WO2019225985A1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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WO2019225985A1
WO2019225985A1 PCT/KR2019/006204 KR2019006204W WO2019225985A1 WO 2019225985 A1 WO2019225985 A1 WO 2019225985A1 KR 2019006204 W KR2019006204 W KR 2019006204W WO 2019225985 A1 WO2019225985 A1 WO 2019225985A1
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unsubstituted
light emitting
organic light
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강성경
박영주
김광현
배재순
이재철
김화경
정재학
박형일
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the organic light emitting phenomenon is an example of converting an electric current into visible light by an internal process of a specific organic molecule.
  • the principle of the organic light emitting phenomenon is as follows. When the organic material layer is positioned between the anode and the cathode, when a current is applied between the two electrodes, electrons and holes are injected into the organic material layer from the cathode and the anode, respectively. Electrons and holes injected into the organic material layer recombine to form excitons, and the excitons fall back to the ground to shine.
  • the materials used in the organic light emitting device are pure organic materials or complex compounds in which organic materials and metals are complexed, and according to the purpose, hole injection materials, hole transport materials, light emitting materials, electron transport materials, electron injection materials, etc. It can be divided into.
  • the hole injection material or the hole transport material an organic material having a p-type property, that is, an organic material which is easily oxidized and has an electrochemically stable state during oxidation, is mainly used.
  • the electron injecting material or the electron transporting material an organic material having an n-type property, that is, an organic material which is easily reduced and has an electrochemically stable state during reduction is mainly used.
  • the light emitting material a material having a p-type property and an n-type property at the same time, that is, a material having a stable form in both oxidation and reduction states, and a material having high luminous efficiency for converting it to light when excitons are formed desirable.
  • the material used in the organic light emitting device is preferably excellent in thermal stability. This is because joule heat is generated by the movement of charges in the organic light emitting device.
  • NPB n-propyl bromide
  • the glass transition temperature of less than or equal to 100 ° C., which makes it difficult to use an organic light emitting device that requires a high current.
  • the material used for the organic light emitting device should have an appropriate band gap and HOMO or LUMO energy level.
  • PEDOT Poly (3,4-ethylenediocythiophene) doped with poly (styrenesulfonic acid)
  • LUMO energy of organic materials used as light emitting layer materials Since the LUMO energy level is lower than the level, it is difficult to manufacture an organic light emitting device having high efficiency and long life.
  • the material used for the organic light emitting device should be excellent in chemical stability, charge mobility, interfacial characteristics with the electrode or the adjacent layer. That is, the material used for the organic light emitting device should be less deformation of the material by moisture or oxygen.
  • by having an appropriate hole or electron mobility it should be able to maximize the exciton formation by balancing the density of holes and electrons in the light emitting layer of the organic light emitting device.
  • for the stability of the device should be able to improve the interface with the electrode containing a metal or metal oxide.
  • first electrode A second electrode provided to face the first electrode; And at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers is a compound represented by Formula 1; And it provides an organic light-emitting device comprising a coating composition or a cured product thereof comprising an ionic compound comprising an anionic group represented by the formula (11).
  • R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Substituted or unsubstituted alkyl group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
  • r1 to r3 are each 1 to 3
  • r4 is 1 to 4
  • R1 to R4 are each 2 or more, two or more R1 to R4 are the same as or different from each other,
  • X1 to X3 are the same as or different from each other, and each independently selected from the following structural formulas,
  • L 4 is a substituted or unsubstituted alkylene group
  • L5 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • R 5 is hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group
  • a1 and a2 are each 0 or 1
  • L2 is a substituted or unsubstituted aryl group
  • n 1 or 2
  • L1 is the same as or different from each other, and L1 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • L3 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted alkylene group,
  • At least one of R101 to R120 is F; Cyano group; Or a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group,
  • At least one of the remaining R101 to R120 is a curing machine
  • R101 to R120 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Nitro group; Substituted or unsubstituted alkyl group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted amine group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • the organic material layer formed using the compound according to the exemplary embodiment of the present specification is excellent in thermal and optical stability after curing through heat and light and does not have solubility in other solvents, and thus, a layer forming process through another solution process on the film forming. Can be performed.
  • the compound according to the exemplary embodiment of the present specification may be used as a material of the organic material layer of the organic light emitting diode, thereby lowering the driving voltage of the organic light emitting diode.
  • the compound according to the exemplary embodiment of the present specification is used as a material of the organic material layer of the organic light emitting device, it is possible to improve the light efficiency.
  • the compound according to one embodiment of the present specification is used as a material of the organic material layer of the organic light emitting device, it is possible to improve the life characteristics of the device.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • substituted means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited to a position where the hydrogen atom is substituted, that is, a position where a substituent can be substituted, if two or more substituted , Two or more substituents may be the same or different from each other.
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, more preferably 3 to 30 carbon atoms.
  • Carbon number is not particularly limited when the aryl group is a polycyclic aryl group. It is preferable that it is C10-C50, and 10-30 are more preferable.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, anthracenyl group, phenanthryl group, pyrenyl group, peryllenyl group, triphenyl group, chrysenyl group, fluorenyl group and the like, but is not limited thereto.
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 50, more preferably 10 to 30.
  • the amine group may be substituted with the aforementioned alkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkyl group and combinations thereof, and the like, and specific examples of the amine group include methylamine group, dimethylamine group, ethylamine group and diethylamine.
  • arylamine group examples include phenylamine, naphthylamine, biphenylamine, anthracenylamine, 3-methyl-phenylamine, 4-methyl-naphthylamine, 2-methyl-biphenylamine, 9-methyl-anthra Cenylamine, diphenyl amine group, phenyl naphthyl amine group, ditolyl amine group, phenyl tolyl amine group, carbazole and triphenyl amine group and the like, but are not limited thereto.
  • the heteroaryl group may be selected from examples of the heterocyclic group except that the heteroaryl group is aromatic, but is not limited thereto.
  • the alkylene group refers to a divalent group having two bonding positions in the alkyl group.
  • the description of the aforementioned alkyl groups can be applied except that they are each divalent.
  • the arylene group refers to a divalent group having two bonding positions in the aryl group.
  • the description of the aforementioned aryl group can be applied except that they are each divalent.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocycle.
  • Ar1 is a substituted or unsubstituted phenyl group; Substituted or unsubstituted biphenyl group; Substituted or unsubstituted naphthyl group; Substituted or unsubstituted phenanthrene group; Substituted or unsubstituted fluorene group; Or a substituted or unsubstituted dibenzofuran group.
  • Ar1 is a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium, a halogen group, an alkyl group, or a fluoroalkyl group; Biphenyl group unsubstituted or substituted by deuterium, a halogen group, an alkyl group, or a fluoroalkyl group; Naphthyl group unsubstituted or substituted with deuterium, a halogen group, an alkyl group, or a fluoroalkyl group; Phenanthrene groups unsubstituted or substituted with deuterium, a halogen group, an alkyl group, or a fluoroalkyl group; A fluorene group unsubstituted or substituted with deuterium, a halogen group, an alkyl group, or a fluoroalkyl group; Or a dibenzofuran group unsubstituted or substituted with deuterium,
  • Ar1 is deuterium, F, a phenyl group unsubstituted or substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a trifluoromethyl group; Deuterium, F, a straight or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a biphenyl group unsubstituted or substituted with a trifluoromethyl group; Deuterium, F, a straight or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a trifluoromethyl group, a naphthyl group; Phenanthrene groups unsubstituted or substituted with deuterium, F, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a trifluoromethyl group; Fluorene group substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms; Or a dibenzofuran group unsubstituted or substituted with a linear or
  • Ar2 is a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • Ar2 is a phenyl group unsubstituted or substituted with a halogen group or an alkyl group.
  • Ar2 is a phenyl group unsubstituted or substituted with F or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Ar2 is a phenyl group unsubstituted or substituted with F or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Ar2 is a phenyl group.
  • R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Substituted or unsubstituted alkyl group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • R1 to R4 are hydrogen; Or a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • R1 to R4 are hydrogen; Or a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium or a halogen group.
  • R1 to R4 are hydrogen; Or a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium or F.
  • R1 is hydrogen; Or a substituted or unsubstituted aryl group.
  • R1 is hydrogen; Or a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • R1 is hydrogen; Or a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium or F.
  • R2 to R4 are hydrogen.
  • R1 to R4 are hydrogen.
  • r1 to r3 are each 1 to 3
  • r4 is 1 to 4
  • X1 to X3 are selected from the following structures.
  • L4 is a substituted or unsubstituted alkylene group
  • L4 is a substituted or unsubstituted C1-C10 alkylene group.
  • L4 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 8 carbon atoms.
  • L4 is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
  • L4 is a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms.
  • L5 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group.
  • L5 is a direct bond; Substituted or unsubstituted phenylene group; Or a substituted or unsubstituted naphthylene group.
  • L5 is a direct bond; A phenylene group unsubstituted or substituted with an alkyl group; Or a naphthylene group unsubstituted or substituted with an alkyl group.
  • L2 is deuterium, a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group unsubstituted or substituted with F.
  • L1 is a direct bond; A phenylene group unsubstituted or substituted with an alkyl group; A naphthylene group unsubstituted or substituted with an alkyl group; It is a bivalent fluorene group substituted or unsubstituted by the alkyl group.
  • L1 is a direct bond; A phenylene group unsubstituted or substituted with a methyl group; Naphthylene group; Or a divalent fluorene group substituted with a methyl group.
  • L3 is a direct bond; Or an alkylene group.
  • L3 is a direct bond; Or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
  • L3 is a direct bond; Or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
  • L3 is a direct bond; Or a straight or branched chain alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • At least one of the R101 to R120 is F; Cyano group; Or a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group.
  • At least one of the remaining R101 to R120 is a curing machine.
  • the remaining R101 to R120 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Nitro group; Substituted or unsubstituted alkyl group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted amine group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • R121 to R130 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Nitro group; Halogen group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group, or a curing group.
  • Chemical Formula 1 may be represented by the following Chemical Formula 2.
  • L1 to L3, Ar1, Ar2, R1 to R4, r1 to r4, X1 to X3, m, a1 and a2 are the same as those defined in Chemical Formula 1.
  • the compound represented by Formula 1 is any one selected from the following compounds.
  • curing group may refer to a reactive substituent that crosslinks between compounds by exposure to heat and / or light.
  • the crosslinking may be generated while the radicals generated as the carbon-carbon multiple bond and the cyclic structure are decomposed by heat treatment or light irradiation are connected.
  • the curing machine is any one selected from the following structures.
  • L11 is a direct bond; -O-; -S-; Substituted or unsubstituted alkylene group; Substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted heteroarylene group,
  • k 1 or 2
  • R131 is a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • At least one of R103, R108, R113 and R118 of Formula 11 is a vinyl group.
  • At least one of R103, R108, R113 and R118 of Formula 11 is a vinyl group, the remainder is F.
  • the anionic group represented by Formula 11 is any one selected from the following structures.
  • the ionic compound includes a cationic group selected from the following structural formulas.
  • the cation group is represented by the following Formula 12.
  • R121 to R130 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Nitro group; Halogen group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group, or a curing group.
  • the coating composition may be a liquid.
  • the "liquid phase” means a liquid state at room temperature and normal pressure.
  • the thermal polymerization initiator is methyl ethyl ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, cyclohexanone peroxide, isobutyryl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide , Bis-3,5,5-trimethyl hexanoyl peroxide, lauryl peroxide, benzoyl peroxide, p-chloro benzoyl peroxide, dicumylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5- (t-butyl Oxy) -hexane, 1,3-bis (t-butyl peroxy-isopropyl) benzene, t-butyl cumyl peroxide, di-tbutyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5- ( Dit-butyl peroxy) hexane-3, tris- (
  • photopolymerization promoting effect can also be used individually or in combination with the said photoinitiator.
  • examples include triethanolamine, methyl diethanol amine, 4-dimethylamino benzoic acid ethyl, 4-dimethylamino benzoic acid isoamyl, benzoic acid (2-dimethylamino) ethyl, 4,4'-dimethylaminobenzophenone, and the like. It is not limited.
  • the first electrode is a cathode
  • the second electrode is an anode
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the organic light emitting device may be an organic light emitting device 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 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 specification 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.
  • FIG. 1 the structure of the organic light emitting device according to the exemplary embodiment of the present specification is illustrated in FIG. 1.
  • the organic material layer formed using the coating composition is formed using spin coating or ink jetting.
  • the coating composition according to an exemplary embodiment of the present specification has an economical effect in time and cost at the time of manufacturing the device because it can be formed by a printing method by the solution process is suitable as a structural characteristic.
  • the atmosphere for heat-treating the organic material layer formed using the coating composition is preferably an inert gas such as argon, nitrogen.
  • a plurality of fluorene groups included in the coating composition may form a crosslink to provide an organic material layer including a thinned structure. In this case, it may be prevented from being dissolved, morphologically affected or degraded by a solvent deposited on the surface of the organic material layer formed using the coating composition.
  • the coating composition containing the compound may be used as a coating composition mixed and dispersed in a polymer binder.
  • anode material a material having a large work function is generally preferred to facilitate hole injection into the organic material layer.
  • anode materials that can be used herein include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); ZnO: Al or SnO 2 : Combination of metals and oxides such as 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 generally a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • Specific examples of the cathode materials 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 the electrode, and has a capability of transporting holes to the hole injection material, has an effect of hole injection at the anode, excellent hole injection effect to the light emitting layer or the light emitting material, and produced in the light emitting layer
  • 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 anode 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 that receives holes from the hole injection layer and transports holes to the light emitting layer.
  • the hole transport material is a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer 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 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, benzthiazole and benzimidazole series compounds; Poly (p-phenylenevinylene) (PPV) -based polymers; Spiro compounds; Polyfluorene; Or rubrene, and the like, but is 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 containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives and ladder types. Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are 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 electrons to the light emitting layer.
  • the electron transporting material a material capable of injecting electrons well from the cathode and transferring them to the light emitting layer is suitable. Do. Specific examples thereof include Al complexes of 8-hydroxyquinoline; Complexes including Alq 3 ; Organic radical compounds; Or hydroxyflavone-metal complexes, and the like, but is not limited thereto.
  • the electron transport layer can be used with any desired cathode material as used in accordance with the prior art.
  • suitable cathode 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 that injects electrons from an electrode, has an ability of transporting electrons, has an electron injection effect from a cathode, an electron injection effect with respect to a light emitting layer or a light emitting material, and hole injection of excitons generated in the light emitting layer
  • the compound which prevents the movement to a 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 derivatives thereof, metal Complex compounds, nitrogen-containing five-membered ring derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • the hole blocking layer is a layer for preventing the cathode from reaching the hole, and may be generally formed under the same conditions as the hole injection layer. Specifically, there are oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenanthroline derivatives, aluminum complexes, and the like, but are not limited thereto.
  • the compound may be included in an organic solar cell or an organic transistor in addition to the organic light emitting device.
  • a coating composition was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that Compound B was used instead of Compound A.
  • a coating composition was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that Compound E was used instead of Compound A.
  • a coating composition was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that Compound D3 was used instead of Compound D1.
  • a light-emitting layer was formed by vacuum-depositing to a thickness of 20 nm with a weight ratio (ADN: DPAVBi) of ADN and DPAVBi to 20: 1 on the hole transport layer.
  • BCP was vacuum deposited to a thickness of 35 nm on the emission layer to form an electron injection and transport layer.
  • the cathode was formed by sequentially depositing LiF and 100 nm thick aluminum on the electron injection and transport layer.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1 except for using the coating composition 5 instead of the coating composition 1.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Coating Composition 8 was used instead of Coating Composition 1.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Coating Composition 9 was used instead of Coating Composition 1.
  • the organic light emitting device of Examples 1 to 6 using the coating composition comprising the compound represented by the formula (1) and the compound represented by the formula (11) is Comparative Example 1, the formula (1) It can be seen that the characteristics of longer life than that of Comparative Examples 2 and 3 not included and Comparative Examples 4 and 5 not containing the formulas 1 and 11 herein.

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Abstract

본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 5월 24일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10- 2018-0059175호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다. 애노드와 캐소드 사이에 유기물층을 위치시켰을 때, 두 전극 사이에 전류를 걸어주게 되면 캐소드와 애노드로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기전계 발광소자는 일반적으로 캐소드와 애노드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공 주입 물질이나 정공 수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자 주입 물질이나 전자 수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
위에서 언급한 외에, 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 다음과 같은 성질을 추가적으로 갖는 것이 바람직하다.
첫째로, 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 열적 안정성이 우수한 것이 바람직하다. 유기 발광 소자내에서는 전하들의 이동에 의한 줄열(joule heat)이 발생하기 때문이다. 현재 정공 수송층 물질로 주로 사용되는 NPB(n-propyl bromide)는 유리 전이 온도가 100℃ 이하의 값을 가지므로, 높은 전류를 필요로 하는 유기 발광소자에는 사용하기 힘든 문제가 있다.
둘째로, 저전압 구동 가능한 고효율의 유기 발광 소자를 얻기 위해서는 유기 발광 소자내로 주입된 정공 또는 전자들이 원활하게 발광층으로 전달되는 동시에, 주입된 정공과 전자들이 발광층 밖으로 빠져나가지 않도록 하여야 한다. 이를 위해서 유기 발광소자에 사용되는 물질은 적절한 밴드갭(band gap)과 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위를 가져야 한다. 현재 용액 도포법에 의해 제조되는 유기 발광 소자에서 정공 수송 물질로 사용되는 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenediocythiophene) doped with poly(styrenesulfonic acid))의 경우, 발광층 물질로 사용되는 유기물의 LUMO 에너지 준위에 비하여 LUMO 에너지 준위가 낮기 때문에 고효율, 장수명의 유기 발광 소자 제조에 어려움이 있다.
이외에도 유기 발광 소자에 사용되는 물질은 화학적 안정성, 전하이동도, 전극이나 인접한 층과의 계면 특성 등이 우수하여야 한다. 즉, 유기 발광 소자에 사용되는 물질은 수분이나 산소에 의한 물질의 변형이 적어야 한다. 또한, 적절한 정공 또는 전자 이동도를 가짐으로써 유기 발광 소자의 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하여 엑시톤 형성을 극대화할 수 있어야 한다. 그리고, 소자의 안정성을 위해 금속 또는 금속 산화물을 포함한 전극과의 계면을 좋게 할 수 있어야 한다.
따라서, 당 기술 분야에서는 상기와 같은 요건을 갖춘 유기물의 개발이 요구되고 있다.
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 화학식 11로 표시되는 음이온기를 포함하는 이온성 화합물을 포함하는 코팅 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
r1 내지 r3은 각각 1 내지 3이고,
r4는 1 내지 4이며,
상기 r1 내지 r4가 각각 2 이상일 때, 2 이상의 R1 내지 R4는 각각 서로 같거나 상이하고,
X1 내지 X3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택되고,
Figure PCTKR2019006204-appb-I000002
Figure PCTKR2019006204-appb-I000003
는 각각 연결되는 부위를 의미하며,
L4는 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고,
L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
R5는 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
a1 및 a2는 각각 0 또는 1이고,
a2가 0일 때, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
a2가 1일 때, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
m은 1 또는 2이고, m 이 2인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
L3은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환되 알킬렌기이며,
0 ≤a1 + a2 ≤2이며,
[화학식 11]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000004
상기 화학식 11에 있어서,
R101 내지 R120 중 적어도 하나는 F; 시아노기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기이고,
나머지 R101 내지 R120 중 적어도 하나는 경화기이며,
나머지 R101 내지 R120은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 이용하여 형성된 유기물층은 열 및 광을 통한 경화 후 열적 및 광적 안정성이 우수하고 타 용매에 대한 용해성을 가지지 않아, 상기 성막 위에 또 다른 용액 공정을 통하여 적층 성막 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용되어, 유기 발광 소자의 구동전압을 낮출 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용되어, 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용되어, 소자의 수명특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 나타낸 도이다.
[부호의 설명]
101: 기판
201: 애노드
301: 정공 주입층
401: 정공 수송층
501: 발광층
601: 전자 수송층
701: 캐소드
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
일반적으로 용액 공정용 유기 발광 소자에서 사용되는 아릴 아민계 단분자의 경우 다음 공정의 용매에 내성을 가지는 경우가 없으므로, 용액 공정용 유기 발광 소자에 사용할 수 있는 아릴 아민계 단분자 화합물은 경화기가 도입되어야 한다. 따라서, 본 발명의 아민기가 결합된 화합물과 경화개시제 및 p 도핑 물질의 코팅 조성물을 열 또는 광처리하여 제작한 박막은 용매에 대한 내성이 우수하며, 전류 효율 및 소자의 특성이 우수한 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서,
Figure PCTKR2019006204-appb-I000005
는 연결되는 부위를 의미한다.
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 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 알킬기; 시클로알킬기; 아민기; 실릴기; 포스핀옥사이드기; 아릴기; 및 N, O, S, Se 및 Si 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하고, 1 내지 30이 더욱 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 3 내지 30이 더욱 바람직하다. 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 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하고, 2 내지 20인 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로, 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 50인 것이 바람직하고, 6 내지 30이 더욱 바람직하다. 구체적으로, 단환식 아릴기로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 50인 것이 바람직하고, 10 내지 30이 더욱 바람직하다. 구체적으로, 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 50인 것이 바람직하고, 10 내지 30이 더욱 바람직하다. 아민기는 전술한 알킬기, 아릴기, 헤테로고리기, 알케닐기, 시클로알킬기 및 이들의 조합 등이 치환될 수 있으며, 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다. 아릴아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 것으로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하고, 2 내지 30인 것이 더욱 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 아크리딘기, 피리다진기, 피라진기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 프탈라진기(phthalazine), 프테리딘기(pteridine), 피리도 피리미딘기(pyrido pyrimidine), 피리도 피라진기(pyrido pyrazine), 피라지노 피라진기(pyrazino pyrazine), 이소퀴놀린기, 인돌기, 피리도 인돌기(pyrido indole), 인데노 피리미딘(5H-indeno pyrimidine), 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 디벤조퓨란기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기 및 티아디아졸릴기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 상기 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알킬렌기는 알킬기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 알킬기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기; 치환 또는 비치환된 플루오렌기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기; 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 플루오렌기; 또는 중수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 플루오로알킬기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 중수소, F, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 또는 트리플루오로메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, F, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의알킬기, 또는 트리플루오로메틸기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 중수소, F, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의알킬기, 또는 트리플루오로메틸기로 나프틸기; 중수소, F, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의알킬기, 또는 트리플루오로메틸기로 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기; 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환된 플루오렌기; 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 할로겐기 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 F 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 F 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 수소; 또는 중수소 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 수소; 또는 중수소 또는 F로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소; 또는 중수소 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소; 또는 중수소 또는 F로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 내지 R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, r1 내지 r3은 각각 1 내지 3이고, r4는 1 내지 4이며, 상기 r1 내지 r4가 각각 2 이상일 때, 2 이상의 R1 내지 R4는 각각 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3은 하기 구조에서 선택된다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000006
상기 구조식에 있어서, L4는 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고;
L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며;
R5는 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L4는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3은
Figure PCTKR2019006204-appb-I000007
;
Figure PCTKR2019006204-appb-I000008
; 또는
Figure PCTKR2019006204-appb-I000009
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3은
Figure PCTKR2019006204-appb-I000010
; 또는
Figure PCTKR2019006204-appb-I000011
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3은
Figure PCTKR2019006204-appb-I000012
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로
Figure PCTKR2019006204-appb-I000013
;
Figure PCTKR2019006204-appb-I000014
;
Figure PCTKR2019006204-appb-I000015
또는
Figure PCTKR2019006204-appb-I000016
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로
Figure PCTKR2019006204-appb-I000017
;
Figure PCTKR2019006204-appb-I000018
; 또는
Figure PCTKR2019006204-appb-I000019
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3은
Figure PCTKR2019006204-appb-I000020
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a1 및 a2는 각각 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 0일 때, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 0일 때, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 0일 때, 상기 L2는 중수소, 알킬기, 플루오로알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 0일 때, 상기 L2는 중수소, 탄소수 1 내지 3의 플루오로알킬기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 또는 F로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 0일 때, 상기 L2는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 1일 때, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 1일 때, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a2가 1일 때, 상기 L2는 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 m은 1 또는 2이고, m이 2인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 알킬기로 치환 또는 비치환된 2가의 플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 나프틸렌기; 또는 메틸기로 치환된 2가의 플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3은 직접결합; 또는 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3은 직접결합; 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3은 직접결합; 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3은 직접결합; 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R101 내지 R120 중 적어도 하나는 F; 시아노기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 나머지 R101 내지 R120 중 적어도 하나는 경화기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 나머지 R101 내지 R120은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R121 내지 R130은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트로기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 경화기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000021
상기 화학식 2에 있어서,
L1 내지 L3, Ar1, Ar2, R1 내지 R4, r1 내지 r4, X1 내지 X3, m,a1 및 a2에 대한 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000022
Figure PCTKR2019006204-appb-I000023
Figure PCTKR2019006204-appb-I000024
Figure PCTKR2019006204-appb-I000025
Figure PCTKR2019006204-appb-I000026
Figure PCTKR2019006204-appb-I000027
Figure PCTKR2019006204-appb-I000028
Figure PCTKR2019006204-appb-I000029
Figure PCTKR2019006204-appb-I000030
본 명세서에서 "경화기"란 열 및/또는 광에 노출시킴으로써, 화합물 간에 가교를 시키는 반응성 치환기를 의미할 수 있다. 가교는 열처리 또는 광조사에 의하여 탄소-탄소 다중결합, 환형 구조가 분해되면서 생성된 라디칼이 연결되면서 생성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 경화기는 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000031
상기 구조에 있어서,
L11은 직접결합; -O-; -S-; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
k는 1 또는 2이며,
상기 k가 2인 경우, 상기 L11은 서로 같거나 상이하고,
R131은 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11의 경화기는 비닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11의 R103, R108, R113 및 R118은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 비닐기 또는 F이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11의 R103, R108, R113 및 R118 중 적어도 하나는 경화기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11의 R103, R108, R113 및 R118 중 적어도 하나는 비닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11의 R103, R108, R113 및 R118 중 적어도 하나는 비닐기이고, 나머지는 F이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 11로 표시되는 음이온기는 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000032
Figure PCTKR2019006204-appb-I000033
Figure PCTKR2019006204-appb-I000034
Figure PCTKR2019006204-appb-I000035
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 이온성 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 양이온기를 포함한다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000036
상기 구조식에서 X4 내지 X79는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 시아노기; 니트로기; 할로겐기; -COOR200; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 상기 경화기이고,
R200는 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
p는 0 내지 10의 정수이며,
a는 1 또는 2이고, b는 0 또는 1이고, a+b=2이며,
X80 내지 X82는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기거나, 서로 인접한 기는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 양이온기는 하기 화학식 12로 표시된다.
[화학식 12]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000037
상기 화학식 12에 있어서,
R121 내지 R130은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트로기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 경화기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 양이온기는 하기 구조식들 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000038
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 후술하는 제조 방법으로 제조될 수 있다. 후술하는 제조예들에서는 대표적인 예시들을 기재하지만, 필요에 따라, 치환기를 추가하거나 제외할 수 있으며, 치환기의 위치를 변경할 수 있다. 또한, 당기술분야에 알려져 있는 기술을 기초로, 출발물질, 반응물질, 반응 조건 등을 변경할 수 있다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000039
상기 반응식에서, A는 화학식 1의 X1 또는 R1이고, X는 할로겐기이며, L1, L2, Ar1, Ar2, L3, X2, X3 및 m의 정의는 화학식 1에서와 같다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 화학식 11로 표시되는 음이온기, 및 화학식 12로 표시되는 양이온기를 포함하는 이온성 화합물을 포함하는 화합물을 포함하는 코팅 조성물 또는 이의 경화물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 액상일 수 있다. 상기 "액상"은 상온 및 상압에서 액체 상태인 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 예컨대, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠 등의 염소계 용매; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용매; 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; 시클로헥산, 메틸시클로헥산, n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸 등의 지방족 탄화수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매; 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디메톡시에탄, 프로필렌글리콜, 디에톡시메탄, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 글리세린, 1,2-헥산디올 등의 다가 알코올 및 그의 유도체; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 시클로헥산올 등의 알코올계 용매; 디메틸술폭시드 등의 술폭시드계 용매;및 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매; 메틸 벤조에이트, 부틸 벤조에이트, 3-페녹시 벤조에이트 등의 벤조에이트계 용매; 테트랄린 등의 용매가 예시되나, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매라면 가능하며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 용매는 1 종 단독으로 사용하거나, 또는 2 종 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 용매의 비점은 바람직하게 40℃ 내지 250℃, 더욱 바람직하게는 60℃ 내지 230℃이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 단독 혹은 혼합 용매의 점도는 바람직하게 1 CP 내지 10 CP, 더욱 바람직하게는 3 CP 내지 8 CP 이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물의 농도는 바람직하게 0.1 wt/v% 내지 20 wt/v%, 더욱 바람직하게는 0.5 wt/v% 내지 5 wt/v% 이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 열중합 개시제 및 광중합 개시제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 열중합 개시제는 메틸 에틸 케톤퍼옥사이드, 메틸 이소부틸 케톤퍼옥사이드, 아세틸아세톤퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논 퍼옥사이드, 시클로헥사논 퍼옥사이드, 이소부티릴 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 비스-3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, p-크롤 벤조일 퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸 옥시)-헥산, 1,3-비스(t-부틸 퍼옥시-이소프로필) 벤젠, t-부틸 쿠밀(cumyl) 퍼옥사이드, 디-t부틸 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(디t-부틸 퍼옥시) 헥산-3, 트리스-(t-부틸 퍼옥시) 트리아진, 1,1-디t-부틸 퍼옥시-3,3,5-트리메틸 시클로헥산, 1,1-디t-부틸 퍼옥시 시클로헥산, 2,2-디(t-부틸 퍼옥시)부탄, 4,4-디-t-브치르파오키시바레릭크앗시드 n-부틸 에스테르, 2,2-비스(4,4-t-부틸 퍼옥시 사이클로헥실)프로판, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, 디t-부틸 퍼옥시 헥사하이드로 테레프탈레이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디t-부틸 퍼옥시 트리메틸 아디페이트 등의 과산화물, 혹은 아조비스 이소부틸니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 아조비스 시클로헥실 니트릴 등의 아조계가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제는 디에톡시 아세토페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에탄-1-온,1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤,4-(2-히드록시에톡시) 페닐-(2-하이드록시-2-프로필)케톤,2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부타논-1,2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온,2-메틸-2-모르폴리노(4-메틸 티오페닐) 프로판-1-온,1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 등의 아세토페논계 또는 케탈계 광중합 개시제, 벤조인, 벤조인메치르에이텔, 벤조인에치르에이텔, 벤조인이소브치르에이텔, 벤조인이소프로피르에이텔 등의 벤조인에테르계 광중합 개시제, 벤조페논,4-하이드록시벤조페논, 2-벤조일나프탈렌,4-벤조일 비페닐,4-벤조일페닐에테르, 아크릴화벤조페논, 1,4-벤조일 벤젠, 등의 벤조페논계 광중합 개시제,2-이소프로필티옥산톤,2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸 티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤 등의 티옥산톤계 광중합 개시제가 있으며, 기타 광중합 개시제로서는, 에틸 안트라퀴논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일 페닐 에톡시 포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀옥사이드, 비스(2,4-디메톡시 벤조일)-2,4,4-트리메틸 펜틸포스핀 옥사이드, 메치르페니르그리오키시에스텔, 9,10-페난트렌, 아크리딘계 화합물, 트리아진계 화합물, 이미다졸계 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 광중합 촉진 효과를 가지는 것을 단독 또는 상기 광 중합 개시제와 병용해 이용할 수도 있다. 예를 들면, 트리에탄올아민, 메틸 디에탄올 아민,4-디메틸아미노 안식향산 에틸,4-디메틸아미노 안식향산 이소아밀, 안식향산(2-디메틸아미노) 에틸, 4,4'-디메틸아미노벤조페논 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서는 또한, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 캐소드이고, 상기 제2 전극은 애노드이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 유기물층은 발광층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층. 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 저지층 및 정공 저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 1층 이상의 유기물층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 캐소드, 1층 이상의 유기물층 및 애노드가 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 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.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1에 예시되어 있다.
상기 도 1에는 기판(101) 상에 애노드(201), 정공 주입층(301), 정공 수송층(401), 발광층(501), 전자 수송층(601) 및 캐소드(701)가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
상기 도 1은 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되지 않는다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 코팅 조성물을이용하여 형성되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 유기물층 및 캐소드를 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이 때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층 및 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
본 명세서는 또한, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 캐소드 또는 애노드를 형성하는 단계; 상기 캐소드 또는 애노드 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 애노드 또는 캐소드를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 코팅 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층은 스핀 코팅 또는 잉크젯팅을 이용하여 형성된다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층은 인쇄법에 의하여 형성된다.
본 명세서의 상태에 있어서, 상기 인쇄법은 예컨대, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅, 오프셋 프린팅, 전사 프린팅 또는 스크린 프린팅 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은 구조적인 특성으로 용액공정이 적합하여 인쇄법에 의하여 형성될 수 있으므로 소자의 제조 시에 시간 및 비용적으로 경제적인 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층을 형성하는 단계는 상기 캐소드 또는 애노드 상에 상기 코팅 조성물을 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 코팅 조성물을 열처리 또는 광처리 하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층을 열처리하는 시간은 바람직하게 1시간 이내, 더욱 바람직하게 30분 이내이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층을 열처리하는 분위기는 바람직하게 아르곤, 질소 등의 불활성 기체이다.
상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층을 형성하는 단계에서 상기 열처리 또는 광처리 단계를 포함하는 경우에는 코팅 조성물에 포함된 복수 개의 플루오렌기가 가교를 형성하여 박막화된 구조가 포함된 유기물층을 제공할 수 있다. 이 경우, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층의 표면 위에 증착된 용매에 의하여 용해되거나, 형태학적으로 영향을 받거나 분해되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 코팅 조성물을 이용하여 형성된 유기물층이 열처리 또는 광처리 단계를 포함하여 형성된 경우에는 용매에 대한 저항성이 증가하여 용액 증착 및 가교 방법을 반복 수행하여 다층을 형성할 수 있으며, 안정성이 증가하여 소자의 수명 특성을 증가시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 코팅 조성물은 고분자 결합제에 혼합하여 분산시킨 코팅 조성물을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 고분자 결합제로서는, 전하 수송을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 또한 가시광에 대한 흡수가 강하지 않은 것이 바람직하게 이용된다. 고분자 결합제로서는, 폴리(N-비닐카르바졸), 폴리아닐린 및 그의 유도체, 폴리티오펜 및 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 그의 유도체, 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 및 그의 유도체, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리실록산 등이 예시된다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기물층에 화합물 단독으로 포함할 수도 있고, 다른 모노머와 혼합한 코팅 조성물을 사용하여 공중합체로서 포함시킬 수 있다. 또한, 다른 고분자와 혼합한 코팅 조성물을 사용하여 공중합체, 또는 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 애노드 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 명세서에서 사용될 수 있는 애노드 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 캐소드 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 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 애노드에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자 주입층 또는 전자 주입 재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 애노드 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 애노드나 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 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-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌; 또는 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, 피렌 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 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 또는 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 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, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 캐소드로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 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, 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.
상기 정공 저지층은 정공의 캐소드 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공 주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 합성예 >
< 합성예 1. 화합물 A의 합성>
- 화합물 5의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000040
화합물 3 (4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)벤즈알데하이드)의 합성 :
화합물 1 (3-브로모-9-페닐-9H-카바졸) (9 g, 27.9mmol)과 2 ((4-포르밀페닐)보로닉산d) (4.18 g, 27.9 mmol)를 무수 테트라하이드로퓨란(THF) (100 mL)에 녹인 후, Pd(PPh3)4 (0.32 g, 0.28 mmol)과 2M 탄산칼륨(K2CO3 /H20)수용액 70ml을 넣고 6시간 동안 환류시켰다. 반응 용액을 상온으로 식힌 후, 유기층을 추출하였다. 반응액을 농축시키고 에틸 알코올(EtOH)로 재결정하여 3 (8.9 g, 수율 92%)을 얻었다.
화합물 4 (4-(6-브로모-9-페닐-9H-카바졸-3-일)벤즈알데하이드)의 합성: 상기 화합물 3 (8.2 g, 23.6 mmol)을 클로로포름(200mL)에 녹이고, N-브로모 숙신이미드 (4.15 g, 23.6 mmol)를 첨가한 후, 5시간 상온에서 교반하였다. 반응 용액에 증류수를 넣고 종료시키고 유기층을 추출하였다. 반응액을 농축시키고 에틸 알코올(EtOH)로 재결정하여 화합물 4(8.25 g, 수율 82%)를 얻었다.
화합물 5 (3-브로모-9-페닐-6-(4-비닐페닐)-9H-카바졸)의 합성: 4 (8g, 18.8mmol), CH3BrPPh3(13.4g, 37.6mmol)에 테트라하이드로퓨란[THF]을 넣고 포타슘 t-부톡사이드[potassium tert-butoxide](4.2g, 37.6mmol)을 0℃에서 넣고 1시간 교반시켰다. 물로 반응을 중단시키고 에틸 아세테이트(EA)로 추출하였다. 모은 유기용액에 MgSO4(magnesium sulfate)를 넣어 건조시키고 필터한 후, 에틸아세테이트/에틸 알코올로 재결정 하여 화합물 5를 6.8g (수율 85%)을 얻었다.
- 화합물 7의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000041
화합물 6 (N-(4-브로모페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민)의 합성 : N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민 (61.3g, 250.1mmol) 이 디메틸포름아미드(DMF) 700ml에 녹아있는 반응 플라스크를 아이스바스(ice bath)에 담궜다. N-브로모숙신이미드(NBS) (43.1g, 242.58mmol)를 반응플라스크에 넣고 밤새 교반하였다. 물 1.7L에 반응물을 떨어뜨려 여과하여 화합물 6을 77.8g 얻었다.
화합물 7 (N-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보론란-2-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민)의 합성 : 6 (27g, 83.3mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보롤란)(42.3g, 167mmol), 포타슘 아세테이트(potassium acetate) (24.5g, 250mmol)이 담긴 플라스크에 무수 디옥산 280ml를 넣어주었다. 반응 플라스크를 80℃ 오일바스(oil bath)에 담그고 Pd(dppf)Cl2.DCM(3.3g, 4.2mmol)을 넣고 하루 교반시켰다. 진공감압하여 디옥산을 최대한 날려주고, 물과 에틸 아세테이트 (Ethyl acetate)를 이용해 추출하였다. 모은 유기층을 MgSO4로 건조시키고 컬럼정제(EA:Hx=1:20 -> 1:9 (v/v)) 하고 Hexane/EA 용매에서 온도차 재결정하여 화합물 7 을 22g(수율71%) 얻었다.
- 화합물 8의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000042
화합물 8 (N-(4-(9-페닐-6-(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민)의 합성 : 화합물 5 (3-브로모-9-페닐-6-(4-비닐페닐)-9H-카바졸)(1.4g, 3.3mmol) 와 화합물 7 (1.23g, 3.3mmol) 이 든 반응 플라스크에 톨루엔(Toluen)/EntOH/2N K2CO3(aq)(2v:1v:1v) 용매를 넣는다. 반응플라스크를 90℃ 오일 바스(oil bath) 에 담그고, 진공펌프를 사용하여 탈기(degassing) 해준다. Pd(PPh3)4 (191mg, 0.165mmol) 을 반응플라스크에 넣어주고 하룻동안 교반시켰다. EtOH를 진공감압농축기를 사용하여 제거하고 디클로로메탄(dichloromethane(DCM))으로 유기물을 추출하였다. MgSO4로 유기층을 건조시킨후 여과(filter)하고 컬럼정제 화합물 8을 1.3g (수율67%) 얻었다.
- 화합물 A의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000043
화합물 A (N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9-페닐-N-(4-(9-페닐-6-(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)-9-(4-비닐페닐)-9H-플루오렌-2-아민)의 합성 : 상기 화합물 8 (2-브로모-9-페닐-9-(4-비닐페닐)-9H-플루오렌 )(935mg. 2.2mmol), 화합물 9 (1.3g, 2.2mmol) 그리고 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(634mg, 6.6mmol)가 든 플라스크에 톨루엔 20ml을 넣고 질소로 버블링(bubbling) 하였다. 반응물이 든 플라스크를 80℃ 오일바스(oil bath)에 담근 뒤, Pd(PtBu3)2(34mg, 0.066mmol)를 넣고 1시간 교반하였다. 에탄올에 침전시킨 후, 실리카(Silica)에 흡착하여 컬럼정제(DCM/HX) 하여 A를 1.2g (수율 59%, 순도 99.2%) 얻었다.
MS: [M+H]+ = 931
1H NMR : δ 8.44 (dd, J = 14.7, 1.8 Hz, 2H), 7.78 - 7.10 (m, 42H), 6.80 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 6.69 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 5.83 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.70 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.28 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 5.20 (d, J = 10.9 Hz, 1H).
< 합성예 2. 화합물 B의 합성>
Figure PCTKR2019006204-appb-I000044
상기 화합물 B (N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9-(2,5-디메틸페닐)-N-(4-(9-페닐-6-(4-비페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)-9-(4-비페닐)-9H-플루오렌-2-아민)의 합성 : 8 (2-브로모-9-(2,5-디메틸페닐)-9-(4-비닐페닐)-9H-플루오렌)(2.47g. 5.5mmol), 10 (2.94g, 5mmol) 그리고 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.2g, 12.5mmol)가 든 플라스크에 톨루엔 35ml을 넣었다. 반응물이 든 플라스크를 80℃ 오일바스(oil bath)에 담근 뒤, Pd(PtBu3)2(77mg, 0.15mmol)를 넣고 15분 교반하였다. 에탄올에 침전시킨 후, 실리카(Silica)에 흡착하여 컬럼정제(DCM/HX=2:5) 하여 B를 2.04g (수율 43%, 순도 98.1%) 얻었다.
MS: [M+H]+ = 959
1H NMR : δ 8.44 (dd, J = 13.8, 1.8 Hz, 2H), 7.81 - 7.09 (m, 37H), 6.95 (s, 2H), 6.89 (s, 1H), 6.80 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 6.70 (dd, J = 17.7, 10.9 Hz, 1H), 5.83 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.72 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.28 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 5.21 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 2.16 (s, 3H), 1.60 (s, 3H).
< 합성예 3. 화합물 C의 합성>
Figure PCTKR2019006204-appb-I000045
화합물 C (N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9-페닐-N-(4-(9-페닐-6-(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)-9-(4-비닐벤질)-9H-플루오렌-2-아민)의 합성 : 8 (2.39g. 5.45mmol), 11 (2.92g, 4.96mmol) 그리고 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(1.19g, 12.4mmol)가 든 플라스크에 톨루엔 25ml을 넣었다. 반응물이 든 플라스크를 80℃ 오일바스(oil bath)에 담근 뒤, Pd(PtBu3)2(76mg, 0.15mmol)를 넣고 40분 교반하였다. 물로 반응을 중지시키고 에탄올에 침전시킨 후, 실리카(Silica)에 흡착하여 컬럼정제(DCM/HX=2:5) 하여 C를 3.0g (수율 64%, 순도 99.6%) 얻었다.
MS: [M+H]+ = 945
1H NMR : δ 8.45 (dd, J = 7.7, 1.8 Hz, 2H), 7.80 - 7.16 (m, 37H), 7.11 (dd, J = 8.2, 2.0 Hz, 1H), 6.99 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 6.80 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 6.54 (t, J = 7.7 Hz, 3H), 5.82 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.61 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.28 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 5.12 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 3.88 (d, J = 12.8 Hz, 1H), 3.69 (d, J = 12.7 Hz, 1H).
< 합성예 4. 화합물 D의 합성>
- 화합물 15의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000046
13 (4-(9-(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)벤즈알데하이드)의 합성 : 1 대신 12 를 사용한 것 외에 제조예 1 - 화합물 3의 합성에서와 같이 동일한 당량과 합성 및 정제 방법을 활용하여 13 (10.4g, 92%)을 얻었다.
14 (3,9-비스(4-비닐페닐)-9H-카바졸)의 합성 : 3 대신 13 을 사용한 것 외에 제조예 1 - 화합물 4의 합성에서와 같이 동일한 당량과 합성 및 정제 방법을 활용하여 14 (5.6g)를 얻었다.
15 (3-브로모-6,9-비스(4-비닐페닐)-9H-카바졸)의 합성 : 4 대신 14 를 사용한 것 외에 제조예 1 - 화합물 5의 합성에서와 같이 동일한 당량과 합성 및 정제 방법을 활용하여 15(5.2g, 95%)를 얻었다.
-화합물 19의 제조
Figure PCTKR2019006204-appb-I000047
17 (4-(6,9-비스(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)아닐린) 의 합성 : 15 (4.5g, 10.0mmol), 16 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란 -2-일)아닐린 (2.2g, 10.0mmol), 테트라키스 (트리페닐포스핀) 팔라듐(0) (0.6g, 0.3mmol), 그리고 K2CO3 (4.1g, 20.0mmol)가 든 플라스크에 160ml의 THF/H2O (v/v = 3/1)을 넣고 N2 80℃에서 16시간동안 돌려주었다. 반응 종료 후 반응액을 식힌 뒤 추출플라스크로 유기층을 추출하고 MgSO4로 건조한 뒤 유기 용매를 진공회전농축기를 사용하여 제거한 후, 잔여물을 컬럼정제하여 17을 2.4g (수율 52%) 얻었다.
19 (N-(4-(6,9-비스(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)디벤조[b,d]퓨란-3-아민) 의 합성 : 17 (2.3g, 5.0mmol), 18 (1.36g. 5.5mmol), 그리고 소듐 t-부톡사이드 [sodium tert-butoxide] (1.2g, 12.5 mmol)가 든 플라스크에 톨루엔[Toluene]을 넣었다. 반응물이 든 플라스크를 90℃ 오일 배쓰[oil bath]에 담근 뒤, Pd(PtBu3)2(280mg, 0.5mmol)를 넣고 1시간 돌려주었다. 물을 넣어 반응을 중지시키고 디클로로메탄[dichloromethane(DCM)]으로 추출한 뒤 MgSO4로 유기층을 건조하였다. 유기 용매를 진공회전농축기를 사용하여 제거한 후, 잔여물을 컬럼정제하여 19를 2.1g (수율 67%) 얻었다.
- 화합물 D의 합성
Figure PCTKR2019006204-appb-I000048
D (N-(4-(6,9-비스(4-비닐페닐)-9H-카바졸-3-일)페닐)-N-(9-페닐-9-(4-비닐페닐)-9H-플루오렌-2-일)디벤조[b,d]퓨란-3-아민)의 합성 : 19 (1.38g. 2.2mmol), 9 (1.3g, 2.2mmol) 그리고 소듐 tert-부톡사이드 (sodium tert-butoxide)(634mg, 6.6mmol)가 든 플라스크에 톨루엔 20ml을 넣고 질소로 버블링(bubbling) 하였다. 반응물이 든 플라스크를 80℃ 오일바스(oil bath)에 담근 뒤, Pd(PtBu3)2(34mg, 0.066mmol)를 넣고 1시간 교반하였다. 에탄올에 침전시킨 후, 실리카(Silica)에 흡착하여 컬럼정제(DCM/HX) 하여 D를 1.1g (수율 51%, 순도 99.0%) 얻었다.
MS: [M+H]+ = 971
1H NMR : δ 8.44 (dd, J = 14.7, 1.8 Hz, 2H), 7.78 - 7.06 (m, 39H), 6.85 - 6.78 (m, 2H), 6.69 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 5.86 - 5.81 (m, 2H), 5.70 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.34 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 5.27 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 5.20 (d, J = 10.9 Hz, 1H).
< 제조예 1. 코팅 조성물 1의 제조>
코팅 조성물 1은 화합물 A 16mg 과 하기 D1 4mg을 8: 2의 중량비로 톨루엔(toluene) 980mg에 녹여 만들었다.
[화합물 D1]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000049
<제조예 2, 코팅 조성물 2의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 상기 화합물 B를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
<제조예 3, 코팅 조성물 3의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 상기 화합물 C를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
<제조예 4, 코팅 조성물 4의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 상기 화합물 D를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
<제조예 5, 코팅 조성물 5의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 하기 화합물 E를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
Figure PCTKR2019006204-appb-I000050
<제조예 6, 코팅 조성물 6의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 D1 대신 하기 화합물 D2를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
[화합물 D2]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000051
<제조예 7, 코팅 조성물 7의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 D1 대신 하기 화합물 D3을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
[화합물 D3]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000052
<제조예 8, 코팅 조성물 8의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 하기 화합물 F를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
[화합물 F]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000053
<제조예 9, 코팅 조성물 9의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 하기 화합물 G를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
[화합물 G]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000054
<제조예 10, 코팅 조성물 10의 제조>
상기 제조예 1에서 화합물 A 대신 하기 VNPB를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
[VNPB]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000055
<제조예 11, 코팅 조성물 11의 제조>
상기 제조예 10에서 화합물 D1 대신 상기 화합물 D3를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코팅조성물을 제조하였다.
< 실시예 / 비교예 > - 유기 발광 소자의 제조
실시예 1. 유기 발광 소자 1의 제조
ITO (indium tin oxide)가 1500Å의 두께로 박막 증착된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 아이소프로필알콜, 아세톤의 용제로 초음파 세척을 각각 30분씩 하고 건조시킨 후, 상기 기판을 글러브박스로 수송시켰다.
ITO 투명전극 위에 코팅조성물 1을 ITO 표면 위에 스핀코팅하고 220℃ 에서 30분간 열처리(경화)하여 30nm 두께로 정공주입층 형성하였다. 상기에서 형성된 정공주입층 위에 α-NPD(N,N-디(1-나프틸)-N,N-디페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민)의 2wt% 톨루엔(toluene) 잉크를 스핀 코팅하여 정공수송층을 40nm 두께로 형성하였다.
이후, 진공증착기로 이송한 후, 상기 정공수송층 위에 ADN과 DPAVBi의 중량비(ADN:DPAVBi)를 20:1으로하여 20nm 두께로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 BCP를 35nm의 두께로 진공증착하여 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 1nm 두께로 LiF와 100nm 두께로 알루미늄을 증착하여 캐소드를 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 캐소드의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 × 10-7 ~ 5 × 10-6 torr를 유지하였다.
[α-NPD]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000056
[ADN]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000057
[DPAVBi (4,4'-비스[4-디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐)]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000058
[BCP (2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린)]
Figure PCTKR2019006204-appb-I000059
실시예 2. 유기 발광 소자 2의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 2를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 3. 유기 발광 소자 3의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 3을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 4. 유기 발광 소자 4의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 4를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다
실시예 5. 유기 발광 소자 5의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 5를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다
실시예 6. 유기 발광 소자 6의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 6을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다
비교예 1. 비교 유기 발광 소자 1의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 7를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 2. 비교 유기 발광 소자 2의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 8을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 3. 비교 유기 발광 소자 3의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 9를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 4. 비교 유기 발광 소자 4의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 10을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 5. 비교 유기 발광 소자 4의 제조
코팅 조성물 1 대신 코팅 조성물 11을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 유기 발광 소자를 10mA/cm2 전류밀도에서 구동 전압, 전류효율 및 양자효율(QE) 값을 측정하였고, 10mA/cm2 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간(T95)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
Volt Cd/A QE(%) Cd/m2 T95(10 mA/cm2)
실시예 1 3.85 5.42 5.94 539.67 127.8
실시예 2 3.88 5.38 5.76 535.68 113.3
실시예 3 3.93 5.52 5.98 549.60 120.5
실시예 4 4.06 5.74 6.13 571.23 116.3
실시예 5 3.91 5.53 5.99 550.26 130.1
실시예 6 3.87 5.45 6.01 542.56 131.8
비교예 1 3.96 5.43 5.87 540.56 77.1
비교예 2 3.79 5.42 5.95 539.67 93.9
비교예 3 4.11 5.31 5.61 528.72 32.3
비교예 4 3.88 5.17 5.70 516.1 82.3
비교예 5 3.87 5.22 5.76 521.6 40.1
상기 표로부터, 본원 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 11로 표시되는 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 사용한 실시예 1 내지 6의 유기 발광 소자는 본원 화학식 11를 포함하지 않는 비교예 1, 본원 화학식 1을 포함하지 않는 비교예 2 및 3과 본원 화학식 1 및 11를 포함하지 않는 비교예 4 및 5 보다 장수명의 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
    상기 유기물층 중 1층 이상은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 화학식 11로 표시되는 음이온기 포함하는 이온성 화합물을 포함하는 코팅 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000060
    상기 화학식 1에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    r1 내지 r3은 각각 1 내지 3이고,
    r4는 1 내지 4이며,
    상기 r1 내지 r4가 각각 2 이상일 때, 2 이상의 R1 내지 R4는 각각 서로 같거나 상이하고,
    X1 내지 X3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택되고,
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000061
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000062
    는 각각 연결되는 부위를 의미하며,
    L4는 치환 또는 비치환된 알킬렌기이고,
    L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    R5는 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    a1 및 a2는 각각 0 또는 1이고,
    a2가 0일 때, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
    a2가 1일 때, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    m은 1 또는 2이고, m 이 2인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    L3은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
    0 ≤ a1 + a2 ≤ 2이며,
    [화학식 11]
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000063
    상기 화학식 11에 있어서,
    R101 내지 R120 중 적어도 하나는 F; 시아노기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기이고,
    나머지 R101 내지 R120 중 적어도 하나는 경화기이며,
    나머지 R101 내지 R120은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000064
    상기 화학식 2에 있어서,
    L1 내지 L3, Ar1, Ar2, R1 내지 R4, r1 내지 r4, X1 내지 X3, m, a1 및 a2에 대한 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 것인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기인 것인 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000065
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000066
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000067
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000068
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000069
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000070
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000071
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000072
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000073
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 R103, R108, R113 및 R118 중 적어도 하나는 경화기인 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 경화기는 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000074
    상기 구조에 있어서,
    L11은 직접결합; -O-; -S-; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    k는 1 또는 2이며,
    상기 k가 2인 경우, 상기 L11은 서로 같거나 상이하고,
    R131은 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000075
    는 각각 연결되는 부위를 의미한다.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 11로 표시되는 음이온기는 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 유기발광 소자:
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000076
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000077
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000078
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000079
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 이온성 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 양이온기를 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2019006204-appb-I000080
    상기 구조식에서 X4 내지 X79는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 시아노기; 니트로기; 할로겐기; -COOR200; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 상기 경화기이고,
    R200는 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
    p는 0 내지 10의 정수이며,
    a는 1 또는 2이고, b는 0 또는 1이고, a+b=2이며,
    X80 내지 X82는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기거나, 서로 인접한 기는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅 조성물의 경화물은 상기 코팅 조성물을 열처리 또는 광처리에 의하여 경화된 상태인 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅 조성물의 경화물을 포함하는 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것인 유기 발광 소자.
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