KR20190118821A - 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20190118821A
KR20190118821A KR1020180042198A KR20180042198A KR20190118821A KR 20190118821 A KR20190118821 A KR 20190118821A KR 1020180042198 A KR1020180042198 A KR 1020180042198A KR 20180042198 A KR20180042198 A KR 20180042198A KR 20190118821 A KR20190118821 A KR 20190118821A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
groups
cyclic compound
Prior art date
Application number
KR1020180042198A
Other languages
English (en)
Inventor
전순옥
히로시 미야자키
정연숙
김경덕
남영민
심명선
이하섭
인수강
야스시 코이시카와
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020180042198A priority Critical patent/KR20190118821A/ko
Priority to US16/166,800 priority patent/US11124521B2/en
Publication of KR20190118821A publication Critical patent/KR20190118821A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D487/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C13/00—Cyclic hydrocarbons containing rings other than, or in addition to, six-membered aromatic rings
    • C07C13/28—Polycyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof
    • C07C13/32—Polycyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with condensed rings
    • C07C13/62—Polycyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with condensed rings with more than three condensed rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/43—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton
    • C07C211/54—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to two or three six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C321/00—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C321/24—Thiols, sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C07C321/28—Sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C07C321/30—Sulfides having the sulfur atom of at least one thio group bound to two carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02—Ethers
    • C07C43/235—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring and to a carbon atom of a ring other than a six-membered aromatic ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D307/91—Dibenzofurans; Hydrogenated dibenzofurans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing three or more hetero rings
    • 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
    • C07D405/10—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 carbon chain containing aromatic rings
    • 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
    • C07D405/14—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 three or more hetero rings
    • 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
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D487/16—Peri-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/0072—
    • H01L51/5012—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/81—Anodes
    • 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
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • 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
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • 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
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/02—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems
    • C07C2603/54—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing more than five condensed rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

축합환 화합물 및 상기 축합환 화합물을 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Condensed cyclic compound and organic light-emitting device including the same}
축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light-emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
본 발명의 실시예들은 축합환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 개시한다:
<화학식 1>
Figure pat00001
상기 화학식 1 중,
A1 및 A2는 각각 카바졸 그룹이고,
R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 시아노기-함유 그룹, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되되, R1 내지 R3 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이고,
R1 내지 R3 중 2 이상이 시아노기-함유 그룹일 경우에, R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하고,
a1 및 a2는 서로 독립적으로 1 내지 7 중에서 선택된 정수이고,
a1이 2 이상인 경우에, R1은 서로 동일하거나 상이하고,
a2가 2 이상인 경우에, R2는 서로 동일하거나 상이하고,
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중에 포함된 시아노기의 개수는 1 내지 10이고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 축합환 화합물을 적어도 1종 이상을 포함하는, 유기 발광 소자를 개시한다.
상기 축합환 화합물은 우수한 전기적 특성 및 열적 안정성을 갖는 바, 상기 축합환 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율, 고휘도, 장수명 및 고색순도 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
일 실시예에 있어서, 축합환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure pat00002
상기 화학식 1 중, A1 및 A2는 각각 카바졸 그룹이다.
상기 화학식 1 중, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 시아노기-함유 그룹, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되되, R1 내지 R3 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이고,
R1 내지 R3 중 2 이상이 시아노기-함유 그룹일 경우에, R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하다.
본 명세서에서 "시아노기-함유 그룹"은 시아노기로 치환된, C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 또는 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 시아노기만으로 이루어진 치환기, 즉 "시아노기"는 "시아노기-함유 그룹"이 아니다.
일 구현예를 따르면, 상기 시아노기-함유 그룹은 하기 화학식 2로 표시되는 그룹일 수 있다:
<화학식 2>
Figure pat00003
L1은 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
m1은 1 내지 5 중에서 선택된 정수이고,
m1이 2 이상인 경우에, L1은 서로 동일하거나 상이하고,
Ar1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되고,
n1은 1 내지 4 중에서 선택된 정수이고,
n1이 2 이상인 경우에, Ar1은 서로 동일하거나 상이하고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 2 중 L1이 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 인덴 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란(furan) 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 카바졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란(benzofuran) 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티오펜 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 L1이 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 L1이 벤젠 그룹일 수 있고, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 그룹이 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
Ar11 및 Ar12에 대한 설명은 서로 독립적으로 본 명세서에 기재된 Ar1에 대한 설명을 참조하고,
n11은 1 내지 4 중에서 선택된 정수이고,
n12는 1 내지 3 중에서 선택된 정수이고,
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 2 중 Ar1은 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphthyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵탈레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphthyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트라세닐기(anthracenyl), 플루오란트레닐기(fluoranthrenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl), 헥사세닐기(hexacenyl), 피롤일기(pyrrolyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 푸라닐기(furanyl), 벤조푸라닐기(benzofuranyl), 티오페닐기(thiophenyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 벤조티아졸일기(benzothiazolyl), 이소옥사졸일기(isoxazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조퓨라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조피리디닐기, 피리도인돌일기(pyridoindolyl), 벤조푸로피리디닐기(benzofuropyridinyl), 벤조티에노피리디닐기(benzothienopyridinyl), 피리미도인돌일기(pyrimidoindolyl), 벤조푸로피리미디닐기, 벤조티에노피리미디닐기, 페녹사지닐기, 피리도벤조옥사지닐기(pyridobenzooxazinyl) 및 피리도벤조티아지닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C2-C20알케닐기, C2-C20알키닐기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난쓰레닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조피리디닐기, 피리도인돌일기, 벤조푸로피리디닐기, 벤조티에노피리디닐기, 피리미도인돌일기, 벤조푸로피리미디닐기, 벤조티에노피리미디닐기, 페녹사지닐기, 피리도벤조옥사지닐기 및 피리도벤조티아지닐기; 및
-Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예를 따르면, 상기 화학식 2 중 Ar1은 수소, 중수소, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 시아노기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 Ar1은 수소, 중수소, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기; 및
중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택될 수 있고, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1 중 R1 내지 R3은 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C2-C20알케닐기, C2-C20알키닐기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난쓰레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기 및 퀴나졸리닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 R1 내지 R3은 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 중에서 선택될 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 R1 내지 R3은 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 및 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 중에서 선택될 수 있고, 다만 이에 한정되지 않는다.
상기 화학식 1 중, a1 및 a2는 서로 독립적으로 1 내지 7 중에서 선택된 정수이고,
a1이 2 이상인 경우에, R1은 서로 동일하거나 상이하고,
a2가 2 이상인 경우에, R2는 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중에 포함된 시아노기의 개수는 1 내지 10이다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중에 포함된 시아노기의 개수가 1 또는 2일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-21 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다:
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 화학식 1-1 내지 1-21 중,
R10 내지 R16에 대한 설명은 서로 독립적으로, 본 명세서에 기재된 R1에 대한 설명을 참조하고,
R20 내지 R26에 대한 설명은 서로 독립적으로, 본 명세서에 기재된 R2에 대한 설명을 참조하고,
R30에 대한 설명은, 본 명세서에 기재된 R3에 대한 설명을 참조하고,
R10 내지 R16, R20 내지 R26 및 R30 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이다.
일 구현예를 따르면, R10, R20 및 R30 중 적어도 하나가 시아노기-함유 그룹이거나, R11 내지 R16 및 R21 내지 R26 중 적어도 하나가 시아노기일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 상기 화학식 1-1로 표시되는 화합물일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1-1 내지 1-21 중, R10 내지 R14, R20 내지 R24 및 R30 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1-1 내지 1-21 중, R10, R20 및 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹일 수 있다.
또 하나의 구현예를 따르면, 상기 화학식 1-1 내지 1-21 중, (i) R10 및 R20이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
(ii) R10 및 R30이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
(iii) R11 내지 R14 및 R21 내지 R24 중 어느 하나가 시아노기이고; 및 R10 내지 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹이거나,
(iv) R15, R16, R25 및 R26 중 어느 하나가 시아노기이고; 및 R10 내지 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹일 수 있다.
다른 구현예를 따르면, 상기 화학식 1-1 내지 1-21 중, (i) R10 및 R20이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
(ii) R10 및 R30이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
(iii) R11 내지 R14 중 어느 하나; 및 R10이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
(iv) R21 내지 R24 중 어느 하나; 및 R20이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹일 수 있다.
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 112 중에서 선택될 수 있고, 다만 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 하기 수식 1 및 2를 만족할 수 있다:
<수식 1>
2.5 eV < ES1(TD) < 3 eV
<수식 2>
ΔEST < 0.3 eV
상기 수식 1 중 ES1(TD)는 상기 축합환 화합물의 일중항 에너지(eV)이고,
상기 수식 2 중 ΔEST는 상기 축합환 화합물의 일중항 에너지(eV)와 삼중항 에너지(eV)의 차이이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 1개 내지 10개의 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹을 포함하는 바, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 우수한 전기적 안정성을 가질 수 있다. 특히, 디인돌로카바졸 골격에 포함된 N 원자 또는 벤젠 고리에 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이 치환되어 있는 분자적 특징에 의하여, 유기 발광 소자에 적용할 경우에 전하 이동도가 높고 청색 등의 단파장의 구현에 적합하다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시된 축합환 화합물을 채용한 전자 소자, 예를 들면 유기 발광 소자는 장수명, 고양자효율 및 고전류효율을 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 7개의 고리 구조가 축합되어 디인돌로카바졸을 구성하여 분자 길이가 길고 강건한(rigid) 골격을 가짐으로써, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중 전자 밀도의 분극이 쉽게 일어나 상기 축합환 화합물은 높은 삼중항 에너지 값 및 우수한 전하 전달 특성을 가질 수 있다. 이로써, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 채용한 전자 소자, 예를 들면, 유기 발광 소자는 저구동전압, 고양자효율, 고전류효율 및 고휘도를 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중 일부 화합물의 분자량, HOMO 에너지 레벨, LUMO 에너지 레벨, T1 에너지 레벨 및 S1 에너지 레벨을 B3LYP 에 기반한 density functional theory (DFT)에 의한 분자 구조 최적화를 수반한 Gaussian 09 프로그램을 이용하며 평가한 결과는 하기 표 1과 같다.
HOMO (eV) LUMO (eV) T1 (eV) S1 (eV) ΔEST
화합물 41 -4.855 -1.613 2.664 2.726 0.061
화합물 61 -4.805 -1.656 2.612 2.689 0.078
화합물 84 -4.771 -1.678 2.563 2.665 0.102
화합물 80 -4.724 -1.626 2.572 2.646 0.074
화합물 76 -4.709 -1.599 2.583 2.703 0.119
상기 표로부터 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 우수한 전기적 특성, 예를 들면, 높은 T1 에너지 레벨을 가짐을 확인할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 합성 방법은, 후술하는 합성예를 참조하여, 당업자가 용이하게 인식할 수 있다.
제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된, 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 적어도 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 유기 발광 소자의 유기층, 예를 들어, 상기 유기층 중 발광층의 호스트로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 발광 소자는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동전압, 고양자효율, 고전류효율, 고휘도 및 장수명을 가질 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 발광층에 포함함으로써, 최대 발광 파장이 440 nm 내지 490 nm인 청색광을 방출할 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 유기 발광 소자의 유기층, 예를 들면, 상기 유기층 중 정공 수송층 재료, 전자 저지층 재료 및/또는 발광층 재료로 사용하기 적합할 수 있는 바, 다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 적어도 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 축합환 7화합물을 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동전압, 고양자효율, 고전류효율, 고휘도, 고 양자 발광 효율 및 장수명을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 상기 발광층에 포함되어 있을 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 상기 발광층에 포함되어 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 지연 형광 재료일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함(상기 호스트의 함량은 상기 도펀트의 함량보다 큼)하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 호스트의 역할을 하는 상기 축합환 화합물은 지연 형광 방출 메커니즘에 의하여 도펀트로의 에너지를 전달할 수 있다. 상기 도펀트는 형광 도펀트 및 인광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 공지된 임의의 도펀트 중에서 선택될 수 있다. 상기 호스트는 공지된 호스트 중에서 선택된 임의의 호스트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함(상기 호스트의 함량은 상기 도펀트의 함량보다 큼)하고, 상기 도펀트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 도펀트의 역할을 하는 상기 축합환 화합물은 지연 형광 방출 메커니즘에 의하여 지연 형광을 방출할 수 있다. 상기 호스트는 공지된 임의의 도펀트 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색광을 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 인광 도펀트를 포함한 청색 발광층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 정공 수송 영역에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역은 정공 수송층 및 전자 저지층 중 하나 이상를 포함하고, 상기 정공 수송층 및 전자 저지층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역은 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층에 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역은 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층에 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 포함될 수 있다. 상기 전자 저지층은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 전자 수송 영역에 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층에 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 정공 저지층을 포함하고, 상기 정공 저지층에 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 포함될 수 있다. 상기 정공 저지층은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중 형광 발광 성분의 비율은 90% 이상, 예를 들면, 95% 이상(또 다른 예로서, 98% 이상)일 수 있다. 또한, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함하되, 인광 방출 화합물(예를 들면, 중금속을 포함한 유기금속 화합물)은 비포함할 수 있다. 따라서, 상기 발광층은, 인광 도펀트를 포함하여, 전체 발광 성분 중 인광 발광 성분의 비율이 예를 들면, 80% 이상인, 인광 발광층과는 명백히 구분될 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 발광층은, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 용도에 따라, 하기와 같은 제1구현예, 제2구현예 또는 제3구현예에 따라 실시될 수 있다.
[제1구현예]
제1구현예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 형광 에미터로 사용되는 구현예, 즉 상기 축합환 화합물이 형광 에미터인 구현예이다.
따라서, 제1구현예에 따르면, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율은 80% 이상, 예를 들면, 90% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율이 95% 이상일 수 있다. 여기서, 상기 축합환 화합물의 발광 성분은 상기 축합환 화합물의 즉시 발광 성분(prompot emission component)과 상기 축합환 화합물의 역 항간교차(reverse intersystem crossing)에 의한 지연 형광 성분(delayed fluorescence component)의 합이다.
제1구현예에 따르면,
상기 발광층은 상기 축합환 화합물만으로 이루어지거나; 또는
상기 발광층은 호스트(여기서, 상기 호스트는 상기 축합환 화합물과 동일하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
제1구현예 중, 상기 발광층이 상기 축합환 화합물 외에 호스트를 더 포함할 경우, 상기 축합환 화합물의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이하, 예를 들면, 30중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이상, 예를 들면, 70중량부 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1구현예의 호스트에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
[제2구현예]
제2구현예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 형광 호스트로 사용되는 구현예이다.
따라서, 제2구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 형광 도펀트를 포함하되, 상기 호스트에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있고, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 형광 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상, 예를 들면, 예를 들면, 90% 이상(또 다른 예로서, 95% 이상)일 수 있다.
제2구현예 중 상기 발광층 중 상기 형광 도펀트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이하, 예를 들면, 30중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이상, 예를 들면, 70중량부 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2구현예의 형광 도펀트에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
제2구현예의 호스트는 상기 축합환 화합물만으로 이루어져 있거나, 공지된 다른 호스트를 더 포함할 수 있다. 공지된 다른 호스트의 구체예는 후술하는 바를 참조한다.
[제3구현예]
제3구현예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 보조 도펀트로 사용되는 구현예이다.
따라서, 제3구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트, 보조 도펀트 및 형광 도펀트를 포함하되, 상기 보조 도펀트에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있고, 상기 발광층은 하기 수식 3 및 2를 만족할 수 있다:
<수식 3>
ET1(HOST) - ET1(AD) > 0.05eV
<수식 4>
ES1(FD) - ES1(AD) < 0 eV
상기 수식 3 중 ET1(HOST)는 상기 호스트의 삼중항 에너지(eV)이고, ET1(AD)는 상기 보조 도펀트의 삼중항 에너지(eV)이고,
상기 수식 4 중 ES1(FD)는 상기 형광 도펀트의 일중항 에너지(eV)이고, ES1(AD)는 상기 보조 도펀트의 일중항 에너지(eV)이고,
상기 ET1(HOST), ET1(AD) 및 ES1(FD)은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
제3구현예에서, 상기 수식 3을 만족 (예를 들면, 0.10eV 이상 및 0.65eV 이하의 ET1(HOST) - ET1(AD)를 만족함) 함으로써, 상기 발광층 중 보조 도펀트에서 생성된 삼중항 여기자의 에너지가 상기 발광층 중 호스트로 이동할 수 없게 되어, 상기 삼중항 여기자가 발광 이외의 경로에서 손실되는 확률이 감소하게 된다. 이로써, 상기 유기 발광 소자는 고효율을 가질 수 있다.
또한, 제3구현예에서, 상기 수식 4를 만족 (예를 들면, -0.4eV 이상 및 -0.05 eV 이하의 ES1(FD) - ES1(AD)를 만족함) 함으로써, 상기 발광층 중 보조 도펀트에서 생성된 일중항 여기자의 에너지가 신속하게 형광 도펀트로 이동할 수 있게 된다. 이로써, 실질적으로, 상기 유기 발광 소자의 발광층 중 상기 형광 도펀트에서만 발광이 이루어지게 되어, 상기 형광 도펀트에 기초한 우수한 색순도의 형광 발광 스펙트럼을 실현할 수 있다. 뿐만 아니라, 상대적으로 짧은 여기자 수명을 갖는 형광 발광이 이루어질 수 있게 되어, 복수의 여기자 간의 상호 작용(여기자-여기자 간 상호 작용) 또는 여기자-전하(정공 또는 전자) 간의 상호 작용(여기자-폴라론 상호 작용)에 의해 일어날 수 있는 고휘도 하 효율 전한 현상(이른바, 롤-오프(roll-off) 현상)이 억제되어, 고효율을 갖는 유기 발광 소자를 구현할 수 있게 된다. 나아가, 상기 보조 도펀트는 짧은 여기자 수명을 갖게 되므로, 상기 보조 도펀트의 여기자 상태에서 일어날 수 있는 화학적 또는 물리적 열화의 확률이 감소될 수 있는 바, 상기 수식 4를 만족한 유기 발광 소자는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
제2구현예 중 상기 발광층 중 상기 형광 도펀트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이하, 예를 들면, 30중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 50중량부 이상, 예를 들면, 70중량부 이상일 수 있고, 상기 보조 도펀트의 함량은 상기 발광층 100중량부 당 30중량부 이하, 예를 들면, 20중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3구현예의 호스트 및 형광 도펀트에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 제2구현예에 따른 발광층은 i) 본 명세서에서 정의된 바와 같은 축합환 화합물(호스트) 및 ii) 형광 도펀트(형광 에미터)를 포함하고, 상기 제3구현예에 따른 발광층은 i) 호스트, ii) 형광 도펀트(형광 에미터) 및 iii) 본 명세서에서 정의된 바와 같은 축합환 화합물(보조 도펀트)를 포함하는 바, 제2구현예 및 제3구현예를 따르는 발광층에서는, forster energy transfer 메커니즘에 따라, 상기 축합환 화합물에서 형광 도펀트(형광 에미터)로의 에너지 전달(energy transfer)이 이루어질 수 있다.
상기 제1구현예 및 제3구현예의 호스트는 공지된 형광 호스트 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트는 2.9eV 이상의 삼중항 에너지 레벨, 예를 들면, 2.9eV 이상 및 4.5eV 이하의 삼중항 에너지 레벨을 가질 수 있다. 이로써, 상기 호스트로부터 형광 에미터, 형광 도펀트 및/또는 형광 도펀트로의 에너지 전이가 효과적으로 이루어질 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자는 고효율을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트는, 플루오렌-함유 화합물, 카바졸-함유 화합물, 디벤조퓨란-함유 화합물, 디벤조티오펜-함유 화합물, 인데노카바졸-함유 화합물, 인돌로카바졸-함유 화합물, 벤조퓨로카바졸-함유 화합물, 벤조티에노카바졸-함유 화합물, 아크리딘-함유 화합물, 디하이드로아크리딘-함유 화합물, 트라이인돌로벤젠-함유 화합물, 피리딘-함유 화합물, 피리미딘-함유 화합물, 트리아진-함유 화합물, 실리콘-함유 화합물, 시아노기-함유 화합물, 포스핀 옥사이드-함유 화합물 및 설폭사이드-함유 화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 호스트는, 적어도 하나의 카바졸 고리 및 적어도 하나의 시아노기를 포함한 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트는 하기 화합물 H1 내지 H19 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
상기 제2구현예 및 제3구현예의 형광 도펀트는 축합다환 화합물 및 스티릴계 화합물 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는, 나프탈렌-함유 코어, 플루오렌-함유 코어, 스파이로-비플루오렌-함유 코어, 벤조플루오렌-함유 코어, 디벤조플루오렌-함유 코어, 페난트렌-함유 코어, 안트라센-함유 코어, 플루오란텐-함유 코어, 트리페닐렌-함유 코어, 파이렌-함유 코어, 크라이센-함유 코어, 나프타센-함유 코어, 피센-함유 코어, 페릴렌-함유 코어, 펜타펜-함유 코어, 인데노안트라센-함유 코어, 테트라센-함유 코어, 비스안트라센-함유 코어 및 하기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 코어 중 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
또는, 상기 형광 도펀트는 스티릴-아민계 화합물 및 스티릴-카바졸계 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 형광 도펀트는, 예를 들어, 하기 화합물 FD(1) 내지 FD(16) 및 FD1 내지 FD13으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"은 유기 화합물뿐만 아니라, 금속을 포함한 유기금속 착체 등도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 유기층(15) 및 제2전극(19)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제1전극(11) 하부 또는 제2전극(19) 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 애노드일 수 있다. 상기 제1전극용 물질은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등과 같은 금속을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 단일층 또는 2 이상의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11) 상부로는 유기층(15)이 배치되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 수송 영역(hole transport region); 발광층(emission layer); 및 전자 수송 영역(electron transport region);을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 제1전극(11)과 발광층 사이에 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층만을 포함하거나, 정공 수송층만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(11)로부터 차례로 적층된, 정공 주입층/정공 수송층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(11) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 코팅 조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 및 전자 저지층 형성 조건은 정공 주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, 예를 들면, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00039
Figure pat00040
<화학식 201>
Figure pat00041
<화학식 202>
Figure pat00042
상기 화학식 201 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염, 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
Figure pat00043
상기 화학식 201A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
또는, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1, HP-1 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 HT-D1> <F4-TCNQ>
Figure pat00048
Figure pat00049
<HP-1>
Figure pat00050
상기 정공 수송 영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다.
상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층은 공지의 물질, 예를 들면, mCP를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00051
또는, 상기 정공 수송 영역은 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 전자 저지층의 두께는 약 50Å 내지 약 1000Å, 예를 들면, 약 70Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층된 구조를 가짐으로써, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 도펀트는 인광 도펀트일 수 있고, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 81>
Figure pat00052
상기 화학식 81 중,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 레늄(Re) 및 로듐(Rh) 중에서 선택되고,
Y81 내지 Y84는 서로 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N)이고,
Y81과 Y82는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고, Y83와 Y84는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고,
CY81 및 CY82는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 인덴 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란(furan) 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isooxazole) 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 카바졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란(benzofuran) 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티오펜 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이고, CY81과 CY82는 선택적으로(optionally), 유기 연결기(organic linking group)를 통하여 추가로 서로 결합되고,
R81 및 R82는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되고,
a81 및 a82는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
n81은 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
n82는 1, 2 또는 3이고,
L81은 1가 유기 리간드, 2가 유기 리간드 또는 3가 유기 리간드이고,
상기 Q1 내지 Q7에 대한 설명은 본 명세서의 화학식 1 중 -Si(Q1)(Q2)(Q3)의 Q1 내지 Q3에 대한 설명을 참조한다.
상기 R81 및 R82에 대한 설명은 본 명세서 중 R11에 대한 설명을 참조한다.
상기 인광 도펀트는 하기 화합물 PD1 내지 PD78 및 FIr6 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
또는, 상기 인광 도펀트는 하기 PtOEP를 포함할 수 있다:
Figure pat00068
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역은 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층 또는 전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 형성 조건은 정공 주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00069
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1, ET2 및 ET3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00073
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure pat00074
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, LiQ, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기층(15) 상부로는 제2전극(19)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(19)은 캐소드일 수 있다. 상기 제2전극(19)용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 제2전극(19) 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 제2전극(19)을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자(10)의 유기층(15)은 정공 수송 영역 및 발광층을 포함하고, 상기 정공 수송 영역 및 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함하되, 상기 정공 수송 영역에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물과 상기 발광층에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 서로 동일할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자(10)의 유기층(15)은 정공 수송 영역 및 발광층을 포함하고, 상기 정공 수송 영역 및 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함하되, 상기 정공 수송 영역에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물과 상기 발광층에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 서로 상이할 수 있다.
여기서, 상기 정공 수송 영역은 정공 수송층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은, i) 정공 수송층, ii) 전자 저지층 또는 iii) 상기 정공 수송층과 전자 저지층 모두에 포함되어 있을 수 있다. 상기 전자 저지층은 상기 발광층과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 포화 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethynyl), 프로피닐기(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C2-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-히드로퓨라닐기, 2,3-히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소(예를 들어, 탄소수는 1 내지 60일 수 있음) 외에 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 상기 화학식 1 중, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 2개의 벤젠이 단일 결합을 통하여 서로 결합되어 있는 1가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 2개의 벤젠이 단일 결합을 통하여 서로 결합되어 있는 1가 그룹을 의미한다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[실시예]
합성예 1: 화합물 41의 합성
Figure pat00075
15-phenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole(8.42mol, 3.55g)에 DMF(42mL)에 녹인 후, 플라스크에 NaH를 넣고 30분간 상온에서 교반시킨다. 2-fluorobenzonitrile (20.20mmol, 2.45g) 을 추가로 넣어 준 후 섭씨 80도에서 8시간 동안 반응을 진행시킨다. 메탄올을 침전시켜 침전물을 여과하여 수득한 물질을 CH2Cl2와 EA를 사용하여 칼럼 정제하였고, 화합물 41(수율 74%, 3.9g)을 수득하였다.
MALDI-MS Calcd: 623.21, Found: 624.2
합성예 2: 화합물 84의 합성
(1) 중간체 I-1의 합성
Figure pat00076
15-phenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 대신 tert-butyl carbazole을 사용하였고, 2-fluorobenzonitrile 대신 5-bromo-2-fluorobenzonitrile을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 화합물 41의 합성과 동일한 방법에 따라 중간체 I-1을(수율 82%, 8.95g) 합성하였다.
MALDI-MS Calcd: 458.14, Found: 459.1
(2) 화합물 84의 합성
Figure pat00077
5,15-bis(3,5-di-tert-butylphenyl)-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole (9.69mmol, 7g) 중간체 1 (11.63 mmol, 5.35g), tert-sodium butoxide (19.39mmol, 1.863g), Pd2(dba)3 (0.48mmo, 0.444g), 및 tri-tert-butyl phosphine (1.94mmol, 0.392g)에 톨루엔 (50 mL) 을 첨가하여 섭씨 110도에서 12시간 반응을 진행하였다. 이후, 실온으로 냉각시키고 메탄올을 사용하여 침전시키고 고체 화합물을 여과하였다. 이로부터 수득한 결과물을 칼럼정제 후 진공건조 하여 화합물 84 (수율 35%, 3.73g) 를 수득하였다.
MALDI-MS Calcd: 1099.65, Found: 1099.6
합성예 3: 화합물 80의 합성
(1) 중간체 I-4의 합성
Figure pat00078
상기 3구 플라스크에 페닐보론산 (63.6mmol, 7.75g), 5-bromo-2-fluorobenzonitrile (53 mmol, 10.6g), Na2CO3 (77.5 mmo, 8.43g), 물(80ml), THF(53ml), Toluene (53ml) 및 Pd(OAc2)4(1.59mmo, 0.357g)과 P(o-tolyl)3 (3.18mmol, 0.968g) 을 추가한 다음, 질소 분위기 하에서 2시간 동안 환류시켰다.
반응 종료 후, 실온까지 냉각시켜 메탕올에 석출된 고체를 여과하여 회수하고, CH2Cl2로 추출하고, MgSO4로 건조시킨 후, silica gel pad를 이용해서 여과하여 농축한 다음, CH2Cl2:Hexane 를 이용해서 재결정함으로써 중간체 I-4를 64%의 수율로 수득하였다.
(2) 화합물 80의 합성
Figure pat00079
15-phenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 대신 5,15-bis(3,5-di-tert-butylphenyl)-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 을 사용하였고, 2-fluorobenzonitrile 대신 중간체 I-4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 화합물 41의 합성과 동일한 방법에 따라 화합물 80을 77%의 수율로 합성하였다.
MALDI-MS Calcd: 898.5, Found: 899.5
합성예 4: 화합물 76의 합성
(1) 중간체 I-5의 합성
Figure pat00080
5-bromo-2-fluorobenzonitrile 대신 2-bromo-5-fluorobenzonitrile 을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 중간체 I-4의 합성과 동일한 방법에 따라 중간체 I-5를 (64%) 합성하였다.
(2) 화합물 76의 합성
Figure pat00081
15-phenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 대신 5,15-bis(3,5-di-tert-butylphenyl)-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 을 사용하였고, 2-fluorobenzonitrile 대신 중간체 I-5를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 화합물 41의 합성과 동일한 방법에 따라 화합물 76을 72%의 수율로 합성하였다.
MALDI-MS Calcd: 898.5, Found: 899.5
합성예 8: 화합물 61의 합성
Figure pat00082
15-phenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole 대신 5,15-diphenyl-10,15-dihydro-5H-pyrrolo[3,2-c:4,5-c']dicarbazole을 사용하였고, 2-fluorobenzonitrile 대신 중간체 I-4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 화합물 41의 합성과 동일한 방법에 따라 화합물 61을 41%의 수율로 합성하였다.
MALDI-MS Calcd: 674.25, Found: 675.2
평가예 1 : HOMO, LUMO 및 삼중항(T1) 에너지 레벨 평가
표 2의 방법에 따라 화합물 41, 61, 84, 80, 76 및 화합물 A, B, C, D, E 및 F의 HOMO, LUMO 및 T1 에너지 레벨을 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
HOMO 에너지 레벨 평가 방법 Cyclic voltammetry (CV) (전해질: 0.1 M Bu4NClO4 / 용매: CH2Cl2을 / 전극: 3전극 시스템(작업전극: GC, 기준전극: Ag/AgCl, 보조전극: Pt))를 이용하여 각 화합물의 전위(V)-전류(A) 그래프를 얻을 후, 상기 그래프의 환원 온셋(reduction onset)으로부터 각 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 계산함
LUMO 에너지 레벨 평가 방법 각 화합물을 CHCl3에 1x10-5M의 농도로 희석시켜, 시마즈 유브이-350 스펙트로메터(Shimadzu UV-350 Spectrometer)를 이용하여, 상온에서 UV 흡수 스펙트럼을 측정한 후, 상기 흡수 스펙트럼의 에지(edge)로부터의 광학 밴드갭(optical band gap)(Eg)를 이용하여 LUMO 에너지 레벨을 계산함
T1 에너지 레벨 평가 방법 톨루엔과 각 화합물의 혼합물(톨루엔 3cc에 각 화합물 1mg을 녹임)을 석영 셀에 넣은 후 액체 질소(77K)에 넣고 포토루미네센스 측정기기를 이용하여 포토루미네센스 스펙트럼을 측정하고 이를 일반 상온 포토루미네센스 스펙트럼과 비교하여 저온에서만 관측되는 피크만을 분석하여 T1 에너지 레벨을 계산함
화합물 No. HOMO(eV)
(실측치)		 LUMO(eV)
(실측치)		 T1 에너지 레벨(eV)
화합물 41 -5.64 -2.61 2.81
화합물 61 -5.55 -2.57 2.81
화합물 84 -5.56 -2.54 2.749
화합물 80 -5.36 -2.358 2.812
화합물 76 -5.48 -2.441 2.805
화합물 A -5.14 -1.80 2.91
화합물 B -5.41 -2.41 2.42
화합물 C -5.14 -2.34 2.42
화합물 D -5.24 -2.22 2.76
화합물 E -5.14 ND 2.76
화합물 F -5.16 -2.11 2.81
Figure pat00083
Figure pat00084
Figure pat00085
상기 표 3으로부터 상기 화합물들은 유기 발광 소자용 재료로 사용하기에 적합한 전기적 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
평가예 2: 발광 양자 효율, 발광 파장 및 지연형광 특성 평가
상기 화합물 1, 2, 3, A, B, C, D, E 및 F 각각을 도펀트로 하여, 석영셀에 100Å 두께로 H19(호스트) 및 도펀트(15% 중량)를 공증착한 샘플을 진공증착법을 이용하여 제작하였다. Hamamatsu photonics 사의 C9920-02 및 PMA-11를 이용하여, 상기 샘플을 340 nm의 파장을 갖는 여기광으로 질소 분위기 하에서 여기시킴으로써, 발광 양자 효율(PL quantum yield)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
도펀트 화합물 발광 양자 효율(%) 발광 파장 (nm) 발광색 지연 형광 유무
화합물 1 28 450 청색 O
화합물 2 48 455 청색 O
화합물 3 54 465 청색 O
화합물 4 66 458 청색 O
화합물 5 59 466 청색 O
화합물 A 3 380 바이올렛 X
화합물 B 13 528 녹색 O
화합물 C 38 538 녹색 O
화합물 D 3 487 청색 O
화합물 E 53 500 녹색 O
화합물 F 30 438 청색 O
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
표 4에 따르면, 상기 화합물 1, 2 및 3이 화합물 A, B 및 C 보다 높은 발광 양자 효율을 가짐을 확인할 수 있다. 또한, 녹색 발광을 하는 물질인 화합물 B, C 및 E의 경우에는 녹색의 내재적인 특성에 의해 발광 양자 효율은 높게 측정이 되었지만, 장파장으로 이동(shift)하여 청색 유기 발광 소자의 재료로서 적합한 특성을 가지고 있지 않았다. 또한 화합물 A의 경우는 바이올렛(violet) 계열의 단파장 영역의 발광 파장을 나타내고, S1 과 T1 영역의 에너지 차이가 커서 지연 형광이 아닌 단순 형광 발광의 특성을 나타내 청색 유기 발광 소자용 재료로 사용하기에 적합한 특성을 가지고 있지 않았다.
실시예 1
1500Å 두께의 ITO (Indium tin oxide)전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정 한 후 진공 층착기로 상기 기판을 이송하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상에 화합물 HT3를 진공증착하여 100Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에, 화합물 HT13을 증착하여 1300Å 두께의 정공 수송층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에, 상기 화합물 H19(호스트) 및 화합물 84(도펀트, 15%중량)를 증착하여 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에, ET3와 Liq를 함께 진공 증착하여 250Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에, Liq를 증착하여 5Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 1000Å 두께의 Al 제2전극(캐소드)를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00090
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
실시예 2 및 3 및 비교예 1 및 2
발광층 형성시 도펀트로서 화합물 84 대신 표 5에 기재된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 3: 유기 발광 소자의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 유기 발광 소자에 대하여 구동 전압, 전류 효율, 양자 효율 및 EL 스펙트럼을 전류-전압계(Keithley 2400) 및 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 측정하고 그 결과를 표 5에 정리하였다.
도펀트 구동 전압
(V)		 전류 효율
(cd/A)		 양자 효율
(%)		 발광 파장
(nm)
실시예 1 화합물 84 9.1 35.6 18.9 461
실시예 2 화합물 80 7.8 25.4 14.9 460
실시예 3 화합물 76 9.7 29.4 14.7 466
비교예 1 화합물 A 9.8 9.2 5.1 440
비교예 2 화합물 B 11.2 23.1 12.2 550
Figure pat00094
Figure pat00095
표 5를 참조하여, 본 발명의 화합물을 도펀트로서 사용한 실시예 1 내지 3의 유기 발광 소자는, 비교예 1 및 2의 유기 발광 소자에 비하여 구동 전압이 낮고, 전류 효율 및 양자 효율이 높은 것을 확인하였다. 또한, 실시예 1 내지 3의 유기 발광 소자는 청색의 발광 파장을 나타내는 것을 확인하였다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는, 축합환 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pat00096

    상기 화학식 1 중,
    A1 및 A2는 각각 카바졸 그룹이고,
    R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 시아노기-함유 그룹, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되되, R1 내지 R3 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이고,
    R1 내지 R3 중 2 이상이 시아노기-함유 그룹일 경우에, R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하고,
    a1 및 a2는 서로 독립적으로 1 내지 7 중에서 선택된 정수이고,
    a1이 2 이상인 경우에, R1은 서로 동일하거나 상이하고,
    a2가 2 이상인 경우에, R2는 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중에 포함된 시아노기의 개수는 1 내지 10이고,
    상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
    중에서 선택되고,
    상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시아노기-함유 그룹은 하기 화학식 2로 표시되는 그룹인, 축합환 화합물:
    <화학식 2>
    Figure pat00097

    L1은 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
    m1은 1 내지 5 중에서 선택된 정수이고,
    m1이 2 이상인 경우에, L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되고,
    n1은 1 내지 4 중에서 선택된 정수이고,
    n1이 2 이상인 경우에, Ar1은 서로 동일하거나 상이하고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 L1이 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 인덴 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란(furan) 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 카바졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란(benzofuran) 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티오펜 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 그룹이 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중에서 선택된 그룹인, 축합환 화합물:
    Figure pat00098

    Figure pat00099

    상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
    Ar11 및 Ar12에 대한 설명은 서로 독립적으로 제2항 중 Ar1에 대한 설명을 참조하고,
    n11은 1 내지 4 중에서 선택된 정수이고,
    n12는 1 내지 3 중에서 선택된 정수이고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 Ar1은 수소, 중수소, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 시아노기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
    중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
    중에서 선택된, 축합환 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R3은 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C2-C20알케닐기, C2-C20알키닐기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난쓰레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기 및 퀴나졸리닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기;
    중에서 선택된, 축합환 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중에 포함된 시아노기의 개수가 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-21 중 어느 하나로 표시되는 화합물인, 축합환 화합물:
    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104

    Figure pat00105

    상기 화학식 1-1 내지 1-21 중,
    R10 내지 R16에 대한 설명은 서로 독립적으로, 제1항 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
    R20 내지 R26에 대한 설명은 서로 독립적으로, 제1항 중 R2에 대한 설명을 참조하고,
    R30에 대한 설명은, 제1항 중 R3에 대한 설명을 참조하고,
    R10 내지 R16, R20 내지 R26 및 R30 중 적어도 하나가 시아노기 또는 시아노기-함유 그룹이다.
  9. 제8항에 있어서,
    R10, R20 및 R30 중 적어도 하나가 시아노기-함유 그룹이거나,
    R11 내지 R16, R21 내지 R26 중 적어도 하나가 시아노기인, 축합환 화합물.
  10. 제8항에 있어서,
    R10, R20 및 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹인, 축합환 화합물.
  11. 제8항에 있어서,
    (i) R10 및 R20이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
    (ii) R10 및 R30이 서로 독립적으로 시아노기-함유 그룹이거나,
    (iii) R11 내지 R14 및 R21 내지 R24 중 어느 하나가 시아노기이고; 및 R10 내지 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹이거나,
    (iv) R15, R16, R25 및 R26 중 어느 하나가 시아노기이고; 및 R10 내지 R30 중 어느 하나가 시아노기-함유 그룹인, 축합환 화합물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 112 중에서 선택된 어느 하나인, 축합환 화합물:
    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116
    .
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 하기 수식 1 및 2를 만족하는, 축합환 화합물:
    <수식 1>
    2.5 eV < ES1(TD) < 3 eV
    <수식 2>
    ΔEST < 0.3 eV
    상기 수식 1 중 ES1(TD)는 상기 축합환 화합물의 일중항 에너지(eV)이고,
    상기 수식 2 중 ΔEST는 상기 축합환 화합물의 일중항 에너지(eV)와 삼중항 에너지(eV)의 차이이다.
  14. 제1전극;
    제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;
    을 포함하고,
    상기 유기층은, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드이고,
    상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한, 유기 발광 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 상기 발광층에 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 발광층에 포함된 상기 축합환 화합물이 형광 에미터이고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율이 80% 이상인, 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 축합환 화합물만으로 이루어지거나; 또는
    상기 발광층이 호스트를 더 포함한, 유기 발광 소자.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 발광층이 호스트 및 형광 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있고,
    상기 호스트의 함량이 상기 형광 도펀트의 함량보다 크고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 형광 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상인, 유기 발광 소자.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 발광층이 호스트, 보조 도펀트 및 형광 도펀트를 포함하고,
    상기 보조 도펀트에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있고,
    상기 발광층이 하기 수식 3 및 4를 만족한, 유기 발광 소자:
    <수식 3>
    ET1(HOST) - ET1(AD) > 0.05eV
    <수식 4>
    ES1(FD) - ES1(AD) < 0 eV
    상기 수식 3 중 ET1(HOST)는 상기 호스트의 삼중항 에너지(eV)이고, ET1(AD)는 상기 보조 도펀트의 삼중항 에너지(eV)이고,
    상기 수식 4 중 ES1(FD)는 상기 형광 도펀트의 일중항 에너지(eV)이고, ES1(AD)는 상기 보조 도펀트의 일중항 에너지(eV)이고,
    상기 ET1(HOST), ET1(AD) 및 ES1(FD)은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
KR1020180042198A 2018-04-11 2018-04-11 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 KR20190118821A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042198A KR20190118821A (ko) 2018-04-11 2018-04-11 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
US16/166,800 US11124521B2 (en) 2018-04-11 2018-10-22 Condensed cyclic compound and organic light-emitting device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042198A KR20190118821A (ko) 2018-04-11 2018-04-11 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190118821A true KR20190118821A (ko) 2019-10-21

Family

ID=68160906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180042198A KR20190118821A (ko) 2018-04-11 2018-04-11 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11124521B2 (ko)
KR (1) KR20190118821A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113045483A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 北京鼎材科技有限公司 一种化合物及其应用
KR102516059B1 (ko) * 2020-02-26 2023-04-03 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 포함한 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108512B1 (ko) 2009-08-11 2012-01-30 덕산하이메탈(주) 오원자 헤테로 고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
US9290513B2 (en) 2009-08-11 2016-03-22 Duk San Neolux Co., Ltd. Compound containing 5-membered heterocycles, organic electronic device using same, and terminal comprising the latter
KR101840313B1 (ko) 2011-02-14 2018-03-21 에스에프씨 주식회사 피리딘 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
JP5923597B2 (ja) 2011-05-25 2016-05-24 アメリカン・ダイ・ソース・インコーポレーテッド オキシムエステル基および／またはアシル基の化合物
JP6220341B2 (ja) 2012-10-11 2017-10-25 出光興産株式会社 ラダー化合物、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
KR20140097044A (ko) 2013-01-29 2014-08-06 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자
KR20160061522A (ko) 2014-11-21 2016-06-01 에스케이케미칼주식회사 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
CN105399748B (zh) * 2015-12-24 2017-10-20 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一系列咔唑衍生物
CN106467482B (zh) 2016-07-27 2019-04-09 江苏三月光电科技有限公司 一种基于二芳基酮的化合物及其应用
CN106467532B (zh) 2016-08-19 2019-05-14 江苏三月光电科技有限公司 一种以含氮五元杂环为核心的化合物及其在oled器件上的应用
CN106467485B (zh) 2016-08-24 2020-04-03 中节能万润股份有限公司 一种以9-芴酮为核心的化合物及其应用
CN106467526B (zh) 2016-08-26 2019-05-24 江苏三月光电科技有限公司 一种含有氧杂蒽的有机化合物及其应用
CN106467486B (zh) 2016-08-26 2020-07-17 中节能万润股份有限公司 一种含有二甲基蒽的有机化合物及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20190315760A1 (en) 2019-10-17
US11124521B2 (en) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102659162B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102541267B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102601600B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102673818B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102289820B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102390371B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102335767B1 (ko) 카바졸계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102308116B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
EP3051604B1 (en) Organic light-emitting device
EP3109247A1 (en) Carbazole compound or analogues thereof and organic light-emitting device including the same
KR102446408B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
CN112585145B (zh) 多环化合物和包含其的有机发光器件
KR102463894B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102587060B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102463896B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102429875B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20240066150A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 이를 포함한 진단용 조성물
KR20170139339A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20220039383A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 상기 유기 발광 소자를 포함한 전자 장치
KR102531713B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20190118821A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102299363B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102217188B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20200078213A (ko) 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20200001439A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination