[go: up one dir, main page]

KR102575479B1 - 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 Download PDF

Info

Publication number
KR102575479B1
KR102575479B1 KR1020180088926A KR20180088926A KR102575479B1 KR 102575479 B1 KR102575479 B1 KR 102575479B1 KR 1020180088926 A KR1020180088926 A KR 1020180088926A KR 20180088926 A KR20180088926 A KR 20180088926A KR 102575479 B1 KR102575479 B1 KR 102575479B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
carbon atoms
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020180088926A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200014451A (ko
Inventor
아키노리 야마타니
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020180088926A priority Critical patent/KR102575479B1/ko
Priority to US16/523,168 priority patent/US20200044159A1/en
Priority to CN201910694080.8A priority patent/CN110776509A/zh
Publication of KR20200014451A publication Critical patent/KR20200014451A/ko
Priority to KR1020230116116A priority patent/KR20230129967A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102575479B1 publication Critical patent/KR102575479B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D471/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/22—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed systems contains four or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C07D491/044—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • C07D491/052—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring the oxygen-containing ring being six-membered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D493/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/12—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D493/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D497/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D497/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D497/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D497/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D497/12—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D497/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/12—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D513/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D517/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having selenium, tellurium, or halogen atoms as ring hetero atoms
    • C07D517/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having selenium, tellurium, or halogen atoms as ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D517/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/027—Organoboranes and organoborohydrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0803—Compounds with Si-C or Si-Si linkages
    • C07F7/081—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te
    • C07F7/0812—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring
    • C07F7/0816—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring said ring comprising Si as a ring atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/10—Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/657163—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms the ring phosphorus atom being bound to at least one carbon atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6578—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and sulfur atoms with or without oxygen atoms, as ring hetero atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6581—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6584—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms having one phosphorus atom as ring hetero atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/658—Organoboranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/104—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with other heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1096—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Abstract

일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 발광층은 3개 이상의 6각 고리들이 축합된 다환 화합물을 포함하고, 6각 고리들 중 적어도 2개의 6각 고리들은 서로 마주하는 위치에 각각 배치된 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하여 고리를 형성하고, 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하는 적어도 2개의 6각 고리들은 서로 이웃하지 않는 다환 화합물을 포함하여 개선된 발광 효율과 수명을 나타낼 수 있다.

Description

유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND POLYCYCLIC COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 다환 화합물에 관한 것이다.
최근, 영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 왕성하게 이루어져 왔다. 유기 전계 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에 있어서 재결합시킴으로써, 발광층에 있어서 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 전계 발광 소자의 저 구동 전압화, 고 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
특히, 최근에는 고효율 유기 전계 발광 소자를 구현하기 위해 삼중항 상태의 에너지를 이용하는 인광 발광이나, 삼중항 여기자의 충돌에 의해 일중항 여기자가 생성되는 현상(Triplet-triplet annihilation, TTA)를 이용한 지연 형광 발광에 대한 기술이 개발되고 있으며, 지연 형광 현상을 이용한 열 활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 재료에 대한 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 발광 효율 및 소자 수명이 개선된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유기 전계 발광 소자의 발광 효율과 소자 수명을 개선할 수 있는 다환 화합물을 제공하는 것이다.
일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층; 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 발광층은 3개 이상의 6각 고리들이 축합된 다환 화합물을 포함하고, 상기 6각 고리들 중 적어도 2개의 6각 고리들은 서로 마주하는 위치에 각각 배치된 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하여 고리를 형성하고, 상기 적어도 2개의 6각 고리들은 서로 이웃하지 않는 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 독립적으로, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함한다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고, 상기 호스트 또는 상기 도펀트는 상기 다환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 인광 발광층이고, 상기 호스트는 상기 다환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 전자 공여부는 아민기, 산소 원자, 황 원자, 또는 셀레늄 원자를 포함할 수 있다.
상기 전자 수용부는 카보닐기, 붕소기, 실릴기, 게르밀기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 설폭사이드기, 또는 설퍼디옥사이드기를 포함할 수 있다.
상기 발광층은 청색광을 발광할 수 있다.
상기 다환 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, A1 내지 A7은 각각 독립적으로 CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고, D1 내지 D7은 각각 독립적으로 NR8, O, S, 또는 Se이고, W1 내지 W4는 각각 독립적으로 N 또는 CR9이고, a 내지 g는 각각 독립적으로 0 또는 1이다. 상기 화학식 1내지 화학식 3에서, M1 내지 M7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다. 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 A1 내지 A7은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112018075482795-pat00004
상기 화학식 4에서, V1 내지 V5는 각각 독립적으로 N 또는 CR10이고, V1 및 V5 중 적어도 하나는 CR11이다. 상기 화학식 4에서, R10은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다. 상기 화학식 4에서, R11은 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서, R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서, R35 내지 R62는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
상기 발광층은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화합물군 1]
일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층; 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 독립적으로, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하며, 상기 발광층은 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, A1 내지 A7은 각각 독립적으로, CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고, D1 내지 D7은 각각 독립적으로, NR8, O, S, 또는 Se이고, W1 내지 W4는 각각 독립적으로, N 또는 CR9이고, a 내지 g는 각각 독립적으로, 0 또는 1이다. 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, M1 내지 M7은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고, 상기 호스트는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 인광 발광층이고, 상기 호스트는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 다환 화합물은 상술한 상기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 적어도 하나일 수 있다.
다른 실시예는 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, A1 내지 A7은 각각 독립적으로, CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고, D1 내지 D7은 각각 독립적으로, NR8, O, S, 또는 Se이고, W1 내지 W4는 각각 독립적으로, N 또는 CR9이고, a 내지 g는 각각 독립적으로, 0 또는 1이다. 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, M1 내지 M7은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서, R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서, R35 내지 R62는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1에서 D1 및 D2는 동일하고, A1 및 A2는 동일하며, 상기 화학식 3에서 D5 내지 D7은 동일하고, A5 내지 A7은 동일할 수 있다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 열활성 지연 형광 발광 재료일 수 있다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물의 최저 삼중항 여기 에너지는 3.0eV 이하일 수 있다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 인광 호스트 재료일 수 있다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 상술한 상기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 낮은 구동 전압, 장수명 및 고효율의 개선된 소자 특성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광층에 적용되어 유기 전계 발광 소자의 장수명 및 고효율화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 또는 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 복수의 유기층들이 배치될 수 있다. 복수의 유기층들은 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 발광층(EML)에 일 실시예의 다환 화합물을 포함할 수 있다.
한편, 도 2는 도 1과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 도 1과 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질과 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층, 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine], HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 3개 이상의 6각 고리들이 축합된 다환 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다환 화합물의 3개 이상의 6각 고리들 중 적어도 2개의 6각 고리들은 서로 마주하는 위치에 각각 배치된 전자 공여부(Electron Donor)와 전자 수용부(Electron Acceptor)를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 전자 공여부 및 전자 수용부는 6각 고리를 형성하는 고리 형성부일 수 있다. 한편, 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하는 2개 이상의 6각 고리들은 서로 이웃하지 않는 것일 수 있다. 즉, 다환 화합물에서 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하는 6각 고리들은 서로 이웃하여 결합하지 않는 것일 수 있다. 예를 들어, 축합된 다환 화합물에서 서로 이격된 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하는 6각 고리들 사이에 다른 6각 고리를 포함하여 고리를 형성할 수 있다. 한편, 3개 이상의 6각 고리들은 각각 지방족 탄화수소 고리, 방향족 탄화수소 고리, 지방족 헤테로고리, 또는 방향족 헤테로고리일 수 있다.
다환 화합물은 3개 이상의 6각 고리들을 포함하고, 6각 고리들 중 2개 이상의 6각 고리들은 헤테로 원자를 적어도 하나 포함하는 헤테로 고리일 수 있다. 예를 들어, 다환 화합물은 3개의 6각 고리가 축합된 3환의 헤테로 고리 화합물, 4개의 6각 고리가 축합된 4환의 헤테로 고리 화합물, 5개의 고리가 축합된 5환의 헤테로 고리 화합물, 6개의 고리가 축합된 6환의 헤테로 고리 화합물, 또는 7개의 고리가 축합된 7환의 헤테로 고리 화합물을 코어부에 포함하는 것일 수 있다.
다환 화합물에서 전자 공여부는 아민기(amine group), 산소 원자(O), 황 원자(S), 또는 셀레늄 원자(Se)를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 다환 화합물에서 전자 수용부는 카보닐기, 붕소기, 실릴기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 설폭사이드기, 또는 설퍼디옥사이드기를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 헤테로 고리는 헤테로 원자를 적어도 하나 포함하는 지방족 헤테로 고리 및 헤테로 원자를 적어도 하나 포함하는 방향족 헤테로 고리를 포함한다.
또한, 본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 별도의 정의가 없는 한, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 붕소기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 비페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 5 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알케닐기의 예로는 비닐기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 1,3-부타디에닐기, 스티레닐기, 스티릴비닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 60 이하, 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 바이페닐렌기, 트리페닐렌기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수도 있다. 플루오레닐기가 치환되는 경우의 예시는 하기와 같다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로아릴기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 이소옥사졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 실릴기는 알킬 실릴기 및 아릴 실릴기를 포함한다. 실릴기의 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아미노기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아미노기는 알킬 아미노기 및 아릴 아미노기를 포함할 수 있다. 아미노기의 예로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 페닐아미노기, 디페닐아미노기, 나프틸아미노기, 9-메틸-안트라세닐아미노기, 트리페닐아미노기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 붕소기는 알킬 붕소기 및 아릴 붕소기를 포함한다. 붕소기의 예로는 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 디페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
한편, 본 명세서에서 점선()은 2중 결합이 선택적으로 적용되는 부분을 나타낸다. 즉, 점선()으로 표시된 부분은 2중 결합 이거나 또는 단일 결합 부분일 수 있다. 본 명세서에서, ""는 연결되는 부분을 의미한다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)에 포함된 다환 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, A1 내지 A7은 각각 독립적으로, CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고, D1 내지 D7은 각각 독립적으로, NR8, O, S, 또는 Se일 수 있다. 화학식 1 내지 화학식 3에서, A1 내지 A7은 전자 수용부이고 D1 내지 D7은 전자 공여부일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 다환 화합물은 전자 공여부와 전자 수용부를 모두 포함하는 6각 고리를 적어도 2개 이상 포함하는 것일 수 있다. 또한, 전자 공여부와 전자 수용부를 모두 포함하는 6각 고리들은 서로 이웃하여 축합하지 않는 것일 수 있다.
한편, 화학식 1에서 D1 및 D2는 동일하고, A1 및 A2는 동일한 것일 수 있다. 또한, 화학식 3에서 D5 내지 D7은 모두 동일하고, A5 내지 A7은 모두 동일한 것일 수 있다. 하지만 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 다환 화합물에서 A1 내지 A7은 하기 화학식 4로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112018075482795-pat00069
V1 내지 V5는 각각 독립적으로 N 또는 CR10이고, V1 및 V5 중 적어도 하나는 CR11일 수 있다. R10은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
R11은 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 1 내지 화학식 3에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
예를 들어, D1 내지 D7은 NR8이고 이 때, R8은 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있으며, 구체적으로 R8은 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 1 및 화학식 2에서, W1 내지 W4는 각각 독립적으로, N 또는 CR9일 수 있으며, R9은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 1 내지 화학식 3에서, a 내지 g는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 또한, M1 내지 M7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, M1 내지 M7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 1 내지 화학식 3에서, a 내지 g가 0인 경우 6각 고리인 M1 내지 M7은 코어부에 해당하는 3환 헤테로 고리(, 또는 ) 또는 4환 헤테로 고리( )에 축합되지 않는 것일 수 있다. 또한, a 내지 g가 1인 경우 6각 고리인 M1 내지 M7은 코어부에 해당하는 3환 헤테로 고리 또는 4환 헤테로 고리에 축합되어 5환 헤테로 고리 또는 7환 헤테로 고리를 갖는 다환 화합물을 형성할 수 있다. 한편, a 및 b는 독립적으로 0 또는 1이고, c 및 d는 독립적으로 0 또는 1이며, e 내지 g는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
예를 들어, 화학식 1에서 a 및 b는 모두 0 이거나 모두 1일 수 있으며, 화학식 2에서 c 및 d는 모두 0 이거나 모두 1일 수 있으며, 화학식 3에서 e 내지 g는 모두 0 이거나 모두 1일 수 있다.
다환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 화학식 1-1 내지 화학식 1-3은 각각 상술한 화학식 1 내지 화학식 3에서 a 내지 g가 0인 경우를 나타낸 것이다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서, R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서 A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4에 대하여는 화학식 1 내지 화학식 3에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
한편, 화학식 1-1에서 D1 및 D2는 동일하고, A1 및 A2는 동일한 것일 수 있다. 또한, 화학식 1-3에서 D5 내지 D7은 동일하고, A5 내지 A7은 동일한 것일 수 있다.
다환 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 화학식 2-1 내지 화학식 2-3은 각각 상술한 화학식 1 내지 화학식 3에서 a 내지 g가 1인 경우를 나타낸 것이다.
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서, R35 내지 R62는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
또한, 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서 A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4에 대하여는 화학식 1 내지 화학식 3에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
한편, 화학식 2-1에서 D1 및 D2는 동일하고, A1 및 A2는 동일한 것일 수 있다. 또한, 화학식 2-3에서 D5 내지 D7은 동일하고, A5 내지 A7은 동일한 것일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 하기 화합물군 1에 표시된 다환 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화합물군 1]
_
한편, 상술한 화합물군 1에서 iPr은 이소프로필기(isopropyl group)를 나타내고, Ph는 페닐기를 나타낸다.
상술한 일 실시예의 다환 화합물은 최저 삼중항 여기 에너지(T1)가 3.0eV 이상인 것일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 지연 형광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML) 열활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)을 발광하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 인광 발광하는 것일 수 있다.
유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)은 청색광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)은 480nm 이하의 영역의 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하며 상술한 다환 화합물을 호스트 또는 도펀트로 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 지연 형광 발광용 호스트 및 지연 형광 발광용 도펀트를 포함할 수 있고, 상술한 다환 화합물을 지연 형광 발광용 호스트 또는 지연 형광 발광용 도펀트로 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 상술한 화합물군 1에 표시된 다환 화합물들 중 적어도 하나를 열활성 지연 형광 호스트 또는 열활성 지연 형광 도펀트로 포함할 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)은 지연 형광 발광층이고, 발광층(EML)은 공지의 호스트 재료 및 상술한 다환 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 발광층(EML)은 지연 형광 발광층이고, 발광층(EML)은 상술한 다환 화합물 및 공지의 도펀트를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)은 공지의 호스트 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광층(EML)은 호스트 재료로, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), DPEPO (bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CP1 (Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), 또는 PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran), mCBP(3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제시된 호스트 재료 이외에 공지의 지연 형광 발광 호스트 재료가 포함될 수 있다.
한편, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EML)은 도펀트로 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 인광 발광하는 것이고 발광층(EML)은 상술한 다환 화합물을 인광 호스트 재료로 포함할 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)은 인광 호스트로 상술한 일 실시예의 다환 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시예의 다환 화합물은 발광층(EML)의 인광 호스트로 사용될 수 있으며, 발광층(EML)은 공지의 인광 도펀트 물질을 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 발광층(EML)은 상술한 일 실시예의 다환 화합물과 함께 공지의 호스트 재료를 더 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 일 실시예의 다환 화합물 및 공지의 인광 도펀트 물질을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 인광 도펀트는 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 금(Au), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb) 또는 툴륨(Tm)를 포함하는 금속 착체가 사용될 수 있다. 구체적으로, FIrpic(iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2′)picolinate ), Fir6(Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)), 또는 PtOEP(platinum octaethyl porphyrin)가 인광 도펀트로 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 발광층(EML)은 공지의 인광 호스트 물질을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, BCPDS(bis(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)diphenylsilane)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(HBL)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, Liq(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)가 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
유기 전계 발광 소자(10)에서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 전극(EL1)으로부터 주입된 정공(hole)은 정공 수송 영역(HTR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동되고, 제2 전극(EL2)로부터 주입된 전자가 전자 수송 영역(ETR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동된다. 전자와 정공은 발광층(EML)에서 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 다환 화합물을 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 발광층(EML)에 포함하여 우수한 발광 효율과 장수명 특성을 나타낼 수 있다. 특히, 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 다환 화합물을 발광층(EML)에 포함하여 발광층(EML)이 열활성 지연 형광 발광하도록 하여 높은 발광 효율과 개선된 수명 특성, 및 청색광 발광 파장 영역에서 좁은 반치폭 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 다환 화합물을 인광 발광하는 발광층(EML)의 호스트 재료로 포함하여 개선된 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 상술한 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 제공한다. 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 재료로 활용될 수 있다. 구체적으로, 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 동일한 바, 생략하도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 상술한 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일 실시예의 다환 화합물은 적어도 3 개 이상의 6각 고리를 포함하는 헤테로고리 화합물로, 적어도 2 개의 6각 고리에 전자 공여부와 전자 수용부를 모두 포함하여 열활성 지연 형광 발광 물질로 사용될 수 있다. 한편, 일 실시예의 다환 화합물은 전자 공여부 및 전자 수용부를 포함하는 적어도 2 개의 6각 고리가 서로 이웃하여 결합되지 않은 구조적 특징을 가지며, 화학적 안정성이 큰 카보닐기, 설포닐기, 치환된 붕소기 등을 전자 수용부로 포함하여 유기 전계 발광 소자의 수명 및 발광 효율을 개선시킬 수 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다환 화합물 및 일 실시예의 유기 전계 발광 소자에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 다환 화합물의 합성
먼저, 본 실시 형태에 따른 다환 화합물의 합성 방법에 대해서, 화합물 2, 8, 9, 13, 19, 21, 31, 50, 76, 77의 합성 방법을 예시하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 다환 화합물의 합성법은 일 실시예로서, 본 발명의 실시형태에 따른 다환 화합물의 합성법이 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
(1) 화합물 2의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 2는 예를 들어 하기 반응식 1-1 내지 반응식 1-3에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 A의 합성>
[반응식 1-1]
아르곤(Ar) 분위기하 1000 mL 3구 플라스크에, 2-bromoaniline 34.4 g (200 mmol)과 1,3-diiodo-4,6-dibromobenzene 48.8 g (100 mmol), Pd2(dba)3 4.58 g (5.0 mmol), dppf 5.54 g (10.0 mmol) 및 NaOtBu 23.1 g (240 mmol)을 더해, 400mL 톨루엔 용매 중에서 110℃에서 16시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 추가하여 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 이후 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여, 백색 고체 화합물 A를 20.8 g(수율 36%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 A의 분자량은 571이었다.
<화합물 B의 합성>
[반응식 1-2]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 A 20.8 g(36.0 mmol)과 iodobenzene 40.0 mL, Cu powder 2.31 g(36.0 mmol) 및 K2CO3 24.87 g(180 mmol)을 더해, 180℃에서 48시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 추가하여 여과한 후, 용매를 증류하여 제거했다. 이후 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여, 백색 고체 화합물 B를 7.08 g(수율27%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 B의 분자량은 723이었다.
<화합물 2의 합성>
[반응식 1-3]
아르곤 분위기하 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 B 2.35 g(3.2 mmol)의 탈수 THF 용액 128 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 13.5 mL(25.7 mmol)를 적하(滴下)하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, 2,4,6-Triisopropylphenylboronic acid methyl ester 1.80 g(6.5 mmol)의 탈수 THF 용액 13 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 2를 0.83 g(수율 31%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 2의 분자량은 836이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 2의 Chemical Shift값 δ는, [7.71 (2H), 7.31-7.16 (13H), 7.10-6.98 (8H), 6.83 (1H), 2.90-2.85 (6H), 1.22-1.16 (36H)]이었다.
(2) 화합물 8의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 8은 예를 들어 하기 반응식 2에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 2]
아르곤 분위기하 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 B 2.35 g(3.2 mmol)의 탈수 THF 용액 128 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 13.5 mL(25.7 mmol)를 적하하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, 2,4,6-Trimethylphenylboronic acid methyl ester 1.25 g (6.5 mmol)의 탈수 THF 용액 13 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 8을 0.92 g(수율 43%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 8의 분자량은 668이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 8의 Chemical Shift 값 δ는 [7.71 (2H), 7.31-7.16 (13H), 7.10-6.95 (8H), 6.83 (1H), 2.33 (12H), 2.18 (6H)]이었다.
(3) 화합물 50의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물 50은 예를 들어 하기 반응식 3-1 내지 반응식3-5에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 C의 합성>
[반응식 3-1]
아르곤 분위기하 500 mL 3구 플라스크에, 4-(diphenylamino)-3-methylpropiolate 23.5 g(100 mmol)의 탈수 acetonitrile 용액 200 mL를 더해 0 ℃에서 교반 하였다. 여기에, 브로민 5.2 mL(100 mmol)를 적하하여, 0 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, chloroform을 더해, 이 혼합액을 티오황산나트륨수용액 및 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 C를 10.7 g(수율 26%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 C의 분자량은 409였다.
<화합물 D의 합성>
[반응식 3-2]
아르곤 분위기하 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 C 10.7 g(26 mmol)과 1,3-benzenediamine 1.41 g(13 mmol), Pd2(dba)3 1.19 g(1.3 mmol), Brettphos 2.79 g(5.2 mmol), 및 K3PO4 16.6 g(78 mmol)을 더해, 130 mL dioxane 용매 중에서 100℃로 2시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거했다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 D를 2.80 g (수율 28%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 D의 분자량은 766이었다.
<화합물 E의 합성>
[반응식 3-3]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 D 2.77 g(3.6 mmol) 과 phenylboronic acid 0.88 g(7.2 mmol), Pd(PPh3)4 83 mg(0.072 mmol), K2CO3 2.49 g(18.0 mmol), 및 dioxane 36 mL을 더해 100℃로 2시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 유기층을 분취해 용매를 증류하여 제거했다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 E를 2.56 g(수율93%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 E의 분자량은 762였다.
<화합물 F의 합성>
[반응식 3-4]
아르곤 분위기하 200mL 3구 플라스크에, Polyphosphoric acid 26 g을 더해 150℃에서 교반하였다. 여기에, 화합물 E 2.55 g(3.3 mmol)을 더한 후 200℃로 2시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 생성한 백색 침전을 여과를 통해 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 F를 1.11 g(수율 48%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 F의 분자량은 698이었다.
<화합물 50의 합성>
[반응식 3-5]
Ar 분위기하, 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 F 1.11 g(1.6 mmol)과 iodobenzene 1.8 mL, Cu powder 0.10 g(1.6 mmol), 및 K2CO3 1.11 g(8.0 mmol)을 더해, 180℃에서 48시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 추가하여 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 50을 0.76 g(수율56%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 50의 분자량은 850이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 50의 Chemical Shift 값 δ는 [7.61 (1H), 7.43-7.33 (24H), 7.23-7.15 (5H), 7.02-6.98 (12H)]이었다.
(4) 화합물 76의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 76은 예를 들어 하기 반응식 4-1 내지 반응식 4-4에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 G의 합성>
[반응식 4-1]
아르곤 분위기하 1000 mL 3구 플라스크에, 1-bromo-4-fluoro-2-iodobenzene 36.1 g(120 mmol)과 2,4,6-tribromo-1,3-benzenediamine 17.2 g(50 mmol), Pd2(dba)3 4.58 g(5.0 mmol), dppf 5.54 g(10.0 mmol), 및 NaOtBu 23.1 g(240 mmol)을 더해, 200 mL 톨루엔 용매 중에서 100℃에서 16시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 G를 10.4 g(수율 30%) 얻었다.
<화합물 H의 합성>
[반응식 4-2]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 G 10.4 g(15.0 mmol)과 iodobenzene 16.7 mL, Cu powder 0.96 g(15.0 mmol), 및 K2CO3 10.36 g(75 mmol)을 더해, 180℃에서 48 시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거했다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 H를 1.91 g(수율15%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 H의 분자량은 837이었다.
<화합물 I의 합성>
[반응식 4-3]
아르곤 분위기하, 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 H 1.90 g(2.7 mmol)의 탈수 THF 용액 137 mL를 더해 -80 ℃에서 교반 하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane용액 14.5 mL(27.5 mmol)를 적하하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, trimethoxyborane 0.86 g(8.3 mmol)의 탈수 THF 용액 17 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다.　이를 다시 -80℃로 한 후, 1.0M의 mesithylmagnesiumbromide의 THF 용액 5.4 mL(5.4 mmol)를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 THF에 녹여, 숏 실리카 패드를 통과시킨 후 용매를 증류에 의해 제거하여, 백색 고체의 화합물을 얻었다.
획득한 백색 고체를 20 mL의 가지 달린 플라스크로 옮겨, malononitrile 0.25 g (2.7 mmol)과 [RhCl(cod)]2 13 mg(0.027 mmol), Cs2CO3 1.76 g(5.4 mmol)을 더해, 아르곤 분위기하 5.4 mL dioxane 용매 중에서 100℃로 6시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정해, 획득한 유기상을 농축하여 얻은 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 I를 0.26 g(수율 13%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 I의 분자량은 729였다.
<화합물 76의 합성>
[반응식 4-4]
아르곤 분위기하 200mL 3구 플라스크에, 화합물 I 0.26 g(0.36 mmol)과, diphenylamine 0.19 g(1.1 mmol), Cs2CO3 0.59 g(1.8 mmol), 및 DMSO 1.5 mL을 더해 160 ℃에서 8시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 생성한 백색 침전을 여과를 통해 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 76을 0.25 g(수율 68%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 76의 분자량은 1027이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 76의 Chemical Shift 값 δ는 [7.67 (2H), 7.53 (1H), 7.26-7.22 (12H), 7.10-6.95 (22H), 6.86-6.81 (4H), 2.33 (12H), 2.18 (6H)]이었다.
(5) 화합물 77의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 77은 예를 들어 하기 반응식 5-1 내지 반응식 5-6에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 J의 합성>
[반응식 5-1]
아르곤 분위기하 500 mL 3구 플라스크에, 1-bromo-4-fluoro-2-iodobenzene 18.1 g(60 mmol)과 4, 6-dibromobenzene-1,3-diamine 17.2 g(50 mmol), Pd2(dba)3 2.29 g(2.5 mmol), dppf 2.77 g(5.0 mmol), 및 NaOtBu 5.77 g(60 mmol)을 더해, 100 mL 톨루엔 용매 중에서 100℃로 16시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 J를 8.83 g(수율 41%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 J의 분자량은 435였다.
<화합물 K의 합성>
[반응식 5-2]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 2-bromo-4-chloro-1-iodobenzene 7.61 g(24 mmol)과 화합물 J 8.78 g(20 mmol), Pd2(dba)3 0.92 g(1.0 mmol), dppf 1.11 g(2.0 mmol), 및 NaOtBu 2.31 g(24 mmol)을 더해, 40 mL 톨루엔 용매 중에서 100℃로 16시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 K를 6.30 g(수율 50%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 K의 분자량은 623이었다.
<화합물 L의 합성>
[반응식 5-3]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 K 6.28 g(10.0 mmol)과 iodobenzene 11.2 mL, Cu powder 0.64 g (10.0 mmol), 및 K2CO3 6.91 g(50 mmol)을 더해, 180℃에서 48 시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거했다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 L을 1.49 g(수율19%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 L의 분자량은 775였다.
<화합물 M의 합성>
[반응식 5-4]
아르곤 분위기하, 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 L 1.49 g(1.9 mmol)의 탈수 THF 용액 76 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 8.0 mL(15.2 mmol)를 적하하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, 2,4,6-Trimethylphenylboronic acid methyl ester 0.73 g(3.8 mmol)의 탈수 THF 용액 7 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 M을 0.52 g(수율 38%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 M의 분자량은 720이었다.
<화합물 N의 합성>
[반응식 5-5]
Figure 112018075482795-pat00132
아르곤 분위기하, 20 mL의 가지 달린 플라스크에, 화합물 M 0.52 g(0.72 mmol)과 bis(pinacolato)diboron 0.18 g(0.72 mmol), Pd(OAc)2 8 mg(0.036 mmol), Xphos 34 mg(0.072 mmol), 및 KOAc 0.14 g(1.44 mmol)을 더해, 3.6 mL dioxane 용매 중에서 100℃로 6시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정해, 획득한 유기상을 농축하여, 획득한 조생성물을 THF에 녹여, 숏 실리카패드를 통과시킨 후 용매를 증류에 의해 제거하여, 백색 고체의 화합물을 얻었다.
획득한 백색 고체를 20 mL의 가지 달린 플라스크로 옮겨, malononitrile 94 mg(0.72 mmol)과 [RhCl(cod)]2 5 mg(0.007 mmol), Cs2CO3 0.66 g(1.44 mmol)을 더해, 아르곤 분위기하, 1.5 mL dioxane 용매 중에서 100℃로 6시간 동안 교반 하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정해, 획득한 유기상을 농축하여 얻은 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 N를 0.16 g(수율 32%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 N의 분자량은 711이었다.
<화합물 77의 합성>
[반응식 5-6]
아르곤 분위기하 20 mL의 가지 달린 플라스크에, 화합물 N 0.16 g(0.23 mmol)과, diphenylamine 39 mg(0.23 mmol), Cs2CO3 0.15 g(0.46 mmol), DMSO 0.5 mL을 더해 160 ℃에서 8시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 생성한 백색 침전을 여과를 통해 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 77을 0.12 g(수율 63%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 77의 분자량은 860이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 77의 Chemical Shift 값 δ는 [7.67 (1H), 7.54 (1H), 7.48 (1H), 7.36 (1H), 7.27-7.22 (9H), 7.10-6.95 (16H), 6.86-6.81 (3H), 2.35-2.31 (12H), 2.20-2.16 (6H)]이었다.
(6) 화합물 31의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 31은 예를 들어 하기 반응식 6-1 내지 반응식 6-3에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 O의 합성>
[반응식 6-1]
아르곤 분위기하 200mL 3구 플라스크에, 5-amino-2,4-dibromophenol 13.4 g(50 mmol)과, 2-bromofluorobenzene 17.5 g(100 mmol), Cs2CO3 65.2 g(200 mmol) 및 DMSO 100 mL을 더해 160 ℃에서 10시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 생성한 백색 침전을 여과를 통해 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 O를 13.84 g(수율 48%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 O의 분자량은 572였다.
<화합물 P의 합성>
[반응식 6-2]
아르곤 분위기하 200 mL 3구 플라스크에, 화합물 O 13.8 g(24.0 mmol)과 iodobenzene 27.0 mL, Cu powder 0.31 g(4.9 mmol), 및 K2CO3 9.95 g(72.0 mmol)을 더해, 180℃에서 48시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 톨루엔을 더해 여과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 P를 6.11 g(수율39%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 P의 분자량은 648이었다.
[반응식 6-3]
아르곤 분위기하 1000 mL 3구 플라스크에, 화합물 P 6.08 g(9.3 mmol)의 탈수 THF 용액 372 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 39.2 mL(74.5 mmol)를 적하하여 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, 2,4,6-Trimethylphenylboronic acid methyl ester 3.57 g(18.6 mmol)의 탈수 THF 용액 37 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 31을 2.32 g(수율 42%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 31의 분자량은 593이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 31의 Chemical Shift값 δ는 [7.71 (2H), 7.37-7.16 (6H), 7.10-6.95 (10H), 6.86 (1H), 2.35-2.31 (12H), 2.20-2.16 (6H)]이었다.
(7) 화합물 19의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 19는 예를 들어 하기 반응식 7-1 내지 반응식 7-2에 의해 합성될 수 있다.
<화합물 Q의 합성>
[반응식 7-1]
아르곤 분위기하 200mL 3구 플라스크에, 1,5-dibromo-2,4-difluorobenzene 13.6 g(50 mmol)과 2-bromophenol 17.3 g(100 mmol), Cs2CO3 65.2 g(200 mmol) 및 DMSO 100 mL을 더해 160 ℃로 10시간 동안 교반하였다. 공랭 후, 물을 더해 생성한 백색 침전을 여과를 통해 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 Q를 23.11 g(수율 80%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 Q의 분자량은 573이었다.
<화합물 19의 합성>
[반응식 7-2]
아르곤 분위기하 2000 mL 3구 플라스크에, 화합물 Q 11.55 g(20.0 mmol)의 탈수 THF 용액 800 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 84 mL(160 mmol)를 적하하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, 2,4,6-Trimethylboronic acid methyl ester 7.68 g (40 mmol)의 탈수 THF 용액 80 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 19를 5.49 g(수율 53%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 19의 분자량은 518이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 19의 Chemical Shift 값 δ는 [7.71 (2H), 7.35 (2H), 7.25 (1H), 7.09-6.95 (8H), 6.65 (1H), 2.33 (12H), 2.18 (6H)]이었다.
(8) 화합물 13의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 13은 예를 들어 하기 반응식 8에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 8]
아르곤 분위기하 300 mL 3구 플라스크에, 화합물 B 2.35 g(3.2 mmol)의 탈수 THF 용액 128 mL를 더해 -80 ℃에서 교반 하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 13.5 mL(25.7 mmol)를 적하하여, 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반했다. 이를 다시 -80℃로 한 후, Diphenyldichlorosilane 1.65 g(6.5 mmol)의 탈수 THF 용액 13 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 13을 1.14 g(수율 46%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 13의 분자량은 772이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 13의 Chemical Shift 값 δ는 [7.74 (2H), 7.48-7.36 (24H), 7.30-7.22 (6H), 7.10-7.01 (9H)]이었다
(9) 화합물 21의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 21은 예를 들어 하기 반응식 9에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 9]
아르곤 분위기하 2000 mL 3구 플라스크에, 화합물 Q 11.55 g(20.0 mmol)의 탈수 THF 용액 800 mL를 더해 -80 ℃에서 교반하였다. 여기에, 1.9 M의 t-BuLi의 pentane 용액 84 mL(160 mmol)를 적하하여 2시간 동안 교반한 후, -10 ℃까지 온도를 상승시키면서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 -80℃로 한 후, phenyldichlorophosphine 7.16 g(40 mmol)의 탈수 THF 용액 80 mL를 적하하여 -80 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 혼합액을 물로 세정했다. 획득한 유기상을 농축하여, 점성의 물질을 얻었다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물을 얻었다.
다음으로 300 mL 둥근 바닥 플라스크에, 이 백색 고체와, dichloromethane 200 mL, 및 35% 과산화수소수용액 40 mL를 더해, 1시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 물을 더해 유기층을 분취해, 용매를 증류하여 제거했다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 21을 4.46 g(수율 44%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 21의 분자량은 506이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 21의 Chemical Shift 값 δ는 [8.24 (1H), 7.79-7.71 (6H), 7.62-7.49 (8H), 7.25-7.18 (4H), 7.05 (1H)]이었다.
(10) 화합물 9의 합성
일 실시예에 따른 다환 화합물인 화합물 9는 예를 들어 하기 반응식 10에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 10]
200 mL 둥근 바닥 플라스크에 Bis[1,4]benzoxathiino[2,3-a:2',3'-c]phenoxathiin 3.0 g(6.7 mmol), 초산 20 mL, 35% 과산화수소수용액 20 mL를 더해, 가열 환류로 16시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 후, chloroform을 더해 유기층을 분취해, 용매를 증류하여 제거하였다. 획득한 조생성물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제 후, 백색 고체의 화합물 9를 3.08 g(수율 85%) 얻었다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 화합물 9의 분자량은 540이었다. 또한, 1H-NMR (CDCl3) 측정으로 측정된 화합물 9의 Chemical Shift 값 δ는 [7.72 (3H), 7.35 (3H), 7.24-7.15 (6H)]이었다.
2. 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제작 및 평가
2-1. 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 실시예 A
(유기 전계 발광 소자의 제작)
일 실시예의 다환 화합물을 발광층에 포함하고, 발광층은 지연 형광 발광하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 발광층은 일 실시예의 다환 화합물을 지연 형광 발광 도펀트로 포함하고 지연 형광 호스트를 더 포함하는 경우를 예시적으로 설명한다. 상술한 화합물 2, 8, 50, 76, 77, 31의 다환 화합물을 각각 발광층의 도펀트 재료로 사용하여 실시예 1 내지 실시예 6의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 비교예 1 내지 비교예 3은 하기 비교예 화합물 C1 내지 비교예 화합물 C3을 발광층 도펀트 재료로 각각 사용하여 제작된 유기 전계 발광 소자이다.
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 사용한 화합물은 표 1에 나타내었다.
화합물
2 		화합물 8
화합물 50 화합물 76
화합물 77 화합물 31
비교예화합물 C1 비교예
화합물 C2
비교예화합물 C3
유리 기판 상에 두께 1500Å의 ITO를 패터닝한 후, 초순수로 세척하고 UV 오존 처리를 10분간 실시하였다. 그 후, 100Å 두께로 HAT-CN을 증착하고, α-NPD를 두께 400Å로 증착하고, mCP를 50Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 발광층 형성시 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물과 DPEPO를 20:80의 비율로 공증착하여 두께 200Å의 층을 형성하였다. 다음으로 DPEPO를 이용하여 100Å 두께의 층을 형성하였다. 즉, 공증착하여 형성된 발광층은 실시예 1 내지 실시예 6에서는 각각 화합물 2, 8, 50, 76, 77, 31을 DPEPO와 혼합하여 증착하였고, 비교예 1 내지 비교예 3에서는 비교예 화합물 C1 내지 비교예 화합물 C3을 DPEPO와 혼합하여 증착하였다.
이후 발광층 상에 DPEPO를 이용하여 100Å 두께의 층을 형성하고, TPBi로 두께 300Å의 층을 형성하고, Liq로 두께 20Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 알루미늄(Al)으로 두께 1000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
(유기 전계 발광 소자의 특성 평가)
표 2에서는 실시예 1 내지 실시예 6, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 대한 유기 전계 발광 소자의 평가 결과를 나타내었다. 표 2에서는 제작된 유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 소자 수명, 발광된 광의 반치폭을 비교하여 나타내었다.
표 2에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서는 소자 효율은 전류 밀도 10mA/㎠에 대한 전류 효율 값을 나타낸 것이며, 소자 수명은 초기 휘도 1000 cd/㎡부터의 휘도의 반감 시간을 나타낸 반감 수명을 나타낸 것이다. 반치폭은 발광 영역에서의 FWHM(Full width at half maximum)을 나타낸 것이다.
소자 작성예 발광층 도펀트 물질 효율 (cd/A) 소자 수명
LT50 (h)		 반치폭
(nm)
실시예 1 화합물 2 114 514 27
실시예 2 화합물 8 111 369 28
실시예 3 화합물 50 117 226 32
실시예 4 화합물 76 108 334 32
실시예 5 화합물 77 119 364 29
실시예 6 화합물 31 105 450 26
비교예 1 비교예 화합물 C1 98 19 36
비교예 2 비교예 화합물 C2 96 16 34
비교예 3 비교예 화합물 C3 100 100 77
표 2의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 다환 화합물을 발광층 재료로 사용한 유기 전계 발광 소자의 실시예들의 경우 비교예 화합물들을 발광층에 사용한 비교예들에 비하여 양호한 소자 수명 특성, 및 높은 소자 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예들은 비교예들과 비교하여 좁은 반치폭 특성을 나타내었다.
2-2. 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 실시예 B
일 실시예의 다환 화합물을 발광층에 포함하고, 발광층은 지연 형광 발광하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 발광층은 일 실시예의 다환 화합물을 지연 형광 발광 호스트로 포함하고 지연 형광 도펀트를 더 포함하는 경우를 예시적으로 설명한다. 상술한 화합물 19, 13, 21, 9의 다환 화합물을 각각 지연 형광 발광층의 호스트 재료로 사용하여 실시예 7 내지 실시예 10의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 비교예 4 및 비교예 5는 하기 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5를 발광층 호스트 재료로 각각 사용하여 제작된 유기 전계 발광 소자이다.
실시예 7 내지 실시예 10, 및 비교예 4 와 비교예 5에서 사용한 화합물은 표 3에 나타내었다.
화합물 19 화합물 13
화합물 21 화합물9
비교예화합물 C4 비교예
화합물 C5
(유기 전계 발광 소자의 제작)
유리 기판 상에 두께 1500Å의 ITO를 패터닝한 후, 초순수로 세척하고 UV 오존 처리를 10분간 실시하였다. 그 후, 100Å 두께로 HAT-CN을 증착하고, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)를 두께 400Å로 증착하고, mCP를 50Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 정공 수송 영역 상에 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물을 포함하는 발광층을 형성하였다. 발광층은 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물과 도펀트 재료인 ACRSA(10-Phenyl-10H, 10'H -spiro[acridine-9,9'-anthracen]-10'-one)를 중량비 82:18로 공증착하여 200 Å 두께로 형성하였다. 즉, 공증착하여 형성된 발광층은 실시예 7 내지 실시예 10에서는 각각 화합물 19, 13, 21, 9를 ACRSA와 혼합하여 증착하였고, 비교예 4 및 비교예 5에서는 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5를 ACRSA와 혼합하여 증착하였다.
이후 발광층 상에 DPEPO를 이용하여 100Å 두께의 층을 형성하고, TPBi로 두께 300Å의 층을 형성하고, Liq로 두께 20Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 알루미늄(Al)으로 두께 1000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
(유기 전계 발광 소자의 특성 평가)
표 4에서는 실시예 7 내지 실시예 10, 및 비교예 4와 비교예 5에 대한 유기 전계 발광 소자의 평가 결과를 나타내었다. 표 4에서는 제작된 유기 전계 발광 소자의 구동 전압, 발광 효율, 및 소자 수명을 비교하여 나타내었다.
표 4에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서는 비교예 5에서의 구동 전압, 소자 효율, 및 소자 수명을 기준으로 할 때의 상대적인 값을 나타내었다. 소자 효율은 전류 밀도 10mA/㎠에 대한 전류 효율 값을 나타낸 것이며, 소자 수명은 초기 휘도 1000 cd/㎡부터의 휘도의 반감 시간을 나타낸 반감 수명을 나타낸 것이다.
소자 작성예 발광층 호스트 물질 구동 전압
(%)		 효율
(%)		 소자 수명
(%)
실시예 7 화합물 19 86 108 371
실시예 8 화합물 13 45 115 810
실시예 9 화합물 21 64 120 433
실시예 10 화합물 9 85 130 198
비교예 4 비교예 화합물 C4 92 93 89
비교예 5 비교예 화합물 C5 100 100 100
표 4를 참조하면, 일 실시예의 다환 화합물을 지연 형광 발광층의 호스트 물질로 사용한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 비교예 4 및 비교예 5와 비교하여 높은 발광 효율과 장수명을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 구동 전압에 있어서도 실시예들이 비교예들 보다 낮은 구동 전압을 나타내었다.
2-3. 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 실시예 C
일 실시예의 다환 화합물을 발광층에 포함하고, 발광층은 인광 발광하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 발광층은 일 실시예의 다환 화합물을 인광 발광층의 호스트로 포함하고 인광 발광 도펀트를 더 포함하는 경우를 예시적으로 설명한다. 상술한 화합물 19, 13, 21, 9의 다환 화합물을 각각 인광 발광층의 호스트 재료로 사용하여 실시예 11 내지 실시예 14의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 비교예 6 및 비교예 7은 하기 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5를 인광발광하는 발광층 호스트 재료로 각각 사용하여 제작된 유기 전계 발광 소자이다.
실시예 11 내지 실시예 14, 및 비교예 6과 비교예 7에서 사용한 화합물은 상술한 실시예에 대한 설명 중 표 3에서 나타내었다.
(유기 전계 발광 소자의 제작)
유리 기판 상에 두께 1500Å의 ITO를 패터닝한 후, 초순수로 세척하고 UV 오존 처리를 10분간 실시하였다. 그 후, 100Å 두께로 HAT-CN을 증착하고, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)를 두께 400Å로 증착하고, mCP를 50Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 정공 수송 영역 상에 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물을 포함하는 발광층을 형성하였다. 발광층은 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물과 도펀트 재료인 FIrpic을 중량비 92:8로 공증착하여 200 Å 두께로 형성하였다. 즉, 공증착하여 형성된 발광층은 실시예 11 내지 실시예 14에서는 각각 화합물 19, 13, 21, 9를 FIrpic과 혼합하여 증착하였고, 비교예 6 및 비교예 7에서는 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5를 FIrpic과 혼합하여 증착하였다.
이후 발광층 상에 DPEPO를 이용하여 100Å 두께의 층을 형성하고, TPBi로 두께 300Å의 층을 형성하고, Liq로 두께 20Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 알루미늄(Al)으로 두께 1000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
(유기 전계 발광 소자의 특성 평가)
표 5에서는 실시예 11 내지 실시예 14, 및 비교예 6과 비교예 7에 대한 유기 전계 발광 소자의 평가 결과를 나타내었다. 표 5에서는 제작된 유기 전계 발광 소자의 구동 전압, 발광 효율, 및 소자 수명을 비교하여 나타내었다.
표 5에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서는 비교예 7에서의 구동 전압, 소자 효율, 및 소자 수명을 기준으로 할 때의 상대적인 값을 나타내었다. 소자 효율은 전류 밀도 10mA/㎠에 대한 전류 효율 값을 나타낸 것이며, 소자 수명은 초기 휘도 1000 cd/㎡부터의 휘도의 반감 시간을 나타낸 반감 수명을 나타낸 것이다.
소자 작성예 발광층 호스트 물질 구동 전압
(%)		 효율
(%)		 소자 수명
(%)
실시예 11 화합물 19 82 111 194
실시예 12 화합물 13 72 110 931
실시예 13 화합물 21 69 123 634
실시예 14 화합물 9 59 129 252
비교예 6 비교예 화합물 C4 89 89 28
비교예 7 비교예 화합물 C5 100 100 100
표 5를 참조하면, 일 실시예의 다환 화합물을 인광 발광층의 호스트 물질로 사용한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 비교예 6 및 비교예 7과 비교하여 높은 발광 효율과 장수명을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 구동 전압에 있어서도 실시예들이 비교예들 보다 낮은 구동 전압을 나타내었다.상술한 실시예에서 다환 화합물은 지연 형광 발광층의 호스트 또는 도펀트 재료로 사용되거나 인광 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 한편, 일 실시예의 다환 화합물은 전자 수용성부로 화학적으로 안정성이 높은 카보닐기, 설포닐기, 포스포릴기, 실릴기, 또는 입체 장해를 갖도록 치환된 붕소기 등을 포함하여 비교예들에 비하여 개선된 소자 수명을 나타내었다.
한편, 일 실시예의 다환 화합물은 높은 이동도와 높은 T1 에너지(Triplet energy) 레벨을 가짐으로써 개선된 발광 효율을 나타내었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 유기 전계 발광 소자 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 HTR : 정공 수송 영역
EML : 발광층 ETR : 전자 수송 영역

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 독립적으로, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하며,
    상기 발광층은 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]

    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 1 내지 화학식 3에서,
    A1 내지 A7은 각각 독립적으로 CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고,
    D1 내지 D7은 각각 독립적으로 NR8, O, S, 또는 Se이고,
    W1 내지 W4는 각각 독립적으로 N 또는 CR9이고,
    a 내지 g는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    M1 내지 M7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    R9는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 A1 내지 A7은 하기 화학식 4로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 4]
    Figure 112018075482795-pat00160

    상기 화학식 4에서,
    V1 내지 V5는 각각 독립적으로 N 또는 CR10이고, V1 및 V5 중 적어도 하나는 CR11이며,
    R10은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    R11은 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1-1]

    [화학식 1-2]

    [화학식 1-3]

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서,
    R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3으로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2-1]

    [화학식 2-2]

    [화학식 2-3]

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서,
    R35 내지 R62는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 발광층은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화합물군 1]





    .
  12. 삭제
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고,
    상기 호스트는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 인광 발광층이고,
    상기 호스트는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 발광층은 청색광을 발광하는 유기 전계 발광 소자.
  16. 하기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 1]

    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 1 내지 화학식 3에서,
    A1 내지 A7은 각각 독립적으로, CO, BR1, SiR2R3, GeR4R5, POR6, PSR7, SO, 또는 SO2이고,
    D1 내지 D7은 각각 독립적으로, NR8, O, S, 또는 Se이고,
    W1 내지 W4는 각각 독립적으로, N 또는 CR9이고,
    a 내지 g는 각각 독립적으로, 0 또는 1이고,
    M1 내지 M7은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    R9는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 1-1]

    [화학식 1-2]

    [화학식 1-3]

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서,
    R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3은 각각 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3으로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 2-1]

    [화학식 2-2]

    [화학식 2-3]

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-3에서,
    R35 내지 R62는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 실릴기, 카보닐기, 붕소기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    A1 내지 A7, D1 내지 D7, 및 W1 내지 W4는 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 D1 및 D2는 동일하고, A1 및 A2는 동일하며,
    상기 화학식 3에서 D5 내지 D7은 동일하고, A5 내지 A7은 동일한 다환 화합물.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 열활성 지연 형광 발광 재료인 다환 화합물.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물의 최저 삼중항 여기 에너지는 3.0eV 이하인 다환 화합물.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 인광 호스트 재료인 다환 화합물.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나인 다환 화합물:
    [화합물군 1]




    .
KR1020180088926A 2018-07-31 2018-07-31 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 Active KR102575479B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180088926A KR102575479B1 (ko) 2018-07-31 2018-07-31 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
US16/523,168 US20200044159A1 (en) 2018-07-31 2019-07-26 Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
CN201910694080.8A CN110776509A (zh) 2018-07-31 2019-07-30 有机电致发光器件和用于有机电致发光器件的多环化合物
KR1020230116116A KR20230129967A (ko) 2018-07-31 2023-09-01 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180088926A KR102575479B1 (ko) 2018-07-31 2018-07-31 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230116116A Division KR20230129967A (ko) 2018-07-31 2023-09-01 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200014451A KR20200014451A (ko) 2020-02-11
KR102575479B1 true KR102575479B1 (ko) 2023-09-08

Family

ID=69229097

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180088926A Active KR102575479B1 (ko) 2018-07-31 2018-07-31 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR1020230116116A Pending KR20230129967A (ko) 2018-07-31 2023-09-01 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230116116A Pending KR20230129967A (ko) 2018-07-31 2023-09-01 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200044159A1 (ko)
KR (2) KR102575479B1 (ko)
CN (1) CN110776509A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220348596A1 (en) * 2020-02-28 2022-11-03 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
CN111377823A (zh) * 2020-03-23 2020-07-07 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 热活化延迟荧光材料及其合成方法、电致发光器件
US20210296586A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-23 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Thermally activated delayed flourescence (tadf) material, synthesizing method thereof, and electroluminescent device
CN111675709B (zh) * 2020-03-31 2021-12-24 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种荧光材料及其合成方法
KR20210154288A (ko) * 2020-06-11 2021-12-21 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
CN116096835A (zh) * 2020-08-12 2023-05-09 学校法人关西学院 多环芳香族化合物
US12284905B2 (en) 2020-10-06 2025-04-22 Samsung Display Co., Ltd. Light emitting device
JP7646327B2 (ja) * 2020-11-10 2025-03-17 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子
KR20220081405A (ko) 2020-12-08 2022-06-16 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자 및 발광 소자용 축합 다환 화합물
CN113307822B (zh) * 2021-04-30 2024-12-03 浙江华显光电科技有限公司 一种有机化合物及使用该化合物的有机发光器件
WO2023068708A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 아이에스시 검사용 소켓
CN114456202B (zh) * 2022-02-17 2023-11-14 中国科学院长春应用化学研究所 一种含有四个硼原子的稠环化合物及其制备方法和电致发光器件
WO2024228382A1 (ja) * 2023-05-02 2024-11-07 キヤノン株式会社 有機化合物および有機発光素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007073891A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Fujifilm Corp 有機電界発光素子及び錯体化合物
JP2012116784A (ja) 2010-11-30 2012-06-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 縮合多環化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4037033B2 (ja) * 2000-03-31 2008-01-23 パイオニア株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
US6998487B2 (en) * 2001-04-27 2006-02-14 Lg Chem, Ltd. Double-spiro organic compounds and organic electroluminescent devices using the same
JP6788314B2 (ja) * 2016-01-06 2020-11-25 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、表示装置及び照明装置
CN110383520B (zh) * 2016-12-20 2021-09-24 国立大学法人九州大学 有机发光元件、用于其的发光材料及延迟荧光体
WO2019052940A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-21 Cynora Gmbh ORGANIC MOLECULES, ESPECIALLY FOR USE IN OPTOELECTRONIC DEVICES

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007073891A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Fujifilm Corp 有機電界発光素子及び錯体化合物
JP2012116784A (ja) 2010-11-30 2012-06-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 縮合多環化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230129967A (ko) 2023-09-11
KR20200014451A (ko) 2020-02-11
CN110776509A (zh) 2020-02-11
US20200044159A1 (en) 2020-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102575479B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102745916B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
EP3549941A2 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
KR102599981B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102785333B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR102713389B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20200087906A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102567881B1 (ko) 함질소 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102803900B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 다환 화합물
KR20210006554A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR102816264B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물
KR102773699B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20200007111A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210043054A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
CN113929613A (zh) 有机电致发光元件和用于有机电致发光元件的多环化合物
KR102772386B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물
KR102512548B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 함질소 화합물
KR102779449B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물
KR102793989B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 방향족 화합물
KR102706946B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 모노아민 화합물
KR102623053B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102666847B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 함질소 화합물
KR20210057263A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210002265A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102701149B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20180731

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210511

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20180731

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20221215

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20230601

PG1601 Publication of registration