KR20240003797A - 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20240003797A
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함호완
안현철
김동준
김희주
이형진
안자은
권동열
김태민
이지은
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
<화학식 1>

Description

신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Novel compound and organic electroluminescent device comprising the same}
본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
최근, 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기 발광 소자는, 평판표시소자의 주류인 액정디스플레이(LCD, liquid crystal display)에 비해, 시야각, 대조비 등이 우수하고 백라이트가 불필요하여 경량 및 박형이 가능하며 소비전력 측면에서도 유리하고 색 재현 범위가 넓어, 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 소자에서 유기물 층으로 사용되는 재료는 크게 기능에 따라, 발광층 재료, 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다.
그리고 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자와 단분자로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료, 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료와 삼중항 여기상태로부터 일중항 여기상태로 전자의 이동이 유래 되는 지연형광 재료로 분류될 수 있으며, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다. 그 원리는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작고 발광물질인 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 호스트에서 생성된 엑시톤이 도판트로 전이되어 빛을 내는 것이다. 이러한 원리를 이용하여 도판트와 호스트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
현재까지 이러한 유기 발광 소자에 사용되는 물질로서 다양한 화합물들이 알려져 있으나, 이제까지 알려진 물질을 이용한 유기 발광 소자의 경우 높은 구동전압, 낮은 효율 및 짧은 수명으로 인해 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 따라서, 우수한 특성을 갖는 물질을 이용하여 저전압 구동, 고휘도 및 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 개발하려는 노력이 지속되어 왔다.
한국 공개특허 10-2004-0098238
본 발명은 연결기 확장된 아릴플루오렌 및 축합된 아릴사이클릭기를 포함하여 정공수공에 적합한 HOMO 형성 및 높은 LUMO를 유지할 수 있는 아릴아민 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 빠른 홀모빌리티를 가짐과 동시에 전자차단이 용이하여, 낮은 구동전압, 고효율 및 롤오프 현상 억제를 통한 장수명 효과를 구현할 수 있는 신규 화합물 및 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 벌키 모이어티와 축합된 아릴사이클릭기 도입으로 낮은 굴절률을 가짐으로써 발광층 내측에서 외부로 광추출 효과를 높일 수 있어, 효율 개선에 더욱 효과적인 신규 화합물 및 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 높은 Tg를 가져 열안정성이 우수하며, 박막의 재결정화 방지를 통한 구동 안정성이 뛰어난 신규 화합물 및 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제 및 추가적 과제에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 일실시예로서, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 제공한다.
<화학식 1>
<화학식 1-1>
상기 화학식 1에서,
X는 C, Si, Ge, Sn 또는 Pb이며,
ArCy는 상기 [화학식1-1]로 표시되는 축합환기이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며,
Cy는 치환 또는 비치환된 C1~C50의 사이클로알킬기, C0~C50의 헤테로사이클릭기이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기, 또는 상기 [화학식1-1]이고,
L1 내지 L4는 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴렌기이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 하이드록시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C0~C50의 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 헤테로사이클릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며, 인접한 Ar1 및 R1, R4 및 R5, 복수의 R2끼리, 복수의 R3끼리 또는 복수의 R5끼리 환을 형성 할 수도 있으며,
l은 0 내지 4의 정수이며,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
본 발명은 또한, 상기 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물은 연결기 확장된 아릴플루오렌 및 축합된 아릴사이클릭기를 포함하여 정공수공에 적합한 HOMO 형성 및 높은 LUMO를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 빠른 홀모빌리티를 가짐과 동시에 전자차단이 용이하여, 낮은 구동전압, 고효율 및 롤오프 현상 억제를 통한 장수명 효과를 가지는 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 벌키 모이어티와 축합된 아릴사이클릭기 도입으로 낮은 굴절률을 가짐으로써 발광층 내측에서 외부로 광추출 효과를 높일 수 있어, 효율 개선에 더욱 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 높은 Tg를 가져 열안정성이 우수하며, 박막의 재결정화 방지를 통한 구동 안정성이 뛰어난 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.
상기의 효과 및 추가적 효과에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구성 개략 단면도이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 용어 "아릴"은 C5-50의 방향족 탄화수소 고리기, 예를 들어, 페닐, 벤질, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 플루오렌, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 페릴레닐, 크리세닐, 플루오란테닐, 벤조플루오레닐, 벤조트리페닐레닐, 벤조크리세닐, 안트라세닐, 스틸베닐, 파이레닐 등의 방향족 고리를 포함하는 것을 의미하며, "헤테로아릴"은 적어도 1 개의 헤테로 원소를 포함하는 C2-50의 방향족 고리로서, 예를 들어, 피롤릴, 피라지닐, 피리디닐, 인돌릴, 이소인돌릴, 푸릴, 벤조푸라닐, 이소벤조푸라닐, 디벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 퀴녹살리닐, 카르바졸릴, 페난트리디닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 티에닐, 및 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 트리아진 고리, 인돌 고리, 퀴놀린 고리, 아크리딘 고리, 피롤리딘 고리, 디옥산 고리, 피페리딘 고리, 모르폴린 고리, 피페라진 고리, 카르바졸 고리, 푸란 고리, 티오펜 고리, 옥사졸 고리, 옥사디아졸 고리, 벤조퓨란 고리, 티아졸 고리, 티아디아졸 고리, 벤조티오펜 고리, 트리아졸 고리, 이미다졸 고리, 벤조이미다졸 고리, 피란 고리, 디벤조푸란 고리 등으로부터 형성되는 헤테로고리기를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 화학식에서 Arx(여기서 x는 정수임)는 특별히 정의되지 않는 경우, 치환 또는 비치환된 C6~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기를 의미하며, L x(여기서 x는 정수임)은 특별히 정의되지 않는 경우, 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6~C50의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴렌기를 의미하며, Rx(여기서 x는 정수임)은 특별히 정의되지 않는 경우, 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C30의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C6~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기를 의미한다.
본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 용어 "치환 또는 비치환된"은 중수소, 할로겐, 아미노기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 니트로소기, 술파모일기, 이소티오시아네이트기, 티오시아네이트기, 카르복시기, 카르보닐기, 또는 C1~C30의 알킬기, C1~C30의 알킬술피닐기, C1~C30의 알킬술포닐기, C1~C30의 알킬술파닐기, C1∼C12의 플루오로알킬기, C2~C30의 알케닐기, C1~C30의 알콕시기, C1~C12의 N-알킬아미노기, C2~C20의 N,N-디알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C30의 설파이드기, C1∼C6의 N-알킬술파모일기, C2∼C12의 N,N-디알킬술파모일기, C0~C30의 실릴기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C50의 아릴기 및 C3~C50의 헤테로아릴기 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 치환되지 않는 것을 의미할 수 있다. 또한, 본원 명세서 전체에서 동일한 기호는 특별히 언급하지 않는 한 같은 의미를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표현된다.
<화학식 1>
<화학식 1-1>
상기 화학식 1에서,
X는 C, Si, Ge, Sn 또는 Pb이며,
ArCy는 상기 [화학식1-1]로 표시되는 축합환기이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며,
Cy는 치환 또는 비치환된 C1~C50의 사이클로알킬기, C0~C50의 헤테로사이클릭기이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기, 또는 상기 [화학식1-1]이고,
L1 내지 L4는 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴렌기이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 하이드록시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C0~C50의 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 헤테로사이클릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며, 인접한 Ar1 및 R1, R4 및 R5, 복수의 R2끼리, 복수의 R3끼리 또는 복수의 R5끼리 환을 형성 할 수도 있으며,
l은 0 내지 4의 정수이며,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
상기에서, 치환되는 경우 치환기는 중수소, 할로겐, 아미노기, 시아노기, 니트릴기, 니트로기, 니트로소기, 술파모일기, 이소티오시아네이트기, 티오시아네이트기, 카르복시기, 카르보닐기, 또는 C1~C30의 알킬기, C1~C30의 알킬술피닐기, C1~C30의 알킬술포닐기, C1~C30의 알킬술파닐기, C1∼C12의 플루오로알킬기, C2~C30의 알케닐기, C1~C30의 알콕시기, C1~C12의 N-알킬아미노기, C2~C20의 N,N-디알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C30의 설파이드기, C1∼C6의 N-알킬술파모일기, C2∼C12의 N,N-디알킬술파모일기, C0~C30의 실릴기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C50의 아릴기 및 C3~C50의 헤테로아릴기 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기일 수 있다.
상기와 같이 화학식 1로 표현되는 본 발명의 화합물은 연결기 확장된 아릴플루오렌 및 축합된 아릴사이클릭기를 포함하여 정공수공에 적합한 HOMO 형성 및 높은 LUMO를 유지할 수 있어 빠른 홀모빌리티를 가짐과 동시에 전자차단이 용이하여, 낮은 구동전압, 고효율 및 롤오프 현상 억제를 통한 장수명 효과를 가지는 유기 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 벌키 모이어티와 축합된 아릴사이클릭기 도입으로 낮은 굴절률을 가짐으로써 발광층 내측에서 외부로 광추출 효과를 높일 수 있어, 효율 개선에 더욱 효과적이다. 또한, 높은 Tg를 가져 열안정성이 우수하며, 박막의 재결정화 방지를 통한 구동 안정성이 뛰어난 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.
더 구체적으로는, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
R6는 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, 인접한 R6끼리 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 2의 화합물은 축합환기의 파이컨쥬게이션을 최소화하여 높은 LUMO와 T1을 유지할 수 있어, 엑시톤 차단에 효과적이므로 효율 개선에 효과적일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1은 구체적으로 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
<화학식 3>
상기 화학식 3에서,
상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR, SiRR` 또는 GeRR`이며,
R6, R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R6, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
p는 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 3의 화합물은 Cy이 구조가 특정 구조로 이루어져 높은 HOMO를 형성할 수 있음과 동시에 높은 LUMO와 T1을 유지하여, 더욱이 효율 개선에 효과적이다.
또한, 상기 화학식 1은 구체적으로 하기 화학식 4로 표현될 수 있다.
<화학식 4>
상기 화학식 4에서,
상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR, SiRR` 또는 GeRR`이며,
R6, R7, R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R6, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며, R7, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
p 및 q는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 4의 화합물은 축합환기를 추가로 가짐으로써, 높은 HOMO를 형성할 수 있고 빠른 홀 모빌리티를 가지며, 동시에 낮은 굴절률을 가질 수 있어, 더욱이 구동전압 개선에 효과적이다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, 상기 ArCy 또는 이에 해당하는 구조가 하기 화학식 1-2 또는 화학식1-3으로 표현되는 화합물일 수 있다. 축합기의 벌키특성을 최소화하여, 빠른 홀 모빌리티를 가지며, 낮은 굴절률을 가져, 구동 및 효율 개선에 효과적이고 동시에 증착온도 개선에 효과적이다.
<화학식 1-2>
<화학식 1-3>
상기 화학식 1-2 및 화학식 1-3에서,
상기 Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR 또는 SiRR`이며, R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기일 수 있다. 이를 통해 파이컨쥬게이션 증가로 빠른 홀 모볼리티를 가질 수 있고, 발광층내 전하균형이고 용이하여, 구동전압 및 효율 개선에 효과적이다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, 상기 Ar1 및 R1은 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다. 이를 통해 벌키특성을 최소화하여, 빠른 홀 모볼리티를 가질 수 있고 높은 T1을 유지할 수 있어, 구동전압 및 효율 개선에 효과적이다. 또한, 상기 Ar1 및 R1은 치환 또는 비치환된 페닐기이며, 서로 연결되어 스피로바이플루오렌 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, 상기 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다. 이를 통해 연결기 벌키특성 최소화로 박막배열이 우수하고 빠른 홀모빌리티를 유지할 수 있어, 롤오프현상 억제와 동시에 열안정성 및 증착온도 개선에 효과적이다.
구체적으로, 상기 L1 및 L2는 직접결합일 수 있다. 이를 통해 높은 LUMO 및 T1을 형성하고, 동시에 낮은 굴절률을 가질 수 있어, 효율 개선에 효과적이다.
구체적으로 상기 L3는 직접결합일 수 있다. 이를 통해 더욱 높은 HOMO를 형성할 수 있어, 정공주입이 원활하고 동시에 낮은 굴절률을 가질 수 있어, 구동전압 개선 및 효율 개선에 효과적이다.
한편, 상기 L1 및 L2는 페닐렌에 오쏘 결합으로 연결될 수 있다. 이를 통해 더욱이 낮은 굴절률을 가지며 효율 개선에 효과적이다.
한편, 상기 L4는 오쏘 결합의 페닐렌 구조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, 상기 R 및 R'는 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기일 수 있다. 이를 통해 전자주개 특성이 강화되어 더욱이 빠른 모빌리티를 가짐과 동시에 열안정성 개선에 효과적이다.
또한, 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, 상기 Ar2는 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸, 페난트렌, 트리페닐렌, 디메틸플루오렌, 디페닐플루오렌, 스파이로비플루오렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 카바졸, 상기 <화학식1-1> 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이를 통해 빠른 모빌리티를 유지하며, 높은 LUMO 및 T1을 형성하고 열안정성이 우수하여, 효율 및 수명 개선에 효과적이다.
또한, 상기 <화학식1-1>은 하기 화학 구조식 A-1 내지 A-35 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학 구조식에서, R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 하이드록시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C0~C50의 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 헤테로사이클릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며,
u는 각각 독립적으로 구조적으로 허용되는 범위내에서 0 내지 10의 정수이고, 구체적으로 0 내지 4의 정수이며,
*는 결합위치를 나타낸다.
한편, 상기 화학식 1의 화합물의 굴절률은 450nm 파장에서 1.70이하일 수 있다. 낮은 굴절률을 가짐으로써 발광층 내측에서 외부로 광추출 효과를 높일 수 있어 효율 개선에 더욱 효과적이다.
아래의 화합물들은 본 발명에 따른 화합물의 구체적인 예들이다. 하기의 예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐이므로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 본 발명의 화합물의 일 실시예는 하기의 개략적인 반응식으로 합성될 수 있다.
<반응식1>
한편, 본 발명은 또 다른 일실시예로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 상기 유기 발광 소자는 제1전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극의 내측에 개재되는 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층 중 하나 이상의 유기물층은 본 발명에 따른 화합물을 함유할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 화합물이 함유되는 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 및 발광보조층 중 1층 이상일 수 있으며, 이때, 본 발명의 화합물은 단독으로 사용되거나 공지의 유기발광 화합물과 함께 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 화합물은 정공주입층 및 정공수송층에 모두 포함될 수 있다.
본 발명에서 발광보조층이란 정공수송층과 발광층 사이에 형성되는 층으로, 정공수송층의 개수에 따라 제2정공수송층 또는 제3정공수송층 등으로도 지칭될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등의 유기물층을 1 개 이상 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극의 내측에 개재되는 1층 이상의 유기물층, 및 캡핑층을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 캡핑층은 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나 이상의 전극의 외측에 배치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기 발광 소자는 아래로부터 기판(100), 제1 전극(정공주입전극, 1000), 정공주입층(200), 정공수송층(300), 발광층(400), 전자수송층(500), 전자주입층(600), 제2 전극(전자주입전극,2000), 캡핑층(3000) 순으로 적층되어 제조될 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 발광층(400)과 전자수송층(500) 사이에 정공저지층(도시 생략됨)이 더 포함될 수 있으며, 정공수송층(300)과 발광층(400) 사이에 전자저지층(도시 생략됨)이 더 포함될 수 있다.
또한, 기판(100)과 제1 전극(1000) 사이에 캡핑층(도시 생략됨)이 더 포함될 수 있으며, 제2 전극(2000) 상부에 캡핑층(도시 생략됨)이 더 포함될 수 있다.
도 1에서 기판(100)은 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있으며, 특히 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면평활성, 취급용이성, 및 방수성이 우수한 투명한 유리 기판 또는 플렉시블이 가능한 플라스틱 기판일 수 있다.
제1 전극(1000)은 유기 발광 소자의 정공 주입을 위한 애노드로 사용된다. 정공의 주입이 가능하도록 낮은 일함수를 갖는 물질을 이용하며, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 그래핀(graphene)과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극 상부에 정공주입층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 정공주입층(200)을 형성할 수 있다. 상기 진공증착법에 의해 정공주입층을 형성하는 경우 그 증착조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 정공주입층의 구조 및 열적특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 50-500℃의 증착온도, 10-8 내지 10-3 torr 의 진공도, 0.01 내지 100 Å/sec의 증착속도, 10 Å 내지 5 ㎛의 층 두께 범위에서 적절히 선택할 수 있다.
다음으로 상기 정공주입층(200) 상부에 정공수송층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 정공수송층(300)을 형성할 수 있다. 상기 진공 증착법에 의해 정공 수송층을 형성하는 경우 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다. 상기 정공수송층은 하나 이상일 수 있으며, 예를 들어, 제1정공수송층 및 제2정공수송층(발광보조층)의 두 개의 층일 수 있다. 상기 제1 정공수송층 및 제2 정공수송층 중 적어도 어느 하나는 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
그 후, 상기 정공수송층 또는 발광보조층 상부에 발광층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 증착하여 발광층(400)을 형성할 수 있다. 상기 진공 증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다. 또한, 상기 발광층 재료는 공지의 화합물을 호스트 또는 도펀트로 사용할 수 있다.
또한, 발광층에 인광 도펀트와 함께 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공억제재료(HBL)를 추가로 진공증착법 또는 스핀코팅법에 의해 적층시킬 수 있다. 이때 사용할 수 있는 정공억제물질은 특별히 제한되지는 않으나, 정공억제재료로 사용되고 있는 공지의 것에서 임의의 것을 선택해서 이용할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 또는 일본특개평 11-329734(A1)에 기재되어 있는 정공억제재료 등을 들 수 있으며, 대표적으로 Balq(비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄 비페녹사이드), 페난트롤린(phenanthrolines)계 화합물(예: UDC사 BCP(바쏘쿠프로인)) 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 형성된 발광층(400) 상부에는 전자수송층(500)이 형성되는데, 이때 상기 전자수송층은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 전자수송층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다.
그 뒤, 상기 전자수송층(500) 상부에 전자주입층 물질을 증착하여 전자주입층(600)을 형성할 수 있으며, 이때 상기 전자주입층은 통상의 전자주입층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
전자주입층(600) 위에 전자 주입을 위한 제2 전극(2000)를 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법에 의해 형성한다. 제2 전극으로는 다양한 금속이 사용될 수 있다. 구체적인 예로 알루미늄, 금, 은 등의 물질이 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 제1 전극(애노드), 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층, 제2 전극(캐소드) 구조의 유기 발광 소자뿐만 아니라, 다양한 구조의 유기 발광 소자의 구조가 가능하며, 필요에 따라 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 본 발명에 따라 형성되는 각 유기물층의 두께는 요구되는 정도에 따라 조절할 수 있으며, 구체적으로는 10 내지 1,000 ㎚이며, 더욱 구체적으로는 30 내지 100 ㎚인 것이 좋다.
또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 유기물층의 두께를 분자 단위로 조절할 수 있기 때문에 표면이 균일하며, 형태안정성이 뛰어난 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 화합물의 합성예 및 유기 발광 소자 제조예를 통하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: 화합물 1의 합성
둥근바닥플라스크에 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 2.8g, 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 3.0g, t-BuONa 1.0g, Pd2(dba)3 0.2g, (t-Bu)3P 0.3ml를 톨루엔 120ml에 녹인 후 환류 교반하였다. TLC로 반응을 확인하고 물을 첨가 후 반응을 종결하였다. 유기층을 MC로 추출하고 감압여과한 후 컬럼정제 및 재결정하여 화합물 1 3.6g (수율 60%)을 얻었다.
m/z: 671.36 (100.0%), 672.36 (55.7%), 673.36 (15.4%), 674.37 (2.7%)
합성예 2: 화합물 248의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 2-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine을 이용하여 화합물 248을 합성하였다(수율67%).
m/z: 747.39 (100.0%), 748.39 (62.2%), 749.39 (18.9%), 750.40 (3.8%)
합성예 3: 화합물 308의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 3-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine을 이용하여 화합물 308을 합성하였다(수율68%).
m/z: 747.39 (100.0%), 748.39 (62.2%), 749.39 (18.9%), 750.40 (3.8%)
합성예 4: 화합물 368의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine을 이용하여 화합물 368을 합성하였다(수율70%).
m/z: 747.39 (100.0%), 748.39 (62.2%), 749.39 (18.9%), 750.40 (3.8%)
합성예 5: 화합물 362의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-yl)naphthalen-1-amine을 이용하여 화합물 362을 합성하였다(수율65%).
m/z: 721.37 (100.0%), 722.37 (59.9%), 723.38 (17.7%), 724.38 (3.4%)
합성예 6: 화합물 379의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 9,9-dimethyl-N-(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-yl)-9H-fluoren-2-amine을 이용하여 화합물 379을 합성하였다(수율67%),
m/z: 787.42 (100.0%), 788.42 (65.5%), 789.42 (20.9%), 790.43 (4.5%)
합성예 7: 화합물 391의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-yl)dibenzo[b,d]furan-4-amine을 이용하여 화합물 391을 합성하였다(수율64%).
m/z: 761.37 (100.0%), 762.37 (62.2%), 763.37 (19.1%), 764.38 (3.8%)
합성예 8: 화합물 401의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-(5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-yl)dibenzo[b,d]thiophen-4-amine을 이용하여 화합물 401을 합성하였다(수율63%).
m/z: 777.34 (100.0%), 778.35 (62.2%), 779.35 (19.5%), 779.34 (4.7%), 780.35 (3.9%), 780.34 (2.8%), 778.34 (1.2%)
합성예 9: 화합물 428의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 1-(2-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 N-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine을 이용하여 화합물 428을 합성하였다(수율62%).
m/z: 747.39 (100.0%), 748.39 (62.2%), 749.39 (18.9%), 750.40 (3.8%)
합성예 10: 화합물 848의 합성
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 4-(2-bromophenyl)-9,9'-spirobi[fluorene] 및 N-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-5,5,8,8-tetramethyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine을 이용하여 화합물 428을 합성하였다(수율70%).
m/z: 745.37 (100.0%), 746.37 (62.0%), 747.38 (19.0%), 748.38 (3.8%)
합성예 11 내지 25
합성예 1과 같은 방법으로 2-(3-bromophenyl)-9,9-diphenyl-9H-fluorene 및 5,5,8,8-tetramethyl-N-phenyl-5,6,7,8-tetrahydronaphthalen-2-amine 대신 하기 표 1의 출발물질 1 및 출발물질 2를 사용하여 화합물을 합성하였다.
출발물질1 출발물질2 m/z
합성예11 화합물908 m/z: 745.37 (100.0%)
합성예12 화합물249 m/z: 781.46 (100.0%)
합성예13 화합물309 m/z: 781.46 (100.0%)
합성예14 화합물369 m/z: 781.46 (100.0%)
합성예15 화합물429 m/z: 781.46 (100.0%)
합성예16 화합물976 m/z: 733.37 (100.0%)
합성예17 화합물1000 m/z: 731.36 (100.0%)
합성예18 화합물1019 m/z: 703.32 (100.0%)
합성예19 화합물1021 m/z: 717.34 (100.0%)
합성예20 화합물1023 m/z: 761.40 (100.0%)
합성예21 화합물1030 m/z: 697.28 (100.0%)
합성예22 화합물1035 m/z: 776.41 (100.0%)
합성예23 화합물1036 m/z: 763.38 (100.0%)
합성예24 화합물1037 m/z: 779.36 (100.0%)
합성예25 화합물1043 m/z: 793.36 (100.0%)
유기 발광 소자의 제조
도 1은 일반적인 유기 발광 소자의 구조를 나타낸 것으로서, 본 발명은 예시로서, 도 1에 나타낸 유기 발광 소자의 구조를 갖도록 제조하였다. 구체적으로, 제조된 유기 발광 소자는 아래로부터 양극(정공주입전극(1000)) / 정공주입층(200) / 정공수송층(300) / 발광층(400) / 전자수송층(500) / 전자주입층(600) / 음극(전자주입전극(2000)) / 캡핑층(3000) 순으로 적층되어 있다.
유기 발광 소자 제작 시, 기판(10)은 투명한 유리 기판 또는 플렉시블이 가능한 플라스틱 기판일 수 있다.
정공주입전극(1000)은 유기 발광 소자의 정공 주입을 위한 양극으로 사용된다. 정공의 주입이 가능하도록 낮은 일함수를 갖는 물질을 이용하며, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 그래핀(grapheme)과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
정공주입층(200), 정공수송층(300), 발광층(400), 전자수송층(500), 전자주입층(600), 고굴절 캡핑층에는 하기 표 2에 정리된 물질들을 사용하였다.
또한, 전자주입층(600) 위에 전자 주입을 위한 음극(2000)을 형성하였다. 음극으로는 다양한 금속이 사용될 수 있다. 구체적인 예로 알루미늄, 금, 은, 마그네슘, 마그네슘-은 합금 등의 물질이 있다.
NDP9 BH01 BD01
ET01 Liq CPM01
실시예 1
은(Ag)을 포함하는 반사층이 형성된 인듐틴옥사이드(ITO) 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시켰다. 이후 ITO 기판 상부에 정공주입층으로 합성예 1에서 제조된 화합물에 NDP9를 3중량%로 도핑하여 100Å, 정공수송층으로 합성예 1에서 제조된 화합물 1500Å 두께로 증착시켰다. 발광층으로 호스트 BH01에 도판트 BD01을 3중량%로 도핑하여 250Å 두께로 증착하였다. 그런 다음 전자수송층으로 ET01 및 Liq(1:1, wt./wt.)의 혼합물을 300Å 두께로 증착한 후 LiF 10Å 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하였다. 이어서 MgAg을 15nm의 두께로 증착하여 음극을 형성하였고, 상기 음극 위에 캡핑층으로 CPM01을 950Å 두께로 증착시켰다. 이 소자를 글로브 박스에서 밀봉(Encapsulation)함으로써 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2 내지 실시예 25
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 각각 합성예 2 내지 합성예 25에서 제조된 화합물을 사용하여, 정공주입 및 정공수송층으로 제막한 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1 내지 비교예 6
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 하기 표 3에 표시된 비교화합물 1 내지 비교화합물 6을 각각 사용하여, 정공주입 및 정공수송층으로 제막한 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교화합물1 비교화합물2 비교화합물3
비교화합물4 비교화합물5 비교화합물6
< 실험예 1> 유기 발광 소자의 성능평가
키슬리 2400 소스 메져먼트 유닛(Kiethley 2400 source measurement unit) 으로 전압을 인가하여 전자 및 정공을 주입하고 코니카 미놀타(Konica Minolta) 분광복사계(CS-2000)를 이용하여 빛이 방출될 때의 휘도를 측정함으로써, 실시예 1 내지 실시예 4, 실시예 9 내지 실시예 16 및 비교예 1 내지 비교예 6의 유기발광소자의 성능을 인가전압에 대한 전류 밀도 및 휘도를 대기압 조건하에 측정하여 평가하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구분 Op. V mA/cm2 Cd/A QE(%) CIEx CIEy LT95
실시예1 3.65 10 8.3 7.4 0.139 0.051 138
실시예2 3.60 10 8.9 7.9 0.140 0.050 150
실시예3 3.62 10 9.1 8.0 0.140 0.049 155
실시예4 3.57 10 9.6 8.7 0.142 0.049 163
실시예9 3.58 10 9.4 8.4 0.140 0.049 160
실시예10 3.57 10 9.8 8.9 0.140 0.048 174
실시예11 3.58 10 9.5 8.5 0.140 0.048 170
실시예12 3.50 10 8.7 7.6 0.140 0.049 157
실시예13 3.54 10 9.0 7.9 0.139 0.047 160
실시예14 3.52 10 9.2 8.3 0.140 0.048 166
실시예15 3.52 10 9.1 8.2 0.140 0.048 164
실시예16 3.57 10 9.5 8.6 0.140 0.049 159
비교예1 4.00 10 6.5 5.4 0.141 0.053 82
비교예2 3.95 10 6.3 5.1 0.142 0.053 100
비교예3 3.78 10 6.7 5.7 0.142 0.051 2
비교예4 3.88 10 7.0 5.9 0.142 0.051 66
비교예5 3.83 10 7.3 6.2 0.140 0.050 79
비교예6 3.80 10 7.5 6.4 0.140 0.050 95
표 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예들은, 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여, 축합된 아릴사이클릭기를 가짐으로써 정공수송에 적절한 HOMO 형성 및 빠른 홀 모빌리티를 가지고 높은 LUMO 및 T1을 형성할 수 있어, 발광층내 전하밸런스가 좋고 롤오프현상이 억제되어 낮은 구동전압, 고효율 및 장수명 유기 발광소자를 구현할 수 있다. 동시에 축합된 아릴사이클릭기로 낮은 굴절률을 형성하여, 광추출 효과를 극대화해 더욱이 효율이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은, 비교예 3 내지 비교예 6과 비교하여, 메타 혹은 오쏘 연결기 확장된 아릴플루오렌으로 낮은 굴절률을 유지하며, 박막의 분자배열이 우수하여 빠른 모빌리티를 가지고 높은 열안정성을 가져, 구동전압, 효율 및 수명이 현저히 개선됨을 알 수 있다.
< 실험예 2 > 굴절률의 평가
화합물 1, 화합물 248, 화합물 368, 화합물 428 및 비교화합물 4 내지 비교화합물 6을 각각 이용하여, 실리콘 기판 상에 두께 30nm의 증착막을 진공 증착 장비를 이용하여 제작하고, 엘립소미터 장치(J.A.Woollam Co. Inc, M-2000X)를 이용하여 450nm파장에서의 굴절률을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 5에 정리된 바와 같다. 표 5에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 화합물들은 450nm 파장에서 굴절률이 1.70 이하로 비교화합물에 비하여 낮은 굴절률을 갖는 것을 확인할 수 있다.
비교
화합물4		 비교
화합물5		 비교
화합물6		 화합물
1		 화합물
248		 화합물
368		 화합물
428
n@450nm 2.01 1.82 2.00 1.68 1.67 1.65 1.65
100: 기판
200: 정공주입층
300: 정공수송층
400: 발광층
500: 전자수송층
600: 전자주입층
1000: 제1 전극(애노드)
2000: 제2 전극(캐소드)
3000: 캡핑층

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 화합물;
    <화학식 1>


    <화학식 1-1>


    (상기 화학식 1에서,
    X는 C, Si, Ge, Sn 또는 Pb이며,
    ArCy는 상기 [화학식1-1]로 표시되는 축합환기이며,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며,
    Cy는 치환 또는 비치환된 C1~C50의 사이클로알킬기, C0~C50의 헤테로사이클릭기이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기, 또는 상기 [화학식1-1]이고,
    L1 내지 L4는 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴렌기이고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 하이드록시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C0~C50의 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 헤테로사이클릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며, 인접한 Ar1 및 R1, R4 및 R5, 복수의 R2끼리, 복수의 R3끼리 또는 복수의 R5끼리 환을 형성 할 수도 있으며,
    l은 0 내지 4의 정수이며,
    m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물;

    <화학식 2>

    (상기 화학식 2에서,
    상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
    R6는 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, 인접한 R6 끼리 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
    n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물;

    <화학식 3>

    (상기 화학식 3에서,
    상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
    Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR, SiRR` 또는 GeRR`이며,
    R6, R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R6, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
    n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
    p는 1 내지 5의 정수이다).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 4로 표현되는 화합물;

    <화학식 4>

    (상기 화학식 4에서,
    상기 화학식 1과 동일한 기호는 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
    Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR, SiRR` 또는 GeRR`이며,
    R6, R7, R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R6, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며, R7, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있으며,
    n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
    p 및 q는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이다).
  5. 제1항에 있어서,
    ArCy는 하기 화학식 1-2 또는 화학식1-3으로 표현되는 화합물;

    <화학식 1-2>


    <화학식 1-3>

    (상기 화학식 1-2 및 화학식 1-3에서,
    상기 Z는 각각 독립적으로 CRR`, O, S, NR 또는 SiRR`이며,
    R 및 R'는 각각 독립적으로 상기 R1 내지 R5의 정의와 동일하며, R 및 R' 중 2개 이상이 연결되어 환을 형성할 수도 있다).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 R1은 치환 또는 비치환된 페닐기인 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 R1은 치환 또는 비치환된 페닐기이며, 서로 연결되어 스피로바이플루오렌 구조를 갖는 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 페닐렌에 오쏘 결합으로 연결된 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 L4는 오쏘 결합의 페닐렌 구조를 포함하는 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 Ar2는 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸, 페난트렌, 트리페닐렌, 디메틸플루오렌, 디페닐플루오렌, 스파이로비플루오렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 카바졸, 상기 <화학식1-1> 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화합물의 굴절률은 450nm 파장에서 1.70이하인 화합물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 <화학식1-1>은 하기 화학 구조식 A-1 내지 A-35 중에서 선택되는 화합물;





    (상기 화학 구조식에서, R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 니트로기, 니트릴기, 하이드록시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2~C50의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 설파이드기, 치환 또는 비치환된 C0~C50의 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1~C50의 헤테로사이클릴기, 치환 또는 비치환된 C3~C50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2~C50의 헤테로아릴기이며,
    u는 각각 독립적으로 구조적으로 허용되는 범위내에서 0 내지 10의 정수이고, 구체적으로 0 내지 4의 정수이며,
    *는 결합위치를 나타낸다).
  14. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식으로 표현되는 화합물 중 어느 하나인 화합물;























































































    .
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는,
    제1전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극의 내측에 개재되는 1층 이상의 유기물층을 포함하며,
    상기 유기물층 중 하나 이상의 유기물층은 상기 화합물을 함유하는 유기 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 화합물은 정공주입층, 정공수송층 및 발광보조층 중 어느 하나 이상의 유기물층에 포함되는 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 화합물은 정공주입층 및 정공수송층에 모두 포함되는 유기 발광 소자.
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