부터 안정한 박막을 유지할 수 있는 캡핑층용 화합물, 및 상기 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제들로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 측면은 하기 화학식 1로 표시되는 캡핑층용 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 CR이고,
여기서, R은 각각 독립적으로 수소, 중소수, 할로젠기, 시아노기, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 아실기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴기 이고,
L은 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴렌이고,
상기 X1 내지 X5 중 적어도 하나 이상은 N이고,
상기 X6 내지 X10 중 적어도 하나 이상은 N이며,
상기 R 중 적어도 하나 이상은 할로젠기 또는 시아노기이거나, 또는 할로젠기 및 시아노기 중 어느 하나 이상으로 치환된 C6~C30의 아릴기 또는 C3~C30의 헤테로아릴기이다.
본 발명의 제2 측면은 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 내측에 개재되는 유기물층 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나 이상의 전극 외측에 배치되며, 본 발명의 제1 측면에 따른 캡핑층용 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 신규한 캡핑층용 화합물은 굴절률이 높아, OLED 캡핑층으로 사용할 경우, 유기 발광층에서 발생된 광을 효과적으로 추출하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 고굴절률을 유지하는 동시에 자외선 영역의 흡수 강도 및 범위를 확대하여 외부양자효율을 증대시키고 외부 자외선 노출에 의한 수명 단축 문제를 개선할 수 있는 작용효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 가시광 영역 흡수를 최소화하고 넓은 밴드갭을 유지하여 고색순도를 달성할 수 있는 작용효과를 나타낸다.
더불어, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 화합물 내 벌키 특성을 최소화하여 분자간 박막배열을 개선함으로써 굴절률을 개선하고 외부 공기 및 수분으로부터 안정성을 개선할 수 있는 작용효과를 나타낸다.
더 나아가, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 높은 Tg 및 높은 Td를 가짐으로써 분자간 재결정화를 방지하여 유기 발광 소자의 구동시 발생하는 열로부터 안정한 박막을 유지할 수 있는 작용효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 개략도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명 명세서 전체에서, 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 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본 발명 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 발명 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 발명 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본 발명 명세서 전체에서, 용어 "아릴" 또는 "아릴렌"은 C6~50 방향족 탄화수소 고리기, 예를 들어, 페닐, 벤질, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 페릴레닐, 크리세닐, 플루오란테닐, 벤조플루오레닐, 벤조트리페닐레닐, 벤조크리세닐, 안트라세닐, 스틸베닐, 파이레닐 등의 방향족 고리를 포함하는 것을 의미하며, 용어 "헤테로아릴" 또는 "헤테로아릴렌"은 적어도 1 개의 헤테로 원소를 포함하는 C2~50 방향족 고리로서, 예를 들어, 피롤릴, 피라지닐, 피리디닐, 인돌릴, 이소인돌릴, 푸릴, 벤조푸라닐, 이소벤조푸라닐, 다이벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 다이벤조티오페닐, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 퀴녹살리닐, 카르바졸릴, 페난트리디닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 티에닐, 및 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 트리아진 고리, 인돌 고리, 퀴놀린 고리, 아크리딘고리, 피롤리딘 고리, 디옥산 고리, 피페리딘 고리, 모르폴린 고리, 피페라진 고리, 카르바졸 고리, 푸란 고리, 티오펜 고리, 옥사졸 고리, 옥사디아졸 고리, 벤조옥사졸 고리, 티아졸 고리, 티아디아졸 고리, 벤조티아졸 고리, 트리아졸 고리, 이미다졸 고리, 벤조이미다졸 고리, 피란 고리, 다이벤조퓨란 고리로부터 형성되는 헤테로고리기를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명 명세서 전체에서 용어 "치환된" 또는 "비치환된"은 수소, 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~30 알킬기, C2~30 알케닐기, C1~30 알콕시기, C3~20 시클로알킬기, C3~20 헤테로시클로알킬기, C1~30 설파이드기, C6~30 아릴기 및 C2~30 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나, 또는 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명 명세서 전체에서 동일한 기호는 특별히 언급하지 않는 한 같은 의미를 가질 수 있다.
본 발명의 제1 측면은 하기 화학식 1로서 표시되는 캡핑층용 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 CR이고,
여기서, R은 각각 독립적으로 수소, 중소수, 할로젠기, 시아노기, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 아실기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴기 이고,
L은 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴렌이고,
상기 X1 내지 X5 중 적어도 하나 이상은 N이고,
상기 X6 내지 X10 중 적어도 하나 이상은 N이며,
상기 R 중 적어도 하나 이상은 할로젠기 또는 시아노기이거나, 또는 할로젠기 및 시아노기 중 어느 하나 이상으로 치환된 C6~C30의 아릴기 또는 C3~C30의 헤테로아릴기이다.
본 발명에 있어서, 상기 치환기는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트로기, 니트릴기, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C1~C30의 알콕시기, C3~20 시클로알킬기, C3~20 헤테로시클로알킬기, C1~C30의 설파이드기, C6~C30의 아릴기, C2~C30의 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 할로젠기 또는 시아노기를 가지면서 1개 이상의 N을 포함하는 헤테로아릴을 포함하여 이루어진 함질소 화합물로서, 고굴절률을 유지하는 동시에 자외선 영역의 흡수 파장 강도 및 범위를 증대시킬 수 있다. 이러한 특성을 통하여 본 발명 캡핑층용 화합물은 유기 발광 소자의 외부양자효율 증대시키고 외부 자외선 노출로부터 수명을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 가시광 영역의 흡수를 최소화하고 넓은 밴드갭을 유지할 수 있으며, 그 결과 고색순도를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 벌키한 치환기를 갖지 않고, 치환기가 플랫한 형태로 결합되어 분자간 박막배열이 우수하다. 이에 따라, 굴절률 개선할 수 있고, 외부 공기 또는 수분으로부터 안정성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 450 nm 파장에서의 굴절률이 2.1 이상일 수 있고, 구체적으로 2.2 이상일 수 있다. 또한, 자외선 흡광계수가 0.01 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 높은 Tg 및 Td를 가지게 되고 그 결과 분자간 재결정화를 방지할 수 있고, 이를 통하여 유기 발광 소자의 구동시 발생하는 열로부터 안정한 박막을 유지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물을 캡핑층에 적용하여 상기 캡핑층을 유기 발광 소자의 전극 외측에 배치하면 외부발광효율을 향상시킬 수 있다. 유기 발광 소자의 제1 전극 및 제2 전극 내측에 개재된 유기물층에서 생성된 광이 유기 발광 소자의 외부로 추출될 때, 외부로 나가는 빛이 전반사되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 위와 같은 구조적 특징으로 인하여 고굴절률을 가질 수 있으며, 박막 안정성이 뛰어나, 유기 발광 소자의 캡핑층으로 적용되는 경우 유기 발광 소자의 외부발광효율, 색좌표 및 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
[화학식 3]
Figure pat00004
[화학식 4]
Figure pat00005
[화학식 5]
Figure pat00006
[화학식 6]
Figure pat00007
[화학식 7]
Figure pat00008
[화학식 8]
Figure pat00009
[화학식 9]
Figure pat00010
상기 화학식 2 내지 화학식 9에서,
X6 내지 X10, L, 및 R는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 1 내지 화학식 9에서, L은 페닐렌, 바이페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 헤테로아릴렌, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 구체적으로 L은 1,4-페닐렌 또는 1,4-페닐렌의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으며, 이 경우 상대적으로 높은 분극률(polarizability)을 갖게되어 높은 굴절률 값을 갖는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 1 내지 화학식 9에서, R 중 어느 하나 이상은 시아노기이거나 또는 시아노기로 치환된 아릴기일 수 있으며, 구체적으로 상기 시아노기로 치환된 아릴기는, 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 아릴기에 시아노기가 치환된 것일 수 있다. 이러한 경우 상대적으로 높은 분극률(polarizability)을 갖게되어 높은 굴절률 값을 갖는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화합물은 시아노기를 1개 이상, 구체적으로 1개 이상, 5개 이하로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1에서, X1 내지 X5 중 3개가 N이고, 상기 X6 내지 X10 중 3개가 N인 경우, R 중 어느 하나 이상은 시아노기일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, X5 또는 X10 은 CR이며, 여기서 R은 시아노기이거나, 또는 시아노기로 치환된 아릴기일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기에 제시된 화합물 1 내지 1567 중 어느 하나의 화합물일 수 있으며, 이에 제한되지 않을 수 있다.
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본 발명의 제2 측면은 상기 화학식 1 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 캡핑층이 배치된 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 제2 전극 내측에 개재되는 유기물층 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나 이상의 전극 외측에 배치되며, 본 발명에 따른 캡핑층용 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함할 수 있다.
여기서 제1 전극 또는 제2 전극의 양측면 중 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 유기물층이 인접한 측을 내측, 유기물층과 인접하지 않은 측을 외측이라 한다. 즉, 제1 전극의 외측에 캡핑층이 배치되는 경우 캡핑층과 유기물층 사이에 제1 전극이 개재되고, 제2 전극의 외측에 캡핑층이 배치되는 경우 캡핑층과 유기물층 사이에 제2 전극이 개재된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극 내측에는 다양한 유기물층이 개재될 수 있고, 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나의 외측에는 캡핑층이 형성될 수 있다. 상기 캡핑층은 제1 전극의 외측과 제2 전극 외측 모두에 형성되거나, 제1 전극의 외측 또는 제2 전극의 외측에 배치될 수 있다. 상기 캡핑층은 본 발명에 따른 캡핑층용 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캡핑층이 개재된 제1 및 제2 전극 외측 상에 추가적으로 다양한 기능을 하는 유기물층이 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(또는 제2 전극) 외측 표면 상에 캡핑층이 바로 형성되거나, 제1 전극(또는 제2 전극) 외측 표면에 다양한 기능을 하는 유기물층이 형성되고, 상기 유기물층 상에 본 발명의 화합물을 함유하는 캡핑층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 캡핑층은 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층 형성용 화합물을 단독으로 포함하거나, 2종 이상 또는 공지의 화합물을 함께 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극 사이, 즉 제1 전극 및 제2 전극의 내측에 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 외측에 캡핑층이 형성될 수 있다. 상기 유기물층은 일반적으로 발광부를 구성하는 정공수송층, 발광층 및 전자수송층일 수 있으며, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 제1 전극(애노드, anode)와 제2 전극(캐소드, cathode) 사이에 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등의 발광부를 구성하는 유기물층을 1층 이상 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자는 도 1에 기재된 구조와 같이 제조될 수 있다. 유기 발광 소자는 아래로부터 제1 전극(애노드, 정공주입전극(1000)) /정공주입층(200)/정공수송층(300)/발광층(400)/전자수송층(500)/전자주입층(600)/제2 전극(캐소드, 전자주입전극(2000))/캡핑층(3000) 순으로 적층될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물은 할로젠기 또는 시아노기를 가지면서 1개 이상의 N을 포함하는 헤테로아릴로 이루어진 함질소 화합물로서 고굴절률을 유지하는 동시에 자외선 영역의 흡수 파장 강도 및 범위를 증대시켜 유기 발광 소자의 외부양자효율 증대시키고 외부 자외선 노출로부터 수명을 개선할 수 있고, 가시광 영역의 흡수를 최소화하고 넓은 밴드갭을 유지할 수 있으며 그 결과 고색순도를 달성할 수 있고, 벌키 특성이 거의 없는 플랫한 형태의 확장 치환으로 인해 분자간 박막배열이 우수하며 이에 따라 굴절률을 개선할 수 있고, 외부 공기 또는 수분으로부터 안정성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 캡핑층용 화합물은 높은 Tg 및 Td를 가지게 되고 그 결과 분자간 재결정화를 방지할 수 있고, 이를 통하여 유기 발광 소자의 구동시 발생하는 열로부터 안정한 박막을 유지할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 캡핑층용 화합물을 캡핑층에 적용하여 상기 캡핑층을 유기 발광 소자의 전극 외측에 배치하면 외부발광효율을 향상시킬 수 있다. 유기 발광 소자의 제1 전극 및 제2 전극 내측에 개재된 유기물층에서 생성된 광이 유기 발광 소자 외부로 추출될 때, 외부로 나가는 빛이 전반사되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에서 기판(100)은 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있으며, 특히 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 및 방수성이 우수한 투명한 유리 기판 또는 플렉시블이 가능한 플라스틱 기판일 수 있다.
정공주입전극(1000)은 유기 발광 소자의 정공 주입을 위한 애노드로 사용된다. 정공의 주입이 가능하도록 낮은 일함수를 갖는 물질을 이용하며, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO) 또는 그래핀(graphene)과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
상기 애노드 전극 상부에 정공주입층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 정공주입층(200)을 형성할 수 있다. 상기 진공증착법에 의해 정공주입층을 형성하는 경우 그 증착 조건은 정공주입층(200)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 정공주입층의 구조 및 열적특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 50 내지 500 ℃의 증착온도, 10-8 내지 10-3 torr의 진공도, 0.01 내지 100 Å/sec의 증착속도, 10 Å 내지 5 ㎛의 층 두께 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 정공주입층 표면에 전하발생층을 필요에 따라 추가로 증착할 수 있다. 전하발생층 물질로는 통상의 물질을 사용할 수 있으며, HATCN을 예로 들 수 있다.
다음으로 상기 정공주입층(200) 상부에 정공수송층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 정공수송층(300)을 형성할 수 있다. 상기 진공증착법에 의해 정공수송층을 형성하는 경우 그 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다.
상기 정공수송층(300)은 공지의 화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면 정공수송층(300)은 1층 이상일 수 있으며, 상기 정공수송층(300) 상에 발광보조층을 형성할 수 있다.
상기 정공수송층(300) 또는 발광보조층에 발광층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 발광층(400)을 형성할 수 있다. 상기 진공증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우 그 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다. 또한, 상기 발광층 재료는 공지의 화합물을 호스트 또는 도펀트로 사용할 수 있다.
또한, 발광층에 인광 도펀트와 함께 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공억제재료(HBL)를 추가로 진공증착법 또는 스핀코팅법에 의해 적층시킬 수 있다. 이때 사용할 수 있는 정공억제물질은 특별히 제한되지는 않으나, 정공억제재료로 사용되고 있는 공지의 것에서 임의의 것을 선택해서 이용할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 또는 일본특개평 11-329734(A1)에 기재되어 있는 정공억제재료 등을 들 수 있으며, 대표적으로 Balq(비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄 비페녹사이드), 페난트롤린(phenanthrolines)계 화합물(예: UDC사 BCP(바쏘쿠프로인)) 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 형성된 발광층(400) 상부에는 전자수송층(500)이 형성되는데, 이때 상기 전자수송층은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 전자수송층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다.
그 뒤, 상기 전자수송층(500) 상부에 전자주입층 물질을 증착하여 전자주입층(600)을 형성할 수 있으며, 이때 상기 전자수송층은 통상의 전자주입층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 정공주입층(200), 정공수송층(300), 발광층(400), 전자수송층(500)는 아래와 같은 표 1의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure pat00142
전자주입층(600) 위에 전자 주입을 위한 캐소드(2000)을 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법에 의해 형성한다. 캐소드로는 다양한 금속이 사용될 수 있다. 구체적인 예로 알루미늄, 금, 은, 마그네슘 등의 물질이 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층, 캐소드 구조의 유기 발광 소자뿐만 아니라, 다양한 구조의 유기 발광 소자의 구조가 가능하며, 필요에 따라 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 본 발명에 따라 형성되는 각 유기물층의 두께는 요구되는 정도에 따라 조절할 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 1,000 ㎚이며, 더욱 구체적으로는 20 내지 150 ㎚일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 따르면, 상기 애노드(1000) 전극에서 정공주입층(200)이 개재되는 전극의 외측에 캡핑층(3000)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 캐소드(2000) 전극에서 전자주입층(600)이 개재되는 전극의 외측에 캡핍층(3000)을 형성할 수도 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 캡핑층(3000)은 증착공정으로 형성될 수 있으며, 상기 캡핑층(3000)의 두께는 100 내지 1,000 Å 이며, 더욱 구체적으로는 300 내지 1,000 Å 일 수 있다. 이 경우 캡핑층의 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 측면에 따른 유기 발광소자에 있어서, 본 발명의 제1 측면에서 기술한 내용이 모두 적용될 수 있으며, 이에 제한되지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하며, 본 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
제조예: 캡핑층용 화합물의 합성
제조예 1: 화합물 83의 합성
Figure pat00143
둥근바닥플라스크에 2,4-디([1,1':4',1''-터페닐]-4-일)-6-클로로-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol), 화합물 2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴 18.4g(60mmol), K2CO3 41.5g(300mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 700mL, 물 200ml에 녹이고 90
Figure pat00144
로 가열한 후, Pd(PPh3)4 2.4g(2mmol)를 첨가하여 12시간 동안 환류 하였다. 반응 종료 후, 즉시 여과한 후 디클로로메탄(MC)으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터링된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 83 2-(4-(4,6-디([1,1':4',1''-터페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴 30.1g을 얻었다. (수율 84%)
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.3%), 718.28 (14.2%), 717.27 (2.1%), 719.28 (1.6%), 718.27 (1.3%)
제조예 2: 화합물 86의 합성
Figure pat00145
제조예 1과 같은 방법으로 합성하되, 2,4-디([1,1':4',1''-터페닐]-4-일)-6-클로로-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol), 화합물 5-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴을 사용하여 화합물 86을 합성하였다 (수율 82%).
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.3%), 718.28 (14.2%), 717.27 (2.1%), 719.28 (1.6%), 718.27 (1.3%)
제조예 3: 화합물 764의 합성
Figure pat00146
화합물 2,4-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-(4'-클로로-[1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol)과 화합물 2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 764 2-(4''-(4,6-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일)피리미딘-5-카르보나이트릴 29.8g을 얻었다. (수율 83%)
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.3%), 718.28 (14.1%), 717.27 (2.4%), 719.28 (1.6%), 718.27 (1.1%)
제조예 4: 화합물767의 합성
Figure pat00147
화합물 2,4-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-(4'-클로로-[1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol)과 화합물 5-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-2-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 767 5-(4''-(4,6-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일)피리미딘-2-카르보나이트릴 28.7g을 얻었다. (수율 80%)
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.3%), 718.28 (14.1%), 717.27 (2.1%), 719.28 (1.6%), 718.27 (1.4%)
제조예 5: 화합물 277의 합성
Figure pat00148
화합물 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 29.8g(50mmol)과 화합물 2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 277 2-(4'-(4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)피리미딘-5-카르보나이트릴 31.5g을 얻었다. (수율 85%)
m/z: 740.27 (100.0%), 741.27 (56.1%), 742.28 (15.6%), 741.27 (2.2%), 743.28 (2.1%), 742.27 (1.1%)
제조예 6: 화합물 300의 합성
Figure pat00149
화합물 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 29.8g(50mmol)과 화합물 5-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-2-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 300 5-(4''-(4,6-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-일) 피리미딘-2-카르보나이트릴 30.7g을 얻었다. (수율 83%)
m/z: 740.27 (100.0%), 741.27 (56.2%), 742.28 (15.4%), 741.27 (2.2%), 743.28 (2.0%), 742.27 (1.3%)
제조예 7: 화합물 1480의 합성
Figure pat00150
화합물 2-(4-클로로페닐)-5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘 26g(50mmol)과 화합물 2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리미딘-5-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 1480 2-(4'-(5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘 -2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)피리미딘-5-카르보나이트릴 27.2g을 얻었다. (수율 82%)
m/z: 663.24 (100.0%), 664.25 (50.6%), 665.25 (12.7%), 666.25 (2.2%), 664.24 (1.8%)
제조예 8: 화합물 1503의 합성
Figure pat00151
화합물 2-(4-클로로페닐)-5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘 26g(50mmol)과 화합물 5-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐) 피리미딘-2-카르보나이트릴 18.4g(60mmol) 을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 1503 5-(4'-(5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘-2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)피리미딘-2-카르보나이트릴 26.9g을 얻었다. (수율 81%)
m/z: 663.24 (100.0%), 664.25 (50.5%), 665.25 (12.6%), 666.25 (2.3%), 664.24 (1.9%)
제조예 9 : 화합물 730의 합성
Figure pat00152
화합물 2,4-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-(4'-클로로-[1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol)과 화합물 4-(2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-5-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 730 4-(2-(4'-(4,6-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)피리미딘-5-일)벤조니트릴 29.4g을 얻었다. (수율: 82%)
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.3%), 718.28 (14.1%), 717.27 (2.3%), 719.28 (1.5%), 718.27 (1.3%)
제조예10 : 화합물 733 의 합성
Figure pat00153
화합물 2,4-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-(4'-클로로-[1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진 28.6g(50mmol)과 화합물 4-(5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-2-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 733 4-(5-(4'-(4,6-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)피리미딘-2-일)벤조니트릴 29g을 얻었다. (수율: 81%)
m/z: 716.27 (100.0%), 717.27 (54.2%), 718.28 (14.5%), 717.27 (2.1%), 719.28 (1.6%), 718.27 (1.1%)
제조예11 : 화합물 207 의 합성
Figure pat00154
화합물 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 29.8g(50mmol)과 화합물 4-(2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-5-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 207 4-(2-(4-(4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리미딘-5-일)벤조니트릴 31.1g을 얻었다. (수율: 84%)
m/z: 740.27 (100.0%), 741.27 (56.1%), 742.28 (15.3%), 741.27 (2.3%), 743.28 (2.1%), 742.27 (1.3%)
제조예12 : 화합물 242 의 합성
Figure pat00155
화합물 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 29.8g(50mmol)과 화합물 4-(5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-2-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 242 4-(5-(4-(4,6-비스(4-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리미딘-2-일)벤조니트릴 30.4g을 얻었다. (수율: 82%)
m/z: 740.27 (100.0%), 741.27 (56.3%), 742.28 (15.0%), 741.27 (2.4%), 743.28 (2.2%), 742.27 (1.2%)
제조예13 : 화합물 1393 의 합성
Figure pat00156
화합물 2-(4-클로로페닐)-5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘e 26g(50mmol)과 4-(2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-5-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 1393 4-(2-(4-(5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘-2-일)페닐)피리미딘-5-일)벤조니트릴 27.5g을 얻었다. (수율: 83%)
m/z: 663.24 (100.0%), 664.25 (50.7%), 665.25 (12.5%), 666.25 (2.3%), 664.24 (1.8%)
제조예14 : 화합물 1428 의 합성
Figure pat00157
화합물 2-(4-클로로페닐)-5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘e 26g(50mmol)과 화합물 4-(5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)피리미딘-2-일)벤조니트릴 18.5g (60mmol)을 사용한 것 외 제조예 1과 동일한 방법으로 진행하여 화합물 1428 4-(5-(4-(5-(3,5-디(나프탈렌-2-일)페닐)피리미딘-2-일)페닐)피리미딘-2-일)벤조니트릴 27.2g을 얻었다. (수율: 82%)
m/z: 663.24 (100.0%), 664.25 (50.9%), 665.25 (12.6%), 666.25 (2.1%), 664.24 (1.7%)
실시예 : 유기발광소자의 제조
도 1에 기재된 구조에 따라 유기 발광 소자를 제조하였다. 유기발광소자는 양극(정공주입전극(1000)) / 정공주입층(200) / 정공수송층(300) / 발광층(400) / 전자수송층(500) / 전자주입층(600) / 음극(전자주입전극(2000)) / 캡핑층(3000) 순으로 적층되어 있다.
도 1에서 기판(10)은 유기 발광 소자 제작시 투명한 유리 기판 또는 플렉시블이 가능한 플라스틱 기판일 수 있다.
정공주입전극(1000)은 유기 발광 소자의 정공 주입을 위한 양극으로 사용된다. 정공의 주입이 가능하도록 낮은 일함수를 갖는 물질을 이용하며, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 그래핀(grapheme)과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
정공주입층(200), 정공수송층(300), 발광층(400), 전자수송층(500)에는 아래 표 2에 정리된 물질들을 사용하였다.
Figure pat00158
전자주입층(600) 위에 전자 주입을 위한 음극(2000)을 형성하였다. 음극으로는 다양한 금속이 사용될 수 있다. 구체적인 예로 알루미늄, 금, 은 등의 물질이 있다.
실시예 1: 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조
Ag를 포함하는 반사층이 형성된 ITO 기판 위에 정공주입층으로 HI 600Å, HATCN 50 Å, 정공수송층으로 NBP 600 Å를 제막한 후 상기 발광층으로 BH:BD 3%로 도핑하여 250 Å 제막하였다. 다음으로 전자수송층으로 ET:Liq(1:1) 300 Å 제막한 후 LiF 10 Å를 증착하여 전자주입층을 형성하였다. 이어서 MgAg 15 nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 제조예 1에서 제조된 화합물을 800 Å 두께로 증착시켰다. 이 소자를 글로브 박스에서 밀봉(Encapsulation)함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 2 내지 14: 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 각각 제조예 1에서 제조된 화합물 대신 제조예 2 내지 14에서 제조된 화합물을 사용하여 캡핑층으로 제막한 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1 내지 4: 유기 발광 소자의 제조
실시예 1과 같은 방법으로 각각 제조예 1에서 제조된 화합물 대신 하기 표 3의 Ref.1 내지 Ref.4을 사용하여 캡핑층으로 제막한 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00159
실험예 1: 유기 발광 소자의 성능 평가
키슬리 2400 소스 메져먼트 유닛(Kiethley 2400 source measurement unit) 으로 전압을 인가하여 전자 및 정공을 주입하고 코니카 미놀타(Konica Minolta) 분광복사계(CS-2000)를 이용하여 빛이 방출될 때의 휘도를 측정함으로써, 실시예 1 내지 실시예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 유기발광소자의 성능을 인가전압에 대한 전류 밀도 및 휘도를 대기압 조건하에 측정하여 평가하였으며, 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다.
Figure pat00160
상기 표 4에 나타나는 바와 같이 본 발명의 실시예들은 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 높은 발광효율, 색순도 및 수명이 개선됨을 알 수 있다.
본 발명의 실시예를 비교예 1과 비교해보면, 아민 구조를 사용하지 않고 N을 하나 이상 포함한 헤테로환기와 방향족환기가 결합되어 있는 구조라서 더 높은 평면성과 굴절률을 가질 수 있으며, 비교예 2 내지 4와 비교해보면, 시아노기(CN)가 치환되어 있는 구조라서 높은 분극율(polarizability) 특성 확보를 통해 더 높은 굴절률을 가질 수 있게 된다. 높은 굴절률을 통해 외부발광효율 및 색좌표를 크게 개선 시킬 수 있고, 더 좋아진 평면성에 의해 안정한 박막 형성이 가능해지고 외부의 공기 및 수분으로부터 소자내부의 오염 방지에 용이하며, 동시에 높은 Tg 및 Td로 구동시 발생하는 열로부터 안정하고 수명개선에 효과적이며, 파이컨쥬게이션 증가로 박막배열이 우수하여 자외선영역에서 넓은 흡수파장을 가질 수 있고 이로 인해 외부에서의 자외선 노출로부터 안정성이 뛰어나 수명이 개선되는 것을 알 수 있다.
실험예 2 : 굴절률 평가
앞서 제조예 1 내지 14에 의해 제조된 본 발명의 화합물들을 각각 이용하여, 실리콘 기판 상에 두께 30nm의 증착막을 진공 증착 장비를 이용하여 제작하고, 엘립소미터 장치(J.A.Woollam Co. Inc, M-2000X)를 이용하여 450nm 파장에서의 굴절률을 각각 측정하였다. 그 결과는 아래 표 5에 정리된 바와 같다.
Figure pat00161
표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물들은 굴절률이 450nm 파장에서 2.1 이상, 구체적으로 2.2 이상이며, 제조예 5의 화합물 277의 경우, 2.3 이상을 나타냄을 확인할 수 있었다.
100: 기판
200: 정공주입층
300: 정공수송층
400: 발광층
500: 전자수송층
600: 전자주입층
1000: 제1 전극
2000: 제2 전극
3000: 캡핑층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 캡핑층용 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00162

    상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 CR이고,
    여기서, R은 각각 독립적으로 수소, 중소수, 할로젠기, 시아노기, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C20의 아실기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2~C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴기 이고,
    L은 치환 또는 비치환된 C6~C30의 아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 C3~C30의 헤테로아릴렌이고,
    상기 X1 내지 X5 중 하나 이상은 N이고,
    상기 X6 내지 X10 중 하나 이상은 N이며,
    상기 R 중 어느 하나 이상은 할로젠기 또는 시아노기이거나, 또는 할로젠기 및 시아노기 중 어느 하나 이상으로 치환된 C6~C30의 아릴기, 또는 C3~C30의 헤테로아릴기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시되는 캡핑층용 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00163

    [화학식 3]
    Figure pat00164

    [화학식 4]
    Figure pat00165

    [화학식 5]
    Figure pat00166

    [화학식 6]
    Figure pat00167

    [화학식 7]
    Figure pat00168

    [화학식 8]
    Figure pat00169

    [화학식 9]
    Figure pat00170

    상기 화학식 2 내지 화학식 9에서,
    X6 내지 X10, L 및 R은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 X1 내지 X5 중 3개가 N이고, 상기 X6 내지 X10 중 3개가 N인 경우,
    상기 R 중 어느 하나 이상은 시아노기인 캡핑층용 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 R 중 어느 하나 이상은 시아노기이거나, 또는 시아노기로 치환된 C6~C30의 아릴기인 캡핑층용 화합물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시아노기로 치환된 C6~C30의 아릴기는, 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 아릴기에 시아노기가 치환된 것인 캡핑층용 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 X5 또는 X10 은 CR이며, 여기서 R은 시아노기이거나, 또는 시아노기로 치환된 C6~C30의 아릴기인 캡핑층용 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 L은 페닐렌, 바이페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 헤테로아릴렌 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 캡핑층용 화합물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 L은 1,4-페닐렌 또는 1,4-페닐렌의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 캡핑층용 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡핑층용 화합물은 450nm 파장에서 굴절률이 2.1이상인 캡핑층용 화합물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화합물들 중 어느 하나인 캡핑층용 화합물:
    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

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    Figure pat00299
    Figure pat00300
    Figure pat00301

  11. 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 제2 전극의 내측에 개재되는 유기물층; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나 이상의 전극 외측에 배치되며, 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 캡핑층용 화합물을 함유하는 캡핑층을 포함하는 유기 발광 소자.


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