WO2021235723A1 - 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 Download PDF

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organic optoelectronic
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곽선영
원종우
이미진
고종훈
김형선
송하윤
신창주
이승재
정성현
정호국
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • It relates to a composition for an organic optoelectronic device, an organic optoelectronic device, and a display device.
  • An organic optoelectronic diode is a device capable of converting electrical energy and optical energy.
  • Organic optoelectronic devices can be roughly divided into two types according to their operating principles.
  • One is a photoelectric device that generates electrical energy as excitons formed by light energy are separated into electrons and holes and electrons and holes are transferred to different electrodes, and the other is electrical energy by supplying voltage or current to the electrode.
  • It is a light emitting device that generates light energy from
  • Examples of the organic optoelectronic device include an organic optoelectronic device, an organic light emitting device, an organic solar cell, and an organic photo conductor drum.
  • organic light emitting diodes have recently attracted much attention due to an increase in demand for flat panel display devices.
  • An organic light emitting device is a device that converts electrical energy into light, and the performance of the organic light emitting device is greatly affected by an organic material positioned between electrodes.
  • One embodiment provides a composition for an organic optoelectronic device capable of realizing a high efficiency and low driving organic optoelectronic device.
  • Another embodiment provides an organic optoelectronic device including the composition for an organic optoelectronic device.
  • Another embodiment provides a display device including the organic optoelectronic device.
  • composition for an organic optoelectronic device comprising a first compound represented by the following formula (1), and a second compound represented by the following formula (2).
  • X is O or S
  • Z 1 to Z 3 are each independently N or CR a ,
  • At least two of Z 1 to Z 3 are N,
  • R a , and R 1 to R 9 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, ,
  • L 1 to L 4 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
  • Ar 1 to Ar 3 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group;
  • Ar 4 and Ar 5 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group,
  • L 5 and L 6 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
  • R 10 to R 20 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group,
  • n is an integer from 0 to 2.
  • it includes an anode and a cathode facing each other, and at least one organic layer positioned between the anode and the cathode, wherein the organic layer comprises a light emitting layer, and the light emitting layer comprises the above-described composition for an organic optoelectronic device. It provides an organic optoelectronic device comprising.
  • a display device including the organic optoelectronic device is provided.
  • FIG. 1 and 2 are cross-sectional views illustrating an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment, respectively.
  • At least one hydrogen in a substituent or compound is deuterium, a halogen group, a hydroxyl group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 amine group, a nitro group, a substituted or Unsubstituted C1 to C40 silyl group, C1 to C30 alkyl group, C1 to C10 alkylsilyl group, C6 to C30 arylsilyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C30 heterocycloalkyl group, C6 to C30 aryl group, C2 to C30 It means substituted with a heteroaryl group, a C1 to C20 alkoxy group, a C1 to C10 trifluoroalkyl group, a cyano group, or a combination thereof.
  • substitution means that at least one hydrogen in a substituent or compound is deuterium, C1 to C30 alkyl group, C1 to C10 alkylsilyl group, C6 to C30 arylsilyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C30 It means substituted with a heterocycloalkyl group, a C6 to C30 aryl group, a C2 to C30 heteroaryl group, or a cyano group.
  • substitution means that at least one hydrogen in a substituent or compound is substituted with deuterium, a C1 to C20 alkyl group, a C6 to C30 aryl group, or a cyano group.
  • substitution means that at least one hydrogen in a substituent or compound is substituted with deuterium, a C1 to C5 alkyl group, a C6 to C18 aryl group, or a cyano group.
  • substitution means that at least one hydrogen in a substituent or compound is substituted with deuterium, a cyano group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group or a naphthyl group means it has been
  • hetero means that, unless otherwise defined, one functional group contains 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S, P and Si, and the remainder is carbon. .
  • aryl group is a concept that encompasses a group having one or more hydrocarbon aromatic moieties, and all elements of the hydrocarbon aromatic moiety have p-orbitals, and these p-orbitals are conjugated.
  • It contains a form that forms, for example, a phenyl group, a naphthyl group, etc., and includes a form in which two or more hydrocarbon aromatic moieties are connected through a sigma bond, such as a biphenyl group, a terphenyl group, a quarterphenyl group, etc., and two or more hydrocarbon aromatic moieties They may include a non-aromatic fused ring fused directly or indirectly, such as a fluorenyl group, and the like.
  • Aryl groups include monocyclic, polycyclic, or fused ring polycyclic (ie, rings that share adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.
  • heterocyclic group is a higher concept including a heteroaryl group, and instead of carbon (C), N, O, It means containing at least one hetero atom selected from the group consisting of S, P and Si.
  • C carbon
  • N nitrogen
  • O oxygen
  • the heterocyclic group is a fused ring, the entire heterocyclic group or each ring may include one or more heteroatoms.
  • heteroaryl group means containing at least one hetero atom selected from the group consisting of N, O, S, P and Si in the aryl group.
  • Two or more heteroaryl groups may be directly connected through a sigma bond, or when the heteroaryl group includes two or more rings, the two or more rings may be fused to each other.
  • each ring may include 1 to 3 heteroatoms.
  • a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group includes a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or Unsubstituted naphthacenyl group, substituted or unsubstituted pyrenyl group, substituted or unsubstituted biphenyl group, substituted or unsubstituted p-terphenyl group, substituted or unsubstituted m-terphenyl group, substituted or unsubstituted o- Terphenyl group, substituted or unsubstituted chrysenyl group, substituted or unsubstituted triphenylene group, substituted or unsubstituted perylenyl group, substituted or un
  • a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group is a substituted or unsubstituted thiophenyl group, a substituted or unsubstituted pyrrolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted imidazolyl group, A substituted or unsubstituted triazolyl group, a substituted or unsubstituted oxazolyl group, a substituted or unsubstituted thiazolyl group, a substituted or unsubstituted oxadiazolyl group, a substituted or unsubstituted thiadiazolyl group, a substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted pyrimidinyl group, a substituted or unsubstituted pyrazinyl group, a substituted or unsubstituted triazinyl group,
  • the hole property refers to a property capable of forming a hole by donating electrons when an electric field is applied. It refers to a property that facilitates the movement of holes formed in the anode and in the light emitting layer.
  • the electronic property refers to a property that can receive electrons when an electric field is applied. It has conduction properties along the LUMO level, so electrons formed in the cathode are injected into the light emitting layer, electrons formed in the light emitting layer are moved to the cathode, and in the light emitting layer. properties that facilitate movement.
  • composition for an organic optoelectronic device includes a first compound represented by the following Chemical Formula 1, and a second compound represented by the following Chemical Formula 2.
  • X is O or S
  • Z 1 to Z 3 are each independently N or CR a ,
  • At least two of Z 1 to Z 3 are N,
  • R a , and R 1 to R 9 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group, ,
  • L 1 to L 4 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
  • Ar 1 to Ar 3 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group;
  • Ar 4 and Ar 5 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group,
  • L 5 and L 6 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
  • R 10 to R 20 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group,
  • n is an integer from 0 to 2.
  • the first compound represented by Formula 1 includes an indolodibenzofuran (or indolodibenzothiophene) skeleton, and dibenzofuran (or dibenzothiophene) within the indolodibenzofuran (or indolodibenzothiophene) skeleton offene) has a structure in which a nitrogen-containing 6-membered ring is substituted at the 4-position.
  • the first compound having such a structure is a compound having a property that can receive both holes and electrons when an electric field is applied, that is, a bipolar property.
  • the first compound has a fast and stable electron transport property because the electron cloud is widely spread.
  • thermal stability is excellent.
  • the second compound may include a bicarbazole skeleton, and may be included together with the above-described first compound to increase the balance of holes and electrons to greatly improve the driving characteristics of a device to which it is applied.
  • Ar 1 of Formula 1 is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted biphenyl group, a substituted or unsubstituted terphenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted triphenylene group, a substituted or unsubstituted fluorenyl group, a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, or a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group can
  • Ar 1 may be a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • Ar 2 and Ar 3 of Formula 1 are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted biphenyl group, a substituted or unsubstituted terphenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or an unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted triphenylene group, a substituted or unsubstituted fluorenyl group, a substituted or unsubstituted carbazolyl group, a substituted or unsubstituted di a benzofuranyl group, a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, or a substituted or unsubstituted pyridinyl group,
  • L 3 and L 4 may each independently represent a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted biphenylene group.
  • *-L 3 -Ar 2 and *-L 4 -Ar 3 of Formula 1 may each independently be selected from the substituents listed in Group I below.
  • *-L 3 -Ar 2 and *-L 4 -Ar 3 of Formula 1 may each independently be selected from the substituents listed in Group I-1 below.
  • Ar 2 and Ar 3 of Formula 1 are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group, or a substituted or unsubstituted biphenyl group,
  • L 3 and L 4 may each independently be a single bond, or a substituted or unsubstituted phenylene group.
  • *-L 3 -Ar 2 and *-L 4 -Ar 3 may each independently be a substituted or unsubstituted phenyl group or a substituted or unsubstituted biphenyl group.
  • At least one of *-L 3 -Ar 2 and *-L 4 -Ar 3 may be a substituted or unsubstituted biphenyl group.
  • the first compound may be one selected from the compounds listed in Group 1, but is not limited thereto.
  • the second compound may be represented by any one of the following Chemical Formulas 2-1 to 2-15 according to the presence or absence of a linking group and/or a linking position.
  • R 20a and R 20b are each independently the same as defined for R a described above.
  • the second compound may be represented by Chemical Formula 2-8.
  • L 5 and L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted phenylene group, or a substituted or unsubstituted biphenylene group,
  • Ar 4 and Ar 5 are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted biphenyl group, a substituted or unsubstituted terphenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or an unsubstituted triphenylenyl group, a substituted or unsubstituted carbazolyl group, a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, a substituted or unsubstituted fluorenyl group, or a substituted Or an unsubstituted pyridinyl group,
  • R 10 to R 19 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C12 aryl group, a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, or a substituted or unsubstituted It may be a dibenzothiophenyl group.
  • *-L 5 -Ar 4 and *-L 6 -Ar 5 may each independently be selected from substituted or unsubstituted groups listed in Group II below.
  • *-L 5 -Ar 4 and *-L 6 -Ar 5 may each independently be selected from substituted or unsubstituted groups listed in Group II-1 below.
  • 'substituted' means substituted with deuterium, a fluoro group, a C1 to C5 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group,
  • L 5 and L 6 are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted phenylene group
  • Ar 4 and Ar 5 may each independently be a substituted or unsubstituted phenyl group or a substituted or unsubstituted biphenyl group.
  • the second compound may be one selected from the compounds listed in Group 2 below, but is not limited thereto.
  • composition for an organic optoelectronic device may include a first compound selected from compounds listed in Group 1-1 and a second compound selected from compounds listed in Group 2-1 below.
  • the first compound and the second compound may be included in a weight ratio of, for example, 1:99 to 99:1.
  • a weight ratio of for example, 1:99 to 99:1.
  • within this range such as about 10:90 to 90:10, about 20:80 to 80:20, about 20:80 to 70:30, about 20:80 to 60:40 or about 20:80 to about 50:50 may be included in the weight ratio of
  • each of the first compound and the second compound may be included as a host of the emission layer, for example, a phosphorescent host.
  • composition for an organic optoelectronic device may be formed by a dry film deposition method such as chemical vapor deposition.
  • the organic optoelectronic device is not particularly limited as long as it is a device capable of converting electrical energy and optical energy, and examples thereof include an organic photoelectric device, an organic light emitting device, an organic solar cell, and an organic photosensitive drum.
  • FIG. 1 and 2 are cross-sectional views illustrating an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment.
  • an organic light emitting device 100 includes an anode 120 and a cathode 110 facing each other, and an organic layer 105 positioned between the anode 120 and the cathode 110 .
  • the anode 120 may be made of, for example, a conductor having a high work function to facilitate hole injection, and may be made of, for example, a metal, a metal oxide, and/or a conductive polymer.
  • the anode 120 may include, for example, a metal such as nickel, platinum, vanadium, chromium, copper, zinc, gold, or an alloy thereof; metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); combinations of metals and oxides such as ZnO and Al or SnO 2 and Sb; conductive polymers such as poly(3-methylthiophene), poly(3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene) (polyehtylenedioxythiophene: PEDOT), polypyrrole, and polyaniline, but are limited thereto it is not
  • the cathode 110 may be made of, for example, a conductor having a low work function to facilitate electron injection, and may be made of, for example, a metal, a metal oxide, and/or a conductive polymer.
  • the negative electrode 110 may include, for example, a metal such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, lead, cesium, barium, or an alloy thereof; and a multilayer structure material such as LiF/Al, LiO 2 /Al, LiF/Ca, LiF/Al, and BaF 2 /Ca, but is not limited thereto.
  • the organic layer 105 may include the above-described composition for an organic optoelectronic device.
  • the organic layer 105 may include the emission layer 130 , and the emission layer 130 may include the above-described composition for an organic optoelectronic device.
  • the emission layer 130 may include, for example, the above-described composition for an organic optoelectronic device as a phosphorescent host.
  • the light emitting layer may further include one or more compounds in addition to the above-described host.
  • the light emitting layer may further include a dopant.
  • the dopant may be, for example, a phosphorescent dopant, such as a phosphorescent dopant of red, green or blue color.
  • composition for an organic optoelectronic device further comprising a dopant may be, for example, a green or red light-emitting composition.
  • a dopant is a material that emits light by being mixed in a small amount in a compound or composition for an organic optoelectronic device.
  • a material such as a metal complex that emits light by multiple excitation excitation to a triplet state or more may be used.
  • the dopant may be, for example, an inorganic, organic, or organic-inorganic compound, and may include one or two or more kinds.
  • Examples of the dopant include a phosphorescent dopant, and examples of the phosphorescent dopant include Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, or a combination thereof. and organometallic compounds containing them.
  • the phosphorescent dopant may be, for example, a compound represented by the following Chemical Formula Z, but is not limited thereto.
  • M is a metal
  • L 7 and X 2 are the same as or different from each other and are ligands forming a complex with M.
  • M may be, for example, Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd or a combination thereof, and L 7 and X 2 are, for example, bi It may be a dentate ligand.
  • the organic layer may further include an auxiliary layer in addition to the emission layer.
  • the auxiliary layer may be, for example, the hole auxiliary layer 140 .
  • the organic light emitting device 200 further includes a hole auxiliary layer 140 in addition to the emission layer 130 .
  • the hole auxiliary layer 140 may further increase hole injection and/or hole mobility between the anode 120 and the emission layer 130 and block electrons.
  • the hole auxiliary layer 140 may include, for example, at least one of the compounds listed in Group A below.
  • the hole auxiliary layer 140 may include a hole transport layer between the anode 120 and the light emitting layer 130, and a hole transport auxiliary layer between the light emitting layer 130 and the hole transport layer. At least one of the listed compounds may be included in the hole transport auxiliary layer.
  • hole transport auxiliary layer in addition to the compounds described above, known compounds described in US5061569A, JP1993-009471A, WO1995-009147A1, JP1995-126615A, JP1998-095973A, etc. and compounds having a similar structure may also be used.
  • the organic layer 105 in FIG. 1 or FIG. 2 may be an organic light emitting device further including an electron transport layer, an electron injection layer, a hole injection layer, and the like.
  • the organic light emitting devices 100 and 200 After forming an anode or a cathode on a substrate, the organic light emitting devices 100 and 200 form an organic layer by a dry film deposition method such as vacuum deposition, sputtering, plasma plating and ion plating, etc. It can be manufactured by forming a negative electrode or an anode.
  • a dry film deposition method such as vacuum deposition, sputtering, plasma plating and ion plating, etc. It can be manufactured by forming a negative electrode or an anode.
  • the above-described organic light emitting device may be applied to an organic light emitting display device.
  • intermediate M-4 (2- ⁇ [1,1'-biphenyl]-3-yl ⁇ -4- ⁇ [1,1'-biphenyl]-4-yl ⁇ -6- chloro-1,3,5-triazine) 10 g (23.81 mmol) was used to obtain the target compound A-4 (20 g, yield 79%) in the same manner.
  • Comparative compound R-3 was synthesized with reference to the method known in KR10-1959047 B1 published patent.
  • Comparative compound R-4 was synthesized with reference to the method known in KR10-1877678 B1 published patent.
  • Compound C-34 was synthesized with reference to the method known in KR10-2019-0007968A published patent.
  • ITO indium tin oxide
  • a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc.
  • the substrate was cleaned using oxygen plasma for 10 minutes and then transferred to a vacuum evaporator.
  • vacuum deposition of Compound A doped with 1% NDP-9 commercially available from Novaled
  • a compound on the hole transport layer B was deposited to a thickness of 350 ⁇ to form a hole transport auxiliary layer.
  • Example 2 A device of Example 2 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the host in which Compound A-4 and Compound C-23 were mixed in a weight ratio of 4:6 was changed.
  • a device of Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 2, except that Compound A-4 was changed to Compound R-1.
  • a current-voltmeter (Keithley 2400) was used to measure the driving voltage of each device at 15mA/cm 2 , and the results were obtained.

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Abstract

화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 및 화학식 2로 표현되는 제2 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다. 상기 화학식 1 및 화학식 2에 대한 내용은 명세서에서 정의한 바와 같다.

Description

유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectronic diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 유기 발광 소자는 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 유기 발광 소자의 성능은 전극 사이에 위치하는 유기 재료에 의해 많은 영향을 받는다.
일 구현예는 고효율 및 저구동 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 및 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000001
상기 화학식 1에서,
X는 O 또는 S이고,
Z1 내지 Z3은 각각 독립적으로 N 또는 CRa이고,
Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,
Ra, 및 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
Ar1 내지 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000002
상기 화학식 2에서,
Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
R10 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
m은 0 내지 2의 정수이다.
다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 전술한 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
저구동 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 단면도이다.
<부호의 설명>
100, 200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 보조층
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기, 시아노기, 또는 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C5 알킬기, C6 내지 C18 아릴기, 시아노기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 총괄하는 개념으로서, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소가 p-오비탈을 가지면서, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 형태, 예컨대 페닐기, 나프틸기 등을 포함하고, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 시그마 결합을 통하여 연결된 형태, 예컨대 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등을 포함하며, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리, 예컨대 플루오레닐기 등을 포함할 수 있다.
아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 상위 개념으로서, 아릴기, 시클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에 탄소 (C) 대신 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.
일 예로 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 2 이상의 헤테로아릴기는 시그마 결합을 통하여 직접 연결되거나, 상기 헤테로아릴기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물을 설명한다.
일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 및 하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000003
상기 화학식 1에서,
X는 O 또는 S이고,
Z1 내지 Z3은 각각 독립적으로 N 또는 CRa이고,
Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,
Ra, 및 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
Ar1 내지 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000004
상기 화학식 2에서,
Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
R10 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
m은 0 내지 2의 정수이다.
화학식 1로 표현되는 제1 화합물은 인돌로디벤조퓨란 (또는 인돌로디벤조티오펜) 골격을 포함하고, 상기 인돌로디벤조퓨란 (또는 인돌로디벤조티오펜) 골격 내에서 디벤조퓨란 (또는 디벤조티오펜)의 4번 위치에 질소-함유 6원환이 치환된 구조를 갖는다.
이와 같은 구조의 상기 제1 화합물은 전기장을 걸었을 때 정공과 전자를 모두 받을 수 있는 특성, 즉 바이폴라 특성을 가지는 화합물로, 그 중에서도 특히 전자 구름이 넓게 퍼져 있어 빠르고 안정적인 전자 전달 특성을 갖는다. 또한, 높은 유리 전이 온도를 가지는 동시에 상대적으로 낮은 온도에서 증착이 가능하므로 열적 안정성이 우수하다.
특히, 정공 수송 특성이 우수한 제2 화합물과 함께 유기 발광 소자에 적용될 경우 전하 균형을 이루어 저구동의 특성이 구현될 수 있다.
상기 제2 화합물은 바이카바졸 골격을 포함할 수 있으며, 전술한 제1 화합물과 함께 포함되어 정공과 전자의 밸런스를 높여 이를 적용한 소자의 구동 특성을 크게 개선할 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 화학식 1의 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 화학식 1의 Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐기이고,
L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기일 수 있다.
일 예로 상기 화학식 1의 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3은 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 치환기 중에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅰ]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000005
구체적인 일 예로 상기 화학식 1의 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3은 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ-1에 나열된 치환기 중에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅰ-1]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000006
상기 그룹 Ⅰ 및 그룹 Ⅰ-1에서, *은 연결 지점이다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1의 Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이고,
L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
일 실시예에서 상기 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
예컨대 상기 제1 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 1]
[A-1] [A-2] [A-3] [A-4] [A-5]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000007
[A-6] [A-7] [A-8] [A-9] [A-10]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000008
[A-11] [A-12] [A-13] [A-14] [A-15]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000009
[A-16] [A-17] [A-18] [A-19] [A-20]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000010
[A-21] [A-22] [A-23] [A-24] [A-25]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000011
[A-26] [A-27] [A-28] [A-29] [A-30]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000012
[A-31] [A-32] [A-33] [A-34] [A-35]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000013
[A-36] [A-37] [A-38] [A-39] [A-40]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000014
[A-41] [A-42] [A-43] [A-44] [A-45]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000015
[A-46] [A-47] [A-48] [A-49] [A-50]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000016
[A-51] [A-52] [A-53] [A-54] [A-55]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000017
[A-56] [A-57] [A-58] [A-59] [A-60]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000018
[A-61] [A-62] [A-63] [A-64] [A-65]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000019
[A-66] [A-67] [A-68] [A-69] [A-70]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000020
[A-71] [A-72] [A-73] [A-74] [A-75]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000021
[A-76] [A-77] [A-78] [A-79] [A-80]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000022
[A-81] [A-82] [A-83] [A-84] [A-85]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000023
[A-86] [A-87] [A-88] [A-89] [A-90]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000024
[A-91] [A-92] [A-93] [A-94] [A-95]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000025
[A-96] [A-97] [A-98] [A-99] [A-100]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000026
[A-101] [A-102] [A-103] [A-104] [A-105]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000027
[A-106] [A-107] [A-108] [A-109] [A-110]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000028
[A-111] [A-112] [A-113] [A-114] [A-115]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000029
[A-116] [A-117] [A-118] [A-119] [A-120]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000030
[A-121] [A-122] [A-123] [A-124] [A-125]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000031
[A-126] [A-127] [A-128] [A-129] [A-130]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000032
[A-131] [A-132] [A-133] [A-134] [A-135]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000033
[A-136] [A-137] [A-138] [A-139] [A-140]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000034
[A-141] [A-142] [A-143] [A-144] [A-145]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000035
[A-146] [A-147] [A-148] [A-149] [A-150]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000036
[A-151] [A-152] [A-153] [A-154] [A-155]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000037
[A-156] [A-157] [A-158] [A-159] [A-160]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000038
[A-161] [A-162] [A-163] [A-164] [A-165]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000039
[A-166] [A-167] [A-168] [A-169] [A-170]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000040
[A-171] [A-172] [A-173] [A-174] [A-175]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000041
[A-176] [A-177] [A-178] [A-179] [A-180]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000042
[A-181] [A-182] [A-183] [A-184] [A-185]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000043
[A-186] [A-187] [A-188]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000044
[B-1] [B-2] [B-3] [B-4] [B-5]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000045
[B-6] [B-7] [B-8] [B-9] [B-10]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000046
[B-11] [B-12] [B-13] [B-14] [B-15]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000047
[B-16] [B-17] [B-18] [B-19] [B-20]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000048
[B-21] [B-22] [B-23] [B-24] [B-25]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000049
[B-26] [B-27] [B-28] [B-29] [B-30]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000050
[B-31] [B-32] [B-33] [B-34] [B-35]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000051
[B-36] [B-37] [B-38] [B-39] [B-40]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000052
[B-41] [B-42] [B-43] [B-44] [B-45]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000053
[B-46] [B-47] [B-48] [B-49] [B-50]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000054
[B-51] [B-52] [B-53] [B-54] [B-55]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000055
[B-56] [B-57] [B-58] [B-59] [B-60]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000056
[B-61] [B-62] [B-63] [B-64] [B-65]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000057
[B-66] [B-67] [B-68] [B-69] [B-70]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000058
[B-71] [B-72] [B-73] [B-74] [B-75]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000059
[B-76] [B-77] [B-78] [B-79] [B-80]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000060
[B-81] [B-82] [B-83] [B-84] [B-85]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000061
[B-86] [B-87] [B-88] [B-89] [B-90]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000062
[B-91] [B-92] [B-93] [B-94] [B-95]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000063
[B-96] [B-97] [B-98] [B-99] [B-100]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000064
[B-101] [B-102] [B-103] [B-104] [B-105]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000065
[B-106] [B-107] [B-108] [B-109] [B-110]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000066
[B-111] [B-112] [B-113] [B-114] [B-115]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000067
[B-116] [B-117] [B-118] [B-119] [B-120]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000068
[B-121] [B-122] [B-123] [B-124] [B-125]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000069
[B-126] [B-127] [B-128] [B-129] [B-130]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000070
[B-131] [B-132] [B-133] [B-134] [B-135]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000071
[B-136] [B-137] [B-138] [B-139] [B-140]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000072
[B-141] [B-142] [B-143] [B-144] [B-145]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000073
[B-146] [B-147] [B-148] [B-149] [B-150]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000074
[B-151] [B-152] [B-153] [B-154] [B-155]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000075
[B-156] [B-157] [B-158] [B-159] [B-160]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000076
[B-161] [B-162] [B-163] [B-164] [B-165]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000077
[B-166] [B-167] [B-168] [B-169] [B-170]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000078
[B-171] [B-172] [B-173] [B-174] [B-175]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000079
[B-176] [B-177] [B-178] [B-179] [B-180]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000080
[B-181] [B-182] [B-183] [B-184] [B-185]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000081
[B-186] [B-187] [B-188]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000082
한편, 상기 제2 화합물은 연결기 유무 및/또는 연결 위치에 따라 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-15 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 2-1] [화학식 2-2] [화학식 2-3]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000083
[화학식 2-4] [화학식 2-5] [화학식 2-6]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000084
[화학식 2-7] [화학식 2-8] [화학식 2-9]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000085
[화학식 2-10] [화학식 2-11] [화학식 2-12]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000086
[화학식 2-13] [화학식 2-14] [화학식 2-15]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000087
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-15에서, Ar4, Ar5, L5, L6, 및 R10 내지 R20은 전술한 바와 같고,
R20a 및 R20b는 각각 독립적으로 전술한 Ra의 정의와 같다.
일 실시예에서 상기 제2 화합물은 상기 화학식 2-8로 표현될 수 있다.
예컨대 상기 화학식 2-8에서, 상기 L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이고,
Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐기이며,
R10 내지 R19는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 2-8에서, *-L5-Ar4 및 *-L6-Ar5는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 치환 또는 비치환된 기 중에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅱ]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000088
예컨대 상기 화학식 2-8에서, *-L5-Ar4 및 *-L6-Ar5는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ-1에 나열된 치환 또는 비치환된 기 중에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅱ-1]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000089
상기 그룹 Ⅱ 및 그룹 Ⅱ-1에서, '치환'은 중수소, 플루오로기, C1 내지 C5 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기로 치환된 것을 의미하고,
*은 연결 지점이다.
구체적인 일 예로 상기 L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고,
상기 Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
예컨대 상기 제2 화합물은 하기 그룹 2에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
[C-1] [C-2] [C-3] [C-4] [C-5]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000090
[C-6] [C-7] [C-8] [C-9] [C-10]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000091
[C-11] [C-12] [C-13] [C-14] [C-15]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000092
[C-16] [C-17] [C-18] [C-19] [C-20]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000093
[C-21] [C-22] [C-23] [C-24] [C-25]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000094
[C-26] [C-27] [C-28] [C-29] [C-30]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000095
[C-31] [C-32] [C-33] [C-34] [C-35]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000096
[C-36] [C-37] [C-38] [C-39] [C-40]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000097
[C-41] [C-42] [C-43] [C-44] [C-45]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000098
[C-46] [C-47] [C-48] [C-49] [C-50]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000099
[C-51] [C-52] [C-53] [C-54] [C-55]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000100
[C-56] [C-57] [C-58] [C-59] [C-60]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000101
[C-61] [C-62] [C-63] [C-64] [C-65]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000102
[C-66] [C-67] [C-68] [C-69] [C-70]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000103
[C-71] [C-72] [C-73] [C-74] [C-75]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000104
[C-76] [C-77] [C-78] [C-79] [C-80]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000105
[C-81] [C-82] [C-83] [C-84] [C-85]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000106
[C-86] [C-87] [C-88] [C-89] [C-90]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000107
[C-91] [C-92] [C-93] [C-94] [C-95]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000108
[C-96] [C-97] [C-98] [C-99] [C-100]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000109
[C-101] [C-102] [C-103] [C-104] [C-105]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000110
[C-106] [C-107] [C-108] [C-109] [C-110]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000111
[C-111] [C-112] [C-113] [C-114] [C-115]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000112
[C-116] [C-117] [C-118] [C-119] [C-120]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000113
[C-121] [C-122] [C-123] [C-124] [C-125]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000114
[C-126] [C-127] [C-128]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000115
본 발명의 가장 구체적인 일 실시예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물에는 하기 그룹 1-1에 나열된 화합물 중에서 선택되는 제1 화합물 및 하기 그룹 2-1에 나열된 화합물 중에서 선택되는 제2 화합물이 포함될 수 있다.
[그룹 1-1]
[A-4] [A-19] [A-67] [A-89]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000116
[그룹 2-1]
[C-23] [C-29] [C-34] [C-70]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000117
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 예컨대 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 제1 화합물의 전자 수송 능력과 제2 화합물의 정공 수송 능력을 이용해 적절한 중량비를 맞추어 바이폴라 특성을 구현하여 효율과 구동을 개선할 수 있다. 상기 범위 내에서 예컨대 약 10:90 내지 90:10, 약 20:80 내지 80:20, 약 20:80 내지 70:30, 약 20:80 내지 60:40 또는 약 20:80 내지 약 50:50의 중량비로 포함될 수 있다. 일 예로, 30:70 내지 50:50의 중량비로 포함될 수 있으며, 예컨대, 30:70의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예서 제1 화합물과 제2 화합물은 각각 발광층의 호스트, 예컨대 인광 호스트로서 포함될 수 있다.
전술한 유기 광전자 소자용 조성물은 화학기상증착과 같은 건식 성막법에 의해 형성될 수 있다.
이하 상술한 유기 광전자 소자용 조성물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자 (100)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
양극(120)은 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 양극(120)은 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극(110)은 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 음극(110)은 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(105)은 전술한 유기 광전자 소자용 조성물을 포함할 수 있다.
상기 유기층(105)은 발광층(130)을 포함하고, 발광층(130)은 전술한 유기 광전자 소자용 조성물을 포함할 수 있다.
발광층(130)은 예컨대 전술한 유기 광전자 소자용 조성물을 인광 호스트로서 포함할 수 있다.
발광층은 전술한 호스트 외에 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
발광층은 도펀트를 더 포함할 수 있다. 도펀트는 예컨대 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 적색, 녹색 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있다.
도펀트를 더욱 포함하는 상기 유기 광전자 소자용 조성물은 예컨대 녹색 또는 적색 발광 조성물일 수 있다.
도펀트는 유기 광전자 소자용 화합물 또는 조성물에 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
도펀트의 일 예로 인광 도펀트를 들 수 있으며, 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
L7MX2
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L7 및 X2는 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 L7 및 X2는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
유기층은 발광층 외에 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 보조층은 예컨대 정공 보조층(140)일 수 있다.
도 2를 참고하면, 유기 발광 소자(200)는 발광층(130) 외에 정공 보조층(140)을 더 포함한다. 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다.
상기 정공 보조층(140)은 예컨대 하기 그룹 A에 나열된 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 수송층, 및 상기 발광층(130)과 상기 정공 수송층 사이의 정공 수송 보조층을 포함할 수 있고, 하기 그룹 A에 나열된 화합물 중 적어도 하나는 상기 정공 수송 보조층에 포함될 수 있다.
[그룹 A]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000118
Figure PCTKR2021005383-appb-I000119
Figure PCTKR2021005383-appb-I000120
Figure PCTKR2021005383-appb-I000121
Figure PCTKR2021005383-appb-I000122
Figure PCTKR2021005383-appb-I000123
Figure PCTKR2021005383-appb-I000124
Figure PCTKR2021005383-appb-I000125
Figure PCTKR2021005383-appb-I000126
Figure PCTKR2021005383-appb-I000127
Figure PCTKR2021005383-appb-I000128
Figure PCTKR2021005383-appb-I000129
Figure PCTKR2021005383-appb-I000130
상기 정공 수송 보조층에는 전술한 화합물 외에도 US5061569A, JP1993-009471A, WO1995-009147A1, JP1995-126615A, JP1998-095973A 등에 기재된 공지의 화합물 및 이와 유사한 구조의 화합물도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에서는 도 1 또는 도 2에서 유기층(105)으로서 추가로 전자 수송층, 전자주입층, 전공주입층 등을 더 포함한 유기 발광 소자일 수도 있다.
유기 발광 소자(100, 200)는 기판 위에 양극 또는 음극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법 등으로 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 　다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는 한, Sigma-Aldrich 社, TCI 社, tokyo chemical industry 또는 P&H tech에서 구입하였거나, 공지된 방법을 통해 합성하였다.
(유기 광전자 소자용 화합물의 제조)
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물을 하기 단계를 통해 합성하였다.
제1 화합물의 합성
합성예 1: 중간체 M-1의 합성
[반응식 1]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000131
12H-benzofuro[2,3-a]carbazole(20g, 77.73mmol), bromobenzene(30.5g, 194.33mmol), NaOtBu(11.21g, 116.6mmol) 및 Pd2(dba)3 (3.56g, 3.89mmol)을 toluene 130ml에 넣고 현탁시킨 후 P(t-Bu)3(4.72ml, 11.66mmol)을 넣고 질소분위기 하에서 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응액에 증류수를 넣고 생성된 고체를 감압 여과하여 분리하였다. 그 후 toluene으로 재결정하여 중간체 M-1(29.8g, 수율 80%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 334.12g/mol,
합성예 2: 중간체 M-2의 합성
[반응식 2]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000132
중간체 M-1 29.8g(89.39mmol)을 넣고 tetrahydrofuran(224ml)을 가하여 용해시키고 -78℃로 냉각한 후 질소 분위기 하에서 교반하였다. 여기에 2.5M n-BuLi (in n-Hexane) 용액 42.9ml(107.26mmol)을 천천히 가한 후 상온, 질소분위기 하에서 6시간 동안 교반하였다. 반응액을 -78℃로 냉각하고 여기에 triisopropylborate 25.22g(134.08mmol)을 천천히 가한 후 상온, 질소분위기 하에서 6시간 동안 교반하였다. 2.0M 염산 수용액 223.5ml를 가하고 1시간 교반한 후 생성된 고체를 감압 여과하여 분리하였다. 이렇게 얻어진 고체를 methyl chloride에 녹인 후 재결정하여 중간체 M-2(50g, 수율 55%)를 얻었다.
LC-MS M+H : 378.12g/mol
합성예 3: 화합물 A-67의 합성
[반응식 3]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000133
중간체 M-2 12g(31.9mmol), 중간체 M-3 (2-chloro-4-(biphenyl-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine) 10g(29.1mmol)을 넣고 tetrahydrofuran 193ml를 가하여 용해시킨 후 K2CO3 10.1g(72.7mmol)을 녹인 수용액 97ml를 첨가시키고 교반한다. 여기에 Pd(PPh3)4 1.68g(1.45mmol)을 가한 후 질소분위기 하에서 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후 생성된 고체를 감압 여과하여 분리하고, toluene에 녹여 재결정 하여 목적 화합물 A-67 (14g, 수율 75%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 641.23g/mol
합성예 4: 화합물 A-4의 합성
[반응식 4]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000134
합성예 3에서 중간체 M-3 대신 중간체 M-4 (2-{[1,1'-biphenyl]-3-yl}-4-{[1,1'-biphenyl]-4-yl}-6-chloro-1,3,5-triazine) 10g(23.81mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 목적 화합물 A-4(20g, 수율 79%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 717.26g/mol
합성예 5: 화합물 A-89의 합성
[반응식 5]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000135
합성예 3에서 중간체 M-3 대신 중간체 M-5 (2-chloro-4-(biphenyl-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine) 10g(29.1mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 목적 화합물 A-89(14.9g, 수율 80%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 641.75g/mol
합성예 6: 비교화합물 R-1의 합성
[반응식 6]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000136
Figure PCTKR2021005383-appb-I000137
Figure PCTKR2021005383-appb-I000138
Figure PCTKR2021005383-appb-I000139
Figure PCTKR2021005383-appb-I000140
Figure PCTKR2021005383-appb-I000141
1단계: 중간체 M-6의 합성
합성예 3에서 중간체 M-2 대신 Dibenzo[b,d]furan-4-ylboronicacid 40g(188.7mmol)을 사용하고, 중간체 M-3 대신 1-bromo-2-nitrobenzene 42g(207.54mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 중간체 M-6(50g, 수율 92%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 290.07g/mol
2단계: 중간체 M-7의 합성
중간체 M-6 25g(86.4mmol), triphenylposphine 45.3g(173mmol)을 넣고 Dichlorobenzene 260ml을 가하여 용해시킨 후 질소 분위기 하에서 24시간 동안 170℃로 교반하였다. 반응 종료 후 toluene과 DIW로 추출 후 추출액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-Hexane/dichloromethane으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 M-6(16.7g, 수율 75%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 258.08g/mol
3단계: 중간체 M-8의 합성
합성예 1에서 12H-benzofuro[2,3-a]carbazole 대신 중간체 M-7 16g(62.2mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 중간체 M-8 (17.6g, 수율 85%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 334.16g/mol
4단계: 중간체 M-9의 합성
합성예 2에서 중간체 M-1 대신 중간체 M-8 15g(45.0mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 중간체 M-9 (12g, 수율 71%)을 얻었다.
5단계: 중간체 M-10의 합성
dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid 20g(67.99mmol), 2,4-dichloro-6-phenyl-1,3,5-triazine 18.5g(81.6mmol)을 넣고 toluene 314ml를 가하여 용해시킨 후 K2CO3 32.6g(235.84mmol)을 녹인 수용액 118ml를 첨가시키고 교반한다. 여기에 Pd(dppfCl)2 3.85g(4.72mmol)을 가한 후 질소분위기 하에서 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후 toluene과 DIW로 추출 후 추출액을 감압 농축하였다. 생성물을 dimethylchloride 와 acetone으로 재결정하여 중간체 M-10 (24g, 수율 71%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 358.07g/mol
6단계: 비교화합물 R-1의 합성
합성예 3에서 중간체 M-2 대신 중간체 M-9 8g(21.21mmol)을 사용하고, 중간체 M-3 대신 중간체 M-10 8.35g(23.33mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 비교화합물 R-1(12.8g, 수율 92%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 655.21g/mol
합성예 7: 비교화합물 R-2의 합성
[반응식 7]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000142
Figure PCTKR2021005383-appb-I000143
Figure PCTKR2021005383-appb-I000144
1단계: 중간체 M-11의 합성
합성예 3에서 중간체 M-2 대신 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole 20g(62.07mmol)을 사용하고, 중간체 M-3 대신 dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid 13.82g(65.18mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 중간체 M-11(15g, 수율 59%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 410.15g/mol
2단계: 중간체 M-12의 합성
합성예 2에서 중간체 M-1 대신 중간체 M-11 20g(48.84mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 중간체 M-12(12g, 수율 54%)을 얻었다.
LC-MS M+H : 454.15g/mol
3단계: 비교 화합물 R-2의 합성
합성예 3에서 중간체 M-2 대신 M-12 12g(26.47mmol)을 사용하고, 중간체 M-3 대신 중간체 M-13 5.9g(22.06mmol)을 사용하여 동일한 방법으로 비교 화합물 R-2(9g, 수율 83%)을 얻었다.
LC-MS M+H 641.23g/mol
합성예 8: 비교화합물 R-3의 합성
Figure PCTKR2021005383-appb-I000145
KR10-1959047 B1 공개 특허에 공지된 방법을 참고하여 비교화합물 R-3을 합성하였다.
LC-MS M+H 641.75g/mol
합성예 9: 비교화합물 R-4의 합성
Figure PCTKR2021005383-appb-I000146
KR10-1877678 B1 공개 특허에 공지된 방법을 참고하여 비교화합물 R-4를 합성하였다.
LC-MS M+H 565.65g/mol
제2 화합물의 합성
합성예 10: 화합물 C-23의 합성
Figure PCTKR2021005383-appb-I000147
KR10-2019-0007968A 공개 특허에 공지된 방법을 참고하여 화합물 C-23을 합성하였다.
LC-MS M+H 561.70g/mol
합성예 11: 화합물 C-34의 합성
Figure PCTKR2021005383-appb-I000148
KR10-2019-0007968A 공개 특허에 공지된 방법을 참고하여 화합물 C-34를 합성하였다.
LC-MS M+H 637.80g/mol
(유기 발광 소자의 제작)
실시예 1
ITO (Indium tin oxide)로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정 한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 1 % NDP-9 (Novaled社로부터 시판됨)으로 도핑된 화합물 A을 진공 증착하여 1400 Å 두께의 정공수송층을 형성하고 상기 정공수송층 상부에 화합물 B를 350 Å의 두께로 증착하여 정공수송보조층을 형성하였다. 정공수송보조층 상부에 합성예 3의 화합물 A-67과 합성예 7의 화합물 C-23을 동시에 호스트로 사용하고 도판트로 PhGD를 10wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였으며, 하기 실시예 및 비교예의 경우 별도로 비율을 기술하였다. 상기 화합물 A-67과 화합물 C-23은 3:7의 중량비로 사용되었다. 이어서 상기 발광층 상부에 화합물 C를 50 Å의 두께로 증착하여 전자수송보조층을 형성하고, 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1의 중량비로 진공 증착하여 300 Å 두께의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 LiQ 15 Å과 Al 1200 Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
ITO / 화합물A (1 % NDP-9 doping, 1400Å) / 화합물B (350Å) / EML[화합물 A-67 및 화합물 C-23이 3:7의 중량비로 혼합된 호스트 : PhGD =90wt%:10wt%] (400Å) / 화합물C (50Å) / 화합물D : LiQ (300Å) / LiQ (15Å) / Al (1200Å)의 구조로 제작하였다.
화합물 A : N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
화합물 B : N,N-bis(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)-9,9-spirobi(fluorene)-2-amine
화합물 C : 2-(3-(3-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)phenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine
화합물 D : 8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone
[PhGD]
Figure PCTKR2021005383-appb-I000149
비교예 1 및 비교예 2
하기 표 1에 기재한 바와 같이 호스트를 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 및 2의 소자를 제작하였다.
실시예 2
화합물 A-4 및 화합물 C-23이 4:6의 중량비로 혼합된 호스트로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 소자를 제작하였다.
비교예 3
화합물 A-4를 화합물 R-1로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 비교예 3의 소자를 제작하였다.
실시예 3, 비교예 4 및 5
하기 표 3에 기재한 바와 같이 호스트를 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실시예 3, 비교예 4 및 5의 소자를 제작하였다.
평가: 구동 감소 및 수명 상승 효과 확인
실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 5에 따른 유기발광소자의 구동전압 및 수명 특성을 평가하였다. 구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 1 내지 표 3과 같다.
(1) 수명 측정
제조된 유기발광소자에 대해 폴라로닉스 수명측정 시스템을 사용하여 실시예 1 내지 실시예 3, 그리고 비교예 1 내지 비교예 5의 소자를 초기휘도(cd/m2) 24,000cd/m2로 발광시키고 시간경과에 따른 휘도의 감소를 측정하여 초기 휘도 대비 95%로 휘도가 감소된 시점을 T95 수명으로 측정하였다.
(2) 구동전압 측정
전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 15mA/cm2에서 각 소자의 구동전압을 측정하여 결과를 얻었다.
(3) T95 수명비(%) 계산
표 2에서 비교예 3의 T95 수명을 기준으로 평가하였다.
표 3에서 비교예 4의 T95 수명을 기준으로 평가하였다.
(4) 구동전압비(%) 계산
표 1에서 비교예 1의 구동전압 값을 기준으로 평가하였다.
표 2에서 비교예 3의 구동전압 값을 기준으로 평가하였다.
표 3에서 비교예 4의 구동전압 값을 기준으로 평가하였다.
제1호스트 제2호스트 구동 전압비(%)
실시예 1 A-67 C-23 94
비교예 1 R-1 C-23 100
비교예 2 R-2 C-23 99
제1호스트 제2호스트 구동 전압비(%) T95 수명비(%)
실시예 2 A-4 C-23 95 227
비교예 3 R-1 C-23 100 100
제1호스트 제2호스트 구동 전압비(%) T95 수명비(%)
실시예 3 A-89 C-23 96 193
비교예 4 R-3 C-23 100 100
비교예 5 R-4 C-23 105 33
표 1 내지 3을 참고하면, 본 발명에 따른 화합물은 비교 화합물 대비, 그리고 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 조성물은 비교 화합물을 포함하는 조성물 대비 구동 전압과 수명이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다.
실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 및
    하기 화학식 2로 표현되는 제2 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000150
    상기 화학식 1에서,
    X는 O 또는 S이고,
    Z1 내지 Z3은 각각 독립적으로 N 또는 CRa이고,
    Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,
    Ra, 및 R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
    Ar1 내지 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000151
    상기 화학식 2에서,
    Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
    R10 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    m은 0 내지 2의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기인 유기 광전자 소자용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐기이고,
    L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기인 유기 광전자 소자용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3은 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 치환기 중에서 선택되는 어느 하나인, 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 Ⅰ]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000152
    상기 그룹 Ⅰ에서, *은 연결 지점이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 *-L3-Ar2 및 *-L4-Ar3은 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ-1에 나열된 치환기 중에서 선택되는 어느 하나인, 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 Ⅰ-1]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000153
    상기 그룹 Ⅰ-1에서, *은 연결 지점이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화합물 중에서 선택되는 하나인 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 1]
    [A-1] [A-2] [A-3] [A-4] [A-5]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000154
    [A-6] [A-7] [A-8] [A-9] [A-10]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000155
    [A-11] [A-12] [A-13] [A-14] [A-15]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000156
    [A-16] [A-17] [A-18] [A-19] [A-20]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000157
    [A-21] [A-22] [A-23] [A-24] [A-25]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000158
    [A-26] [A-27] [A-28] [A-29] [A-30]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000159
    [A-31] [A-32] [A-33] [A-34] [A-35]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000160
    [A-36] [A-37] [A-38] [A-39] [A-40]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000161
    [A-41] [A-42] [A-43] [A-44] [A-45]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000162
    [A-46] [A-47] [A-48] [A-49] [A-50]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000163
    [A-51] [A-52] [A-53] [A-54] [A-55]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000164
    [A-56] [A-57] [A-58] [A-59] [A-60]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000165
    [A-61] [A-62] [A-63] [A-64] [A-65]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000166
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000167
    [A-71] [A-72] [A-73] [A-74] [A-75]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000168
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000170
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000171
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000172
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000173
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    [A-116] [A-117] [A-118] [A-119] [A-120]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000177
    [A-121] [A-122] [A-123] [A-124] [A-125]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000178
    [A-126] [A-127] [A-128] [A-129] [A-130]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000179
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000180
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    [A-171] [A-172] [A-173] [A-174] [A-175]
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    [A-176] [A-177] [A-178] [A-179] [A-180]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000189
    [A-181] [A-182] [A-183] [A-184] [A-185]
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    Figure PCTKR2021005383-appb-I000194
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    [B-146] [B-147] [B-148] [B-149] [B-150]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000221
    [B-151] [B-152] [B-153] [B-154] [B-155]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000222
    [B-156] [B-157] [B-158] [B-159] [B-160]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000223
    [B-161] [B-162] [B-163] [B-164] [B-165]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000224
    [B-166] [B-167] [B-168] [B-169] [B-170]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000225
    [B-171] [B-172] [B-173] [B-174] [B-175]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000226
    [B-176] [B-177] [B-178] [B-179] [B-180]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000227
    [B-181] [B-182] [B-183] [B-184] [B-185]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000228
    [B-186] [B-187] [B-188]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000229
    .
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 화합물은 하기 화학식 2-8로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:
    [화학식 2-8]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000230
    상기 화학식 2-8에서,
    Ar4, Ar5, L5, L6, 및 R10 내지 R19는 제1항에서 정의한 바와 같다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 2-8의 L5 및 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이고,
    Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐기이며,
    R10 내지 R19는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기인, 유기 광전자 소자용 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 2-8의 *-L5-Ar4 및 *-L6-Ar5는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 치환 또는 비치환된 기 중에서 선택되는 어느 하나인, 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 Ⅱ]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000231
    상기 그룹 Ⅱ에서, ‘치환’은 중수소, 플루오로기, C1 내지 C5 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기로 치환된 것을 의미하고,
    *은 연결 지점이다.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 2-8의 *-L5-Ar4 및 *-L6-Ar5는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ-1에 나열된 치환 또는 비치환된 기 중에서 선택되는 어느 하나인, 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 Ⅱ-1]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000232
    상기 그룹 Ⅱ-1에서, ‘치환’은 중수소, 플루오로기, C1 내지 C5 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기로 치환된 것을 의미하고,
    *은 연결 지점이다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화합물은 하기 그룹 1-1에 나열된 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 제2 화합물은 하기 그룹 2-1에 나열된 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인, 유기 광전자 소자용 조성물:
    [그룹 1-1]
    [A-4] [A-19] [A-67] [A-89]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000233
    [그룹 2-1]
    [C-23] [C-29] [C-34] [C-70]
    Figure PCTKR2021005383-appb-I000234
    .
  12. 서로 마주하는 양극과 음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 발광층을 포함하며,
    상기 발광층은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기 광전자 소자용 조성물은 상기 발광층의 호스트로서 포함되는 유기 광전자 소자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유기 광전자 소자용 조성물은 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물을 20:80 내지 50:50의 중량비로 포함하는 유기 광전자 소자.
  15. 제12항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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