WO2020116904A1 - 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2020116904A1
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group
substituted
unsubstituted
compound
formula
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PCT/KR2019/016947
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Inventor
김주환
이재철
배재순
유소영
김영광
김대호
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주식회사 엘지화학
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    • C07D403/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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 novel heterocyclic compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon that converts electrical energy into light energy using an organic material.
  • the organic light emitting device using the organic light emitting phenomenon has a wide viewing angle, excellent contrast, and a fast response time, and has excellent luminance, driving voltage, and response speed characteristics, and thus many studies have been conducted.
  • the organic light emitting device generally has a structure including an anode and a cathode and an organic material layer between the anode and the cathode.
  • the organic material layer is often formed of a multi-layered structure composed of different materials, for example, may be formed of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • an organic light emitting device using a solution process has been developed instead of a conventional deposition process to reduce process cost.
  • all organic light-emitting device layers were coated with a solution process to develop an organic light-emitting device, but there are limitations in current technology, so only HIL, HTL, and EML are used as a solution process in the form of a regular structure, and the subsequent process is an existing deposition process.
  • a hybrid process that utilizes is being studied.
  • the present invention provides a material for a novel organic light-emitting device that can be used in an organic light-emitting device and can be deposited by a solution process at the same time.
  • Patent Document 0001 Korean Patent Publication No. 10-2000-0051826
  • the present invention relates to a novel heterocyclic compound compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1:
  • R 1 is substituted or unsubstituted C 6-60 aryl
  • R 2 and R 3 are each independently, substituted or unsubstituted C 3-10 cycloalkyl; Substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Substituted or unsubstituted C 6-60 arylamine; Or a substituted or unsubstituted C 5-60 heteroaryl containing one or more hetero atoms selected from the group consisting of N, O, S and Si; Or -Si(A 1 )(A 2 )(A 3 ), A 1 , A 2 and A 3 are each independently, substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl; Substituted or unsubstituted C 3-10 cycloalkyl; Substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; A substituted or unsubstituted C 5-60 heteroaryl containing at least one hetero atom selected from the group consisting of N, O, S and Si; Monovalent non-aromatic condensed polycyclic group; Or
  • R 4 and R 5 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Or substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl,
  • R 6 is hydrogen; Or deuterium,
  • n and o are each independently an integer from 0 to 3
  • n is an integer from 0 to 4.
  • the present invention is a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic material layer provides an organic light emitting device comprising the compound of the present invention described above.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for the organic material layer of the organic light emitting device.
  • it can be used as a light emitting layer material of an organic light emitting device, and also a solution process is possible, and it is possible to improve efficiency, low driving voltage and/or life characteristics in the organic light emitting device.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting device including a substrate 1, an anode 2, a light emitting layer 3, and a cathode 4.
  • FIG. 2 shows an example of an organic light emitting device comprising a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a light emitting layer 7, an electron transport layer 8 and a cathode 4 Did.
  • Figure 6 shows the results according to the TGA (thermogravimetric analysis) of Example Compounds 1-3.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1 below.
  • R 1 is substituted or unsubstituted C 6-60 aryl
  • R 2 and R 3 are each independently, substituted or unsubstituted C 3-10 cycloalkyl; Substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Substituted or unsubstituted C 6-60 arylamine; Or a substituted or unsubstituted C 5-60 heteroaryl comprising one or more hetero atoms selected from the group consisting of N, O, S and Si; Or -Si(A 1 )(A 2 )(A 3 ), A 1 , A 2 and A 3 are each independently, substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl; Substituted or unsubstituted C 3-10 cycloalkyl; Substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; A substituted or unsubstituted C 5-60 heteroaryl containing at least one hetero atom selected from the group consisting of N, O, S and Si; Monovalent non-aromatic condensed polycyclic group; Or
  • R 4 and R 5 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Or substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl,
  • R 6 is hydrogen; Or deuterium,
  • n and o are each independently an integer from 0 to 3
  • n is an integer from 0 to 4.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxy group; Carbonyl group; Ester groups; Imide group; Amino group; Phosphine oxide group; Alkoxy groups; Aryloxy group; Alkyl thioxy group; Arylthioxy group; Alkyl sulfoxy group; Aryl sulfoxyl group; Silyl group; Boron group; Alkyl groups; Cycloalkyl group; Alkenyl group; Aryl group; Aralkyl group; Ar alkenyl group; Alkyl aryl groups; Alkylamine groups; Aralkylamine group; Heteroarylamine group; Arylamine group; Arylphosphine group; Or substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of heterocyclic groups containing one or more of N, O and S atoms, or substituted or unsubstituted with two or more
  • the number of carbon atoms of the carbonyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 40 carbon atoms. Specifically, it may be a compound having the following structure, but is not limited thereto:
  • the oxygen of the ester group may be substituted with a straight chain, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms.
  • it may be a compound of the following structural formula, but is not limited thereto:
  • the number of carbon atoms of the imide group is not particularly limited, but is preferably 1 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a compound having the following structure, but is not limited thereto:
  • the silyl group is specifically trimethylsilyl group, triethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, vinyldimethylsilyl group, propyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, diphenylsilyl group, phenylsilyl group, etc. However, it is not limited thereto.
  • the boron group is specifically a trimethyl boron group, a triethyl boron group, a t-butyl dimethyl boron group, a triphenyl boron group, a phenyl boron group, and the like, but is not limited thereto.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be straight chain or branched chain, and carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 40. According to an exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n -Pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl , n-heptyl, 1-methylhexyl, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl
  • the alkenyl group may be a straight chain or a branched chain, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 40. According to one embodiment, the carbon number of the alkenyl group is 2 to 20. According to another exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 6 carbon atoms.
  • Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 3-methyl-1- Butenyl, 1,3-butadienyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, 2,2-diphenylvinyl-1-yl, 2-phenyl-2-( Naphthyl-1-yl)vinyl-1-yl, 2,2-bis(diphenyl-1-yl)vinyl-1-yl, styrenyl group, styrenyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, and according to an exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 30 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 6 carbon atoms.
  • the aryl group is not particularly limited, but is preferably 6 to 60 carbon atoms, and may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group. According to one embodiment, the carbon number of the aryl group is 6 to 30. According to one embodiment, the carbon number of the aryl group is 6 to 20.
  • the aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, etc., as a monocyclic aryl group, but is not limited thereto.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, anthracenyl group, phenanthryl group, pyrenyl group, perylenyl group, chrysenyl group, and the like, but is not limited thereto.
  • the heterocyclic group is a heterocyclic group containing one or more of O, N, Si and S as heterogeneous elements, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 60 carbon atoms.
  • the heterocyclic group include thiophene group, furan group, pyrrol group, imidazole group, thiazole group, oxazole group, oxadiazole group, triazole group, pyridyl group, bipyridyl group, pyrimidyl group, triazine group, triazole group, Acridil group, pyridazine group, pyrazinyl group, quinolinyl group, quinazolinyl group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, pyridopyrimidinyl group, pyridopyrazinyl group, pyrazino pyrazinyl group, isoquinoline group , Indole group,
  • an aryl group in an aralkyl group, an alkenyl group, an alkylaryl group, and an arylamine group is the same as the exemplified aryl group described above.
  • the alkyl group among the aralkyl group, alkylaryl group, and alkylamine group is the same as the above-described example of the alkyl group.
  • heteroarylamine among heteroarylamines may be applied to the description of the aforementioned heterocyclic group.
  • the alkenyl group in the alkenyl group is the same as the exemplified alkenyl group.
  • the description of the aryl group described above may be applied, except that the arylene is a divalent group.
  • the description of the heterocyclic group described above may be applied, except that the heteroarylene is a divalent group.
  • the hydrocarbon ring is not a monovalent group, and the description of the aryl group or cycloalkyl group described above may be applied, except that two substituents are formed by bonding.
  • the heterocycle is not a monovalent group, and the description of the aforementioned heterocyclic group may be applied, except that two substituents are formed by bonding.
  • a monovalent non-aromatic condensed polycyclic group is two or more rings are condensed with each other, contains only carbon as a ring forming atom, the entire molecule is non-aromatic (non-aromatic) aromaticity).
  • Specific examples of the monovalent non-aromatic condensed polycyclic group include a fluorenyl group and the like.
  • a divalent non-aromatic condensed polycyclic group means a divalent group having the same structure as the monovalent non-aromatic condensed polycyclic group.
  • the fluorenyl group may be substituted, and two substituents may combine with each other to form a spiro structure.
  • the fluorenyl group When the fluorenyl group is substituted, It can be back. However, it is not limited thereto.
  • the monovalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group (non-aromatic condensed heteropolycyclic group) is two or more rings are condensed with each other, hetero selected from N, O, Si, P and S in addition to carbon as a ring forming atom It refers to a monovalent group that contains an atom and the entire molecule has non-aromacity.
  • the monovalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group includes a carbazole group and the like.
  • a divalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group means a divalent group having the same structure as the monovalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group.
  • the compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 or Formula 3 below:
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , m, n and o are as defined above.
  • R 1 is phenyl; Biphenylyl; Terphenylyl; Quarterphenylyl; Naphthyl; Phenanthrenyl; Triphenylenyl; Chrysenyl; Fluoranthenyl; Pyrenyl; Or triphenylenyl. More preferably, R 1 is phenyl; Or naphthyl.
  • R 2 and R 3 may each independently be any one selected from the group consisting of:
  • R' are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Or substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl,
  • p is an integer of 0-3 each independently.
  • R' is hydrogen; Or C 1-10 alkyl.
  • the compound represented by Formula 1 may be any one selected from the group consisting of:
  • the compound represented by Chemical Formula 1 according to the present invention emits light in a light emitting device having a fast hole movement speed by improving electron transfer characteristics when applied to a light emitting layer of an organic light emitting device by including a quinoline substituent connected to a anthracene with a phenylene linker Efficiency can be significantly improved, and solution processing can be enabled.
  • the molecular form suitable for the blue host can be realized by deepening the distortion with the anthracene than when connecting with a naphthalene linker or another polycyclic aryl linker.
  • N of is suitable for realizing effects such as high thermal stability by inducing structural stability by secondary bonds with adjacent quinoline substituents R 2, and R 2 and R 3 are spaced with a space between one carbon atom.
  • the orbital distribution can be strengthened and rotational freedom independent of each other relative to the structure of isoquinoline can be induced to induce physical properties suitable for solution processing such as increased solubility.
  • the central 9th position of the anthracene is linked to the quinoline by a phenylene linker, an effect of increasing the stability of the anthracene can be realized, thereby improving lifespan.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be prepared by a manufacturing method according to the multi-step reaction of Reaction Schemes 1-1 to 1-2 below.
  • the manufacturing method may be more specific in the manufacturing examples to be described later.
  • Reaction Schemes 1-1 and 1-2 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , m, n and o are as defined above.
  • the reactors, catalysts, solvents, and the like used may be modified to suit the desired product.
  • the compound according to the present invention can form an organic material layer, particularly a light emitting layer, of an organic light emitting device by a solution process.
  • the present invention provides a coating composition comprising a compound and a solvent according to the present invention described above.
  • the solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the compound according to the present invention, for example, chloroform, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, chlorobenzene, o -Chlorine-based solvents such as dichlorobenzene; Ether-based solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; Aromatic hydrocarbon-based solvents such as toluene, xylene, trimethylbenzene, and mesitylene; Aliphatic hydrocarbon-based solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane; Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone;
  • Alcohols and derivatives thereof Alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol and cyclohexanol; Sulfoxide-based solvents such as dimethyl sulfoxide; And amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N,N-dimethylformamide; Benzoate solvents such as butyl benzoate and methyl-2-methoxybenzoate; Tetralin; And solvents such as 3-phenoxy-toluene.
  • the above-described solvent may be used alone or in combination of two or more solvents.
  • the viscosity of the coating composition is preferably 1 cP to 10 cP, and the coating is easy in the above range.
  • the concentration of the compound according to the present invention in the coating composition is preferably 0.1 wt/v% to 20 wt/v%.
  • the coating composition may further include one or two or more additives selected from the group consisting of antioxidants and light stabilizers.
  • the present invention provides a method of forming a light emitting layer using the above-described coating composition. Specifically, coating the coating composition according to the present invention as described above on the anode or on the light emitting layer formed on the anode by a solution process; And heat-treating the coated coating composition.
  • the solution process refers to the use of the coating composition according to the present invention described above, which means spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spraying, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • the heat treatment temperature is preferably 150 to 230°C.
  • the heat treatment time is 1 minute to 3 hours, more preferably 10 minutes to 1 hour.
  • the heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere such as argon and nitrogen.
  • the present invention provides an organic light emitting device comprising the compound according to the present invention described above.
  • the present invention is an anode; A cathode provided opposite the anode; A light emitting layer provided between the anode and the cathode; And a hole transport layer provided between the anode and the light emitting layer, wherein the light emitting layer includes a compound according to the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 The structure of the organic light emitting device according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting device comprising a substrate 1, an anode 2, a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, and a cathode 5.
  • 2 is composed of a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 6, a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, an electron transport layer 7, an electron injection layer 8 and a cathode 5
  • An example of an organic light emitting device is shown.
  • the organic light-emitting device according to the present invention can be made of materials and methods known in the art, except that the light-emitting layer contains the compound according to the present invention and is prepared as described above.
  • the organic light emitting device may be manufactured by sequentially laminating an anode, an organic material layer, and a cathode on a substrate.
  • a positive electrode is formed by depositing a metal or conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate using a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • an organic material layer including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer is formed thereon, and a material that can be used as a cathode is deposited thereon.
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing an organic material layer and a cathode material from a cathode material on a substrate (WO 2003/012890).
  • the manufacturing method is not limited thereto.
  • the positive electrode material is preferably a material having a large work function so that hole injection into the organic material layer is smooth.
  • the positive electrode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); Metal and oxide combinations 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, but are not limited thereto.
  • the cathode material is preferably 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;
  • a multilayer structure material such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but is not limited thereto.
  • the hole injection layer is a layer for injecting holes from an electrode, and has the ability to transport holes as a hole injection material, and thus has a hole injection effect at an anode, an excellent hole injection effect for a light emitting layer or a light emitting material, and is generated in the light emitting layer.
  • a compound that prevents migration of the excitons to the electron injection layer or the electron injection material and has excellent thin film formation ability is preferred.
  • the high occupied molecular orbital (HOMO) of the hole injection material is between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic layer.
  • hole injection material examples include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organic substances, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic substances, quinacridone-based organic substances, and perylene-based substances.
  • Organic anthraquinone and polyaniline and polythiophene-based conductive polymers are not limited thereto.
  • a material capable of emitting light in the visible region by receiving and bonding holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively is preferably a material having good quantum efficiency for fluorescence or phosphorescence.
  • Specific examples include 8-hydroxy-quinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole-based compounds; Dimerized styryl compounds; BAlq; 10-hydroxybenzo quinoline-metal compound; Benzoxazole, benzthiazole and benzimidazole compounds; Poly(p-phenylenevinylene) (PPV) polymers; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene, and the like, but are not limited to these.
  • the light emitting layer is a compound of the present invention is used, it can be used as a host material.
  • the light emitting layer may include additional host material and dopant material.
  • the host material may be a condensed aromatic ring derivative or a heterocyclic compound.
  • condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, fluoranthene compounds, etc.
  • heterocyclic compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, and ladder types Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • the dopant material examples include aromatic amine derivatives, strylamine compounds, boron complexes, fluoranthene compounds, and metal complexes.
  • the aromatic amine derivative is a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamino group, and includes pyrene, anthracene, chrysene, periplanene, etc. having an arylamino group, and substituted or unsubstituted as a styrylamine compound.
  • a compound in which at least one arylvinyl group is substituted with the arylamine, a substituent selected from 1 or 2 or more from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an arylamino group is substituted or unsubstituted.
  • a substituent selected from 1 or 2 or more from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an arylamino group is substituted or unsubstituted.
  • styrylamine, styryldiamine, styryltriamine, styryltetraamine, and the like but are not limited thereto.
  • examples of the metal complex include an iridium complex, a platinum complex, and the like, but are not limited thereto.
  • 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 transport material a material capable of receiving electrons from the cathode and transferring them to the light emitting layer is suitable. Do. Specific examples include the Al complex 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 cathode material, as used according to the prior art.
  • suitable cathode materials are those that have a low work function and are followed by an aluminum or silver layer. Specifically, cesium, barium, calcium, ytterbium and samarium, followed by an aluminum layer or a silver layer in each case.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from an electrode, has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from a cathode, an excellent electron injection effect for a light emitting layer or a light emitting material, and injects holes generated in the light emitting layer A compound that prevents migration to the layer and has excellent thin film forming ability is preferred.
  • fluorenone anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preorenylidene methane, anthrone and the like and their derivatives, metal Complex compounds, nitrogen-containing 5-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)( There are o-cresolato) gallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) (1-naphtolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinato) (2-naphtholato) gallium, It is not limited to this.
  • the organic light emitting device may be a front emission type, a back emission type, or a double-sided emission type depending on the material used.
  • the compound according to the present invention may be included in an organic solar cell or an organic transistor in addition to the organic light emitting device.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) with a thickness of 50 nm was placed in distilled water in which detergent was dissolved and washed with ultrasonic waves.
  • Fischer Co. was used as a detergent
  • distilled water filtered secondarily by a filter of Millipore Co. was used as distilled water.
  • ultrasonic cleaning was repeated twice with distilled water for 10 minutes.
  • ultrasonic cleaning was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, which was dried and then transferred to a plasma cleaner.
  • the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • AI4083 PEDOT/PSS polymer, CLEVIOSTM P VP AI 4083 by Heraeus Precious Metals GmbH & Co.KG
  • ITO transparent electrode was spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds, and baked at 80° C. for 2 minutes, Baking was performed at 120°C for 15 minutes to form a 60 nm hole injection and transport layer.
  • a solution of the host compound 1 and the following BD1 compound prepared above is prepared by spin-coating a solution with a weight of 94:6 and treated with vacuum chamber for 10 minutes at 10 -6 torr for 30 minutes at 55 nm.
  • a light emitting layer having a thickness was formed. After drying it at 130° C. for 10 minutes under a nitrogen gas atmosphere, lithium fluoride (LiF) was deposited to a film thickness of about 1 nm, and finally aluminum was deposited to a film thickness of 100 nm to form a negative electrode.
  • LiF lithium fluoride
  • ITO 50 nm
  • AI4083 60 nm
  • EML 55 nm
  • LiF LiF
  • Al 100 nm
  • the lithium fluoride of the negative electrode maintained a deposition rate of 0.3 ⁇ /sec, and aluminum of /sec, and the vacuum degree during deposition was maintained at 2 ⁇ 10 -7 to 5 ⁇ 10 -6 torr, thereby producing an organic light emitting device.
  • the vacuum degree during deposition was maintained at 2 ⁇ 10 -7 to 5 ⁇ 10 -6 torr, thereby producing an organic light emitting device.
  • Table 1 shows the results of measuring the driving voltage, external quantum efficiency (EQE), luminance, and lifetime at the current density of 10 mA/cm 2 .
  • the external quantum efficiency was determined by (number of emitted photons)/(number of injected charge carriers).
  • the compound according to the present invention includes a characteristic structure, thereby improving the efficiency compared to a compound that is not.
  • the compound according to the present invention has excellent solubility in an organic solvent, and is easy to prepare a coating composition.
  • Table 1 it was confirmed that a uniform coating layer can be formed using the coating composition, and the stability of the film is also excellent, thereby showing better performance in the organic light emitting device.
  • substrate 2 anode

Landscapes

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Abstract

본 발명은 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2018년 12월 3일자 한국 특허 출원 제 10-2018-0153910호 및 2019년 12월 2일자 한국 특허 출원 제 10-2019-0158472호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
한편, 최근에는 공정 비용 절감을 위하여 기존의 증착 공정 대신 용액 공정, 특히 잉크젯 공정을 이용한 유기 발광 소자가 개발되고 있다. 초창기에는 모든 유기 발광 소자 층을 용액 공정으로 코팅하여 유기 발광 소자를 개발하려 하였으나 현재 기술로는 한계가 있어, 정구조 형태에서 HIL, HTL, EML만을 용액 공정으로 진행하고 추후 공정은 기존의 증착 공정을 활용하는 하이브리드(hybrid) 공정이 연구 중이다.
이에 본 발명에서는 유기 발광 소자에 사용될 수 있으면서 동시에 용액 공정으로 증착이 가능한 신규한 유기 발광 소자의 소재를 제공한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 0001) 한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 신규한 헤테로고리 화합물 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000001
상기 화학식 1에서,
R1은 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴아민; 또는 N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 또는 -Si(A1)(A2)(A3)이고, A1, A2 및 A3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 1가 비-방향족 축합다환 그룹; 또는 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 또는 치환 또는 비치환된 C1-60알킬이고,
R6는 수소; 또는 중수소이고,
m 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
n은 0 내지 4의 정수이다.
또한, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 전술한 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용될 수 있다. 특히, 유기 발광 소자의 발광층 재료로서 사용될 수 있고, 또한 용액 공정이 가능하며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3 내지 5는 각각 실시예 화합물 1 내지 3의 LC-MS(액체크로마토그래피 질량분광법)에 따른 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 화합물 1 내지 3의 TGA(열중량분석)에 따른 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
(화합물)
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000002
상기 화학식 1에서,
R1은 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴아민; 또는 N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 또는 -Si(A1)(A2)(A3)이고, A1, A2 및 A3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 1가 비-방향족 축합다환 그룹; 또는 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 또는 치환 또는 비치환된 C1-60알킬이고,
R6는 수소; 또는 중수소이고,
m 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
n은 0 내지 4의 정수이다.
본 명세서에서,
Figure PCTKR2019016947-appb-I000003
,
Figure PCTKR2019016947-appb-I000004
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2019016947-appb-I000005
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2019016947-appb-I000006
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2019016947-appb-I000007
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-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, 사이클로펜틸메틸,사이클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 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 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2019016947-appb-I000008
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000009
[화학식 3]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000010
식 중에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, m, n 및 o는 앞서 정의한 바와 같다.
바람직하게는, R1은 페닐; 비페닐릴; 터페닐릴; 쿼터페닐릴; 나프틸; 페난트레닐; 트리페닐레닐; 크리세닐; 플루오란테닐; 피레닐; 또는 트라이페닐레닐일 수 있다. 더욱 바람직하게는, R1은 페닐; 또는 나프틸일 수 있다.
바람직하게는, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2019016947-appb-I000011
식 중에서,
R'은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 또는 치환 또는 비치환된 C1-60알킬이고,
p는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
바람직하게는, R'은 수소; 또는 C1-10알킬일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2019016947-appb-I000012
Figure PCTKR2019016947-appb-I000013
Figure PCTKR2019016947-appb-I000014
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 안트라센에 페닐렌 링커로연결된 퀴놀린 치환기를 포함함으로써, 유기 발광 소자의 발광층에 적용 시에 전자 이동 특성의 향상으로 빠른 정공이동 속도를 가지는 발광소자내에서 발광 효율을 현저히 향상시킬 수 있으며, 용액 공정을 가능하게 할 수 있다.
특히, 전자 친화 그룹인 퀴놀린 구조의 영향으로 방향족 탄소 타입의 단분자 재료 대비 n-type 또는 bipolar type의 유기발광층(EML)의 호스트를 형성할 수 있으며, 이에 따라, EML 내의 전하 균형(charge balance)을 효과적으로 조절할 수 있다. 또한, 퀴놀린에 추가 치환기(R2, R3)를 쉽게 치환할 수 있어, 용액 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
특히, 퀴놀린의 8번 위치에서 페닐렌 링커를 통해 안트라센과 연결됨으로써, 나프탈렌 링커나 다른 다환형의 아릴 링커로 연결될 때보다 안트라센과의 뒤틀림을 심화시켜 Blue host에 적합한 분자 형태를 구현할 수 있으며, 퀴놀린의 N은 인접한 퀴놀린 치환기 R2와 2차 결합에 의해 구조적 안정성을 유도하여 높은 열안정성과 같은 효과를 구현하기에 적합하며, R2와 R3가 하나의 탄소 원자를 사이에 두는 간격을 가지고 위치하게 합성할 수 있어 orbital 분포를 강화하고 이소 퀴놀린 구조 대비 서로 독립적인 회전 자유도를(rotational freedom) 강화시켜 용해도 증가와 같은 용액공정에 적합한 물성을 유도할 수 있다. 또한, 안트라센의 중심 9번 위치가 페닐렌 링커에 의해 퀴놀린과 연결됨으로써, 안트라센의 안정성을 높이는 효과를 구현할 수 있게 되어 수명 향상을 가능하게 할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1-1 내지 1-2의 다단계 반응에 따른 제조 방법으로 제조할 수 있다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
[반응식 1-1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000015
[반응식 1-2]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000016
상기 반응식 1-1 및 1-2에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, m, n 및 o는 앞서 정의한 바와 같다. 상기 반응식 1-1 및 1-2에서, 사용되는 반응기, 촉매, 용매 등은 목적하는 생성물에 적합하게 변경이 가능하다.
(코팅 조성물)
본 발명에 따른 화합물은 용액 공정으로 유기 발광 소자의 유기물 층, 특히 발광층을 형성할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 화합물 및 용매를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
상기 용매는 본 발명에 따른 화합물을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매이면 특별히 제한되지 않으며, 일례로 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠 등의 염소계 용매; 테트라하이드로퓨란, 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; 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드계 용매; 및 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매; 부틸벤조에이트, 메틸-2-메톡시벤조에이트 등의 벤조에이트계 용매; 테트랄린; 3-phenoxy-toluene 등의 용매를 들 수 있다. 또한, 상술한 용매를 1종 단독으로 사용하거나 2종 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물의 점도는 1 cP 내지 10 cP가 바람직하며, 상기의 범위에서 코팅이 용이하다. 또한, 상기 코팅 조성물 내 본 발명에 따른 화합물의 농도는 0.1 wt/v% 내지 20 wt/v%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅 조성물은 산화 방지제 및 광안정제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 코팅 조성물을 사용하여 발광층을 형성하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 양극 상에, 또는 양극 상에 형성된 발광층 상에, 상술한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 용액 공정으로 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 코팅 조성물을 열처리 단계를 포함한다.
상기 용액 공정은 상술한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 사용하는 것으로, 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 열처리 단계에서 열처리 온도는 150 내지 230℃가 바람직하다. 또한, 상기 열처리 시간은 1분 내지 3시간이고, 보다 바람직하게는 10분 내지 1시간이다. 또한, 상기 열처리는 아르곤, 질소 등의 불활성 기체 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
(유기 발광 소자)
또한, 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 양극; 상기 양극과 대향하여 구비된 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비된 발광층; 및 상기 양극과 상기 발광층 사이에 구비된 정공수송층을 포함하고, 상기 발광층은 본 발명에 따른 화합물를 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 정공수송층(3), 발광층(4), 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(6), 정공수송층(3), 발광층(4), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(5)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층이 본 발명에 따른 화합물을 포함하고, 상술한 방법과 같이 제조되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 유기물층 및 음극을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 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 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 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. 상기 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 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 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 한정 되는 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 예로 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, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 본원 발명의 화합물이 사용되며, 이를 호스트 재료로 사용할 수 있다. 상기 발광층은 추가의 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 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 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 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 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 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 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 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조를 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1: 화합물 1의 합성
(1) 중간체 화합물 1-A의 합성
[반응식 1-A]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000017
2-bromoaniline (10 mmol)과 4-octylbenzaldehyde (11mmol), benzene (50 mL)를 혼합하여 12시간 이상 reflux 하였다. 반응 중간 소량을 취득 TLC로 중간체 화합물 1-A으로의 반응 진행을 확인하였다. 반응이 확인 되면 extraction이나 추가 정제 없이 바로 다음 반응을 진행하였다.
[반응식 1-B]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000018
중간체 화합물 1에 toluene을 주입하였다. 여기에 phenylacetylene (12 mmol), chloranil (15 mmol), Boron trifluoride diethyl etherate (12mmol)을 넣어준 후 24시간 reflux하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고 hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전시켜 백색 가루 형태의 중간체 화합물 1-B를 얻었다(수율 :90%).
(2) 화합물 1의 합성
[반응식 1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000019
4-(10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl) (4.5 mmol)과 중간체 화합물 1-B (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20ml 물)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전을 잡아 백색 가루 형태의 화합물 1을 얻었다(수율 :85%). 화합물 1의 LCMS 결과는 도 3에 도시하였으며, TGA 측정 그래프는 도 6에 도시하였다,
실시예 2: 화합물 2의 합성
(1) 중간체 화합물 2-A의 합성
[반응식 2-A]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000020
실시예 1의 중간체 화합물 1-A에 4-Ethynyltriphenylamine (12 mmol), chloranil (15 mmol), Boron trifluoride diethyl etherate (12mmol)을 넣어준 후 24시간 reflux하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고 gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전을 잡아 백색 가루형태의 중간체 화합물 2-A를 얻었다(수율 :90%).
(2) 중간체 화합물 2의 합성
[반응식 2]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000021
(4-(10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl) (4.5 mmol)과 중간체 화합물 2-A (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20 ml)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전 시켜 백색 가루 형태의 화합물 2를 얻었다(수율 :75%). 화합물 2의 LCMS 결과는 도 4에 도시하였으며, TGA 측정 그래프는 도 6에 도시하였다,
실시예 3: 화합물 3의 합성
(1) 중간체 화합물 3-A의 합성
[반응식 3-A]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000022
2-bromoaniline (10 mmol)과 14051-003 (11mmol), benzene (50 mL)를 혼합하여 12시간 이상 reflux하였다. 반응 중간 소량을 취득 TLC로 중간체 화합물 3-A으로의 반응 진행을 확인하였다. 반응이 확인 되면 extraction이나 추가 정제 없이 바로 다음 반응을 진행하였다.
(2) 중간체 화합물 3-B의 합성
[반응식 3-B]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000023
중간체 화합물 3-A에 toluene을 주입하였다. 여기에 phenylacetylene (12 mmol), chloranil (15 mmol), Boron trifluoride diethyl etherate (12 mmol)을 넣어준 후 24시간 reflux하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고 gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전시켜 백색 가루 형태의 중간체 화합물 3-B를 얻었다(수율:85%).
(3) 화합물 3의 합성
[반응식 3]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000024
(4-(10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl) (4.5 mmol)과 14051-019 (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20 ml)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올로 침전시켜 백색 가루 형태의 화합물 3을 얻었다(수율 :80%). 화합물 3의 LCMS 결과는 도 5에 도시하였으며, TGA 측정 그래프는 도 6에 도시하였다.
실시예 4: 화합물 4의 합성
(1) 화합물 4의 합성
Figure PCTKR2019016947-appb-I000025
화합물 A-4 (4.5 mmol)와 반응식 1-B에 따라 합성된 중간체 화합물 1-B (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20ml 물)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전을 잡아 백색 가루 형태의 화합물 4를 얻었다(수율: 80%).
MS[M+H]+ = 722, PLmax = 420 nm
실시예 5: 화합물 5의 합성
(1) 화합물 5의 합성
Figure PCTKR2019016947-appb-I000026
화합물 A-5 (4.0 mmol)과 반응식 1-B에 따라 합성된 중간체 화합물 1-B (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20ml 물)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 8:2 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전을 잡아 백색 가루 형태의 화합물 5를 얻었다(수율: 60%).
MS[M+H]+ = 722
실시예 6: 화합물 6의 합성
(1) 화합물 6의 합성
Figure PCTKR2019016947-appb-I000027
화합물 A-6 (4.0 mmol)과 반응식 1-B에 따라 합성된 중간체 화합물 1-B (3 mmol), Pd(pph3)4 (0.15 mmol)를 toluene (100 mL)에 녹였다. 여기에 K2CO3 수용액 (30 mmol/20ml 물)을 넣고 reflux 하였다. 반응 종료 후 MC로 extraction하고, gradient hexane:MC = 7:3 조건으로 컬럼 정제하고 이를 메탄올에 침전을 잡아 백색 가루 형태의 화합물 6를 얻었다(수율: 82%). MS[M+H]+ = 722
실험예 1: 유기 발광 소자의 특성 평가
ITO(indium tin oxide)가 50nm의 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, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고, 이를 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 AI4083 (PEDOT/PSS polymer, Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG의 CLEVIOS™ P VP AI 4083)을 1000 rpm으로 60초간 스핀 코팅하고, 80℃에서 2분간 베이킹(baking)하고, 120℃에서 15분간 베이킹(baking)하여 60 nm의 정공주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 정공주입 및 수송층 위에 앞서 제조한 Host 화합물 1과 하기 BD1 화합물을 94:6의 중량부로 용액을 제조하여 스핀 코팅하고, 진공 챔버를 이용하여 상온에서 10-6 torr로 30분간 처리하여 55 nm의 두께의 발광층을 형성하였다. 이것을 질소 가스 분위기하 130℃에서 10분간 건조시킨 후, 리튬플로라이드(LiF)를 약 1 nm의 막 두께로 증착하고, 마지막으로 알루미늄을 100 nm의 막두께로 증착하여 음극을 형성하였다.
[BD1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000028
소자구조: ITO(50 nm)/AI4083 (60 nm)/ EML(55 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm)
상기 과정에서 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 /sec의증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2×10-7 ~ 5×10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 2 내지 6
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Host 화합물 1 대신 앞서 제조한 화합물 2 내지 6을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 실험예 1 내지 3
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Host 화합물 1 대신 앞서 하기 비교 화합물 1 내지 3을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
[비교 화합물 1]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000029
[비교 화합물 2]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000030
[비교 화합물 3]
Figure PCTKR2019016947-appb-I000031
소자 평가
상기 제조한 유기 발광 소자를 10 mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압, 외부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE), 휘도 및 수명을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 외부양자효율은 (방출된 광자 수)/(주입된 전하운반체 수)로 구하였다.
Figure PCTKR2019016947-appb-T000001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 특징적인 구조를 포함함으로써, 그렇지 않은 화합물에 비하여 효율이 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 화합물은 유기 용매에 대한 용해도가 우수하며, 코팅 조성물의 제조가 용이하다. 상기 표 1의 결과로, 상기 코팅 조성물을 이용하여 균일한 코팅층을 형성할 수 있으며, 막의 안정성도 뛰어나서 유기 발광 소자에서 더 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
[부호의 설명]
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 발광층 8: 전자수송층

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000032
    상기 화학식 1에서,
    R1은 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴이고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴아민; 또는 N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 또는 -Si(A1)(A2)(A3)이고, A1, A2 및 A3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환 C3-10 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; N, O, S 및 Si로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C5-60 헤테로아릴; 1가 비-방향족 축합다환 그룹; 또는 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
    R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 또는 치환 또는 비치환된 C1-60알킬이고,
    R6는 수소; 또는 중수소이고,
    m 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
    n은 0 내지 4의 정수임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인, 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000033
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000034
    식 중에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, m, n 및 o는 청구항 1에서 정의한 바와 같음.
  3. 제1항에 있어서,
    R1은 페닐; 비페닐릴; 터페닐릴; 쿼터페닐릴; 나프틸; 페난트레닐; 트리페닐레닐; 크리세닐; 플루오란테닐; 피레닐; 또는 트라이페닐레닐인, 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인, 화합물:
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000035
    식 중에서,
    R'은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 또는 치환 또는 비치환된 C1-60알킬이고,
    p은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수임.
  5. 제 1항에 있어서,
    R4 및 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소 ; 메틸; 에틸; 프로필; n-프로필; 이소프로필; 부틸; n-부틸; 이소부틸; 또는 tert-부틸인, 화합물.
  6. 제 4항에 있어서,
    R'은 수소; 또는 C1-10알킬임, 화합물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인, 화합물:
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000036
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000037
    Figure PCTKR2019016947-appb-I000038
  8. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 포함하는 유기물층은 발광층인, 유기 발광 소자.
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