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KR102084989B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 Download PDF

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KR102084989B1
KR102084989B1 KR1020170049189A KR20170049189A KR102084989B1 KR 102084989 B1 KR102084989 B1 KR 102084989B1 KR 1020170049189 A KR1020170049189 A KR 1020170049189A KR 20170049189 A KR20170049189 A KR 20170049189A KR 102084989 B1 KR102084989 B1 KR 102084989B1
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송효범
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두산솔루스 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광능이 우수한 신규의 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 전계 발광 소자 {ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제 1 호스트와 제 2호스트 및 도펀트를 발광층에 사용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 (electroluminescent, EL) 소자는 합성 방면에서 다양성을 구비하고, 우수한 광학 성능을 구비하여 발광 소자의 응용 방면에서 크게 주목 받고 있다.
유기 전계 발광 소자의 구동원리는 다음과 같다. 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 발광층 형성재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층으로는, 하기 화학식으로 표현된 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 재료는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
Figure 112017037371373-pat00001
그러나 기존의 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않아 유기 전계 발광 소자에서의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다.
따라서 이를 해결하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 유기 전계 발광 소자 및 이의 응용을 통해, 종래의 문제점을 해결하고 고효율, 저전압 및 장수명의 소자를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결수단은 다음과 같다.
본 발명은
양극;
음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기 EL(electroluminescent) 층으로서, i) 제1 호스트와 ii)제2 호스트, 및 iii)도펀트를 포함하는 발광층을 포함하고;
상기 제1 호스트(1H) 및 상기 제2 호스트(2H)의 에너지 갭(E)은 E2H > E1H 인 것을 만족하고;
상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 반치폭(half value width) 은 40nm 이상 100nm 이하이며;
상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 제2 호스트의 최대 발광파장보다 최소 30nm 이상 장파장으로 이동되며;
상기 제1 호스트(1H), 상기 제2 호스트(2H) 및 상기 도펀트(D)의 전자 친화도(EA) 및 이온화포텐셜(IP)은 하기 관계식 (1) 내지 (3)을 모두 만족하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
(1) ｜EAD - EA2H｜ ≤ 0.5 eV
(2) ｜IP1H - IPD｜ ≤ 0.5 eV
(3) IP1H - IP2H > 0 eV
본 발명의 일례에 따른 유기 전계 발광 소자는 인광 녹색 및 적색 소자에서 고효율, 저전압 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 제 1호스트와 제 2호스트 및 도판트의 에너지 다이어그램을 나타낸 것이다.
도 2는 제 1호스트와 제 2호스트, 제 1호스트와 제 2호스트의 혼합물 및 도판트 최대 발광파장을 나타낸 것이다.
아래 열거된 정의는 본 발명을 기술하기 위해 사용된 다양한 용어들의 정의이다. 이들 정의는 달리 제한되지 않는 한, 개별적으로 또는 이들을 포함하는 용어의 일부분으로서 본 명세서 전체에 적용된다.
본 발명에서 "할로겐"은 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드 혹은 이들 모두 중 어느 하나를 의미한다.
본 발명에서 “알킬”은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로피닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “아릴”은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오렌일 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “헤테로아릴”은 핵원자수 5 내지 60개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸릴(benzothiazolyl), 카바졸릴(carbazolyl), 벤조퓨란일, 벤조싸이오펜일 과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “아릴옥시”는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 6 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알킬옥시”는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “아릴아민”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 “시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틸(adamantyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “헤테로시클로알킬”은 핵원자수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴리닐(morpholinyl), 피페라지닐(piperazinyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알킬실릴”은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, “아릴실릴”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 축합 고리는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
인광 유기 전계 발광 소자의 수명을 저해하는 요인으로는 삼중항-삼중항 소멸, TTA(triplet-triplet annihilation)가 있다. 이는 삼중항 여기자와 또 다른 삼중항 여기자가 만나 일중항 여기자로 소멸되어 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명의 저하를 발생시킨다.
Figure 112017037371373-pat00002
이를 개선하기 위해서는 적어도 두 종류 이상의 유기화합물의 혼합물을 사용하는데, 바람직하게는 제1의 호스트와 제2 호스트 혼합물이다. 이 혼합물의 특징은 각각의 최대 발광의 파장이 제2호스트가 제1 호스트보다 단파장에 위치한다. 그리고 두 호스트의 혼합물의 최대 발광의 파장은 각각의 호스트의 최대 발광의 파장보다 장파장으로 이동하며, 발광 스펙트럼의 반치폭은(FWHM) 매우 넓게 되어 마치 제3의 새로운 물질로 거동하게 된다.
이로써 유기 전계 발광 소자에서 좁은 영역에서 생기는 삼중항-삼중항 소멸(TTA)을 줄여주게 되어, 수명을 늘어나게 된다. 그리고 제1 호스트와 제2 호스트의 이온화포텐셜, 전자친화도는 서로 계단형태의(off-set)를 가지며, 제1 호스트의 이온화포텐셜에서 정공의 주입을 그리고 제2 호스트의 전자친화도에서 전자의 주입을 원활하게 하는 특징을 가진다.
구체적으로 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유기 전계 발광 소자는 다음과 같다.
양극;
음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기 EL(electroluminescent) 층으로서, i) 제1 호스트와 ii)제2 호스트, 및 iii)도펀트를 포함하는 발광층을 포함하고;
상기 제1 호스트(1H) 및 상기 제2 호스트(2H)의 에너지 갭(E)은 E2H > E1H 인 것을 만족하고;
상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 반치폭(half value width) 은 40nm 이상 100nm 이하이며;
상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 제2 호스트의 최대 발광파장보다 최소 30nm 이상 장파장으로 이동되며;
상기 제1 호스트(1H), 상기 제2 호스트(2H) 및 상기 도펀트(D)의 전자 친화도(EA) 및 이온화포텐셜(IP)은 하기 관계식 (1) 내지 (3)을 모두 만족하는 유기 전계 발광 소자:
(1) ｜EAD - EA2H｜ ≤ 0.5 eV
(2) ｜IP1H - IPD｜ ≤ 0.5 eV
(3) IP1H - IP2H > 0 eV
여기서 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 반치폭(half value width) 의 범위는 실제 실험 결과의 범위로 한정한 것이다.
여기서 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 제2 호스트의 최대 발광파장보다 장파장으로 이동하는 것을 확인 할 수 있으며, 그 수치가 30nm 인 것은 장파장이동의 최소 수치를 의미한다.
여기서 EAD는 도펀트의 전자 친화도를 의미하고, EA2H는 제 2호스트의 전자친화도를 의미한다.
여기서 IP1H는 제 1호스트의 이온화포텐셜을 의미하고, IP2H는 제 2호스트의 이온화포텐셜을 의미하며, IPD는 도펀트의 이온화포텐셜을 의미한다.
여기서 도펀트와 제2호스트의 전자 친화도 차이는, 전극에서 주입된 전자가 호스트에서 도펀트로 효과적으로 이동 또는 에너지가 호스트에서 도펀트로 효과적으로 이동할 수 있는 정도를 나타내며, 0.5란 수치는 일반적으로 알려진 것은 아니며 당사의 재료의 특징과 본 발명의 목적에 부합되는 것을 특징으로 한다.
여기서 도펀트와 제1호스트의 차이는 전극에서 주입된 정공의 이동과 관련되며, 0.5란 수치는 일반적으로 알려진 것은 아니며 당사의 재료의 특징과 본 발명의 목적에 부합되는 것을 특징으로 한다.
여기서 제 1 호스트와 제 2 호스트의 이온화포텐셜의 차이값이 0을 초과하는 의미는 도1에서와 같이 양극에서 정공이 원활히 주입되기 위해서는 제1호스트의 이온화포테셜이, 음극에서 전자가 원활히 주입되기 위해서는 제2호스트의 전자친화도가 적정한 위치를 갖기 위해 두 호스트가 off-set 모양의 에너지 준위를 가지는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 제1 호스트(1H)와 제2 호스트(2H)의 전자 친화도(EA)는 다음 관계식(4)를 만족하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
(4) EA1H - EA2H > 0 eV
여기서 EA1H는 제 1호스트의 전자 친화도를 의미하고, EA2H는 제 2호스트의 전자친화도를 의미한다
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 도펀트의 최대 발광파장보다 단파장인 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 제1 호스트는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이고, 상기 제2 호스트는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 화합물인 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112017037371373-pat00003
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
X1은 O, S, Se, N(R3), C(R4)(R5) 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2는 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 인접한 기와 축합 가능하며;
R3 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R1 내지 R7 의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
[화학식 2]
Figure 112017037371373-pat00004
[화학식 3]
Figure 112017037371373-pat00005
상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
Y1은 N(R8) 또는 C(R9)(R10)이며;
Z1 내지 Z4은 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar1)이며;
Z5 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar2)이며;
R8 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고;
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 Ar1 및 Ar2가 복수 개인 경우 인접하는 2개의 Ar1 및 Ar2는 서로 결합하여 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 환, 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 다환, 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 헤테로 환, 또는 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 헤테로 다환을 형성할 수 있고, 복수 개의 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R8 내지 R10 및 Ar1 및 Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬설포닐기, 아릴설포닐기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기 및 아릴실릴기와, 인접하는 2개의 Ar2가 서로 결합하여 형성하는 방향족 환, 비-방향족 축합 다환, 방향족 헤테로 환 및 비-방향족 축합 헤테로 다환은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 R1 및 R2 중 어느 하나는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 4]
Figure 112017037371373-pat00006
[화학식 5]
Figure 112017037371373-pat00007
상기 화학식 4 및 5에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
p는 0 내지 7의 정수이고;
q는 0 내지 11의 정수이고;
X2는 O, S, Se, N(R13), C(R14)(R15) 및 Si(R16)(R17)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R11 및 R12는 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 인접한 기와 축합 가능하며;
R13 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R11 내지 R17 의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 구조를 포함하는 화합물인 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 6]
Figure 112017037371373-pat00008
상기 화학식 6에서,
*는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
R18은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 상기 R18의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합이거나, 하기 화학식 C-1 내지 C-4로 이루어진 군에서 선택된 링커인, 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
Figure 112017037371373-pat00009
상기 화학식 C-1 내지 C-4에서,
*는 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 R18은 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R18의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이한, 화합물인 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 R18은 하기 화학식 7 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 7]
Figure 112017037371373-pat00010
[화학식 8]
Figure 112017037371373-pat00011
[화학식 9]
Figure 112017037371373-pat00012
상기 화학식 7 내지 9에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
r은 0 내지 7의 정수이고;
s는 0 내지 8의 정수이고;
V1 내지 V5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R27)이며;
X3은 O, S, Se, N(R28), C(R29)(R30) 및 Si(R31)(R32)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
X4는 N, C(R33) 및 Si(R34)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R19 및 R20이 복수 개인 경우 인접하는 2개의 R19 및 R20은 서로 결합하여 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 환, 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 다환, 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 헤테로 환, 또는 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 헤테로 다환을 형성할 수 있고,
R27 내지 R34는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고;
상기 R19, R20 및 R27 내지 R34의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬설포닐기, 아릴설포닐기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기 및 아릴실릴기와, 인접하는 2개의 Ar2가 서로 결합하여 형성하는 방향족 환, 비-방향족 축합 다환, 방향족 헤테로 환 및 비-방향족 축합 헤테로 다환은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 화학식 7 내지 9로 표시되는 치환기는 하기 화학식 10 내지 13 중 어느 하나로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 10]
Figure 112017037371373-pat00013
[화학식 11]
Figure 112017037371373-pat00014
[화학식 12]
Figure 112017037371373-pat00015
[화학식 13]
Figure 112017037371373-pat00016
상기 화학식 10 내지 13에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
t는 0 내지 11의 정수이고;
o 및 i는 0 내지 8의 정수이고;
u 및 j는 0 내지 7의 정수이고;
k는 0 내지 4의 정수이고;
k'는 0 내지 6의 정수이고;
X5 및 X7은 각각 독립적으로 O, S, Se, N(R28), C(R29)(R30) 및 Si(R31)(R32)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
X6은 N, C(R33) 및 Si(R34)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R21 내지 R26 및 R24'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R21 내지 R26 및 R24'이 복수개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고;
R28 내지 R34는 제 9항에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 제1 호스트는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이고, R1은 화학식 4로 표현되는 치환기인 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112017037371373-pat00017
[화학식 4]
Figure 112017037371373-pat00018
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
p는 0 내지 7의 정수이고;
X1은 N(R3)이며;
X2는 N(R13)이며;
R3 및 R13 는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 R3 및 R13 의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 X1은 S인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 Z5, Z7 및 Z9 중 하나 이상은 N인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 Z5, Z7 및 Z9은 N인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 제 2호스트는 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물이고;
R18은 화학식 9로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자일 수 있다:
[화학식 3]
Figure 112017037371373-pat00019
[화학식 9]
Figure 112017037371373-pat00020
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
s는 0 내지 8의 정수이고;
Z5, Z7, Z9 및 X4는 N이고;
Z6, Z8 및 Z10은 각각 독립적으로 C(Ar2)이며;
Ar2 및 R20 은 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 Ar2 및 R20 의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 제 1호스트는 하기 화학식 A-1 및 A-2로 표시되는 화합물이고, 상기 제 2호스트는 하기 화학식 B-1 내지 B-10 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 제 1호스트는 하기 화학식 A-1 내지 A-3 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 제 2호스트는 하기 화학식 B-1 내지 B-11 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017037371373-pat00021
Figure 112017037371373-pat00022
Figure 112017037371373-pat00023
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극(anode), 음극(cathode) 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기 EL(electroluminescent) 층으로서, i) 제1 호스트와 ii)제2 호스트, 및 iii)도펀트를 포함하는 발광층을 포함한다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 기판, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 상기 전자 수송층 위에는 전자 주입층이 추가로 적층될 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 전극과 유기 EL 층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다. 또한, 발광층과 전자 수송층 사이 전자 수송 보조층이 추가될 수 있다.
한편, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 i) 제1 호스트와 ii)제2 호스트, 및 iii)도펀트를 포함하는 발광층을 포함하는 것을 제외하고는, 당업계에 공지된 재료 및 방법으로 유기 EL 층 및 전극을 형성하여 제조할 수 있다.
상기 유기 EL 층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판은 특별히 한정되지 않으나, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등을 사용할 수 있다.
또한, 양극 물질로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 알려진 통상의 물질을 사용할 수 있다.
[실시예]
제 1호스트로 사용한 화합물 A-1, A-2 및 A-3, 제 2호스트로 사용한 화합물 B-1 내지 B-11 구조는 다음과 같다.
Figure 112017037371373-pat00024
Figure 112017037371373-pat00025
Figure 112017037371373-pat00026
제 1호스트로 사용한 화합물 A-1내지 A-3, 제 2호스트로 사용한 화합물 B-1 내지 B-11, 도펀트로 사용한 Ir(ppy)3의 이온화포텐셜, 전자친화도, 에너지 갭 및 발광파장은 [표 1]과 같다.
화합물 이온화포테셜 (eV) 전자친화도(eV) 에너지갭 (eV) 발광파장(nm) 반치폭 (eV)
A-1 -5.57 -2.14 3.43 415 47
A-2 -5.42 -2.01 3.41 418 42
A-3 -5.82 -2.3 3.52 367 54
B-1 -6.04 -2.33 3.71 386 87
B-2 -6.17 -2.68 3.49 415 66
B-3 -5.89 -2.29 3.60 430 91
B-4 -5.82 -2.32 3.50 418 50
B-5 -6.07 -2.61 3.46 450 68
B-6 -6.06 -2.40 3.66 399 65
B-7 -6.20 -2.49 3.71 388 92
B-8 -6.00 -2.43 3.57 412 55
B-9 -6.12 -2.53 3.59 395 74
B-10 -6.06 -2.41 3.65 387 103
B-11 -5.51 -2.51 3.00 545 105
Ir(ppy)3 -5.18 -2.74 2.44 524
이온화포텐셜은 CV (cyclic voltammetry) 방법을 이용하여 (Princeton社, 273A)로 측정하였고, 에너지갭은 UV-Vis spectrophotometer로 측정하였고, (JASCO, V-500)을 사용하였다. 전자친화도는 이온화포텐셜과 에너지갭의 측정값으로부터 산출하였다.
발광파장은 PL(photoluminescence) 스펙트럼을 측정하였고, (PerkinElmer社, LS-55)를 사용하였다.
제 1호스트와 제 2호스트의 혼합물의 발광파장과 반치폭은 [표 2]와 같다.
No. 제1호스트 제2호스트 호스트 혼합물
호스트 혼합물 발광파장(nm) λ[ 도판트 ]-
λ[호스트 혼합물](nm) 		호스트 혼합물 반치폭(nm) λ[호스트 혼합물]-
λ[제2호스트] (nm)
1 A-2 B-1 490 34 87 104
2 A-1 B-2 491 33 84 76
3 A-2 B-2 483 41 91 68
4 A-1 B-3 488 36 86 58
5 A-1 B-4 522 2 51 104
6 A-1 B-5 496 28 83 46
7 A-2 B-5 491 33 81 41
8 A-1 B-6 472 52 85 73
9 A-2 B-6 466 58 82 67
10 A-1 B-7 489 35 86 101
11 A-2 B-7 488 36 80 100
12 A-1 B-8 470 54 79 58
13 A-2 B-8 463 61 82 51
14 A-1 B-9 493 31 88 98
15 A-2 B-9 487 37 88 92
16 A-1 B-10 457 67 73 70
17 A-2 B-10 448 76 75 61
18 A-3 B-11 504 20 98 8
[ 실시예 1 내지 17] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제작
상기 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV-OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/유기 화합물 + 10 % Ir(ppy)3 /(300nm)/BCP (10 nm)/Alq3(30nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 EL 소자를 제작하였다. m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, BCP의 구조는 하기와 같다. 유기 화합물의 경우 각 실시예에 대해 [표 2]의 No. 1 내지 17번 중 같은 번호에 기재된 제1 호스트와 제2 호스트의 비율을 5:5 의 비율로 혼합하여 사용하였다.
Figure 112017037371373-pat00027
[ 비교예 1]
유기 EL 소자 제작시 발광 호스트 물질로서 유기 화합물 대신 하기 CBP를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112017037371373-pat00028
[ 비교예 2]
유기 EL 소자 제작시 발광 호스트 물질로서 유기 화합물 대신 A-1을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ 비교예 3]
유기 EL 소자 제작시 발광 호스트 물질로서 유기 화합물 대신 B-1을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ 비교예 4]
유기 EL 소자 제작시 발광 호스트 물질로서 [표 2]의 No. 18번의 제 1 호스트와 제 2 호스트를 5:5의 비율로 혼합하여 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
제 1호스트로 사용한 화합물 A-1, A-2 및 A-3 제 2호스트로 사용한 화합물 B-1 내지 B-11을 사용한 실시예 1내지 17 및 비교예 4의 결과는 [표 3]과 같다.
제1호스트 제2호스트 ΔE [제2호스트
-제1호스트](eV) 		ΔIP [제1호스트
-제2호스트] (eV) 		ΔEA [제1호스트
-제2호스트] (eV) 		ΔIP [제1호스트
-도판트] (eV) 		ΔEA [ 도판트
-제2호스트] (eV)
실시예 1 A-2 B-1 0.30 0.62 0.32 0.24 0.41
실시예 2 A-1 B-2 0.06 0.60 0.54 0.39 0.06
실시예 3 A-2 B-2 0.08 0.75 0.67 0.24 0.06
실시예 4 A-1 B-3 0.17 0.32 0.15 0.39 0.45
실시예 5 A-1 B-4 0.10 0.20 0.10 0.44 0.42
실시예 6 A-1 B-5 0.03 0.50 0.47 0.39 0.13
실시예 7 A-2 B-5 0.05 0.65 0.60 0.24 0.13
실시예 8 A-1 B-6 0.23 0.49 0.26 0.39 0.34
실시예 9 A-2 B-6 0.25 0.64 0.39 0.24 0.34
실시예 10 A-1 B-7 0.28 0.63 0.35 0.39 0.25
실시예 11 A-2 B-7 0.30 0.78 0.48 0.24 0.25
실시예 12 A-1 B-8 0.14 0.43 0.29 0.39 0.31
실시예 13 A-2 B-8 0.16 0.58 0.42 0.24 0.31
실시예 14 A-1 B-9 0.16 0.55 0.39 0.39 0.21
실시예 15 A-2 B-9 0.18 0.70 0.52 0.24 0.21
실시예 16 A-1 B-10 0.22 0.49 0.27 0.39 0.33
실시예 17 A-2 B-10 0.24 0.64 0.40 0.24 0.33
비교예 4 A-3 B-11 -0.50 -0.31 0.21 0.64 0.23
[ 평가예 1]
실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 4에서 제작한 각각의 녹색ㄱ 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다. 수명 T95%는 초기 휘도에서 95%로 감소하는데 소요되는 시간이다.
실시예 호스트 전압
(V)		 발광 효율
(cd/A)		 EL 피크
(nm)		 수명_T95%
(hr)
제1호스트 제2호스트
실시예 1 A-2 B-1 5.5 57.4 516 126
실시예 2 A-1 B-2 5.4 54.9 516 165
실시예 3 A-2 B-2 5.6 55.8 517 120
실시예 4 A-1 B-3 5.6 55.7 516 121
실시예 5 A-1 B-4 5.7 52.5 516 180
실시예 6 A-1 B-5 5.7 56.8 517 75
실시예 7 A-2 B-5 5.7 56.1 516 70
실시예 8 A-1 B-6 5.8 51.2 517 68
실시예 9 A-2 B-6 5.7 50.6 516 65
실시예 10 A-1 B-7 5.9 51.6 517 81
실시예 11 A-2 B-7 5.9 52.3 517 79
실시예 12 A-1 B-8 5.7 53.6 517 76
실시예 13 A-2 B-8 5.7 52.9 516 79
실시예 14 A-1 B-9 5.9 50.3 516 45
실시예 15 A-2 B-9 5.7 50.1 516 46
실시예 16 A-1 B-10 5.8 53.0 517 51
실시예 17 A-2 B-10 5.8 52.5 516 49
비교예 1 CBP - 6.9 38.2 516 35
비교예 2 A-1 - 6.5 40.3 518 10
비교예 3 - B-1 6.1 42.5 516 64
비교예 4 A-3 B-11 6.2 41.1 516 20
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광층에 사용한 녹색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 17)는 비교예 1 내지 4에 비해 전류효율, 구동전압 및 수명면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (17)

  1. 양극;
    음극; 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기 EL(electroluminescent) 층으로서, i) 제1 호스트와 ii)제2 호스트, 및 iii)도펀트를 포함하는 발광층을 포함하고;
    상기 제1 호스트(1H) 및 상기 제2 호스트(2H)의 에너지 갭(E)은 E2H > E1H 인 것을 만족하고;
    상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 반치폭(half value width) 은 40nm 이상 100nm 이하이며;
    상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 제2 호스트의 최대 발광파장보다 최소 30nm 이상 장파장으로 이동되며;
    상기 제1 호스트(1H), 상기 제2 호스트(2H) 및 상기 도펀트(D)의 전자 친화도(EA) 및 이온화포텐셜(IP)은 하기 관계식 (1) 내지 (3)을 모두 만족하는 유기 전계 발광 소자:
    (1)｜EAD - EA2H｜ ≤ 0.5 eV
    (2)｜IP1H - IPD｜ ≤ 0.5 eV
    (3) IP1H - IP2H > 0 eV
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 호스트(1H)와 제2 호스트(2H)의 전자 친화도(EA)는 다음 관계식(4)를 만족하는 유기 전계 발광 소자:
    (4) EA1H - EA2H > 0 eV
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 혼합물의 최대 발광파장은 상기 도펀트의 최대 발광파장보다 단파장인 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 호스트는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물이고;
    상기 제2 호스트는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표현되는 화합물인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112017037371373-pat00029

    m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
    X1은 O, S, Se, N(R3), C(R4)(R5) 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2는 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고, 인접한 기와 축합가능하며;
    R3 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R1 내지 R7 의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    [화학식 2]
    Figure 112017037371373-pat00030

    [화학식 3]
    Figure 112017037371373-pat00031

    상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
    Y1은 N(R8) 또는 C(R9)(R10)이며;
    Z1 내지 Z4은 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar1)이며;
    Z5 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar2)이며;
    R8 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고;
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 Ar1 및 Ar2가 복수 개인 경우 인접하는 2개의 Ar1 및 Ar2는 서로 결합하여 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 환, 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 다환, 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 헤테로 환, 또는 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 헤테로 다환을 형성할 수 있고, 복수 개의 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R8 내지 R10, Ar1 및 Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬설포닐기, 아릴설포닐기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기 및 아릴실릴기와, 인접하는 2개의 Ar2가 서로 결합하여 형성하는 방향족 환, 비-방향족 축합 다환, 방향족 헤테로 환 및 비-방향족 축합 헤테로 다환은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 R1 및 R2 중 어느 하나는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 4]
    Figure 112017037371373-pat00032

    [화학식 5]
    Figure 112017037371373-pat00033

    상기 화학식 4 및 5에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    p는 0 내지 7의 정수이고;
    q는 0 내지 11의 정수이고;
    X2는 O, S, Se, N(R13), C(R14)(R15) 및 Si(R16)(R17)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R11 및 R12는 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    R13 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R11 내지 R17 의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 구조를 포함하는 화합물인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 6]
    Figure 112017037371373-pat00034

    상기 화학식 6에서,
    *는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
    R18은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 상기 R18의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합이거나, 하기 화학식 C-1 내지 C-4로 이루어진 군에서 선택된 링커인, 유기 전계 발광 소자:
    Figure 112017037371373-pat00035

    상기 화학식 C-1 내지 C-4에서,
    *는 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 R18은 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R18의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이한, 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 R18은 하기 화학식 7 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 7]
    Figure 112017037371373-pat00036

    [화학식 8]
    Figure 112017037371373-pat00037

    [화학식 9]
    Figure 112017037371373-pat00038

    상기 화학식 7 내지 9에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    r은 0 내지 7의 정수이고;
    s는 0 내지 8의 정수이고;
    V1 내지 V5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R27)이며;
    X3 은 O, S, Se, N(R28), C(R29)(R30) 및 Si(R31)(R32)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    X4는 N, C(R33) 및 Si(R34)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R19 및 R20이 복수 개인 경우 인접하는 2개의 R19 및 R20은 서로 결합하여 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 환, 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 다환, 핵원자수 5 내지 50개의 방향족 헤테로 환, 또는 핵원자수 5 내지 50개의 비-방향족 축합 헤테로 다환을 형성할 수 있고,
    R27 내지 R34는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고;
    상기 R19, R20 및 R27 내지 R34의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬설포닐기, 아릴설포닐기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기 및 아릴실릴기와, 인접하는 2개의 Ar2가 서로 결합하여 형성하는 방향족 환, 비-방향족 축합 다환, 방향족 헤테로 환 및 비-방향족 축합 헤테로 다환은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 화학식 7 내지 9로 표시되는 치환기는 하기 화학식 10 내지 13 중 어느 하나로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 10]
    Figure 112017037371373-pat00039

    [화학식 11]
    Figure 112017037371373-pat00040

    [화학식 12]
    Figure 112017037371373-pat00041

    [화학식 13]
    Figure 112017037371373-pat00042

    상기 화학식 10 내지 13에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    t는 0 내지 11의 정수이고;
    o 및 i는 0 내지 8의 정수이고;
    u 및 j는 0 내지 7의 정수이고;
    k는 0 내지 4의 정수이고;
    k'는 0 내지 6의 정수이고;
    X5 및 X7은 각각 독립적으로 O, S, Se, N(R28), C(R29)(R30) 및 Si(R31)(R32)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    X6은 N, C(R33) 및 Si(R34)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R21 내지 R26 및 R24'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬설포닐기, C6~C60의 아릴설포닐기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기, C1~C40의 알킬카보닐기, C6~C60의 아릴카보닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R21 내지 R26 및 R24'이 복수개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고;
    R28 내지 R34는 제 9항에서 정의된 바와 같다.
  11. 제 5항에 있어서,
    제1 호스트는 화학식 1로 표현되는 화합물이고;
    R1은 화학식 4로 표현되는 치환기인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112017037371373-pat00043

    [화학식 4]
    Figure 112017037371373-pat00044

    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
    p는 0 내지 7의 정수이고;
    X1은 N(R3)이며;
    X2는 N(R13)이며;
    R3 및 R13 는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 R3 및 R13 의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  12. 제 4항에 있어서,
    X1이 S인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제 4항에 있어서,
    Z5, Z7 및 Z9 중 하나 이상이 N인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  14. 제 4항에 있어서,
    Z5, Z7 및 Z9가 N인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  15. 제 9항에 있어서,
    제 2호스트는 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물이고;
    R18은 화학식 9로 표시되는 치환기인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure 112017037371373-pat00045

    [화학식 9]
    Figure 112017037371373-pat00046

    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    s는 0 내지 8의 정수이고;
    Z5, Z7, Z9 및 X4는 N이고;
    Z6, Z8 및 Z10은 각각 독립적으로 C(Ar2)이며;
    Ar2 및 R20 은 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 Ar2 및 R20 의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제 1호스트는 하기 화학식 A-1 내지 A-3 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자:
    Figure 112019050833137-pat00053
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제 2호스트는 하기 화학식 B-1 내지 B-11 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자:
    Figure 112019050833137-pat00054

    Figure 112019050833137-pat00055

    Figure 112019050833137-pat00056
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