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KR102277303B1 - 신규한 유기화합물 및 상기 유기화합물을 포함하는 유기전계 발광소자 - Google Patents

신규한 유기화합물 및 상기 유기화합물을 포함하는 유기전계 발광소자 Download PDF

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KR102277303B1
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송인범
윤승희
강현빈
류재민
김진성
곽태호
김성훈
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 중수소화(Deuteration)된 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층의 재료로서 포함한 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및 장수명 등의 특성을 갖는 효과를 나타낸다.

Description

신규한 유기화합물 및 상기 유기화합물을 포함하는 유기전계 발광소자 {Novel organic compounds and an organic electroluminescent device comprising the same}
본 발명은 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 중수소화(Deuteration)된 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층의 재료로서 포함한 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
유기전계 발광소자는 기존 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 전계 방출 디스플레이(FED) 등의 타 평판 표시 소자에 비해 구조가 간단하고, 제조 공정상 다양한 장점이 있으며 높은 휘도 및 시야각 특성이 우수하며, 응답속도가 빠르고 구동전압이 낮아 벽걸이 TV등의 평판 디스플레이 또는 디스플레이의 배면광, 조명, 광고판 등의 광원으로서 사용되도록 활발하게 개발이 진행되고 있다.
유기전계 발광소자는 일반적으로 전압을 인가하였을 때 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 재결합하여 전자-정공 쌍인 엑시톤을 형성하며 이 엑시톤의 에너지를 발광 재료에 전달함에 의해 빛으로 변환된다.
유기전계 발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위해 이스트만 코닥사의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 두 개의 반대 전극 사이에 적층형 유기물 박막을 구성한 저전압 구동 유기 전기발광 소자가 보고(C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51권 913페이지, 1987년)된 이래, 다층 박막 구조형 유기전계 발광소자용 유기 재료에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 음극(전자주입전극)과 양극(정공주입전극), 및 상기 두 전극 사이에 하나 이상의 유기층을 포함하는 구조를 갖는다.
유기전계 발광소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입물질, 정공수송물질, 발광물질, 전자수송물질, 전자주입물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입물질이나 정공수송물질로는 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이주로 사용되고 있다. 한편, 전자 주입물질이나 전자수송물질로는 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다.
발광층 물질로는 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 가진 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다. 이러한 물질이 사용된 발광층은 정공층과 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태에 되돌아갈 때에 에너지를 광으로서 방출한다. 각 층 화합물 사용은 결과적으로 유기전계 발광소자의 특성 및 구현에 영향을 미친다.
최근의 유기전계 발광소자는 장기 수명화, 저전압 구현 및 발광 효율의 향상 등이 한층 더 요구되고 있다. 유기전계 발광소자의 저전압 구현, 발광 효율의 향상 및 장기 수명화는 디스플레이의 소비 전력의 저하, 내구성의 향상에 이어지는 중요한 과제로 인식되고 있다.
이를 위해 본 발명의 발명자들은 극성분자를 포함한 중수소화(Deuteration)된 안트라센 유기 화합물을 통해 저전압 구현 및 수명의 향상을 도모하고자 하였다.
한국공개특허 제10-2013-0010633호, 한국등록특허 제10-1368164호
본 발명은 발광층의 블루 호스트 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 신규 화합물은 극성분자를 포함하여 구동 전압이 낮고, 중수소화(Deuteration)된 안트라센 유기 화합물을 포함하여 수명이 증대된 동시에 발광 효율 및 외부양자효율(EQE) 등의 특성이 우수한 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020074108578-pat00001
여기서,
Y는 하기 [화학식 2]로 표시되는 치환기이며,
[화학식 2]
Figure 112020074108578-pat00002
X는 O 또는 S이며,
n은 0 내지 4의 정수이며,
m은 0 내지 3의 정수이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알케닐렌기 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알케닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
Ar1은 치환 또는 비치환의 탄소수 6내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30개의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기 이루어진 군으로부터 선택되며,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R9 및 R10은 각각 독립적으로 인접하는　기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
상기 R1 내지 R10, L1 내지 L2 및 Ar1은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있되,
L1 내지 L2 및 Ar1의 치환기 및 R1 내지 R10 중 적어도 하나는 중수소이다.
또한, 본 발명에 있어서 R1 내지 R8 중 적어도 하나는 바람직하게 중수소인 것이 좋다.
또한, 본 발명에 있어서 L1 은 바람직하게 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택되고, L2는 단일결합, 치환 또는 비치환의 페닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게 L1은 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기인 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 하나 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 하나 이상의 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물을 하나 이상 포함하는 유기전계 발광소자이다.
또한, 본 발명의 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광층, 정공차단층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기전계 발광소자이다.
또한, 본 발명의 상기 유기물층은 발광층이며, 상기 발광층은 본 발명의 화학식 1의 화합물을 호스트로 포함하는 유기전계 발광소자이다.
상기 유기전계 발광소자는 양극으로부터 정공주입층(HIL, hole injection layer), 정공수송층(HTL, hole transport layer), 발광층(EML, light emitting layer), 전자수송층(ETL, electron transport layer) 또는 전자주입층(EIL, electron injection layer)의 순서로 적층되며, 발광층의 효율을 높이기 위하여 전자차단층(EBL, electron blocking layer) 또는 정공차단층(HBL, hole blocking layer)을 각각 발광층의 앞뒤에 추가로 포함할 수 있다
구체적으로, 상기 유기전계 발광소자는 상기 제1 전극과 상기 유기물층 사이 또는 상기 유기물층과 상기 제2 전극사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광층, 정공차단층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 추가적인 유기물층을 더 포함할 수 있다.
또한, 텐덤 유기전계 발광소자의 경우, 단일 발광소자 (EL Unit)가 CGL(Charge Generation Layer)에 의해 2개 이상 연결된 구조로 되어 있다. 상기 유기전계 발광소자는 기판상에 서로 대항된 제1 전극 및 제2 전극과 상기 제1 및 제2 전극 사이에 적층되어 특정한 빛을 방사하는 발광층을 가지는 두 개 또는 그 이상의 복수의 스택(stack)을 포함한다. N타입 전하 생성층 및 P타입 전하생성층으로 이루어진 전하 생성층(CGL)과 연결된 발광층은 청색 혹은 황녹색 혹은 적색으로 구성되어 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 제1 색의 빛을 생산하는 제1 발광부 및 상기 제1 발광부 상에 적층되고, 제2 색의 빛을 생산하는 제2 발광부를 포함하는 유기전계 발광소자를 제공하고, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나가 호스트 물질을 포함하고, 상기 호스트 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112020074108578-pat00003
여기서,
Y는 하기 [화학식 2]로 표시되는 치환기이며,
[화학식 2]
Figure 112020074108578-pat00004
X는 O 또는 S이며,
n은 0 내지 4의 정수이며,
m은 0 내지 3의 정수이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알케닐렌기 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알케닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
Ar1은 치환 또는 비치환의 탄소수 6내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30개의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기 이루어진 군으로부터 선택되며,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R9 및 R10은 각각 독립적으로 인접하는　기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
상기 R1 내지 R10, L1 내지 L2 및 Ar1은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있되,
L1 내지 L2 및 Ar1의 치환기 및 R1 내지 R10 중 적어도 하나는 중수소이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
일 구현예에서, 상기 제1 발광부는 제1 전극, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 순차적으로 포함하고, 상기 제2 발광부는 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 순차적으로 포함하고, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 중 적어도 하나가 상기 호스트 물질을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따라 2개의 발광부를 가지는 탠덤 구조의 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기전계 발광소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하는 유기발광층(130)을 포함한다. 유기발광층(130)은 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하며 제1 발광층(144)을 포함하는 제1 발광부(ST1, 140)와, 제1 발광부(140)와 제2 전극(120) 사이에 위치하며 제2 발광층(154)를 포함하는 제2 발광부(ST2, 150)와, 제1 및 제2 발광부(140, 150) 사이에 위치하는 전하생성층(CGL, 160)을 포함한다.
제1 전극(120)은 정공을 주입하는 양극(anode)으로, 일함수(workfunction)가 높은 도전성 물질, 예를 들어, 인듐-주석-산화물(Indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(Indium-zinc-oxide; IZO), 아연-산화물(ZnO) 중 어느 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 제2 전극(120)은 전자를 주입하는 음극(cathode)으로, 일함수가 작은 도전성 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 발광부(140)는 제1 전극(110)과 제1 발광층(144) 사이에 위치하는 정공주입층(141)과, 정공주입층(141)과 제1 발광층(144) 사이에 위치하는 제1 정공수송층(142)과, 제1 발광층(144)과 전하생성층(160) 사이에 위치하는 제1 전자수송층(146)을 포함한다.
정공주입층(141)은 무기물인 제1 전극(120)과 유기물인 제1 정공수송층(142) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 정공주입층(141)은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수도 있고, 또는, 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(141)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9-일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; HATCN), 1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane; F4-TCNQ), 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다.
예를 들어, 정공주입층(141)의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 정공주입층(141)의 두께가 1 nm 이상이면 정공 주입 특성을 향상시킬 수 있고, 150nm 이하이면 정공주입층(141)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다. 정공주입층(141)은 유기전계 발광소자의 구조나 특성에 따라 생략될 수도 있다.
제1 정공수송층(142)은 정공주입층(141)과 제1 발광층(144) 사이에 위치하고, 제1 발광층(144)은 제1 정공수송층(142)와 제1 전자수송층(146) 사이에 위치하며, 제1 전자수송층(146)은 제1 발광층(144)과 전하생성층(160) 사이에 위치한다.
제2 발광부(150)는 제2 정공수송층(152)과, 제2 발광층(154)과, 제2 전자수송층(156)과, 전자주입층(158)을 포함한다. 제2 정공수송층(152)은 전하생성층(160)과 제2 발광층(154) 사이에 위치하고, 제2 발광층(154)은 제2 정공수송층(152)과 제2 전극(120) 사이에 위치한다. 또한, 제2 전자수송층(156)은 제2 발광층(154)과 제2 전극(120) 사이에 위치하며, 전자주입층(158)은 제2 전자수송층(156)과 제2 전극(120) 사이에 위치한다.
제1 및 제2 정공수송층(142, 152)은, 각각, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수도 있고, 또는, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPD, MTDATA, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(1,3-bis(N-carbazolyl)benzene; mCP), CuPC, TCTA, 트리스(트리플루오비닐에테르)-트리스(4-카바조일-9-일-페닐)아민(tris(trifluorovinyl ether)-tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TFV-TCTA), 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 트리-p-톨릴아민(tri-ptolylamine), N-[1,1'-바이페닐]-4-일-9,9-디메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-아민(N-[1,1'-biphenyl]-4-yl-9,9-diMethyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]-amine), 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP) 및/또는 1,1-비스(4-(N,N'-디(p-톨릴)아미노)페닐)사이클로헥산(1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino)phenyl)cyclohexane; TAPC) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
제1 정공수송층(142) 및 제2 정공수송층(152) 각각의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 정공수송층(142, 152)의 두께가 1 nm 이상이면 정공 수송 특성을 향상시킬 수 있고, 150 nm 이하이면 제1 및 제2 정공수송층(142, 152)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다. 제1 정공수송층(142)과 제2 정공수송층(152)은 동일한 물질로 이루어지거나 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 제1 및 제2 발광층(144, 154) 각각은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색을 발광한다. 도펀트 소재는 호스트 소재를 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
일례로, 제1 발광층(144)은 청색(B), 적색(R), 녹색(G) 또는 황색(Yellow, Y)을 발광할 수 있다. 제1 발광층(144)이 청색 발광물질층인 경우, 청색(Blue) 발광물질층, 진청색(Dark Blue) 발광물질층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광물질층 중 하나를 포함한다. 또는, 제1 발광층(144)은 청색 발광물질층 및 적색(R) 발광물질층, 청색 발광물질층 및 황록색(Yellow-Green, YG) 발광물질층, 또는 청색 발광물질층 및 녹색(G) 발광물질층으로 구성될 수도 있다.
한편, 제2 발광층(154)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황록색(YG) 발광물질층 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제1 발광층(144)은 청색을 발광하고, 제2 발광층(154)은 청색보다 장파장인 녹색(G), 황록색(YG), 황색(Y) 또는 오렌지색을 발광할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광층(144)이 청색 광을 발광하는 경우, 제1 발광층(134)은 안트라센(anthracene) 및 그 유도체, 파이렌(pyrene) 및 그 유도체, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 및, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.
제1 발광층(144)에 사용될 수 있는 청색 형광 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl; DPVBi), 9,10-디-(2-나프틸)안트라센(9,10-di-(2-naphtyl)anthracene; ADN), 2,5,8,11-테트라-t-부틸페릴렌(tetra-t-butylperylene; TBADN), 2-터르-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(2-tert-butyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene), 2-메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(2-methyl-9,10-di(2-naphtyl)anthracene; MADN), 및/또는 2,2',2"-(1,3,5-벤자인트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸(2,2',2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole; TBPi) 등을 포함한다. 화학식 1로 표시되는 화합물에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
또한, 제1 발광층(144)에 사용될 수 있는 청색 형광 도펀트 물질은 4,4'-비스(9-에틸-3-카바조비닐렌)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl; BCzVBi) 및/또는 디페닐-[4-(2-[1,1;4,1]테트라페닐-4-일-비닐)-페닐]-아민(diphenyl-[4-(2-[1,1;4,1]terphenyl-4-yl-vinyl)-phenyl]-amine; BD-1)은 물론이고, spiro-DPVBi, spiro-CBP, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene, DSB) 및 그 유도체, 디스티릴아릴렌(distyryl arylene, DSA) 및 그 유도체, 폴리플루오렌(polyfluoorene; PF)계 고분자 및 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene; PPV)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 청색 도펀트로서, 이리듐(iridium) 계열의 도펀트인 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 이때, 제1 발광층(144)은 청색 발광물질층 외에 스카이 블루(Sky Blue) 발광물질층 또는 진청색(Deep Blue) 발광물질층일 수 있다. 이때, 제1 발광부(144)에서의 발광 파장은 440 nm 내지 480 nm 범위일 수 있다.
제1 발광층(144)이 녹색(G) 발광물질층인 경우, 제1 발광층(144)은 CBP 등의 호스트와 이리듐(iridium) 계열의 도펀트(예를 들어, dp2Ir(acac), op2Ir(acac) 등)를 포함하는 인광 발광물질층, 또는 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, 상기 제1 발광층(144)은 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum; Alq)을 포함하는 형광 발광물질층일 수도 있다. 이때, 제1 발광층(144)에서의 발광 파장은 510 nm 내지 570 nm 범위일 수 있다.
또한, 제1 발광층(144)이 적색(R) 발광물질층인 경우, 제1 발광층(144)은 CBP, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 등의 호스트와, 비스(1-페닐이소퀴놀린)아세틸아세토네이트이리듐(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium; PIQIr(acac)), 비스(1-페닐퀴놀린)아세틸아세토네이트이리듐 ((1-phenylquinoline)acetylacetonateiridium; PQIr(acac)) 및 옥타에틸포피린 백금(octaethylporphyrin platinum; PtOEP)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 도펀트를 포함하는 인광 발광물질층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또는, 제1 발광층(144)은 1,3,4-옥사디아졸:트리스(디벤조일메탄)모노(1,10-페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(1,3,4-oxadiazole:Tris(dibenzoylmethane)mono(1,10-phentathroline)europium(Ⅲ); PBD:Eu(DBM)3(Phen)) 또는 페릴렌(Perylene) 및 그 유도체를 포함하는 형광 발광물질층일 수도 있다. 이때, 제1 발광층(144)에서의 발광 파장은 600 nm 내지 650 nm 범위일 수 있다.
제1 발광층(144)이 황색(Y) 발광물질층인 경우, 황록색(Yellow-Green, YG) 발광물질층의 단일 구조 또는 황록색 발광물질층과 녹색(Green) 발광물질층의 이중층 구조일 수 있다. 일례로, 제1 발광층(144)인 황색 발광물질층인 경우, 황색 발광물질층은 CBP 또는 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; BAlq) 및 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 중 선택된 적어도 하나의 호스트와, 황록색을 발광하는 황록색 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 이때, 제1 발광층(144)에서의 발광 파장은 510 nm 내지 590 nm 범위일 수 있다.
선택적인 실시형태에서, 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드(100)의 적색 효율을 향상시키기 위해서, 제1 발광층(144)은 2개의 발광물질층, 일례로 황록색 발광물질층과 적색 발괄물질층 또는 청색 발광물질층과 적색 발광물질층으로 이루어질 수 있다.
한편, 제2 발광층(154)이 황록색 발광물질층인 경우, 황록색(YG) 발광물질층의 단층 구조 또는 황록색 발광물질층과 녹색(G) 발광물질층의 이중층 구조로 이루어질 수 있다. 제2 발광층(154)이 황록색 발광물질층의 단층 구조인 경우, 제2 발광층(154)은 CBP, BAlq, 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 호스트와, 황록색을 발광하는 황록색 인광 도펀트를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제2 발광층(154)이 황색 발광물질층인 경우, 제2 발광층(154)은 CBP, BAlq 및 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 호스트와, 황색을 발광하는 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일 구현예에서, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 중 적어도 하나가 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 물질을 포함할 수 있다.
제1 전자수송층(146)과 제2 전자수송층(156)은 각각 제1 발광부(140)과 제2 발광부(150)에서의 전자 수송을 원활하게 하는 역할을 한다. 제1 및 제2 전자수송층(146, 156) 각각은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체일 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)은 각각 Alq3, 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-tbutylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 리튬 퀴놀레이트(lithiumquinolate; Liq), 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1Hbenzimidazol), 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-터르부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole; TAZ), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline; TPQ), 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠(1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene; TmPyPB) 및/또는 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimiazole-2-yl)benzene; TPBI)과 같은 전자 수송 물질로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)은 각각 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물로 이루어질 수 도 있다.
선택적으로, 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)은 각각 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 화합물이 도핑되어 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)의 도펀트로 사용될 수 있는 금속 성분은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 세슘(Cs)와 같은 알칼리 금속 및/또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)과 같은 알칼리토금속을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 화합물은 대략 1 내지 20 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 전자수송층(146, 156) 각각의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)의 두께가 1 nm 이상이면 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150 nm 이하이면 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다. 제1 및 제2 전자수송층(146, 156)은 동일한 물질로 이루어지거나 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
전자주입층(158)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2 및 RaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate), Alq3, BAlq, PBD, 스파이로-PBD, TAZ 등의 유기계 물질이 사용될 수 있다. 또는 전자주입층(158)은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
전자주입층(158)의 두께는 0.5 내지 50 nm일 수 있다. 전자주입층(158)의 두께가 0.5 nm 이상이면 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50 nm 이하이면 전자주입층(158)의 두께 증가에 의한 구동 전압 상승 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 탠덤(tandem) 구조를 가지는 유기전계 발광소자(100)는 제1 발광부(140)와 제2 발광부(150) 사이에, 각각의 발광층에서 발생하는 전류 효율을 증가시키고, 전하를 원활하게 분배할 수 있도록 전하생성층(Charge generation layer, CGL, 160)이 위치한다. 즉, 전하생성층(160)은 제1 발광부(140)와 제2 발광부(150) 사이에 위치하며, 제1 발광부(140)와 제2 발광부(150)는 전하생성층(160)에 의해 연결된다. 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(162)과 P형 전하생성층(164)이 인접하게 위치하면서 접합된 PN-접합 전하생성층일 수 있다.
N형 전하생성층(162)은 제1 전자수송층(146)과 제2 정공수송층(152) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(164)은 N형 전하생성층(162)과 제2 정공수송층(152) 사이에 위치한다. 전하생성층(160)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 제1 및 제2 발광부(140, 150)에 전자와 및 전공을 공급한다.
즉, N형 전하생성층(162)은 제1 발광부(140)의 제1 전자수송층(146)으로 전자를 공급하고, 제1 전자수송층(146)은 제1 전극(110)에 인접한 제1 발광층(144)에 전자를 공급한다. 한편, P형 전하생성층(164)은 제2 발광부(150)의 제2 정공수송층(152)으로 정공을 공급하고, 제2 정공수송층(152)은 제2 전극(120)에 인접한 제2 발광층(154)에 정공을 공급한다.
이때, P형 전하생성층(164)은 금속 또는 P형 도펀트가 도핑된 유기 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 P형이 도핑된 유기물질에 사용되는 P형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 P형 도펀트는 F4-TCNQ, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbCl5으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 호스트는 NPB, TPD, N,N,N',N'-테트라나프탈레닐-벤지딘(N,N,N',N'-tetranaphthalenyl-benzidine, TNB) 및 HAT-CN으로 구성되는 군에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다.
선택적으로, N형 전하생성층(162)은 도펀트로서 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 화합물과 같은 금속 화합물을 포함할 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속은 본 발명에 따른 유기 화합물을 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
알칼리 금속이나 알칼리토 금속 화합물로 N형 전하생성층(162)을 도핑하여, N형 전하생성층(162)으로의 전자 주입 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, N형 전하생성층(162)에 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속을 도펀트로 사용하면, 도펀트로 사용된 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속이 본 발명의 유기 화합물과 결합하여 갭 스테이트(gap state)를 형성한다. 이에 따라, N형 전하생성층(162)과 P형 전하생성층(164)의 에너지 레벨 차이가 완화되어, N형 전하생성층(162)에서 제1 전자수송층(146)으로의 전자 주입이 향상된다.
도 2에서, 유기전계 발광소자(200)는 서로 마주하는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)과, 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 위치하는 유기발광층(230)을 포함한다. 유기발광층(230)은 제1 발광부(ST1, 240), 제2 발광부(ST2, 250), 제3 발광부(ST3, 270)와, 제1 전하생성층(CGL1, 260) 및 제2 전하생성층(CGL2, 280)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 제1 및 제2 전극(210, 220) 사이에는 넷 이상의 발광부와 셋 이상의 전하생성층이 배치될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 제1 전극(210)은 정공을 주입하는 양극으로서, 일함수가 높은 도전성 물질, 예를 들어, ITO, IZO, ZnO 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 제2 전극(220)은 전자를 주입하는 음극으로서, 일함수가 작은 도전성 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 전하생성층(260, 280)은 제1 및 제2 발광부(240, 250)와 제2 및 제3 발광부(250, 270) 사이에 각각 위치하며, 제1 발광부(240), 제1 전하생성층(260), 제2 발광부(250), 제2 전하생성층(280), 제3 발광부(270)가 제1 전극(210) 상에 순차 적층된다. 즉, 제1 발광부(240)는 제1 전극(210)과 제1 전하생성층(260) 사이에 위치하며, 제2 발광부(250)는 제1 전하생성층(260)과 제2 전하생성층(280) 사이에 위치하고, 제3 발광부(270)는 제2 전극(220)과 제2 전하생성층(280) 사이에 위치한다.
제1 발광부(240)는 제1 전극(210) 상에 순차 적층되는 정공주입층(241), 제1 정공수송층(242), 제1 발광층(244), 제1 전자수송층(246)을 포함할 수 있다. 이때, 정공주입층(241)과 제1 정공수송층(242)은 제1 전극(210)과 제1 발광층(244) 사이에 위치하는데, 정공주입층(241)은 제1 전극(210)과 제1 정공수송층(242) 사이에 위치한다. 또한, 제1 전자수송층(246)은 제1 발광층(244)과 제1 전하생성층(260) 사이에 위치한다.
정공주입층(241), 제1 정공수송층(242), 제1 발광층(244), 제1 전자수송층(246)은 각각 도 1에 도시한 대응되는 정공주입층(141), 제1 정공수송층(142), 제1 발광층(144) 및 제1 전자수송층(146)과 동일한 특징을 가질 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 예를 들어, 제1 발광층(244)은 청색(B) 발광물질층일 수 있다. 이때, 제1 발광부(240)에서의 발광 파장은 440 nm 내지 480 nm 범위일 수 있다.
제2 발광부(250)는 제2 정공수송층(252), 제2 발광층(254), 제2 전자수송층(256)을 포함할 수 있다. 제2 정공수송층(252)은 제1 전하생성층(260)과 제2 발광층(254) 사이에 위치하고, 제2 전자수송층(256)은 제2 발광층(254)과 제2 전하생성층(280) 사이에 위치한다.
제2 정공수송층(252), 제2 발광층(254), 제2 전자수송층(256)은 각각 도 1에 도시한 대응되는 제2 정공수송층(152), 제2 발광층(154) 및 제2 전자수송층(156)과 동일한 특징을 가질 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 예를 들어, 제2 발광층(254)은 황록색(YG) 또는 황색 발광물질층일 수 있다. 이때, 제2 발광부(250)에서의 발광 파장은 510 nm 내지 590 nm 범위 또는 460 nm 내지 510 nm 범위일 수 있다.
제3 발광부(270)는 제3 정공수송층(272), 제3 발광층(274), 제3 전자수송층(276) 및 전자주입층(278)을 포함할 수 있다. 제3 정공수송층(272)은 제2 전하생성층(280)과 제3 발광층(274) 사이에 위치하고, 제3 전자수송층(276)은 제3 발광층(274)과 제2 전극(220) 사이에 위치하며, 전자주입층(278)은 제3 전자수송층(276)과 제2 전극(220) 사이에 위치한다.
제3 정공수송층(272), 제3 전자수송층(276), 전자주입층(278)은 각각 도 1의 제2 정공수송층(152), 제2 전자수송층(156) 및 전자주입층(158)과 유사한 특징을 가질 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 한편, 제3 발광층(274)은 제1 발광층(144) 또는 제2 발광층(154)과 유사한 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 발광층(274)은 청색(B) 발광물질층일 수 있다. 이때, 제3 발광부(270)에서의 발광 파장은 440 nm 내지 480 nm 범위일 수 있다. 다른 선택적인 실시형태에서, 제3 발광층(274)은 황록색(YG) 또는 황색 발광물질층일 수 있으며, 제3 발광부(270)에서의 발광 파장은 460 nm 내지 590 nm 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 일 구현예에서, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 중 적어도 하나가 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 물질을 포함할 수 있다.
제1 전하생성층(260)은 제1 발광부(240)와 제2 발광부(250) 사이에 위치하고, 제2 전하생성층(280)은 제2 발광부(250)와 제3 발광부(270) 사이에 위치한다. 제1 및 제2 전하생성층(260, 280) 각각은 N형 전하생성층(262, 282)과 P형 전하생성층(264, 284)이 접합된 PN-접합 전하생성층일 수 있다.
제1 전하생성층(260)에 있어서, N형 전하생성층(262)은 제1 전자수송층(246)과 제2 정공수송층(252) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(264)은 N형 전하생성층(262)과 제2 정공수송층(252) 사이에 위치한다.
또한, 제2 전하생성층(280)에 있어서, N형 전하생성층(282)은 제2 전자수송층(256)과 제3 정공수송층(272) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(284)은 N형 전하생성층(282)과 제3 정공수송층(272) 사이에 위치한다.
제1 및 제2 전하생성층(260, 280)은 전하를 생성하거나 전하를 정공 및 전자로 분리하여 제1 내지 제3 발광부(240, 250, 270)에 전자와 및 전공을 공급한다.
즉, 제1 전하생성층(260)에 있어서, N형 전하생성층(262)은 제1 발광부(250)의 제1 전자수송층(246)으로 전자를 공급하고, P형 전하생성층(264)은 제2 발광부(250)의 제2 정공수송층(252)으로 정공을 공급한다.
또한, 제2 전하생성층(280)에 있어서, N형 전하생성층(282)은 제2 발광부(250)의 제2 전자수송층(256)으로 전자를 공급하고, P형 전하생성층(284)은 제3 발광부(270)의 제3 정공수송층(272)으로 정공을 공급한다.
이때, P형 전하생성층(262, 282P)은 금속 또는 P형 도펀트가 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 P형이 도핑된 유기물질에 사용되는 P형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 P형 도펀트는 F4-TCNQ, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbCl5으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 호스트는 NPB, TPD, TNB 및 HAT-CN으로 구성되는 군에 서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다.
선택적으로, N형 전하생성층(262, 282)은 도펀트로서 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속을 포함하는 금속 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, N형 전하생성층(262, 282)은 본 발명에 따른 유기 화합물 이외에도 LiQ, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2 및 RaF2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
금속이나 알칼리토 금속 화합물로 N형 전하생성층(262, 282)을 도핑하여, N형 전하생성층(262, 282)으로의 전자 주입 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 유기발광 표시장치 및 유기전계 발광소자를 적용한 조명 장치 등에 활용될 수 있다. 일례로, 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유기발광 표시장치(300)는 기판(301)과, 유기전계 발광소자(400)와, 유기전계 발광소자(400)를 덮는 인캡슐레이션 필름(390)을 포함할 수 있다. 기판(301) 상에는 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)와, 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 유기전계 발광소자(400)가 위치한다.
도시하지 않았으나, 기판(301) 상에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선, 게이트 배선 및 데이터 배선 중 어느 하나와 평행하게 이격되어 연장되는 파워 배선, 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 스위칭 박막트랜지스터, 파워 배선 및 스위칭 박막트랜지스터의 일 전극에 연결되는 스토리지 캐패시터가 더 형성된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 스위칭 박막트랜지스터에 연결되며, 반도체층(310)과, 게이트 전극(330)과, 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)을 포함한다.
반도체층(310)은 기판(301) 상에 형성되며, 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 반도체층(310)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우 반도체층(310) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(310)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(301)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(310)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(310)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(310) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(320)이 기판(301) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(320)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(329) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(330)이 반도체층(310)의 중앙에 대응하여 형성된다. 게이트 전극(330)은 스위칭 박막트랜지스터에 연결된다.
게이트 전극(330) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(340)이 기판(301) 전면에 형성된다. 층간 절연막(3402)은 실리콘산화물이나 실리콘질화물과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(340)은 반도체층(310)의 양측을 노출하는 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(342, 344)을 갖는다. 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(342, 344)은 게이트 전극(330)의 양측에 게이트 전극(330)과 이격되어 위치한다.
층간 절연막(340) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)이 형성된다. 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)은 게이트 전극(330)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(342, 344)을 통해 반도체층(310)의 양측과 접촉한다. 소스 전극(352)은 파워 배선(미도시)에 연결된다.
반도체층(310)과, 게이트 전극(330), 소스 전극(352), 드레인 전극(354)은 구동 박막트랜지스터(Td)를 이루며, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층(310)의 상부에 게이트 전극(330), 소스 전극(352) 및 드레인 전극(354)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 한편, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(Td)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
한편, 유기발광 표시장치(300)는 유기전계 발광소자(400)에서 생성된 빛을 흡수하는 컬러 필터(360)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(360)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 광을 흡수할 수 있다. 이 경우, 광을 흡수하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 패턴이 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이들 각각의 컬러 필터 패턴은 흡수하고자 하는 파장 대역의 빛을 방출하는 유기전계 발광소자(400) 중의 유기발광층(430)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(360)를 채택함으로써, 유기발광 표시장치(300)는 풀-컬러를 구현할 수 있다.
예를 들어, 유기발광 표시장치(300)가 하부 발광 타입인 경우, 유기전계 발광소자(400)에 대응하는 층간 절연막(340) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(360)가 위치할 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 유기발광 표시장치(300)가 상부 발광 타입인 경우, 컬러 필터는 유기전계 발광소자(400)의 상부, 즉 제2 전극(420) 상부에 위치할 수도 있다. 일례로, 컬러 필터(360)는 2 내지 5 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. 이때, 유기전계 발광소자(400)는 도 1 내지 도 2에 도시되어 있는 탠덤 구조를 가지는 유기전계 발광소자일 수 있다.
한편, 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(354)을 노출하는 드레인 콘택홀(372)을 갖는 보호층(370)이 구동 박막트랜지스터(Td)를 덮으며 형성된다.
보호층(370) 상에는 드레인 콘택홀(372)을 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(354)에 연결되는 제1 전극(410)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다.
제1 전극(410)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(410)은 ITO. IZO 또는 ZnO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 유기발광 표시장치(300)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제1 전극(410) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
보호층(370) 상에는 제1 전극(410)의 가장자리를 덮는 뱅크층(386)이 형성된다. 뱅크층(380)은 화소영역에 대응하여 제1 전극(410)의 중심을 노출시킨다.
제1 전극(410) 상에는 유기발광층(430)이 형성된다. 일례로, 유기발광층(430)은 도 1 및 도 2에 도시된 2개 이상의 발광부를 가질 수 있으며, 이에 따라 유기전계 발광소자(400)는 탠덤 구조를 가질 수 있다.
유기발광층(430)이 형성된 기판(301) 상부로 제2 전극(420)이 형성된다. 제2 전극(420)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 캐소드(cathode)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(420)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 전극(410), 유기발광층(430) 및 제2 전극(420)은 유기전계 발광소자(400)를 이룬다.
제2 전극(420) 상에는, 외부 수분이 유기전계 발광소자(400)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 390)이 형성된다. 도시하지 않았으나, 인캡슐레이션 필름(390)은 제1 무기층과, 유기층과 무기층이 순차 적층된 삼중층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 "할로겐기"는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이다.
본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸,프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다.
이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 다이메틸플루오레닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 탄소수 6 내지 30개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 6 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알콕시"는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 "아르알킬"은, 아릴 및 알킬이 상기한 바와 같은 아릴-알킬 그룹을 의미한다. 바람직한 아르알킬은 저급 알킬 그룹을 포함한다. 적합한 아르알킬 그룹의 비제한적인 예는 벤질, 2-펜에틸 및 나프탈레닐메틸을 포함한다. 모 잔기에 대한 결합은 알킬을 통해 이루어진다.
본 발명에서 "아릴아미노기"는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "알킬아미노기"는 탄소수 1 내지 30의 알킬기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "아르알킬아미노기"는 탄소수 6 내지 30의 아릴-알킬기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "헤테로아릴아미노기"는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 헤테로고리기로 치환된 아민기를 의미한다.
본 발명에서 "헤테로아르알킬기"는 헤테로고리기로 치환된 아릴-알킬 그룹을 의미한다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다.
이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, "아릴실릴"은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서 "축합고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에서　"인접하는　기와 서로 결합하여 고리를 형성한다"는 것은　인접하는　기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 발명에서 "지방족 탄화수소고리"란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다.
본 발명에서 "방향족 탄화수소고리"의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 "지방족 헤테로고리"란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다.
본 발명에서 "방향족 헤테로고리"란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다.
본 발명에서 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본발명에서 "치환"은 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에서 "비치환"이란 수소 원자가 치환한 것을 의미하고, 본 발명의 수소 원자에는 경수소, 중수소, 삼중수소가 포함된다.
본 발명은 안트라센계 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층의 재료로서 포함한 유기전계 발광소자는 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및 장수명 등의 특성을 갖는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 2개의 발광부를 구비하는 텐덤 구조이고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 3개의 발광부를 구비하는 텐덤 구조이고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 유기전계 발광소자가 적용된 유기발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112020074108578-pat00005
Figure 112020074108578-pat00006
Figure 112020074108578-pat00007
Figure 112020074108578-pat00008
Figure 112020074108578-pat00009
Figure 112020074108578-pat00010
Figure 112020074108578-pat00011
Figure 112020074108578-pat00012
Figure 112020074108578-pat00013
Figure 112020074108578-pat00014
Figure 112020074108578-pat00015
Figure 112020074108578-pat00016
Figure 112020074108578-pat00017
이하에서, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물들의 합성방법을 대표적인 예를 들어 하기에 설명한다.
그러나, 본 발명의 화합물들의 합성방법이 하기 예시된 방법으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 화합물들은 하기에 예시된 방법과 이 분야의 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다.
< 합성예 1: 화합물 6의 합성>
Figure 112020074108578-pat00018
4-(10-브로모안트라센-9-일)디벤조퓨란-d8 (5.54 g, 10.0 mmol)과 (4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 (2.73 g, 11.0 mmol), 탄산칼륨 (5.16 g, 20 mmol), 톨루엔 100 mL, 물 20 mL, 에탄올 100 mL 넣었다.
테트라키스트라이페닐포스핀팔라듐 (0.231 g, 0.20 mmol)을 투입하고 10시간 동안 환류하였다. 이후 반응 혼합물을 실온으로 냉각하여 물을 투입한 후, 층분리하고 유기층을 MgSO4 처리하여 수분을 제거하였다.
여과한 후, 여액을 감압하에서 농축하고 디클로로메탄과 노르말헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피를 진행하여 화합물 6을 3.38 g (수율 25%) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 2: 화합물 7의 합성>
Figure 112020074108578-pat00019
4-(10-브로모안트라센-9-일)디벤조퓨란-d8 (5.54 g, 10.0 mmol)과 (3-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 (2.73 g, 11.0 mmol), 탄산칼륨 (5.16 g, 20 mmol), 톨루엔 100 mL, 물 20 mL, 에탄올 100 mL 넣었다.
테트라키스트라이페닐포스핀팔라듐 (0.231 g, 0.20 mmol)을 투입하고 10시간 동안 환류하였다. 이후 반응 혼합물을 실온으로 냉각하여 물을 투입한 후, 층분리하고 유기층을 MgSO4 처리하여 수분을 제거하였다.
여과한 후, 여액을 감압하에서 농축하고, 디클로로메탄과 노르말헥산을 전개 용매로 컬럼크로마토그래피를 진행하여 화합물 7을 3.38 g (수율 61%) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 3: 화합물 1의 합성>
Figure 112020074108578-pat00020
출발물질 1-A 3.92 g (10 mmol)와 출발물질 1-B 2.33g (11 mmol), 탄산칼륨 (5.16 g, 20 mmol), 톨루엔 100 mL, 물 20 mL, 에탄올 100 mL 을 넣었다.
테트라키스트라이페닐포스핀팔라듐 (0.231 g, 0.20 mmol)을 투입하고 10시간 동안 환류하였다. 이후 반응 혼합물을 실온으로 냉각하여 물을 투입한 후, 층분리하고 유기층을 MgSO4 처리하여 수분을 제거하였다.
여과한 후, 여액을 감압하에서 농축하고, 디클로로메탄과 노르말헥산을 전개 용매로 컬럼크로마토그래피를 진행하여 화합물 1을 2.96g(수율 62%) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 478 [M]+
< 합성예 4: 화합물 3의 합성>
Figure 112020074108578-pat00021
(4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 대신 출발물질 3-B 2.44 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 3을 2.7 g(수율 51%) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 528 [M]+
< 합성예 5: 화합물 5의 합성>
Figure 112020074108578-pat00022
(4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 대신 출발물질 5-B로 2.73 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 5를 3.66 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 6: 화합물 9의 합성>
Figure 112020074108578-pat00023
(4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 대신 출발물질 9-B 2.73 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 9를 3.5 g(수율 63 %) 수득하였다.
< 합성예 7: 화합물 10의 합성>
Figure 112020074108578-pat00024
(4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 대신 출발물질 10-B 2.73 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 10을 3.5 g(수율 63 %) 수득하였다.
< 합성예 8: 화합물 13의 합성>
Figure 112020074108578-pat00025
출발물질 1-B 대신 출발물질 13-B 3.17 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 13을 3.32 g(수율 60 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 9: 화합물 14의 합성>
Figure 112020074108578-pat00026
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 14-A 3.92 g (10 mmol)와 출발물질 13-B 3.17g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 14를 3.55 g(수율 64 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 10: 화합물 17의 합성>
Figure 112020074108578-pat00027
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 17-A 4.401 g (10 mmol)와 출발물질 13-B 3.17g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 17을 3.74 g(수율 62 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 604 [M]+
< 합성예 11: 화합물 21의 합성>
Figure 112020074108578-pat00028
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 21-A 3.98 g (10 mmol)와 출발물질 21-B 2.4 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 21을 2.86 g(수율 58 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 492 [M]+
< 합성예 12: 화합물 22의 합성>
Figure 112020074108578-pat00029
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 22-A 4.78 g (10 mmol)와 출발물질 21-B 2.4 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 22를 2.98 g(수율 52 %)로 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 572 [M]+
< 합성예 13: 화합물 36의 합성>
Figure 112020074108578-pat00030
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 36-A 3.98 g (10 mmol)와 출발물질 36-B 2.4 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 36을 2.86 g(수율 58 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 492 [M]+
< 합성예 14: 화합물 39의 합성>
Figure 112020074108578-pat00031
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 39-A 4.78 g (10 mmol)와 출발물질 39-B 2.4 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 39를 2.98 g(수율 52 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 572 [M]+
< 합성예 15: 화합물 44의 합성>
Figure 112020074108578-pat00032
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 44-A 4.30 g (10 mmol)와 출발물질 5-B 2.73 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 44를 3.66 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 16: 화합물 72의 합성>
Figure 112020074108578-pat00033
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 14-A 3.91 g (10 mmol)와 출발물질 72-B 2.88 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 72를 3.06 g(수율 58 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 528 [M]+
< 합성예 17: 화합물 73의 합성>
Figure 112020074108578-pat00034
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 73-A 3.41 g (10 mmol)와 출발물질 72-B 2.88 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 73을 2.77 g(수율 58 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 478 [M]+
< 합성예 18: 화합물 79의 합성>
Figure 112020074108578-pat00035
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 79-A 4.16 g (10 mmol)와 출발물질 79-B 2.88 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 79를 3.66 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
< 합성예 19: 화합물 108의 합성>
Figure 112020074108578-pat00036
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 108-A 3.45 g (10 mmol)와 출발물질 108-B 3.55 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 108을 2.83 g(수율 52 %)로 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 57 [M]+
< 합성예 20: 화합물 111의 합성>
Figure 112020074108578-pat00037
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 1-A 3.90 g (10 mmol)와 출발물질 111-B 2.51 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 111을 3.26 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 494 [M]+
< 합성예 21: 화합물 113의 합성>
Figure 112020074108578-pat00038
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 113-A 4.46 g (10 mmol)와 출발물질 5-B 2.73 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 113을 3.76 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 570 [M]+
< 합성예 22: 화합물 114의 합성>
Figure 112020074108578-pat00039
4-(10-브로모안트라센-9-일)디벤조퓨란-d8 대신 출발물질 113-A 4.46 g (10 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2와 동일한 방법을 이용하여 화합물 114를 3.53 g(수율 62 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 570 [M]+
< 합성예 23: 화합물 199의 합성>
Figure 112020074108578-pat00040
(4-(나프탈렌-1-일)페닐)보론산 대신 출발물질 1-B 2.33 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 199를 2.64 g(수율 51%) 수득하였다.
< 합성예 24: 화합물 224의 합성>
Figure 112020074108578-pat00041
출발물질 1-A, 1-B 대신 출발물질 113-A 4.46 g (10 mmol) 출발물질 13-B 3.17 g (11 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 224를 3.76 g(수율 66 %) 수득하였다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 570 [M]+
< 실시예 1: 유기전계발광소자의 제조>
광-반사층인 Ag합금과 유기전계 발광소자의 양극인 ITO(10nm)가 순차적으로 적층된 기판을 노광(Photo-Lithograph)공정을 통해 음극과 양극영역 그리고 절연층으로 구분하여 패터닝(Patterning)하였고, 이후 양극(ITO)의 일함수(work-function) 증대와 디스큠(descum)을 목적으로 UV Ozone 처리와 O2:N2 플라즈마로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)을 100 Å 두께로 형성하였다.
이어 상기 정공주입층 상부에, N4,N4,N4',N4'-테트라([1,1'-비페닐]-4-일)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 진공 증착하여 1000 Å 두께의 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 (HTL) 상부에 전자차단층(EBL)으로써 N-페닐-N-(4-(스피로[벤조[de]안트라센-7,9'-플루오렌]-2'-일)페닐)디벤조[b,d]푸란-4-아민을 150 Å 두께로 형성하고, 상기 전자차단층(EBL) 상부에 발광층의 호스트로 화합물 17을 증착시키면서 동시에 도판트로 N1,N1,N6,N6-테트라키스(4-(1-실릴)페닐)파이렌-1,6-디아민을 도핑하여 200 Å 두께로 발광층(EML)을 형성하였다.
그 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸과 LiQ를 1:1의 중량비로 혼합하여 360 Å 두께로 전자수송층(ETL)을 증착하였으며, 음극으로 마그네슘(Mg)과 은(Ag)을 9:1 비율로 160 Å 두께로 증착시켰다.
또한, 상기 음극 위에 캡핑층(CPL)으로 N4,N4'-디페닐-N4,N4'-비스(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 63~65nm 두께로 증착시켰다.
캡핑층(CPL) 위에 UV 경화형 접착제로 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계 발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
< 실시예 2 내지 11: 유기전계발광소자의 제조>
호스트로써 상기 화합물 6 대신 하기 표 1의 화합물 1, 3, 5, 7, 9, 10, 13, 14, 17, 21, 22를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
< 실시예 12: 유기전계발광소자의 제조>
광-반사층인 Ag합금과 유기전계 발광소자의 양극인 ITO(10nm)가 순차적으로 적층된 기판을 노광(Photo-Lithograph)공정을 통해 음극과 양극영역 그리고 절연층으로 구분하여 패터닝(Patterning)하였고, 이후 양극(ITO)의 일함수(work-function) 증대와 디스큠(descum)을 목적으로 UV Ozone 처리와 O2:N2 플라즈마로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)을 100 Å 두께로 형성하였다.
이어 상기 정공주입층 상부에, N4,N4,N4',N4'-테트라([1,1'-비페닐]-4-일)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 진공 증착하여 1000 Å 두께의 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 (HTL) 상부에 전자차단층(EBL)으로써 N-페닐-N-(4-(스피로[벤조[de]안트라센-7,9'-플루오렌]-2'-일)페닐)디벤조[b,d]푸란-4-아민을 150 Å 두께로 형성하고, 상기 전자차단층(EBL) 상부에 발광층의 호스트로 화합물 36을 증착시키면서 동시에 도판트로 하기 화합물 1-B를 도핑하여 200 Å 두께로 발광층(EML)을 형성하였다.
[화합물 1-B]
Figure 112020074108578-pat00042
그 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸과 LiQ를 1:1의 중량비로 혼합하여 360 Å 두께로 전자수송층(ETL)을 증착하였으며, 음극으로 마그네슘(Mg)과 은(Ag)을 9:1 비율로 160 Å 두께로 증착시켰다.
또한, 상기 음극 위에 캡핑층(CPL)으로 N4,N4'-디페닐-N4,N4'-비스(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 63~65nm 두께로 증착시켰다.
캡핑층(CPL) 위에 UV 경화형 접착제로 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계 발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
< 실시예 13 내지 22: 유기전계발광소자의 제조>
호스트로써 상기 화합물 36 대신 하기 표 1의 화합물 39, 44, 79, 72, 73, 108, 111, 113, 199, 224를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 12와 동일한 방법을 이용하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
<비교 실시예 1 내지 7: 유기전계발광소자의 제조>
호스트로써 상기 화합물 6 대신 하기 비교 화합물 A 내지 J를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
[비교 화합물 A] [비교 화합물 B] [비교 화합물 C]
Figure 112020074108578-pat00043
Figure 112020074108578-pat00044
Figure 112020074108578-pat00045
[비교 화합물 D] [비교 화합물 E] [비교 화합물 F] [비교 화합물 G]
Figure 112020074108578-pat00046
Figure 112020074108578-pat00047
Figure 112020074108578-pat00048
Figure 112020074108578-pat00049
[비교 화합물 H] [비교 화합물 I] [비교 화합물 J]
Figure 112020074108578-pat00050
Figure 112020074108578-pat00051
Figure 112020074108578-pat00052
< 실험예 1: 유기전계발광소자의 특성 분석>
이하 실시예 1 내지 22 및 비교예 1 내지 9에서 제조한 유기전계 발광소자를 이용하여 10mA/cm2 전류로 구동 시 구동전압 및 효율 특성과 20mA/cm2으로 가속한 수명 특성을 비교하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
하기, 표 1의　T95 수명이란 디스플레이 요소가 최초 밝기의 5%를 잃는데 걸리는 시간을 말한다. T95는 가장 충족시키기 어려운 고객 사양으로, 디스플레이의 이미지 번인(burn in) 현상 발생 여부를 결정한다.
구분 HOST 전압(v) 전류효율(Cd/A) 전력효율(lm/w) 외부양자효율
EQE(%)		 색좌표 수명
T95
(hrs)
CIEx CIEy
비교예 1 비교화합물 A 3.78 5.3 4.7 11.4 0.142 0.048 92
비교예 2 비교화합물 B 3.81 5.7 4.7 11.3 0.141 0.050 100
비교예 3 비교화합물 C 3.82 5.8 4.8 11.6 0.141 0.049 105
비교예 7 비교화합물 G 4.2 5.6 4.2 10.9 0.139 0.052 120
비교예 8 비교화합물 H 4.15 5.4 4.1 10 0.138 0.054 100
비교예 9 비교화합물 I 3.79 5.1 4.2 9.9 0.139 0.051 75
실시예 1 화합물 6 3.88 6.0 4.9 11.3 0.139 0.052 130
실시예 2 화합물 1 3.93 4.8 3.9 9.1 0.140 0.052 112
실시예 3 화합물 3 3.97 5.4 4.3 10.4 0.140 0.052 110
실시예 4 화합물 5 4.09 5.2 4.0 10.2 0.141 0.05 125
실시예 5 화합물 9 3.87 4.7 3.8 8.8 0.139 0.053 120
실시예 6 화합물 10 3.81 5.1 4.2 10.0 0.140 0.049 130
실시예 7 화합물 13 3.91 5.0 4.0 9.4 0.140 0.051 130
실시예 8 화합물 14 4.0 4.8 3.8 9.3 0.141 0.048 135
실시예 9 화합물 17 4.1 5.2 4.2 10 0.139 0.052 110
실시예 10 화합물 21 3.95 4.8 3.8 9.1 0.140 0.052 120
실시예 11 화합물 22 4.05 4.0 5.2 10.2 0.141 0.050 122
실시예 12(보론D) 화합물 36 3.94 5.1 4.1 9.9 0.14 0.05 120
실시예 13(보론D) 화합물 39 3.94 4.9 3.9 10.5 0.144 0.044 120
실시예 14(보론D) 화합물 44 3.94 4.9 3.9 10.5 0.144 0.044 120
실시예 15(보론D) 화합물 79 3.68 5.2 4.4 9.7 0.138 0.053 115
실시예 16(보론D) 화합물 72 3.83 5.6 4.6 10.0 0.14 0.051 110
실시예 17(보론D) 화합물 73 3.79 5.1 4.2 10.2 0.141 0.05 110
실시예 18(보론D) 화합물 108 3.66 4.8 4.1 9.2 0.140 0.051 113
실시예 19(보론D) 화합물 111 3.98 5.1 4.1 9.8 0.140 0.050 119
실시예 20(보론D) 화합물 113 3.95 5.2 4.1 8.8 0.139 0.051 120
실시예 21(보론D) 화합물 199 3.69 5.1 4.3 9.2 0.138 0.052 120
실시예 22(보론D) 화합물 224 3.75 5.1 4.1 10 0.140 0.050 125
상기 표 1 를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 화합물을 호스트 재료로 사용하는 실시예 1의 경우 유사한 화합물 구조를 갖는 비교예 1 내지 3에 비해, 전류효율이 우수하고 수명이 최대 약 47% 상승한 것으로 나타났다. 또한, 안트라센에 극성분자가 결합된 본 발명의 실시예 1 내지 22는 극성분자가 결합되지 않은 비교예 7 내지 8 보다, 전압이 낮은 것으로 확인되었다.
이로부터, 본 발명의 안트라센 화합물은 극성이 없는 호스트보다 전압이 낮고, 중수소화를 통해 수명이 높은 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜과 같은 극성 분자를 포함하고, 안트라센 중수소화를 통해 저전압 및 장수명 구현에 우수한 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
< 실시예 23 내지 24: 유기전계발광소자의 제조>
호스트로써 상기 화합물 6 대신 하기 표 2의 화합물 7 또는 114를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
< 실험예 2: 유기전계발광소자의 특성 분석>
이하 실시예 23 내지 24 및 비교예 4 내지 8 및 비교예 10에서 제조한 유기전계 발광소자를 이용하여 10mA/cm2 전류로 구동 시 구동전압 및 효율 특성과 20mA/cm2으로 가속한 수명 특성을 비교하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
하기, 표 2의　T95 수명이란 디스플레이 요소가 최초 밝기의 5%를 잃는데 걸리는 시간을 말한다. T95는 가장 충족시키기 어려운 고객 사양으로, 디스플레이의 이미지 번인(burn in) 현상 발생 여부를 결정한다.
구분 HOST 전압(v) 전류효율(Cd/A) 전력효율(lm/w) 외부양자효율
EQE(%)		 색좌표 수명
T95
(hrs)
CIEx CIEy
비교예 4 비교화합물 D 4.13 5.9 4.5 11.0 0.139 0.053 90
비교예 5 비교화합물 E 4.12 6.1 4.6 11.3 0.139 0.053 125
비교예 6 비교화합물 F 4.10 5.6 4.3 10.9 0.141 0.050 130
비교예 7 비교화합물 G 4.24 5.6 4.1 10.9 0.139 0.052 120
비교예 8 비교화합물 H 4.19 5.4 4.1 10 0.138 0.054 100
실시예 23 화합물 7 4.12 6.1 4.6 11.3 0.139 0.053 160
비교예 10 비교화합물 J 4.05 5.7 4.4 11.6 0.142 0.046 95
실시예 24 화합물 114 3.97 5.9 4.7 8.8 0.139 0.053 120
본 발명에 따른 화합물을 호스트 재료로 사용하는 실시예 23의 경우 유사한 화합물 구조를 갖는 비교예 4 내지 6에 비해, 전류효율이 우수하고 수명이 최대 약 78% 상승한 것으로 나타났다.
실시예 24의 경우에도 유사한 화합물 구조를 갖는 비교예 10에 비해, 전류효율 및 수명이 우수한 것으로 나타났으며, 수명은 최대 23% 상승한 것으로 확인되었다.
또한, 안트라센에 극성분자가 결합된 본 발명의 실시예 2 및 23은 극성분자가 결합되지 않은 비교예 7 내지 8 보다, 전압이 낮은 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜과 같은 극성 분자를 포함하고, 안트라센 중수소화를 통해 저전압 구현, 전류효율 및 수명에 우수한 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
100, 200, 400: 유기전계 발광소자
110, 210, 410: 제1 전극
120, 220, 420: 제2 전극
130, 230, 430: 유기발광층
140, 240: 제1 발광부
150, 250: 제2 발광부
160, 260, 280: 전하생성층
162, 262, 282: N형 전하생성층
164, 264, 284: P형 전하생성층
270: 제3 발광부
300: 유기발광 표시장치

Claims (15)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 하나 이상의 제1 발광부를 포함하며,
    상기 제1 발광부는 제1 발광층을 포함하고, 상기 제1 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하며,
    상기 도펀트는 보론(Boron) 화합물이며, 상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는
    유기전계 발광소자.
    [화학식 1]
    Figure 112021042870996-pat00053

    여기서,
    Y는 하기 [화학식 2]로 표시되는 치환기이며,
    [화학식 2]
    Figure 112021042870996-pat00054

    X는 O이며,
    n은 0 내지 4의 정수이며,
    m은 0 내지 3의 정수이며,
    L2 는 단일결합이고,
    Ar1은 중수소로 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이며,
    R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기 중 하나이고,
    상기 R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기 중 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며,
    R1 내지 R10 중 적어도 하나 이상은 중수소이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 군 중에서 하나인,
    유기전계 발광소자.
    Figure 112020136542120-pat00071
    Figure 112020136542120-pat00072
    Figure 112020136542120-pat00073
    Figure 112020136542120-pat00074

    Figure 112020136542120-pat00075
    Figure 112020136542120-pat00076
    Figure 112020136542120-pat00077
    Figure 112020136542120-pat00078

    Figure 112020136542120-pat00079
    Figure 112020136542120-pat00080
    Figure 112020136542120-pat00081
    Figure 112020136542120-pat00082

    Figure 112020136542120-pat00083
    .

  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색 발광층이며, 상기 청색 발광층의 발광 파장은 440nm 내지 480 nm인,
    유기전계 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광부 상에 있고, 제2 발광층을 구비하는 제2 발광부를 포함하는
    유기전계 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색(B), 적색(R), 녹색(G), 또는 황색(Y)을 발광하는
    유기전계 발광소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 발광층은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 또는 황록색(YG)을 발광하는
    유기전계 발광소자.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 있는 전하생성층을 더 포함하는
    유기전계 발광소자,
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 발광부 상에 있고, 제3 발광층을 구비하는 제3 발광부를 더 포함하는유기전계 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 상기 제1 발광층 또는 상기 제2 발광층과 동일한 색을 발광하는
    유기전계 발광소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황색(Y) 또는 황록색(YG)을 발광하는
    유기전계 발광소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 있는 제1 전하생성층; 및
    상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 있는 제2 전하생성층을 더 포함하는
    유기전계 발광소자,
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 제1항에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는
    유기전계 발광소자.
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