KR20210148462A - 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 Download PDF

Info

Publication number
KR20210148462A
KR20210148462A KR1020200064093A KR20200064093A KR20210148462A KR 20210148462 A KR20210148462 A KR 20210148462A KR 1020200064093 A KR1020200064093 A KR 1020200064093A KR 20200064093 A KR20200064093 A KR 20200064093A KR 20210148462 A KR20210148462 A KR 20210148462A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
group
substituted
unsubstituted
less
Prior art date
Application number
KR1020200064093A
Other languages
English (en)
Inventor
유지 스자키
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200064093A priority Critical patent/KR20210148462A/ko
Priority to US17/186,737 priority patent/US11856848B2/en
Priority to CN202110531884.3A priority patent/CN113745416A/zh
Publication of KR20210148462A publication Critical patent/KR20210148462A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • H01L51/008—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/027—Organoboranes and organoborohydrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6581—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6584—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms having one phosphorus atom as ring hetero atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/5012—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1014—Carbocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/107—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms with other heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1074—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1085—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms with other heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1096—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 발광층은 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하여 높은 발광 효율을 나타낼 수 있다.

Description

유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND POLYCYCLIC COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물에 관한 것이다.
최근, 영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 왕성하게 이루어져 왔다. 유기 전계 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에 있어서 재결합시킴으로써, 발광층에 있어서 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 전계 발광 소자의 저 구동 전압화, 고 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
특히, 최근에는 고효율 유기 전계 발광 소자를 구현하기 위해 삼중항 상태의 에너지를 이용하는 인광 발광이나, 삼중항 여기자의 충돌에 의해 일중항 여기자가 생성되는 현상(Triplet-triplet annihilation, TTA)를 이용한 지연 형광 발광에 대한 기술이 개발되고 있으며, 지연 형광 현상을 이용한 열 활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 재료에 대한 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 장수명, 고효율의 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 다환 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열활성 지연 형광 발광 재료를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 열활성 지연 형광 발광 재료로 사용되는 다환 화합물을 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B, N, P=O 또는 P=S이고, X1, 내지 X12는 각각 독립적으로 BAr1, O, S, NAr2 또는 직접 결합이며, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며, Y3 및 R1 내지 R12는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나 또는 인접한 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, a, 내지 f는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, j 및 k는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고, g, 내지 i 및 l은 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이며, n1 내지 n6은 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 단, 적어도 하나는 1이다.
상기 Y1, 및 Y2는 서로 동일한 것일 수 있다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, Y31은 CA, 또는 N이고, A는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고, j' 및 k'는 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이고, Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, Y32은 CA1A2, 또는 NA3이고, A1, 내지 A3은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고, j' 는 0 이상 2 이하의 정수이고, Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, k, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서, q 및 r는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
p 및 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며, Y1, 내지 Y3, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, h, n1 및 n2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서, p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
Y1, Y2, Y31, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00006
상기 화학식 6에서, p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
Y1, Y2, Y31, X1, X2, R1, R7, 내지 R12, a, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층; 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2전극은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, In, Zn, Sn 또는 이들의 화합물, 혼합물 또는 산화물을 포함하고, 상기 발광층은 상기 일실시예의 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 발광층은 지연 형광을 방출할 수 있다.
상기 발광층은 제1 화합물 및 제2 화합물을 포함하는 지연 형광 발광층이고, 상기 제1 화합물은 상기 다환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 고효율 및 장수명을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 수명과 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이에 포함된 일 실시예의 화합물에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 발광층(EML)이 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 발광층(EML) 이외에 복수의 기능층들을 더 포함한다. 복수의 기능층들은 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 또한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 발광층(EML)에 후술하는 일 실시예의 다환 화합물을 포함한다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 발광층(EML) 이외에 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 기능층들인 정공 수송 영역(HTR) 또는 전자 수송 영역(ETR)에 후술하는 일 실시예에 따른 화합물을 포함하거나, 또는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)에 후술하는 일 실시예에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
한편, 도 2는 도 1과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 도 1과 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다. 도 4는 도 2와 비교하여 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 버퍼층(미도시), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질 및 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-[tris(3-methylphenyl)phenylamino] triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS(Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate)), NPD(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium [Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송층(HTL)은 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPD(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 더 포함할 수도 있다.
전자 저지층(EBL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPD(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diplienyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl) 또는 mCP 등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 50Å 내지 약 15,000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7',8,8'-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(EML)은 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광, 황색광, 시안광 중 하나를 발광하는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 형광 발광 물질 또는 인광 발광 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 형광 발광층일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)에서 방출된 광 중 일부는 열활성 지연 형광 발광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)에 의한 것일 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 열활성 지연 형광 발광하는 발광 성분을 포함하는 것일 수 있으며, 일 실시예에서, 발광층(EML)은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광하는 발광층일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)은 본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물을 포함한다.
한편, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 옥시기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 탄화수소 고리기, 아릴기 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 비페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로고리는 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리를 포함한다. 인접하는 기와 서로 결합하여 형성된 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentane)에서 2개의 에틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 특별한 구분이 없는 경우 알킬기는 사슬형 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 50 이하, 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 사슬형 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 고리형 알킬기의 예로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, 시클로옥틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 알케닐기는, 탄소수 2이상의 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미한다. 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알케닐기의 예로는 비닐기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 1,3-부타디에닐 아릴기, 스티레닐기, 스티릴비닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 알키닐기는, 탄소수 2이상의 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미한다. 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알키닐기의 구체적인 예에는, 에티닐기, 프로피닐기, 등이 포함될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 탄화수소 고리기는 지방족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기, 또는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기일 수 있다. 탄화수소 고리기의 고리 형성 탄소수 5 이상 60 이하, 5 이상 30 이하, 또는 5 이상 20이하일 수 있다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 트리페닐에닐기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 헤테로고리기는 지방족 헤테로고리기 및 방향족 헤테로고리기를 포함한다. 방향족 헤테로고리기는 헤테로아릴기일 수 있다. 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로고리기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로고리기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있으며, 헤테로아릴기를 포함하는 개념이다. 헤테로고리기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다.
본 명세서에서, 지방족 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 지방족 헤테로고리기는 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 지방족 헤테로고리기의 예로는 옥시란기, 티이란기, 피롤리딘기, 피페리딘기, 테트라하이드로퓨란기, 테트라하이드로티오펜기, 티안기, 테트라하이드로피란기, 1,4-디옥산기, 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로아릴기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기, 아릴 아민기, 또는 헤테로아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민노기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 디페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 티올기는 알킬 티오기 및 아릴 티오기를 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "
Figure pat00007
" 는 연결되는 위치를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00008
화학식 1에서, Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B, N, P=O 또는 P=S이다.
화학식 1에서, X1, 내지 X12는 각각 독립적으로 BAr1, O, S, NAr2 또는 직접 결합이며, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
화학식 1에서, Y3 및 R1 내지 R12는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나 또는 인접한 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
화학식 1에서, a, 내지 f는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다. 한편, a가 2 이상인 경우, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하고, b가 2 이상인 경우, 복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, c가 2 이상인 경우, 복수의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, d가 2 이상인 경우, 복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하고, e가 2 이상인 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하고, f가 2 이상인 경우, 복수의 R6은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, j 및 k는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고, 한편, j가 2 이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하고, k가 2 이상인 경우, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, g, 내지 i 및 l은 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이며, 한편, g가 2인 경우, 복수의 R7은 서로 동일하거나 상이하고, h가 2인 경우, 복수의 R8은 서로 동일하거나 상이하고, i가 2인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 상이하고, l이 2인 경우, 복수의 R12는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, n1 내지 n6은 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 단, 적어도 하나는 1이다.
일 실시예에서, 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00009
화학식 2에서, Y31은 CA, 또는 N이고, A는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 2에서, j' 및 k'는 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이고, 한편, j'가 2인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하고, k'가 2인 경우, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 2에서, Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00010
화학식 5에서, p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며, 한편, p 가 2 이상인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 상이하고, q 가 2 이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하고, r이 2 이상인 경우, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하고, s가 2 이상인 경우, 복수의 R12는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 5에서, Y1, Y2, Y31, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00011
화학식 6에서, p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며, 한편, p 가 2 이상인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 상이하고, q 가 2 이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하고, r이 2 이상인 경우, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하고, s가 2 이상인 경우, 복수의 R12는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 6에서, Y1, Y2, Y31, X1, X2, R1, R7, 내지 R12, a, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00012
화학식 3에서, Y32은 CA1A2, 또는 NA3이고, A1, 내지 A3은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 3에서, j' 는 0 이상 2 이하의 정수이고, 한편, j'가 2 인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 3에서, Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, k, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00013
화학식 4에서, q 및 r는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고, 한편, q 가 2 이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하고, r이 2 이상인 경우, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 4에서, p 및 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며, 한편, p 가 2 이상인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 상이하고, s가 2 이상인 경우, 복수의 R12는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 4에서, Y1, 내지 Y3, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, h, n1 및 n2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, Y1, 및 Y2는 서로 동일한 것일 수 있다.
일 실시예에서, Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B일 수 있다.
일 실시예에서, Y3은 치환 또는 비치환된 아민기이거나, 또는 R10 및 R11 중 적어도 하나와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, X1, 내지 X4는 동시에 직접 결합은 아니고, n1 및 n2 중 적어도 하나는 1일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 다환 화합물은 하기 화합물군 1 에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 1]
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
.
일 실시예에서, 상기 화합물군 1에 표시된 화합물들은 각각 독립적으로 수소 원자 중 어느 하나가 중수소 원자로 치환될 수 있다.
상술한 다환 화합물은 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 상술한 다환 화합물은 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 개선시킬 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 제1 화합물 및 제2 화합물을 포함하는 지연 형광 발광층일 수 있고, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 발광층(EML)의 제1 화합물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 화합물은 도펀트이고, 제2 화합물은 호스트일 수 있다.
일 실시예에서, 호스트는 지연 형광 발광용 호스트이고, 도펀트는 지연 형광 발광용 도펀트일 수 있다. 한편, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 발광층(EML)의 도펀트 재료로 포함될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 TADF 도펀트로 사용되는 것일 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 복수의 발광층들을 포함하는 것일 수 있다. 복수의 발광층들은 순차적으로 적층되어 제공되는 것일 수 있으며, 예를 들어 복수의 발광층들을 포함하는 유기 전계 발광 소자(10)는 백색광을 방출하는 것일 수 있다. 복수의 발광층들을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 탠덤(Tandem) 구조의 유기 전계 발광 소자일 수 있다. 유기 전계 발광 소자(10)가 복수의 발광층들을 포함하는 경우 적어도 하나의 발광층(EML)은 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다환 화합물을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 도펀트를 더 포함할 수 있고, 도펀트는 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 스티릴유도체 (예를 들면, 1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4”-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4- (diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi)), 페릴렌 및 그 유도체 (예를 들면, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene(TBPe)), 피렌 및 그 유도체 (예를 들면, 1,1-dipyrene, 1,4-dipyrenylbenzene, 1,4-Bis(N,N-Diphenylamino)pyrene, 1,6-Bis(N,N-Diphenylamino)pyrene), 2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP), 및 TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 어느 하나를 도펀트로 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광층(EML)은 호스트 물질로 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 호스트 물질로 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl), mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene), PPF(2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]furan), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), PVK(poly(N-vinylcarbazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH-2(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3(Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), PPF(2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran) 및 TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
발광층(EML)이 적색광을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 적색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)과 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 루브렌(rubrene) 및 그 유도체 및 4-디시아노메틸렌-2-(p-디메틸아미노스티릴)-6-메틸-4H-피란(DCM) 및 그 유도체에서 선택할 수 있다.
발광층(EML)이 녹색광을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 녹색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex) 및 쿠머린(coumarin) 및 그 유도체에서 선택할 수 있다.
발광층(EML)이 청색광을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 청색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 페릴렌(perlene) 및 그 유도체에서 선택할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(HBL)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, DPEPO(bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide), 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 LiQ(Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), DPEPO(bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)가 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(CPL)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층(CPL)은 예를 들어, α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol sol-9-yl) triphenylamine), N,N'-bis (naphthalen-1-yl) 등을 포함하는 것일 수 있다.
발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 바와 같이 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하여 우수한 발광 효율 및 장수명 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 청색 파장 영역에서 고효율 장수명 특성을 나타낼 수 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 화합물 및 일 실시예의 유기 전계 발광 소자에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
(다환 화합물의 합성)
이하에 설명하는 다환 화합물의 합성법은 일 실시예로서, 본 발명의 실시형태에 따른 다환 화합물의 합성법이 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
1. 화합물 1의 합성
Figure pat00023
(1) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, 1,3-Dibromo-5-chlorobenzene(100.0 g), Diphenylamine(125.2 g), Bis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(Pd(dba)2, 4.2 g), 2-Dicyclohexylphosphino-2',6'-dimethoxybiphenyl(SPhos, 3.1 g), Sodium tert-butoxide(NaOtBu, 72.0 g)를 넣어, Toluene(1000 mL)에 용해해, 2시간 가열 환류시켰다. 실온으로 되돌린 후, 물을 더하여 생성물을 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, A를 148 g(수율 90%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 A의 질량수는 446이었다.
(2) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, A(70.0 g), Aniline(21.8 g), Pd(dba)2(0.9 g), SPhos(0.64 g), NaOtBu(22.6 g)를 넣어, Toluene(500 mL)에 용해해, 1시간 가열 환류했다. 실온으로 되돌린 후, 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물에 Ethanol을 더하여 세정해, B를 74.2 g(수율 94%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 B의 질량수는 503이었다.
(3) Azaborinine 유도체 C 는 비특허 문헌(Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1802031.)을 참고로 하여 합성했다.
(4) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, B(20.0 g), C(21.4 g), Pd(dba)2(0.22 g), SPhos(0.16 g), NaOtBu(3.8 g)를 넣어, Toluene(300 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, D를 33.8 g(수율 89%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 D의 질량수는 959였다.
(5) Ar 분위기하, 500 mL의 3구 Flask에, D(32.0 g)를 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(200 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 200℃에서 12시간 가열 교반하여, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정으로 정제하여, 1을 1.98 g(수율 6%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 1의 분자량은 982였다.
2. 화합물 2의 합성
Figure pat00024
(1) Oxaborinine 유도체 E 는 비특허 문헌(Chem. Commun. 2015, 51, 9443-9446.)을 참고로 하여 합성했다.
(2) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, B(20.0 g), E(18.3 g), Pd(dba)2(0.22 g), SPhos(0.16 g), NaOtBu(3.8 g)를 넣어, Toluene(250 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 실온으로 되돌린 후, 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, F를 32.2 g(수율 92%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 F의 질량수는 883이었다.
(3) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, F(32.0 g)를 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(200 mL)에 용해해, 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 195℃에서 17시간 가열 교반하여, 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서 재결정하여 정제해, 2를 1.51 g(수율 5%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 2의 질량수는 899였다.
3. 화합물 3의 합성
Figure pat00025
(1) Thiaborinine 유도체 G 는 비특허 문헌(Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1802031.)을 참고로 하여 합성했다.
(2) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, B(20.0 g), G(19.0 g), Pd(dba)2(0.22 g), SPhos(0.16 g), NaOtBu(3.8 g)를 넣어, Toluene(250 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, H를 30.6 g(수율 86%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 H의 질량수는 899였다.
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, H(30.0 g)를 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(200 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 200℃에서 10시간 가열 교반한 후, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정 및 1,2-Dichlorobenzene(ODCB)에서의 재결정으로 정제하여, 3을 1.07 g(수율 3%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 3의 질량수는 923이었다.
4. 화합물 41의 합성
Figure pat00026
(1) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, B(30.0 g), 3-Bromo-10-phenylphenoxazine(20.2 g), Pd(dba)2(0.34 g), SPhos(0.24 g), NaOtBu(5.72 g)를 넣어, Toluene(250 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, J를 34.8 g(수율 77%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 J의 분자량은, 760이었다.
(2) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, J(30.0 g)를 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(200 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 200℃에서 18시간 가열 교반한 후, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정 및 ODCB에서의 재결정으로 정제하여, 41을 1.99 g(수율 12%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 41의 질량수는 776이었다.
5. 화합물 52의 합성
Figure pat00027
(1) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, 2-Bromo-10-phenylphenoxazine(60.0 g), Aniline(16.5 g), Pd(dba)2(1.0 g), SPhos(0.72 g), NaOtBu(17.0 g)를 넣어, Toluene(600 mL)에 용해해, 2시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, K를 46.6 g(수율 75%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 K의 질량수는 350이었다.
(2) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, 1,3,5-Tribromobenzene(100.0 g), Diphenylamine(52.6 g), Pd(dba)2(1.8 g), Bis(diphenylphosphino)ferrocene(dppf, 3.5 g), NaOtBu(30.6 g)를 넣어, Toluene(600 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, L을 51.2 g(수율 80%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 L의 질량수는 403이었다.
(3) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, L(20.0 g), K(34.8 g), Pd(dba)2(0.28 g), SPhos(0.20 g), NaOtBu(9.60 g)를 넣어, Toluene(250 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, M을 31.8 g(수율 68%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 M의 분자량은 942였다.
(4) Ar 분위기하, 300 mL의 3구 Flask에, M(30.0 g)을 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(220 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 190℃에서 12시간 가열 교반한 후, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정 및 ODCB에서의 재결정으로 정제하여, 52를 1.49 g(수율 5%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 52의 질량수는 965였다.
6. 화합물 55의 합성
Figure pat00028
(1) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, 2-Bromodibenzodioxine(60.0 g), Aniline(21.2 g), Pd(dba)2(1.3 g), SPhos(0.92 g), NaOtBu(22.0 g)를 넣어, Toluene(1000 mL)에 용해해, 4시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, N을 43.8 g(수율 70%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 N의 질량수는 275였다.
(2) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, N(40.0 g), L(29.2.6 g), Pd(dba)2(0.82 g), SPhos(0.60 g), NaOtBu(14.0 g)를 넣어, Toluene(550 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, O를 37.4 g(수율 65%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 O의 분자량은, 791이었다.
(3) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, O(30.0 g)를 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(250 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 200℃에서 15시간 가열 교반한 후, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정 및 ODCB에서의 재결정으로 정제하여, 55를 2.73 g(수율 9%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 55의 질량수는 815이었다.
7. 화합물 67의 합성
Figure pat00029
(1) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, 2-Bromo-9-phenylcarbazole(100.0 g), Aniline(29.0 g), Pd(dba)2(1.8 g), SPhos(1.28 g), NaOtBu(29.9 g)를 넣어, Toluene(900 mL)에 용해해, 4시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, P를 70.6 g(수율 68%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 P의 질량수는 334였다.
(2) Ar 분위기하, 2000 mL의 3구 Flask에, P(40.0 g), L(24.2 g), Pd(dba)2(0.68 g), dppf(1.3 g), NaOtBu(12.1 g)를 넣어, Toluene(450 mL)에 용해해, 3시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, Q를 40.8 g(수율 52%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 Q의 분자량은 656이었다.
(3) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, Q(38.0 g), K(20.2 g), Pd(dba)2(0.32 g), SPhos(0.24 g), NaOtBu(5.56 g)를 넣어, Toluene(300 mL)에 용해해, 2시간 가열 환류했다. 물을 더하여 CH2Cl2로 추출하여, 유기층을 합하여 MgSO4로 건조한 후, 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 silicagel column chromatography로 정제하여, R을 34.8 g(수율 65%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 R의 질량수는 926이었다.
(4) Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 Flask에, R(30.0 g)을 넣어, 1,2,4-Trichlorobenzene(300 mL)에 용해해, 빙욕에서 0℃로 냉각하여, Boron triiodide(BI3, 40 g), Triphenylborane(BPh3, 9.7 g)을 더한 후, 200℃에서 18시간 가열 교반한 후, 빙욕에서 0℃로 냉각하여 N,N-Diisopropylethylamine(50 mL)을 더했다. 실온으로 되돌린 후, 반응 용액을 silicagel로 여과해, 여액의 용매를 감압 유거했다. 얻어진 조생성물을 Toluene에서의 재결정 및 ODCB에서의 재결정으로 정제하여, 67을 2.12 g(수율 7%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 67의 질량수는 949였다.
(유기 전계 발광 소자의 제작)
상술한 실시예 화합물을 발광층 재료로 사용하여 실시예 1 내지 7의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 화합물]
Figure pat00030
하기 비교예 화합물을 발광층 재료로 사용하여 비교예 1 내지 7의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 화합물]
Figure pat00031
실시예 및 비교예의 유기 전계 발광 소자는 아래의 방법으로 제조 하였다.
유리 기판 상에 두께 1500Å의 ITO를 패터닝한 후, 초순수로 세척하고 UV 오존 처리를 10분간 실시하였다. 그 후, 100Å 두께로 HAT-CN을 증착하고, α-NPD를 두께 800Å로 증착하고, mCP를 50Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 발광층 형성시 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물과 mCBP를 1:99 비율로 공증착하여 두께 200Å의 층을 형성하였다.
발광층 상에 TPBi로 두께 300Å의 층을 형성하고, LiF로 두께 5Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 알루미늄(Al)으로 두께 1000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
(유기 전계 발광 소자의 특성 평가)
실시예 및 비교예에 따른 유기 전계 발광 소자의 특성을 평가하기 위하여 최대 발광 파장(nm), 외부 양자 수율 최대값(%) 및 휘도 1000cd/m2 때의 외부 양자 효율(%)을 측정하였다. 하마마츠 포토닉스 제 C9920-11 휘도 배향 특성 측정 장치를 이용하여 측정하였다.
발광층 도펀트 발광 파장
(nm)		 외부 양자 수율 최대값(%) 외부 양자 효율(%)
실시예 1 실시예 화합물 1 457 22 14
실시예 2 실시예 화합물 2 455 21 13
실시예 3 실시예 화합물 3 461 20 12
실시예 4 실시예 화합물 41 472 15 7
실시예 5 실시예 화합물 52 471 16 7
실시예 6 실시예 화합물 55 459 16 8
실시예 7 실시예 화합물 67 462 18 8
비교예 1 비교예 화합물 X-1 450 10 4
비교예 2 비교예 화합물 X-2 453 13 7
비교예 3 비교예 화합물 X-3 454 11 7
비교예 4 비교예 화합물 X-4 448 9 3
비교예 5 비교예 화합물 X-5 443 7 2
비교예 6 비교예 화합물 X-6 460 14 11
비교예 7 비교예 화합물 X-7 470 8 3
표 1의 결과를 참조하면, 일 실시예에 따른 다환 화합물을 발광층에 포함하는경우, 비교예들에 비하여 외부 양자 효율이 개선됨을 확인할 수 있다. 실시예 화합물들은 비교예 화합물과 비교하여 헤테로 고리가 더 축합된 구조를포함하고 있다. 실시예 화합물들은 분자의 공액이 보다 확장되면서 발광 강도가 증가하고, 이에 따라 소자에 적용 시 외부 양자 효율이 향상된 것으로 판단된다.
실시예들은 비교예들과 비교하여 소자의 효율 향상이 확인되었다. 이는, 붕소의 para 위치에 질소 혹은 산소가 위치하도록 Hetero 고리를 도입함으로써, 효율적으로 전자의 push-pull이 발생하여, 공명 효과에 의해 역항간 교차가 발생하기 쉬운 구조가 되었기 때문이라 생각된다.
비교예 4 및 5는 붕소에 산소가 결합되어 있는 구조를 가지며, 비교예 7은 헤테로고리가 축합된 구조를 포함하고 있으나, 실시예들에 비해 소자의 효율이 낮게 측정되었다. 이는 단순히 붕소가 결합하는 방향환에 산소를 도입하거나 축합고리를 형성하는 것만으로 효과를 달성할 수 없으며, 분자 내 공명 효과 발생을 위한 위치 선정 및 조합이 필요함을 확인할 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 발광층 재료로 사용함으로써 높은 발광 효율을 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 유기 전계 발광 소자 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 HTR : 정공 수송 영역
EML : 발광층 ETR : 전자 수송 영역

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, In, Zn, Sn 또는 이들의 화합물, 혼합물 또는 산화물을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00032

    상기 화학식 1에서,
    Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B, N, P=O 또는 P=S이고,
    X1, 내지 X12는 각각 독립적으로 BAr1, O, S, NAr2 또는 직접 결합이며,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며,
    Y3 및 R1 내지 R12는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나 또는 인접한 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    a, 내지 f는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    j 및 k는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고,
    g, 내지 i 및 l은 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이며,
    n1 내지 n6은 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 단, 적어도 하나는 1이다.
  2. 제 1에 있어서,
    상기 발광층은 지연 형광을 방출하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 제1 화합물 및 제2 화합물을 포함하는 지연 형광 발광층이고,
    상기 제1 화합물은 상기 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광층인 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 Y1, 및 Y2는 서로 동일한 것인 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B이고,
    상기 Y3은 치환 또는 비치환된 아민기이거나, 또는 R10 및 R11 중 적어도 하나와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 X1, 내지 X4는 동시에 직접 결합은 아니고,
    상기 n1 및 n2 중 적어도 하나는 1인 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00033

    상기 화학식 2에서,
    Y31은 CA, 또는 N이고,
    A는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고,
    j' 및 k'는 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이고,
    Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure pat00034

    상기 화학식 3에서,
    Y32은 CA1A2, 또는 NA3이고,
    A1, 내지 A3은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고,
    j' 는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, k, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 4로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 4]
    Figure pat00035

    상기 화학식 4에서,
    q 및 r는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    p 및 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, 내지 Y3, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, h, n1 및 n2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 5]
    Figure pat00036

    상기 화학식 5에서,
    p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, Y2, Y31, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 6으로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 6]
    Figure pat00037

    상기 화학식 6에서,
    p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, Y2, Y31, X1, X2, R1, R7, 내지 R12, a, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나인 유기 전계 발광 소자:
    [화합물군 1]

    Figure pat00038

    Figure pat00039

    Figure pat00040

    Figure pat00041

    Figure pat00042

    Figure pat00043

    Figure pat00044

    Figure pat00045

    Figure pat00046
    .
  14. 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00047

    상기 화학식 1에서,
    Y1, 및 Y2는 각각 독립적으로 B, N, P=O 또는 P=S이고,
    X1, 내지 X12는 각각 독립적으로 BAr1, O, S, NAr2 또는 직접 결합이며,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며,
    Y3 및 R1 내지 R12는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나 또는 인접한 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    a, 내지 f는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    j 및 k는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고,
    g, 내지 i 및 l은 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이며,
    n1 내지 n6은 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 단, 적어도 하나는 1이다.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00048

    상기 화학식 2에서,
    Y31은 CA, 또는 N이고,
    A는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고,
    j' 및 k'는 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이고,
    Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 3]
    Figure pat00049

    상기 화학식 3에서,
    Y32은 CA1A2, 또는 NA3이고,
    A1, 내지 A3은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기고,
    j' 는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    Y1, Y2, X1, 내지 X12, R1 내지 R12, a, 내지 i, k, l 및 n1 내지 n6은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 4로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00050

    상기 화학식 4에서,
    q 및 r는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    p 및 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, 내지 Y3, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, h, n1 및 n2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 5로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 5]
    Figure pat00051

    상기 화학식 5에서,
    p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, Y2, Y31, X1, 내지 X4, R1, R2, R7, 내지 R12, a, b, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 6으로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 6]
    Figure pat00052

    상기 화학식 6에서,
    p 내지 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며,
    Y1, Y2, Y31, X1, X2, R1, R7, 내지 R12, a, g, 및 h는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나인 다환 화합물:
    [화합물군 1]
    Figure pat00053

    Figure pat00054

    Figure pat00055

    Figure pat00056

    Figure pat00057

    Figure pat00058

    Figure pat00059

    Figure pat00060

    Figure pat00061
    .
KR1020200064093A 2020-05-28 2020-05-28 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 KR20210148462A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200064093A KR20210148462A (ko) 2020-05-28 2020-05-28 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
US17/186,737 US11856848B2 (en) 2020-05-28 2021-02-26 Organic Electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
CN202110531884.3A CN113745416A (zh) 2020-05-28 2021-05-17 有机电致发光装置及用于有机电致发光装置的多环化合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200064093A KR20210148462A (ko) 2020-05-28 2020-05-28 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210148462A true KR20210148462A (ko) 2021-12-08

Family

ID=78705497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200064093A KR20210148462A (ko) 2020-05-28 2020-05-28 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11856848B2 (ko)
KR (1) KR20210148462A (ko)
CN (1) CN113745416A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210076297A (ko) 2019-12-13 2021-06-24 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR20210093404A (ko) * 2020-01-17 2021-07-28 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI636056B (zh) 2014-02-18 2018-09-21 學校法人關西學院 多環芳香族化合物及其製造方法、有機元件用材料及其應用
US10374166B2 (en) 2014-02-18 2019-08-06 Kwansei Gakuin Educational Foundation Polycyclic aromatic compound
KR102409257B1 (ko) 2016-04-26 2022-06-14 가꼬우 호징 관세이 가쿠잉 유기 전계 발광 소자
TWI672311B (zh) 2017-05-02 2019-09-21 南韓商Ｌｇ化學股份有限公司 新穎的化合物以及包含此化合物的有機發光裝置
CA3017010A1 (en) 2017-09-15 2019-03-15 Cynora Gmbh Organic molecules, in particular for use in optoelectronic devices
CN110407858B (zh) * 2019-07-18 2020-07-14 清华大学 一种新型化合物及其应用及采用该化合物的有机电致发光器件

Also Published As

Publication number Publication date
US20210376250A1 (en) 2021-12-02
CN113745416A (zh) 2021-12-03
US11856848B2 (en) 2023-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102585186B1 (ko) 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102599981B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
EP3909946A2 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
EP3521280B1 (en) Organic electroluminescence device and amine compound for organic electroluminescence device
KR20210083464A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210038783A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물
CN112952027A (zh) 有机电致发光装置及用于有机电致发光装置的多环化合物
KR20210038785A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물
KR20210076297A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
US11856848B2 (en) Organic Electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
KR20210049244A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR102613305B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합환 화합물
KR102459793B1 (ko) 포스핀계 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20210147137A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20210118293A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합환 화합물
KR20210002265A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
US20210376249A1 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
US20210126195A1 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
US11785837B2 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
KR20210089286A (ko) 유기 전계 발광 소자 유기 전계 발광 소자용 함질소 화합물
KR20210106614A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 디아민 화합물
KR20210106047A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210048974A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 모노아민 화합물
KR20210055841A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환화합물
KR20210057263A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물