WO2019156405A1 - 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2019156405A1
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차용범
홍성길
김성소
천민승
서상덕
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주식회사 엘지화학
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    • H10K50/18—Carrier blocking layers

Definitions

  • the present invention relates to a compound and an organic light emitting device including the same.
  • organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon of converting electrical energy into light energy using an organic material.
  • An organic light emitting device using an organic light emitting phenomenon usually has a structure including an anode, a cathode, and an organic material layer therebetween.
  • the organic material layer has a multi-layered structure composed of different materials in order to increase efficiency and stability of the organic light emitting device.
  • the organic material layer may include a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • the present specification provides a compound and an organic light emitting device including the same.
  • One embodiment of the present invention provides a compound represented by the following formula (1).
  • X1 is N or CRa
  • X2 is N or CRb
  • X3 is N or CRc
  • at least one of X1 to X3 is N
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group,
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group,
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted alkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted ring,
  • R3 and Ra to Rc are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted aryloxy group; Substituted or unsubstituted alkylthioxy group; Substituted or unsubstituted arylthioxy group; Substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted aryl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstit
  • a3 is an integer of 1 to 6
  • n is an integer from 1 to 5
  • R3 when a3 is 2 or more, R3 is the same as or different from each other,
  • L is the same or different when n is two or more.
  • an exemplary embodiment of the present specification is an organic light emitting device including a first electrode, a second electrode, and one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein one or more layers of the organic material layers are described above. It provides an organic light emitting device comprising a compound.
  • the compound described herein may be used as a material of the organic material layer of the organic light emitting device.
  • the compounds described herein can be used as light emitting, electron transporting or electron injecting materials, preferably in hole blocking layers, electron transporting layers or electron injecting layers.
  • the organic light emitting device including the compound of the present invention can be improved in efficiency.
  • the organic light emitting device including the compound of the present invention may have a low driving voltage.
  • the organic light emitting device including the compound of the present invention can be improved in life characteristics.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting element composed of a substrate 1, an anode 2, a light emitting layer 6, and a cathode 10.
  • FIG. 2 shows a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, an electron blocking layer 5, a light emitting layer 6, a hole blocking layer 7, an electron transport layer 8. And an example of an organic light emitting element including the electron injection layer 9 and the cathode 10.
  • the present specification provides a compound represented by Chemical Formula 1 and an organic light emitting device including the same.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 includes a nitrogen-containing six-membered heterocyclic ring that is easy to accept electrons and a fluorene structure that is easily acceptable by holes, thereby forming a bipolar structure.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may control the charge balance of holes and electrons due to the bipolar structure, thereby lowering the driving voltage of the organic light emitting device and improving efficiency.
  • the compound represented by Formula 1 has a structure in which a substituent is substituted for carbon 2 and 3 of the substitutable carbon positions of the fluorene core.
  • a substituent such as triazine, pyrimidine, pyridine, etc. having good electron injection property is bonded to position 2 of the fluorene core, and further substituted at position 3 adjacent to the compound. Is combined.
  • the substituents are bonded to adjacent positions of the fluorene core, steric hindrance occurs, and the steric hindrance causes the compounds of the present invention to have a twisted molecular structure. This increases the stability of the structure, so that when the compounds of the present invention are used in the device, the lifetime of the device is improved, the efficiency of the device is increased.
  • the term "substituted or unsubstituted” is deuterium; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Silyl groups; Boron group; An alkyl group; Cycloalkyl group; Aralkyl group; An alkoxy group; Alkenyl groups; Ar alkenyl group; Phosphine oxide groups; Aryl phosphine group; Aryloxy group; Alkyl thioxy group; Arylthioxy group; Alkyl sulfoxy groups; Aryl sulfoxy group; Aryl group; Alkylaryl group; And it is substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of a heteroaryl group, or substituted or unsubstituted with a substituent to which two or more substituents of the substituents exemplified above.
  • the heteroarylaryl group may be an aryl group, and can be interpreted as a substituent to which the heteroaryl group and the aryl group are linked.
  • the group to which three substituents are linked include an aryl group substituted with a heteroaryl group substituted with an aryl group, an aryl group substituted with an aryl group substituted with a heteroaryl group, a heteroaryl group substituted with an aryl group substituted with a heteroaryl group, and the like.
  • the term "substituted or unsubstituted” is deuterium; Nitrile group; Halogen group; An alkyl group; Cycloalkyl group; Aralkyl group; Alkenyl groups; Ar alkenyl group; Aryl group; And it is substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of an arylalkyl group, or substituted or unsubstituted with a substituent to which two or more substituents of the substituents exemplified above.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the silyl group may be represented by a chemical formula of -SiRxRyRz, wherein Rx, Ry and Rz are each independently hydrogen; Substituted or unsubstituted alkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group.
  • the silyl group may be trimethylsilyl group, triethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, vinyldimethylsilyl group, propyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, diphenylsilyl group, phenylsilyl group, and the like. It doesn't work.
  • the boron group may be represented by a chemical formula of -BR 100 R 101 , wherein R 100 and R 101 are each independently hydrogen; Substituted or unsubstituted alkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group.
  • the boron group may be a dimethyl boron group, a diethyl boron group, a t-butylethyl boron group, a diphenyl boron group, a phenyl boron group, or the like, but is not limited thereto.
  • the alkoxy group means a group in which an alkyl group is bonded to an oxygen atom, and the carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 40. According to an exemplary embodiment, the alkoxy group has 1 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkoxy group has 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of the alkoxy group include, but are not limited to, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isobutyloxy group, sec-butyloxy group, pentyloxy group, iso-amyloxy group, hexyloxy group, and the like.
  • the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 40. According to an exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methylbutyl, 1-ethylbutyl, pentyl, n-pentyl , Isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n-heptyl, octyl, n-octyl , tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-nonyl, 2,2-dimethylheptyl, 1-ethyl,
  • a cycloalkyl group means a cyclic hydrocarbon group, and carbon number is not particularly limited, but is preferably 3 to 60. According to an exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 30 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 6 carbon atoms.
  • the alkenyl group represents a straight chain or crushed unsaturated hydrocarbon group, and the carbon number is not particularly limited, but is preferably 2 to 30. According to an exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 20 carbon atoms. Specific examples include, but are not limited to, ethenyl, vinyl, propenyl, allyl, isopropenyl, butenyl, isobutenyl, n-pentenyl and n-hexenyl.
  • the aralkenyl group means an alkenyl group substituted with an aryl group.
  • an aryl group means a substituted or unsubstituted monocyclic or polycyclic which is wholly or partially unsaturated.
  • carbon number is not specifically limited, It is preferable that it is C6-C60, It may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group.
  • the aryl group has 6 to 40 carbon atoms.
  • the aryl group has 6 to 30 carbon atoms.
  • the aryl group may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group.
  • Examples of the monocyclic aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group, but are not limited thereto.
  • As said polycyclic aryl group a naphthyl group, anthracenyl group, a phenanthrenyl group, a perrylenyl group, a fluoranthenyl group, a triphenylenyl group, a penalenyl group, a pyrenyl group, a tetrasenyl group, a chrysenyl group, a pentaxenyl group , Fluorenyl group, indenyl group, acenaphthylenyl group, benzofluorenyl group, spirofluorenyl group and the like, but is not limited thereto.
  • the fluorenyl group may be substituted, and two substituents may be bonded to each other to form a spiro structure.
  • substituted fluorenyl group , , , , , , And Etc., but is not limited thereto.
  • the heteroaryl group is a ring group containing one or more of N, O, and S as hetero atoms, and carbon number is not particularly limited, but is preferably 2 to 40 carbon atoms. According to an exemplary embodiment, the heteroaryl group has 2 to 30 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the heteroaryl group has 2 to 20 carbon atoms.
  • heteroaryl group examples include thiophenyl group, furanyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, oxadiazolyl group, triazolyl group, pyridinyl group, bipyridinyl group, pyrimidinyl group, tria Genyl group, triazolyl group, acridinyl group, carbolinyl group, acenaphthoquinoxalinyl group, indenoquinazolinyl group, indenoisoquinolinyl group, indenoquinolinyl group, pyridoindolyl group, pyridazinyl group, Pyrazinyl, quinolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, pyrido pyrimidinyl, pyrido pyrazinyl, pyrazino pyrazinyl,
  • an alkylaryl group means an aryl group substituted with an alkyl group.
  • the alkyl group described above may be applied to the alkyl group in the alkylthioxy group, the alkyl sulfoxy group and the alkylaryl group.
  • aryl group may be applied to the aryl group in the aralkenyl group, arylphosphine group, aryloxy group, arylthioxy group and aryl sulfoxy group.
  • adjacent means a substituent substituted on an atom directly connected to an atom to which the substituent is substituted, a substituent positioned closest to the substituent, or another substituent substituted on an atom to which the substituent is substituted.
  • two substituents substituted at the ortho position in the benzene ring and two substituents substituted at the same carbon in the aliphatic ring may be interpreted as "adjacent" groups.
  • the meaning of combining with adjacent groups to form a ring means combining with adjacent groups with each other for a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon ring; Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring; Substituted or unsubstituted aliphatic heterocycle, substituted or unsubstituted aromatic heterocycle; Or to form a condensed ring thereof.
  • the hydrocarbon ring means a ring composed only of carbon and hydrogen atoms, and the hydrocarbon ring may be an aliphatic hydrocarbon ring or an aromatic hydrocarbon ring.
  • the heterocycle means a ring including at least one of heteroatoms, and the heterocycle may be an aliphatic heterocycle or an aromatic heterocycle.
  • the aliphatic hydrocarbon ring, aromatic hydrocarbon ring, aliphatic hetero ring and aromatic hetero ring may be monocyclic or polycyclic.
  • the aliphatic hydrocarbon ring means a ring composed of only carbon and hydrogen atoms as a non-aromatic ring.
  • aliphatic hydrocarbon rings include cyclopropane, cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, 1,4-cyclohexadiene, cycloheptane, cycloheptene, cyclooctane, cyclooctene, etc. It is not limited to this.
  • the aromatic hydrocarbon ring means an aromatic ring composed only of carbon and hydrogen atoms.
  • aromatic hydrocarbon rings include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, perylene, fluoranthene, triphenylene, penalene, pyrene, tetracene, chrysene, pentacene, fluorene, indene, acetaphthalene, benzo Fluorene, spirofluorene, and the like, but are not limited thereto.
  • the aliphatic heterocycle means an aliphatic ring containing at least one of heteroatoms.
  • Examples of aliphatic heterocycles include oxirane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, pyrrolidine, piperidine, morpholine, oxane, azocaine , Thiocaine and the like, but is not limited thereto.
  • the aromatic heterocycle means an aromatic ring including at least one of heteroatoms.
  • aromatic heterocycles include pyridine, pyrrole, pyrimidine, pyridazine, furan, thiophene, imidazole, parasol, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, triazole, oxadiazole, thia Diazole, dithiazole, tetrazole, pyran, thiopyran, diazine, oxazine, thiazine, dioxin, triazine, tetrazine, isoquinoline, quinoline, quinol, quinazoline, quinoxaline, naphthyridine, acridine , Phenanthridine, diazanaphthalene, driazaindene, indole, indolizine, benzothiazole, benzoxazole, benzoimidazole, benzo
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted methyl group; Or a substituted or unsubstituted phenyl group, or combine with each other to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.
  • the linking portion of R1 and R2 is a single bond portion of the pentagonal ring of fluorene, respectively.
  • the R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently a methyl group; Or a phenyl group, or combine with each other to form a fluorene ring.
  • R3 is hydrogen or deuterium.
  • X1 is N
  • X2 is CRb
  • X3 is CRc
  • X1 is CRa
  • X2 is N
  • X3 is CRc
  • X1 is CRa
  • X2 is CRb
  • X3 is N.
  • X1 is N
  • X2 is N
  • X3 is CRc
  • X1 is N
  • X2 is CRb
  • X3 is N
  • X1 is CRa
  • X2 is N
  • X3 is N
  • X1 is N
  • X2 is N
  • X3 is N
  • the electron injection characteristic of the compound of the present invention may be improved. Therefore, in the compound of the present invention, it is most preferable that all of X1 to X3 are N.
  • Ra is hydrogen or deuterium.
  • Rb is hydrogen or deuterium.
  • Rc is hydrogen or deuterium
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L is an arylene group having 6 to 30 carbon atoms unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group.
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 24 carbon atoms.
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 12 carbon atoms.
  • L is a substituted or unsubstituted phenylene group; A substituted or unsubstituted biphenylene group; Substituted or unsubstituted terphenylene group; A substituted or unsubstituted quarterphenylene group; Substituted or unsubstituted naphthylene group; Substituted or unsubstituted anthracenylene group; Substituted or unsubstituted pyrenylene group; Substituted or unsubstituted phenanthrenylene group; Substituted or unsubstituted perenylene group; Substituted or unsubstituted tetrasenylene group; Substituted or unsubstituted triphenylene group; Substituted or unsubstituted fluoranthhenylene group; Or a substituted or unsubstituted fluorenylene
  • L is a phenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; A biphenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; Terphenylene groups unsubstituted or substituted with deuterium, alkyl or aryl groups; A quarterphenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; Naphthylene groups unsubstituted or substituted with deuterium, alkyl or aryl groups; Anthracenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; Pyrenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; Phenanthrenylene groups unsubstituted or substituted with deuterium, alkyl group;
  • L is a substituted or unsubstituted phenylene group; Or a substituted or unsubstituted biphenylene group.
  • L is a phenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group; Or a biphenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group.
  • L is a phenylene group; Or a biphenylene group.
  • L is a p-phenylene group.
  • L is an m-phenylene group.
  • n is 2 or more, at least one of the two or more L is a substituted or unsubstituted m-phenylene group.
  • n is 2 or more, at least one of the two or more L is an m-phenylene group unsubstituted or substituted with deuterium, an alkyl group or an aryl group.
  • Chemical Formula 1 is represented by any one of the following Chemical Formulas 1-A to 1-C.
  • R11 to R13 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted aryloxy group; Substituted or unsubstituted alkylthioxy group; Substituted or unsubstituted arylthioxy group; Substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted aryl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted
  • a11 and a12 are each independently an integer of 1 to 5
  • a13 is an integer of 1 to 8
  • R11 is hydrogen
  • R12 is hydrogen
  • R13 is hydrogen
  • Formula 1 is represented by the following formula (2).
  • R1, R2, R3, X1, X2, X3, Ar1, Ar2, a3 and n are the same as defined in Formula 1,
  • R 5 is hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted aryloxy group; Substituted or unsubstituted alkylthioxy group; Substituted or unsubstituted arylthioxy group; Substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted aryl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted aralkyl group; Substituted or unsub
  • a5 is an integer of 1 to 4,
  • R5 is the same as or different from each other.
  • n is an integer of 1 to 4.
  • n is an integer of 1 to 3.
  • n 1
  • n is 2.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 24 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently an aryl group unsubstituted or substituted with a nitrile group or an aryl group.
  • At least one of Ar1 and Ar2 is an aryl group substituted with a nitrile group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; Or a substituted or unsubstituted biphenyl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group unsubstituted or substituted with a nitrile group or an aryl group; Or a biphenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group or a biphenyl group unsubstituted or substituted with a nitrile group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group, a 4-nitrilephenyl group or a biphenyl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.
  • Ar3 is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms unsubstituted or substituted with an aryl group; Or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms unsubstituted or substituted with an aryl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 24 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms containing O or S.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted phenyl group; A substituted or unsubstituted biphenyl group; Substituted or unsubstituted naphthyl group; Substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group; Or a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group.
  • Ar3 is a phenyl group unsubstituted or substituted with a nitrile group or an aryl group; A biphenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group; A naphthyl group unsubstituted or substituted with an aryl group; Dibenzofuranyl group unsubstituted or substituted with an aryl group; Or a dibenzothiophenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group.
  • Ar3 is a phenyl group; 4-nitrile phenyl group; Biphenyl group; Naphthyl group; Dibenzofuranyl group; Or a dibenzothiophenyl group.
  • Formula 1 may be represented by the following formula (3).
  • R6 and R7 are the same as or different from each other, and each independently deuterium; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted aryloxy group; Substituted or unsubstituted alkylthioxy group; Substituted or unsubstituted arylthioxy group; Substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted aryl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted
  • a6 and a7 are each independently an integer of 1 to 4,
  • R6 is hydrogen
  • R7 is hydrogen
  • L is a biphenyl group
  • the nitrogen-containing 6-membered heterocycle and fluorene may be localized to control the flow of electrons and holes. Since the compound of L is a biphenyl group has excellent bipolar characteristics, it is possible to further improve the life of the device.
  • L is If L is Compared to the phosphorus structure, stacking of the compounds is effectively prevented to have an appropriate level of solubility, which facilitates the synthesis process and at the same time lowers the deposition temperature.
  • L When a phosphorus compound is used for an element, the driving voltage is lower, the efficiency of the element is higher, and the lifetime is improved as compared with the element using a compound in which L is another biphenyl group.
  • the compound of Formula 1 is any one selected from the following compounds.
  • the compound of Formula 1 may be prepared according to the following formula (1).
  • the preparation method of the compound of Chemical Formula 1 is not limited to the following Formula 1, and may be prepared by a method known in the art, and the type, position or number of substituents may be changed according to the known art. Can be.
  • R1, R2, R3, X1, X2, X3, Ar1, Ar2, Ar3, L, a3 and n are the same as defined in Chemical Formula 1.
  • Substances in which a substituent is substituted alone at carbon positions 2, 3, or 4 of the fluorene-based core are known in the organic light emitting device.
  • the present invention provides a method for synthesizing fluorene No. 2 and It is characterized by substituting a substituent at each carbon position.
  • the present invention provides a compound that improves the efficiency and lifetime characteristics of the device when used in the device by producing a compound whose molecular symmetry is distorted through the synthesis method of the general formula (1).
  • organic light emitting device including the compound represented by Formula 1.
  • an organic light emitting device including a first electrode, a second electrode, and at least one organic layer disposed between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic layer is It provides an organic light emitting device comprising the compound represented by the formula (1).
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present specification may be formed of a single layer structure, but may be formed of a multilayer structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the organic light emitting device of the present invention may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer and the like as an organic material layer.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto and may include a smaller number of organic layers.
  • the organic material layer includes at least one of an electron injection layer, an electron transport layer, and a layer for simultaneously injecting and transporting the electron, and simultaneously injects the electron injection layer, the electron injection layer, and the electron injection and transport. At least one of the layers comprises the compound.
  • the organic material layer includes a light emitting layer, and the light emitting layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes a light emitting layer, and the light emitting layer includes the compound of Formula 1 as a host.
  • the organic light emitting device is a green organic light emitting device
  • the organic material layer includes the compound of Formula 1 as a host of the light emitting layer.
  • the compound of Formula 1 when X1 to X3 is N, the compound of Formula 1 may be included as a host in the light emitting layer of the organic material layer of the organic light emitting device.
  • the organic material layer includes a hole blocking layer
  • the hole blocking layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes an electron control layer, and the electron control layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic light emitting diode may be an organic light emitting diode having a structure in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light emitting diode may be an organic light emitting diode having an inverted type in which a cathode, one or more organic material layers, and an anode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light emitting device of the present specification may have a laminated structure as follows, but is not particularly limited thereto.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting element composed of a substrate 1, an anode 2, a light emitting layer 6, and a cathode 10.
  • the compound may be included in the light emitting layer.
  • the compound is included in at least one layer of the light emitting layer, the hole blocking layer, the electron transport layer and the electron injection layer.
  • the compound of Formula 1 is included in the hole blocking layer.
  • the organic light emitting device of the present specification may be manufactured by materials and methods known in the art, except that at least one layer of the organic material layer includes the compound of the present specification, that is, the compound of Formula 1.
  • the organic material layers may be formed of the same material or different materials.
  • the organic light emitting device of the present specification may be manufactured by sequentially stacking a first electrode, an organic material layer, and a second electrode on a substrate.
  • a physical vapor deposition PVD, physical vapor deposition
  • sputtering e-beam evaporation
  • a metal or conductive metal oxide or alloys thereof on the substrate
  • It can be prepared by forming an anode, forming an organic material layer including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer thereon, and then depositing a material that can be used as a cathode thereon.
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing a cathode material, an organic material layer, and an anode material on a substrate.
  • the compound of Formula 1 may be formed of an organic material layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method in the manufacture of the organic light emitting device.
  • the solution coating method means spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spray method, roll coating, etc., but is not limited thereto.
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing an organic material layer and an anode material on a substrate (International Patent Application Publication No. 2003/012890).
  • the manufacturing method is not limited thereto.
  • the anode material a material having a large work function is usually preferred to facilitate hole injection into the organic material layer.
  • the positive electrode material that can be used in the present invention include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDOT), polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the cathode material is a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • the negative electrode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead or alloys thereof; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • the hole injection layer is a layer for injecting holes from an electrode.
  • the hole injection material has a capability of transporting holes to have a hole injection effect at an anode, and has an excellent hole injection effect for a light emitting layer or a light emitting material.
  • the compound which prevents the excitons from moving to the electron injection layer or the electron injection material, and is excellent in thin film formation ability is preferable.
  • the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the hole injection material is between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • hole injection material examples include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organic material, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic material, quinacridone-based organic material, and perylene-based Organic substances, anthraquinone and polyaniline and polythiophene-based conductive polymers, but are not limited thereto.
  • the hole transport layer is a layer for receiving holes from the hole injection layer and transporting holes to the light emitting layer.
  • the hole transport material is a material that can transport holes from an anode or a hole injection layer and transfer them to the light emitting layer.
  • the material is suitable. Specific examples thereof include an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer having a conjugated portion and a non-conjugated portion together, but are not limited thereto.
  • the electron blocking layer is a layer that prevents electrons injected from the electron injection layer from passing through the light emitting layer and into the hole injection layer, thereby improving lifetime and efficiency of the device.
  • the electron blocking layer may be formed in a suitable portion between the light emitting layer and the hole injection layer using a known material.
  • a hole transport material may be used as the electron blocking material, but is not limited thereto.
  • the electron blocking layer is formed using an aryl amine-based organic material.
  • the hole blocking layer is a layer that can prevent the holes injected from the hole injection layer to pass through the light emitting layer to the electron injection layer to improve the life and efficiency of the device, if necessary, using a known material using a known material and electron It may be formed in a suitable portion between the injection layers.
  • the hole blocking layer may be formed by vacuum thermal evaporation and spin coating of the hole blocking material in a conventional manner.
  • the hole blocking material may be an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative, a BCP or an aluminum complex ( aluminum complex) and the like, but is not limited thereto.
  • the light emitting material is a material capable of emitting light in the visible region by transporting and combining holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, and a material having good quantum efficiency with respect to fluorescence or phosphorescence is preferable.
  • Specific examples thereof include 8-hydroxyquinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole series compounds; Dimerized styryl compounds; BAlq; 10-hydroxybenzoquinoline-metal compound; Benzoxazole, benzothiazole and benzimidazole series compounds; Poly (p-phenylenevinylene) (PPV) -based polymers; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene and the like, but are not limited thereto.
  • the light emitting layer may include a host material and a dopant material.
  • the host material is a condensed aromatic ring derivative or a heterocyclic containing compound.
  • the condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, and fluoranthene compounds
  • the heterocyclic compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, and ladders. Type furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but is not limited thereto.
  • Dopant materials include aromatic amine derivatives, styrylamine compounds, boron complexes, fluoranthene compounds, metal complexes, and the like.
  • the aromatic amine derivative is a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamine group, and includes pyrene, anthracene, chrysene and periplanthene having an arylamine group, and the styrylamine compound is substituted or unsubstituted.
  • At least one arylvinyl group is substituted with the arylamine, and one or two or more substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamine group are substituted or unsubstituted.
  • substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamine group are substituted or unsubstituted.
  • styrylamine, styryldiamine, styryltriamine, styryltetraamine and the like but is not limited thereto.
  • the metal complex includes, but is not limited to, an iridium complex, a platinum complex, and the like.
  • the electron transport layer is a layer that receives electrons from the electron injection layer and transports the electrons to the light emitting layer.
  • the electron transporting material is a material capable of injecting electrons well from the cathode and transferring them to the light emitting layer. Suitable. Specific examples thereof include Al complexes of 8-hydroxyquinoline; Complexes including Alq 3 ; Organic radical compounds; Hydroxyflavone-metal complexes and the like, but are not limited thereto.
  • the electron transport layer can be used with any desired negative electrode material, as used in accordance with the prior art.
  • suitable negative electrode materials are conventional materials having a low work function followed by an aluminum or silver layer. Specifically cesium, barium, calcium, ytterbium and samarium, followed by aluminum layers or silver layers in each case.
  • the electron injection layer is a layer for injecting electrons from an electrode, has an ability to transport electrons to the electron injection material, has an electron injection effect from the cathode, excellent electron injection effect to the light emitting layer or the light emitting material, and is generated in the light emitting layer
  • the compound which prevents the movement of the excited excitons to the hole injection layer, and is excellent in thin film formation ability is preferable.
  • fluorenone anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preorenylidene methane, anthrone and the like and derivatives thereof, tri Azine derivatives, metal complex compounds and nitrogen-containing five-membered ring derivatives, but are not limited thereto.
  • Examples of the metal complex compound include 8-hydroxyquinolinato lithium, bis (8-hydroxyquinolinato) zinc, bis (8-hydroxyquinolinato) copper, bis (8-hydroxyquinolinato) manganese, Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (2-methyl-8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8-hydroxyquinolinato) gallium, bis (10-hydroxybenzo [h] Quinolinato) beryllium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinato) chlorogallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) ( o-cresolato) gallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) (1-naphtolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinato) (2-naphtolato) gallium, It is not limited to this.
  • the organic light emitting device may be a top emission type, a bottom emission type, or a double side emission type according to a material used.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) at a thickness of 1,000 ⁇ was placed in distilled water in which detergent was dissolved and ultrasonically cleaned.
  • ITO indium tin oxide
  • Fischer Co. was used as a detergent
  • distilled water was filtered secondly as a filter of Millipore Co. as a distilled water.
  • ultrasonic washing was performed twice with distilled water for 10 minutes.
  • ultrasonic washing with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, methanol dried and transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was cleaned for 5 minutes using an oxygen plasma, and then the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • the compound of the following compound HI1 and the following compound HI2 was thermally vacuum-deposited at a thickness of 100 kPa so that the ratio of 98: 2 (molar ratio) was formed on the ITO transparent electrode as the anode thus prepared to form a hole injection layer.
  • Compound (1150 ⁇ ) represented by the following Chemical Formula HT1 was vacuum deposited on the hole injection layer to form a hole transport layer.
  • the electron blocking layer was formed by vacuum depositing a compound of EB1 on the hole transport layer with a film thickness of 50 GPa.
  • the light emitting layer was formed by vacuum depositing the compound represented by the following formula BH and the compound represented by the following formula BD at a weight ratio of 50: 1 on the electron blocking layer with a film thickness of 200 ⁇ s.
  • Compound 1 was vacuum deposited on the light emitting layer with a film thickness of 50 GPa to form a hole blocking layer.
  • the compound represented by the following formula ET1 and the compound represented by the following formula LiQ were vacuum-deposited at a weight ratio of 1: 1 on the hole blocking layer to form an electron injection and transport layer at a thickness of 30 kPa.
  • Lithium fluoride (LiF) and aluminum were deposited on the electron injection and transport layer sequentially to a thickness of 12 ⁇ and 1,000 ⁇ to form a cathode.
  • the lithium fluoride of the cathode was 0.3 ⁇ / sec
  • aluminum is deposited at a rate of 2 ⁇ / sec
  • the organic light emitting device was manufactured by maintaining 7 torr to 5 ⁇ 10 ⁇ 6 torr.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1-1 except for using the compound of Table 1 as a hole blocking layer instead of the compound 1.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1-1 except for using the compound of Table 1 as a hole blocking layer instead of the compound 1.
  • the compounds of HB1, HB2, HB3 and HB4 used in Table 1 below are as follows.
  • T95 means the time it takes for the brightness to decrease to 95% from the initial brightness (1600 nit).
  • the organic light emitting device using the compound of the present invention as a hole blocking layer exhibited excellent characteristics in terms of efficiency, driving voltage and stability of the organic light emitting device.
  • Examples 1-1 to 1-18 of Table 1 when the triazine, pyrimidine or pyridine substituted material via an aryl group at the carbon position 2 of the fluorene core, the device is a low voltage It can be seen that it shows high efficiency, long life.
  • the compound according to the present invention has excellent hole blocking ability and can be applied to an organic light emitting device.
  • the heterocycle including N When the compound bonded to the fluorene core is used as the hole blocking layer, it can be seen that the driving voltage of the device is lower, the efficiency of the device is higher.
  • Examples 1-18 of Table 1 when a compound having a triazine group containing a CN group as a substituent bonded to the fluorene core is used as the hole blocking layer, it can be seen that the lifetime is the highest.
  • the CN group in the compound slightly improves the lifetime of the device by slightly slowing the injection of electrons into the light emitting layer in the hole blocking layer.

Abstract

본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
본 발명은 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 2월 9일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0016458호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어지며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 난다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
X1은 N 또는 CRa이고, X2는 N 또는 CRb이며, X3는 N 또는 CRc이고, X1 내지 X3 중 1 이상은 N이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
Ar3는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
L은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
R3 및 Ra 내지 Rc는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
a3는 1 내지 6의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이고,
a3가 2 이상인 경우 R3는 서로 같거나 상이하며,
n이 2 이상인 경우 L은 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 전술한 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용될 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 본 명세서에 기재된 화합물은 발광, 전자 수송 또는 전자 주입 재료로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 정공 차단층, 전자 수송층 또는 전자 주입층에 사용될 수 있다.
일 실시상태에 있어서, 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 효율이 향상될 수 있다.
일 실시상태에 있어서, 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 구동전압이 낮아질 수 있다.
일 실시상태에 있어서, 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 수명 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(6) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 전자 차단층(5), 발광층(6), 정공 차단층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자를 받기 쉬운 함질소 6원 헤테로고리 및 정공을 받기 쉬운 플루오렌 구조를 함께 포함함으로써, 바이폴라(bipolar) 구조를 형성한다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바이폴라 구조로 인하여 정공 및 전자의 흐름(charge balance)이 조절되어, 유기 발광 소자의 구동 전압을 낮추고 효율을 개선할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌 코어의 치환 가능한 탄소 위치 중 2번 및 3번 탄소에 치환기가 치환된 구조를 가진다. 구체적으로, 본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은, 플루오렌 코어의 2번 위치에 전자주입성이 좋은 트리아진, 피리미딘, 피리딘 등의 치환기가 결합되어 있으며, 추가로 인접한 3번 위치에 치환기가 결합되어 있다.
상기 치환기들은 플루오렌 코어의 인접한 위치에 결합되므로 입체장애가 발생하며, 상기 입체장애로 인하여 본 발명의 화합물들은 뒤틀린 분자 구조를 가진다. 이로서 구조의 안정성이 증가되므로, 본 발명의 화합물들을 소자에 사용하는 경우, 소자의 수명이 향상되며, 소자의 효율이 높아진다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000002
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 아르알킬기; 알콕시기; 알케닐기; 아르알케닐기; 포스핀옥사이드기; 아릴포스핀기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 아릴기; 알킬아릴기; 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, 헤테로아릴아릴기는 아릴기일 수도 있고, 헤테로아릴기와 아릴기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다. 3개의 치환기가 연결된 기의 예로는 아릴기로 치환된 헤테로아릴기로 치환된 아릴기, 헤테로아릴기로 치환된 아릴기로 치환된 아릴기, 헤테로아릴기로 치환된 아릴기로 치환된 헤테로아릴기등이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 알킬기; 시클로알킬기; 아르알킬기; 알케닐기; 아르알케닐기; 아릴기; 및 아릴알킬기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRxRyRz의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Rx, Ry 및 Rz는 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BR100R101의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 R100 및 R101은 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 디메틸붕소기, 디에틸붕소기, t-부틸에틸붕소기, 디페닐붕소기, 페닐붕소기 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 산소원자에 알킬기가 결합된 기를 의미하며, 탄소수는 특별히 한정되지는 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 6이다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸부틸, 1-에틸부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸프로필, 1,1-디메틸프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 환형 탄화수소기를 의미하며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 3 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분쇄 불포화 탄화수소기를 나타내며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 구체적인 예로는 에테닐, 비닐, 프로페닐, 알릴, 이소프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, n-펜테닐 및 n-헥세닐이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기는 아릴기로 치환된 알케닐기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 전체적으로 또는 부분적으로 불포화된 치환 또는 비치환된 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭을 의미한다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 40이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 상기 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로플루오레닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 치환된 플루오레닐기로는
Figure PCTKR2019001114-appb-I000003
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000004
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000005
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000006
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000007
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000008
,
Figure PCTKR2019001114-appb-I000009
및
Figure PCTKR2019001114-appb-I000010
등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 N, O, S 중 1개 이상을 포함하는 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 30이다. 다른 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 20이다. 헤테로아릴기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 트리아졸릴기, 피리디닐기, 비피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기, 아세나프토퀴녹살리닐기, 인데노퀴나졸리닐기, 인데노이소퀴놀리닐기, 인데노퀴놀리닐기, 피리도인돌릴기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐(phenanthrolinyl)기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페녹사지닐기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 헤테로아릴기는 지방족 헤테로아릴기와 방향족 헤테로아릴기를 포함한다.
본 명세서에 있어서, 알킬아릴기는 알킬기로 치환된 아릴기를 의미한다.
상기 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 및 알킬아릴기 중의 알킬기에는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
상기 아르알케닐기, 아릴포스핀기, 아릴옥시기, 아릴티옥시기 및 아릴술폭시기 중의 아릴기에는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho) 위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리, 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다. 상기 탄화수소고리는 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미하며, 상기 탄화수소고리는 지방족 탄화수소고리이거나 방향족 탄화수소고리일 수 있다. 상기 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 고리를 의미하며, 상기 헤테로고리는 지방족 헤테로고리이거나 방향족 헤테로고리일 수 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
상기 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 지방족 탄화수소고리의 예로는 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로부텐, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 시클로헥산, 시클로헥센, 1,4-시클로헥사디엔, 시클로헵탄, 시클로헵텐, 시클로옥탄, 시클로옥텐 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 방향족 탄화수소고리란 탄소와 수소 원자로만 이루어진 방향족의 고리를 의미한다. 방향족 탄화수소고리의 예로는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페릴렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 페날렌, 피렌, 테트라센, 크라이센, 펜타센, 플루오렌, 인덴, 아세타프탈렌, 벤조플루오렌, 스피로플루오렌 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 지방족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족 고리를 의미한다. 지방족 헤테로고리의 예로는, 옥시레인(oxirane), 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥세인(1,4-dioxane), 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린(morpholine), 옥세판, 아조케인, 티오케인 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 방향족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리를 의미한다. 방향족 헤테로고리의 예로는, 피리딘, 피롤, 피리미딘, 피리다진, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 파라졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 디티아졸, 테트라졸, 피란, 티오피란, 디아진, 옥사진, 티아진, 다이옥신, 트리아진, 테트라진, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴놀, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 아크리딘, 페난트리딘, 디아자나프탈렌, 드리아자인덴, 인돌, 인돌리진, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 페나진, 이미다조피리딘, 페녹사진, 페난트리딘, 인돌라카바졸, 인데노카바졸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성한다. 상기 R1 및 R2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오렌기를 형성한다고 할 때, R1 및 R2의 연결부위는 각각 플루오렌의 오각 고리의 단일결합 부분이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 또는 페닐기이거나, 서로 결합하여 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1는 N이고, 상기 X2는 CRb이며, 상기 X3는 CRc이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 CRa이고, 상기 X2는 N이며, 상기 X3는 CRc이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1는 CRa이고, 상기 X2는 CRb이며, X3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 N이고, 상기 X2는 N이며, 상기 X3는 CRc이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 N이고, 상기 X2는 CRb이며, 상기 X3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 CRa이고, 상기 X2는 N이며, 상기 X3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 N이고, 상기 X2는 N이며, 상기 X3는 N이다.
상기 X1 내지 X3를 포함하는 헤테로고리에 포함하는 N의 개수가 많아질수록 본 발명 화합물의 전자 주입 특성이 향상될 수 있다. 이에 본 발명 화합물에 있어서 X1 내지 X3가 모두 N인 것이 가장 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rb는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rc는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기; 치환 또는 비치환된 테트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기; 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기; 중수소, 아릴기 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 테트라세닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기; 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기; 또는 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 페닐렌기; 또는 바이페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 p-페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 m-페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은
Figure PCTKR2019001114-appb-I000011
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은
Figure PCTKR2019001114-appb-I000012
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은
Figure PCTKR2019001114-appb-I000013
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 2 이상이고, 2 이상의 L 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 m-페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 2 이상이고, 2 이상의 L 중 적어도 하나는 중수소, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 m-페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-A 내지 1-C 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-A]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000014
[화학식 1-B]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000015
[화학식 1-C]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000016
상기 화학식 1-A 내지 1-C에 있어서,
R3, Ar1 내지 Ar3, X1 내지 X3, L, n 및 a3의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R11 내지 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
a11 및 a12는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
a13은 1 내지 8의 정수이고,
a11 내지 a13이 2 이상인 경우, 괄호 안의 2 이상의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R11은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R12는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R13은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000017
상기 화학식 2에 있어서, R1, R2, R3, X1, X2, X3, Ar1, Ar2, a3 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R5는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성할 수 있고,
a5는 1 내지 4의 정수이며,
a5가 2 이상인 경우, R5는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 1 내지 4의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 1 내지 3의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 니트릴기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 니트릴기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 니트릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 4-니트릴페닐기 또는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기; 또는 O 또는 S를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 니트릴기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3는 페닐기; 4-니트릴페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 디벤조퓨라닐기; 또는 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000018
상기 화학식 3에 있어서,
R1 내지 R3, Ar1 내지 Ar3, X1 내지 X3 및 a3의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
a6 및 a7은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고,
a6 및 a7이 2 이상인 경우, 괄호 안의 2 이상의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 수소이다.
상기 L이 바이페닐기이면, 함질소 6원 헤테로고리와 플루오렌이 구역화(localization)되어 전자와 정공의 흐름이 보다 제어될 수 있다. 상기 L이 바이페닐기인 화합물은 우수한 바이폴라(bipolar) 특성을 가지므로, 소자의 수명을 보다 개선할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 L이
Figure PCTKR2019001114-appb-I000019
이면, L이
Figure PCTKR2019001114-appb-I000020
인 구조에 비하여 화합물의 스태킹(stacking)이 효과적으로 방지되어 적절한 수준의 용해도를 가져, 합성 공정이 용이하고 동시에 증착 온도가 낮아진다.
이에, L이
Figure PCTKR2019001114-appb-I000021
인 화합물을 소자에 사용하면, L이 기타 바이페닐기인 화합물을 사용한 소자에 비하여 구동 전압이 낮고, 소자의 효율이 높으며, 수명이 향상된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 화학식 1의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019001114-appb-I000022
Figure PCTKR2019001114-appb-I000023
Figure PCTKR2019001114-appb-I000024
Figure PCTKR2019001114-appb-I000025
Figure PCTKR2019001114-appb-I000026
Figure PCTKR2019001114-appb-I000027
Figure PCTKR2019001114-appb-I000028
Figure PCTKR2019001114-appb-I000029
Figure PCTKR2019001114-appb-I000030
Figure PCTKR2019001114-appb-I000031
Figure PCTKR2019001114-appb-I000032
Figure PCTKR2019001114-appb-I000033
Figure PCTKR2019001114-appb-I000034
Figure PCTKR2019001114-appb-I000035
Figure PCTKR2019001114-appb-I000036
Figure PCTKR2019001114-appb-I000037
Figure PCTKR2019001114-appb-I000038
Figure PCTKR2019001114-appb-I000039
Figure PCTKR2019001114-appb-I000040
Figure PCTKR2019001114-appb-I000041
Figure PCTKR2019001114-appb-I000042
Figure PCTKR2019001114-appb-I000043
Figure PCTKR2019001114-appb-I000044
Figure PCTKR2019001114-appb-I000045
Figure PCTKR2019001114-appb-I000046
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 전술한 화학식 1의 화합물은 하기 일반식 1에 따라 제조될 수 있다.
그러나 상기 화학식 1의 화합물의 제조 방법은 하기 일반식 1에 한정되지 않고, 당 기술분야에 알려진 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당 기술분야에 알려진 기술에 따라 변경될 수 있다.
[일반식 1]
Figure PCTKR2019001114-appb-I000047
상기 일반식 1에 있어서, R1, R2, R3, X1, X2, X3, Ar1, Ar2, Ar3, L, a3 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
플루오렌 계열의 코어의 2번, 3번 또는 4번 탄소 위치에 단독으로 치환기가 치환된 물질은 유기 발광 소자에서 알려져 있으나, 본 발명은 상기 일반식 1의 새로운 합성법을 통하여 플루오렌의 2번 및 3번 탄소 위치에 치환기를 각각 치환시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 상기 일반식 1의 합성법을 통하여, 분자의 대칭성이 뒤틀린 화합물을 제조하여, 소자에 사용시 소자의 효율 및 수명 특성을 향상시키는 화합물을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나의 층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
본 명세서의 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 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 전자 주입층 및 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층이 상기 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자이고, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3가 N인 경우, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 중 발광층에 호스트로서 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 차단층을 포함하고, 상기 정공 차단층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 조절층을 포함하고, 상기 전자 조절층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
이외에도 본 명세서의 유기 발광 소자는 하기와 같은 적층 구조를 가질 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
(1) 양극/정공수송층/발광층/음극
(2) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/음극
(3) 양극/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/음극
(4) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(5) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(6) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(7) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(8) 양극/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(9) 양극/정공주입층/정공버퍼층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(10) 양극/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(11) 양극/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(12) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(13) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(14) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(15) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극
(16) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(17) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(6) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 전자 차단층(5), 발광층(6), 정공 차단층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층, 정공 차단층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나의 층에 포함된다. 일 실시상태에 있어서, 화학식 1의 화합물은 정공 차단층에 포함된다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려진 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 물리적 증착 방법(PVD, physical Vapor Deposition)을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 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.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 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.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자 주입층 또는 전자 주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 차단층은 전자 주입층으로부터 주입된 전자가 발광층을 지나 정공 주입층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이다. 상기 전자 차단층은 공지의 재료를 사용하여 발광층과 정공 주입층 사이의 적절한 부분에 형성될 수 있다. 전자 차단 물질로는 정공 수송 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전자 차단층은 아릴 아민 계열의 유기물을 사용하여 형성된다.
상기 정공 차단층은 정공 주입층으로부터 주입된 정공이 발광층을 지나 전자 주입층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이고, 필요한 경우에 공지의 재료를 사용하여 발광층과 전자 주입층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있다. 정공 차단층은 정공 차단 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 및 스핀 코팅하여 형성할 수 있으며, 정공 차단 물질로는 구체적으로 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물(aluminum complex) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-하이드록시퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-하이드록시벤조퀴놀린-금속 화합물; 벤즈옥사졸, 벤조티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아민기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송층은 전자 주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-하이드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 하이드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 음극 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 음극 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 트리아진 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법과 특성을 설명한다.
<A 내지 D의 제조예>
A의 제조예
Figure PCTKR2019001114-appb-I000048
B의 제조예
Figure PCTKR2019001114-appb-I000049
C의 제조예
Figure PCTKR2019001114-appb-I000050
D의 제조예
Figure PCTKR2019001114-appb-I000051
<제조예 1>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000052
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(10.33g, 26.08mmol), 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(10.5g, 22.68mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.79g, 0.68mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 화합물 1(10.67g, 72%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 654)
<제조예 2>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000053
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(9.34g, 23.6mmol), 2-(4'-브로모-[1,1'-바이페닐]-4-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(9.5g, 20.52mmol)을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.71g, 0.62mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240ml로 재결정하여 화합물 2(8.67g, 65%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 654)
<제조예 3>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000054
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(10g, 25.26mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(8.5g, 21.96mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.76g, 0.66mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210ml로 재결정하여 화합물 3(7.76g, 61%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 578)
<제조예 4>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000055
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(8.95g, 22.60mmol), 2-([1,1'-바이페닐]-4-일)-4-(4-브로모페닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진(9.1g, 19.65mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.68g, 0.59mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 220ml로 재결정하여 화합물 4(6.47g, 50%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 654)
<제조예 5>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000056
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(7.69g, 19.42mmol), 4-([1.1'-바이페닐]-4-일)-6-(4-브로모페닐)-2-피넬피리미딘(7.8g, 16.88mmol)을 테트라하이드로퓨란 200ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(100ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.59g, 0.51mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 화합물 5(5.17g, 47%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 653)
<제조예 6>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000057
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(6.49g, 16.39mmol), 2-([1,1'-바이페닐]-3-일)-4-(4-브로모페닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진(6.6g, 14.25mmol)을 테트라하이드로퓨란 180ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(90ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.49g, 0.43mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 220ml로 재결정하여 화합물 6(7.21g, 62%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 654)
<제조예 7>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000058
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B(8.35g, 14.65mmol), 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (5.9g, 12.74mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.44g, 0.38mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에탄올 300ml로 재결정하여 화합물 7(8.12g, 77%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 828)
<제조예 8>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000059
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B(10.5g, 18.42mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(6.2g, 16.02mmol)을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.56g, 0.48mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260ml로 재결정하여 화합물 8(9.23g, 77%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 752)
<제조예 9>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000060
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B(9.82g, 17.24mmol), 4-(4-브로모페닐)-2,6-디페닐피리미딘(5.8g, 14.99mmol)을 테트라하이드로퓨란 260ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(130ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.52g, 0.45mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 220ml로 재결정하여 화합물 9(5.67g, 50%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 751)
<제조예 10>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000061
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B(9.45g, 16.58mmol), 2-(4-브로모나프탈레-1-닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(6.3g, 14.42mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.5g, 0.43mmol)을 넣은 후 9시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 320ml로 재결정하여 화합물 10(8.11g, 70%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 802)
<제조예 11>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000062
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C(8.59g, 17.68mmol), 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(7.12g, 15.38mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.53g, 0.46mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 210ml로 재결정하여 화합물 11(8.36g, 73%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 744)
<제조예 12>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000063
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C(9.21g, 18.96mmol), 2-(3'-브로모-[1,1'-비페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(6.38g, 16.49mmol)을 테트라하이드로퓨란 260ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(130ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.57g, 0.49mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260ml로 재결정하여 화합물 12(6.95g, 63%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 668)
<제조예 13>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000064
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C(8.51g, 17.5mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐피리딘(5.86g, 15.22mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.53g, 0.46mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240ml로 재결정하여 화합물 13(5.76g, 57%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 666)
<제조예 14>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000065
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C(9.39g, 19.32mmol), 2-(4-브로모페닐)-4-(나프탈렌-1-일)6-페닐-1,3,5-트리아진(7.34g, 16.8mmol)을 테트라하이드로퓨란 260ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(130ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.58g, 0.5mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 280ml로 재결정하여 화합물 14(8.85g, 73%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 718)
<제조예 15>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000066
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 D(9.08g, 14.56mmol), 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(5.86g, 12.66mmol)을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.44g, 0.38mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240ml로 재결정하여 화합물 15(6.85g, 61%)를 제조하였다. (MS[M+H]+= 882)
<제조예 16>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000067
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 D(7.24g, 11.60mmol), 4-(4-브로모페닐)-2,6-디페닐피리미딘(4.67, 10.09mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.35g, 0.3mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 230ml로 재결정하여 화합물 16(4.67g, 58%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 805)
<제조예 17>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000068
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 D(10.29g, 16.49mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(5.55g, 14.34mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.5g, 0.43mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240ml로 재결정하여 화합물 17(7.62g, 66%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 806)
<제조예 18>
Figure PCTKR2019001114-appb-I000069
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(8.68g, 21.92mmol), 4-(4-(4-브로모페닐)-6-페닐-1,3,6-트리아진-2-일)벤조나이트릴 (8.21g, 19.93mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.69g, 0.6mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260ml로 재결정하여 화합물 18(7.76g, 65%)을 제조하였다. (MS[M+H]+= 603)
실시예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 양극인 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 HI1 및 하기 화합물 HI2의 화합물을 98:2(몰비)의 비가 되도록 100Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 하기 화학식 HT1으로 표시되는 화합물(1150Å)을 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 50Å으로 EB1의 화합물을 진공 증착하여 전자 차단층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 차단층 위에 막 두께 200Å으로 하기 화학식 BH로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 BD로 표시되는 화합물을 50:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 막 두께 50Å으로 화합물 1을 진공 증착하여 정공 차단층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공 차단층 위에 하기 화학식 ET1으로 표시되는 화합물과 하기 화학식 LiQ로 표시되는 화합물을 1:1의 중량비로 진공증착하여 30Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure PCTKR2019001114-appb-I000070
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 내지 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2×10-7 torr 내지 5×10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1-2 내지 실시예 1-18
화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 정공 차단층으로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1-1 내지 1-4
화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 정공 차단층으로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 1에서 사용한 HB1, HB2, HB3 및 HB4의 화합물은 하기와 같다.
Figure PCTKR2019001114-appb-I000071
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95는 휘도가 초기 휘도(1600 nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
화합물(정공차단층) 전압(V@10mA/cm2) 효율(cd/A@10mA/cm2) 색좌표(x,y) T95(hr)
실시예 1-1 화합물 1 4.26 6.35 (0.140, 0.045) 300
실시예 1-2 화합물 2 4.33 6.23 (0.141, 0.045) 275
실시예 1-3 화합물 3 4.38 6.24 (0.143, 0.046) 275
실시예 1-4 화합물 4 4.39 6.25 (0.142, 0.045) 280
실시예 1-5 화합물 5 4.32 6.26 (0.140, 0.046) 265
실시예 1-6 화합물 6 4.36 6.27 (0.141, 0.047) 290
실시예 1-7 화합물 7 4.25 6.39 (0.140, 0.046) 305
실시예 1-8 화합물 8 4.33 6.18 (0.141, 0.047) 290
실시예 1-9 화합물 9 4.43 6.17 (0.141, 0.046) 260
실시예 1-10 화합물 10 4.37 6.19 (0.140, 0.047) 285
실시예 1-11 화합물 11 4.26 6.38 (0.142, 0.045) 280
실시예 1-12 화합물 12 4.31 6.14 (0.140, 0.046) 270
실시예 1-13 화합물 13 4.48 6.17 (0.141, 0.047) 250
실시예 1-14 화합물 14 4.43 6.16 (0.142, 0.047) 275
실시예 1-15 화합물 15 4.25 6.31 (0.141, 0.046) 300
실시예 1-16 화합물 16 4.42 6.10 (0.141, 0.046) 260
실시예 1-17 화합물 17 4.45 6.15 (0.142, 0.048) 270
실시예 1-18 화합물 18 4.52 6.16 (0.141, 0.046) 325
비교예 1-1 HB1 4.73 5.78 (0.142, 0.047) 160
비교예 1-2 HB2 5.06 5.52 (0.143, 0.048) 135
비교예 1-3 HB3 4.66 5.87 (0.143, 0.048) 220
비교예 1-4 HB4 4.94 5.61 (0.143, 0.048) 185
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물을 정공 차단층으로 사용한 유기 발광 소자는, 유기 발광 소자의 효율, 구동 전압 및 안정성 면에서 우수한 특성을 나타내었다.
상기 표 1의 실시예 1-1 내지 1-18에서는, 플루오렌 코어의 2번 탄소 위치에 트리아진, 피리미딘 또는 피리딘이 아릴기를 통하여 치환된 물질을 정공 차단층으로 사용하는 경우, 소자가 저전압, 고효율 및 장수명의 특성을 보이는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 화합물은 정공 차단 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능하다.
나아가 상기 실시예 1-1, 1-7, 1-11 및 1-15의 결과를 참조하면, N을 포함하는 헤테로고리가
Figure PCTKR2019001114-appb-I000072
로 연결되어 플루오렌 코어에 결합된 화합물을 정공 차단층으로 사용하였을 때, 소자의 구동 전압이 더 낮고, 소자의 효율이 더 높음을 확인할 수 있다.
상기 표 1의 실시예 1-18에서, 치환기에 CN기를 포함하는 트리아진기가 플루오렌 코어에 결합된 화합물을 정공 차단층으로 사용하였을 때, 수명이 가장 높음을 확인할 수 있다. 화합물 내의 CN기는 정공 차단층 내에서 발광층으로의 전자의 주입을 약간 느리게 함으로써, 소자의 수명을 크게 향상시킨다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(정공 차단층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
<부호의 설명>
1: 기판
2: 양극
3: 정공 주입층
4: 정공 수송층
5: 전자 차단층
6: 발광층
7: 정공 차단층
8: 전자 수송층
9: 전자 주입층
10: 음극

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000073
    상기 화학식 1에 있어서,
    X1은 N 또는 CRa이고, X2는 N 또는 CRb이며, X3는 N 또는 CRc이고, X1 내지 X3 중 1 이상은 N이며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    Ar3는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    L은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    R3 및 Ra 내지 Rc는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    a3는 1 내지 6의 정수이고,
    n은 1 내지 5의 정수이고,
    a3가 2 이상인 경우 R3는 서로 같거나 상이하며,
    n이 2 이상인 경우 L은 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-A 내지 1-C 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 1-A]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000074
    [화학식 1-B]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000075
    [화학식 1-C]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000076
    상기 화학식 1-A 내지 1-C에 있어서,
    R3, Ar1 내지 Ar3, X1 내지 X3, L, n 및 a3는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    R11 내지 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    a11 및 a12는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이고,
    a13은 1 내지 8의 정수이고,
    a11 내지 a13이 2 이상인 경우, 괄호 안의 2 이상의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기; 치환 또는 비치환된 테트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기; 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기인 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000077
    상기 화학식 2에 있어서, R1, R2, R3, X1, X2, X3, Ar1, Ar2, Ar3, a3 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    R5는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성하고,
    a5는 1 내지 4의 정수이며,
    a5가 2 이상인 경우, R5는 서로 같거나 상이하다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기인 것인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000078
    상기 화학식 3에 있어서,
    R1 내지 R3, Ar1 내지 Ar3, X1 내지 X3 및 a3의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    a6 및 a7은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고,
    a6 및 a7이 2 이상인 경우, 괄호 안의 2 이상의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000079
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000080
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000081
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000082
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000083
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000084
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000085
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000086
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000087
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000088
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000089
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000090
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000091
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000092
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000093
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000094
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000095
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000096
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000097
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000098
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000099
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000100
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000101
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000102
    Figure PCTKR2019001114-appb-I000103
    .
  8. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 청구항 1 내지 7 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층이 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 정공 차단층을 포함하고, 상기 정공 차단층이 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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