WO2019235845A1 - 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2019235845A1
WO2019235845A1 PCT/KR2019/006802 KR2019006802W WO2019235845A1 WO 2019235845 A1 WO2019235845 A1 WO 2019235845A1 KR 2019006802 W KR2019006802 W KR 2019006802W WO 2019235845 A1 WO2019235845 A1 WO 2019235845A1
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same
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김진주
홍완표
이동훈
윤주용
윤홍식
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주식회사 엘지화학
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    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Definitions

  • the present invention relates to a compound represented by Formula 1 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 an organic light emitting device having a low driving voltage, high efficiency, excellent lifetime characteristics, or high color purity by including the compound represented by Chemical Formula 1.
  • An exemplary embodiment of the present specification provides a compound represented by the following formula (1).
  • Ar1 is , or Is
  • X is O, S, Se, SO 2 , Ge, or SiPh 2 ,
  • L 1 is a direct bond; Or an arylene group, n1 is an integer of 0 to 3, when n1 is 2 or more, L1 is the same as or different from each other,
  • L 2 is a direct bond; Or an arylene group, n2 is an integer of 0 to 3, when n2 is 2 or more, L2 is the same as or different from each other,
  • X1 to X3 are the same as or different from each other, each independently N or CH, at least one of X1 to X3 is N,
  • X4 and X5 are the same as or different from each other, and each independently O or S,
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group; Aryl group; Or a heteroaryl group, b3 is an integer of 0 to 4, b5 is an integer of 0 to 4, when b3 is 2 or more, R3 is the same or different from each other, and when b5 is 2 or more, R5 is the same or different from each other,
  • G1 to G4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group; Or an aryl group, or combine with an adjacent group to form a ring substituted or unsubstituted with deuterium, a halogen group, a cyano group, a nitro group, a hydroxy group, an alkyl group or an aryl group,
  • a1 is an integer of 0 to 3
  • a2 and a3 are each independently an integer of 0 to 4
  • a4 is an integer of 0 to 6, when a1 is 2 or more
  • G1 is the same or different from each other
  • a2 is 2 or more
  • G2 is the same or different from each other
  • G3 is the same or different when a3 is 2 or more
  • G4 is the same or different when a4 is 2 or more.
  • Another 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 the organic material layer is represented by Formula 1 It provides an organic light emitting device comprising a compound.
  • the compound represented by Formula 1 according to the present specification may be used as a hole injection, hole transport, electron injection, electron transport or light emitting material of the organic light emitting device.
  • the organic light emitting device including the compound represented by Chemical Formula 1 in the organic material layer may have improved efficiency, lower driving voltage, or improved lifespan characteristics.
  • the compound of the present invention is included in the light emitting layer, energy loss such as color purity change and quenching phenomenon can be suppressed, and thus the luminous efficiency of the device can be particularly increased.
  • FIG. 1 illustrates an example of an organic light emitting device including a substrate 1, an anode 2, an organic material layer 3, and a cathode 4.
  • FIG. 2 shows a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a hole control layer 7, a light emitting layer 8, an electron transport layer 9, an electron injection layer 10.
  • an organic light emitting element composed of a cathode 4.
  • FIG. 3 shows a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a light emitting layer 8, an electron transport layer 9, an electron injection layer 10 and a cathode 4.
  • An example of an organic light emitting element is shown.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a compound represented by Chemical Formula 1.
  • the term 'comprise' or 'having' means that there is a feature or component described in the specification, and preliminarily excludes the possibility that one or more other features or components are added. no.
  • a portion such as a region, a layer, or the like is provided on or on another portion, it includes not only the case directly above the other portion, but also a case where another region, layer, or the like is interposed therebetween.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • an alkyl group means a straight or branched chain saturated hydrocarbon. Although carbon number of the said alkyl group is not specifically limited, It is preferable that it is 1-40. 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. The alkyl group may be chain or cyclic.
  • chain 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, 4-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,
  • carbon number of the said cyclic alkyl group is not specifically limited, It is preferable that it is 3-40.
  • the cycloalkyl group has 3 to 24 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group has 3 to 14 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group has 3 to 8 carbon atoms.
  • cycloalkyl group examples include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethyl Cyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert-butylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like, but are not limited thereto.
  • an aryl group means a substituted or unsubstituted monocyclic ring or a polycyclic ring that is wholly or partially unsaturated.
  • the aryl group has 6 to 36 carbon atoms.
  • the aryl group has 6 to 30 carbon atoms.
  • the aryl group has 6 to 25 carbon atoms.
  • the aryl group has 6 to 18 carbon atoms.
  • the aryl group has 6 to 13 carbon atoms.
  • the aryl group has 12 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, a terphenyl group, and a quarterphenyl group, but are not limited thereto.
  • polycyclic aryl group examples include naphthyl group, anthracenyl group, phenanthrenyl group, peryllenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, tetrasenyl group, chrysenyl group, fluorenyl group, indenyl group, Acenaphthyl groups, benzofluorenyl groups and the like, but are not limited thereto.
  • the fluorenyl group may be substituted, and two substituents may be bonded to each other to form a spiro structure.
  • the substituted fluorenyl group may be, for example, any one selected from the following structures, but is not limited thereto.
  • the heteroaryl group is a ring group containing one or more of N, O and S as heteroatoms, 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, Diazinyl, triazinyl, acridinyl, carbolinyl, acenaphthoquinoxalinyl, indenoquinazolinyl, indenoisoquinolinyl, indenoquinolinyl, pyridoindolyl, pyridazinyl , Pyrazinyl, quinolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, pyridopyrimidinyl, pyridopyrazinyl, pyrazinopyrazinyl, isoquinolinyl, indo
  • 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, acenaphthylene, Benzofluorene, 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, quinazoline, quinoxaline, naphthyridine, acridine, phenan Tridine, diazanaphthalene, indole, indoliazine, benzothiazole, benzoxazole, benzimidazole, benzothiophene, benzofuran, dibenzothi
  • the description of the aryl group may be applied except that the arylene group is a divalent aryl group.
  • L 1 is substituted with carbon 1 of triphenylene.
  • the structure in which L 1 is substituted with carbon 1 of triphenylene has a more bent structure than the structure in which L 1 is substituted with carbon 2 of triphenylene. This increases the steric hindrance between molecules and prevents the reduction of efficiency due to the intermolecular interaction when packing the compound for device deposition.
  • Chemical Formula 1 is represented by any one of the following Chemical Formulas 2 to 4.
  • X, L1, L2, X1 to X5, G1 to G4, R1 to R5, a1 to a4, n1, n2, b3 and b5 are the same as defined in the formula (1).
  • X is O.
  • X is S.
  • X1 to X3 are the same as or different from each other, and each independently N or CH, and at least two of X1 to X3 are N.
  • X1 is N
  • X2 and X3 are each independently N or CH.
  • X3 is N, and X1 and X2 are each independently N or CH.
  • X1 and X2 are each N, and X3 is N or CH.
  • X1 and X3 are each N, and X2 is N or CH.
  • X1 to X3 are each N.
  • X4 is O.
  • X4 is S.
  • X5 is O.
  • X5 is S.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Aryl groups having 6 to 30 carbon atoms; Or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; Aryl groups having 6 to 25 carbon atoms; Or a heteroaryl group having 2 to 25 carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Aryl groups having 6 to 18 carbon atoms; Or a heteroaryl group having 2 to 18 carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; Aryl groups having 6 to 13 carbon atoms; Or a heteroaryl group having 2 to 13 carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group; Aryl group; Monocyclic heteroaryl group; Bicyclic heteroaryl group containing 3 or more N; Bicyclic heteroaryl groups containing O or S; Or a tricyclic or higher heteroaryl group.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group; Aryl group; Monocyclic heteroaryl group; Bicyclic heteroaryl groups containing O or S; Or a tricyclic or higher heteroaryl group.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxyl group; An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Aryl groups having 6 to 18 carbon atoms; Monocyclic heteroaryl group having 2 to 5 carbon atoms; C5-7 bicyclic heteroaryl group containing 3 or more N; Bicyclic heteroaryl groups containing 0 to 11 carbon atoms or S; Or a tricyclic or higher heteroaryl group having 9 to 16 carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; An alkyl group; Or an aryl group.
  • n1 when n1 is 0 and n2 is 0, at least one of R1 and R2 is an aryl group having 10 or more carbon atoms.
  • R1 to R5 are the same as or different from each other, and each independently a methyl group; Phenyl group; Biphenyl group; Or a naphthyl group.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and are each independently an aryl group.
  • R1 and R2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group; Biphenyl group; Or a naphthyl group.
  • R3 is hydrogen; Or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms.
  • R3 is hydrogen; Or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • R3 is hydrogen; Or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • R3 is hydrogen; Or a phenyl group.
  • R4 is hydrogen; An alkyl group; Or an aryl group.
  • R4 is hydrogen; An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms.
  • R4 is hydrogen; An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • R4 is hydrogen; An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; Or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • R4 is hydrogen; Methyl group; Or a phenyl group.
  • R5 is hydrogen
  • G1 is hydrogen
  • G2 is hydrogen
  • G3 is hydrogen
  • G4 is hydrogen
  • L1 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L1 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 25 carbon atoms.
  • L1 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 18 carbon atoms.
  • L1 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 14 carbon atoms.
  • L2 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 25 carbon atoms.
  • L2 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 18 carbon atoms.
  • L2 is a direct bond; Or an arylene group having 6 to 13 carbon atoms.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; Phenylene group; Or a naphthalene group.
  • a naphthalene group means a bivalent naphthyl group.
  • L1 is a direct bond; Phenylene group; Or a naphthalene group.
  • L2 is a phenylene group.
  • L2 is an m-phenylene group; Or p-phenylene group.
  • n1 is 0.
  • n2 is 0.
  • n2 is 1.
  • the sum of n1 and n2 is 0 or 1.
  • b3 is 0 or 1.
  • b5 is 0 or 1.
  • G4 and a4 are the same as defined in the formula (1).
  • G4 and a4 are the same as defined in the formula (1).
  • the compound represented by Formula 1 is any one selected from the following compounds.
  • the compound represented by the formula (1) may be prepared according to the general formula 1 or 2.
  • Examples of synthesizing the compound of Formula 1 may be easily prepared by a synthetic method commonly used in the art, that is, a Suzuki reaction (coupling reaction of halogen and acid or boron ester).
  • Formulas 1 and 2 are one example of a method of forming the compound of Formula 1, and the synthesis method of Formula 1 is not limited to Formulas 1 and 2, and may be based on methods known in the art. .
  • the present specification provides an organic light emitting device including the compound represented by Chemical Formula 1. Meaning that the organic light emitting device includes a compound represented by Chemical Formula 1 means that the organic light emitting device includes one or two or more compounds represented by Chemical Formula 1. When the organic light emitting device includes two or more compounds represented by Chemical Formula 1, the two or more compounds may be the same or different from each other.
  • An exemplary embodiment of the present specification provides 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 the organic material layer is represented by Chemical Formula 1 described above. It provides an organic light emitting device comprising a compound.
  • 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 comprises a hole injection layer, a hole transport layer, a layer for simultaneously transporting and injecting holes, a hole control layer, a light emitting layer, an electron control layer, an electron transporting layer, an electron injection layer, an electron transporting and injection as an organic material layer It may have a structure including a layer to.
  • the organic material layer includes a light emitting layer, and the light emitting layer includes a compound represented by Chemical Formula 1.
  • the meaning that the compound represented by Formula 1 is included in the M or N layer means that the compound represented by Formula 1 is included only in the M layer, included only in the N layer, or both in the M layer and the N layer. It means everything included.
  • the compounds represented by Formula 1 are included in two or more different organic material layers, the compounds represented by Formula 1 included in the plurality of organic material layers may be the same or different from each other.
  • the organic material layer includes a hole transport layer, a hole injection layer, a layer for simultaneously transporting and injecting holes or a hole control layer, and simultaneously performing the hole transporting layer, the hole injection layer, and the hole transporting and injecting
  • the layer or the hole control layer includes a compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer includes an electron transporting layer, an electron injection layer, a layer for simultaneously transporting and injecting electrons or an electron control layer, and simultaneously performing the electron transporting layer, an electron injection layer, electron transporting and injection.
  • the layer or electron control layer includes a compound represented by Chemical Formula 1.
  • the light emitting layer further includes a dopant.
  • the organic light emitting device may be an organic light emitting device having a normal structure in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked on a substrate.
  • 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 first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
  • FIGS. 1 to 3 The structure of the organic light emitting device according to the exemplary embodiment of the present specification is illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • an organic light emitting diode may include a substrate 1, an anode 2, an organic material layer 3, and a cathode 4.
  • the compound of Formula 1 is included in the organic material layer (3).
  • the organic light emitting diode includes a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a hole control layer 7, and a light emitting layer. 8, the electron transport layer 9, the electron injection layer 10 and the cathode (4).
  • the compound of Formula 1 is included in the light emitting layer (8).
  • the compound of Formula 1 is included in the hole transport layer 5, the hole transport layer 6, or the hole control layer 7.
  • the compound of Formula 1 is included in the electron transport layer 9 or the electron injection layer 10.
  • the organic light emitting device includes a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a light emitting layer 8, an electron transport layer 9, as shown in FIG.
  • the electron injection layer 10 and the cathode 4 may be formed.
  • the compound of Formula 1 is included in the light emitting layer (8).
  • the structure of the organic light emitting diode according to the exemplary embodiment of the present specification is not limited to FIGS. 1 to 3, and may be any one of the following structures.
  • 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. At this time, by using a physical vapor deposition (PVD, physical vapor deposition) such as sputtering (e-beam evaporation), by depositing a metal or conductive metal oxide or an alloy 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.
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering e-beam evaporation
  • 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, 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 received from the electrode into the light emitting layer or an adjacent layer provided toward the light emitting layer.
  • the hole injection material has the ability to transport holes, has an effect of hole injection at the anode, an excellent hole injection effect on the light emitting layer or the light emitting material, and transfers excitons generated from the light emitting layer to the electron injection layer or the electron injection material. It is preferable to use the compound which prevents and is excellent in thin film formation ability.
  • the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the hole injection material is preferably 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 Organic, 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 transporting material a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to be transferred to the light emitting layer is suitable.
  • Specific examples of the hole transport material include, but are not limited to, an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer having a conjugated portion and a nonconjugated portion together.
  • the hole control layer is a layer for preventing the flow of the electrons to the anode to the light emitting layer and to control the flow of holes flowing into the light emitting layer to control the performance of the entire device.
  • the hole control material a compound having the ability to prevent the inflow of electrons from the light emitting layer to the anode and to control the flow of holes injected to the light emitting layer or the light emitting material is preferable.
  • an aryl amine-based organic material may be used for the hole control layer, 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.
  • the dopant material of the light emitting layer includes an aromatic amine derivative, a styrylamine compound, a boron complex, a fluoranthene compound, a metal complex, and the like.
  • aromatic amine derivative pyrene, anthracene, chrysene, periplanthene and the like having an arylamine group may be used as a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamine group.
  • the styrylamine compound a compound in which at least one arylvinyl group is substituted with a substituted or unsubstituted arylamine may be used.
  • styrylamine compound examples include, but are not limited to, styrylamine, styryldiamine, styryltriamine, styryltetraamine, and the like.
  • the metal complex may be an iridium complex, a platinum complex, or the like, but is not limited thereto.
  • the electron control layer is a layer that blocks the flow of holes from the light emitting layer to the cathode and controls the performance of the entire device by adjusting the electrons flowing into the light emitting layer.
  • the electron adjusting material a compound having the ability to prevent the inflow of holes from the light emitting layer to the cathode and to control the electrons injected into the light emitting layer or the light emitting material is preferable.
  • the electron control material an appropriate material may be used according to the configuration of the organic material layer used in the device.
  • the electron control layer is positioned between the light emitting layer and the cathode, preferably provided in direct contact with the light emitting layer.
  • 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 a material capable of injecting electrons well from the cathode and transferring the electrons to the light emitting layer is suitable.
  • the electron transporting material 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 according to the prior art.
  • the negative electrode material includes a material having a low work function; And aluminum layers or silver layers. Examples of the material having a low work function include cesium, barium, calcium, ytterbium and samarium, and after forming a layer from the material, an aluminum layer or a silver layer may be formed on the layer.
  • the electron injection layer is a layer for injecting electrons received from the electrode into the light emitting layer.
  • the electron injection material has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from the cathode, excellent electron injection effect to the light emitting layer or the light emitting material, and prevents the movement of excitons generated in the light emitting layer to the hole injection layer, Moreover, it is preferable to use the compound excellent in the thin film formation ability.
  • 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.
  • 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.
  • Compound 11 was prepared in the same manner as in the synthesis of Compound 1, except that 10 g (22.82 mmol) of Compound 1-2 and 4.8 g (22.82 mmol) of 2-chlorobenzo [d] thiazole were used. 7.8 g (65% yield) were obtained.
  • Compound 12 was prepared in the same manner as in the synthesis of Compound 1, except that 10 g (22.02 mmol) of Compound 1-2 and 3.4 g (22.02 mmol) of 2-chlorobenzo [d] oxazole were used. 8.1 g (70% yield) were obtained.
  • a glass substrate coated with a thickness of 100 nm of ITO (Indium tin oxide) was placed in distilled water in which detergent was dissolved and ultrasonically cleaned.
  • ITO Indium tin oxide
  • Fischer Co. product was used as a detergent
  • distilled water filtered secondly as a filter of Millipore Co. product was used as distilled water.
  • ultrasonic washing was performed twice with distilled water for 10 minutes.
  • ultrasonic washing with a solvent of isopropyl alcohol, acetone and methanol was dried, and then 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.
  • M-MTDATA hole injection layer; 60 nm) / TCTA (hole transport layer; 80 nm) / 94wt% Formula 1 + 6wt% Ir (ppy) 3 (light emitting layer; 300 nm) / BCP (electron transport layer) on the prepared ITO transparent electrode;
  • An organic light emitting device was manufactured by depositing an organic material layer in the order of 10 nm) / Alq 3 (electron injection layer; 30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) (cathode).
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1 except for using the compound of Table 1 in place of Compound 1 in Example 1.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1 except for using the compound of Table 1 in place of Compound 1 in Example 1.

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 6월 5일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0064868호의 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.
<선행기술문헌> 한국 공개특허공보 제10-2017-0058579호
본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써 구동 전압이 낮거나 효율이 높거나 수명 특성이 우수하거나 색순도가 높은 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1은
Figure PCTKR2019006802-appb-I000002
,
Figure PCTKR2019006802-appb-I000003
또는
Figure PCTKR2019006802-appb-I000004
이며,
X는 O, S, Se, SO2, Ge 또는 SiPh2이고,
L1은 직접결합; 또는 아릴렌기이고, n1은 0 내지 3의 정수이며, n1이 2 이상인 경우 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
L2는 직접결합; 또는 아릴렌기이고, n2는 0 내지 3의 정수이며, n2가 2 이상인 경우 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
X4 및 X5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이며, b3는 0 내지 4의 정수이고, b5는 0 내지 4의 정수이고, b3가 2 이상인 경우 R3는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2 이상인 경우 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
G1 내지 G4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 또는 아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
a1은 0 내지 3의 정수이고, a2 및 a3은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, a4는 0 내지 6의 정수이고, a1이 2 이상인 경우 G1은 서로 동일하거나 상이하고, a2가 2 이상인 경우 G2는 서로 동일하거나 상이하고, a3가 2 이상인 경우 G3는 서로 동일하거나 상이하고, a4가 2 이상인 경우 G4는 서로 동일하거나 상이하다.
본 명세서의 다른 실시상태는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 정공 주입, 정공 수송, 전자 주입, 전자 수송 또는 발광 재료로 사용될 수 있다.
몇몇 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기물층에 포함하는 유기 발광 소자는 효율이 향상되거나 구동전압이 낮아지거나 수명 특성이 향상될 수 있다. 그 중 본 발명의 화합물을 발광층에 포함할 경우, 색순도 변화와 소광 현상과 같은 에너지 소실을 억제하여, 소자의 발광 효율이 특히 증가할 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 유기물층(3) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 정공 조절층(7), 발광층(8), 전자 수송층(9), 전자 주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(8), 전자 수송층(9), 전자 주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
<부호의 설명>
1: 기판
2: 양극
3: 유기물층
4: 음극
5: 정공 주입층
6: 정공 수송층
7: 정공 조절층
8: 발광층
9: 전자 수송층
10: 전자 주입층
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서,
Figure PCTKR2019006802-appb-I000005
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 영역, 층 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 구비된다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 영역, 층 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄의 포화 탄화수소를 의미한다. 상기 알킬기의 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. 상기 알킬기는 사슬형 또는 고리형일 수 있다.
상기 사슬형 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, 4-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.
상기 고리형 알킬기(시클로알킬기)의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 3 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 24이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 14이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 8이다. 상기 시클로알킬기의 구체적인 예로는 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, 아릴기는 전체적으로 또는 부분적으로 불포화된 치환 또는 비치환된 단환의 고리 또는 다환의 고리를 의미한다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 36이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 25이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 18이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 13이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 12이다.
상기 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸기, 벤조플루오레닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 치환된 플루오레닐기는 예를 들어 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000006
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 N, O 및 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, 바이피리디닐기, 피리미디닐기, 다이아지닐기, 트리아지닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기, 아세나프토퀴녹살리닐기, 인데노퀴나졸리닐기, 인데노이소퀴놀리닐기, 인데노퀴놀리닐기, 피리도인돌릴기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페녹사지닐기 및 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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, 파이렌, 테트라센, 크라이센, 펜타센, 플루오렌, 인덴, 아세나프틸렌, 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, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 아크리딘, 페난트리딘, 디아자나프탈렌, 인돌, 인돌리진, 벤조티아졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이미다졸, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 페나진, 이미다조피리딘, 페녹사진, 페난트리딘, 인돌로카바졸, 인데노카바졸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가의 아릴기인 것을 제외하고는 상기 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 L1이 트리페닐렌의 1번 탄소에 치환된다. L1이 트리페닐렌의 1번 탄소에 치환된 구조는 L1이 트리페닐렌의 2번 탄소에 치환되는 구조에 비하여 더 꺾인 구조를 가진다. 이로 인해 분자간 입체 장애(steric hindrance)가 커지며, 소자 증착을 위해 화합물을 패킹(packing)할 경우 분자간 힘(intermolecular interaction)으로 인한 효율 감소를 방지할 수 있다.
또한 상기 화학식 1의 화합물은 꺾인 구조를 가지기 때문에 보다 큰 삼중항 에너지의 확보가 가능하다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000007
[화학식 3]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000008
[화학식 4]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000009
상기 화학식 2 내지 4에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X5, G1 내지 G4, R1 내지 R5, a1 내지 a4, n1, n2, b3 및 b5의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1은 N이고, X2 및 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3는 N이고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 N 또는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 각각 N이고, X3는 N 또는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X3는 각각 N이고, X2는 N 또는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3는 각각 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X4는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X4는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X5는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X5는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 탄소수 6 내지 25의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 25의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 6 내지 18의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 6 내지 13의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 13의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아릴기; 단환의 헤테로아릴기; 3개 이상의 N을 포함하는 2환의 헤테로아릴기; O 또는 S를 포함하는 2환의 헤테로아릴기; 또는 3환 이상의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아릴기; 단환의 헤테로아릴기; O 또는 S를 포함하는 2환의 헤테로아릴기; 또는 3환 이상의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 6 내지 18의 아릴기; 탄소수 2 내지 5의 단환의 헤테로아릴기; 3 이상의 N을 포함하는 탄소수 5 내지 7의 2환의 헤테로아릴기; 탄소수 6 내지 11의 O 또는 S를 포함하는 2환의 헤테로아릴기; 또는 탄소수 9 내지 16의 3환 이상의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, n1이 0이고, n2가 0인 경우, R1 및 R2 중 적어도 어느 하나는 탄소수 10 이상의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는 수소; 또는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는 수소; 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는 수소; 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는 수소; 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 알킬기; 또는 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 메틸기; 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 G1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 G2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 G3는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 G4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 14의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프탈렌기이다.
본 명세서에 있어서, 나프탈렌기는 2가의 나프틸기를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프탈렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 m-페닐렌기; 또는 p-페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n1은 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n2는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n2는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n1과 n2의 합은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 b3는 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 b5는 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기
Figure PCTKR2019006802-appb-I000010
는 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000011
Figure PCTKR2019006802-appb-I000012
상기 구조들에 있어서,
2개의 *는 각각 L1과 L2에 연결되는 부위이고,
G4 및 a4의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기
Figure PCTKR2019006802-appb-I000013
는 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000014
상기 구조들에 있어서, 2개의 *는 각각 L1과 L2에 연결되는 부위이고,
G4 및 a4의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000015
Figure PCTKR2019006802-appb-I000016
Figure PCTKR2019006802-appb-I000017
Figure PCTKR2019006802-appb-I000018
Figure PCTKR2019006802-appb-I000019
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 일반식 1 또는 2에 따라 제조될 수 있다.
[일반식 1]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000020
[일반식 2]
Figure PCTKR2019006802-appb-I000021
화학식 1의 화합물을 합성하는 예는 통상적으로 당 기술분야에서 사용되는 합성법, 즉 Suzuki reaction(할로겐과 산 또는 붕소에스터 등의 커플링 반응)으로 용이하게 제조할 수 있다.
상기 일반식 1 및 2에 있어서, X, L1, L2, n1, n2, G1 내지 G4, a1 내지 a4 및 Ar1의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 일반식 1 및 2는 화학식 1의 화합물을 형성하는 방법의 하나의 예시로서, 화학식 1의 합성 방법은 상기 일반식 1 및 2에 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려져 있는 방법에 의할 수 있다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 상기 유기 발광 소자가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다는 의미는, 상기 유기 발광 소자가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 의미한다. 유기 발광 소자가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 2종 이상 포함하는 경우, 상기 2종 이상의 화합물은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
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, 정공 수송과 주입을 동시에 하는 층, 정공 조절층, 발광층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 M 또는 N층에 포함된다는 의미는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 M층에만 포함되거나, N층에만 포함되거나, M층과 N층에 모두 포함되는 것을 모두 의미한다. 화학식 1로 표시되는 화합물이 서로 다른 2 이상의 유기물층에 포함된다고 할 때, 복수의 유기물층에 포함되는 화학식 1로 표시되는 화합물은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 수송과 주입을 동시에 하는 층 또는 정공 조절층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 수송과 주입을 동시에 하는 층 또는 정공 조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층 또는 전자 조절층을 포함하고, 상기 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층 또는 전자 조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 도판트를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 노말 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 일 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.
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 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 3에 예시되어 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광소자는 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(1), 양극(2), 유기물층(3) 및 음극(4)으로 이루어질 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 유기물층(3)에 포함된다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 정공 조절층(7), 발광층(8), 전자 수송층(9), 전자 주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어질 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 발광층(8)에 포함된다. 다른 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 정공 수송층(5), 정공 수송층(6) 또는 정공 조절층(7)에 포함된다. 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 전자 수송층(9) 또는 전자 주입층(10)에 포함된다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 도 3과 같이 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(8), 전자 수송층(9), 전자 주입층(10) 및 음극(4)으로 이루어질 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 발광층(8)에 포함된다.
그러나, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 도 3에 한정되지 않고, 하기의 구조 중 어느 하나일 수 있다.
(1) 양극/정공수송층/발광층/음극
(2) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/음극
(3) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(4) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(5) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(6) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(7) 양극/정공수송층/정공조절층/발광층/전자수송층/음극
(8) 양극/정공수송층/정공조절층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(9) 양극/정공주입층/정공수송층/정공조절층/발광층/전자수송층/음극
(10) 양극/정공수송층/발광층/전자조절층/전자수송층/음극
(11) 양극/정공수송층/발광층/전자조절층/전자수송층/전자주입층/음극
(12) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자조절층/전자수송층/음극
(13) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자조절층/전자수송층/전자주입층/음극
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 서로 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.
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 수취받은 정공을 발광층 또는 발광층쪽으로 구비된 인접한 층에 주입하는 층이다. 상기 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 엑시톤의 전자 주입층 또는 전자 주입 재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)는 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 상기 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 층이다. 상기 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 정공 수송 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 조절층은 발광층으로주터 전자가 양극으로 유입되는 것을 방지하고 발광층으로 유입되는 정공의 흐름을 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 상기 정공 조절 물질로는 발광층으로부터 양극으로의 전자의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 정공의 흐름을 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다. 일 실시상태에 있어서, 정공 조절층에는 아릴 아민 계열의 유기물이 사용될 수 있으나, 이에 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-히드록시퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조퀴놀린-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 도판트 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.
상기 발광층의 도판트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스티릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 상기 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 파이렌, 안트라센, 크라이센, 페리플란텐 등을 사용할 수 있다. 상기 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환된 화합물을 사용할 수 있다. 상기 스티릴아민 화합물의 예로는 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 조절층은 발광층으로부터 정공이 음극으로 유입되는 것을 차단하고 발광층으로 유입되는 전자를 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 전자 조절 물질로는 발광층으로부터 음극으로의 정공의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 전자를 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다. 전자 조절 물질로는 소자 내 사용되는 유기물층의 구성에 따라 적절한 물질을 사용할 수 있다. 상기 전자 조절층은 발광층과 음극 사이에 위치하며, 바람직하게는 발광층에 직접 접하여 구비된다.
상기 전자 수송층은 전자 주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층이다. 상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 전자 수송 물질의 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 음극 물질과 함께 사용할 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 물질로는 낮은 일함수를 가지는 물질; 및 알루미늄층 또는 실버층을 사용할 수 있다. 상기 낮은 일함수를 가지는 물질의 예로는 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨 등이 있으며, 상기 물질로 층을 형성한 후 알루미늄층 또는 실버층을 상기 층 위에 형성할 수 있다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 수취받은 전자를 발광층에 주입하는 층이다. 상기 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 엑시톤의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물을 사용하는 것이 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-히드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-히드록시벤조[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.
이하, 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
화합물 1의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000022
4-브로모디벤조[b,d]퓨란(4-bromodibenzo[b,d]furan) 10g(40.66mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(트리페닐렌-1-일)-1,3,2-다이옥사보롤레인(4,4,5,5-tetramethyl-2-(triphenylen-1-yl)-1,3,2-dioxaborolane) 14.4g(40.66mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol% 를 테트라하이드로퓨란 120ml에 넣고 포타슘 카보네이트 121.98mmol을 물 60ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 이를 실리카 패드(silica pad)로 여과하고, 감압 하에서 용액을 농축한 후 컬럼 정제하여, 화합물 1-1 12.9g(수율 81%)을 수득하였다.
질소 분위기 하에서 상기 화합물 1-1 12.9g(32.73mmol)을 테트라하이드로퓨란 90ml에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮춰 1.6M n-BuLi 30.6ml를 천천히 적가한다. 저온에서 3시간 교반 후 상온으로 온도를 높이며 2시간을 추가로 교반한 후, 다시 -78℃로 온도를 낮춰 트리아이소프로필보레이트(Triisopropyl borate) 18.3g을 투입한다. 저온에서 한시간 교반하고 상온으로 온도를 높이며 3시간을 추가로 교반하여 반응을 종결하고, 암모늄 클로라이드 수용액 50ml을 넣고 층분리한다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과하고 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하여 화합물 1-2 9.2g(수율 64%)을 수득하였다.
상기 화합물 1-2 9.2g(20.9mmol), 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 5.6g(20.9mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 60ml에 넣고 포타슘 카보네이트 62.7mmol을 물 30ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고, 화합물 1 9.4g(수율 72%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 626
화합물 2의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000023
화합물 1-2 10g(22.82mmol)과 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 8.8g(22.82mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 2 13.3g(수율 83%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 702
화합물 3의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000024
화합물 1-2 10g(22.82mmol)과 4-([1,1'-바이페닐]-3-일)-2-클로로-6-페닐피리딘(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-chloro-6-phenylpyridine) 7.8g(22.82mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 3 10.9g(수율 68%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 700
화합물 4의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000025
화합물 1-2 10g(22.82mmol)과 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)-2-페닐피리미딘(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)-2-phenylpyrimidine) 7.2g(22.82mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 4 10.2g(수율 66%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 675
화합물 5의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000026
4-브로모다이벤조[b,d]싸이오펜(4-bromodibenzo[b,d]thiophene) 10g(38.18mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(트리페닐렌-1-일)-1,3,2-다이옥사보롤레인(4,4,5,5-tetramethyl-2-(triphenylen-1-yl)-1,3,2-dioxaborolane) 13.5g(38.18mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 120ml에 넣고, 포타슘 카보네이트 114.54mmol을 물 60ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후, 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고, 화합물 5-1 12.1g(수율 77%)을 수득하였다.
질소 분위기 하에서 상기 화합물 5-1 12.1g(29.5mmol)을 테트라하이드로퓨란 90ml에 녹인 후 -78걥로 온도를 낮춰 1.6M n-BuLi 27.6ml를 천천히 적가한다. 저온에서 3시간 교반한 후, 상온으로 온도를 높이며 2시간을 추가로 교반한 후 다시 -78℃로 온도를 낮춰 트리아이소프로필보레이트(Triisopropyl borate) 17.6g을 투입한다. 저온에서 한시간 교반한 후 상온으로 온도를 높이며 3시간 추가로 교반한 후 반응을 종결하고 암모늄 클로라이드 수용액 50ml를 넣고 층분리한다. 분리한 유기물층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 중간체 5-2 8g(수율 60%)을 수득하였다.
상기 화합물 5-2 8g(17.62mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 4.7g(17.62mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (Tetrakis (triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 50ml에 넣고 포타슘 카보네이트 52.86mmol을 물 25ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고, 화합물 5 7.1g(수율 63%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 642
화합물 6의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000027
화합물 5-2 10g(22.02mmol)과 2-(3-브로모페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 8.5g(22.02mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 5의 합성과 동일한 방법으로 화합물 6 12g(수율 76%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 718
화합물 7의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000028
화합물 5-2 10g(22.02mmol)과 4-([1,1'-바이페닐]-3-일)-2-클로로-6-페닐피리딘(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-chloro-6-phenylpyridine) 7.5g(22.02mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 5의 합성과 동일한 방법으로 화합물 7 10.7g(수율 68%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 716
화합물 8의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000029
화합물 5-2 10g(22.02mmol)과 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)-2-페닐피리미딘(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)-2-phenylpyrimidine) 7.0g(22.02mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 5의 합성과 동일한 방법으로 화합물 8 11.1g(수율 73%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 691
화합물 9의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000030
4-브로모다이벤조[b,d]퓨란(4-bromodibenzo[b,d]furan) 10g(40.66mmol), (3-(트리페닐렌-1-일)페닐)보론산((3-(triphenylen-1-yl)phenyl)boronic acid) 14.2g(40.66mmol) 및 테트라키스트리페닐 포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 120ml에 넣고 포타슘 카보네이트 121.98mmol을 물 60ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반한 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)를 여과한 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 9-1 15.5g(수율 81%)을 수득하였다.
질소 분위기 하에서 상기 화합물 9-1 15.5g(32.86mmol)을 테트라하이드로퓨란 90ml에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮춰 1.6M n-BuLi 30.8ml를 천천히 적가한다. 저온에서 3시간 교반 후 상온으로 온도를 높여 2시간을 추가로 교반한 후 다시 -78℃로 온도를 낮춰 트리아이소프로필보레이트(Triisopropyl borate) 18.4g을 투입한다. 저온에서 한시간 교반한 후 상온으로 온도를 높이며 3시간 추가로 교반하여 반응을 종결하고, 암모늄 클로라이드 수용액 50ml을 넣고 층분리한다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 9-2 10.6g(수율 63%)을 수득하였다.
상기 화합물 9-2 10.6g(20.62mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 5.5g(20.62mmol) 그리고 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis (triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 60ml에 넣고 포타슘 카보네이트 61.86mmol을 물 30ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반한 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 9 10.1g(수율 70%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 702
화합물 10의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000031
4-브로모다이벤조[b,d]싸이오펜(4-bromodibenzo[b,d]thiophene) 10g(38.18mmol), (3-(트리페닐렌-1-일)페닐)보론산((3-(triphenylen-1-yl)phenyl)boronic acid) 13.3g(38.18mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 120ml에 넣고 포타슘 카보네이트 114.54mmol을 물 60ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기물층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 10-1 14.3g(수율 77%)을 수득하였다.
질소 분위기 하에서 상기 화합물 10-1 14.3g(29.42mmol)을 테트라하이드로퓨란 90ml에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮춰 1.6M n-BuLi 27.6ml를 천천히 적가한다. 저온에서 3시간 교반한 후 상온으로 온도를 높이며 2시간 추가로 교반하고, 다시 -78℃로 온도를 낮춰 트리아이소프로필보레이트(Triisopropyl borate) 16.4g을 투입한다. 저온에서 한시간 교반한 후 상온으로 온도를 높이며 3시간 추가로 교반하여 반응을 종결하고, 암모늄 클로라이드 수용액 50ml을 넣고 층분리한다. 분리한 유기물층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 10-2 9.2g(수율 59%)을 수득하였다.
상기 화합물 10-2 9.2g(17.35mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 5.9g(17.35mmol) 및 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 50ml에 넣고 포타슘 카보네이트 52.05mmol을 물 25ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반하여 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 10 8.9g(수율 66%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 777
화합물 11의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000032
상기 화합물 1-2 10g(22.82mmol)와 2-클로로벤조[d]싸이아졸(2-chlorobenzo[d]thiazole) 4.8g(22.82mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 11 7.8g(수율 65%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 528
화합물 12의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000033
상기 화합물 1-2 10g(22.02mmol)과 2-클로로벤조[d]옥사졸(2-chlorobenzo[d]oxazole) 3.4g(22.02mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 12 8.1g(수율 70%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 528
화합물 13의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000034
4-브로모다이벤조[b,d]퓨란(4-bromodibenzo[b,d]furan) 10g(40.66mmol), (4-(트리페닐렌-1-일)나프탈렌-1-일)보론산((4-(triphenylen-1-yl)naphthalen-1-yl)boronic acid) 16.2g(40.66mmol) 및 테트라키스트리페닐 포스핀팔라듐(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 120ml에 넣고 포타슘 카보네이트 121.98mmol을 물 60ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반한 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)를 여과한 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 13-1 17.1g(수율 84%)을 수득하였다.
질소 분위기 하에서 상기 화합물 13-1 17.1g(32.86mmol)을 테트라하이드로퓨란 90ml에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮춰 1.6M n-BuLi 30.8ml를 천천히 적가한다. 저온에서 3시간 교반 후 상온으로 온도를 높여 2시간을 추가로 교반한 후 다시 -78℃로 온도를 낮춰 트리아이소프로필보레이트(Triisopropyl borate) 18.4g을 투입한다. 저온에서 한시간 교반한 후 상온으로 온도를 높이며 3시간 추가로 교반하여 반응을 종결하고, 암모늄 클로라이드 수용액 50ml을 넣고 층분리한다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 13-2 11.63g(수율 63%)을 수득하였다.
상기 화합물 13-2 11.63g(20.62mmol), 1-클로로-4,6-다이페닐트리아진(1-chloro-4,6-diphenyltriazine) 5.5g(20.62mmol) 그리고 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Tetrakis (triphenylphosphine)palladium) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 60ml에 넣고 포타슘 카보네이트 61.86mmol을 물 30ml에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반한 후 반응을 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 분리한 유기층에 무수 황산 마그네슘(anhydrous magnesium sulfate)을 넣고 교반한다. 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액을 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 13 9.92g(수율 64%)을 수득하였다.
MS: [M+H]+= 752
화합물 14의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000035
상기 화합물 1-2와 2-클로로-3-메틸-2,3-다이하이드로벤조[d]옥사졸(2-chloro-3-methyl-2,3-dihydrobenzo[d]oxazole)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 화합물 14를 수득하였다.
MS: [M+H]+= 528
화합물 15의 합성
Figure PCTKR2019006802-appb-I000036
상기 화합물 9-2와 2-클로로-3-페닐-2,3-다이하이드로벤조[d]티아졸(2-chloro-3-phenyl-2,3-dihydrobenzo[d]thiazole)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 9의 합성과 동일한 방법으로 화합물 15를 수득하였다.
MS: [M+H]+= 682
<실시예 1>
ITO(Indium tin oxide)가 100nm의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 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 및 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 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA(정공주입층; 60nm) / TCTA(정공수송층; 80 nm) / 94wt% 화학식 1 + 6wt% Ir(ppy)3 (발광층; 300 nm)/ BCP(전자수송층; 10 nm)/ Alq3(전자주입층; 30 nm) / LiF(1 nm) / Al(200 nm) (음극)순으로 유기물층을 증착하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, Alq3 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000037
<실시예 2 내지 15>
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000038
<비교예 1 내지 6>
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2019006802-appb-I000039
상기 실시예 및 비교예의 유기 발광 소자에 전류를 인가하여, 표 1의 결과를 얻었다. 하기 표 1에서 EL 피크는 최대 발광 파장을 의미한다.
화합물(호스트) 전압(V@10mA/cm2) 효율(cd/A@10mA/cm2) EL 피크(nm)
실시예 1 1 3.72 45.93 517
실시예 2 2 3.82 44.64 516
실시예 3 3 3.84 43.82 518
실시예 4 4 3.79 44.75 517
실시예 5 5 3.81 43.51 515
실시예 6 6 3.75 44.53 516
실시예 7 7 3.78 45.52 516
실시예 8 8 3.69 44.54 517
실시예 9 9 3.87 43.58 518
실시예 10 10 3.77 42.14 518
실시예 11 11 3.83 43.58 518
실시예 12 12 3.79 43.14 518
실시예 13 13 3.81 44.35 516
실시예 14 14 3.78 43.18 518
실시예 15 15 3.80 45.04 516
비교예 1 GH1 5.78 38.47 517
비교예 2 GH2 5.90 37.21 517
비교예 3 GH3 5.67 36.11 517
비교예 4 GH4 5.81 38.17 517
비교예 5 GH5 5.64 39.08 518
비교예 6 GH6 5.71 35.42 518
실험 결과, 본 발명에 따른 화합물 1 내지 15로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실시예 1 내지 15의 녹색 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 6의 녹색 유기 발광 소자보다 전류 효율 및 구동 전압 면에서 우수한 성능을 나타내었다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000040
    상기 화학식 1에 있어서,
    Ar1은
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000041
    ,
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000042
    또는
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000043
    이며,
    X는 O, S, Se, SO2, Ge 또는 SiPh2이고,
    L1은 직접결합; 또는 아릴렌기이고, n1은 0 내지 3의 정수이며, n1이 2 이상인 경우 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    L2는 직접결합; 또는 아릴렌기이고, n2는 0 내지 3의 정수이며, n2가 2 이상인 경우 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
    X4 및 X5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이며, b3는 0 내지 4의 정수이고, b5는 0 내지 4의 정수이고, b3가 2 이상인 경우 R3는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2 이상인 경우 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
    G1 내지 G4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 또는 아릴기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
    a1은 0 내지 3의 정수이고, a2 및 a3은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, a4는 0 내지 6의 정수이고, a1이 2 이상인 경우 G1은 서로 동일하거나 상이하고, a2가 2 이상인 경우 G2는 서로 동일하거나 상이하고, a3가 2 이상인 경우 G3는 서로 동일하거나 상이하고, a4가 2 이상인 경우 G4는 서로 동일하거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000044
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000045
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000046
    상기 화학식 2 내지 4에 있어서,
    X, L1, L2, X1 내지 X5, G1 내지 G4, R1 내지 R5, a1 내지 a4, n1, n2, b3 및 b5의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000047
    는 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000048
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000049
    상기 구조들에 있어서, 2개의 *는 각각 L1과 L2에 연결되는 부위이고,
    G4 및 a4의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 또는 나프탈렌기인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기인 것인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기의 화합물들 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000050
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000051
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000052
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000053
    Figure PCTKR2019006802-appb-I000054
    .
  7. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 수송과 주입을 동시에 하는 층 또는 정공 조절층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 수송과 주입을 동시에 하는 층 또는 정공 조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층 또는 전자 조절층을 포함하고, 상기 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층 또는 전자 조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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