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WO2021066351A1 - 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 Download PDF

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Publication number
WO2021066351A1
WO2021066351A1 PCT/KR2020/012446 KR2020012446W WO2021066351A1 WO 2021066351 A1 WO2021066351 A1 WO 2021066351A1 KR 2020012446 W KR2020012446 W KR 2020012446W WO 2021066351 A1 WO2021066351 A1 WO 2021066351A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
compound
layer
formula
mmol
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/012446
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
차용범
홍성길
김진주
이성재
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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
Priority claimed from KR1020200116329A external-priority patent/KR102500851B1/ko
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN202080016382.0A priority Critical patent/CN113474330B/zh
Publication of WO2021066351A1 publication Critical patent/WO2021066351A1/ko

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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/02—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing two hetero rings
    • C07D405/12—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a novel compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the organic light emission phenomenon refers to a phenomenon in which electrical energy is converted into light energy by using an organic material.
  • An organic light-emitting device using the organic light-emitting phenomenon has a wide viewing angle, excellent contrast, and fast response time, and has excellent luminance, driving voltage, and response speed characteristics, and thus many studies are being conducted.
  • An organic light-emitting device generally has a structure including an anode and a cathode, and an organic material layer between the anode and the cathode.
  • the organic material layer is often made of a multilayer structure made of different materials in order to increase the efficiency and stability of the organic light emitting device.For example, it may be formed of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, etc.
  • holes are injected from the anode and electrons from the cathode are injected into the organic material layer, and excitons are formed when the injected holes and electrons meet. When it falls back to the ground, it glows.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2000-0051826
  • the present invention relates to a novel compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • R 1 to R 4 are hydrogen or deuterium; Or two adjacent two of R 1 to R 4 are bonded to form a benzene ring, and the remainder is hydrogen or deuterium,
  • L 1 to L 3 are each independently a single bond; Substituted or unsubstituted C 6-60 arylene; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroarylene containing any one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S,
  • Ar 1 is substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroaryl including any one or more selected from the group consisting of N, O and S.
  • the present invention is a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers comprises a compound represented by Formula 1 do.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for an organic material layer of an organic light-emitting device, and may improve efficiency, low driving voltage, and/or lifetime characteristics in the organic light-emitting device.
  • the compound represented by Formula 1 may be used as a hole injection, hole transport, hole injection and transport, electron suppression, light emission, electron transport, or electron injection material.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light-emitting device comprising a substrate 1, an anode 2, an organic material layer 3, and a cathode 4.
  • FIG. 2 shows a substrate (1), an anode (2), a hole injection layer (5), a hole transport layer (6), an electron suppression layer (7), a light emitting layer (8), a hole suppression layer (9), an electron transport layer (10).
  • An example of an organic light-emitting device comprising an electron injection layer 11 and a cathode 4 is shown.
  • the present invention provides a compound represented by Chemical Formula 1.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxy group; Carbonyl group; Ester group; Imide group; Amino group; Phosphine oxide group; Alkoxy group; Aryloxy group; Alkyl thioxy group; Arylthioxy group; Alkyl sulfoxy group; Arylsulfoxy group; Silyl group; Boron group; Alkyl group; Cycloalkyl group; Alkenyl group; Aryl group; Aralkyl group; Aralkenyl group; Alkylaryl group; Alkylamine group; Aralkylamine group; Heteroarylamine group; Arylamine group; Arylphosphine group; Or it means substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic group containing one or more of N, O, and S atoms, or substituted or unsubstituted with two
  • a substituent to which two or more substituents are connected may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group or may be interpreted as a substituent to which two phenyl groups are connected.
  • the number of carbon atoms of the carbonyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 40 carbon atoms. Specifically, it may be a compound having the following structure, but is not limited thereto.
  • the ester group may be substituted with a C1-C25 linear, branched or cyclic alkyl group or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms in the oxygen of the ester group.
  • it may be a compound of the following structural formula, but is not limited thereto.
  • the number of carbon atoms of the imide group is not particularly limited, but it is preferably 1 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a compound having the following structure, but is not limited thereto.
  • the silyl group is specifically trimethylsilyl group, triethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, vinyldimethylsilyl group, propyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, diphenylsilyl group, phenylsilyl group, etc. However, it is not limited thereto.
  • the boron group specifically includes a trimethyl boron group, a triethyl boron group, a t-butyldimethyl boron group, a triphenyl boron group, a phenyl boron group, and the like, but is not limited thereto.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 40. According to an exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n -Pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl , n-heptyl, 1-methylhexyl, cyclopentylmethyl, cycloheptylmethyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhex
  • the alkenyl group may be a linear or branched chain, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 40. According to an exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 10 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 6 carbon atoms.
  • Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 3-methyl-1- Butenyl, 1,3-butadienyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, 2,2-diphenylvinyl-1-yl, 2-phenyl-2-( Naphthyl-1-yl)vinyl-1-yl, 2,2-bis(diphenyl-1-yl)vinyl-1-yl, stilbenyl group, styrenyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, and according to an exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 30 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 20 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 6 carbon atoms.
  • the aryl group is not particularly limited, but is preferably 6 to 60 carbon atoms, and may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group. According to an exemplary embodiment, the aryl group has 6 to 30 carbon atoms. According to an exemplary embodiment, the aryl group has 6 to 20 carbon atoms.
  • the aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group, but the monocyclic aryl group is not limited thereto.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a perylenyl group, a chrysenyl group, a fluorenyl group, and the like, but is not limited thereto.
  • the fluorenyl group may be substituted, and two substituents may be bonded to each other to form a spiro structure.
  • the fluorenyl group is substituted, Can be, etc. However, it is not limited thereto.
  • the heterocyclic group is a heterocyclic group containing at least one of O, N, Si, and S as a heterogeneous element, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but it is preferably 2 to 60 carbon atoms.
  • heterocyclic group examples include thiophene group, furan group, pyrrole group, imidazole group, thiazole group, oxazole group, oxadiazole group, triazole group, pyridyl group, bipyridyl group, pyrimidyl group, triazine group, acridyl group , Pyridazine group, pyrazinyl group, quinolinyl group, quinazoline group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, pyrido pyrimidinyl group, pyrido pyrazinyl group, pyrazino pyrazinyl group, isoquinoline group, indole group , Carbazole group, benzoxazole group, benzoimidazole group, benzothiazole group, benzocarbazole group, benzothiophene group, dibenzothiophene group, benzofuranyl group, phenan
  • the aryl group in the aralkyl group, aralkenyl group, alkylaryl group, and arylamine group is the same as the example of the aryl group described above.
  • the alkyl group among the aralkyl group, the alkylaryl group and the alkylamine group is the same as the example of the aforementioned alkyl group.
  • the description of the aforementioned heterocyclic group may be applied.
  • the alkenyl group of the aralkenyl group is the same as the example of the alkenyl group described above.
  • the description of the aryl group described above may be applied except that the arylene is a divalent group.
  • the description of the aforementioned heterocyclic group may be applied except that the heteroarylene is a divalent group.
  • the hydrocarbon ring is not a monovalent group, and the description of the aryl group or cycloalkyl group described above may be applied except that the hydrocarbon ring is formed by bonding of two substituents.
  • the heterocycle is not a monovalent group, and the description of the aforementioned heterocyclic group may be applied, except that two substituents are bonded to each other and formed.
  • the compound of formula 1 of the present invention is adamantyl ( ) Has a structure in which an amine substituent and a carbazole moiety are bonded through a biphenyl linker. At this time, based on the phenyl bonded to the carbazole moiety in the biphenyl linker, the compound of Formula 1 of the present invention has a carbazole moiety and an amine substituent positioned in the meta direction of the phenyl. Accordingly, when the compound of the present invention is used as a material for an organic material layer of an organic light-emitting device, excellent efficiency and low voltage characteristics can be realized.
  • Formula 1 may be specifically represented by any one of Formulas 1-1 to 1-4 below.
  • L 1 to L 3 and Ar 1 are as defined in Formula 1.
  • Ar 1 is substituted or unsubstituted C 6-30 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-30 heteroaryl including any one or more selected from the group consisting of N, O and S.
  • Ar 1 is any one selected from the group consisting of:
  • X is NR' 4 , O or S
  • R '1 to R' 4 are each independently hydrogen; Substituted or unsubstituted C 1-10 alkyl; Or substituted or unsubstituted C 6-12 aryl.
  • X is O or S
  • R '1 to R' 3 are each independently, hydrogen, methyl, or phenyl.
  • L 1 to L 3 are each independently a single bond; Substituted or unsubstituted C 6-30 arylene; Or a substituted or unsubstituted C 2-30 heteroarylene containing a heteroatom of O or S.
  • L 1 is a single bond, phenylene, biphenylene, or naphthylene.
  • L 2 and L 3 are each independently a single bond or phenylene.
  • the present invention provides a method for preparing a compound represented by Chemical Formula 1 as shown in Scheme 1 below.
  • L 1 to L 3 and Ar 1 are as previously defined, X'is halogen, and preferably X'is chloro or bromo.
  • Reaction Scheme 1 is an amine substitution reaction, preferably carried out in the presence of a palladium catalyst and a base, and the reactor for the amine substitution reaction may be changed as known in the art.
  • the manufacturing method may be more specific in the manufacturing examples to be described later.
  • the present invention provides an organic light-emitting device including the compound represented by Formula 1 above.
  • the present invention provides a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers comprises a compound represented by Formula 1 do.
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present invention may have a single-layer structure, but may have a multilayer structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the organic light emitting device of the present invention may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like as an organic material layer.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto and may include a smaller number of organic layers.
  • the organic material layer may include an emission layer, and the emission layer includes a compound represented by Formula 1 above.
  • the compound according to the present invention can be used as a host of a light emitting layer.
  • the organic material layer may include a hole injection layer, a hole transport layer, or an electron suppression layer, and the hole injection layer, a hole transport layer, or an electron suppression layer includes the compound represented by Formula 1.
  • the organic light-emitting device according to the present invention may be a normal type organic light-emitting device in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light-emitting device according to the present invention may be an inverted type organic light-emitting device in which a cathode, one or more organic material layers, and an anode are sequentially stacked on a substrate.
  • FIGS. 1 and 2 the structure of an organic light-emitting device according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light-emitting device comprising a substrate 1, an anode 2, an organic material layer 3, and a cathode 4.
  • the compound represented by Formula 1 may be included in the organic material layer.
  • FIG. 2 shows a substrate (1), an anode (2), a hole injection layer (5), a hole transport layer (6), an electron suppression layer (7), a light emitting layer (8), a hole suppression layer (9), an electron transport layer (10).
  • An example of an organic light-emitting device comprising an electron injection layer 11 and a cathode 4 is shown.
  • the compound represented by Formula 1 may be included in one or more of the hole injection layer, hole transport layer, electron suppression layer, light-emitting layer, hole suppression layer, electron transport layer, and electron injection layer.
  • the organic light-emitting device according to the present invention may be manufactured by materials and methods known in the art, except that at least one of the organic material layers includes the compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layers may be formed of the same material or different materials.
  • the organic light emitting device may be manufactured by sequentially stacking a first electrode, an organic material layer, and a second electrode on a substrate.
  • a PVD (physical vapor deposition) method such as sputtering or e-beam evaporation
  • the anode is formed by depositing a metal or a conductive metal oxide or an alloy thereof on the substrate.
  • an organic material layer including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer thereon it can be prepared by depositing a material that can be used as a cathode thereon.
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing a cathode material, an organic material layer, and an anode material on a substrate.
  • the compound represented by Formula 1 may be formed as an organic material layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method when manufacturing an organic light emitting device.
  • the solution coating method refers to spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spray method, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing an organic material layer and an anode material from a cathode material on a substrate (WO 2003/012890).
  • the manufacturing method is not limited thereto.
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the first electrode is a cathode
  • the second electrode is an anode
  • the cathode material a material having a large work function is preferable so that holes can be smoothly injected into the organic material layer.
  • the cathode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold, or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO:Al or SnO 2 :Sb; Poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene] (PEDOT), conductive polymers such as polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the cathode material is a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • the negative electrode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead, or alloys thereof; There are multilayered materials such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but are not limited thereto.
  • the hole injection layer is a layer that injects holes from the electrode, and has the ability to transport holes as a hole injection material, so that it has a hole injection effect at the anode, an excellent hole injection effect for the light emitting layer or the light emitting material, and is generated from the light emitting layer.
  • a compound that prevents the movement of excitons to the electron injection layer or the electron injection material and has excellent ability to form a thin film is preferable.
  • the HOMO (highest occupied molecular orbital) of the hole injection material is between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • hole injection materials include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organic substances, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic substances, quinacridone-based organic substances, and perylene-based organic substances.
  • the hole transport layer is a layer that receives holes from the hole injection layer and transports holes to the light emitting layer.
  • a hole transport material a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to the light emitting layer and having high mobility for holes This is suitable.
  • Specific examples include an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer including a conjugated portion and a non-conjugated portion, but are not limited thereto.
  • the electron suppression layer serves to improve the efficiency of the organic light-emitting device by inhibiting transfer of electrons injected from the cathode to the anode without recombining in the emission layer.
  • a compound represented by Formula 1 may be used as a material constituting the electron suppressing layer.
  • the light-emitting material a material capable of emitting light in a visible light region by transporting and combining holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, and a material having good quantum efficiency for fluorescence or phosphorescence is preferable.
  • the emission layer may include a host material and a dopant material.
  • Host materials include condensed aromatic ring derivatives or heterocyclic-containing compounds.
  • condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, and fluoranthene compounds
  • heterocycle-containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, ladder type Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • the compound represented by Formula 1 may be used as a host material for the emission layer, and in this case, low voltage, high efficiency, and/or high life characteristics of the organic light emitting device can be obtained.
  • Dopant materials include aromatic amine derivatives, strylamine compounds, boron complexes, fluoranthene compounds, and metal complexes.
  • the aromatic amine derivative is a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamino group, and includes pyrene, anthracene, chrysene, periflanthene and the like having an arylamino group
  • the styrylamine compound is substituted or unsubstituted
  • the aromatic amine derivative is a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamino group, and includes pyrene, anthracene, chrysene, periflanthene and the like having an arylamino group
  • the styrylamine compound is substituted or unsubstituted
  • at least one arylvinyl group is substituted on the arylamine, one or two or more substituents selected from
  • styrylamine styryldiamine
  • styryltriamine examples of the metal complex
  • styryltetraamine examples of the metal complex include, but are not limited to, an iridium complex and a platinum complex.
  • the electron transport layer is a layer that receives electrons from the electron injection layer and transports electrons to the emission layer.
  • An electron transport material a material capable of receiving electrons from the cathode and transferring them to the emission layer is suitable. Do. Specific examples include Al complex of 8-hydroxyquinoline; Complexes containing Alq 3; Organic radical compounds; Hydroxyflavone-metal complexes and the like, but are not limited thereto.
  • the electron transport layer can be used with any desired cathode material as used according to the prior art.
  • suitable cathode materials are conventional materials that have a low work function and are followed by an aluminum layer or a silver layer. Specifically, they are cesium, barium, calcium, ytterbium, and samarium, and in each case an aluminum layer or a silver layer follows.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from the electrode, has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from the cathode, an excellent electron injection effect for the light emitting layer or the light emitting material, and hole injection of excitons generated in the light emitting layer
  • a compound that prevents migration to the layer and is excellent in thin film forming ability is preferable.
  • Complex compounds and nitrogen-containing 5-membered ring derivatives but are not limited thereto.
  • Examples of the metal complex compound include 8-hydroxyquinolinato lithium, bis(8-hydroxyquinolinato)zinc, bis(8-hydroxyquinolinato)copper, bis(8-hydroxyquinolinato)manganese, Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum, tris(2-methyl-8-hydroxyquinolinato)aluminum, tris(8-hydroxyquinolinato)gallium, bis(10-hydroxybenzo[h] Quinolinato)beryllium, bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)zinc, bis(2-methyl-8-quinolinato)chlorogallium, bis(2-methyl-8-quinolinato)( o-cresolato)gallium, bis(2-methyl-8-quinolinato)(1-naphtholato)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinato)(2-naphtholato)gallium, etc. It is not limited to this.
  • the organic light-emitting device according to the present invention may be a top emission type, a bottom emission type, or a double-sided emission type depending on the material used.
  • the compound represented by Formula 1 may be included in an organic solar cell or an organic transistor in addition to the organic light emitting device.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) having a thickness of 1,000 ⁇ was put in distilled water dissolved in a detergent and washed with ultrasonic waves.
  • Fischer Co. product was used as a detergent, and distilled water secondarily filtered with a filter made by Millipore Co. was used as distilled water.
  • ultrasonic washing was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, dried, and then transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was transported to a vacuum evaporator.
  • a hole injection layer was formed by thermally vacuum depositing a compound of the following compound HI1 and the following compound HI2 to a thickness of 100 ⁇ in a ratio of 98:2 (molar ratio) on the prepared anode ITO transparent electrode.
  • a hole transport layer was formed by vacuum depositing a compound (1150 ⁇ ) represented by the following formula HT1 on the hole injection layer. Subsequently, the compound of Preparation Example 1 was vacuum deposited on the hole transport layer with a film thickness of 50 ⁇ to form an electron suppressing layer.
  • a light emitting layer was formed by vacuum depositing a compound represented by the following formula BH and a compound represented by the following formula BD with a film thickness of 200 ⁇ on the electron suppressing layer at a weight ratio of 25:1.
  • a hole blocking layer was formed by vacuum depositing a compound represented by the following Chemical Formula HB1 with a film thickness of 50 ⁇ on the emission layer.
  • a compound represented by the following formula ET1 and a compound represented by the following formula LiQ were vacuum-deposited at a weight ratio of 1:1 on the hole blocking layer to form an electron injection and transport layer with a thickness of 310 ⁇ .
  • Lithium fluoride (LiF) in a thickness of 12 ⁇ and aluminum in a thickness of 1,000 ⁇ were sequentially deposited on the electron injection and transport layer to form a negative electrode.
  • the deposition rate of the organic material was maintained at 0.4 ⁇ 0.7 ⁇ /sec
  • the deposition rate of lithium fluoride at the negative electrode was 0.3 ⁇ /sec
  • the deposition rate of aluminum was 2 ⁇ /sec
  • the vacuum degree during deposition was 2X10 -7.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1-1, except that the compound shown in Table 1 was used instead of the compound of Preparation Example 1.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1-1, except that the compound shown in Table 1 was used instead of the compound of Preparation Example 1.
  • the compounds of EB1, EB2, EB3, EB4, EB5, and EB6 used in Table 1 are as follows.
  • T95 refers to the time it takes for the luminance to decrease from the initial luminance (1600 nit) to 95%.
  • the organic light-emitting device using the compound of the present invention as an electron suppressing layer exhibited excellent characteristics in terms of efficiency, driving voltage, and stability of the organic light-emitting device.
  • Comparative Examples 1-1 to 1-4 when a compound that combines a biphenyl carbazole group and an amine group but does not contain an adamantyl substituent in the amine group is used, it is confirmed that the voltage increases and the efficiency decreases. In terms of stability, compared to the Example, it exhibited remarkably inferior properties.
  • substrate 2 anode
  • organic layer 4 cathode

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Abstract

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

Description

신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2019년 10월 1일자 한국 특허 출원 제10-2019-0121791호 및 2020년 9월 10일자 한국 특허 출원 제10-2020-0116329호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
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 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 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.
[선행기술문헌]
특허문헌 1: 한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
R 1 내지 R 4는 모두 수소, 또는 중수소이거나; 또는 R 1 내지 R 4 중 인접한 두 개가 결합하여 벤젠고리를 형성하고, 나머지는 수소, 또는 중수소이고,
L 1 내지 L 3는 각각 독립적으로 단일 결합; 치환 또는 비치환된 C 6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C 2-60 헤테로아릴렌이고,
Ar 1은 치환 또는 비치환된 C 6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C 2-60 헤테로아릴이다.
또한, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용될 수 있으며, 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, 전자억제, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 유기물층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자억제층(7), 발광층(8), 정공억제층(9), 전자수송층(10), 전자주입층(11) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에서,
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000002
및
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000003
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000004
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000005
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000006
본 명세서에 있어서, 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, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
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 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 사이클로펜틸메틸,사이클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 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, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 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 PCTKR2020012446-appb-img-000007
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.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 아다만틸(
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000008
)을 포함하는 아민 치환기와 카바졸 moiety가 비페닐 링커를 통하여 결합된 구조를 갖는다. 이때, 상기 비페닐 링커에서 카바졸 moiety와 결합한 페닐을 기준으로 보면, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 카바졸 moiety와 아민 치환기가 상기 페닐의 meta 방향으로 위치한 형태를 갖는다. 이에 따라 본 발명의 화합물을 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용할 경우 우수한 효율, 저전압 특성을 구현할 수 있다.
상기 화학식 1은 구체적으로 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000009
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000010
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000011
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000012
상기 화학식 1-1 내지 1-4에서, L 1 내지 L 3 및 Ar 1는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
바람직하기로, Ar 1은 치환 또는 비치환된 C 6-30 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C 2-30 헤테로아릴이다.
보다 바람직하기로, Ar 1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다:
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000013
상기에서,
X는 NR' 4, O 또는 S이고,
R' 1 내지 R' 4는 각각 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C 1-10 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C 6-12 아릴이다.
바람직하기로, X는 O 또는 S이고, R' 1 내지 R' 3는 각각 독립적으로, 수소, 메틸, 또는 페닐이다.
바람직하기로, L 1 내지 L 3는 각각 독립적으로, 단일 결합; 치환 또는 비치환된 C 6-30 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 O 또는 S의 헤테로원자를 포함하는 C 2-30 헤테로아릴렌이다.
보다 바람직하게는, L 1은 단일결합, 페닐렌, 비페닐렌, 또는 나프틸렌이다.
보다 바람직하게는, L 2 및 L 3는 각각 독립적으로, 단일결합 또는 페닐렌이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000014
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Figure PCTKR2020012446-appb-img-000016
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Figure PCTKR2020012446-appb-img-000041
또한, 본 발명은 하기 반응식 1과 같이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000042
상기 반응식 1에서, L 1 내지 L 3 및 Ar 1는 앞서 정의한 바와 같으며, X'는 할로겐이고, 바람직하게는 X'는 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 1은 아민 치환 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 아민 치환 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 일례로, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물 층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물 층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 화합물은 발광층의 호스트로 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 전자억제층을 포함할 수 있고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 전자억제층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물 층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물 층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 유기물층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 유기물층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자억제층(7), 발광층(8), 정공억제층(9), 전자수송층(10), 전자주입층(11) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자억제층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층, 및 전자주입층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 유기물 층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 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 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물 층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
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.
일례로, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이거나, 또는 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
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 SnO 2: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 LiO 2/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 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자억제층은 음극에서 주입된 전자가 발광층에서 재결합하지 않고 양극 쪽으로 전달되는 것을 억제하여 유기 발광 소자의 효율을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 전자억제층을 구성하는 물질로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq 3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 특히, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있으며, 이 경우 유기 발광 소자의 저전압, 고효율 및/또는 고수명 특성을 얻을 수 있다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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; Alq 3를 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, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 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
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000043
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.82 g, 19.32mmol), 및 화합물 a1(9.67 g, 21.25 mmol)을 자일렌 270 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.23 g, 23.18 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.20 g, 0.39 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 330 mL으로 재결정하여 제조예 1(8.34 g, 수율: 56%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 774
제조예 2
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000044
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (7.23 g, 20.48mmol), 및 화합물 a2(10.25 g, 22.53 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.36 g, 24.58 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.21 g, 0.41 mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 320 mL으로 재결정하여 제조예 2(7.96 g, 수율: 50%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 774
제조예 3
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000045
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (7.55 g, 21.39mmol), 및 화합물 a3(9.27 g, 23.53 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.47g, 25.67 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.22 g, 0.43 mmol)을 넣은 후 2시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 310 mL으로 재결정하여 제조예 3(8.09 g, 수율: 53%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 738
제조예 4
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000046
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.33 g, 17.93mmol), 및 화합물 a4(8.26g, 19.73 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.07 g, 21.52 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.18 g, 0.36 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300 mL으로 재결정하여 제조예 4(7.22 g, 수율: 55%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 738
제조예 5
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000047
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.67 g, 18.90mmol), 및 화합물 a5(8.19 g, 20.78 mmol)을 자일렌 290 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.18 g, 22.67 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.19 g, 0.38 mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 220 mL으로 재결정하여 제조예 5(7.28 g, 수율: 54%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 727
제조예 6
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000048
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (5.92 g, 16.77mmol), 및 화합물 a6(10.02 g, 18.45 mmol)을 자일렌 260 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(1.93 g, 20.12 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.17 g, 0.34 mmol)을 넣은 후 7시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 340 mL으로 재결정하여 제조예 6(9.11 g, 수율: 63%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 862
제조예 7
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000049
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.37 g, 18.05 mmol), 및 화합물 a7(9.31 g, 19.85 mmol)을 자일렌 280 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.08 g, 21.65 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.18 g, 0.36 mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 230 mL으로 재결정하여 제조예 7(8.75 g, 수율: 60%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 788
제조예 8
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000050
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4''-chloro-[1,1':4',1''-terphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (5.55 g, 12.91mmol), 및 화합물 a8(5.38 g, 14.20 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(1.49 g, 15.49 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.13 g, 0.26 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260 mL으로 재결정하여 제조예 8(6.02 g, 수율: 60%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 774
제조예 9
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000051
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.68 g, 15.53mmol), 및 화합물 a9(6.56 g, 17.09 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(1.79 g, 18.64 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.16 g, 0.31 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 210 mL으로 재결정하여 제조예 9(5.36 g, 수율: 49%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 702
제조예 10
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000052
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 7-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-7H-benzo[c]carbazole (6.49 g, 16.10mmol), 및 화합물 a10(6.71 g, 17.71 mmol)을 자일렌 280 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(1.86 g, 19.33 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.16 g, 0.32 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 320 mL으로 재결정하여 제조예 10(7.56 g, 수율: 63%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 745
제조예 11
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000053
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 5-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-5H-benzo[b]carbazole (7.02 g, 17.42mmol), 및 화합물 a11(9.20 g, 19.16 mmol)을 자일렌 240 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.01 g, 20.90 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.18 g, 0.35 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 280 mL으로 재결정하여 제조예 11(8.39 g, 수율: 57%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 848
제조예 12
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000054
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 11-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-11H-benzo[a]carbazole (7.56 g, 18.76mmol), 및 화합물 a12(8.85 g, 20.64 mmol)을 자일렌 240 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.16 g, 22.51 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.19 g, 0.38 mmol)을 넣은 후 2시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 mL으로 재결정하여 제조예 12(7.79 g, 수율: 52%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 798
제조예 13
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000055
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (6.53 g, 18.50mmol), 및 화합물 a13(10.28 g, 20.35 mmol)을 자일렌 310 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(2.13 g, 22.20 mmol)을 첨가하고, Bis(tri- tert-butylphosphine) palladium(0)(0.19 g, 0.37 mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 310 mL으로 재결정하여 제조예 13(9.49 g, 수율: 62%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 824
[실시예]
실시예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1,000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 양극인 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 HI1 및 하기 화합물 HI2의 화합물을 98:2(몰비)의 비가 되도록 100 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 하기 화학식 HT1으로 표시되는 화합물(1150 Å)을 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 50 Å으로 제조예 1의 화합물을 진공 증착하여 전자억제층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자억제층 위에 막 두께 200 Å으로 하기 화학식 BH로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 BD로 표시되는 화합물을 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 막 두께 50 Å으로 하기 화학식 HB1으로 표시되는 화합물을 진공 증착하여 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공저지층 위에 하기 화학식 ET1으로 표시되는 화합물과 하기 화학식 LiQ로 표시되는 화합물을 1:1의 중량비로 진공증착하여 310 Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12 Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000056
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2X10 -7 ~ 5X10 -6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1-2 내지 실시예 1-13
제조예 1의 화합물 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1-1 내지 1-6
제조예 1의 화합물 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 1에서 사용한 EB1, EB2, EB3, EB4, EB5, 및 EB6 의 화합물은 하기와 같다.
Figure PCTKR2020012446-appb-img-000057
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(1600 nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
화합물(전자억제층) 전압(V@10mA/cm 2) 효율(cd/A@10mA/cm 2) 색좌표(x,y) T95(hr)
실시예 1-1 제조예 1 4.40 6.62 (0.146, 0.047) 265
실시예 1-2 제조예 2 4.55 6.51 (0.145, 0.046) 250
실시예 1-3 제조예 3 4.54 6.59 (0.147, 0.045) 255
실시예 1-4 제조예 4 4.56 6.67 (0.147, 0.045) 250
실시예 1-5 제조예 5 4.47 6.56 (0.146, 0.046) 245
실시예 1-6 제조예 6 4.43 6.62 (0.145, 0.046) 255
실시예 1-7 제조예 7 4.52 6.41 (0.145, 0.046) 220
실시예 1-8 제조예 8 4.51 6.45 (0.146, 0.046) 225
실시예 1-9 제조예 9 4.56 6.41 (0.147, 0.046) 230
실시예 1-10 제조예 10 4.68 6.44 (0.146, 0.047) 220
실시예 1-11 제조예 11 4.69 6.47 (0.147, 0.047) 225
실시예 1-12 제조예 12 4.63 6.48 (0.145, 0.046) 230
실시예 1-13 제조예 13 4.60 6.49 (0.146, 0.045) 215
비교예 1-1 EB1 5.62 5.63 (0.146, 0.046) 190
비교예 1-2 EB2 5.06 5.87 (0.146, 0.046) 180
비교예 1-3 EB3 5.04 6.01 (0.147, 0.047) 120
비교예 1-4 EB4 4.97 6.19 (0.147, 0.046) 145
비교예 1-5 EB5 4.88 6.13 (0.145, 0.044) 170
비교예 1-6 EB6 4.96 6.19 (0.146, 0.046) 185
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물을 전자억제층으로 사용한 유기 발광 소자는, 유기 발광 소자의 효율, 구동 전압 및 안정성 면에서 우수한 특성을 나타내었다.
반면, 비교예 1-1 내지 1-4와 같이, 비페닐 카바졸기 및 아민기가 결합하되, 아민기에 아다만틸 치환기를 포함하지 않는 화합물을 사용할 경우, 전압이 상승하고, 효율이 저하되는 것으로 확인되었고, 안정성 면에서 실시예에 비하여 현저히 열위한 특성을 나타내었다.
또한, 비교예 1-5 및 1-6으로부터, 아다만틸 치환기를 포함하더라도 비페닐 링커의 카바졸 쪽 페닐을 기준으로 카바졸기 및 아민기의 결합 위치가 본 발명의 화합물과 상이한 화합물로는 본 발명의 우수한 소자 특성을 구현할 수 없음을 확인할 수 있다.
[부호의 설명]
1: 기판 2: 양극
3: 유기물층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 전자억제층 8: 발광층
9: 정공억제층 10: 전자수송층
11: 전자주입층

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000058
    상기 화학식 1에서,
    R 1 내지 R 4는 모두 수소, 또는 중수소이거나; 또는 R 1 내지 R 4 중 인접한 두 개가 결합하여 벤젠고리를 형성하고, 나머지는 수소, 또는 중수소이고,
    L 1 내지 L 3는 각각 독립적으로 단일 결합; 치환 또는 비치환된 C 6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C 2-60 헤테로아릴렌이고,
    Ar 1은 치환 또는 비치환된 C 6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C 2-60 헤테로아릴이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는,
    화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000059
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000060
    [화학식 1-3]
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000061
    [화학식 1-4]
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000062
    상기 화학식 1-1 내지 1-4에서, L 1 내지 L 3 및 Ar 1는 제1항에서 정의한 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar 1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000063
    상기에서,
    X는 NR' 4, O 또는 S이고,
    R' 1 내지 R' 4는 각각 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C 1-10 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 C 6-12 아릴이다.
  4. 제1항에 있어서,
    L 1 내지 L 3는 각각 독립적으로, 단일 결합; 치환 또는 비치환된 C 6-30 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 O 또는 S의 헤테로원자를 포함하는 C 2-30 헤테로아릴렌인,
    화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    L 1은 단일결합, 페닐렌, 비페닐렌, 또는 나프틸렌인,
    화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    L 2 및 L 3는 각각 독립적으로, 단일결합 또는 페닐렌인,
    화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000064
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000065
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000066
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000067
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000068
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000069
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000070
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000071
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    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000073
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    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000076
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000077
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    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000080
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000081
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000082
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000083
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000084
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000085
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000086
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000087
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000088
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000089
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000090
    Figure PCTKR2020012446-appb-img-000091
  8. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
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