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KR20140072295A - 중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20140072295A
KR20140072295A KR1020120137495A KR20120137495A KR20140072295A KR 20140072295 A KR20140072295 A KR 20140072295A KR 1020120137495 A KR1020120137495 A KR 1020120137495A KR 20120137495 A KR20120137495 A KR 20120137495A KR 20140072295 A KR20140072295 A KR 20140072295A
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KR
South Korea
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unsubstituted
deuterium
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KR1020120137495A
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황석광
김진교
이현진
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에스에프씨 주식회사
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

본 발명은 중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 하기 [화학식 A]로 표시되는 중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자인것을 특징으로 한다.
[화학식 A]
Figure pat00124

Description

중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Deuteriated organometallic complex and organic light-emitting diode including the same}
본 발명은 중수소 치환된 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 장수명의 특성을 가지며 구동전압, 전류효율 등의 발광 특성이 우수한 유기금속 착물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 작은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 대표적인 평면표시소자인 액정 디스플레이는 기존의 CRT(cathode ray tube)에 비해 경량화가 가능하다는 장점은 있으나, 시야각(viewing angle)이 제한되고 배면 광(back light)이 반드시 필요하다는 등의 단점을 갖고 있다. 이에 반하여, 새로운 평면표시소자인 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고, 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있으며, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있으며, 최근에는 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다.
유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다.
그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기 발광 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 한다.
한편, 유기 발광 소자의 효율 및 안정성을 개선시키기 위해 중수소 치환된 화합물을 상기 유기재료로서 도입하는 연구가 시도되고 있다.
상기 중수소로 치환된 화합물은 수소와 결합된 화합물과 비교하여 열역학적 거동에서 차이를 보여주는 것으로 알려지고 있는데, 왜냐하면 중수소의 원자 질량이 수소보다 2배 커서 더 낮은 영점 에너지 및 더 낮은 진동 에너지 수준을 가져오기 때문이다. 또한, 중수소와 관련된 화학적 결합 길이 등의 물리화학적 특성은 수소와 상이하게 나타나며, 특히, C-H 결합에 비해 C-D 결합의 신장 진폭이 더 작아서, 중수소의 반데르발스 반경은 수소보다 작으며 일반적으로, C-D 결합이 C-H 결합보다 더 짧고 더 강함을 나타낸다.
또한 중수소로 치환된 경우에는 바닥상태의 에너지가 낮아지며, 중수소, 탄소의 결합길이가 짧아짐에 따라, 분자 중심 부피(Molecular hardcore volume)가 줄어들고, 이에 따라 전기적 극성화도(Electroical polarizability)를 줄일 수 있으며, 분자간 상호작용(Intermolecular interaction)을 약하게 함으로써, 박막 부피를 증가시킬 수 있음이 알려지고 있다. 이러한 특성은 박막의 결정화도를 낮추는 효과 즉, 비결정질(Amorphous) 상태를 만들 수 있으며, 일반적으로 OLED 수명 및 구동특성을 높이기 위해 효과적일 수 있으며, 내열성이 보다 향상될 수 있다.
상기 중수소를 포함하는 유기 발광 소자용 유기물층 화합물과 관련된 종래기술로서, 등록특허공보 제10-1111406호에서는 카바졸을 포함하는 아민계 화합물을 중수소로 치환하거나, 중수소로 치환된 화합물의 혼합을 통해 저전압 구동 및 장수명소자를 제공하는 기술에 관해 기재되어 있고, 등록특허공보 제10-1068224호에서는 페닐기내의 수소가 중수소로 치환된 페닐기를 포함하는 안트라센 유도체를 호스트로 이용하는 기술에 관해 기재되어 있다.
그러나, 상기 장수명 소자를 제조하기 위한 노력에도 불구하고 아직까지 안정하고 효율이면서도, 장수명을 가지는 유기 발광 소자용 유기물층 재료의 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
등록특허공보 제10-1111406호(2012.04.12)
등록특허공보 제10-1068224호(2011.09.28)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 전자수송층용 또는 유기발광층용으로 사용될 수 있으며, 장수명을 가지는 유기 발광 소자용 유기금속 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 유기금속 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 유기 발광 소자의 전자수송층 또는 발광층에 사용될 수 있는 유기금속 화합물로서, 하기 [화학식 A] 로 표시되는 유기금속 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
상기 [화학식 A] 에서,
상기 R2 내지 R7은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 니트릴기, 히드록시기, 니트로기, 할로겐기, 아미드기 및 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 치환기 R2 및 R7중 적어도 하나는 중수소이며;
상기 치환기 R2 내지 R7이 수소 또는 중수소가 아닌 치환기인 경우에 상기 치환기 R2 내지 R7에 포함되는 모든 수소자리는 중수소로 치환될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 [화학식 A]로 표시되는 유기금속 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, [화학식 A] 로 표시되는 유기금속 화합물은 기존 물질에 비하여 내열성이 향상될 수 있어 장수명의 특성을 가지고 있고, 안정적이고 우수한 소자 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광소자의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예들에 따른 유기금속 화합물의 핵자기공명 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 유기 발광 소자의 전자수송층 또는 발광층에 사용될 수 있는 유기금속 화합물로서, 하기 [화학식 A] 로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00002
상기 [화학식 A]에서,
상기 R2 내지 R7은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 니트릴기, 히드록시기,시아노기, 니트로기, 할로겐기, 아미드기 및 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되며, 또한 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 치환기 R2 및 R7중 적어도 하나는 중수소이며;
상기 치환기 R2 내지 R7이 수소 또는 중수소가 아닌 치환기인 경우에 상기 치환기 R2 내지 R7에 포함되는 모든 수소자리는 중수소로 치환될 수 있고;
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나 이상의 고리를 포함하는 카보시클릭 방향족 시스템을 의미하며, 상기 치환기가 있는 경우 이웃하는 치환기와 서로 융합(fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
아릴기의 구체적인 예로는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 2 내지 24의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 융합(fused)되어 고리를 형성할 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 유기금속 화합물에서 [화학식 A]의 R2 내지 R7은 각각, 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기; 하기화학식 4A 내지 4H의 치환기; 중에서 선택되는 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00003
상기 화학식 4A 내지 4H 에서,
Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 1 내지 10의 알콕시기; 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기; 페닐기; 나프틸기; 플루오레닐기; 페난트레닐기; 안트릴기; 파이레닐기; 크라이세닐기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기 중 하나 이상으로 치환된페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 인돌일기; 벤조이미다졸일기; 카바졸일기; 이미다졸일기; 이미다졸리닐기; 이미다조피리디닐기; 이미다조피리미디닐기; 피리디닐기; 피리미디닐기; 트리아지닐기; 퀴놀리닐기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기페닐기 및 나프틸기 중 하나 이상으로 치환된 인돌일기, 벤조이미다졸일기, 카바졸일기, 이미다졸일기, 이미다졸리닐기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기 및 퀴놀리닐기; 디(탄소수 1 내지 10의알킬)아미노기; 및 디(탄소수 1 내지 10의 아릴)아미노기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 탄소수 6 내지 10의 아릴기는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
본 발명에서 상기 [화학식 A]의 치환기 R7은 중수소일 수 있고, 이 경우에 치환기 R2도 중수소일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 [화학식 A]의 치환기 R7가 중수소인 경우에 상기 화학식 A의 화합물의 방향족 고리에 결합되는 R2 내지 R7 중 적어도 4개의 치환기는 수소 또는 중수소일 수 있고, 이 경우에 치환기 R2 는 중수소일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 치환기 R2 내지 R7이 수소 또는 중수소가 아닌 치환기인 경우에 상기 치환기 R2 내지 R7에 포함되는 모든 수소자리는 중수소로 치환될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 [화학식 A]의 치환기 R7 및 치환기 R2가 중수소인 경우에 상기 [화학식 A]는 수소 또는 중수소가 아닌 치환기를 0 또는 1개 가질 수 있으며, 상기 수소 또는 중수소가 아닌 치환기를 1개 가지는 경우에 상기 치환기는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기; 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 질소, 산소, 또는 황 원자를 1 내지 2개를 갖는 탄소수 3 내지 8의 헤테로아릴기; 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기 및 탄소수 6 내지 10의 아릴기에서 선택되는 치환기를 가진 실릴기;에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 치환기들은 각각 수소자리에 중수소가 치환될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 화학식A 는 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 81]으로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
이하 'D'는 중수소를 의미하며, 또한'-D/H'는 각각의 치환기의 수소 자리에 결합되는 치환체가 수소 또는 중수소임을 의미한다.
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Figure pat00029
Figure pat00030
본 발명에서의 상기 유기금속 화합물을 한 쌍의 전극(애노드및캐소드) 사이에 채용한 유기 발광 소자의 구동시, 상기 유기금속 화합물은 한 쌍의 전극 사이의 유기층 중, 유기층들 사이 또는 유기층과 전극 사이에 발생하는 줄열에 대하여 높은 내열성을 가질 수 있고 장수명 특성을 보이는바, 상기 유기금속 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 우수한 구동전압, 효율, 휘도, 장수명 특성을 가질 수 있다.
이하 본 발명의 유기금속 화합물의 제조방법을 간략히 설명한다.
본 발명의 [화학식 A]의 화합물은 다음과 반응식 1 및 반응식 2를 통해 제조될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00031
(여기서 '-D/H'는 상기 방향족 고리의 탄소에 직접 결합되는 치환기가 수소 또는 중수소인 것을 의미한다.)
[반응식 2]
Figure pat00032
상기 반응식 1은 방향족 고리내 수소 중 일부가 중수소 치환된 헤테로 고리 화합물을 제조하는 단계이다. 상기 단계에서 '-D/H'는 상기 방향족 고리의 탄소에 직접 결합되는 치환기가 수소 또는 중수소인 것을 의미한다.
이 경우에 상기 방향족 고리에 결합된 수소 자리중 히도록실기(-OH)와 인접한 수소 자리 또는 질소 원자와 인접한 수소 자리중 적어도 하나 이상은 중수소로 치환가능하다.
보다 구체적으로 상기 방향족 고리에 결합된 수소 자리중 히드록실기(-OH)와 인접한 수소 자리는 중수소로 치환가능하다. 이 경우에 상기 방향족 고리에 결합된 수소 자리중 질소 원자와 인접한 수소 자리도 또한 중수소로 치환가능하다.
상기 반응식 1의 중수소 치환반응은 헤테로 고리 화합물과 중수소원을 포함하는 물질을 전이금속 촉매하에 고압반응기에서 함께 150 내지 350 ℃로 반응시키되 반응시간은 1시간 내지 5일 정도로 유지함에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중수소 치환 반응에 의한 중수소화도를 향상시키기 위해서 상기 고압반응기 내 반응을 2회 내지 5회 정도 추가로 되풀이할 수 있으며, 이는 사용자가 중수소화도를 어느 정도로 맞추느냐에 따라 결정될 수 있다.
상기 반응식 1에서 사용되는 중수소원의 종류로서는 중수(D2O), d-6 아세톤. d-6 벤젠. CD3OD(중수소치환된 메탄올) 등이 가능하나, 이에 국한되지는 않는다.
또한, 상기 전이금속 촉매로서는 Ni, Pd, Pt, Co 등의 전이금속이 사용될 수 있다.
또한, 상기 중수소화 촉매는 담체에 담지될 수 있으며, 이에 사용되는 담체로서는 실리카, 알루미나, 알루미노실리케이트, 활성탄 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한되지 않으나, 바람직하게는 Ni on Si/Al(실리카/알루미나에 니켈이 담지된 촉매), Pd/C(활성탄에 팔라듐이 담지된 촉매)등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 중수소화 단계는 산 촉매하에 중수소원을 포함하는 용매하에서 가열하거나 또는 산 촉매하에 교반하는 경우 피렌에 결합된 수소기(양성자)는 중수소와 교환반응을 할 수 있어, 중수소기를 도입할 수 있다.
이때 사용되는 용매에 해당하는 중수소원은 중수(D2O), d-6 아세톤. d-6 벤젠. CD3OD(중수소치환된 메탄올)등이 가능하나, 이에 국한되지는 않는다.
또한, 상기 산촉매하에서의 가열조건은 40 ℃ 내지 200 ℃에서 반응시킬 수 있고, 반응 시간은 30분 내지 3일 정도가 바람직하다.
또한 상기 반응식 1에서 사용되는 산 촉매의 종류로서는, 염산, 황산 등의 무기산, 아세트산, 파라톨루엔설폰산 등의 유기산, AlCl3, EtAlCl2 등의 루이스산 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
본 발명에서 상기 반응식 2는 중수소 치환된 헤테로고리 화합물을 리튬과 결합시켜 화학식 A의 화합물을 제조하는 단계이다. 이는 리튬의 수산화염(LiOH)등의 리튬염, 또는 리튬디이소프로필아민(LDA), 알킬리튬 등의 유기금속 화합물 등을 상기 중수소화된 헤테로 고리 화합물과 반응시킴으로써 쉽게 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 [화학식 A]의 화합물은 다음과 반응식 4 및 반응식 5를 통해 제조될 수 있다.
[반응식 4]
Figure pat00033
[반응식 5]
Figure pat00034
상기 반응식 4에서는 헤테로고리 화합물의 리튬치환된 유기금속 화합물을 제조하는 단계로서, 이는 앞서 기재한 바와 같이 리튬의 수산화염(LiOH), 유기 금속 리튬염 등을 상기 헤테로 고리 화합물과 반응시킴으로써 쉽게 제조할 수 있다.
상기 반응식 5에서는 얻어진 리튬-헤테로고리 화합물을 중수소화하는 단계로서, 이는 앞서 기재한 바와 같이, 중수소원을 포함하는 물질을 전이금속 촉매하에 고압반응 기에서 함께 150 내지 350 ℃로 반응시키되 반응시간은 1시간 내지 5일 정도로 유지함에 의해 이루어질 수 있다.
상기 반응식 5에서 구조식 중 '-D/H'는 수소 중 일부가 중수소 치환된 것을 표시하는 것을 의미한다.
한편, 상기 헤테로고리 화합물이 아릴, 알킬 등의 수소가 아닌 치환기를 가진 경우에는 중수소 치환반응에 의해 상기 아릴, 알킬 등의 치환기 내의 수소 원자도 중수소로 치환가능하다. 또한, 상기 아릴, 알킬 등의 치환기내 포함되는 수소 원자를 중수소로 치환하지 않으려면, 중수소 치환된 헤테로고리 화합물을 상기 방법에 의해 제조한 후에 상기 중수소가 치환되지 않은 아릴, 알킬 등의 치환기를 도입함으로써 가능할 수 있다.
또한 본 발명의 화학식A의 화합물은 방향족 고리의 탄소에 결합되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 등의 다양한 치환기를 포함할 수 있어, 본 발명의 유기금속 화합물의 결정화도 또는 유기전계발광 특성을 조절할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 중수소화도에 관하여 구체적으로 살펴보면, 아래와 같다.
일반적으로 화합물 X의 "중수소화 유도체"는 화합물 X와 동일한 구조를 가지나, H을 대체하는 적어도 하나의 D를 동반하는 것을 의미한다.
이때, 용어 "% 중수소화됨" 및 "% 중수소화"는 화합물 X에 직접 결합된 모든 수소와 중수소의 합에 대한 중수소의 비율을 백분율로 나타낸 것을 지칭한다.
따라서, 벤젠의 6개의 수소 중에 2개가 중수소화되었다면 화합물 C6H4D2에 있어서 중수소화도는 2/(4+2)*100 = 33% 중수소화라고 볼 수 있다.
본 발명에서의 유기금속 화합물에 치환된 중수소의 중수소화도는 상기 유기금속 화합물의 방향족 고리의 탄소에 직접 결합된 모든 수소와 방향족 고리의 탄소에 직접 결합된 모든 중수소의 합에 대한 방향족 고리의 탄소에 직접 결합된 모든 중수소의 비율을 백분율로 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 화학식 A로 표시되는, 중수소 치환된 유기금속 화합물의 경우에 상기 화학식 A의 화합물이 수소 또는 중수소 이외의 다른 치환기가 없는 경우에는, 총 6개의 수소치환자리에 중수소가 치환된 평균 개수를 표시함으로써 나타낼 수 있다. 이 경우에 중수소가 치환된 개수는 각각의 개별 분자마다 다를 수 있으므로, 평균적으로 치환된 정도를 구함으로써 중수소화도를 나타내어야 한다.
한편, 화학식 A의 화합물이 치환기가 한 개가 있는 경우, 즉 상기 할로겐 또는 메틸기과 같은 치환기를 하나 가진 유기금속 화합물의 경우에서의 중수소화도는 나머지 5개의 수소치환자리에 치환되는 중수소의 개수의 평균치를 구함으로써 얻어질 수 있다.
따라서, 평균 3.5개의 중수소가 치환된 경우, 상기 할로겐 치환기를 하나 가진 피렌의 중수소화도는 3.5*100/5 = 70 %로 나타낼 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 A의 중수소화도는 20 % 이상일 수 있고, 바람직하게는 상기 중수소화도는 30 % 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 중수소화도는 40 % 이상일 수 있고, 더욱 더 바람직하게는 상기 중수소화도는 50 % 이상일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는 상기 중수소화도는 60 % 이상일 수 있고, 더욱 더 바람직하게는 상기 중수소화도는 70 % 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 본 발명에서의 상기 유기금속 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서 "(유기층이) 유기금속화합물을 1종 이상 포함한다."란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기금속 화합물 또는 상기 유기금속 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다."로 해석될 수 있다.
이때, 상기 본 발명의 화합물이 포함된 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 정공주입기능 및 정공수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 발광층 또는 전자수송층일 수 있고, 이 경우에 상기 유기금속 화합물은 전자수송층에 포함되며, 발광층은 호스트와 도판트로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에서, 상기 발광층에 사용하는 도판트 물질의 구체적인 예로는 피렌계 화합물, 중수소치환된 피렌계 화합물, 아릴아민, 중수소치환된 아릴아민, 페릴계 화합물, 중수소치환된 페릴계 화합물, 피롤계 화합물, 중수소치환된 피롤계 화합물, 히드라존계 화합물, 중수소치환된 히드라존계 화합물, 카바졸계 화합물, 중수소치환된 카바졸계 화합물, 스틸벤계 화합물, 중수소치환된 스틸벤계 화합물, 스타버스트계 화합물, 중수소치환된 스타버스트계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 중수소치환된 옥사디아졸계 화합물, 쿠마린(coumarine), 중수소치환된 쿠마린 (coumarine) 등을 들 수 있는데, 본 발명은 이에 의해 제한되지 아니한다.
또한, 상기 발광층에 사용되는 상기 호스트로서, Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), TCTA, TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(디스티릴아릴렌), dmCBP(하기 화학식참조) 및 상기 기재된 호스트 화합물들의 중수소 치환체 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
PVK ADN
Figure pat00040
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서 상기 유기금속 화합물이 전자수송층에 사용되는 경우에 상기 전자수송층은 본 발명의 유기금속 화합물 이외에 다른 종류의 전자수송용 화합물을 혼합되어 사용할 수 있다.
여기서 상기 유기금속 화합물과는 다른 종류의 전자수송층용 화합물은 중수소치환된 리튬염 화합물이 상기 화학식 A의 구조를 갖지만 그 종류가 다른 화합물일 수도 있고, 또는 상기 화학식 A의 구조를 갖지않는 전자수송층용 화합물일 수도 있다.
상기 화학식 A의 구조를 갖지않는 전자수송층용 화합물로서는 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 또는 Alq3 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서의 유기금속 화합물이 다른 종류의 전자수송용 화합물과 혼합되어 전자수송층에 사용되는 경우에 이의 혼합비는 무게비로서 1 : 20 내지 20 : 1 일 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있고, 상기 유기 발광 소자는 표시소자, 디스플레이 소자, 또는 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 유기 발광 소자를 도 1을 통해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
또한 상기 발광층은 호스트와 도펀트로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 예에 의하면, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å인 것이 바람직하고, 상기 발광층은 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 도펀트는 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00041
상기 [화학식 1]와 [화학식 2]중,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 바람직하게는 안트라센, 파이렌, 페난트렌, 인데노페난트렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 트리페닐렌, 페릴렌, 펜타센이다.
이때, 상기 A는 하기 화학식 A1 내지 화학식A10으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 A1] [화학식 A2] [화학식 A3]
Figure pat00042
[화학식 A4] [화학식 A5] [화학식 A6]
Figure pat00043
[화학식 A7] [화학식 A8] [화학식 A9]
Figure pat00044
[화학식 A10]
Figure pat00045
여기서 상기 [화학식 A3]의 Z1 내지 Z2는 수소, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Z1내지 Z2 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
또한 상기 [화학식 1] 중,
상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지않은 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이거나 단일결합이고, X1 과 X2는 서로 결합될 수 있고,
상기 Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의, 게르마늄, 인, 보론, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Y1 내지 Y2는 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족 헤테로 또는 방향족 헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며.
상기 l, m 은 각각 1 내지 20의 정수이고, n은 1 내지 4의 정수이다.
또한 상기 [화학식 2] 중,
Cy는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬이고, b는 1 내지 4의 정수이되, b이 2 이상인 경우 각각의 시클로알칸은 융합된 형태일 수 있고, 또한, 이에 치환된 수소는 각각 중수소 또는 알 킬로 치환될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. .
상기 B는 단일 결합 또는 -[C(R 5)(R 6)]p-이고, 상기 p는 1 내지 3의 정수이되, p가 2 이상인 경우 2 이상의 R5 및 R6은 서로 동일하거나 상이하고;
상기 R1, R2, R3 , R5 및 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록시기, 시아노기, 니트고기, 아미노기, 아미디 노기, 히드라진, 히드라 존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산 기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬 아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택될 수 있으며,
a는 1 내지 4의 정수이되, a가 2 이상인 경우 2 이상의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, R3이 복수인 경우, 각각의 R3은 융합된 형태일 수 있고, n은 1 내지 4의 정수이다.
또한, 상기 [화학식 1]과 [화학식 2]의 A에 결합하는 아민기는 하기 [치환기 1] 내지 [치환기 52]로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[치환기 1] [치환기 2] [치환기 3]
Figure pat00046
[치환기 4] [치환기 5] [치환기 6]
Figure pat00047
[치환기 7] [치환기 8] [치환기 9]
Figure pat00048
[치환기 10] [치환기 11] [치환기 12]
Figure pat00049
[치환기 13] [치환기 14] [치환기 15]
Figure pat00050
[치환기 16] [치환기 17] [치환기 18]
Figure pat00051
[치환기 19] [치환기 20] [치환기 21]
Figure pat00052
[치환기 22] [치환기 23] [치환기 24]
Figure pat00053
[치환기 25] [치환기 26] [치환기 27]
Figure pat00054
[치환기 28] [치환기 29] [치환기 30]
Figure pat00055
[치환기 31] [치환기 32] [치환기 33]
Figure pat00056
[치환기 34] [치환기 35] [치환기 36]
Figure pat00057
[치환기 37] [치환기 38] [치환기 39]
Figure pat00058
[치환기 40] [치환기 41] [치환기 42]
Figure pat00059
[치환기 43] [치환기 44] [치환기 45]
Figure pat00060
[치환기 46] [치환기 47] [치환기 48]
Figure pat00061
[치환기 49] [치환기 50] [치환기 51]
Figure pat00062
[치환기 52]
Figure pat00063
상기 치환기에서 R은 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며, 각각 1에서 12개까지 치환될 수 있고, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 호스트는 하기 화학식 1A 내지 화학식 1D로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00064
상기 화학식 1A에서,
상기 Ar7 , Ar8 및 Ar9은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C5-C60 방향족 연결기(aromatic), 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60 헤테로방향족 연결기이고;
상기 R21 내지 R30은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 e와 f와 g는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0 또는 1 내지 4의 정수이고;
상기 안트라센의 *로 표시된 2개의 부위는 서로 동일하거나 상이할 수 있고 각각 독립적으로 상기 P 또는 Q 구조와 결합하여 하기 화학식 1Aa-1 내지 1Aa-3 중에서 선택되는 안트라센계 유도체를 구성할 수 있다.
[화학식 1Aa-1] [화학식 1Aa-2] [화학식 1Aa-3]
Figure pat00065
여기서, 상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
[화학식 1B]
Figure pat00066
상기 화학식 1B에서,
상기 Ar17 내지 Ar20은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A에서 Ar7내지 Ar8에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지고, R60 내지 R63은 상기 화학식 1A의 R21 내지 R30에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어진다.
상기 w와 ww는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 x 및 xx는 서로 동일하거나 상이하고, w+ww와 x+xx 값은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0-3의 정수이다. 또한, 상기 y와 yy는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 z와 zz는 서로 동일하거나 상이하고, y+yy 내지 z+zz 값이 2이하이며, 각각 0 내지 2의 정수이다.
[화학식 1C]
Figure pat00067
상기 화학식 1C에서,
상기 Ar21내지 Ar24은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A의Ar7내지 Ar8에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지고, 상기 R64내지 R67은 상기 화학식 1A의 R21 내지 R30에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어진다.
또한, 상기 ee 내지 hh는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고, 상기 ii 내지 ll은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
[화학식 1D]
Figure pat00068
상기 화학식 1D에서,
상기 Ar25내지 Ar27은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A의 Ar7 내지 Ar8에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지고, 상기 R68 내지 R73은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A 위 R21 내지 R30에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지며, 각각의 치환기는 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화환상구조를 형성할 수 있다. 또한, 상기 mm 내지 ss는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
보다 구체적으로, 상기 호스트는 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 56]으로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[화합물 1] [화합물 2] [화합물 3]
Figure pat00069
[화합물 4] [화합물 5] [화합물 6]
Figure pat00070
[화합물 7] [화합물 8] [화합물 9]
Figure pat00071
[화합물 10] [화합물 11] [화합물 12]
Figure pat00072
[화합물13] [화합물14] [화합물15]
Figure pat00073
[화합물16] [화합물17] [화합물18]
Figure pat00074
[화합물19] [화합물20] [화합물21]
Figure pat00075
[화합물 22] [화합물 23] [화합물 24]
Figure pat00076
[화합물 25] [화합물 26] [화합물 27]
Figure pat00077
[화합물 28] [화합물 29] [화합물 30]
Figure pat00078
[화합물 31] [화합물 32] [화합물 33]
Figure pat00079
[화합물 34] [화합물 35] [화합물 36]
Figure pat00080
[화합물 37] [화합물 38] [화합물 39]
Figure pat00081
[화합물 40] [화합물 41] [화합물 42]
Figure pat00082
[화합물 43] [화합물 44] [화합물 45]
Figure pat00083
[화합물 46] [화합물 47] [화합물 48]
Figure pat00084
[화합물 49] [화합물 50] [화합물 51]
Figure pat00085
[화합물 52] [화합물 53] [화합물 54]
Figure pat00086
[화합물 55] [화합물 56]
Figure pat00087
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
합성예 1. 화합물(ETL1)의 합성
합성예 1-1) 중수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린의 합성
8-하이드록시퀴놀린 30 g(0.207 mol), D2O 101 mL(5.580 mol)및 Paladium on carbon ~10 wt% loading 1.1 g(0.010 mol)의 혼합물을 질소 대기 하에서 밀폐된 고압반응기에 넣고 150 ℃로 24시간 동안 가열하였다. 상온으로 식힌 후 생성된 고체를 여과한 후, 다이클로로메탄과 헥산으로 컬럼분리하여 중수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린 25 g(수율 80 %)을 얻었다.
도 2에서는 증수소 치환되지 않은 8-하이드록시퀴놀린과 상기 증수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린의 H NMR 스펙트럼을 각각 도시하고 있다.
이를 살펴보면 중수소 치환에 의해 7.1 ppm 부근과 8.8-8.9 ppm의 2번 위치와 7번위치가 중수소로 치환됨으로써 피크의 대부분이 사라졌음을 알 수 있다.
H NMR 스펙트럼은 또한 6개의 8-하이드록시퀴놀린의 수소 중 평균 2.9 개(48 %)가 중수소로 대체된 것과 거의 일치함을 알 수 있다.
MS(MALDI-TOF): m/z 147 ~151 [M]+
합성예 1-2) 중수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린의 리튬 착물( ETL1 )의 합성
합성예 1-1에서 제조된 중수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린 25 g(0.17 mol)을 수산화리튬 4 g(0.17 mol)과 다이클로로메탄 500 mL을 혼합 교반한 용액에 첨가한다. 실온에서 24시간 교반 후 반응이 종료되고, 생성된 결정을 필터하여 다이클로로메탄으로 여러 번 씻어준 후 건조한다. 진공상태에서 2일 동안 건조하여 흰색을 띄는 고체(ETL1) 10 g(수율 38 %)을 얻었다.
합성예 1-3) 중수소 치환된 8-하이드록시퀴놀린의 리튬 착물( ETL1 )의 정제
별도의 케미컬 정제를 거치지 않고 건조된 상기 리튬착물(ETL1) 10 g(0.064 mol)을 승화장비에 넣고 온도를 350℃로 세팅한 후 승화정제를 한다. 이 과정을 2회 반복한 후 정제된 연노란색의 고체 (ETL1) 5 g(수율 50 %)을 얻었다.
소자제작 및 평가 :
실시예 1
ITO 글래스의 발광면적이 2 mm x 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 x 10-7 torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 DNTPD(700 Å), α-NPD(300 Å)순으로 성막한 후 호스트와 도판트로서 [화학식BH1] 95 wt% + [화학식 BD1] 5 wt% 을 성막(250 Å)한 다음, 전자수송층으로서 [화학식 BE1] : 상기 실시예1에서 제조한 ETL1을 각각 1:1 중량비로 혼합하여, 300 Å두께로 성막하고, LiF(10 Å), Al(1000 Å)의 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
[화학식 BH1] [화학식 BD1] [화학식 BE1]
Figure pat00088
실시예 2
상기 실시예 1에서 사용된 [화학식BH1] 대신 [화학식BH2] 를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법과 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
[화학식 BH2]
Figure pat00089
실시예 3
상기 실시예 1에서 사용된 [화학식BD1] 대신 [화학식BD2] 를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법과 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
[화학식BD2]
Figure pat00090
실시예 4
상기 실시예 1에서 사용된 [화학식 BE1] 대신 [화학식 BE2] 를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법과 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
[화학식 BE2]
Figure pat00091
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 제조하고, 다만, 전자수송층의 실시예 1에서 제조한 ETL1 대신 종래 사용되는 전자수송층재료에 해당하는, 중수소가 치환되지 않은 Liq(Lithium 8-hydroxy quinolate)를 화학식 BE1과 1:1 로 혼합하여 사용하였다.
[Liq]
Figure pat00092
비교예 2
상기 실시예 2와 동일하게 제조하고, 다만, 전자수송층에서 ETL1 대신 종래 사용되는 전자수송층 재료에 해당하는, 중수소가 치환되지 않은 Liq(Lithium 8-hydroxy quinolate)를 화학식 BE1과 1:1 로 혼합하여 사용하였다.
평가예
상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 유기전계발광소자에 대하여, 전압, 전류밀도, 휘도, 양자효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 표 1에서의 T95는 휘도가 초기휘도에 비해 95 %로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
Figure pat00093
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명의 유기금속 화합물을 이용한 유기 발광소자는 휘도, 양자효율 및 수명 등의 발광특성이 우수한 특성을 가진다. 청색 발광소자에서는 휘도와 양자효율 면에서 비교예보다 약 2~5 % 정도 증가하는 효과가 있었고, 특히 수명적인 측면에서 볼 때, 본 발명에서의 [실시예 1] 내지 [실시예 4]는 [비교예 1] 내지 [비교예 2]에 비해 T95값이 약 2배 증가하는 우수한 특성을 가짐으로써 중수소 치환효과를 입증할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 금속 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 중수소를 포함함에 따라 중수소를 포함하지 않는 유기 금속 화합물에 비해 상대적으로 높은 분자량을 가질 수 있음에 따라, 상기 분자량의 영향을 받는 유리전이온도 또는 융점 등이 상승될 수 있고 이를 통해 내열성이 향상되며 장수명 특성을 가짐으로써 다양한 디스플레이 소자에 활용할 수 있다.
10 : 기판 20 : 애노드
30 : 정공주입층 40 : 정공수송층
50 : 유기발광층 60 : 전자수송층
70 : 전자주입층 80 : 캐소드

Claims (15)

  1. 하기 [화학식 A] 으로 표시되는, 리튬을 포함하는 유기금속 화합물.
    [화학식 A]
    Figure pat00094

    상기 [화학식 A]에서,
    상기 R2 내지 R7은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 니트릴기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 아미드기 및 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며;
    상기 치환기 R2 내지 R7이 수소 또는 중수소가 아닌 치환기인 경우에 상기 치환기 R2 내지 R7에 포함되는 모든 수소자리는 중수소로 치환될 수 있으며; 상기 치환기 R2 및 R7 중 적어도 하나는 중수소이고;
    상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 [화학식A]의 R2 내지 R7은 각각, 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기; 하기 화학식 4A 내지 4H의 치환기; 중에서 선택되는 하나로 표시되는, 유기금속 화합물:
    Figure pat00095

    상기 화학식 4A 내지 4H에서,
    Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 1 내지 10의 알콕시기; 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기; 페닐기; 나프틸기; 플루오레닐기; 페난트레닐기; 안트릴기; 파이레닐기; 크라이세닐기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬티오기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 인돌일기; 벤조이미다졸일기; 카바졸일기; 이미다졸일기; 이미다졸리닐기; 이미다조피리디닐기; 이미; 피리딘일기; 피리미딘일기; ; 퀴놀린일기; 중수소, 할로겐원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 및 나프틸기 중 하나 이상으로 치환된 인돌일기, 벤조이미다졸일기, 카바졸일기, 이미다졸일기, 이미다졸리닐기, 이미다, 이미다조피리미디닐기, 피리딘일기, 피리미딘일기, 및 퀴놀린일기; 디(탄소수 1 내지 10의 알킬)아미노기; 및 디(탄소수 1 내지 10의 아릴)아미노기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기탄소수 6 내지 10의 아릴기는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 [화학식 A]에서 R7이 중수소인 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 [화학식 A]에서 R2가 중수소인 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 화학식 A의 화합물의 방향족 고리에 결합되는 R2 내지 R7 중 적어도 4개의 치환기는 수소 또는 중수소인 것; 을 특징으로 하는 유기금속 화합물
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 [화학식 A]에서 R2가 중수소인 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 [화학식 A]의 치환기인 R2 내지 R7중에서 수소 또는 중수소가 아닌 치환기는 0 또는 1개이고,
    상기 치환기가 1개인 경우에 상기 수소 또는 중수소가 아닌 치환기는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기; 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 질소, 산소, 또는 황 원자를 1 내지 2개를 갖는 탄소수 3 내지 8의 헤테로아릴기; 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기 및 탄소수 6 내지 10의 아릴기에서 선택되는 치환기를 가진 실릴기;에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 치환기들은 각각 수소 자리에 중수소가 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 유기금속 화합물
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A 는 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 81]로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물.
    이하 'D'는 중수소를 의미하며, 또한 '-D/H'는 각각의 치환기의 수소 자리에 결합되는 치환체가 수소 또는 중수소임을 의미한다.
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  9. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이제 1 항 내지 제 8 항 중에서 선택되는 어느 한 항의 유기금속 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입기능 및 정공 수송기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 전자수송층 또는 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기금속 화합물이 전자수송층에 포함되며,
    발광층은 호스트와 도판트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전자수송층은 상기 유기금속 화합물 및 상기 유기금속 화합물과는 다른 종류의 전자수송용 화합물이 혼합되어 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전자수송층은 상기 유기금속 화합물 및 상기 유기금속 화합물과는 다른 종류의 전자수송용 화합물과의 혼합비가 무게비로서 1: 20 내지 20 : 1인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 도펀트는 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자
    [화학식 1] [화학식 2]
    Figure pat00123

    상기 [화학식 1]과 [화학식 2]중,
    A는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고;
    상기 [화학식 1] 에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지않은 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이거나 단일결합이고, X1과 X2는 서로 융합되어 결합될 수 있고;
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Y1 내지 Y2 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며;
    l, m 은 각각 1 내지 20의 정수이고, n은 1 내지 4의 정수이며;
    상기 [화학식 2] 에서,
    Cy는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬이고, b은 1 내지 4 의 정수이되, b이 2 이상인 경우 각각의 시클로알칸은 융합된 형태일 수 있고. 또한, 시클로알칸내의 수소자리는 각각 중수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬로 치환될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이하고;
    B는 단일 결합 또는 -[C(R5)(R6)]p-이고, 상기 p는 1 내지 3의 정수이되, p가 2 이상인 경우 2 이상의 R5 및 R6은 서로 동일하거나 상이하고;
    R1, R2, R3 , R5 및 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬 아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택될 수 있으며,
    a는 1 내지 4의 정수이되, a가 2 이상인 경우 2 이상의 R3는 서로 동일하거나 상이하고, R3 이 복수인 경우, 각각의 R3은 융합된 형태일 수 있고, n은 1 내지 4의 정수이다.
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