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KR20210038783A - 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물 - Google Patents

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

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KR20210038783A
KR20210038783A KR1020190121044A KR20190121044A KR20210038783A KR 20210038783 A KR20210038783 A KR 20210038783A KR 1020190121044 A KR1020190121044 A KR 1020190121044A KR 20190121044 A KR20190121044 A KR 20190121044A KR 20210038783 A KR20210038783 A KR 20210038783A
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KR
South Korea
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group
substituted
formula
unsubstituted
carbon atoms
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KR1020190121044A
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이동찬
오유진
김슬옹
박윤지
김문수
맹주완
한갑종
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삼성디스플레이 주식회사
주식회사 랩토
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Abstract

일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 발광층을 포함하고, 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여 높은 발광 효율 특성 및 개선된 수명 특성을 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00144

Description

유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 화합물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 발광 재료로 사용되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 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 우수한 발광 효율 및 장수명 특성을 나타내는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고효율 및 장수명 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자용 재료인 화합물을 제공하는 것이다.
일 실시예는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, X1 내지 X4 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CRa이며, Y는 O 또는 S이며, n은 1 또는 2이다. L은 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이다. Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고, Ar은 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, W1 내지 W8은 각각 독립적으로, N 또는 CRb이고, Z는 직접결합(direct linkage), O, 또는 CRcRd이고, Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00003
[화학식 1-2]
Figure pat00004
상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에 있어서, X1 내지 X4, L, n, Z, W1 내지 W8은 상기 화학식 1 및 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
X1 내지 X4 중 어느 하나는 N이고 나머지는 CRa이거나, 또는 X1 및 X4는 각각 N이고 나머지는 CRa이며, Ra는 수소 원자, 또는 하기 Ra-1 내지 Ra-4 중 어느 하나로 표시될수 있다.
Figure pat00005
상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00006
[화학식 2-2]
Figure pat00007
[화학식 2-3]
Figure pat00008
[화학식 2-4]
Figure pat00009
상기 화학식 2-4에서, Rd는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다. W9 내지 W12는 각각 독립적으로, N 또는 CRe이며, Re는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다. 상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에 있어서, W1 내지 W8은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 Ar은 하기 Ar-1 내지 Ar-6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 Ar-3에서 m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
L은 하기 L-1 내지 L-5 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00012
.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중심 파장 500nm 이상 550nm 이하의 녹색광을 방출하는 녹색 도펀트일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중심 파장 450nm 이상 500nm 미만의 청색광을 방출하는 청색 도펀트일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 호스트 재료일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 최저 여기 일중항 에너지 준위(S1) 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1) 차이의 절대 값(ΔEST)이 0.2eV 이하일 수 있다.
다른 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상술한 일 실시예의 화합물을 포함하는 발광층; 을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층은 지연 형광을 방출하고, 상기 화합물은 지연 형광 도펀트일 수 있다.
상기 발광층은 중심 파장이 500nm 이상 550nm 이하의 광, 또는 중심 파장이 450nm 이상 500nm 미만의 광을 방출하는 것일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 녹색 파장 영역 또는 청색 파장 영역에서 고효율 및 장수명의 개선된 소자 특성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광층에 포함되어 유기 전계 발광 소자의 수명 특성을 개선하고 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.
도 4는 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.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
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.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이에 포함된 일 실시예의 화합물에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 발광층(EML)이 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 발광층(EML) 이외에 복수의 기능층들을 더 포함한다. 복수의 기능층들은 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 즉, 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. 또한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 발광층(EML)에 후술하는 일 실시예의 화합물을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 발광층(EML) 이외에 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 기능층들인 정공 수송 영역(HTR) 또는 전자 수송 영역(ETR)에 후술하는 일 실시예에 따른 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. 도 4는 도 2와 비교하여 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)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(미도시), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)의 두께는 예를 들어, 약 50Å 내지 약 15,000Å인 것일 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 물질 및 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(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 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-methylphenyl)phenylamino] 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(fluorene)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 더 포함할 수도 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 50Å 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(미도시) 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 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 400Å의 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 일 실시예의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 옥시기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 탄화수소 고리기, 아릴기 및 헤테로고리기로 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, "인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로고리는 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리를 포함한다. 인접하는 기와 서로 결합하여 형성된 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentene)에서 2개의 에틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 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 50 이하, 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 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, 탄화수소 고리는 고리 형성 탄소수 5 이상 60 이하, 5 이상 30 이하, 또는 5 이상 20 이하의 지방족 탄화수소 고리 또는 방향족 탄화수소 고리일 수 있다. 탄화수소 고리기는 지방족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기, 또는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기일 수 있다. 탄화수소 고리기의 고리 형성 탄소수 5 이상 60 이하, 5 이상 30 이하, 또는 5 이상 20이하일 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 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, 트리페닐에닐기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 헤테로고리기는 지방족 헤테로고리기 및 방향족 헤테로고리기를 포함한다. 방향족 헤테로고리기는 헤테로아릴기일 수 있다. 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에서, 헤테로고리는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로고리가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로고리는 단환식 헤테로고리 또는 다환식 헤테로고리일 수 있으며, 헤테로아릴을 포함하는 개념이다. 헤테로고리의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다.
본 명세서에서, 지방족 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 지방족 헤테로고리기는 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 지방족 헤테로고리기의 예로는 옥시란기, 티이란기, 피롤리딘기, 피페리딘기, 테트라하이드로퓨란기, 테트라하이드로티오펜기, 티안기, 테트라하이드로피란기, 1,4-디옥산기, 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
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, 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, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기 및 아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 디페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 알킬 아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같고, 아릴 아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에서, 직접 결합(direct linkage)은 단일 결합을 의미하는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "
Figure pat00013
" 는 연결되는 위치를 의미한다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)은 하기 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00014
화학식 1에서, X1 내지 X4 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CRa이며, Y는 O 또는 S이다. 예를 들어, X1 내지 X4 중 선택되는 어느 하나가 N이고 나머지는 CRa이거나, 또는 X1 내지 X4 중 선택되는 두 개가 N이고 나머지가 CRa일 수 있다.
즉, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 Aza-type의 벤조옥사졸, 또는Aza-type의 벤조티아졸을 포함하는 것일 수 있다.
X1 내지 X4에서 N이 아닌 나머지는 CRa이고, Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 예를 들어, CRa에서 Ra는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 20 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 20 이하의 헤테로아릴기 등일 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물에서 X1 내지 X4 중 어느 하나는 N이고 나머지는 CRa이거나, 또는 X1 및 X4는 각각 N이고 나머지는 CRa일 수 있다. 이때, Ra는 수소 원자, 또는 하기 Ra-1 내지 Ra-4 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
Figure pat00015
한편, X1 내지 X4 중 선택되는 적어도 하나가 N이고, 나머지가 CRa로 표시되는 경우 복수 개의 Ra 들은 동일하거나 적어도 하나가 서로 상이한 것일 수 있다.
화학식 1에서, n은 1 또는 2 일 수 있다. 또한, L은 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
화학식 1에서, L은 하기 L-1 내지 L-5 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00016
구체적으로, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물에서 링커인 L은 페닐렌기, 또는 피리딜렌기일 수 있다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물에서 Ar은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00017
화학식 2에서, W1 내지 W8는 각각 독립적으로, N 또는 CRb이고, Z는 직접결합(direct linkage), O, 또는 CRcRd 일 수 있다. Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다.
예를 들어, 이웃하는 복수 개의 Rb들은 서로 결합하여 탄화수소 고리 또는 헤테로고리를 형성하는 것일 수 있다. 구체적으로 인접하는 복수 개의 Rb들은 서로 결합하여 인돌(indole) 부위, 또는 아자-인돌(aza-indole) 부위를 포함하는 고리를 형성하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00018
[화학식 2-2]
Figure pat00019
[화학식 2-3]
Figure pat00020
[화학식 2-4]
Figure pat00021
화학식 2-4에서, Rd는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, 화학식 2-4에서 Rd는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 2-4에서, W9 내지 W12는 각각 독립적으로, N 또는 CRe이며, Re는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다.
예를 들어, 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00022
[화학식 1-2]
Figure pat00023
화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, X1 내지 X4, n, 및 L에 대하여는 상술한 화학식 1에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있으며, W1 내지 W8, 및 Z에 대하여는 상술한 화학식 2에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
한편, 화학식 1에서 Ar은 하기 하기 Ar-1 내지 Ar-6 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 고리형성 원자로 N을 포함하고, N원자가 링커인 L에 직접 결합되는 헤테로고리 화합물들이 Ar의 예시로 다양하게 제공될 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
한편, 상기 Ar-3에서 m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다. 예를 들어, Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로 디페닐아민기, 또는 페닐기일 수 있다.
일 실시예의 화합물은 하기 화합물군 1 및 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 어느 하나일 수 있다. 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 화합물군 1 및 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 적어도 하나의 화합물을 발광층(EML)에 포함할 수 있다.
[화합물군 1]
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[화합물군 2]
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Figure pat00051
일 실시예에 따른 화합물은 450nm 이상의 파장 영역에서 발광 중심 파장(λmax)을 갖는 발광 재료일 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 500nm 이상 550nm 이하의 파장 영역에서 발광 중심 파장을 갖는 발광 재료이거나, 또는 450nm 이상 500nm 미만의 파장 영역에서 발광 중심 파장을 갖는 발광 재료일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 녹색 도펀트이거나, 또는 청색 도펀트일 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서, 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하며 상술한 일 실시예의 화합물을 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 일 실시예의 화합물을 지연 형광 발광용 도펀트로 포함할 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 상술한 화합물들 중 적어도 하나를 열활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 도펀트로 포함할 수 있다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 D(donor)-A(acceptor) type의 지연 형광 도펀트 재료일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물에서 Aza-type의 벤조옥사졸 또는 Aza-type의 벤조티아졸 모이어티는 전자 수용부에 해당하고, "Ar"로 표시되는 헤테로고리 부분은 전자 공여부에 해당하는 것일 수 있다. 즉, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 D-A type의 열활성 지연 형광 도펀트일 수 있다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 화합물은 최저 여기 일중항 에너지 준위(S1) 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1) 차이의 절대 값(△EST)이 0.2eV 이하인 것으로 열활성 지연 형광 도펀트로 사용될 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 화합물을 발광층(EML) 재료로 포함한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)은 지연 형광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 열활성 지연 형광을 발광하는 것일 수 있다.
일 실시예의 화합물은 Aza-type의 벤조옥사졸 또는 Aza-type의 벤조티아졸 모이어티를 전자 수용부로 포함하는 신규한 화합물 구조를 가지며 열활성 지연 형광 발광 재료로 사용되어 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료로 사용되어 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 개선하고, 수명을 증가시킬 수 있다. 특히, 일 실시예에 따른 화합물은 녹색 또는 청색 파장 영역의 광을 방출하는 발광 재료로 사용되며, 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)은 지연 형광 발광층이고, 발광층(EML)은 공지의 호스트 재료 및 상술한 일 실시예의 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광층(EML)은 일 실시예의 화합물을 도펀트 재료로 포함하고, 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(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-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.
하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 화합물은 발광층(EML)의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 일 실시예의 화합물이 호스트 재료로 사용되는 경우 발광층(EML)에는 일 실시예의 화합물 이외에 공지의 도펀트 재료가 같이 사용될 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료로 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 더 포함할 수 있다.
발광층(EML)이 녹색광을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 녹색을 발광할 때, 예를 들어 발광층(EML)은 일 실시예의 화합물을 호스트 재료로 포함하고, 공지의 도펀트 재료로 Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 쿠마린(coumarin) 및 그 유도체 등을 포함할 수 있다.
발광층(EML)이 청색광을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 청색을 발광할 때, 예를 들어 발광층(EML)은 일 실시예의 화합물을 호스트 재료로 포함하고, 공지의 도펀트 재료로 (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 페릴렌(perlene) 및 그 유도체 등을 포함할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 복수의 발광층들을 포함하는 것일 수 있다. 복수의 발광층들은 순차적으로 적층되어 제공되는 것일 수 있으며, 예를 들어 복수의 발광층들을 포함하는 유기 전계 발광 소자(10)는 백색광을 방출하는 것일 수 있다. 복수의 발광층들을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 탠덤(Tandem) 구조의 유기 전계 발광 소자일 수 있다. 유기 전계 발광 소자(10)가 복수의 발광층들을 포함하는 경우 적어도 하나의 발광층(EML)은 상술한 일 실시예에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 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 300Å 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-phenylbenzoimidazol-1-yl)phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), 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), BmPyPhB(1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene) 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, NaCl, CsF, RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 Liq(Lithium quinolate) 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 캐소드(cathode)일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)이 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)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
한편, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(CPL)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 예를 들어, α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol-9-yl) triphenylamine), N, N'-bis (naphthalen-1-yl) 등을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 일 실시예의 화합물을 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 발광층(EML)에 포함하여 개선된 발광 효율을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 화합물은 열활성 지연 형광 도펀트일 수 있으며, 발광층(EML)은 일 실시예의 화합물을 포함하여 열활성 지연 형광 발광함으로써 양호한 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 화합물은 발광층(EML)의 호스트 재료로 포함될 수 있으며, 공지의 형광 도펀트 재료 또는 공지의 인광 도펀트 재료와 같이 사용되어 유기 전계 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 개선시킬 수 있다. 특히, 일 실시예에 따른 화합물은 발광층(EML)의 도펀트 재료로 사용되며, 녹색 발광 영역 또는 청색 발광 영역에서도 우수한 발광 효율과 장수명 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자를 구현할 수 있다.
한편, 상술한 일 실시예의 화합물은 발광층(EML) 이외의 유기층에서 유기 전계 발광 소자(10)용 재료로 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 상술한 화합물을 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 적어도 하나의 기능층 또는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)에 포함할 수도 있다.
상술한 일 실시예의 화합물은 Aza-type의 벤조옥사졸 또는 Aza-type의 벤조티아졸 모이어티를 전자 수용부로 포함하는 신규한 화합물 구조를 가지며 발광층 재료로 사용되어 유기 전계 발광 소자의 고효율 특성에 기여할 수 있다. 또한, 일 실시예의 화합물을 발광층에 포함한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 녹색 발광 파장 영역 또는 청색 발광 파장 영역에서 고효율 특성을 나타낼 수 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 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. 일 실시예의 화합물의 합성
먼저, 본 실시 형태에 따른 화합물의 합성 방법에 대해서, 화합물 1-1, 1-5, 1-43, 1-47, 1-51, 1-58, 1-79, 및 1-80의 합성 방법을 예시하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 화합물의 합성법은 일 실시예로서, 본 발명의 실시형태에 따른 화합물의 합성법이 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
(1)화합물 1-1의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-1은 예를 들어 하기 반응식 1의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00052
<중간체 1의 합성>
1구 500mL 플라스크에 2-아미노피리딘-3-올(2-aminopyridin-3-ol) 20.0g (181.6 mmol)과 4-아이오도벤조익산(4-iodobenzoic acid) 45.1g(181.6 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 140 mL를 천천히 넣은 후 교반하였다. 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정하고 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 1) 43.0g(수율: 73.5%)을 얻었다.
<화합물 1-1의 합성>
1구 250 mL 플라스크에 중간체 1 3.5g(10.9 mmol), 페녹사진(Phenoxazine) 2.1g(11.4 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53 mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-1 797.0mg(수율: 19.4%)을 얻었다.
(2)화합물 1-5의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-5는 예를 들어 하기 반응식 2의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 2]
Figure pat00053
1구 250mL 플라스크에 중간체 1 3.5g(10.9 mmol), 9H-카바졸(9H-carbazol) 1.5g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1 g(21.7 mmol) 및 Xylene 54mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-5 1.2g(수율: 35.1%)을 얻었다
(3)화합물 1-43의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-43은 예를 들어 하기 반응식 3의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 3]
Figure pat00054
<중간체 2의 합성>
1구 250 mL 플라스크에 4-아미노피리딘-5-올(4-aminopyridin-5-ol) 5.0g (45.4 mmol)과 4-아이오도벤조익산(4-iodobenzoic acid) 11.3g(45.4 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 40 mL를 천천히 넣은 후 교반하였다. 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응하였다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정한 후 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 2) 7.2g(수율: 49.2%)을 얻었다.
<화합물 1-43의 합성>
1구 250mL 플라스크에 중간체 2 3.5g(10.9 mmol), 페녹사진(Phenoxazine) 2.1g(11.4 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), Pd(dba)2 0.31 g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1 g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-43 1.0g(수율: 24.4%)을 얻었다.
(4) 화합물 1-47의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-47은 예를 들어 하기 반응식 4의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 4]
Figure pat00055
1구 250mL 플라스크에 중간체 2 3.5 g(10.9 mmol), 9H-카바졸(9H-carbazol) 1.5g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1 g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-47 925 mg(수율: 28.5%)을 얻었다
(5) 화합물 1-51의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-51은 예를 들어 하기 반응식 5의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 5]
Figure pat00056
1구 250mL 플라스크에 중간체 2 1.5g(4.5 mmol), 3,6-다이페닐-9H-카바졸 (3,6-diphenyl-9H-carbazole) 2.8g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.3g(0.5 mmol), P(t-Bu)3 0.26g(0.5 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 1.5g(15.8 mmol) 및 Xylene 45 mL를 하루 동안 환류 및 교반하였다. 상온에서 식힌 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (MC:HEX=1:8→1:1)로 정제하였다. 이렇게 얻어진 생성물을 (Acetone:MeOH=2:1)로 고체화시킨 후 여과하여 황토색 고체의 화합물 1-51 1.7g(수율: 73.4%)을 얻었다.
(6)화합물 1-53의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-53은 예를 들어 하기 반응식 6의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 6]
Figure pat00057
1구 250 mL 플라스크에 중간체 2 1.5g(4.5 mmol), N,N-디페닐-9H-카바졸-2-아민(N,N-Diphenyl-9H-carbazol-2-amine) 3.0g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.3 g(0.5 mmol), P(t-Bu)3 0.26g(0.5 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 1.5 g(15.8 mmol) 및 Xylene 45mL를 하루 동안 환류 및 교반하였다. 상온에서 식힌 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(MC:HEX=1:8→1:1)로 정제하였다. 이렇게 얻어진 생성물을 (Acetone:MeOH=2:1)로 고체화시킨 후 여과하여 황토색 고체의 화합물 1-53를 1.7 g(수율: 71.2%) 얻었다.
(7)화합물 1-79의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-79는 예를 들어 하기 반응식 7의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 7]
Figure pat00058
<중간체 3의 합성>
1구 250mL 플라스크에 2-아미노피리딘-3-올(2-aminopyridin-3-ol) 10.0g (90.8 mmol)과 3-아이오도벤조익산(3-iodobenzoic acid) 22.5g(90.8 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 70mL를 천천히 넣고 교반하였다. 다음으로 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응하였다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정한고 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 3) 15.3g(수율: 52.3%)을 얻었다.
<화합물 1-79의 합성>
1구 250mL 플라스크에 중간체 3 3.5g(10.9 mmol), 페녹사진(Phenoxazine) 2.1g(11.4 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53 mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 생성물을 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-79 1.2 g(수율: 29.3%)을 얻었다
(8)화합물 1-80의 합성
일 실시예에 따른 화합물 1-80은 예를 들어 하기 반응식 8의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 8]
Figure pat00059
1구 250mL 플라스크에 중간체 3 3.5g(10.9 mmol), 9H-카바졸(9H-carbazol) 1.5g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 1-80 1.4 g(수율: 42.6%)을 얻었다.
(9)화합물 2-5의 합성
일 실시예에 따른 화합물 2-5는 예를 들어 하기 반응식 9의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 9]
Figure pat00060
<중간체 4의 합성>
1구 500mL 플라스크에 2-아미노피리딘-3-올(2-aminopyridin-3-thiol) 22.9g (181.6 mmol)과 4-아이오도벤조익산(4-iodobenzoic acid) 45.1g(181.6 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 140 mL를 천천히 넣은 후 교반하였다. 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정하고 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 4) 43.8g(수율: 71.3%)을 얻었다.
<화합물 2-5의 합성>
1구 250mL 플라스크에 중간체 4 3.7g(10.9 mmol), 9H-카바졸(9H-carbazol) 1.5g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1 g(21.7 mmol) 및 Xylene 54mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 2-5 1.2g(수율: 40.7%)을 얻었다
(10)화합물 2-53의 합성
일 실시예에 따른 화합물 2-53는 예를 들어 하기 반응식 10의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 10]
Figure pat00061
<중간체 5의 합성>
1구 250 mL 플라스크에 4-아미노피리딘-5-올(4-aminopyridin-3-thiol) 5.7g (45.4 mmol)과 4-아이오도벤조익산(4-iodobenzoic acid) 11.3g(45.4 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 40 mL를 천천히 넣은 후 교반하였다. 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응하였다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정한 후 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 5) 5.7g(수율: 37.7%)을 얻었다.
<화합물 2-53의 합성>
1구 250 mL 플라스크에 중간체 5 1.5g(4.5 mmol), N,N-디페닐-9H-카바졸-2-아민(N,N-Diphenyl-9H-carbazol-2-amine) 3.0g(9.0 mmol), Pd(dba)2 0.3 g(0.5 mmol), P(t-Bu)3 0.26g(0.5 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 1.5 g(15.8 mmol) 및 Xylene 45mL를 하루 동안 환류 및 교반하였다. 상온에서 식힌 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(MC:HEX=1:8→1:1)로 정제하였다. 이렇게 얻어진 생성물을 (Acetone:MeOH=2:1)로 고체화시킨 후 여과하여 황토색 고체의 화합물 2-53를 1.5 g(수율: 61.5%) 얻었다.
(11)화합물 2-79의 합성
일 실시예에 따른 화합물 2-79는 예를 들어 하기 반응식 11의 단계에 의해 합성될 수 있다.
[반응식 11]
Figure pat00062
<중간체 6의 합성>
1구 250mL 플라스크에 2-아미노피리딘-3-올(2-aminopyridin-5-thiol) 10.0g (90.8 mmol)과 3-아이오도벤조익산(3-iodobenzoic acid) 22.5g(90.8 mmol)을 잘 섞은 후, 0℃에서 POCl3 70mL를 천천히 넣고 교반하였다. 다음으로 90℃로 승온한 후 12시간 동안 반응하였다. 반응이 종결된 후 상온으로 냉각하고, 얼음에 반응물을 천천히 적가하였다. 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후 형성된 고체를 여과하고 물과 메탄올로 세정한고 건조하여 흰색 고체의 화합물(중간체 6) 18.2g(수율: 62.2%)을 얻었다.
<화합물 2-79의 합성>
1구 250mL 플라스크에 중간체 6 3.5g(10.9 mmol), 페녹사진(Phenoxazine) 2.1g(11.4 mmol), Pd(dba)2 0.31g(0.54 mmol), P(tBu)3 0.53 mL(1.1 mmol, 50wt% 톨루엔 용액), NaOtBu 2.1g(21.7 mmol) 및 Xylene 54 mL를 하루 동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각한 후, 셀라이트 여과를 통해 불순물을 제거하였다. 용매를 완전히 제거한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(EA:CHCl3=1:20)로 정제하였다. 얻어진 생성물을 아세톤 처리하고 여과하여 노란색 고체의 화합물 2-79 1.4 g(수율: 33.8%)을 얻었다
2.화합물의 평가
일 실시예의 화합물의 형광 발광 특성을 평가하였다. 일 실시예의 화합물과 함께 비교예 화합물들의 발광 특성 평가를 같이 진행하였다. 평가에 사용된 화합물은 아래에 나타내었다.
(발광 특성 평가에 사용된 화합물)
Figure pat00063
Figure pat00064
(발광 특성 평가에 사용된 비교예 화합물)
Figure pat00065
표 1에서는 일 실시예의 화합물들과 비교예 화합물들에 대하여 △EST 값과 발광 파장을 평가하여 나타내었다. 표 1의 특성 평가 결과를 표 1에 나타내었다. EST는 최저 일중항 여기 에너지 준위(S1 level)와 최저 삼중항 여기 에너지 준위(T1 level)의 차이에 해당하며 Gaussian 계산(basis set B3LYP/6-31G*)법을 이용하여 계산되었다. 또한 실시예 화합물들 및 비교예 화합물들의 발광 파장은 발광 스펙트럼을 이용하여 확인하였다.
구분 △EST 발광 파장
화합물 1-1 0.01 eV Green
화합물 1-5 0.06 eV Blue
화합물 1-43 0.02 eV Green
화합물 1-47 0.09 eV Blue
화합물 1-79 0.02 eV Green
화합물 1-80 0.09 eV Blue
화합물 2-5 0.08 eV Blue
화합물 2-53 0.09 eV Blue
화합물 2-79 0.02 eV Green
비교예 화합물 C1 0.50 eV Blue
비교예 화합물 C2 0.20 eV Green
비교예 화합물 C3 0.25 eV Green
표 1의 결과를 참조하면, 일 실시예의 화합물들은 청색광 또는 녹색광을 방출하는 발광 재료로 사용될 수 있다. 또한, 일 실시예의 화합물들은 0.20 eV 미만의 작은 △EST 값을 갖는 것으로서 지연 형광 발광 재료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
3.유기 전계 발광 소자의 제작과 평가
3-1. 일 실시예의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 실시예 A
일 실시예의 화합물을 발광층의 호스트 재료로 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다.
(유기 전계 발광 소자의 제작)
ITO가 패터닝된 유리 기판을 초순수로 세척하고 초음파로 세정한 후 30 분 동안 UV를 조사하고 이후 오존 처리를 실시하였다. 그 후, 1200Å 두께로 HT1을 증착하고, HT2를 두께 100Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 발광층 형성시 일 실시예의 화합물 또는 비교예 화합물과 4CzIPN을 80:20의 비율로 공증착하여 두께 400Å의 층을 형성하였다. 즉, 공증착하여 형성된 발광층은 실시예에서는 각각 발명의 화합물을 4CzIPN과 혼합하여 증착하였고, 비교예에서는 비교예 화합물을 4CzIPN과 혼합하여 증착하였다.
이후 발광층 상에 ET와 Liq를 5:5로 혼합 증착하여 두께 300Å의 층을 형성하고, LiQ로 두께 10Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, Mg:Ag(10:1)으로 두께 100Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
유기 전계 발광 소자의 제작에 사용된 정공 수송 영역 재료, 전자 수송 영역의 재료, 및 도펀트 재료는 아래에 나타내었다.
Figure pat00066
Figure pat00067
또한, 실시예 1-1 및 실시예 1-2에 사용된 화합물들은 아래에 나타내었다.
Figure pat00068
(유기 전계 발광 소자의 특성 평가)
표 2에서는 제작된 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명, 및 발광색을 비교하여 나타내었다. 표 2에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서는 효율은 전류 밀도 10mA/㎠에 대한 전류 효율 값을 나타낸 것이다. 또한, 유기 전계 발광 소자의 특성 평가에 있어서, 실시예들의 효율 및 수명은 비교예 1-1의 효율과 수명을 100%로할 때, 상대적인 값으로 비교하여 나타내었다.
실시예 1-1 및 실시예 1-2에서는 발광층의 호스트 재료로 각각 화합물 1-51과 화합물 1-58을 사용하였다. 비교예 1-1에서는 발광층의 호스트 재료로 공지의 호스트 재료인 mCBP를 사용하였다.
구분 Host Dopant 효율 수명 발광색
실시예 1-1 화합물 1-51 4CzIPN 105% 155% 녹색
실시예 1-2 화합물 1-58 4CzIPN 110% 170% 녹색
비교예 1-1 mCBP 4CzIPN 100% 100% 녹색
표 2의 결과를 참조하면, 실시예 1-1과 실시예 1-2 및 비교예 1-1은 모두 녹색 파장 영역의 광을 방출하는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 경우 비교예 1-1과 비교하여 효율 및 수명 특성이 모두 개선된 것을 알 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 화합물은 녹색 파장 영역의 광을 방출하는 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있으며, 종래의 호스트 재료 사용 경우에 비하여 개선된 발광 효율과 우수한 수명 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
3-2. 일 실시예의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 실시예 B
일 실시예의 화합물을 발광층의 도펀트 재료로 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다.
(유기 전계 발광 소자의 제작)
ITO가 패터닝된 유리 기판을 초순수로 세척하고 초음파로 세정한 후 30 분 동안 UV를 조사하고 이후 오존 처리를 실시하였다. 그 후, 1200Å 두께로 mHT1을 증착하고, HT2를 두께 100Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 발광층 형성시 일 실시예의 화합물 또는 비교예 화합물과 mCBP를 20:80의 비율로 공증착하여 두께 400Å의 층을 형성하였다. 즉, 공증착하여 형성된 발광층은 실시예에서는 각각 실시예의 화합물들을 mCBP와 혼합하여 증착하였고, 비교예에서는 비교예 화합물들을 mCBP와 혼합하여 증착하였다.
이후 발광층 상에 ET와 Liq를 5:5로 혼합 증착하여 두께 300Å의 층을 형성하고, Liq로 두께 10Å의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, Mg:Ag(10:1)으로 두께 100Å의 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 3에서는 제작된 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명, 및 발광색을 비교하여 나타내었다. 표 3에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서는 효율은 전류 밀도 10mA/㎠에 대한 전류 효율 값을 나타낸 것이다. 또한, 유기 전계 발광 소자의 특성 평가에 있어서, 실시예들의 효율 및 수명은 비교예 2-1 또는 비교예 3-1의 효율과 수명을 100%로 할 때, 상대적인 값으로 비교하여 나타내었다.
아래 표 3에 나타낸 평가에서, 실시예 2-1 내지 실시예 2-4와 비교예 2-1 및 비교예 2-2는 녹색 파장 영역의 광을 방출하는 유기 전계 발광 소자에 대한 평가 결과를 나타낸 것이고, 실시예 3-1 내지 실시예 3-5 및 비교예 3-1은 청색 파장 영역의 광을 방출하는 유기 전계 발광 소자에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다. 실시예 2-1 내지 실시예 2-4, 비교예 2-1과 비교예 2-2, 실시예 3-1 내지 실시예 3-5, 및 비교예 3-1에서는 발광층의 호스트 재료로 공지의 호스트 재료인 mCBP를 사용하였다.
구분 Host Dopant 효율 수명 발광색
실시예 2-1 mCBP 화합물 1-1 130% 140% 녹색
실시예 2-2 mCBP 화합물 1-43 120% 130% 녹색
실시예 2-3 mCBP 화합물 1-79 120% 125% 녹색
실시예 2-4 mCBP 화합물 2-79 115% 120% 녹색
비교예 2-1 mCBP 비교예 화합물 C2 100% 100% 녹색
비교예 2-1 mCBP 비교예 화합물 C3 95% 90% 녹색
실시예 3-1 mCBP 화합물 1-5 120% 115% 청색
실시예 3-2 mCBP 화합물 1-47 130% 125% 청색
실시예 3-3 mCBP 화합물 1-80 120% 120% 청색
실시예 3-4 mCBP 화합물 2-5 115% 120% 청색
실시예 3-5 mCBP 화합물 2-53 125% 125% 청색
비교예 3-1 mCBP 비교예 화합물 C1 100% 100% 청색
표 3의 결과를 참조하면, 실시예들은 녹색광 또는 청색광을 방출하는 유기 전계 발광 소자들로 일 실시예에 따른 화합물들은 녹색광을 방출하는 녹색 도펀트 또는 청색광을 방출하는 청색 도펀트로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 표 3의 결과를 참조하면, 실시예 2-1 내지 실시예 2-4는 비교예 2-1과 비교예 2-2와 비교하여 개선된 우수한 효율 특성 및 장수명 특성을 나타내며, 실시예 3-1 내지 실시예 3-5는 비교예 3-1과 비교하여 개선된 효율 특성 및 우수한 수명 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 표 3의 평가 결과를 참조하면, 일 실시예에 따른 화합물들은 유기 전계 발광 소자의 발광층 도펀트 재료로 사용되어 녹색광 또는 청색광을 방출하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 일 실시예의 화합물은 비교예 화합물들과 비교하여 aza-type의 벤조옥사졸 모이어티를 포함하여, 발광층 도펀트 재료로 사용될 경우 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명 특성을 개선하는 효과가 있음을 알 수 있다.
일 실시예의 화합물은 Aza-type의 벤조옥사졸 또는 Aza-type의 벤조티아졸 모이어티를 전자 수용부로 포함하는 신규한 화합물 구조를 가지며 발광층 재료로 사용되어 유기 전계 발광 소자의 고효율 및 장수명 특성에 기여할 수 있다. 또한, 일 실시예의 화합물을 발광층에 포함한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 녹색 발광 파장 영역 또는 청색 발광 파장 영역에서 고효율 특성과 개선된 수명 특성을 나타낼 수 있다.
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 (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층; 을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00069

    상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X4 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CRa이며,
    Y는 O 또는 S이며,
    n은 1 또는 2이고,
    L은 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이며,
    Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    Ar은 하기 화학식 2로 표시된다:
    [화학식 2]
    Figure pat00070

    상기 화학식 2에서,
    W1 내지 W8은 각각 독립적으로, N 또는 CRb이고,
    Z는 직접결합(direct linkage), O, 또는 CRcRd이고,
    Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00071

    [화학식 1-2]
    Figure pat00072

    상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에 있어서, X1 내지 X4, L, n, Z, W1 내지 W8은 상기 화학식 1 및 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4 중 어느 하나로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00073

    [화학식 2-2]
    Figure pat00074

    [화학식 2-3]
    Figure pat00075

    [화학식 2-4]
    Figure pat00076

    상기 화학식 2-4에서,
    Rd는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    W9 내지 W12는 각각 독립적으로, N 또는 CRe이며,
    Re는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에 있어서, W1 내지 W8은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Ar은 하기 Ar-1 내지 Ar-6 중 어느 하나로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    Figure pat00077

    Figure pat00078

    상기 Ar-3에서 m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
  5. 제 1항에 있어서,
    L은 하기 L-1 내지 L-5 중 어느 하나로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    Figure pat00079
    .
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트는 상기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 지연 형광을 방출하고,
    상기 화합물은 지연 형광 도펀트인 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 중심 파장이 500nm 이상 550nm 이하의 광, 또는 중심 파장이 450nm 이상 500nm 미만의 광을 방출하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 하기 화합물군 1 및 화합물군 2의 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00080

    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083

    Figure pat00084

    Figure pat00085

    Figure pat00086

    Figure pat00087

    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091

    Figure pat00092

    [화합물군 2]
    Figure pat00093

    Figure pat00094

    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097

    Figure pat00098

    Figure pat00099

    Figure pat00100
    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104
    Figure pat00105
    .
  10. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00106

    상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X4 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CRa이며,
    Y는 O 또는 S이며,
    n은 1 또는 2이고,
    L은 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이며,
    Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    Ar은 하기 화학식 2로 표시된다:
    [화학식 2]
    Figure pat00107

    상기 화학식 2에서,
    W1 내지 W8은 각각 독립적으로, N 또는 CRb이고,
    Z는 직접결합(direct linkage), O, 또는 CRcRd이고,
    Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되는 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00108

    [화학식 1-2]
    Figure pat00109

    상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에 있어서, X1 내지 X4, L, n, Z, W1 내지 W8은 상기 화학식 1 및 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  12. 제 10항에 있어서,
    X1 내지 X4 중 어느 하나는 N이고 나머지는 CRa이거나, 또는
    X1 및 X4는 각각 N이고 나머지는 CRa이며,
    Ra는 수소 원자, 또는 하기 Ra-1 내지 Ra-4 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    Figure pat00110
    .
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00111

    [화학식 2-2]
    Figure pat00112

    [화학식 2-3]
    Figure pat00113

    [화학식 2-4]
    Figure pat00114

    상기 화학식 2-4에서,
    Rd는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    W9 내지 W12는 각각 독립적으로, N 또는 CRe이며,
    Re는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에 있어서, W1 내지 W8은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 Ar은 하기 Ar-1 내지 Ar-6 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    Figure pat00115
    Figure pat00116

    상기 Ar-3에서 m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
  15. 제 10항에 있어서,
    L은 하기 L-1 내지 L-5 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    Figure pat00117
    .
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중심 파장 500nm 이상 550nm 이하의 녹색광을 방출하는 녹색 도펀트인 화합물.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중심 파장 450nm 이상 500nm 미만의 청색광을 방출하는 청색 도펀트인 화합물.
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 호스트 재료인 화합물.
  19. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 최저 여기 일중항 에너지 준위(S1) 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1) 차이의 절대 값(ΔEST)이 0.2eV 이하인 화합물.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1 또는 화합물군 2 의 화합물들 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화합물군 1]
    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127

    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130

    [화합물군 2]
    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138
    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142
    Figure pat00143
    .
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