KR20240054462A - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {HETEROCYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME}
본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기 박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기 박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기 박막의 재료로서, 정공 주입, 정공 수송, 전자 차단, 정공 차단, 전자 수송, 전자 주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
미국 특허 제4,356,429호
본 발명은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 O; 또는 S;이고,
R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 하기 화학식 2; 또는 하기 화학식 3으로 표시되고,
R3 및 R4 중 하나; 및 R5는 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되며,
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 2 및 3에 있어서,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
m 및 n은 0 내지 4의 정수이며,
Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
a, b 및 c는 1 내지 4의 정수이며,
m, n, a, b 및 c가 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기발광소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 화합물은 유기발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 화합물이 유기 발광 소자의 정공수송층 또는 정공 보조층의 재료로 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 화합물은 R3 및 R4 중 하나; 및 R5는 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 치환기와 치환 위치를 갖는 화합물을 유기 발광 소자 내의 정공 수송층의 물질로 사용할 경우, 적정 에너지 레벨과 밴드 갭을 형성하게 되어 발광영역 내의 엑시톤이 증가하게 된다. 발광영역 내의 엑시톤이 증가한다는 것은 소자의 구동전압을 감소시키는 효과와 효율을 증가시키는 효과를 갖는다는 것을 의미한다.
또한, 본원 화학식 1과 같은 치환기 위치를 가짐에 따라 치환된 구조가 호모(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 레벨(level)을 비편재화(delocalizaion)시켜서 정공수송 능력을 증가시키고, 호모 에너지를 안정화시킨다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 화학식의 는 결합되는 위치를 의미한다.
본 출원에서 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치, 즉 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란 중수소; 할로겐기; 시아노기; C1 내지 C60의 알킬기; C2 내지 C60의 알케닐기; C2 내지 C60의 알키닐기; C3 내지 C60의 시클로알킬기; C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; C6 내지 C60의 아릴기; C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 실릴기; 포스핀옥사이드기; 및 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기, 또는 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 탄소 원자에 수소 원자가 결합된 것을 의미한다. 다만, 중수소(2H, Deuterium)는 수소의 동위원소이므로, 일부 수소 원자는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 치환기로 올 수 있는 위치가 모두 수소 또는 중수소인 것을 의미할 수 있다. 즉, 중수소의 경우 수소의 동위원소로, 일부의 수소 원자는 동위원소인 중수소일 수 있으며, 이 때 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어, 중수소의 함량이 0%, 수소의 함량이 100%, 치환기는 모두 수소 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 중수소는 수소의 동위원소(isotope)중 하나로 양성자(proton) 1개와 중성자(neutron) 1개로 이루어진 중양성자(deuteron)를 원자핵(nucleus)으로 가지는 원소로서, 수소-2로 표현될 수 있으며, 원소기호는 D 또는 2H로 쓸 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 동위원소는 원자 번호(atomic number, Z)는 같지만, 질량수(mass number, A)가 다른 원자를 의미하는 동위원소는 같은 수의 양성자(proton)를 갖지만, 중성자(neutron)의 수가 다른 원소로도 해석할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 특정 치환기의 함량 T%의 의미는 기본이 되는 화합물이 가질 수 있는 치환기의 총 개수를 T1으로 정의하고, 그 중 특정의 치환기의 개수를 T2로 정의하는 경우 T2/T1×100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서, 로 표시되는 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것은 페닐기가 가질 수 있는 치환기의 총 개수는 5(식 중 T1)개이고, 그 중 중수소의 개수가 1(식 중 T2)인 경우 20%로 표시될 수 있다. 즉, 페닐기에 있어 중수소의 함량이 20%인 것은 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알키닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로시클로알킬기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로시클로알킬기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 아릴기는 스피로기를 포함한다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기(terphenyl), 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 터페닐기는 하기 구조 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플로오레닐기가 치환되는 경우, , , , , , 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 S, O, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 상기 다환이란 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 25일 수 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 2,3-디히드로벤조[b]티오펜, 2,3-디히드로벤조퓨란, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -Si(R101)(R102)(R103)로 표시되고, R101 내지 R103은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 실릴기의 구체적인 예로는 (트리메틸실릴기), (트리에틸실릴기), (t-부틸디메틸실릴기), (비닐디메틸실릴기), (프로필디메틸실릴기), (트리페닐실릴기), (디페닐실릴기), (페닐실릴기) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 포스핀옥사이드기는 -P(=O)(R104)(R105)로 표시되고, R104 및 R105는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 구체적으로 알킬기 또는 아릴기로 치환될 수 있으며, 상기 알킬기 및 아릴기는 전술한 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 포스핀옥사이드기는 디메틸포스핀옥사이드기, 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 아민기는 -N(R106)(R107)로 표시되고, R106 및 R107는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 아민기는 -NH2; 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; 디알킬아민기; 디아릴아민기; 디헤테로아릴아민기; 알킬아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 아릴헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 디비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, 비페닐나프틸아민기, 페닐비페닐아민기, 비페닐플루오레닐아민기, 페닐트리페닐레닐아민기, 비페닐트리페닐레닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고, 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고, 전술한 헤테로아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 치환기로 표시되지 않은 기; 또는 수소로 표시되는 기는 모두 중수소로 치환 가능한 것을 의미할 수 있다. 즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 수소; 또는 중수소는 서로 치환 가능한 상태임을 나타낼 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 O; 또는 S;이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 O이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 S이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 하기 화학식 2; 또는 하기 화학식 3으로 표시되고, R3 및 R4 중 하나; 및 R5는 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00022
[화학식 5]
Figure pat00023
[화학식 6]
Figure pat00024
[화학식 7]
Figure pat00025
상기 화학식 4 내지 7에 있어서,
L1, L2, m, n, Ar1 내지 Ar3, X, a, b 및 c의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
R1 내지 R4 및 R6 내지 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 또는 중수소;이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프탈렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 또는 나프탈렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서 L1 및 L2는 중수소로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기; C6 내지 C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 C6 내지 C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 페난트렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 치환 또는 비치환된 디메틸플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 디페닐플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기 또는 페난트렌기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 나프틸기; 터페닐기; 페난트렌기; 트리페닐레닐기; 디메틸플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 디페닐플루오레닐기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서 Ar1 내지 Ar3은 중수소로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00026
[화학식 2-2]
Figure pat00027
[화학식 2-3]
Figure pat00028
화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
L1 및 m의 정의는 상기 화학식 2에서의 정의와 동일하고,
L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
a1 및 b1는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
a2 및 b2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며,
Ar11은 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기고,
Ar12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
Xa는 O; S; 또는 NRc이며,
Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기고,
a' 및 b'은 0 내지 4의 정수이고,
c'은 0 내지 3의 정수이며,
a', b', c', a1, a2, b2 및 b1가 2 이상인 경우 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프탈렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 또는 나프탈렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서 L11 및 L12는 중수소로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar11은 전술한 Ar1의 정의와 동일할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar12는 C6 내지 C20의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar12는 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 페난트렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 치환 또는 비치환된 디메틸플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디페닐플루오레닐기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; C6 내지 C40의 아릴기; 또는 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 또는 페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0%이거나, 3% 내지 100%, 5% 내지 100%, 7% 내지 100%, 10% 내지 100%, 15% 내지 100%, 또는 20% 내지 100%일 수 있다.
일반적으로 수소로 결합된 화합물과 중수소로 치환된 화합물의 경우 열역학적인 거동에서 차이를 보인다. 이러한 이유는 중수소 원자의 질량이 수소에 비해 2배 크기 때문인데, 원자의 질량 차이로 인해 중수소의 경우 더 낮은 진동에너지를 갖는 특징이 있다. 또한, 탄소와 중수소의 결합 길이는 수소와의 결합에 비해 더 짧고 결합을 끊는데 사용되는 해리에너지(Dissociation energy)도 더 강하다. 왜냐하면 중수소의 반데르발스 반경이 수소보다 작아 탄소-중수소 사이 결합의 신장 진폭이 더 좁아지기 때문이다.
본원 발명의 화학식 1의 헤테로고리 화합물 중 중수소 치환된 화합물은 수소 치환된 화합물에 비해 바닥상태의 에너지가 더 낮아지는 특성이 있고, 탄소-중수소 사이의 결합길이가 짧아질수록 분자 중심의 부피(Molecular hardcore volume)는 줄어든다. 이로 인해 전기적 극성화도(Electroical polarizability)를 감소시킬 수 있으며, 분자간 상호작용(Intermolecular interaction)을 보다 약하게 만들어 소자 박막의 부피를 증가시킬 수 있다. 이러한 특성은 박막의 비결정성(Amorphous) 상태를 만들어 결정화도를 낮추는 효과를 유도한다. 따라서 화학식 1의 헤테로고리 화합물 중 중수소 치환은 OLED 소자 내열성 향상에 효과적일 수 있으며, 이로 인해 수명과 구동특성이 개선될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물을 제공한다.
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또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송용 물질, 발광층 물질, 전자 수송층 물질 및 전하 생성층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기 화합물은 유리 전이 온도(Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적 안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 3종 이하 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 2종 이하 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리은 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리은 청색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 또는 2종 포함하고, 인광 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 또는 2종 포함하고 이리듐계 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
상기 인광 도펀트 재료로는 당 기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다.
예컨대, LL'MX', LL'L"M, LMX'X", L2MX' 및 L3M로 표시되는 인광 도펀트 재료를 사용할 수 있으나, 이들 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
여기서, L, L', L", X' 및 X"는 서로 상이한 2좌 배위자이고, M은 8 면상 착체를 형성하는 금속이다.
M은 이리듐, 백금, 오스뮴 등이 될 수 있다.
L은 sp2 탄소 및 헤테로 원자에 의하여 상기 이리듐계 도펀트로 M에 배위되는 음이온성 2좌 배위자이고, X는 전자 또는 정공을 트랩하는 기능을 할 수 있다. L의 비한정적인 예로는 2-(1-나프틸)벤조옥사졸, (2-페닐벤조옥사졸), (2-페닐벤조티아졸), (2-페닐벤조티아졸), (7,8-벤조퀴놀린), (티오펜기피리진), 페닐피리딘, 벤조티오펜기피리진, 3-메톡시-2-페닐피리딘, 티오펜기피리진, 톨릴피리딘 등이 있다. X' 및 X"의 비한정적인 예로는 아세틸아세토네이트(acac), 헥사플루오로아세틸아세토네이트, 살리실리덴, 피콜리네이트, 8-히드록시퀴놀리네이트 등이 있다.
더욱 구체적인 예를 하기에 표시하나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00065
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이리듐계 도펀트로는 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이리듐계 도펀트로는 적색 인광 도펀트로 Ir(piq)2(acac)이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 발광층 전체를 기준으로 1% 내지 15%, 바람직하게는 3% 내지 10%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이리듐계 도펀트로는 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자의 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자의 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자주입층 또는 전자수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자수송층, 발광층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자수송층, 발광층 또는 정공저지층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자차단층 및 정공차단층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 3에 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 정공 저지층(304), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전술한 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 또는 2종 이상 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층용 조성물을 제공한다.
상기 유기물층용 조성물에는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 외에 당업계에 포함될 수 있는 물질이 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 2종을 혼합(pre-mixed)하여 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 예비 혼합(pre-mixed)은 상기 화학식 1의 화합물(N-타입 헤테로고리 화합물) 및 화학식 1의 화합물(P-타입 헤테로고리 화합물)을 유기물층에 증착하기 전 먼저 재료를 섞어서 하나의 공원에 담아 혼합하는 것을 의미한다.
예비 혼합된 재료는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물로 언급될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 출원의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 재료의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 음극 재료의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 재료로는 공지된 정공 주입 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공 수송 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 2 이상의 발광 재료를 개별적인 공급원으로 증착하여 사용하거나, 예비혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광 재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
발광 재료의 호스트를 혼합하여 사용하는 경우에는, 동일 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, n 타입 호스트 재료 또는 p 타입 호스트 재료 중 어느 두 종류 이상의 재료를 선택하여 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 출원을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 출원 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
<제조예>
[제조예 1] 화합물 001의 제조
Figure pat00066
1) 화합물 001-P5의 제조
화합물 2-브로모-1-클로로-3-플루오로벤젠(2-bromo-1-chloro-3-fluorobenzene) (30g, 0.1432mol)과 (2-메톡시나프탈렌-1-일)보론산((2-methoxynaphthalen-1-yl)boronic acid) (31.8g, 0.1576mol)을 톨루엔(Toluene) 500ml와 Ethanol 100mL와 증류수 150mL에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (8.3g, 0.0072mol)과 K2CO3 (49.5g, 0.3581mol)을 넣고 12시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 디크로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 001-P5 (30g, 73%)를 얻었다.
2) 화합물 001-P4의 제조
화합물 001-P5 (30g, 0.1046mol)를 디클로로메탄 500mL에 용해시킨 후 BBr3(65.5g, 0.2616mol)를 천천히 적가한 뒤 상온에서 3시간 동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 증류수를 천천히 넣어 준뒤 디클로로메탄으로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 뒤 화합물 001-P4 (25g, 88%)를 얻었다.
3) 화합물 001-P3의 제조
화합물 001-P4 (25g, 0.0917mol)을 디메틸포름아미드 350mL에 녹인 후 N-브로모숙신이미드(18g, 0.1008mol)를 넣고 8시간동안 상온 교반하였다. 반응 완료 후 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 001-P3 (28g, 87%)를 얻었다.
4) 화합물 001-P2의 제조
화합물 001-P3 (28g, 0.0796mol)과 탄산세슘(51.9g, 0.1593mol)을 DMA 400mL에 넣고 6시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 001-P2 (23g, 87%)을 얻었다.
5) 화합물 001-P1의 제조
화합물 001-P2 (23g, 0.0694mol)과 페닐보론산(phenylboronic acid) (10.2g, 0.0832mol)을 Toluene 200mL와 Ethanol 50mL와 증류수 100mL에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (4g, 0.0035mol)과 K2CO3 (24g, 0.1734mol)을 넣고 12시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 001-P1 (16g, 70%)을 얻었다.
6) 화합물 001의 제조
화합물 001-P1 (16g, 0.0487mol)과 디페닐아민(diphenylamine) (9.1g, 0.0535mmol)을 Toluene 200mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (2.2g, 0.0024mol), xphos (3.5g, 0.0073mol), t-BuONa (9.4g, 0.0973mol)을 넣고 3시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 001 (15g, 67%)을 얻었다.
상기 제조예 1에서 2-브로모-1-클로로-3-플루오로벤젠(2-bromo-1-chloro-3-fluorobenzene) 대신 하기 표 1의 화합물 A를 사용하고, 페닐 보론산(phenylboronic acid) 대신 하기 표 1의 화합물 B를 사용하고, 디페닐아민(diphenylamine) 대신 하기 표 1의 화합물 C를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
[제조예 2] 화합물 020의 제조
Figure pat00071
화합물 020의 제조
화합물 001-P1 (16g, 0.0487mol)과 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid) (16.9g, 0.0584mol)을 톨루엔(Toluene) 250mL와 증류수 50mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (2.23g, 0.0024mol), xphos (3.5g, 0.0073mol), NaOH (3.9g, 0.0973mol)을 넣고 6시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 020 (22g, 84%)을 얻었다.
상기 제조예 2에서 001-P1 대신 화합물 D를 사용하고, (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid) 대신 화합물 E 를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 2의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00072
[제조예 3] 화합물 501의 제조
Figure pat00073
1) 화합물 501-P4의 제조
화합물 (3-클로로-2-아이오도페닐)(메틸)설판((3-chloro-2-iodophenyl)(methyl)sulfane) (30g, 0.1054mol)과 (3-브로모나프탈렌-1-일)보론산((3-bromonaphthalen-1-yl)boronic acid) (29.1g, 0.1160mol)을 톨루엔(Toluene) 500ml와 Ethanol 100mL와 증류수 100mL에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (6.1g, 0.0053mol)과 K2CO3 (29.1, 0.2109mol)을 넣고 8시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 디크로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 501-P4 (31g, 81%)를 얻었다.
2) 화합물 501-P3의 제조
화합물 501-P4 (31g, 0.0852mol)와 과산화수소 (10mL)를 아세트산 (350mL)에 용해시킨 후 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 완료 후 아세트산을 제거하고 물을 넣어 고체를 얻은 뒤, 고체를 디클로로메탄에 녹여 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 501-P3 (28g, 86%)를 얻었다.
3) 화합물 501-P2의 제조
화합물 501-P3 (28g, 0.1001mol)을 과량의 황산 90mL에 녹인 후 6시간동안 상온 교반하였다. 반응 완료 후 NaOH 수용액으로 중화시킨 뒤 디클로로메탄으로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 501-P2 (30g, 86%)를 얻었다.
4) 화합물 501-P1의 제조
화합물 501-P2 (30g, 0.0863mol)과 페닐보론산(phenylboronic acid) (12.63g, 0.1036mol)을 Toluene 400mL와 Ethanol 100mL와 증류수 100mL에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (5g, 0.0043mol)과 K2CO3 (24g, 0.1726mol)을 넣고 8시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 501-P1 (22g, 74%)을 얻었다.
5) 화합물 501의 제조
화합물 501-P1 (22g, 0.0638mol)과 디페닐아민(diphenylamine) (11.9g, 0.0702mmol)을 Toluene 300mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (2.9g, 0.0032mol), xphos (4.6g, 0.0096mol), t-BuONa (12.3g, 0.1276mol)을 넣고 3시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 501 (22g, 72%)을 얻었다.
상기 제조예 3에서 (3-클로로-2-아이오도페닐)(메틸)설판((3-chloro-2-iodophenyl)(methyl)sulfane) 대신 화합물 F를 사용하고, 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 화합물 G를 사용하고, 디페닐아민(diphenylamine) 대신 화합물 H를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 3의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00074
Figure pat00075
[제조예 4] 화합물 241의 제조
1) 화합물 241-P1의 제조
화합물 241-P2 (23g, 0.0694mol)과 디페닐아민(diphenylamine) (12.9g, 0.0763mol)을 Toluene 300mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (3.2g, 0.0035mol), xphos (5g, 0.0104mol), NaOt-Bu (13.3g, 0.1387mol)을 넣고 3시간동안 50℃로 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 241-P1 (18g, 62%)을 얻었다.
2) 화합물 241의 제조
화합물 241-P1 (18g, 0.0429mol)과 페닐보론산(phenylboronic acid) (6.7g, 0.0514mol)을 Toluene 200mL와 증류수 50mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (2g, 0.0021mol), xphos (3.1g, 0.0064mol), NaOH (3.4g, 0.0857mol)을 넣고 8시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 241 (15g, 76%)을 얻었다.
상기 제조예 4에서 241-P2대신 화합물 I를 사용하고, 디페닐아민(diphenylamine) 대신 화합물 J를 사용하고, 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 화합물 K를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 4의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
[제조예 5] 화합물 451의 제조
Figure pat00080
화합물 451의 제조
플라스크에 화합물 451-P1 (10g, 0.0217mol), 벤젠-D6 (100mL, 10T), 트리플릭산(9.6mL, 0.1083mol)을 넣고, 60℃교반한다. 4h 후 증류수 300mL와 NaHCO3 적가하여 반응 종결한다. 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 실리카겔을 통과시켜 정제하고 화합물 451 (10g, 95%)을 얻었다.
상기 제조예 5에서 451-P1 대신 화합물 L를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 5의 목적화합물을 합성하였다.
화합물
번호		 화합물 L 목적화합물 수율
454 97%
456 95%
459 96%
591 96%
592 95%
595 94%
607 95%
[제조예 6] 화합물 482의 제조
Figure pat00095
1) 화합물 482-P1의 제조
플라스크에 화합물 482-P1 (10g, 0.0247mol), 벤젠-D6 (100mL, 10T), 트리플릭산(10.9mL, 0.1235mol)을 넣고, 60℃교반한다. 4h 후 증류수 300mL와 NaHCO3 적가하여 반응 종결한다. 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 실리카겔을 통과시켜 정제하고 화합물 482-P1 (10g, 96%)을 얻었다.
2) 화합물 482의 제조
화합물 482-P1 (10g, 0.0237mol)과 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) (7.4g, 0.0261mmol)을 톨루엔(Toluene) 100mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (1.1g, 0.0012mol), xphos (1.7g, 0.0036mol), t-BuONa (4.6g, 0.0474mol)을 넣고 3시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 482 (8.5g, 75%)을 얻었다.
상기 제조예 6에서 482-P2대신 화합물 M를 사용하고, 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) 대신 화합물 N를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 6의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00096
상기 제조예와 같은 방법으로 화학식 1에 해당하는 화합물을 제조하고, 그 합성확인결과를 표 7 및 표 8에 나타내었다. 표 7은 1H NMR(CDCl3, 300MHz)의 측정값이고, 표 8는 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
화합물 1 H NMR(CDCl 3 , 300MHz)
1 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.59-7.24 (14H, m), 7.08-7.00 (6H, m), 6.91 (1H, d)
3 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.75 (4H, m), 7.55-7.37 (23H, m), 7.25 (1H, d), 6.91 (1H, d)
5 δ= 8.22-8.15 (2H, m), 8.02-7.98 (2H, m), 7.81-7.75 (3H, m), 7.63-7.37 (20H, d), 7.25 (1H, d), 6.91 (1H, d)
11 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.86 (2H, m), 7.75 (2H, d), 7.59-7.37 (21H, m), 7.16 (1H, d) 6.91 (1H, d), 1.69 (6H, s)
19 δ= 8.02-7.98 (3H, m), 7.75 (2H, m) 7.55-7.37 (22H, m), 6.91 (2H, d)
20 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.82 (1H, d), 7.69 (1H, d), 7.59-7.37 (13H, m), 7.24 (4H, m) 7.08-7.00 (6H, m)
29 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.75 (4H, m), 7.55-7.17 (28H, m), 6.91 (1H, d)
56 δ= 8.02-7.96 (4H, m), 7.79-7.71 (6H, m), 7.60-7.25 (18H, m) 7.11 (2H, s), 6.91 (1H, d)
70 δ= 8.02-7.96 (4H, m), 7.79-7.82 (3H, m), 7.69-7.37 (14H, m), 7.24 (4H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
85 δ= 8.04-7.98 (5H, m), 7.90-7.86 (2H, m), 7.75 (4H, m), 7.55-7.28 (24H, m), 7.16 (1H, d), 6.91 (1H, d), 1.69 (6H, s)
96 δ= 8.04-7.98 (5H, m), 7.82-7.69 (6H, m), 7.59-7.37 (14H, m), 7.25-7.24 (8H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
101 δ= 8.95 (1H, d), 8.50 (1H, d), 8.20 (1H, d), 8.09-7.98 (3H, m), 7.77 (1H, t), 7.59-7.52 (3H, m), 7.39-7.24 (8H, m), 7.08-6.91(7H, m)
107 δ= 8.60 (1H, d), 9.27 (1H, s), 8.71 (1H, s), 8.37-8.27 (6H, m), 8.07-7.98 (3H, m), 7.70-7.37 (25H, m), 7.25 (1H, d), 6.91 (1H, d)
113 δ= 8.45 (1H, d), 8.03-7.90 (6H, m), 7.68-7.16 (23H, m), 6.91 (1H, d), 1.69 (6H, s)
121 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.59-7.39 (9H, m), 7.24 (4H, m), 7.08-6.97 (7H, m)
127 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.75 (6H, m), 7.60-7.37 (25H, m), 6.97 (1H, d)
128 δ= 8.71 (1H, d), 8.33-8.22 (3H, m), 8.07-7.98 (3H, m), 7.75-7.37 (23H, m), 6.97 (1H, d)
129 δ= 9.08 (1H, d), 8.84 (1H, d), 8.27-8.22 (2H, m), 8.05-7.90 (4H,m), 7.75-7.37 (26H, m), 6.97 (1H, d)
130 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.86 (2H, m), 7.55-7.00 (20H, m), 1.69 (6H, s)
133 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.86 (4H, m), 7.59-7.28 (17H, m), 7.16 (2H, d), 6.97 (1H, d), 1.69 (12H, s)
136 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.86 (2H, m), 7.59-6.97 (30H, m)
137 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.85 (6H, m), 7.59-7.23 (21H, m), 7.08-6.97 (5H, m)
163 δ= 8.45 (1H, d), 8.22 (1H, s), 8.02-7.93 (3H, m), 7.75 (4H, m) 7.59-7.41 (19H, m), 7.25 (4H, m) 6.97 (1H, d)
189 δ= 8.22 (1H, s), 8.02-7.96 (5H, m), 7.79-7.75 (4H, m), 7.60-7.25 (21H, m), 6.97-6.91 (2H, m)
192 δ= 8.02-7.75 (13H, m), 7.60-7.37 (26H, m)
193 δ= 8.02-7.75 (13H, m), 7.60-7.37 (23H, m), 7.27-7.17 (3H, m)
232 δ= 8.22 (1H, s), 8.08-7.98 (5H, m), 7.90-7.86 (4H, m), 7.59-7.51 (7H, m), 7.39-7.28 (9H, m), 7.16 (2H, d), 6.91 (1H, d), 1.69 (12H, s)
236 δ= 8.55 (1H, d), 8.45 (2H, d), 8.32 (1H, d), 8.22 (1H, s), 8.02-8.93 (4H, m), 7.75-7.70 (3H, m), 7.59-7.37 (18H, m), 6.97 (1H, d)
238 δ= 8.18 (1H, s), 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.68 (6H, m), 7.59-7.55 (5H, m), 7.39-7.37 (4H, m), 7.28-7.24 (5H, m), 7.08-7.00 (6H, m), 1.69 (12H, s)
240 δ= 8.02-7.98 (3H, m), 7.90-7.75 (8H, m), 7.55-7.28 (23H, m), 7.16 (1H, d), 1.69 (12H, s)
241 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.79-7.75 (5H, m), 7.59-7.41 (5H, m), 7.24-7.21 (5H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
250 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.75 (9H, m), 7.55-7.21 (18H, m), 1.69 (6H, s)
252 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.79 (9H, m), 7.59-7.28(13H, m), 7.21-7.16 (3H, m), 1.69 (6H, s)
256 δ= 8.45 (1H, d), 8.02-7.75 (10H, m), 7.59-7.37 (17H, m), 7.21 (1H, s)
277 δ= 8.02-7.79 (12H, m), 7.60-7.21 (21H, m), 6.91 (1H, d)
281 δ= 8.04-7.98 (5H, m), 7.88-7.75 (7H, m), 7.59-7.41 (8H, m), 7.24-7.21 (5H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
292 δ= 8.95 (1H, d), 8.50 (1H, d), 8.20 (1H, d), 8.09-7.98 (3H, m), 7.90-7.77 (8H, m), 7.59-7.52 (5H, m), 7.39-7.16 (10H, m), 1.69 (12H, s)
317 δ= 9.08 (1H, d), 8.84 (1H, d), 8.27 (1H, d), 8.02-7.21 (29H, m), 6.91 (1H, d)
352 δ= 8.03-7.98 (4H, m), 7.90-7.76 (9H, m), 7.59-7.54 (5H, m), 7.39-7.28 (8H, m), 7.21-7.16 (3H, m), 1.69 (12H, s)
363 δ= 8.08-7.98 (5H, m), 7.88-7.75 (7H, m), 7.55-7.31 (20H, m), 7.21 (1H, s)
376 δ= 8.45 (2H, d), 8.03-7.37 (28H, m), 7.21 (1H, s)
377 δ= 8.45 (1H, d), 8.03-7.21 (29H, m), 6.91 (1H, d)
401 δ= 8.55 (1H, d), 8.55 (1H, d), 8.32 (1H, d), 8.02-7.49 (11H, m), 7.24-7.21 (5H, m), 7.08-7.00 (6H, m),
443 δ= 8.02-7.98 (3H, m), 7.90-7.68 (9H, m), 7.59-7.37 (19H, m), 7.28-7.21 (2H, m), 1.69 (6H, s)
451 No proton
454 No proton
456 No proton
459 No proton
482 δ= 7.90-7.86 (2H, m), 7.55 (1H, d), 7.38-7.16 (6H, m), 7.08-7.00 (3H, m), 1.69 (6H, s)
485 δ= 7.98 (1H, d), 7.75 (2H, d), 7.55-7.31 (12H, m), 6.91 (1H, d)
489 δ= 9.08 (1H, d), 8.84 (1H, d), 8.27-8.22 (2H, m), 8.05-7.90 (4H, m), 7.70-739 (8H, m), 6.97 (1H, d)
490 δ= 8.55 (1H, d), 8.45 (1H, d), 8.32 (1H, d), 8.22 (1H, s), 8.02-7.93 (3H, m), 7.70-7.39 (7H, m), 6.97 (1H, d)
501 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.59-7.41 (11H, m), 7.24 (4H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
502 δ= 8.02-7.98 (2H, m), 7.90-7.86 (2H, m), 7.75 (2H, d), 7.59-7.28 (22H, m), 7.16 (1H, d), 1.69 (6H, s)
512 δ= 8.02-7.79 (8H, m), 7.60-7.16 (18H, m), 7.08 (3H, m), 1.69 (6H, s)
522 δ= 8.02-7.98 (3H, m), 7.90-7.75 (7H, m), 7.59-7.28 (20H, m), 7.16 (2H, d), 1.69 (6H, s)
525 δ= 8.02-7.95 (3H, m), 7.85 (1H, d), 7.59-7.41 (9H, m), 7.24 (4H, m), 7.08-7.00 (6H, m)
528 δ= 8.45 (1H, d), 8.02-7.93 (4H, m), 7.85 (1H, d), 7.75 (2H, m), 7.59-7.37 (21H, m)
539 δ= 8.04-7.95 (6H, m), 7.85 (1H, d), 7.75 (8H, m), 7.55-7.37 (21H, m), 7.27 (1H, s), 7.18-7.17 (2H, m)
548 δ= 8.02-7.82 (8H, m), 7.69 (1H, d), 7.59-7.51 (6H, m), 7.41-7.24 (9H, m), 7.08-7.00 (3H, m), 1.69 (6H, s)
549 δ= 8.02-7.85 (6H, m), 7.78-7.75 (3H, m), 7.59-7.28 (21H, m), 6.91 (1H, d), 1.69 (6H, s)
550 δ= 8.12 (2H, m), 8.02-7.98 (3H, m), 7.75 (2H, m), 7.59 (2H, m), 7.49-7.41 (3H, m), 7.24 (4H, m), 7.08-7.00 (6H, m), 6.77 (1H, s)
570 δ= 8.12 (2H, m), 8.03-7.98 (5H, m), 7.90-7.76 (6H, m), 7.59-7.54 (5H, m), 7.39-7.28 (8H, m), 7.16 (2H, m), 6.77 (1H, s), 1.69 (12H, s)
577 δ= 8.45 (1H, d), 8.12 (4H, m), 8.02-7.98 (3H, m), 7.75 (2H, m), 7.56-7.37 (11H, m), 7.24 (2H, m), 7.08-7.00 (3H, m), 6.77 (1H, s)
582 δ= 8.55 (1H, d), 8.45 (1H, d), 8.32 (1H, d), 8.12 (2H, m), 8.02-7.90 (6H, m), 7.70 (1H, m), 7.59-7.49 (5H, m), 7.38-7.16 (6H, m), 7.08-7.00 (3H, m), 6.77 (1H, s), 1.69 (6H, s)
583 δ= 8.45 (1H, d), 8.12 (2H, m), 8.02-7.90 (H, m), 7.78-7.75 (3H, m), 7.65-7.37 (18H, m), 7.28 (1H, m), 6.77 (1H, s), 1.69 (6H, s)
591 No proton
592 No proton
595 No proton
607 No proton
622 δ= 7.90-7.86 (2H, m), 7.55 (1H, d), 7.38-7.16 (6H, m), 7.08-7.00 (3H, m), 1.69 (6H, s)
631 δ= 7.98-7.95 (5H, m), 7.85-7.79 (3H, m), 7.60-7.41 (9H, m)
638 δ= 8.55 (1H, d), 8.45 (1H, d), 8.32 (1H, d), 8.02-7.85 (5H, m), 7.70 (1H, m), 7.59-7.41 (6H, m)
<실험예 1>-유기 발광 소자의 제작
(1) 유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å 두께의 정공 수송층을 증착하였다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole 의 화합물을 400Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자(이하, 비교예 1)를 제조하였다.
한편, 유기 발광 소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제조에 사용하였다.
또한, 상기 비교예 1에서 정공 수송층 형성 시 사용된 화합물 NPB 대신 하기 표 9에 기재되어있는 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
(2) 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제조된 유기 발광 소자들에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 각각 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간인 수명 T95 (단위: h, 시간)을 측정하였다.
상기 측정 결과로 나타난 본 발명의 유기 발광 소자들의 특성은 하기 표 9과 같았다.
화합물 구동전압 (V) 효율 (cd/A) 수명 (T95)
비교 예 1 NPB 5.34 84.22 113
비교 예 2 비교화합물 A 5.59 89.94 98
비교 예 3 비교화합물 B 5.48 96.27 95
비교 예 4 비교화합물 C 5.89 87.80 76
비교 예 5 비교화합물 D 6.12 85.47 99
비교 예 6 비교화합물 E 6.02 94.55 90
비교 예 7 비교화합물 F 5.76 95.49 105
비교 예 8 비교화합물 G 5.99 92.18 111
비교 예 9 비교화합물 H 6.20 89.33 88
비교 예 10 비교화합물 I 5.79 90.16 79
비교 예 11 비교화합물 J 5.88 88.47 106
비교 예 12 비교화합물 K 5.38 92.22 99
비교 예 13 비교화합물 L 5.69 89.90 89
비교 예 14 비교화합물 M 5.44 90.13 104
비교 예 15 비교화합물 N 6.07 88.84 92
실시 예 1 화합물 1 4.17 120.45 132
실시 예 2 화합물 3 4.31 118.44 121
실시 예 3 화합물 5 4.16 123.94 139
실시 예 4 화합물 11 4.22 122.11 144
실시 예 5 화합물 19 4.14 114.53 140
실시 예 6 화합물 20 4.09 116.44 131
실시 예 7 화합물 29 4.10 117.32 125
실시 예 8 화합물 56 4.13 115.91 136
실시 예 9 화합물 70 4.25 120.05 136
실시 예 10 화합물 85 4.05 117.38 141
실시 예 11 화합물 96 4.03 116.88 138
실시 예 12 화합물 101 4.21 119.70 135
실시 예 13 화합물 107 4.08 115.10 136
실시 예 14 화합물 113 4.01 118.35 142
실시 예 15 화합물 121 4.12 120.35 139
실시 예 16 화합물 127 4.02 116.38 122
실시 예 17 화합물 128 4.08 120.11 137
실시 예 18 화합물 129 4.10 119.33 138
실시 예 19 화합물 130 3.99 118.21 125
실시 예 20 화합물 133 3.96 114.41 140
실시 예 21 화합물 136 4.04 116.95 130
실시 예 22 화합물 137 4.11 120.46 136
실시 예 23 화합물 163 3.95 121.17 138
실시 예 24 화합물 189 4.07 120.11 130
실시 예 25 화합물 192 4.17 121.19 128
실시 예 26 화합물 193 4.01 120.10 125
실시 예 27 화합물 232 3.94 115.74 132
실시 예 28 화합물 236 4.03 119.76 122
실시 예 29 화합물 238 4.11 116.33 135
실시 예 30 화합물 240 4.06 115.96 136
실시 예 31 화합물 241 3.99 121.31 142
실시 예 32 화합물 250 4.22 120.52 137
실시 예 33 화합물 252 4.15 120.21 131
실시 예 34 화합물 256 4.17 120.46 130
실시 예 35 화합물 277 4.05 121.67 132
실시 예 36 화합물 281 4.09 120.75 124
실시 예 37 화합물 292 3.96 116.45 136
실시 예 38 화합물 317 4.12 115.35 131
실시 예 39 화합물 352 3.97 113.15 134
실시 예 40 화합물 363 4.16 121.19 141
실시 예 41 화합물 376 4.07 116.54 143
실시 예 42 화합물 377 4.10 114.85 131
실시 예 43 화합물 401 3.94 118.21 133
실시 예 44 화합물 443 4.18 120.14 132
실시 예 45 화합물 451 4.07 117.51 135
실시 예 46 화합물 454 4.06 120.36 126
실시 예 47 화합물 456 4.08 115.35 124
실시 예 48 화합물 459 3.95 117.38 142
실시 예 49 화합물 482 4.11 118.11 123
실시 예 50 화합물 485 4.13 118.78 168
실시 예 51 화합물 489 4.11 119.62 172
실시 예 52 화합물 490 4.06 115.96 136
실시 예 53 화합물 501 3.99 121.31 142
실시 예 54 화합물 502 4.22 120.52 137
실시 예 55 화합물 512 4.15 120.21 131
실시 예 56 화합물 522 4.17 120.46 130
실시 예 57 화합물 525 4.05 121.67 132
실시 예 58 화합물 528 4.09 120.75 124
실시 예 59 화합물 539 3.96 116.45 136
실시 예 60 화합물 548 3.95 121.17 138
실시 예 61 화합물 549 4.07 120.11 130
실시 예 62 화합물 550 4.17 121.19 128
실시 예 63 화합물 570 4.01 120.10 125
실시 예 64 화합물 577 3.94 115.74 132
실시 예 65 화합물 582 4.03 119.76 122
실시 예 66 화합물 583 4.11 116.33 135
실시 예 67 화합물 591 4.06 115.96 136
실시 예 68 화합물 592 3.97 113.15 134
실시 예 69 화합물 595 4.16 121.19 141
실시 예 70 화합물 607 4.07 116.54 143
실시 예 71 화합물 622 4.10 114.85 131
실시 예 72 화합물 631 3.94 118.21 133
실시 예 73 화합물 638 4.18 120.14 132
<실험예 2>
(1) 유기 발광 소자의 제조
1,500Å의 두께로 ITO(Indium Tin Oxide)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 증대 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
이어서, 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å의 두께로 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å의 두께로 정공 수송층을 증착하였다. 이후 정공 보조층으로 하기 표 10에 기재된 화합물을 100Å의 두께로 증착하였다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole)의 화합물을 400Å의 두께로 증착하였고, 녹색 인광 도펀트로 [Ir(ppy)3]를 발광층 증착 두께의 7%로 도핑하여 증착하였다. 이후, 정공 저지층으로 BCP(bathocuproine)를 60Å의 두께로 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 200Å의 두께로 증착하였다. 마지막으로, 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å의 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
한편, 유기 발광 소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제조에 사용하였다.
(2) 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제조된 유기 발광 소자들에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 각각 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간인 수명 T95 (단위: h, 시간)을 측정하였다.
상기 측정 결과로 나타난 본 발명의 유기 발광 소자들의 특성은 하기 표 10과 같았다.
화합물 구동전압 (V) 효율 (cd/A) 수명 (T95)
비교 예 12 비교화합물 A 5.79 6.5 43
비교 예 13 비교화합물 B 6.06 6.8 42
비교 예 14 비교화합물 C 5.79 6.4 44
비교 예 15 비교화합물 D 5.76 5.9 32
비교 예 16 비교화합물 E 5.96 4.8 43
비교 예 17 비교화합물 F 6.86 5.1 42
비교 예 18 비교화합물 G 5.95 6.0 44
비교 예 19 비교화합물 H 5.90 4.3 32
비교 예 20 비교화합물 I 5.99 6.6 43
비교 예 21 비교화합물 J 6.74 6.2 42
비교 예 22 비교화합물 K 6.01 5.5 48
비교 예 23 비교화합물 L 6.00 5.9 46
비교 예 24 비교화합물 M 5.98 6.4 38
비교 예 25 비교화합물 N 5.87 6.1 49
실시 예 66 화합물 1 5.33 7.5 60
실시 예 67 화합물 3 5.32 8.2 56
실시 예 68 화합물 5 5.24 8.0 64
실시 예 69 화합물 11 5.37 7.9 65
실시 예 70 화합물 19 5.50 7.4 68
실시 예 71 화합물 20 5.46 7.3 71
실시 예 72 화합물 29 5.61 7.8 59
실시 예 73 화합물 56 5.57 7.7 55
실시 예 74 화합물 70 5.30 7.9 54
실시 예 75 화합물 85 5.27 8.0 55
실시 예 76 화합물 96 5.36 7.5 61
실시 예 77 화합물 101 5.34 7.9 62
실시 예 78 화합물 107 5.26 8.2 56
실시 예 79 화합물 113 5.35 8.1 69
실시 예 80 화합물 121 5.41 7.6 60
실시 예 81 화합물 127 5.35 7.8 62
실시 예 82 화합물 128 5.29 7.5 56
실시 예 83 화합물 129 5.44 7.6 59
실시 예 84 화합물 130 5.28 7.8 55
실시 예 85 화합물 133 5.31 7.6 51
실시 예 86 화합물 136 5.30 7.7 63
실시 예 87 화합물 137 5.48 7.5 57
실시 예 88 화합물 163 5.34 7.8 61
실시 예 89 화합물 189 5.26 8.0 54
실시 예 90 화합물 192 5.39 7.5 55
실시 예 91 화합물 193 5.40 7.6 62
실시 예 92 화합물 232 5.22 7.9 56
실시 예 93 화합물 236 5.24 7.9 59
실시 예 94 화합물 238 5.30 8.2 57
실시 예 95 화합물 240 5.29 7.8 63
실시 예 96 화합물 241 5.32 7.5 57
실시 예 97 화합물 250 5.33 7.6 62
실시 예 98 화합물 252 5.35 7.7 50
실시 예 99 화합물 256 5.29 7.9 52
실시 예 100 화합물 277 5.44 8.0 63
실시 예 101 화합물 281 5.30 7.9 55
실시 예 102 화합물 292 5.47 7.9 61
실시 예 103 화합물 317 5.51 8.1 54
실시 예 104 화합물 352 5.23 7.6 53
실시 예 105 화합물 363 5.37 7.7 61
실시 예 106 화합물 376 5.29 7.5 64
실시 예 107 화합물 377 5.30 7.5 52
실시 예 108 화합물 401 5.48 7.6 60
실시 예 109 화합물 443 5.31 7.9 61
실시 예 110 화합물 451 5.23 7.6 63
실시 예 111 화합물 454 5.37 7.7 51
실시 예 112 화합물 456 5.29 7.5 54
실시 예 113 화합물 459 5.30 7.5 52
실시 예 114 화합물 482 5.48 7.6 53
실시 예 115 화합물 485 5.35 8.1 59
실시 예 116 화합물 489 5.41 7.6 56
실시 예 117 화합물 490 5.40 7.9 60
실시 예 118 화합물 501 5.27 7.8 55
실시 예 119 화합물 502 5.33 7.8 54
실시 예 120 화합물 512 5.24 8.0 57
실시 예 121 화합물 522 5.37 7.9 51
실시 예 122 화합물 525 5.50 7.4 56
실시 예 123 화합물 528 5.46 7.3 61
실시 예 124 화합물 539 5.61 7.8 59
실시 예 125 화합물 548 5.33 7.6 62
실시 예 126 화합물 549 5.35 7.7 60
실시 예 127 화합물 550 5.38 7.8 58
실시 예 128 화합물 570 5.47 8.1 59
실시 예 129 화합물 577 5.43 7.9 56
실시 예 130 화합물 582 5.29 7.5 61
실시 예 131 화합물 583 5.30 7.5 59
실시 예 132 화합물 591 5.48 7.6 62
실시 예 133 화합물 592 5.31 7.9 60
실시 예 134 화합물 595 5.33 7.8 56
실시 예 135 화합물 607 5.39 7.7 60
실시 예 136 화합물 622 5.29 7.9 55
실시 예 137 화합물 631 5.44 8.0 53
실시 예 138 화합물 638 5.30 7.9 55
Figure pat00106
본 출원에 따른 화합물을 유기 발광 소자에 사용하는 경우 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있었다.
구체적으로, 비교예 1의 정공 수송층 재료인 NPB와 실시예 1 내지 73의 정공 수송층 재료인 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 비교하여 보면, 일부 치환기의 구조가 유사하나, 치환 위치 또는 치환기의 종류가 상이함을 확인할 수 있었다.
상기 비교화합물 A 내지 C의 경우 높은 분자량을 가지기 때문에 열안정성이 좋지 않아 증착 시에 분자를 불안정하게 하여 구동전압이 높아지고 수명저하의 원인이 된다.
또한 비교화합물 D 내지 G의 경우 아릴아민이 2치환된 구조로 1치환된 구조 보다 정공 이동도(hole mobility)가 너무 빨라져 발광층 내의 정공과 전자의 전하 균형(charge balance)이 맞지 않아 효율적인 엑시톤 형성을 하지 못하게 된다. 이는 소자의 구동전압을 증가시키고 효율을 저하시킨다.
비교화합물 H 내지 N의 경우 비교화합물에 치환된 위치보다 본 발명에서 치환된 위치가 상대적으로 빠른 정공이동도(hole mobility)룰 가지고 적정 에너지 레벨과 밴드 갭을 형성하게 되어 발광영역 내의 엑시톤이 증가하게 된다. 발광영역 내의 엑시톤이 증가한다는 것은 소자의 구동전압을 감소시키는 효과와 효율을 증가시키는 효과를 갖는다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 내용을 종합할 때, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 유기 발광 소자 내의 정공 수송층의 물질로 사용할 경우, 적정 에너지 레벨과 밴드 갭을 형성하게 되어 발광영역 내의 엑시톤이 증가하게 된다. 발광영역 내의 엑시톤이 증가한다는 것은 소자의 구동전압을 감소시키는 효과와 효율을 증가시키는 효과를 갖는다는 것을 의미한다.
100: 기판
200: 양극
300: 유기물층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 정공 저지층
305: 전자 수송층
306: 전자 주입층
400: 음극

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 O; 또는 S;이고,
    R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 하기 화학식 2; 또는 하기 화학식 3으로 표시되고,
    R3 및 R4 중 하나; 및 R5는 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되며,
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 2 및 3에 있어서,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    m 및 n은 0 내지 4의 정수이며,
    Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    a, b 및 c는 1 내지 4의 정수이며,
    m, n, a, b 및 c가 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 4]

    [화학식 5]

    [화학식 6]

    [화학식 7]

    상기 화학식 4 내지 7에 있어서,
    L1, L2, m, n, Ar1 내지 Ar3, X, a, b 및 c의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
    R1 내지 R4 및 R6 내지 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 또는 중수소;이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2-1]

    [화학식 2-2]

    [화학식 2-3]

    화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
    L1 및 m의 정의는 상기 화학식 2에서의 정의와 동일하고,
    L11 및 L12는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    a1 및 b1는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
    a2 및 b2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며,
    Ar11은 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기고,
    Ar12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    Xa는 O; S; 또는 NRc이며,
    Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기고,
    a' 및 b'은 0 내지 4의 정수이고,
    c'은 0 내지 3의 정수이며,
    a', b', c', a1, a2, b2 및 b1가 2 이상인 경우 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0%이거나, 3% 내지 100%인 것인 헤테로고리 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:























    Figure pat00140












  6. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 정공수송층 또는 정공 보조층을 포함하고, 상기 정공수송층 또는 정공 보조층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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