KR20230102195A - 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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KR20230102195A
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솔루스첨단소재 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광능이 우수한 신규의 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 {ORGANIC LIGHT-EMITTING COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 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.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0142220호 (공개일자 : 2020.12.22)
본 발명의 목적은 장수명, 고효율의 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열활성 지연 형광 발광 재료를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 열활성 지연 형광 발광 재료로 사용되는 화합물을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
A1 내지 A4, R1 내지 R14는 각각 독립적으로 C1~C30 알킬기, C3~C30 시클로알킬기, C1~C60 알콕시기, C1~C10 티오알콕시기, 카르보닐기, 카르복실기, 니트로기, 시아노기, 아민기, C6~C30 아릴아민기, C3~C30헤테로아릴기, C5~C60 모노사이클릭아릴기, C6~C60 축합환 아릴기, C6~C60 아릴옥시기, C5~C60 단환식 헤테로아릴기 및 C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 결합하여 축합환을 형성할 수 있고,
Y1 내지 Y3은 각각 독립적으로 N 또는 C(R15)(R16) 중에서 선택되나, 이 중 적어도 하나는 N이고,
R15와 R16은 각각 독립적으로 수소, C1~C10 알킬기, C3~C10 사이클로알킬기, C1~C10 알콕시기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 수산기, C1~C10 실릴기, 아미노기, C6~C30 아릴아미노기, C3~C30 헤테로 아릴아미노기, C6~C30 아릴기 및 C3~C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 상호 결합하여 축합환을 형성할 수 있으며,
고리 D는 Y1 및 Y2를 포함하는 6원 고리 구조에 융합된 기로서, C6-C60 모노사이클릭 아릴기, C6-C60 축합환 아릴기, C6-C60 아릴옥시기, C5~C60 단환 헤테로아릴기, C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 티오알콕시기, 아릴아민기, 헤테로아릴기, 모노사이클릭아릴기, 축합환 아릴기, 아릴옥시기, 단환식 헤테로아릴기 또는 축합한 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
또 다른 본 발명은 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 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
참고로, 본 발명에서의 ‘알킬’은 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘알케닐(alkenyl)’은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘알키닐(alkynyl)’은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진, 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘아릴’은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60개일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 치환기도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오레닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘헤테로아릴’은 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹도 포함하는 것으로 해석된다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘아릴옥시’는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘알콕시’ 또는 ‘알킬옥시’는 R’O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R’는 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기 및 아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘아릴아민’은 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서의 ‘시클로알킬’은 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘헤테로시클로알킬’은 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 ‘알킬실릴’은 알킬로 치환된 실릴이고, ‘아릴실릴’은 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 ‘축합 고리’ 또는 ‘축합환’는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아민기, 실릴기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 고효율 및 장수명을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화합물은 유기 전계 발광 소자의 수명과 효율을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 유기 화합물
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.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, A1 내지 A4, R1 내지 R14는 각각 독립적으로 C1~C30 알킬기, C3~C30 시클로알킬기, C1~C60 알콕시기, C1~C10 티오알콕시기, 카르보닐기, 카르복실기, 니트로기, 시아노기, 아민기, C6~C30 아릴아민기, C3~C30헤테로아릴기, C5~C60 모노사이클릭아릴기, C6~C60 축합환 아릴기, C6~C60 아릴옥시기, C5~C60 단환식 헤테로아릴기 및 C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 결합하여 축합환을 형성할 수 있고,
Y1 내지 Y3은 각각 독립적으로 N 또는 C(R15)(R16) 중에서 선택되나, 이 중 적어도 하나는 N이고,
R15와 R16은 각각 독립적으로 수소, C1~C10 알킬기, C3~C10 사이클로알킬기, C1~C10 알콕시기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 수산기, C1~C10 실릴기, 아미노기, C6~C30 아릴아미노기, C3~C30 헤테로 아릴아미노기, C6~C30 아릴기 및 C3~C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 상호 결합하여 축합환을 형성할 수 있으며,
고리 D는 Y1 및 Y2를 포함하는 6원 고리 구조에 융합된 기로서, C6-C60 모노사이클릭 아릴기, C6-C60 축합환 아릴기, C6-C60 아릴옥시기, C5~C60 단환 헤테로아릴기, C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 티오알콕시기, 아릴아민기, 헤테로아릴기, 모노사이클릭아릴기, 축합환 아릴기, 아릴옥시기, 단환식 헤테로아릴기 또는 축합한 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 고리 D는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
[화학식 3]
Figure pat00004
상기 화학식 2 내지 3에서, 점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하고,
m은 0 내지 4의 정수이며; n은 0 내지 6의 정수이며,
R17은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R13이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 R17의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 A1 내지 A4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 및 치환 또는 비치환된 피리딜기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 인접한 한쌍의 A1와 A2 또는 A3와 A4가 각각 상호 결합하여 축합환 형성하는 경우, 하기 A-1 내지 A-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 축합환을 형성할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, *은 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
Figure pat00006
2. 유기 전계 발광 소자
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자에 대하여 설명한다.
일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 복수의 유기층들이 배치될 수 있다. 복수의 유기층들은 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 발광층(EML)에 상술한 본 발명에 따른 일 실시예의 화합물을 포함할 수 있다
일 실시예의 유기 전계 발광 소자에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 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) 등으로 이루어질 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 예시된 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 복수의 층을 포함하는 것일 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 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 물질과 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)으로부터 차례로 적층된 정공주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층, 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질수 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.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층(HIL)은 공지의 정공 주입 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(HIL)은 트리페닐아민 함유 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-이소프로필-4'-메틸디페닐요오드늄테트라키스(펜타플루오로페닐)붕산염(PPBI), N, N'-디페닐-N, N'-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-페닐-4, 4'-디아민(DNTPD), 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 4, 4', 4''-트리스(3-메틸 페닐 페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N, N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(α-NPD), 4,4',4''-트리스{N,N 디페닐 아미노} 트리페닐아민(TDATA), 4,4',4''-트리스(N,N-2-나프틸 페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA), 폴리아닐린/도데실 벤젠 설폰산(PANI/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄퍼설폰산(PANI/CSA), 폴리아닐린/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS), 또는 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 정공 수송층(HTL)은 공지의 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC), N-페닐카르바졸(N-Phenylcarbazole), 폴리비닐카르바졸(Polyvinyl carbazole) 등의 카르바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 또는 N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(α-NPD) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(EBL)을 더 포함하고, 전자 저지층(EBL)은 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이에 배치될 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
전자 저지층(EBL)은 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 포함할 수 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(Ncarbazolyl)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. 또한, 전술한 바와 같이, 전자 저지층(EBL)은 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 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 내지약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송영역(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)기함유 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-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
앞서 언급한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층([0064] HTL) 외에, 정공 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)의 두께는 예를 들어, 약 100 Å 이상 600 Å이하일 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 녹색광 또는 적색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광하는 발광층일 수 있다.
[제조예]
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1]
1.1. 10,10'-(5-bromo-2-chloro-1,3-phenylene)bis(9,9-diphenyl-9,10-dihydroacridine) 합성
Figure pat00007
질소 기류 하에서 5-bromo-2-chloro-1,3-difluorobenzene (40.0g, 17mmol), 9,9-diphenyl-9,10-dihydroacridine (14.6g, 43.9mmol), Cs2CO3(27.6g, 85mmol)를 DMF 300ml를 넣고 155℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결되면, 물을 넣고 반응을 종결한 후 재결정으로 목적 화합물을 12.3(85%)얻었다.
GC-Mass (이론치: 852.19 g/mol, 측정치: 854.29 g/mol)
1H-NMR: δ 7.26~7.18(m, 16H), 6.95(m, 4H), 6.82(s, 2H)
1.2. 10,10'-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(9,9-diphenyl-9,10-dihydroacridine)합성
Figure pat00008
질소 기류 하에서 1-1 (12.3g, 10.5mmol), (2-isocyanophenyl)boronic acid (1.7g, 11.6mmol), Pd(PPh3)4 (0.21g, mmol), K2CO3(3.62g, 26.25mmol)를 THF/H2O 100ml를 넣고 155℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결되면, 물을 넣고 반응을 종결한 후 재결정으로 목적 화합물을 7g(77%)얻었다.
GC-Mass (이론치: 875.31 g/mol, 측정치: 876.50 g/mol)
1H-NMR: δ 7.77(dd, 1H), 7.52~7.45(m, 3H), 7.26~7.14(m, 16H), 6.95(m, 4H), 6.87(s, 2H)
[준비예 2]
10,10'-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(9-methyl-9-phenyl-9,10-dihydroacridine)의 합성
반응물로 9-methyl-9-phenyl-9,10-dihydroacridine을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.2g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 751.28 g/mol, 측정치: 752.36 g/mol)
[준비예 3]
10,10'-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(9-phenyl-9-(pyridin-3-yl)-9,10-dihydroacridine)의 합성
반응물로 9-phenyl-9-(pyridin-3-yl)-9,10-dihydroacridine을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.2g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 877.30 g/mol, 측정치: 878.48 g/mol)
[준비예 4]
10,10''-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene])의 합성
반응물로 10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.1g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 871.28 g/mol, 측정치: 872.47 g/mol)
[준비예 5]
10,10'-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(9,9-di(naphthalen-2-yl)-9,10-dihydroacridine)의 합성
반응물로 9,9-di(naphthalen-2-yl)-9,10-dihydroacridine을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 8.2g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 1075.37 g/mol, 측정치: 1076.74 g/mol)
[준비예 6]
10,10''-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(10H-spiro[acridine-9,1'-cyclopentane])의 합성
반응물로 10H-spiro[acridine-9,1'-cyclopentane]을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.7g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 679.28 g/mol, 측정치: 680.29 g/mol)
[준비예 7]
10,10''-(4-chloro-2'-isocyano-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)bis(10H-spiro[acridine-9,1'-cyclohexane])의 합성
반응물로 10H-spiro[acridine-9,1'-cyclohexane]을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.9g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 707.31 g/mol, 측정치: 708.35 g/mol)
[준비예 8]
10-(4-chloro-2'-isocyano-5-(10H-spiro[acridine-9,2'-adamantan]-10-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-10H-spiro[acridine-9,2'-adamantane]의 합성
반응물로 (1'r,3'r,5'r,7'r)-10H-spiro[acridine-9,2'-adamantane]을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.9g을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 811.37 g/mol, 측정치: 812.50 g/mol)
[합성예 1] Mat 1의 합성
Figure pat00009
질소 기류 하에서 1-2 (7g, 7.98mmol), t-butylbenzene 0℃ 100ml용액에 n-Butyllithium(3.65ml, 8.778mmol)를 천천히 적가한 후 30분간 교반한다. 교반후 60℃로 승온한 후 2시간 교반한다. -40℃로 온도를 낮춘 후 Tribromide (2g, 7.98mmol)를 천천히 적가한 후 상온까지 올린다. 상온에서 30분 교반 후 온도를 0℃로 낮춘 후 N,N-Diisopropylethylamine(1.65g, 12.7mmol)를 천천히 적가한다. 온도를 상온까지 천천히 승온한다. 120℃에서 5시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 온도를 상온으로 낮추고 sodium acetate dichloromethane용액으로 반응을 종결한다. 혼합액을 M.C 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 3.72g(수율 50%)을 얻었다
GC-Mass (이론치: 905.39 g/mol, 측정치: 905.95 g/mol)
1H-NMR: δ 7.92(d, 1H), 7.83(d, 1H), 7.68(t, 1H), 7.51(t, 1H), 7.26~7.10(m, 16H), 6.95(m, 4H), 6.25(s, 1H), 2.77(t, 2H), 1.62(t, 2H), 1.33(t, 1H), 1.60(t, 3H)
[합성예 2] Mat 2의 합성
반응물로 [준비예2]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.5g을 얻었다. HRMS [M]+: 783.81
[합성예 3] Mat 3의 합성
반응물로 [준비예3]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.9g을 얻었다. HRMS [M]+: 908.93
[합성예 4] Mat 4의 합성
반응물로 [준비예4]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.1g을 얻었다. HRMS [M]+: 902.92
[합성예 5] Mat 5의 합성
반응물로 [준비예5]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.2g을 얻었다. HRMS [M]+: 1107.19
[합성예 6] Mat 6의 합성
반응물로 [준비예6]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.4g을 얻었다. HRMS [M]+: 710.74
[합성예 7] Mat 7의 합성
반응물로 [준비예7]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.8g을 얻었다. HRMS [M]+: 738.80
[합성예 8]Mat 8의 합성
반응물로 [준비예8]을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.6g을 얻었다. HRMS [M]+: 842.94
[합성예 9] Mat 9의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.1g을 얻었다. HRMS [M]+: 906.95
[합성예 10] Mat 10의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.6g을 얻었다. HRMS [M]+: 782.81
[합성예 11] Mat 11의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 908.92
[합성예 12] Mat 12의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.8g을 얻었다. HRMS [M]+: 902.92
[합성예 13] Mat 13의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 1107.19
[합성예 14] Mat 14의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.5g을 얻었다. HRMS [M]+: 710.74
[합성예 15] Mat 15의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.8g을 얻었다. HRMS [M]+: 738.80
[합성예 16] Mat 16의 합성
반응물로 tert-Butyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.2g을 얻었다. HRMS [M]+: 842.95
[합성예 17] Mat 17의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.4g을 얻었다. HRMS [M]+: 926.94
[합성예 18] Mat 18의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.7g을 얻었다. HRMS [M]+: 802.80
[합성예 19] Mat 19의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 928.932
[합성예 20] Mat 20의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 922.91
[합성예 21] Mat 21의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.2g을 얻었다. HRMS [M]+: 1127.18
[합성예 22] Mat 22의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 2.7g을 얻었다. HRMS [M]+: 730.73
[합성예 23] Mat 23의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 758.79
[합성예 24] Mat 24의 합성
반응물로 Phenyllithium을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 3.0g을 얻었다. HRMS [M]+: 862.94
[실시예 1 ~ 13] 녹색 유기 EL 소자의 제조
상기 합성예에서 합성한 화합물을 통상적으로 알려진법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 에탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 DS-205(두산 社) 80 nm 두께로 전공 주입층을 형성 하였고, 상기 전공수송층에 a-NPB(N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine) 30 nm 두께로 진공 층착하여 전공 수송층을 형성 하였다.
그 위에 녹색 도판트 재료로 합성예 1에서 24제조된 화합물들과 녹색 발광 호스트 재료로서 DS-H522 와 DS-TD-002를 공통 호스트로 적용하여 발광층 30nm 두께로 형성하였다. 이때 발광층의 도핑 비율은(DS-H522:DS-TD-002:합성예 1~24 = 75%:20%:5%)으로 일괄 적용 하였다.
상기 발광층 위에 전자 이송 물질인 TPBi(2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))를 30nm 두께로 하여 전자수송층을 형성하였다. 그후 LiF를 1nm 두께로 전자주입층을 형성하고 음극으로 Al 200 nm을 형성하여 소자를 제작하였다.
[비교예]
녹색 발광재료로 대표되는 Alq3, C-545T 및 비교예 1을 사용하는 것을 제외하고는 상기 소자 제작예와 동일 한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였고, 제작된 소자의 평가 결과는 표1에 기재하였다.
Figure pat00010
[평가예]
실시예1내지 13 및 비교예 1 내지 3 에서 제작한 각각의 유기 EL 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 녹색 도판트 구동 전압 EL 피크 전류효율
(V) (nm) (cd/A)
실시예 1 Mat1 5.88 531 21.3
실시예 2 Mat2 5.19 537 23.1
실시예 3 Mat4 5.04 535 25.1
실시예 4 Mat7 5.7 536 21.4
실시예 5 Mat8 5.72 538 24.5
실시예 6 Mat9 5.22 531 21.3
실시예 7 Mat12 5.01 537 23.1
실시예 8 Mat15 5.18 535 25.1
실시예 9 Mat16 5.06 536 21.4
실시예 10 Mat17 5.88 538 26.7
실시예 11 Mat20 5.19 537 26.9
실시예 12 Mat23 5.04 541 26.3
실시예 13 Mat24 5.66 529 18.0
비교예 1 비교예 1 6.52 515 14.9
비교예 2 C-545T 5.90 518 15.5
비교예 3 Alq3 6.14 525 12.8
상기 표 1로부터 실시예 1 내지 13에서 제조된 유기 발광 소자의 경우 강직한 화학 구조와 발광층 내 엑시톤 형성에 유리한 구조에 기인하여 구동전압, 발광피크 및 전류효율은 각각 비교예 1, 2, 3에서 제조된 유기 발광 소자의 구동전압, 발광피크 및 전류효율에 비하여 우수함을 확인할 수 있다.
[실시예 14 ~ 19] 적색 유기 EL 소자의 제조
상기 합성예에서 합성한 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 적색 유기 EL 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 에탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 DS-205(두산 社) 80 nm 두께로 전공 주입층을 형성 하였고, 상기 전공수송층에 a-NPB(N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine) 30 nm 두께로 진공 층착하여 전공 수송층을 형성 하였다.
그 위에 적색 도판트 재료로 합성예 3 에서 21 제조된 화합물들과 적색 발광 호스트 재료로서 DS-H522 와 DS-TD-018 를 공통 호스트로 적용하여 발광층 30nm 두께로 형성 하였다. 이때 발광층의 도핑 비율은(DS-H522:DS-TD-018:합성예 3~21 = 75%:20%:5%)으로 일괄 적용 하였다.
상기 발광층 위에 전자 이송 물질인 TPBi(2,2′,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))를 30nm 두께로 하여 전자수송층을 형성하였다. 그후 LiF를 1nm 두께로 전자주입층을 형성하고 음극으로 Al 200 nm을 형성하여 소자를 제작하였다.
[비교예]
적색 발광재료로 대표되는 DCM2, DCJTB 및 DCDDC을 사용하는 것을 제외하고는 상기 소자 제작예와 동일 한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였고, 제작된 소자의 평가 결과는 표2에 기재하였다.
샘플 적색 도판트 구동 전압 EL 피크 전류효율
(V) (nm) (cd/A)
실시예 14 Mat 3 5.92 620 24.1
실시예 15 Mat 5 5.97 620 23.8
실시예 16 Mat 11 5.85 618 20.8
실시예 17 Mat 13 5.91 618 23.2
실시예 18 Mat 19 5.88 619 22.5
실시예 19 Mat 21 5.81 620 18.3
비교예 4 DCDDC 6.12 620 18.3
비교예 5 DCM2 5.76 623 17.7
비교예 6 DCJTB 6.32 628 17.1
상기 표 2로부터 실시예 14 내지 19에서 제조된 유기 발광 소자의 경우 강직한 화학 구조와 발광층 내 엑시톤 형성에 유리한 구조에 기인하여 구동전압, 발광피크 및 전류효율은 각각 비교예 4, 5, 6에서 제조된 유기 발광 소자의 구동전압, 발광피크 및 전류효율에 비하여 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    상기 화학식 1에서,
    A1 내지 A4, R1 내지 R14는 각각 독립적으로 C1~C30 알킬기, C3~C30 시클로알킬기, C1~C60 알콕시기, C1~C10 티오알콕시기, 카르보닐기, 카르복실기, 니트로기, 시아노기, 아민기, C6~C30 아릴아민기, C3~C30헤테로아릴기, C5~C60 모노사이클릭아릴기, C6~C60 축합환 아릴기, C6~C60 아릴옥시기, C5~C60 단환식 헤테로아릴기 및 C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 결합하여 축합환을 형성할 수 있고,
    Y1 내지 Y3은 각각 독립적으로 N 또는 C(R15)(R16) 중에서 선택되나, 이 중 적어도 하나는 N이고,
    R15와 R16은 각각 독립적으로 수소, C1~C10 알킬기, C3~C10 사이클로알킬기, C1~C10 알콕시기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 수산기, C1~C10 실릴기, 아미노기, C6~C30 아릴아미노기, C3~C30 헤테로 아릴아미노기, C6~C30 아릴기 및 C3~C30 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 상호 결합하여 축합환을 형성할 수 있으며,
    고리 D는 Y1 및 Y2를 포함하는 6원 고리 구조에 융합된 기로서, C6-C60 모노사이클릭 아릴기, C6-C60 축합환 아릴기, C6-C60 아릴옥시기, C5~C60 단환 헤테로아릴기, C5~C60 축합환 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 티오알콕시기, 아릴아민기, 헤테로아릴기, 모노사이클릭아릴기, 축합환 아릴기, 아릴옥시기, 단환식 헤테로아릴기 또는 축합한 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고리 D는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는, 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00012

    [화학식 3]
    Figure pat00013

    상기 화학식 2 내지 3에서,
    점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    m은 0 내지 4의 정수이며;
    n은 0 내지 6의 정수이며;
    R17은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R13이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R17의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  3. 제1항에 있어서,
    A1 내지 A4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 및 치환 또는 비치환된 피리딜기로 이루어진 군에서 선택되는, 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인접한 한쌍의 A1와 A2 또는 A3와 A4가 각각 상호 결합하여 하기 A-1 내지 A-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 축합환을 형성하는, 화합물:
    Figure pat00014

    상기 화학식 A-1 내지 A-4에서, *은 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure pat00015
  6. 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 발광층은 제1항에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1에 있어서, 상기 발광층은 지연 형광을 방출하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고, 상기 도펀트는 상기 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광층인 유기 전계 발광 소자.
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