KR20150132993A - 헤테로아릴아민기를 포함하는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로아릴아민기를 포함하는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 [화학식 A]로 표시되는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로, 치환기 Z, Ar1 내지 Ar4 및 m은 발명의 상세한 설명에 정의된 바와 동일하다.
[화학식 A]
Figure pat00143

Description

헤테로아릴아민기를 포함하는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Pyrene derivatives comprising heteroaryl amine groupand organic light-emitting diode including the same}
본 발명은 헤테로아릴아민기를 포함하는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기발광재료로 사용되는 경우에 구동전압이 낮고 휘도와 발광 효율이 우수하며, 장수명의 우수한 소자특성을 보여줄 수 있는 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있고, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있어 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.
이러한 발광층 중 도판트 화합물에 관한 종래 기술로서 공개특허공보 제10-2010-0097181(2010.09.02.)에는 벤조퓨란 또는 디벤조퓨란기를 치환기로 포함하는 아민이 결합된 피렌계유도체를 이용한 유기발광소자가 개시되어 있고, 미국특허공보 US 5645948호(1997.07.08)에서는 벤즈옥사졸기가 피렌에 직접 결합된 피렌계 유도체를 이용한 유기발광소자가 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 노력에도 불구하고 아직까지 상기 선행기술을 포함하는 종래기술에 의해 제조된 유기발광물질들에 비해 휘도와 발광 효율이 우수하며, 장수명 특성을 갖는 새로운 유기발광재료 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
공개특허공보 제10-2010-0097181(2010.09.02)
미국특허공보 US 5645948호(1997.07.08)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)의 발광층에서 사용될 수 있으며, 휘도와 발광 효율이 우수하며, 장수명의 우수한 소자특성을 보여줄 수 있는신규한 유기 발광 물질을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 유기 발광 물질을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 하기 [화학식 A]로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
상기 [화학식 A] 에서,
상기 치환기 Z은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 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 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 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 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이되, 각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
m 은 1 내지 8의 정수이되, m 이 2 이상인 경우에 각각의 Z는 서로 동일하거나 상이하고,
상기 피렌고리내 각각의 탄소원자는 아민의 질소원자 또는 치환기 Z와 결합하지 않는 경우에는 수소와 결합되며;
상기 치환기 Ar1 내지 Ar4은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기이거나, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기에서 선택되되, 적어도 하나는 하기 [구조식 B]으로 표시되는 관능기이다.
[구조식 B]
Figure pat00002
상기 구조식 B에서, Y는 O 또는 S이고,
X1 내지 X8은 각각 서로 독립적으로 N 또는 CR9 이되, 각각의 CR9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 서로 인접하는 CR9와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며,
상기 X1 내지 X8중에서 적어도 하나는 N이고, 상기 R9는 앞서 정의한 Z와 동일하고,
상기 구조식 B내 X1 내지 X8중하나는 상기 [화학식 A]의 피렌에 결합되는 질소원자와 결합하는 단일 결합이다.
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 본 발명의 상기 화학식 A로 표시되는 피렌 유도체를 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 기존 물질에 비하여 구동전압이 낮고 휘도와 발광 효율이 우수하며, 장수명의 우수한 소자특성을 보여줄 수 있어, 풀칼라 디스플레이를 제조하기 위한 소자에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 개략도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 유기 발광 소자의 발광층에 사용될 수 있는 유기발광 화합물로서, 하기 [화학식 A] 로 표시되는 피렌 유도체를 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00003
상기 [화학식 A]에서, 상기 치환기 Z은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 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 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나 이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 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 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이되, 각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
m 은 1 내지 8의 정수이되, m 이 2 이상인 경우에 각각의 Z는 서로 동일하거나 상이하고,
상기 피렌고리내 각각의 탄소원자는 아민의 질소원자 또는 치환기 Z와 결합하지 않는 경우에는 수소와 결합되며;
상기 치환기 Ar1 내지 Ar4은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기이거나, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나 이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기에서 선택되되, 적어도 하나는 하기 [구조식 B]으로 표시되는 관능기이다.
[구조식 B]
Figure pat00004
상기 구조식 B에서, Y는 O 또는 S이고,
X1 내지 X8은 각각 서로 독립적으로 N 또는 CR9 이되, 각각의 CR9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 서로 인접하는 CR9와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며,
상기 X1 내지 X8중에서 적어도 하나는 N이고,
상기 R9는 앞서 정의한 Z와 동일하고,
상기 구조식 B내 X1 내지 X8중 하나는 상기 [화학식 A]의 피렌에 결합되는 질소원자와 결합하는 단일 결합이며,
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.
또한, 상기 "치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기", "치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 범위를 고려하여 보면, 상기 탄소수 1 내지 24의 알킬기 및 탄소수 6 내지 24의 아릴기의 탄소수의 범위는 각각 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것으로 보아야 한다.
한편, 본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나 이상의 고리를 포함하는 탄화수소로 이루어진 방향족 시스템을 의미하며, 상기 아릴기가 치환기가 있는 경우 서로 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 인데닐, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐,플루오란텐일 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, Si, Ge, Se, Te 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,이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 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.
본 발명에서의 상기 화학식 A로 표시되는 화합물을 한 쌍의 전극(애노드 및 캐소드) 사이에 채용한 유기 발광 소자의 구동시, 상기 화학식 A로 표시되는 피렌 유도체 화합물은 질소원자와 결합하는 치환기로서 상기 구조식 B로 표시되는 관능기를 포함하는 경우에 유기발광 소자의 발광 효율을 증가시킬 있다.
즉, 본 발명에서 상기 구조식 B로 표시되는 관능기가 질소원자와 결합된 헤테로아릴 아민 그룹을 피렌에 결합시킴으로써, 형광도판트로서 유기발광 소자의 발광 효율을 증가시킬 있다.
일 실시예로서, 본 발명의 상기 화학식 A내 Ar1 내지 Ar4 중 1개 또는 2개가 상기 구조식 B로 표시되는 관능기이며, 상기 피렌에 결합되는 아민은 1, 6 위치에 결합할 수 있다.
이때, 상기 구조식 B내 X1 내지 X8중에서 하나 또는 둘만이 N일 수 있다.
즉, 상기 구조식 B는 방향족 헤테로 고리로서 Y를 제외하고는 고리내 하나 또는 두개의 탄소원자만이 질소원자로 치환된 축합고리 형태를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 화학식 A로 표시되는 피렌유도체내 상기 Ar1 내지 Ar4가 구조식 B로 표시되는 관능기가 아닌 경우, 이들은 바람직하게는 각각 동일하거나 상이하며, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 아릴기이거나, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 12의 헤테로아릴기일 수 있다.
예시적으로, 상기 Ar1 내지 Ar4는 각각 동일하거나 상이하며, 하기 [구조식 101] 내지 [구조식 208]중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 101] [구조식 102] [구조식 103] [구조식 104]
Figure pat00005
[구조식 105] [구조식 106] [구조식 107]
Figure pat00006
[구조식 108] [구조식 109] [구조식 110]
Figure pat00007
[구조식 111] [구조식 112] [구조식 113]
Figure pat00008
[구조식 114] [구조식 115] [구조식 116]
Figure pat00009
[구조식 117]
Figure pat00010
[구조식 201] [구조식 202] [구조식 203]
Figure pat00011
[구조식 204] [구조식 205] [구조식 206]
Figure pat00012
[구조식 207] [구조식 208]
Figure pat00013
여기서 n은 2 내지 9의 정수이며,
상기 [구조식 101] 내지 [구조식208]내 방향족 고리 또는 포화탄화수소 고리내 탄소에 치환기 R이 결합되지 않은 경우에는 수소가 결합되어 있고,
상기 [구조식 101] 내지 [구조식 208]내 포함된 치환기 R 중 하나의 R은 각각 질소원자와 결합되는 단일결합이며,치환기 R 은 앞서 정의된 Z와 동일하다.
본 발명의 화학식 A로 표시되는 피렌유도체에서 상기 m은 바람직하게는 0 내지 2이고, 치환기 Z는 바람직하게는 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한 본 발명의 상기 피렌 유도체는 두 개의 아민 그룹이 동일할 수 있으며, 또한 상기 피렌 유도체는 두 개의 아민 그룹이 서로 상이하여 비대칭일 수도 있다.
상기 두 개의 아민 그룹이 동일한 경우에는 디 브로모 피렌과 같은 할로겐화된 피렌에 동일한 종류의 아민을 반응시킴으로써 두 개의 아민 그룹이 동일하도록제조할 수 있고, 두 개의 아민그룹이 상이한 경우에는 각각의 상이한 종류의 아민을 순차적으로 반응시킴으로써 얻어질 수 있다.
상기와 같이 순차적으로 상이한 아민을 반응시키는 경우에 중간체로서 아민기가 하나 결합된 피렌유도체를 정제 후에 다음 단계에서 새로운 아민과 반응시킬 수 있다. 상기와 같이 두개의 아민이 상이한 경우에는 얻어지는 피렌 유도체는 비대칭 화합물로서 얻어지게 된다.
또한 본 발명의 상기 화학식 A의 피렌 유도체는 하기 [화학식 1] 내지 [화학식96] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00014
[화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00015
[화학식 7] [화학식 8] [화학식 9]
Figure pat00016
[화학식 10] [화학식 11] [화학식 12]
Figure pat00017
[화학식 13] [화학식 14] [화학식 15]
Figure pat00018
[화학식 16] [화학식 17] [화학식 18]
Figure pat00019
[화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
Figure pat00020
[화학식 22] [화학식 23] [화학식 24]
Figure pat00021
[화학식 25] [화학식 26] [화학식 27]
Figure pat00022
[화학식 28] [화학식 29] [화학식 30]
Figure pat00023
[화학식 31] [화학식 32] [화학식 33]
Figure pat00024
[화학식 34] [화학식 35] [화학식 36]
Figure pat00025
[화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
Figure pat00026
[화학식 40] [화학식 41] [화학식 42]
Figure pat00027
[화학식 43] [화학식 44] [화학식 45]
Figure pat00028
[화학식 46] [화학식 47] [화학식 48]
Figure pat00029
[화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
Figure pat00030
[화학식 52] [화학식 53] [화학식 54]
Figure pat00031
[화학식 55] [화학식 56] [화학식 57]
Figure pat00032
[화학식 58] [화학식 59] [화학식 60]
Figure pat00033
[화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
Figure pat00034
[화학식 64] [화학식 65] [화학식 66]
Figure pat00035
[화학식 67] [화학식 68] [화학식 69]
Figure pat00036
[화학식 70] [화학식 71] [화학식 72]
Figure pat00037
[화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
Figure pat00038
[화학식 76] [화학식 77] [화학식 78]
Figure pat00039
[화학식 79] [화학식 80] [화학식 81]
Figure pat00040
[화학식 82] [화학식 83] [화학식 84]
Figure pat00041
[화학식 85] [화학식 86] [화학식 87]
Figure pat00042
[화학식 88] [화학식 89] [화학식 90]
Figure pat00043
[화학식 91] [화학식 92] [화학식 93]
Figure pat00044
[화학식 94] [화학식 95] [화학식 96]
Figure pat00045
또한, 본 발명은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 본 발명에서의 상기 피렌 유도체 화합물을 1종 이상 포함하는 유기발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에서 "(유기층이) 유기 화합물을 1종 이상 포함한다" 란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기 화합물 또는 상기 유기 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 유기발광 화합물이 포함된 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.이때, 상기제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 발광층을 포함할 수 있으며, 상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지고, 본 발명의 피렌 유도체화합물은 도판트로서 사용될 수 있다.
한편 본 발명에서 상기 발광층에는 도펀트와 더불어, 호스트 재료가 사용될 수 있다. 상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구체적인 예로서, 상기 애노드와 상기 유기발광층 사이에 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer)이 추가로 적층되어 있고, 상기 캐소드와 상기 유기발광층 사이에 전자수송층(ETL, Electron Transport Layer)이 추가로 적층될 수 있다.
상기 정공수송층의 재료로는 이온화 포텐셜이 작은 전자공여성 분자가 사용되는데, 주로 트리페닐아민을 기본 골격으로 하는 디아민, 트리아민 또는 테트라아민 유도체가 많이 사용되고 있고, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘 (a-NPD) 등을 사용할 수 있다.
상기 정공수송층의 하부에는 정공주입층(HIL, Hole Injecting Layer)을 추가적으로 더 적층할 수 있는데, 상기 정공주입층 재료 역시 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 CuPc(copperphthalocyanine) 또는 스타버스트형 아민류인 TCTA(4,4',4"-tri(N-carbazolyl)triphenyl-amine), m-MTDATA(4,4',4"-tris-(3-methylphenylphenyl amino)triphenylamine) 등을 사용할 수 있다.
한편 본 발명에서 상기 전자수송층재료로는 전자주입전극(Cathode)으로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자수송물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자수송물질의 예로는, 퀴놀린유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), ADN, 화합물 201, 화합물 202, BCP, 옥사디아졸유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00046
TAZ BAlq
Figure pat00047
<화합물 201> <화합물 202> BCP
Figure pat00048
Figure pat00049
또한, 본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 화학식 C로 표시되는 유기 금속 화합물이 단독 또는 상기 전자수송층 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 C]
Figure pat00050
상기 [화학식 C]에서,
Y는 C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접 결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이고,
상기 M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이고, 상기 OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서, 상기 O는산소이며,
A 는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 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 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 및 Si에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고,
상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고,
상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m +n=3을 만족하며;
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
본 발명에서 Y 는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 [구조식C1] 내지 [구조식 C39]부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[구조식C1][구조식C2][구조식C3]
Figure pat00051
[구조식C4][구조식C5][구조식C6]
Figure pat00052
[구조식C7][구조식C8][구조식C9][구조식C10]
Figure pat00053
[구조식C11] [구조식C12] [구조식C13]
Figure pat00054
[구조식C14][구조식C15][구조식C16]
Figure pat00055
[구조식C17][구조식C18][구조식C19][구조식C20]
Figure pat00056
[구조식C21] [구조식C22] [구조식C23]
Figure pat00057
[구조식C24][구조식C25][구조식C26]
Figure pat00058
[구조식C27][구조식C28][구조식C29][구조식C30]
Figure pat00059
[구조식C31] [구조식C32] [구조식C33]
Figure pat00060
[구조식C34][구조식C35][구조식C36]
Figure pat00061
[구조식C37][구조식C38][구조식C39]
Figure pat00062
상기 [구조식C1] 내지 [구조식 C39]에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수3내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
한편, 상기 전자수송층의 상부에는 캐소드로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 파워효율을 개선시키는 기능을 수행하는 전자주입층(EIL, Electron Injecting Layer)을 더 적층시킬 수도 있는데, 상기 전자주입층 재료 역시 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO등의 물질을 이용할 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.
상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-TNATA [4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐 -[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(a-NPD) 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
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 바람직하다.
이때, 발광층에 사용되는 호스트는 하기 화학식 1A 내지 화학식 1D로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00063
상기 화학식 1A에서,
상기 Ar7 , Ar8 및 Ar9은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C5-C60 방향족 연결기(aromatic linking group), 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 비치환 된 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 pat00064
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 pat00065
상기화학식 1B에서,
상기 Ar17 내지 Ar20은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A에서 Ar7 내지 Ar8에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지고, R60 내지 R63은 상기 화학식 1A의 R21내지 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 내지 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 pat00066
상기화학식 1C에서,
상기 Ar21 내지 Ar24은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 상기 화학식 1A의 Ar7 내지 Ar8에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지고, 상기 R64 내지 R67은 상기 화학식 1A의 R21내지 R30 에서 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 pat00067
상기화학식 1D에서,
상기 Ar25 내지 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 1A의 R21내지 R30에서 정의한 바와 동일한 치환기로 이루어지며, 각각의 치환기는 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화 환상구조를 형성할 수 있다. 또한, 상기 mm 내지 ss는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
보다 구체적으로, 상기 호스트는 하기 [호스트 1] 내지 [호스트 56]으로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[호스트1] [호스트2] [호스트3] [호스트4]
Figure pat00068
[호스트5] [호스트6] [호스트7] [호스트8]
Figure pat00069
[호스트9] [호스트10] [호스트11] [호스트12]
Figure pat00070
[호스트13] [호스트14] [호스트15] [호스트16]
Figure pat00071
[호스트17] [호스트18] [호스트19] [호스트20]
Figure pat00072
[호스트21] [호스트22] [호스트23] [호스트24]
Figure pat00073
[호스트25] [호스트26] [호스트27] [호스트28]
Figure pat00074
[호스트29] [호스트30] [호스트31] [호스트32]
Figure pat00075
[호스트33] [호스트34] [호스트35] [호스트36]
Figure pat00076
[호스트37] [호스트38] [호스트39] [호스트40]
Figure pat00077
[호스트41] [호스트42] [호스트43] [호스트44]
Figure pat00078
[호스트45] [호스트46] [호스트47] [호스트48]
Figure pat00079
[호스트49] [호스트50] [호스트51] [호스트52]
Figure pat00080
[호스트53] [호스트54] [호스트55] [호스트56]
Figure pat00081
또한 상기 발광층은 상기 도판트와 호스트 이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있다. 여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한 본 발명에서의 상기 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용될 수 있다.
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 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
(실시예)
합성예 1: 화학식 5의 합성
합성예 1-(1): [중간체 1-a]의 합성
하기 반응식 1에 따라, [중간체 1-a]를 합성하였다.
<반응식 1>
Figure pat00082
[중간체 1-a]
잘 건조된500ml 삼구둥근바닥플라스크에 2,6-다이브로모페놀 (50 g, 0.198 mol), 무수테트라하이드로퓨란 (250 ml)을 넣었다. 온도를0 ℃로 낮추고 다이아이소프로필에틸아민 (70.2 ml, 0.403 mol)을 넣고, 메톡시메틸클로라이드 (22.61 ml, 0.298 mol)를 천천히 넣었다. 0 ℃에서 2 시간동안 교반하고 추출한 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여 투명한 오일의 [중간체 1-a]를 얻었다. (54.6 g, 수율93%)
합성예 1-(2): [중간체 1-b]의 합성
하기 반응식 2에 따라 [중간체 1-b]를 합성하였다.
<반응식 2>
Figure pat00083
[중간체 1-b]
잘 건조된 1 L삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 1-a] (54.6 g, 0.184 mol), 무수테트라하이드로퓨란 (380 ml)을 넣었다. 온도를 -78 ℃로 낮추고 1.6 M 노말부틸리튬 (127 ml, 0.203 mol)을 천천히 넣었다. -78 ℃에서 1시간동안 교반한 후 트라이메틸보레이트 (101 ml, 0.830 mol)를 한번에 넣고 온도를 상온으로 올려 10시간동안 교반하였다. 포화 암모늄클로라이드 용액 (200 ml)을 넣고 1시간 동안 교반하여 반응을 종결시킨 후 추출하고 감압농축하여 [중간체 1-b]를 얻었다. (30 g, 수율 80%)
합성예 1-(3): [중간체 1-c]의 합성
하기 반응식 3에 따라, [중간체 1-c]를 합성하였다.
<반응식 3>
Figure pat00084
[중간체 1-b] [중간체 1-c]
500ml 삼구둥근바닥플라스크에 2-플루오로-3-아이오도피리딘 (21.5 g, 0.096 mol), [중간체 1-b] (30 g, 0.116 mol), 2% 테트라키스트라이페닐포스핀팔라듐 (2.23 g, 0.002 mol), 3 M 다이소듐카보네이트 (100 ml), 테트라하이드로퓨란 (200 ml)을 넣었다. 16시간 교반 및 환류하고 추출하여 감압농축한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 [중간체 1-c]를 얻었다. (14.5 g, 수율56%)
합성예 1-(4): [중간체 1-d]의 합성
하기 반응식 4에 따라 [중간체 1-d]를 합성하였다.
<반응식 4>
Figure pat00085
[중간체 1-c] [중간체 1-d]
500ml 삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 1-c] (14.5 g, 0.054 mol), 포타슘카보네이트 (15 g, 0.108 mol), 테트라하이드로퓨란 (150 ml)을 넣었다. 12시간 동안 교반 및 환류 한 후 반응 종료 시켰다. 감압농축하여 추출한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 [중간체 1-d]를 얻었다. (13 g, 수율 97%)
합성예 1-(5): [중간체 1-e]의 합성
하기 반응식 5에 따라 [중간체 1-e]를 합성하였다.
<반응식 5>
Figure pat00086
[중간체 1-d] [중간체 1-e]
100ml 삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 1-d] (4.4 g, 0.018 mol), 2-아미노바이페닐 (3 g, 0.018 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.32 g, 0.355 mmol), 2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프탈렌 (0.44 g, 0.709 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (3.41 g, 0.035 mol), 톨루엔(60 ml)을 넣었다. 3시간 동안 교반 및 환류한 후 반응 종료 시켰다. 추출한 후 컬럼 크로마토그래피로 [중간체 1-e]를 얻었다. (4.7 g, 수율 67%)
합성예 1-(6): [화학식 5]의 합성
하기 반응식 6에 따라 [화학식 5]을 합성하였다.
<반응식6>
Figure pat00087
[중간체 1-e] [화학식 5]
100ml 삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 1-e] (4.7 g, 0.014 mol), 1,6-다이브로모파이렌 (2.3 g, 0.006 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.26 g, 0.279 mmol), 1 M 트라이터셔리부틸포스핀 (0.56 ml, 0.559 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (2.69 g, 0.028 mol), 톨루엔 (50 ml)을 넣었다. 2시간 동안 교반 및 환류한 후 반응 종료 시켰다. 추출하고 클로로벤젠으로 재결정하여 [화학식 5]를 얻었다. (3.5 g, 수율 57%)
MS (MALDI-TOF) m/z :870.3 [M+]
합성예 2: 화학식 41의 합성
합성예 2-(1): [중간체 2-a]의 합성
하기 반응식 7에 따라 [중간체 2-a]를 합성하였다.
<반응식 7>
Figure pat00088
[중간체 2-a]
상기 합성예 1-(1)에서2,6-다이브로모페놀 대신 2,6-다이브로모-4-터셔리-부틸페놀 (144 g, 0.468 mol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 2-a]를 얻었다.(163g, 수율99%)
합성예 2-(2): [중간체 2-b]의 합성
하기 반응식 8에 따라 [중간체 2-b]를 합성하였다.
<반응식 8>
Figure pat00089
[중간체 2-b]
상기 합성예 1-(2)에서 [중간체 1-a] 대신 [중간체 2-a] (100 g, 0.284 mol)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 2-b]를 얻었다. (75 g, 수율 83%)
합성예 2-(3): [중간체 2-c]의 합성
하기 반응식 9에 따라 [중간체 2-c]를 합성하였다.
<반응식 9>
Figure pat00090
[중간체 2-b] [중간체 2-c]
상기 합성예 1-(3)에서 [중간체 1-b] 대신 [중간체 2-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 2-c]를 얻었다. (46 g, 수율 60%)
합성예 2-(4): [중간체 2-d]의 합성
하기 반응식 10에 따라 [중간체 2-d]를 합성하였다.
<반응식 10>
Figure pat00091
[중간체 2-c] [중간체 2-d]
상기 합성예 1-(4)에서 [중간체 1-c] 대신 [중간체 2-c] (46 g, 0.142 mol)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 2-d]를 얻었다. (40 g, 수율 93%)
합성예 2-(5): [중간체 2-e]의 합성
하기 반응식 11에 따라 [중간체 2-e]를 합성하였다.
<반응식 11>
Figure pat00092
[중간체 2-d] [중간체 2-e]
상기 합성예 1-(5)에서 [중간체 1-d] 대신 [중간체 2-d] (6.8 g, 0.022 mol)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 2-e]를 얻었다. (7.4 g, 수율 84%)
합성예 2-(6):[화학식 41]의 합성
하기 반응식 12에 따라 [화학식 41]을 합성하였다.
<반응식 12>
Figure pat00093
[중간체 2-e] [화학식 41]
상기 합성예 1-(6)에서 [중간체 1-e] 대신 [중간체 2-e] (5.4 g, 0.014 mol)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [화학식 41]을얻었다. (3.2 g, 수율 47%)
MS (MALDI-TOF) m/z :982.42 [M+]
합성예 3: 화학식73의 합성
합성예 3-(1): [중간체 3-a]의 합성
하기 반응식 13에 따라 [중간체3-a]을 합성하였다.
<반응식13>
Figure pat00094
[중간체 1-e] [중간체3-a]
100ml 삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 1-e] (5.4 g, 0.016 mol), 1,6-다이브로모파이렌 (8.7 g, 0.024 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.29 g, 0.321 mmol), 2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프탈렌 (0.4 g, 0.642 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (2.16 g, 0.022 mol), 톨루엔 (50 ml)을 넣었다. 2시간 동안 교반 및 환류 한 후 반응 종료 시켰다. 추출한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 [중간체 3-a]를 얻었다. (8.2 g, 수율 83%)
합성예 3-(2):[화학식 73]의 합성
하기 반응식 14에 따라 [화학식 73]을 합성하였다.
<반응식 14>
Figure pat00095
[중간체 2-e] [중간체 3-a] [화학식 73]
100ml 삼구둥근바닥플라스크에 [중간체 2-e] (8 g, 0.02 mol), [중간체 3-a] (11.3 g, 0.018 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.37 g, 0.408 mmol), 2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프탈렌 (0.51 g, 0.815 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (2.74 g, 0.029 mol), 톨루엔 (80 ml)을 넣었다. 4시간 동안 교반 및 환류한 후 반응을 종료시켰다. 추출하고 클로로벤젠으로 재결정하여 [화학식 73]을 얻었다. (10.2 g, 수율 54%)
MS (MALDI-TOF) m/z :926.36 [M+]
합성예 4: 화학식 79의 합성
합성예 4-(1): [중간체 4-a]의 합성
하기 반응식 15에 따라 [중간체 4-a]를 합성하였다.
<반응식 15>
Figure pat00096
[중간체 4-a]
은박지로 감싼 250 ml 삼구둥근바닥플라스크에 N-하이드록시-2-싸이오피리돈 (10 g, 0.079 mol)과 다이클로로메탄 (100 ml)을 넣고 온도를 0 ℃로 낮추었다. 피리딘 (6.4 ml, 0.083 mol), 아세틸클로라이드 (5.6 ml, 0.065 mol) 넣고 2 시간동안 교반하였다. 추출한 후 은박지로 감싼 둥근바닥 플라스크에 넣고20 ℃ 미만에서 감압 농축 하였다. 다이클로로메탄과 헵탄으로 재결정하여 [중간체 4-a]를 얻었다. (12 g, 수율 90%)
합성예 4-(2): [중간체 4-b]의 합성
하기 반응식 16에 따라 [중간체 4-b]를 합성하였다.
<반응식 16>
Figure pat00097
[중간체 4-a] [중간체 4-b]
은박지로 감싼1 L 삼구둥근바닥 플라스크에 [중간체 4-a] (12 g, 0.071 mol), 아이소펜틸나이트라이트 (24.9 g, 0.213 mol), 다이클로로메탄 (300 ml)을 넣고 교반 및 환류하면서, 아세톤 (150 ml)에 녹인 안트라닐릭에시드 (9.7 g, 0.071 mol)를 60분 동안 천천히 넣었다. 3 시간 동안 교반 및 환류하고 상온으로 온도를 낮춘 후 용매를 감압 농축하였다. 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 [중간체 4-b]를 얻었다. (7.5 g, 수율 57%)
합성예 4-(3): [중간체 4-c]의 합성
하기 반응식 17에 따라 [중간체 4-c]를 합성하였다.
<반응식 17>
Figure pat00098
[중간체 4-b] [중간체 4-c]
300 ml 삼구둥근바닥 플라스크에 [중간체 4-b](20 g, 0.108 mol), 다이클로로메탄 (100 ml)을 넣고N-브로모숙신이미드 (19.2 g, 0.108 mol)를 천천히 넣은 후 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 추출한 후 유기층을 감압농축하여 컬럼 크로마토그래피로 분리한 후 다이클로로메탄과 헵탄으로 재결정하여 [중간체 4-c]를 얻었다. (7.2 g, 수율 25%)
합성예 4-(4): [중간체 4-d]의 합성
하기 반응식 18에 따라 [중간체 4-d]를 합성하였다.
<반응식 18>
Figure pat00099
[중간체 4-d]
300 ml 삼구둥근바닥플라스크에 2-아미노-3-브로모-5-메틸피리딘 (13 g, 0.07 mol), 페닐보로닉산 (10.2 g, 0.083 mol), 테트라키스트라이페닐포스핀팔라듐 (1.6 g, 1.39 mmol), 2 M 포타슘카보네이트 수용액 (70 ml), 테트라하이드로퓨란 (140 ml)을 넣고 6시간 동안 교반 및 환류하였다. 추출하여 유기층을 감압농축하고 아세토나이트릴로 재결정하여 [중간체 4-d]를 얻었다. (11 g, 수율 86%)
합성예 4-(5): [중간체 4-e]의 합성
하기 반응식 19에 따라 [중간체 4-e]를 합성하였다.
<반응식 19>
Figure pat00100
[중간체 4-c] [중간체 4-d] [중간체 4-e]
상기 합성예 1-(5)에서 [중간체 1-d] 대신 [중간체 4-c] (7.2 g, 0.027 mol)를 사용하고 2-아미노바이페닐 대신 [중간체 4-d] (5.0 g, 0.027 mol)로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 4-e] (9.2 g, 수율 92%)를 얻었다.
합성예 4-(6): [화학식 79]의 합성
하기 반응식 20에 따라 [화학식 79]를 합성하였다.
<반응식 20>
Figure pat00101
[중간체 4-e] [화학식 79]
상기 합성예 1-(6)에서 [중간체 1-e] 대신 [중간체 4-e], 1,6-다이브로모파이렌 대신 1,6-다이브로모-2,7-다이메틸파이렌으로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [화학식 79]를얻었다. (11 g, 수율 46%)
MS (MALDI-TOF) m/z :960.31 [M+]
합성예 5: 화학식 86의 합성
합성예 5-(1): [중간체 5-a]의 합성
하기 반응식 21에 따라 [중간체 5-a]를 합성하였다.
<반응식 21>
Figure pat00102
[중간체 1-b] [중간체 5-a]
상기 합성예 1-(3)에서 2-플루오로-3-아이오도 피리딘 대신 3-플루오로-4-아이오도 피리딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 5-a]를 얻었다. (12 g, 수율 50%)
합성예 5-(2): [중간체 5-b]의 합성
하기 반응식 22에 따라 [중간체 5-b]를 합성하였다.
<반응식 22>
Figure pat00103
[중간체 5-a] [중간체 5-b]
상기 합성예 1-(4)에서 [중간체 1-c] 대신 [중간체 5-a]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 5-b]를 얻었다. (10.5 g, 수율 95%)
합성예 5-(3): [중간체 5-c]의 합성
하기 반응식 23에 따라 [중간체 5-c]를 합성하였다.
<반응식 23>
Figure pat00104
[중간체 5-b] [중간체 5-c]
상기 합성예 1-(5)에서 [중간체 1-d] 대신 [중간체 5-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [중간체 5-c]를 얻었다. (12.3 g, 수율 86%)
합성예 5-(4):[화학식 86]의 합성
하기 반응식 24에 따라 [화학식 86]을 합성하였다.
<반응식 24>
Figure pat00105
[중간체 5-c] [화학식 86]
상기 합성예 1-(6)에서 [중간체 1-e] 대신 [중간체 5-c]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실험하여 [화학식 86]을 얻었다. (8.7 g, 수율 55%)
MS (MALDI-TOF) m/z :870.3 [M+]
실시예 1 ~ 7: 유기발광소자의 제조
ITO 글래스의 발광면적이 2mm×2mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10-7torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 DNTPD(700 Å), α-NPD(300 Å) 순으로 성막한 후 [BH1]과 표1에 기재된 본 발명에 의한 화합물 3wt%를 혼합하여 성막(250Å)한 다음, Alq3(350 Å), LiF (5 Å), Al (1000 Å)의 순서로 성막하여 유기발광소자를 제조하였다. 상기 유기발광 소자의 발광특성은 0.4mA에서 측정하였다.
Figure pat00106
[DNTPD] [α-NPD]
Figure pat00107
[BH1] [Alq3]
비교예 1 ~ 2
상기 실시예 1 내지 7에서 사용된 화합물 대신 [BD1] 및 [BD2]을 사용한 것 이외에는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4mA에서 측정하였다. 상기 [BD1] 및 [BD2]의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00108
[BD1] [BD2]
실시예 1 내지 7과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 유기전계발광소자에 대하여, 전압, 전류, 휘도, 색 좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. T97은 휘도가 초기휘도에 비해 97%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
　 전압 전류밀도
( mA /cm 2 ) 		휘도 ( cd /m 2 ) CIEx CIEy T97
실시예 1
[화학식 5] 		3.8 10 718 0.135 0.111 32
실시예 2
[화학식 11] 		3.7 10 620 0.138 0.125 33
실시예 3
[화학식 22] 		3.8 10 600 0.132 0.116 30
실시예 4
[화학식 33] 		3.5 10 650 0.132 0.110 40
실시예 5
[화학식 41] 		3.7 10 742 0.131 0.130 45
실시예 6
[화학식 73] 		3.8 10 742 0.133 0.120 40
실시예 7
[화학식 79] 		3.7 10 742 0.132 0.111 48
실시예 8
[화학식 81] 		3.7 10 720 0.135 0.124 40
실시예 9
[화학식 86] 		3.8 10 730 0.132 0.132 52
실시예 10
[화학식 90] 		3.7 10 720 0.133 0.133 60
비교예 1
[BD1] 		4.3 10 515 0.143 0.118 20
비교예 2
[BD2] 		4.3 10 550 0.141 0.117 22
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 피렌 유도체는 종래 기술에 의한 비교예 1 및 비교예 2의 화합물을 사용한 경우보다 훨씬 휘도와 발광 효율이 우수하며, 구동전압이 낮고, 장수명의 우수한 소자특성을 보여줄 수 있어 유기발광소자로서 응용가능성이 높은 것을 나타내고 있다.

Claims (13)

  1. 하기 [화학식 A]로 표시되는 피렌 유도체.
    [화학식 A]
    Figure pat00109

    상기 [화학식 A]에서, 상기 치환기 Z은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 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 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 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 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이되, 각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
    m 은 1 내지 8의 정수이되, m 이 2 이상인 경우에 각각의 Z는 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 피렌고리내 각각의 탄소원자는 아민의 질소원자 또는 치환기 Z와 결합하지 않는 경우에는 수소와 결합되며;
    상기 치환기 Ar1 내지 Ar4은 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기이거나, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기에서 선택되되, 적어도 하나는 하기 [구조식 B]으로 표시되는 관능기이다.
    [구조식 B]
    Figure pat00110

    상기 구조식 B에서, Y는 O 또는 S이고,
    X1 내지 X8은 각각 서로 독립적으로 N 또는 CR9 이되, 각각의 CR9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 서로 인접하는 CR9와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 X1 내지 X8중에서 적어도 하나는 N이고,
    상기 R9는 앞서 정의한 Z와 동일하고,
    상기 구조식 B내 X1 내지 X8중하나는 상기 [화학식 A]의 피렌에 결합되는 질소원자와 결합하는 단일 결합이며,
    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 화학식 A내 Ar1 내지 Ar4 중 1개 또는 2개가 상기 구조식 B로 표시되는 관능기이며,
    상기 피렌에 결합되는 아민은 1, 6 위치에 결합되는 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구조식 B내 X1 내지 X8중에서 하나 또는 둘만이 N인 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar4가 구조식 B로 표시되는 관능기가 아닌 경우, 이들은 각각 동일하거나 상이하며, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 아릴기이거나, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 N, O, P, Si, Ge, Se, Te 또는 S에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 12의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 m은 0 내지 2이고,
    치환기 Z는 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피렌 유도체는 두 개의 아민 그룹이 동일한 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피렌 유도체는 두 개의 아민 그룹이 서로 상이하여 비대칭인 것을 특징으로 하는 피렌 유도체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    하기 [화학식 1] 내지 [화학식 96] 중에서 선택되는 어느 하나의 피렌 유도체.
    [화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
    Figure pat00111

    [화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
    Figure pat00112

    [화학식 7] [화학식 8] [화학식 9]
    Figure pat00113

    [화학식 10] [화학식 11] [화학식 12]
    Figure pat00114

    [화학식 13] [화학식 14] [화학식 15]
    Figure pat00115

    [화학식 16] [화학식 17] [화학식 18]
    Figure pat00116

    [화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
    Figure pat00117

    [화학식 22] [화학식 23] [화학식 24]
    Figure pat00118

    [화학식 25] [화학식 26] [화학식 27]
    Figure pat00119

    [화학식 28] [화학식 29] [화학식 30]
    Figure pat00120

    [화학식 31] [화학식 32] [화학식 33]
    Figure pat00121

    [화학식 34] [화학식 35] [화학식 36]
    Figure pat00122

    [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
    Figure pat00123

    [화학식 40] [화학식 41] [화학식 42]
    Figure pat00124

    [화학식 43] [화학식 44] [화학식 45]
    Figure pat00125

    [화학식 46] [화학식 47] [화학식 48]
    Figure pat00126

    [화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
    Figure pat00127

    [화학식 52] [화학식 53] [화학식 54]
    Figure pat00128

    [화학식 55] [화학식 56] [화학식 57]
    Figure pat00129

    [화학식 58] [화학식 59] [화학식 60]
    Figure pat00130

    [화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
    Figure pat00131

    [화학식 64] [화학식 65] [화학식 66]
    Figure pat00132

    [화학식 67] [화학식 68] [화학식 69]
    Figure pat00133

    [화학식 70] [화학식 71] [화학식 72]
    Figure pat00134

    [화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
    Figure pat00135

    [화학식 76] [화학식 77] [화학식 78]
    Figure pat00136

    [화학식 79] [화학식 80] [화학식 81]
    Figure pat00137

    [화학식 82] [화학식 83] [화학식 84]
    Figure pat00138

    [화학식 85] [화학식 86] [화학식 87]
    Figure pat00139

    [화학식 88] [화학식 89] [화학식 90]
    Figure pat00140

    [화학식 91] [화학식 92] [화학식 93]
    Figure pat00141

    [화학식 94] [화학식 95] [화학식 96]
    Figure pat00142
  9. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 제1항 내지 제5항, 제8항 중에서 선택되는 어느 한 항의 피렌 유도체 화합물을 1종 이상 포함한, 유기발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 발광층을 포함하며,
    상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지고, 상기 유기발광 화합물이 도판트로서 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 각각의 층중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및, 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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