KR20230072433A

KR20230072433A - 고효율과 저전압 특성을 가지는 유기발광소자

Info

Publication number: KR20230072433A
Application number: KR1020220152423A
Authority: KR
Inventors: 박석배; 이세진; 김시인; 김희대; 최영태; 이유림; 김지영; 이승수; 김경태; 김명준; 김경현
Original assignee: 에스에프씨 주식회사
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-05-24
Also published as: WO2023090811A1

Abstract

본 발명은 유기발광소자내 발광층에 [화학식 A] 로 표시되는 화합물; 및 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물;을 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서, 상기 [화학식 A], [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7]은 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 동일하다.

Description

고효율과 저전압 특성을 가지는 유기발광소자{Organic light emitting diode with low operating voltage and high efficiency}

본 발명은 고효율과 저전압 특성을 가지는 유기발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유기 발광 소자내의 발광층내 특정한 종류의 호스트 및 도판트 재료를 사용함으로써, 높은 발광 효율 및 저전압 등의 소자 특성을 구현할 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있고, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있어 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.

일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.

유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다.

한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우, 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다.

그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.

이러한 발광층 중 도판트 화합물로서 최근 보론 화합물에 대해 연구가 되고 있으며, 이와 관련된 종래기술로서 공개특허공보 제10-2016-0119683호(2016.10.14)호에는 붕소 원자와 산소 원자 등으로 복수의 방향족 고리를 연결한 다환 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기발광 소자가 개시되어 있고, 국제특허공개공보 제2017-188111호(2017.11.02)에서는 복수의 축합 방향족 고리가 붕소 원자와 질소에 의해 연결된 구조의 화합물을 발광층내 도판트로서 사용하고, 또한 호스트로서 안트라센 유도체를 이용한 유기발광 소자가 기재되어 있다.

그러나, 상기 종래기술을 포함하여 유기발광소자의 발광층에 사용하기 위한 다양한 형태의 화합물이 제조되어 유기발광소자에 적용되었음에도 불구하고 아직까지 저전압구동이 가능하면서도 안정하고 고효율 특성을 가지는 유기발광소자의 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

공개특허공보 제10-2016-0119683호(2016.10.14) 국제공개공보 제2017-188111호(2017.11.02)

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 특정한 구조의 보론 화합물을 유기발광소자내 발광층의 도판트 물질로 적용하며, 또한 특정한 구조의 안트라센 화합물을 발광층의 호스트 물질로 적용함으로써, 높은 발광 효율 및 저전압 등의 개선된 특성을 나타낼 수 있는 유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극사이에 개재되는 발광층;을 포함하며. 상기 발광층은 호스트와 도판트를 포함하고, 상기 호스트는 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 화합물을 1종 이상 포함하며, 상기 도판트는 하기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다

[화학식 A]

상기 [화학식 A] 에서,

상기 X₁ 내지 X₈ 및 R₁ 내지 R₁₃은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며;

상기 R은 수소 또는 중수소이며;

상기 n은 1 내지 5의 정수이고, n이 2이상인 경우에 각각의 R들은 각각 동일하거나 상이하다.

[화학식 D-1]

상기 [화학식 D-1]에서,

A 내지 C고리는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 지방족 탄화수소 고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의, 방향족 탄화수소 고리와 지방족 탄화수소 고리가 축합된 축합 고리 중에서 선택된 어느 하나이고;

[화학식 D-2] [화학식 D-3]

[화학식 D-4] [화학식 D-5]

[화학식 D-6] [화학식 D-7]

상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-7]에서,

상기 A1 내지 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이며,

상기 R₂₁ 내지 R₄₈, R₅₀ 내지 R₆₅, R₇₀ 내지 R₈₄, R₉₀ 내지 R₁₁₇ 은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며, 서로 인접하는 기와 결합하여 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며,

상기 [화학식 A], [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7]에서, '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 24의 디아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 디헤테로 아릴아미노기, 탄소수 7 내지 24의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 유기발광소자는 종래기술에 따른 유기발광소자에 비하여 고효율 및 저전압 특성을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 개략도이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않으며, 또한 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극사이에 개재되는 발광층;을 포함하며. 상기 발광층은 호스트와 도판트를 포함하고, 상기 호스트는 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 화합물을 1종 이상 포함하며, 상기 도판트는 하기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다

[화학식 A]

상기 [화학식 A] 에서,

상기 R은 수소 또는 중수소이며;

[화학식 D-1]

상기 [화학식 D-1]에서,

[화학식 D-2] [화학식 D-3]

[화학식 D-4] [화학식 D-5]

[화학식 D-6] [화학식 D-7]

상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-7]에서,

한편, 본 발명에서의 상기 "치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기", "치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 범위를 고려하여 보면, 상기 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 탄소수 5 내지 50의 아릴기의 탄소수의 범위는 각각 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것으로 보아야 한다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 상기 아릴기가 치환기가 있는 경우 서로 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.

상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 인데닐, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH₂, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기 등으로 치환될 수 있다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 2 내지 24의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 융합(fused)되어 고리를 형성할 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 발명에서의 상기 방향족 탄화수소 고리는 탄소와 수소로 이루어진 방향족 고리를 의미하며, 또한, 상기 지방족 탄화수소 고리는 탄소와 수소로 이루어지되, 방향족 탄화수소 고리에 속하지 않는 탄화수소 고리를 의미하며, 이때, 상기 지방족 탄화수소 고리는 바람직하게는, 고리를 형성하는 탄소 원자 중 적어도 30% 이상이 sp3 오비탈 구조를 통해 결합을 이루며, 고리내에 이중결합 및/또는 삼중결합을 0 내지 3개 포함하는 탄화수소 고리일 수 있고, 더욱 바람직하게는 고리를 형성하는 탄소 원자 중 적어도 50% 이상이 sp³ 오비탈에 의해 결합을 이루며, 고리내에 이중결합 및/또는 삼중결합을 0 내지 2개 포함하는 탄화수소 고리일 수 있다.

본 발명에서 상기 '방향족 탄화수소 고리와 지방족 탄화수소 고리가 축합된 축합 고리'는 방향족 탄화수소 고리 중 서로 인접한 두 개의 탄소원자와 지방족 탄화수소 고리 중 두 개의 서로 인접한 탄소원자가 서로 공유되도록 축합된 축합고리를 의미하며, 예시적으로 벤젠 고리와 시클로헥산고리에서 각각의 서로 인접한 2 개의 탄소원자가 공유되어 축합된, 테트라히드로나프탈렌 고리를 들 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 방향족 헤테로고리는 방향족 탄화수소 고리에서 방향족 탄소중 하나이상이 헤테로 원자로 치환된 것을 의미하며, 상기 방향족 헤테로 고리는 바람직하게는 방향족 탄화수소 내 방향족 탄소 1 내지 3개가 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 하나이상의 헤테로원자로 치환될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기는 알칸(alkane)으로부터 수소 하나가 제거된 치환기로서, 직쇄형, 분지형을 포함하는 구조이며, 이의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 시클로알킬기에서의 '시클로'는 알킬기 내 포화탄화수소의 단일 고리 또는 다중 고리를 형성할 수 있는 구조의 치환기를 의미하며, 예컨대 시클로알킬기의 구체적인 예로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 메틸시클로펜틸, 메틸시클로헥실, 에틸시클로펜틸, 에틸시클로헥실, 아다만틸, 디시클로펜타디에닐, 데카히드로나프틸, 노보닐, 보닐, 아이소보닐 등을 들 수 있고, 상기 시클로알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기는 알킬기 또는 시클로알킬기의 말단에 산소원자가 결합한 치환기로서, 이의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시, 시클로부틸옥시, 시클로펜틸옥시, 아다만탄옥시, 디시클로펜탄옥시, 보닐옥시, 이소보닐옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴알킬기의 구체적인 예로는 페닐메틸(벤질), 페닐에틸, 페닐프로필, 나프틸메틸 나프틸에틸 등을 들 수 있고, 상기 아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

또한, 본 발명에서 알케닐(alkenyl)기는 두 개의 탄소원자에 의해 이루어지는 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 알킬 치환기를 의미하며, 또한 알키닐(alkynyl)기는 두 개의 탄소원자에 의해 이루어지는 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 알킬 치환기를 의미한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 알킬렌(alkylene)기는 직쇄형 또는 분지형 형태의 포화탄화수소인 알칸(alkane) 분자 내 두 개의 수소 제거에 의하여 유도된 유기 라디칼로, 상기 알킬렌기의 구체적인 예로는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, iso-아밀렌기, 헥실렌기 등을 들 수 있고, 상기 알킬렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.

한편, 상기 [화학식 A] 내 상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'에 대한 보다 바람직한 예로서, 이는 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 1 내지 12의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 12의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 20의 디아릴아미노기, 탄소수 5 내지 20의 디헤테로 아릴아미노기, 탄소수 9 내지 20의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 20의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 18의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 18의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.

본 발명에 있어서 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 안트라센 고리의 9번위치에 적어도 하나이상의 중수소가 방향족 고리에 치환되거나 비치환된 페닐기가 결합되고, 또한 상기 안트라센 고리의 10번위치에 1-나프틸레닐기가 연결기로 결합되며, 상기 1-나프틸레닐기의 5번위치에 2-나프틸기가 결합된 모핵구조를 가지되, 상기 안트라센 고리, 1-나프틸레닐 연결기 및 2-나프틸기내 방향족 탄소가 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나만으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 A] 에서의 상기 R은 중수소이며 상기 n은 5일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 A]에서, 상기 X₁ 내지 X₈, R₁ 내지 R₁₃은 수소 또는 중수소일 수 있고, 이 경우에, 상기 X₁ 내지 X₈, R₁ 내지 R₁₃중 적어도 4개 이상은 중수소일 수 있고, 바람직하게는 5개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 6개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 7개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 8개이상이 중수소일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 A] 에서의 상기 X₁ 내지 X₈중 적어도 4개 이상은 중수소일 수 있고, 바람직하게는 5개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 6개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 7개이상이 중수소일 수 있고, 더욱 바람직하게는 8개 모두가 중수소일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 A]는 중수소화도가 30% 이상일 수 있고, 바람직하게는 35 % 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 40 % 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 45% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 50% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 55% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 60% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 65% 이상일 수 있다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 중수소화도에 관하여 구체적으로 살펴보면, 일반적으로 화합물 X의 "중수소화 유도체"는 화합물 X와 동일한 구조를 가지나, 화합물 X내 탄소원자, 질소원자 또는 산소원자 등에 결합된 수소원자(H)를 대체하는 적어도 하나의 중수소(D)를 동반하는 것을 의미한다.

이때, 용어 " yy % 중수소화됨" 또는 "yy % 중수소화"는 화합물 X.내 탄소원자, 질소원자 또는 산소원자 등에 직접 결합된 모든 수소와 중수소의 합에 대한 중수소의 비율을 백분율로 나타낸 것을 지칭한다.

따라서, 벤젠의 6개의 수소중에 2개가 중수소화되었다면 화합물 C6H4D2에 있어서 중수소화도는 2/(4+2) × 100 = 33% 중수소화라고 볼 수 있다.

본 발명에서의 안트라센 유도체 화합물에 중수소가 치환된 경우에 이의 중수소화도는 안트라센 유도체내 탄소원자에 직접 결합된 모든 수소와 안트라센 유도체내 탄소원자에 직접 결합된 모든 중수소의 합에 대한 안트라센 유도체내 탄소원자에 직접 결합된 모든 중수소의 비율을 백분율로 나타낸 것을 의미한다.

예컨대, 하기 화합물 1로 표시되는 안트라센 유도체의 경우에, 안트라센기에 결합된 페닐기에 중수소가 5개, 디벤조퓨란에 결합된 페닐기에 중수소가 5개이므로 총 10개의 중수소가 있고, 안트라센기에 수소원자가 8개, 디벤조퓨란의 양쪽 6원환내 방향족탄소원자에 결합된 6개의 수소원자가 결합되어 있어, 이의 중수소화도는 100* 10/(10+8+6) = 41.7% 로 나타낼 수 있다.

[화합물 1]

한편, 특정한 치환기의 경우에 중수소화도는 각각의 개별 치환기마다 다를 수 있으므로, 평균적으로 치환된 정도를 구함으로써 중수소화도를 나타낼 수 있다.

일 예로서, 중수소가 일부 치환된 안트라센기의 경우를 살펴보기로 하면, 반응조건에 따라 모든 탄소원자에 중수소가 결합된 안트라센 유도체를 제조하여 이를 중수소 치환된 안트라센기로서 사용할 수도 있지만, 반응조건에 따라 특정한 위치 또는 특정한 부분(moiety)의 탄소원자(들)에 수소가 결합된 화합물과 중수소가 결합된 화합물이 혼합물 형태로 존재하는 생성물이 얻어질 수 있으며, 이를 분리하는 것이 매우 곤란할 수 있어, 이 경우에는 평균적으로 중수소가 치환된 정도를 구하여 이를 참조하여 전체의 구조식에 따라 중수소화도를 계산할 수 있다.

본 발명에서는 상기 [화학식 A] 로 표시되는 안트라센 유도체 중에서도 앞서 설명한 바와 같이 중수소가 치환된 안트라센 유도체를 사용함으로써, 유기발광소자의 수명을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물에 대한 구체적인 예로서, 이는 하기 [A-1] 내지 [A-153]으로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

<A-1> <A-2> <A-3>

<A-4> <A-5> <A-6>

<A-7> <A-8> <A-9>

<A-10> <A-11> <A-12>

<A-13> <A-14> <A-15>

<A-16> <A-17> <A-18>

<A-19> <A-20> <A-21>

<A-22> <A-23> <A-24>

<A-25> <A-26> <A-27>

<A-28> <A-29> <A-30>

<A-31> <A-32> <A-33>

<A-34> <A-35> <A-36>

<A-37> <A-38> <A-39>

<A-40> <A-41> <A-42>

<A-43> <A-44> <A-45>

<A-46> <A-47> <A-48>

<A-49> <A-50> <A-51>

<A-52> <A-53> <A-54>

<A-55> <A-56> <A-57>

<A-58> <A-59> <A-60>

<A-61> <A-62> <A-63>

<A-64> <A-65> <A-66>

<A-67> <A-68> <A-69>

<A-70> <A-71> <A-72>

<A-73> <A-74> <A-75>

<A-76> <A-77> <A-78>

<A-79> <A-80> <A-81>

<A-82> <A-83> <A-84>

<A-85> <A-86> <A-87>

<A-88> <A-89> <A-90>

<A-91> <A-92> <A-93>

<A-94> <A-95> <A-96>

<A-97> <A-98> <A-99>

<A-100> <A-101> <A-102>

<A-103> <A-104> <A-105>

<A-106> <A-107> <A-108>

<A-109> <A-110> <A-111>

<A-112> <A-113> <A-114>

<A-115> <A-116> <A-117>

<A-118> <A-119> <A-120>

<A-121> <A-122> <A-123>

<A-124> <A-125> <A-126>

<A-127> <A-128> <A-129>

<A-130> <A-131> <A-132>

<A-133> <A-134> <A-135>

<A-136> <A-137> <A-138>

<A-139> <A-140> <A-141>

<A-142> <A-143> <A-144>

<A-145> <A-146> <A-147>

<A-148> <A-149> <A-150>

<A-151> <A-152> <A-153>

또한, 본 발명에 있어서 상기 [화학식 D-1]으로 표시되는 화합물은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 지방족 탄화수소 고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의, 방향족 탄화수소 고리와 지방족 탄화수소 고리가 축합된 축합 고리 중에서 선택되는 어느 하나인 A 내지 C고리가 질소 원자에 결합되되, 상기 A고리와 B고리가 서로 연결되며, 또한 상기 A고리가 C고리와 서로 연결된 구조적 특징을 가진다.

또한 본 발명에 있어서 상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-7]로 표시되는 화합물은 중앙부에 두 개의 질소원자를 포함하는 축합고리를 가지며, 말단부에는 상기 질소원자 하나에 두 개의 벤젠고리가 연결됨으로써, 말단에 총 4개의 벤젠고리를 포함하는 구조적 특징을 가진다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-5]에서의 상기 A1 내지 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리일 수 있고, 이 경우에, 상기 [화학식 D-2]내 A1 고리 및 [화학식 D-3]내 A2 고리는 각각 치환 또는 비치환된 벤젠고리 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌 고리일 수 있고, 또한, 상기 [화학식 D-4]내 A3 고리 및 [화학식 D-5]내 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 벤젠고리 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌 고리일 수 있다.

일 실시예로서, 본 발명에 따른 도판트는 상기 [화학식 D-2] 및 [화학식 D-3] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-5]에서의 상기 A1 내지 A4 고리를 제외한 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 적어도 하나에는 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있다.

[구조식 F]

상기 [구조식 F] 에서, "-*"는 벤젠 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,

Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고, 이들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-5]에서의 상기 A1 내지 A4 고리를 제외한 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 하나 또는 두 개에 상기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있다.

즉, [화학식 D-2]에서 예를 들어보면, R₂₁ 내지 R₂₃중 하나가 상기 구조식 F일 수 있거나, 또는 R₂₄ 내지 R₂₇중 하나가 상기 구조식 F일 수 있거나, 또는 R₂₈ 내지 R₃₀중 하나가 상기 구조식 F일수 있거나, 또는 R₃₁ 내지 R₃₄중 하나가 상기 구조식 F일 수 있는 경우에, 상기 [화학식 D-2]에서 구조식 F가 1개 내지 4개, 바람직하게는 1 개 또는 2개 포함될 수 있는 것을 의미하며, 이는 상기 화학식 [D-3] 에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 D-6] 내지 [화학식 D-7]에서의 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 적어도 하나에는 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있다.

[구조식 F]

상기 [구조식 F]에서, "-*"는 벤젠 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,

또한, 바람직하게는 상기 [화학식 D-6] 내지 [화학식 D-7]에서의 상기 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 하나 또는 두 개에 상기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있다.

즉, [화학식 D-6]에서 예를 들어보면, R₉₀ 내지 R₉₂중 하나가 상기 구조식 F일 수 있거나, 또는 R₉₃ 내지 R₉₆중 하나가 상기 구조식 F일 수 있거나, 또는 R₉₇ 내지 R₉₉중 하나가 상기 구조식 F일수 있거나, 또는 R₁₀₀ 내지 R₁₀₃중 하나가 상기 구조식 F일 수 있는 경우에, 상기 [화학식 D-6]에서 구조식 F가 1개 내지 4개, 바람직하게는 1 개 또는 2개 포함될 수 있는 것을 의미하며, 이는 상기 화학식 [D-7] 에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-3]에서의 상기 A1 내지 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리인 경우에, 상기 [화학식 D-2]내 A1 고리 및 [화학식 D-3]내 A2 고리는 각각 1개 또는 2개의페닐기가 치환된 벤젠고리일 수 있다.

일 실시예로서, 상기 R₂₁ 내지 R₄₈, R₅₀ 내지 R₆₅, R₇₀ 내지 R₈₄, R₉₀ 내지 R₁₁₇은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 15의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, -N(R')(R") 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 이 경우에 바람직하게는 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물에서의 각각의 방향족 탄화수소고리내 탄소원자중 적어도 하나이상은 중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기와 결합할 수 있고, 여기서, 상기 R'및 R"은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.

즉, R₂₁ 내지 R₄₈중 적어도 하나이상은중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기이고, R₅₀ 내지 R₆₅ 중 적어도 하나이상은중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기이고, R₇₀ 내지 R₈₄ 중 적어도 하나이상은중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기이고, R₉₀ 내지 R₁₁₇ 중 적어도 하나이상은중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기이다.

또한 상기 [화학식 D1]으로 표시되는 화합물은 하기 <D 101> 내지 <D 250> 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

<D-101> <D-102> <D-103>

<D-104> <D-105> <D-106>

<D-107> <D-108> <D-109>

<D-110> <D-111> <D-112>

<D-113> <D-114> <D-115>

<D-116> <D-117> <D-118>

<D-119> <D-120> <D-121>

<D-122> <D-123> <D-124>

<D-125> <D-126> <D-127>

<D-128> <D-129> <D-130>

<D-131> <D-132> <D-133>

<D-134> <D-135> <D-136>

<D-137> <D-138> <D-139>

<D-140> <D-141> <D-142>

<D-143> <D-144> <D-145>

<D-146> <D-147> <D-148>

<D-149> <D-150> <D-151>

<D-152> <D-153> <D-154>

<D-155> <D-156> <D-157>

<D-158> <D-159> <D-160>

<D-161> <D-162> <D-163>

<D-164> <D-165> <D-166>

<D-167> <D-168> <D-169>

<D-170> <D-171> <D-172>

<D-173> <D-174> <D-175>

<D-176> <D-177> <D-178>

<D-179> <D-180> <D-181>

<D-182> <D-183> <D-184>

<D-185> <D-186> <D-187>

<D-188> <D-189> <D-190>

<D-191> <D-192> <D-193>

<D-194> <D-195> <D-196>

<D-197> <D-198> <D-199>

<D-200> <D-201> <D-202>

<D-203> <D-204> <D-205>

<D-206> <D-207> <D-208>

<D-209> <D-210> <D-211>

<D-212> <D-213> <D-214>

<D-215> <D-216> <D-217>

<D-218> <D-219> <D-220>

<D-221> <D-222> <D-223>

<D-224> <D-225> <D-226>

<D-227> <D-228> <D-229>

<D-230> <D-231> <D-232>

<D-233> <D-234> <D-235>

<D-236> <D-237> <D-238>

<D-239> <D-240> <D-241>

<D-242> <D-243> <D-244>

<D-245> <D-246> <D-247>

<D-248> <D-249> <D-250>

또한 상기 [화학식 D2] 또는 [화학식 D3]으로 표시되는 화합물은 하기 <d-1> 내지 <d-66> 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

<d-1> <d-2> <d-3>

<d-4> <d-5> <d-6>

<d-7> <d-8> <d-9>

<d-10> <d-11> <d-12>

<d-13> <d-14> <d-15>

<d-16> <d-17> <d-18>

<d-19> <d-20> <d-21>

<d-22> <d-23> <d-24>

<d-25> <d-26> <d-27>

<d-28> <d-29> <d-30>

<d-31> <d-32> <d-33>

<d-34> <d-35> <d-36>

<d-37> <d-38> <d-39>

<d-40> <d-41> <d-42>

<d-43> <d-44> <d-45>

<d-46> <d-47> <d-48>

<d-49> <d-50> <d-51>

<d-52> <d-53> <d-54>

<d-55> <d-56> <d-57>

<d-58> <d-59> <d-60>

<d-61> <d-62> <d-63>

<d-64> <d-65> <d-66>

또한, 본 발명에서 [화학식 D-4]로 표시되는 화합물은 [d-301] 내지 [d-348] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

<d-301> <d-302> <d-303>

<d-304> <d-305> <d-306>

<d-307> <d-308> <d-309>

<d-310> <d-311> <d-312>

<d-313> <d-314> <d-315>

<d-316> <d-317> <d-318>

<d-319> <d-320> <d-321>

<d-322> <d-323> <d-324>

<d-325> <d-326> <d-327>

<d-328> <d-329> <d-330>

<d-331> <d-332> <d-333>

<d-334> <d-335> <d-336>

<d-337> <d-338> <d-339>

<d-340> <d-341> <d-342>

<d-343> <d-344> <d-345>

<d-346> <d-347> <d-348>

또한, 본 발명에서 [화학식 D-5]로 표시되는 화합물은 [d-401] 내지 [d-418] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

<d-401> <d-402> <d-403>

<d-404> <d-405> <d-406>

<d-407> <d-408> <d-409>

<d-410> <d-411> <d-412>

<d-413> <d-414> <d-415>

<d-416> <d-417> <d-418>

또한, 본 발명에서 [화학식 D-6] 및 [화학식 D-7]으로 표시되는 화합물은 [d-501] 내지 [d-515] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

<d-501> <d-502> <d-503>

<d-504> <d-505> <d-506>

<d-507> <d-508> <d-509>

<d-510> <d-511> <d-512>

<d-513> <d-514> <d-515>

한편, 본 발명에서 "(유기층이) 유기 화합물을 1종 이상 포함한다" 란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기 화합물 또는 상기 유기 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.

본 발명에 따른 유기발광소자는 제1전극으로서 양극, 제1전극에 대향된 제2전극으로서 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 발광층;을 포함하고, 본 발명에서의 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 발광층내 호스트로서 사용될 수 있으며, 또한, 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 로 표시되는 보론 화합물은 발광층내 도판트로서 사용되며, 이러한 구조적 특징에 따라 본 발명에서 따른 유기발광 소자는 저전압 및 고효율 특성을 가질 수 있다.

이때, 상기 본 발명의 유기발광소자는 발광층이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 상기 발광층내 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 발광층은 상기 도판트와 호스트 이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 발광층내 호스트는 상기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 화합물 이외의 이와 상이한 호스트 화합물을 1 종 이상 추가로 포함하여, 2 종이상의 호스트 화합물이 혼합되어 사용될 수 있다.

또한, 본발명에서, 상기 발광층은 상기 [화학식 A]로 표시되는 호스트 및 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트를 포함하는 제1발광층; 및 제2발광층;을 포함함으로써, 2층 이상의 구조로서 적층된 발광층이 사용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 도시한 그림이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 양극(20), 정공수송층(40), 호스트 및 도판트를 포함하는 발광층(50), 전자수송층(60) 및 음극(80) 을 순차적 순서로 포함하는 유기발광소자로서, 상기 양극을 제1 전극으로, 음극을 제2전극으로 하여, 상기 양극과 발광층 사이에 정공수송층을 포함하고, 발광층과 음극 사이에 전자수송층을 포함한 유기발광소자에 해당한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 상기 양극(20)과 정공수송층(40) 사이에 정공주입층(30)이 포함되며, 상기 전자수송층(60)과 음극(80) 사이에 전자주입층(70)이 포함될 수 있다.

상기 도 1을 참조하여 본 발명의 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 기판(10) 상부에 양극(애노드) 전극용 물질을 코팅하여 양극(20)을 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 양극 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.

상기 양극(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.

상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-TNATA [4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐 -[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(a-NPD) 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명은 상기 정공 수송층 상부에 전자 차단층을 추가적으로 형성할 수 있다. 상기 전자차단층은 전자주입층으로부터 주입된 전자가 발광층을 지나 정공수송층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시키기 위한 층으로서, 발광층과 정공주입층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 발광층과 정공수송층 사이에 형성될 수 있다.

이어서, 상기 정공수송층(40) 또는 전자차단층의 상부에 발광층(50)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 적층할 수 있다.

여기서, 상기 발광층은 호스트와 도펀트로 이루어질 수 있으며, 이들을 구성하는 재료에 대해서는 앞서 기재한 바와 같다.

또한, 본 발명의 구체적인 예에 의하면, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å인 것이 바람직하다.

한편, 상기 발광층 상에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한다.

이때, 본 발명에 따른 발광층은 상기 [화학식 A]로 표시되는 호스트 및 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트를 포함하는 제1 발광층; 및 제2발광층;을 포함함으로써, 2층 이상의 구조로서 적층된 발광층일 수 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 제2발광층은 제1발광층에서 사용된 호스트 화합물 또는 제1발광층에서 사용된 도판트 화합물 중 적어도 하나가 사용되지 않음으로써, 제1발광층과 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 발광층은 2층 이상의 구조로서, 상기 2층 이상의 구조 중 제1발광층은 상기 [화학식 A]로 표시되는 호스트; 및 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트;를 포함하는 발광층이고, 또 다른 발광층인 제2 발광층에는 호스트로서 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물에 해당되지 않는 상이한 화합물을 사용하거나, 또는 도판트로서 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물에 해당되지 않는 상이한 화합물을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 제2 발광층에는 호스트로서 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물에 해당되되, 제1 발광층에서 호스트로서'사용'된 화합물과 상이한 화합물을 사용할 수 있고, 또한, 도판트로서, 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물에 해당되되, 제1 발광층에서 도판트로서'사용'된 화합물과 상이한 화합물을 사용할 수 있음으로써, 상기 제1발광층과 상이한 제2발광층이 적층될 수 있다.

예컨대, 상기 제1발광층에는 본 발명에 따른 화합물 A-3이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 d-51이 사용되며, 또한 제2발광층에는 화합물 A-6이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 d-54가 사용될 수 있고, 또한, 제1발광층에는 본 발명에 따른 화합물 A-13이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 d-54가 사용되며, 또한 제2발광층에는 화합물 A-6이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트에 해당되지 않는 도판트가 사용될 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 제1발광층에는 본 발명에 따른 화합물 A-6이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 d-50이 사용되며, 또한 제2발광층에는 화학식 A로 표시되는 화합물이 아닌 다른 화합물이 호스트로서 사용되고, 도판트로서는 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트를 사용할 수 있다.

한편 본 발명에서 상기 전자수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자수송물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자수송물질의 예로는, 퀴놀린유도체, 특히트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq₃), Liq, TAZ, BAlq, 베릴륨비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), 화합물 201, 화합물 202, BCP, 옥사디아졸유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

TAZ BAlq

<화합물 201> <화합물 202> BCP

또한, 본 발명에서의 유기발광소자는 상기 전자수송층을 형성한 후에 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.

상기 전자 주입층 형성 재료로는 CsF, NaF, LiF, Li₂O, BaO등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

상기 전자 주입층의 두께는 약 1 Å 내지 약 100 Å, 약 3 Å 내지 약 90 Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 음극은 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질을 이용할 수 있다. 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 또는 이들의 합금 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용하거나, ITO, IZO를 사용한 투과형 음극을 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서의 유기 발광 소자는 380 nm 내지 800 nm의 파장범위에서 발광하는 청색 발광재료, 녹색 발광재료 또는 적색 발광재료의 발광층을 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에서의 발광층은 복수의 발광층으로서, 상기 추가적으로 형성되는 발광층내 청색 발광재료, 녹색 발광재료 또는 적색 발광재료는 형광재료 또는 인광재료일 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 각각의 층중에서 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착공정 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있다.

여기서 상기 증착 공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.

또한 본 발명에서의 상기 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용될 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

(실시예)

합성예 : 호스트 화합물([화학식 A]로 표시되는 화합물)의 합성

합성예 1: <A-13>의 합성

합성예 1-(1): <1-a>의 합성

<1-a>

2 L 둥근바닥플라스크 반응기에 9-브로모안트라센-d9 (100 g, 0.376 mol), 페닐보론산-d5 (57.2 g, 0.451 mol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (8.7 g, 8 mmol), 포타슘카보네이트(103.8 g, 0.751 mol)을 넣고 톨루엔 600 mL, 에탄올 300 mL, 물 300 mL를 넣었다. 반응기의 온도를 승온시켜 밤새 환류 교반시켰다. 반응이 종료되면 반응기의 온도를 실온으로 낮추고 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 분리하였다. 유기층은 감압농축 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <1-a>를 얻었다. (80.0 g, 79.3 %)

합성예 1-(2): <1-b>의 합성

<1-b>

2 L 둥근바닥플라스크 반응기에 <1-a> (80.0 g, 0.298 mol), 디클로로메탄 960 ml를 넣어 녹였다. 반응 용액은 질소분위기에서 0 ℃로 냉각 후 N,N-디메틸포름아마이드(200 ml)에 N-브로모석씨니미드(63.7 g, 0.358 ml)를 녹여 반응 용액에 천천히 적가 하였다. 적가 완료 후 상온에서 5시간 교반했다. 얇은막크로마토그래피로 반응 완결을 확인 후 탄산수소나트륨 수용액으로 유기층을 씻고 물로 한번 더 씻어 주었다. 유기층을 분리 후 실리카겔패드 여과 후 감압 농축 하였다. 물질은 디클로로메탄과 메탄올로 재결정 하여 <1-b>를 얻었다. (78.0 g, 75.6 %)

합성예 1-(3): <1-c>의 합성

<1-c>

2 L 둥근바닥플라스크에 <1-b> (78.0 g, 0.225 mol)와 테트라하이드로퓨란 780 ml 넣어 녹여 질소 분위기하에 -78 ℃로 냉각 교반 하였다.

냉각된 반응용액에 노말부틸리튬 (162 ml, 0.259 mol)을 천천히 적가 하였다. 동일 온도에서 2시간 교반 후 트리메틸보레이드(29.0 g, 0.282 mol)을 30분 동안 천천히 적가 후 상온에서 밤새 교반하였다. 반응 완료 후 2노말 염산을 천천히 적가하여 산성화 하였다. 물과 에틸아세테이트로 추출하여 유기층 분리후 마그네슘설페이트로 수분을 제거하였다. 물질은 감압 농축한 후 헵탄으로 결정화였다. 생성된 고체는 여과 후 헵탄, 톨루엔으로 씻어 <중간체 1-c>를 얻었다. <50.0 g, 71 %)

합성예 1-(4): <1-d>의 합성

<1-d>

2 L 둥근바닥플라스크 반응기에 1,5-디하이드록시나프탈렌 (100.0 g, 0.625 mol)와 디클로로메탄 1000 ml을 넣은 후 피리딘 (148 g, 1.875 mol)을 천천히 넣어 상온에서 30분 교반 하였다. 반응 용액은 0 ℃로 냉각 후 트리플루오로메탄설포닐 언하이드라이드 (176 g, 0.625 mol)을 동일 온도 유지하며 적가하였다. 상온에서 5시간 교반 후 반응 용액에 물 500 ml을 천천히 넣고 10분 교반하였다. 생성된 고체는 여과 후 디클로로메탄으로 고체를 씻어 주었다. 여액은 추출하여 유기층을 분리 후 감압 농축 하였다. 물질은 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 <1-d>를 얻었다. (78.0 g, 42.7 %)

합성예 1-(5): <1-e>의 합성

<1-e>

2 L 둥근바닥플라스크 반응기에 <1-d> (70 g, 0.240 mol), 2-나프탈렌 보론산 (41.2 g, 0.240 mol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (5.5 g, 5 mmol), 포타슘카보네이트(66.2 g, 0.479 mol)을 넣고 톨루엔 490 mL, 에탄올 210 mL, 물 210 mL를 넣었다. 반응기의 온도를 승온시켜 5시간 환류 교반시켰다. 얇은막크로마토그래피로 반응 진행을 확인하여 반응이 종료되면 반응기의 온도를 실온으로 낮추고 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 분리하였다. 유기층은 감압 농축 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <1-e>를 얻었다. (50.0 g, 77.3 %)

합성예 1-(6): <1-f>의 합성

<1-f>

상기 합성예 1-(4)에서 1,5-디하이드록시나프탈렌 대신 <1-e>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <1-f> (62.0 g, 83.3 %)를 얻었다.

합성예 1-(7): <A-13>의 합성

<A-13>

500 mL 둥근바닥플라스크 반응기에 <1-f> (20.0 g, 50 mmol), <1-c> (21.7 g, 70 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.20 g, 1 mmol), 포타슘카보네이트 (13.8 g, 99 mmol)을 넣고 톨루엔 100 mL, 에탄올 60 mL, 물 60 mL를 넣었다. 반응기의 온도를 승온하여 4시간 환류 교반하였다. 반응이 종료되면 반응기의 온도를 실온으로 낮추고 에탄올을 넣어 결정을 석출 시킨 후 여과 하였다. 고체는 톨루엔에 녹여 실리카겔 여과 한 후 감압 농축 하였다. 고체는 톨루엔과 아세톤으로 재결정 하여 <A-13>을 얻었다. (13.5 g, 52.2 %)

MS (MALDI-TOF) : m/z 519.29 [M⁺]

합성예 2: <A-3>의 합성

합성예 2-(1): <2-a>의 합성

<1-d> <2-a>

상기 합성예 1-(5)에서 2-나프탈렌 보론산 대신 2-나프탈렌 보론산(d7)을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <2-a> (52.0 g, 78.0 %)를 얻었다.

합성예 2-(2): <2-b>의 합성

<2-a> <2-b>

상기 합성예 1-(4)에서 1,5-디하이드록시나프탈렌 대신 <2-a> 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <2-b> (68.5 g, 89.0 %)를 얻었다.

합성예 2-(3): <2-c>의 합성

<2-c>

상기 합성예 1-(3)에서 중간체 <1-b> 대신 9-브로모-10-페닐(d5)안트라센을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 중간체 <2-c> (71. g, 80.0 %)를 얻었다.

합성예 2-(4): <A-3>의 합성

<2-b> <2-c> <A-3>

상기 합성예 1-(7)에서 중간체 <1-f> 대신 <2-b>을, <1-c> 대신 <2-c>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-3> (6.2 g, 56.0 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 518.28 [M⁺]

합성예 3: <A-10>의 합성

합성예 3-(1): <3-a>의 합성

<1-f> <3-a>

1L 둥근바닥플라스크 반응기에 <1-f>(50.0 g, 0.124 mol)을 디클로로벤젠(250 ml)에 녹이고 벤젠(d6)을 넣고 빛을 차단 후 상온에서 교반 하였다. 트리플루오로메탄술폰산(6.34 g, 0.042 mol)을 반응 용액에 적가 하였다. 적가 완료 후 70도에서 2일 교반 하였다. 중수(D2O)(50 ml)을 넣고 교반 후 유기층 분리 하였다. 제삼인산칼륨(39.6 g, 0.186 mol)을 물 200 ml에 녹여 유기층에 넣고 교반 후 추출하였다. 유기층은 감압 농축 후 메탄올 과량 넣어 결정을 석출 시켜 교반 하였다. 생성된 고체는 여과 후 메탄올로 씻어 <3-a>을 얻었다. (48.2 g, 93 %)

합성예 3-(2): <A-10>의 합성

<3-a> <2-c> <A-10>

상기 합성예 2-(4)에서 <2-b> 대신 <3-a>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-10> (5.6 g, 50.3 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 524.32 [M⁺]

합성예 4: <A-14>의 합성

합성예 4-(1): <4-a>의 합성

<4-a>

질소 분위기하에 5 L 둥근바닥 플라스크 반응기에 브로모벤젠(d5) (217.5 g, 1.342 mol), 테트라하이드로퓨란 1740 mL을 넣고 -78 ℃로 냉각 교반하였다. 냉각된 반응 용액에 1.6M 노말 부틸리튬 (804 mL, 1.286 mol)을 적가하고 동일 온도에서 1시간 교반 하였다. O-프탈알데하이드 (75.0 g, 0.559 mol)는 테트라하이드로퓨란 700 mL에 녹여 반응 용액에 적가 후 상온에서 교반 하였다. 반응 완료 후 염화암모늄수용액 700 mL을 넣어 반응을 종결시켰다. 반응 용액은 에틸아세테이트로 추출하여 유기층 분리, 감압농축 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <4-a>를 얻었다 (140 g, 83 %).

합성예 4-(2): <4-b>의 합성

<4-a> <4-b>

5L 둥근바닥플라스크에 중간체 <4-a>(140.0 g, 0.466 mol)는 디클로로메탄 (1400 ml)에 녹인 후 무수아세트산(176.2 ml, 1.864 mol), 트리에틸아민(389.7 ml, 2.796 mol)을 넣고 0도로 냉각 교반하였다. 반응 용액에 4-(다이메틸아미노)피리딘 (11.4 g, 0.093 mol)을 조금씩 넣어주고 1시간 상온 교반 하였다. 얇은막 크로마토그래피로 반응 완결 확인 후 0도로 다시 냉각하여 증류수 800 ml을 천천히 적가하여 교반 하였다. 에틸아세테이트와 증류수를 이용하여 추출하였고 유기층 분리하여 탄산수소나트륨 수용액으로 한번 더 씻어주었다. 유기층 분리하여 마그네슘설페이트로 수분 제거 후 감압 농축하였다. 물질은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 <4-b>를 얻었다.(120.0 g, 67 %)

합성예 4-(3): <4-c>의 합성

<4-b> <4-c>

1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 <4-b> (120.0 g, 0.312 mol)을 디클로로메탄 (600 mL)에 녹여 교반 하였다. 반응 용액에 보론 트리플루오라이드 디에틸 이더레이트 (7.7 mL, 0.062 mol)을 디클로로메탄 30 ml에 희석하여 반응 용액에 적가 후 환류교반 하였다. 얇은막크로마토그래피로 반응완결 확인 후 증류수 1000 ml들어 있는 비커에 천천히 붓고 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수를 이용하여 추출하였고 유기층은 마그네슘 설페이트로 수분제거 후 감압 농축하였다. 물질은 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 <4-c>를 얻었다.(60.0 g, 73 %)

합성예 4-(4): <4-d>의 합성

<4-c> <4-d>

1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 <4-c> (60.0 g, 0.228 mol)와 N,N-디메틸아마이드 500 mL에 녹여 상온 교반하였다. N-브로모숙신이미드 (44.64 g, 0.251 mol)을 N,N-디메틸아마이드 100 mL에 녹여 반응용액에 적가하였다. 얇은막 크로마토그래피로 반응을 확인하여 반응을 종결하였다. 반응 용액은 물 1000 mL에 들어있는 비커에 붓고 교반하였다. 생성된 고체는 여과 후 물로 씻어주었다. 물질은 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 <4-d>를 얻었다 (72.0 g, 92.6 %).

합성예 4-(5): <4-e>의 합성

<4-d> <4-e>

상기 합성예 1-(3)에서 중간체 <1-b> 대신 중간체 <4-d>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 중간체 <4-d> (52. g, 88.2 %)를 얻었다.

합성예 4-(6): <A-14>의 합성

<1-f> <4-e> <A-14>

상기 합성예 1-(7)에서 중간체 <1-c>대신 <4-e>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-14> (6.2 g, 49. %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 515.26 [M⁺]

합성예 5: <A-30>의 합성

합성예 5-(1): <A-30>의 합성

<2-b> <1-c> <A-30>

상기 합성예 2-(4)에서 <2-c> 대신 <1-c>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-30> (5.2 g, 40.4 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 526.33 [M⁺]

합성예 6 : <A-37>의 합성

합성예 6-(1): <A-37>의 합성

<3-a> <1-c> <A-37>

상기 합성예 1-(7)에서 <1-f> 대신 <3-a>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-37> (5.4 g, 42.1 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 532.37 [M⁺]

합성예 7 <A-41>의 합성

합성예 7-(1): <A-41>의 합성

<2-b> <4-e> <A-41>

상기 합성예 1-(7)에서 <1-f> 대신 <2-b>를, <1-c> 대신 <4-e>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-41> (6.2 g, 48.1 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 522.30 [M⁺]

합성예 8 <A-49>의 합성

합성예 8-(1): <A-49>의 합성

<3-a> <4-e> <A-49>

상기 합성예 1-(7)에서 <1-f> 대신 <3-a>를, <1-c> 대신 <4-e>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법을 이용하여 <A-49> (5.8 g, 45.4 %)를 얻었다.

MS (MALDI-TOF) : m/z 528.34 [M⁺]

도판트 합성예: [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 합성

등록특허공보 제10-2145003호에 기재된 바에 따른 도판트 화합물의 합성법에 기초하여, 아래 [D 50] 및 [d-51] 화합물을 제조하였다.

[d-50] [d-51]

실시예 1 내지 8 : 유기발광소자의 제조

ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm ⅹ 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 ⅹ 10^-7torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 정공주입층으로서, 하기 구조식의 전자 억셉터 [Acceptor-1]과 [화학식 F]를 증착 속도비가 [Acceptor-1] : [화학식 F] = 2 : 98 이 되는 증착 속도로 2원 증착을 실시하여 성막 (100 Å)하였다. 정공수송층으로서 [화학식 F]를 성막(550 Å) 하고, 이어서 전자저지층으로서 [화학식 G]를 성막(50 Å) 하였다. 발광층은 본 발명의 화합물과 하기에 기재된 도판트 [d-50] 또는 [d-51] (2 wt%)을 혼합하여 성막 (200 Å)한 다음, 이후에 정공저지층으로서 [화학식 H]를 성막(50 Å) 하고, 전자 수송층으로[화학식 E-1]과 [화학식 E-2]를 1:1의 비로 250 Å, 전자 주입층으로 [화학식 E-2]를 10 Å, Al (1000 Å)의순서로 성막하여 유기발광 소자를 제조하였다. 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다.

[화학식 F] [화학식 G] [화학식 H]

[화학식 E-1] [화학식 E-2] [Acceptor-1]

[d-50] [d-51]

* 비교예 1 내지 7 : 유기발광소자의 제조

상기 실시예 1 내지 8에서 사용된 화합물 대신 [BH 1], [BH 2], [BH 3], [BD 1], [BD 2]를 사용한 것 이외에는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다. 상기 [BH 1], [BH 2], [BH 3], [BD 1], [BD 2]의 구조는 다음과 같다.

[BH1] [BH2] [BH3]

[BD1] [BD2]

	호스트	도판트	V	EQE
실시예 1	A-13	d-50	3.8	10.1
실시예 2	A-3	d-50	3.8	10.1
실시예 3	A-10	d-51	3.78	10.4
실시예 4	A-14	d-51	3.78	10.3
실시예 5	A-30	d-50	3.8	10.1
실시예 6	A-37	d-50	3.8	10.1
실시예 7	A-41	d-51	3.79	10.3
실시예 8	A-49	d-51	3.79	10.3
비교예 1	A-10	BD 1	3.98	7.8
비교예 2	BH 1	d-50	3.93	8.3
비교예 3	BH 3	d-50	3.93	8.4
비교예 4	BH 1	BD 1	3.97	7.8
비교예 5	BH 2	BD 1	3.85	7.7
비교예 6	BH 1	BD 2	3.98	8.7
비교예 7	BH 3	BD 2	3.97	8.6

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 유기발광소자는 종래기술에 의한 비교예 1 내지 비교예 7의 화합물을 사용한 유기발광소자보다 발광 효율이 우수하며, 저전압의 소자특성을 보여줌으로써 유기발광 소자로서 응용가능성이 높은 것을 알 수 있다.

Claims

제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극사이에 개재되는 발광층;을 포함하며.
상기 발광층은 호스트와 도판트를 포함하고,
상기 호스트는 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 화합물을 1종 이상 포함하며, 상기 도판트는 하기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자.
[화학식 A]

상기 [화학식 A]에서,
상기 X₁ 내지 X₈ 및 R₁ 내지 R₁₃은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며;
상기 R은 수소 또는 중수소이며;
상기 n은 1 내지 5의 정수이고, n이 2이상인 경우에 각각의 R들은 각각 동일하거나 상이하다.
[화학식 D-1]

상기 [화학식 D-1]에서,
A 내지 C고리는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 지방족 탄화수소 고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의, 방향족 탄화수소 고리와 지방족 탄화수소 고리가 축합된 축합 고리 중에서 선택된 어느 하나이고;
[화학식 D-2] [화학식 D-3]

[화학식 D-4] [화학식 D-5]

[화학식 D-6] [화학식 D-7]

상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-7]에서,
상기 A1 내지 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이며,
상기 R₂₁ 내지 R₄₈, R₅₀ 내지 R₆₅, R₇₀ 내지 R₈₄, R₉₀ 내지 R₁₁₇ 은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며, 서로 인접하는 기와 결합하여 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며,
상기 [화학식 A], [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7]에서, '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 24의 디아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 디헤테로 아릴아미노기, 탄소수 7 내지 24의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 A]에서, 상기 R은 중수소이며 상기 n은 5인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 A]에서, 상기 X₁ 내지 X₈, R₁ 내지 R₁₃은 수소 또는 중수소인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 3 항에 있어서,
상기 [화학식 A]에서, 상기 X₁ 내지 X₈, R₁ 내지 R₁₃중 적어도 4개 이상은 중수소인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 A]에서, 상기 X₁ 내지 X₈중 적어도 4개 이상은 중수소인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 A]는 중수소화도가 30% 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 하기 [A-1] 내지 [A-153]으로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

<A-1> <A-2> <A-3>

<A-4> <A-5> <A-6>

<A-7> <A-8> <A-9>

<A-10> <A-11> <A-12>

<A-13> <A-14> <A-15>

<A-16> <A-17> <A-18>

<A-19> <A-20> <A-21>

<A-22> <A-23> <A-24>

<A-25> <A-26> <A-27>

<A-28> <A-29> <A-30>

<A-31> <A-32> <A-33>

<A-34> <A-35> <A-36>

<A-37> <A-38> <A-39>

<A-40> <A-41> <A-42>

<A-43> <A-44> <A-45>

<A-46> <A-47> <A-48>

<A-49> <A-50> <A-51>

<A-52> <A-53> <A-54>

<A-55> <A-56> <A-57>

<A-58> <A-59> <A-60>

<A-61> <A-62> <A-63>

<A-64> <A-65> <A-66>

<A-67> <A-68> <A-69>

<A-70> <A-71> <A-72>

<A-73> <A-74> <A-75>

<A-76> <A-77> <A-78>

<A-79> <A-80> <A-81>

<A-82> <A-83> <A-84>

<A-85> <A-86> <A-87>

<A-88> <A-89> <A-90>

<A-91> <A-92> <A-93>

<A-94> <A-95> <A-96>

<A-97> <A-98> <A-99>

<A-100> <A-101> <A-102>

<A-103> <A-104> <A-105>

<A-106> <A-107> <A-108>

<A-109> <A-110> <A-111>

<A-112> <A-113> <A-114>

<A-115> <A-116> <A-117>

<A-118> <A-119> <A-120>

<A-121> <A-122> <A-123>

<A-124> <A-125> <A-126>

<A-127> <A-128> <A-129>

<A-130> <A-131> <A-132>

<A-133> <A-134> <A-135>

<A-136> <A-137> <A-138>

<A-139> <A-140> <A-141>

<A-142> <A-143> <A-144>

<A-145> <A-146> <A-147>

<A-148> <A-149> <A-150>

<A-151> <A-152> <A-153>
제 1항에 있어서,
상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-5]에서의 상기 A1 내지 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1항에 있어서,
상기 도판트는 상기 [화학식 D-2] 및 [화학식 D-3] 중에서 선택되는 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 8항에 있어서,
상기 [화학식 D-2]내 A1 고리 및 [화학식 D-3]내 A2 고리는 각각 치환 또는 비치환된 벤젠고리 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌 고리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 8항에 있어서,
상기 [화학식 D-4]내 A3 고리 및 [화학식 D-5]내 A4 고리는 각각 치환 또는 비치환된 벤젠고리 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌 고리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1항에 있어서,
상기 [화학식 D-2] 내지 [화학식 D-5]에서의 상기 A1 내지 A4 고리를 제외한 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 적어도 하나에는 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합된 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
[구조식 F]

상기 [구조식 F]에서, "-*"는 벤젠 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고, 이들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
제 1항에 있어서,
상기 [화학식 D-6] 내지 [화학식 D-7]에서의 4개의 바깥쪽 벤젠고리 중 적어도 하나에는 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합된 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
[구조식 F]

상기 [구조식 F]에서, "-*"는 벤젠 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고, 이들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
제 8항에 있어서,
상기 [화학식 D-2]내 A1 고리 및 [화학식 D-3]내 A2 고리는 각각 1개 또는 2개의 페닐기가 치환된 벤젠고리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 R₂₁ 내지 R₄₈, R₅₀ 내지 R₆₅, R₇₀ 내지 R₈₄, R₉₀ 내지 R₁₁₇은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 15의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, -N(R')(R") 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
여기서, 상기 R'및 R"은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
제 15항에 있어서,
상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물에서의 각각의 방향족 탄화수소고리내 탄소원자중 적어도 하나이상은 중수소 원자 또는 중수소 원자를 포함하는 치환기와 결합하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 유기발광소자는 발광층이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 발광층내 호스트는 상기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 화합물 이외의 호스트 화합물을 1 종 이상 추가로 포함하여, 2종이상의 호스트 화합물이 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서,
상기 발광층은 상기 [화학식 A]로 표시되는 호스트 및 상기 [화학식 D-1] 내지 [화학식 D-7] 중 어느 하나로 표시되는 도판트를 포함하는 제1발광층; 및 제2발광층;을 포함함으로써, 2층 이상의 구조로서 적층된 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및, 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.