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KR20210048852A - 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20210048852A
KR20210048852A KR1020190133051A KR20190133051A KR20210048852A KR 20210048852 A KR20210048852 A KR 20210048852A KR 1020190133051 A KR1020190133051 A KR 1020190133051A KR 20190133051 A KR20190133051 A KR 20190133051A KR 20210048852 A KR20210048852 A KR 20210048852A
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unsubstituted
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유소영
배재순
이재철
이길선
김용욱
임병윤
조범신
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Novel compound and organic light emitting device comprising the same}
본 발명은 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한편, 최근에는 공정 비용 절감을 위하여 기존의 증착 공정 대신 용액 공정, 특히 잉크젯 공정을 이용한 유기 발광 소자가 개발되고 있다. 초창기에는 모든 유기 발광 소자 층을 용액 공정으로 코팅하여 유기 발광 소자를 개발하려 하였으나 현재 기술로는 한계가 있어, 정구조 형태에서 HIL, HTL, EML만을 용액 공정으로 진행하고 추후 공정은 기존의 증착 공정을 활용하는 하이브리드(hybrid) 공정이 연구 중이다.
이에 본 발명에서는 유기 발광 소자에 사용될 수 있으면서 동시에 용액 공정에 사용 가능한 신규한 유기 발광 소자의 소재 및 이를 이용한 유기 발광 소자를 제공한다.
한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 신규한 유기발광 재료 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴이고,
R3 및 R4는 수소이거나, 또는 R3 및 R4가 함께 하기 화학식 2a 또는 하기화학식 2b의 구조를 형성하고,
R5 및 R6은 수소이거나, 또는 R5 및 R6가 함께 하기 화학식 2a 또는 하기화학식 2b의 구조를 형성하고,
단, R3 내지 R6는 모두 수소는 아니며,
[화학식 2a]
Figure pat00002
[화학식 2b]
Figure pat00003
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
또한, 본 발명은 양극; 상기 양극과 대향하여 구비된 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비된 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있으며, 또한 용액 공정에 사용이 가능하며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입 및 수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 발광 소자의 유기물층에 사용하는 경우, 유기 발광 소자의 효율이 항상될 뿐만 아니라, 낮은 구동전압을 가지고, 우수한 수명특성을 갖는다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 “치환” 이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 “치환 또는 비치환된” 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 실릴기; 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, “2 이상의 치환기가 연결된 치환기”는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 도 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40이고, 일 실시예에 따르면 탄소수 1 내지 20이다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 알킬기, 알콕시기 및 그 외 알킬기 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 40이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00004
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
(화합물)
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 다중 축합 고리 구조를 갖는 코어의 양측에 대해, 벤즈이미다졸기가 포함된 아민 펜턴트가 결합됨으로써, 유기 발광 소자의 발광층에서의 도펀트로 사용시 depp blue emission이 가능하다.
또, 일반적으로 호스트 물질과 도펀트 물질을 포함하는데, 용액 공정으로 발광층을 제조하기에는 각 물질의 용매에 대한 용해도가 떨어져 적합하지 않다. 이에 대해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 용매에 대해 우수한 용해도를 나타내어 용액 공정으로 적합하게 사용할 수 있다
바람직하게는, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
[화학식 1-1]
Figure pat00005
[화학식 1-2]
Figure pat00006
[화학식 1-3]
Figure pat00007
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3에서,
Ar1 내지 Ar4, L1, L2, R1, R2, Ra, Rb, m 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
바람직하게는, Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있다.
보다 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 동일할 수 있다.
가장 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 각각 페닐이거나, 또는 각각 tert-부틸로 치환된 페닐일 수 있다.
보다 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 페닐, tert-부틸로 치환된 페닐, 벤조퓨라닐기로 치환된 페닐, 비페닐릴, 나프틸, 벤조퓨라닐기로 치환된 나프틸, 또는 디메틸플루오레닐일 수 있다.
가장 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로, 페닐, 4-tert-부틸페닐, 4-벤조퓨라닐페닐, 비페닐릴, 나프틸, 벤조푸라닐또는 9,9-디메틸-9H-플루오레닐일 수 있다.
바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있다.
보다 바람직하게는, L1 및 L2는 서로 동일할 수 있다.
가장 바람직하게는, L1 및 L2는 각각 페닐렌일 수 있다.
바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-20 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴일 수 있다.
보다 바람직하게는, R1 및 R2는 서로 동일할 수 있다.
가장 바람직하게는, R1 및 R2는 모두 메틸이거나, 또는 모두 페닐일 수 있다.
바람직하게는, p 및 q는 각각 0일 수 있으며, 이때 Ra 및 Rb는 모두 수소가 된다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 1과 같은 방법으로 제조될 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00016
상기 반응식 1에서, Ar1 내지 Ar4, L1, L2, R1, R2, Ra, Rb, m 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 클로로 또는 보로모 등과 같은 할로겐기이고, Ar′은 Ar1 또는 Ar2 로, Ar1 및 Ar2 에서 정의한 바와 같고, Ar″은 Ar3 또는 Ar4 로, Ar3 및 Ar4 에서 정의한 바와 같으며, L은 L1 또는 L2로, L1 및 L2 에서 정의한 바와 같으며, R은 Ra 또는 Rb로, Ra 및 Rb에서 정의한 바와 같고, l은 m 또는 n으로, m 및 n에서 정의한 바와 같다.
구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물(1)은 모핵 구조를 갖는 화합물(i)과, 상기 모핵 구조에 결합되는, 전자 받개 치환기 포함 화합물(ii)을 팔라듐 촉매 하에 커플링 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 팔라듐계 촉매로는, 비스(트리스-tert-부틸포스핀)팔라듐(bis(tri-tert-butylphosphine)palladium(0), Pd(P-tBu3)2), 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), Pd(PPh3)4), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium, Pd2(dba)3)), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 클로라이드(Bis(triphenylphosphine)palladium chloride, Pd(PPh3)2Cl2), 비스(아세토니트릴)팔라듐 클로라이드(Bis(acetonitrile)palladium(Ⅱ) chloride, Pd(CH3CN)2Cl2), 팔라듐(Ⅱ) 아세테이트(Palladium(Ⅱ) acetate, Pd(OAc)2), 팔라듐(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Palladium(Ⅱ) acetylacetonate, Pd(acac)2], 알릴팔라듐(Ⅱ) 클로라이드 다이머(Allylpalladium(Ⅱ) chloride dimer, Pd(allyl)Cl]2), 팔라듐 카본(Palladium on carbon, Pd/C), 또는 팔라듐(Ⅱ) 클로라이드(Palladium(Ⅱ) chloride, PdCl2) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
또, 상기 커플링 반응은 염기의 존재 하에서 수행될 수 있는데, 이‹š 상기 염기(base)로는 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide), 포타슘 tert-부톡사이드(potassium tert-butoxide), 소듐 tert―펜톡사이드(sodium tert-pentoxide), 소듐 에톡사이드(sodium ethoxide), 소듐 카보네이트(sodium carbonate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 세슘 카보네이트(cesium carbonate), 소듐 하이드리드(sodium hydride), 리튬 하이드리드(lithium hydride) 또는 포타슘 하이드리드(potassium hydride) 등과 같은 무기 염기; 테트라에틸암모늄 히드록시드((Et4NOH), 비스(테트라에틸암모늄)탄산염, 트리에틸아민 등의 유기 염기; 불화세슘 등의 무기염을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
또, 상기 커플링 반응은 유기 용매 중에서 수행될 수 있으며, 이때 유기 용매로는, 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 테트라하이드로퓨란 또는 아니솔과 같은 에테르 용매; 벤젠, 톨루엔 또는 자일렌과 같은 방향족 탄화수소계 용매; 클로로벤젠, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈, 디메틸이미다졸리돈 또는 아세토니트릴과 같은 할로겐화 방향족 용매; 또는 디메틸술폭사이드(DMSO)와 같은 설폭사이드계 용매 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
또 상기 화학식 1의 화합물(1) 제조에 사용되는 반응 물질들, 구체적으로 화합물 (i) 및 (ii)는 통상의 유기 반응을 이용하여 제조할 수도 있고, 또는 상업적으로 입수하여 사용할 수도 있다. 구체적인 합성 방법은 이하 합성예에서 상세히 설명한다.
(코팅 조성물)
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 용액 공정으로 유기 발광 소자의 유기물 층, 특히 발광층을 형성할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 화합물 및 용매를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
상기 용매는 본 발명에 따른 화합물을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매이면 특별히 제한되지 않으며, 일례로 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠 등의 염소계 용매; 테트라하이드로퓨란, 디옥산 등의 에테르계 용매; 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; 시클로헥산, 메틸시클로헥산, n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸 등의 지방족 탄화수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매; 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디메톡시에탄, 프로필렌글리콜, 디에톡시메탄, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 글리세린, 1,2-헥산디올 등의 다가 알코올 및 그의 유도체; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 시클로헥산올 등의 알코올계 용매; 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드계 용매; 및 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매; 부틸벤조에이트, 메틸-2-메톡시벤조에이트 등의 벤조에이트계 용매; 테트랄린; 3-phenoxy-toluene 등의 용매를 들 수 있다. 또한, 상술한 용매를 1종 단독으로 사용하거나 2종 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물은 열중합 개시제 및 광중합 개시제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 열중합 개시제로, 메틸 에틸 케톤퍼옥사이드, 메틸 이소부틸 케톤퍼옥사이드, 아세틸아세톤퍼옥사이드, 메틸사이클로헥사논 퍼옥사이드, 시클로헥사논 퍼옥사이드, 이소부티릴 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 비스-3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 등의 과산화물, 또는 아조비스 이소부틸니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 및 아조비스 시클로헥실 니트릴 등의 아조계가 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 광중합 개시제로, 디에톡시 아세토페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에탄-1-온, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-(2-하이드록시-2-프로필) 케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐) 부타논-1,2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판-1-온, 2-메틸-2-모르폴리노(4-메틸 티오 페닐) 프로판-1-온, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐) 옥심 등의 아세토페논계 또는 케탈계 광중합 개시제; 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르 등의 벤조인에테르계 광중합 개시제; 벤조페논, 4-하이드록시벤조페논, 2-벤조일나프탈렌, 4-벤조일비페닐, 4-벤조일 페닐 에테르, 등의 벤조페논계 광중합 개시제; 2-이소프로필티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸 티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤 등의 티옥산톤계 광중합 개시제; 및 에틸 안트라퀴논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일 페닐 에톡시 포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일) 페닐 포스핀옥사이드, 비스(2,4-디메톡시 벤조일)-2,4,4-트리메틸 펜틸포스핀 옥사이드 등의 기타 광중합 개시제가 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 광중합 촉진 효과를 가지는 것을 단독 또는 상기 광 중합개시제와 병용해 이용할 수도 있다. 예를 들면, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 4-디메틸아미노안식향산 에틸, 4-디메틸아미노 안식향산 이소아밀, 안식향산(2-디메틸아미노) 에틸, 4,4'-디메틸아미노벤조페논 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 코팅 조성물의 점도는 1 cP 내지 10 cP가 바람직하며, 상기의 범위에서 코팅이 용이하다. 또한, 상기 코팅 조성물 내 본 발명에 따른 화합물의 농도는 0.1 wt/v% 내지 20 wt/v%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 코팅 조성물을 사용하여 발광층을 형성하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 상술한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 용액 공정으로 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 코팅 조성물을 열처리 또는 광처리하는 단계를 포함한다.
상기 용액 공정은 상술한 본 발명에 따른 코팅 조성물을 사용하는 것으로, 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 열처리 단계에서 열처리 온도는 150 내지 230℃가 바람직하다. 또한, 상기 열처리 시간은 1분 내지 3시간이고, 보다 바람직하게는 10분 내지 1시간이다. 또한, 상기 열처리는 아르곤, 질소 등의 불활성 기체 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코팅 단계와 상기 열처리 또는 광처리 단계 사이에 용매를 증발시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
(유기 발광 소자)
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 양극; 상기 양극과 대향하여 구비된 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비된 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 본 발명에 따른 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층이 본 발명에 따른 화합물을 포함하고, 상술한 방법과 같이 제조되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 유기물층 및 음극을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 화합물, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<제조예>
제조예 1-1: 중간체 1-1의 제조
Figure pat00017
질소 분위기에서 500 mL 둥근바닥 플라스크에 메틸 5-브로모-2-아이오도벤조에이트 (18.4 g, 54 mmol), 4-디벤조퓨란보론산 (19.1 g, 32. 4 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.9 g, 0.8 mmol), 포타슘카보네이트 (14.9 g, 108 mmol)을 넣고 테트라하이드로퓨란 200 mL, 물 40 mL를 넣었다. 반응기의 온도를 80 oC로 승온시키고 24 시간 교반시켰다. 반응이 종료되면 실온으로 낮추고 디클로로메탄으로 추출하고 유기층을 분리하였다. 유기층은 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 1-1을 얻었다.
제조예 1-2: 중간체 1-2의 제조
Figure pat00018
질소 분위기에서 500 mL 둥근바닥 플라스크에 브로모벤젠 (14 mL, 0.14 mol)과 테트라하이드로퓨란 200 mL를 넣고 -78 oC로 냉각 하였다. 냉각된 반응 용액에 노말부틸리튬 (52.8 mL, 0.13 mol)을 동일 온도에서 적가하였다. 반응용액은 1 시간 교반 후 중간체 1-1 (16.8 g, 44 mmol)을 조금씩 넣고 상온에서 교반하였다. 물 100 mL를 넣어 반응을 종료시키고 디클로로메탄과 물로 추출하였다. 유기층은 분리하여 감압 농축 후 아세트산 180 mL, 염산 2 mL을 넣고 80 oC에서 교반하였다. 반응종료 후 생성된 흰색 고체를 메탄올로 씻어주면서 필터하여 중간체 1-2을 얻었다.
제조예 1-3: 중간체 1-3의 제조
Figure pat00019
500 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 1-2 (20.5 g, 42 mmol), 디클로로메탄 200 mL를 넣고 상온 교반하였다. 브롬 (4.3 mL, 84 mmol)은 디클로로메탄 20 mL에 희석하여 적가하였고, 24 시간 상온 교반하였다. 반응 완료 후 테트라하이드로퓨란과 메탄올로 재결정하여 중간체 1-3을 얻었다.
제조예 1-4: 중간체 1-4의 제조
Figure pat00020
제조예 1-1에서 메틸 5-브로모-2-아이오도벤조에이트 대신 메틸 1-아이오도다이벤조[b,d]퓨란-2-카복실레이트를 사용한 것을 제외하고는 중간체 1-3과 동일한 방법으로 제조하였다.
제조예 2-1: 중간체 2-1의 제조
Figure pat00021
질소 분위기에서 250mL 둥근바닥 플라스크에 2-(4-bromophenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole (10g, 29mmol), 4-(tert-butyl)aniline (4.5ml, 29mmol), 소듐 터트-부톡사이드 (8.3g, 86mmol), 비스(트리-터트-뷰틸포스핀)팔라듐 (0.15g, 0.3mmol)을 넣고 톨루엔 100mL를 넣었다. 반응기의 온도를 80 oC로 승온시키고 24 시간 교반시켰다. 반응이 종료되면 실온으로 낮추고 에틸 아세테이트로 추출하고 유기층을 분리하였다. 유기층은 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 2-1를 얻었다.
제조예 2-2: 중간체 2-2의 제조
Figure pat00022
제조예 2-1에서 4-(tert-butyl)aniline 대신 [1,1'-biphenyl]-4-amine을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하였다.
제조예 2-3: 중간체 2-3의 제조
Figure pat00023
제조예 2-1에서 4-(tert-butyl)aniline 대신 naphthalen-2-amine을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하였다.
제조예 2-4: 중간체 2-4의 제조
Figure pat00024
제조예 2-1에서 4-(tert-butyl)aniline 대신 9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하였다.
합성예 1: 화합물 1의 제조
Figure pat00025
질소 분위기에서 250 mL 플라스크에 중간체 1-3 (1.1 g, 2 mmol), 중간체 2-1 (1.8g, 4.4 mmol), 비스(트리-터트-뷰틸포스핀)팔라듐(0)(0.05 g, 0.1 mmol), 소듐터트뷰톡사이드(0.4 g, 4.4 mmol) 및 톨루엔(50 mL)을 넣고 100℃에서 5시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 식힌 다음 다이클로로메탄과 물을 이용하여 물질을 추출하고, 무수황산마그네슘으로 처리해 물을 제거한 후 여과하고 감압 농축하였다. 생성물은 노르말헥산과 다이클로로메탄을 이용하여 컬럼크로마토그래피 분리법으로 정제한 후 용매를 제거해 화합물 1을 얻었다. MS[M+H]+= 1238.56
합성예 2: 화합물 2의 제조
Figure pat00026
합성예 1에서 중간체 1-3 대신 중간체 1-4를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 2를 얻었다. MS[M+H]+= 1328.57
합성예 3: 화합물 3의 제조
Figure pat00027
합성예 1에서 중간체 1-3 대신 5,9-다이브로모-7,7-다이페닐-7H-벤조[c]플루오렌을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 3을 얻었다. MS[M+H]+= 1200.58
합성예 4: 화합물 4의 제조
Figure pat00028
합성예 2에서 중간체 2-1 대신 중간체 2-2를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 4를 얻었다. MS[M+H]+= 1368.51
합성예 5: 화합물 5의 제조
Figure pat00029
합성예 2에서 중간체 2-1 대신 중간체 2-3을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 5를 얻었다. MS[M+H]+= 1316.48
합성예 6: 화합물 6의 제조
Figure pat00030
합성예 2에서 중간체 2-1 대신 중간체 2-4을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 화합물 6을 얻었다. MS[M+H]+= 1448.57
소자예 1
ITO(indium tin oxide)가 1,500 Å의 두께로 박막 증착된 유리 기판을, 세제를 녹인 증류수에 넣고, 초음파로 세척하였다. ITO를 30분간 세척하였다. 이후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜 및 아세톤의 용제로 초음파 세척을 각각 30분씩 하고 건조시킨 후, 상기 기판을 글러브박스로 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 A 및 화합물 IB (p-도판트)를 8:2의 중량비로 시클로헥사논(용매)에 2 wt%로 용해시킨 코팅 조성물을 스핀 코팅하여 300 Å 두께의 정공주입층을 형성하고, 질소 분위기 하에 핫플레이트에서 220℃ 및 30분 조건으로 코팅 조성물을 경화시켰다. 상기 정공주입층 상에, 하기 화합물 A를 톨루엔에 1 wt%로 녹인 조성물을 스핀 코팅하여 400 Å 두께의 정공수송층을 형성하였다. 이후, 질소 분위기 하에 핫플레이트에서 230℃ 및 30분 조건으로 코팅 조성물을 경화시켰다. 상기 정공수송층 상에, 하기 화합물 B와, 앞서 제조한 화합물 1을 톨루엔에 0.6 wt%로 용해시킨 조성물(화합물 B: 화합물 1의 중량비 = 94:6)을 스핀 코팅하여 200 Å 두께의 발광층을 형성하고, 질소 분위기 하에 핫플레이트에서 120℃ 및 10분 조건으로 코팅 조성물을 경화시켰다. 이후, 진공증착기로 옮겨 상기 발광층 위에 하기 화합물 G(200 Å), LiF(12 Å) 및 Al(2000 Å)를 순차적으로 증착하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure pat00031
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.7 Å/sec를 유지하였고, 캐소드의 LiF는 0.3 Å/ sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2×10-7 내지 5×10-8 torr를 유지하였다.
소자예 2 내지 6
화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 소자예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교소자예 1 및 2
화합물 BD 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 소자예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
하기 표 1에서 화합물 C 및 D는 각각 하기와 같다.
Figure pat00032
실험예
상기 소자예 및 비교소자예에서 제조한 유기 발광 소자에 대하여, 10 mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압, 최대 발광파장(CIEx 및 CIEy), 전류 효율, 및 양자 효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
화합물 구동전압
(V)		 전류 효율
(cd/A)		 양자 효율
(%)		 CIEx CIEy
소자예 1 화합물 1 5.96 4.69 6.49 0.141 0.086
소자예 2 화합물 2 4.65 4.49 6.31 0.142 0.083
소자예 3 화합물 3 4.96 4.54 6.39 0.142 0.083
소자예 4 화합물 4 5.21 4.64 6.52 0.142 0.084
소자예 5 화합물 5 5.56 4.77 6.34 0.141 0.090
소자예 6 화합물 6 6.05 4.79 6.29 0.140 0.093
비교소자예 1 화합물 C 6.64 5.08 6.14 0.138 0.104
비교소자예 2 화합물 D 6.22 5.27 6.39 0.137 0.109
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물을 발광층의 도펀트로 사용한 소자예 1 내지 6의 유기 발광 소자는, 비교소자예 1 및 2에 비하여 낮은 구동전압을 가지며 동등 동등 수준의 양자 효율에서 더 짙은 청색 발광을 내었다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 전자수송층 8: 전자주입층

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00033

    상기 화학식 1에서,
    Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴이고,
    R3 및 R4는 수소이거나, 또는 R3 및 R4가 함께 하기 화학식 2a 또는 하기화학식 2b의 구조를 형성하고,
    R5 및 R6은 수소이거나, 또는 R5 및 R6가 함께 하기 화학식 2a 또는 하기화학식 2b의 구조를 형성하고,
    단, R3 내지 R6는 모두 수소는 아니며,
    [화학식 2a]
    Figure pat00034

    [화학식 2b]
    Figure pat00035

    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C1-60 알콕시; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-3 중 어느 하나로 표시되는,
    화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00036

    [화학식 1-2]
    Figure pat00037

    [화학식 1-3]
    Figure pat00038

    상기 화학식 1-1 내지 1-3에서,
    Ar1 내지 Ar4, L1, L2, R1, R2, Ra, Rb, m 및 n은 제1항에서 정의한 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 페닐이거나, 또는 각각 tert-부틸로 치환된 페닐인,
    화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 페닐, tert-부틸로 치환된 페닐, 벤조퓨라닐기로 치환된 페닐, 비페닐릴, 나프틸, 벤조퓨라닐기로 치환된 나프틸, 또는 디메틸플루오레닐인,
    화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    Ar3과 Ar4는 서로 동일한,
    화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    L1 및 L2는 각각 페닐렌인,
    화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    R1 및 R2는 모두 메틸이거나, 또는 모두 페닐인,
    화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    m 및 n은 각각 0인,
    화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure pat00039

    Figure pat00040

    Figure pat00041

    Figure pat00042

    Figure pat00043

    Figure pat00044

    Figure pat00045

    Figure pat00046

  10. 양극; 상기 양극과 대향하여 구비된 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비된 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는,
    유기 발광 소자.
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