KR20170057855A - 스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {COMPOUND HAVING SPIRO STRUCTURE AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 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 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
한국 특허공개공보 2000-0051826
본 명세서에는 스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
Y는 O, S 또는 SiR11R12이고,
X는 NAr, O 또는 S이고,
R1 내지 R8 및 Ar은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, p, s, r 및 u는 각각 0 내지 4의 정수이고, q는 0 내지 3의 정수이며, t는 0 내지 2의 정수이고, p, q, r, s, t 및 u가 각각 2 이상인 경우 괄호내의 기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입과 정공수송, 발광, 전자수송, 전자억제 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 또한, 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터의 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3), 전자 수송층(7) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아미노기; 아랄킬아미노기; 헤테로아릴아미노기; 아릴아미노기; 아릴포스핀기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 헤테로아릴기로 치환된 아릴기일 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00002
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00003
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00004
본 명세서에 있어서, 이마이드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00005
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRR'R''의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 R, R' 및 R''는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BRR'의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 R 및 R'는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 특별히 한정되지는 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 6이다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아미노기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아미노기의 구체적인 예로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 에틸아미노기, 디에틸아미노기, 페닐아미노기, 나프틸아미노기, 비페닐아미노기, 안트라세닐아미노기, 9-메틸-안트라세닐아미노기, 디페닐아미노기, 페닐나프틸아미노기, 디톨릴아미노기, 페닐톨릴아미노기, 트리페닐아미노기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아미노기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 디아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아미노기가 있다. 상기 아릴아미노기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 2 이상의 아릴기를 포함하는 아릴아미노기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 아릴아미노기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아미노기, 페닐 나프틸 아미노기, 디톨릴 아미노기, 페닐 톨릴 아미노기, 카바졸 및 트리페닐 아미노기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아미노기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노헤테로아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 디헤테로아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 트리헤테로아릴아미노기가 있다. 상기 헤테로아릴아미노기 중의 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기일 수 있고, 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 상기 2 이상의 헤테로고리기를 포함하는 헤테로아릴아미노기는 단환식 헤테로고리기, 다환식 헤테로고리기, 또는 단환식 헤테로고리기와 다환식 헤테로고리기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴헤테로아릴아미노기는 아릴기 및 헤테로고리기로 치환된 아미노기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 아릴포스핀기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴포스핀기, 치환 또는 비치환된 디아릴포스핀기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴포스핀기가 있다. 상기 아릴포스핀기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴포스핀기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 트리페닐렌기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
및
Figure pat00013
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종원자로 N, O, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, 아릴포스핀기, 아르알킬기, 아랄킬아미노기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아미노기, 아릴헤테로아릴아미노기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 아르알킬기, 아랄킬아미노기, 알킬아릴기, 알킬아미노기 중 알킬기는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기, 헤테로아릴아미노기, 아릴헤테로아릴아미노기 중 헤테로아릴기는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 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. 상기 지방족 탄화수소고리는 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리이다. 상기 방향족 탄화수소고리의 예로는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 지방족 헤테로고리는 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리이다. 상기 방향족 헤테로고리는 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리이다. 상기 헤테로고리는 헤테로원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함할 수 있다. 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00014
화학식 2에 있어서, Y, X, R5 내지 R8, r, s, t 및 u는 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 화학식 1의 R1 내지 R8의 정의와 같으며, v는 0 내지 5의 정수이고, w는 0 내지 4의 정수이며, v 및 w가 각각 2 이상인 경우 괄호내의 기가 서로 같거나 상이하다.
[화학식 3]
Figure pat00015
화학식 3에 있어서, Y, X, R3 내지 R8, p, q, r, s, t 및 u는 화학식 1에서 정의한 바와 같다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 내지 7 중 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00016
[화학식 5]
Figure pat00017
[화학식 6]
Figure pat00018
[화학식 7]
Figure pat00019
화학식 4 내지 7에 있어서, 치환기의 정의는 상기 화학식 2와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 8 내지 11 중 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00020
[화학식 9]
Figure pat00021
[화학식 10]
Figure pat00022
[화학식 11]
Figure pat00023
화학식 8 내지 11에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 1과 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, X는 NAr이고, Ar은 -(L1)n-Ar1으로 표시되며, L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, n은 0 내지 2의 정수이며, n이 2인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, Ar1은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, 나머지는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1은 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, 이들이 치환되는 경우 치환기는 중수소, 할로겐기, 니트릴기, 실릴기, 알킬기, 알킬아미노기, 아랄킬아미노기, 헤테로아릴아미노기, 아릴아미노기, 아릴헤테로아릴아미노기, 아릴포스핀기, 포스핀옥사이드기, 아릴기, 또는 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1은 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다. 상기 2 이상의 기가 결합된 기는 상기 예시된 치환기 2개 이상이 결합된 기, 예컨대 아릴기로 치환된 헤테로아릴기, 헤테로아릴기로 치환된 아릴기, 아릴아미노기로 치환된 아릴기, 아릴포스핀기로 치환된 아릴기 등일 수 있으며, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1은 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 또는 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이고, 여기서, 상기 할로겐기는 불소기이고, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 20, 예컨대 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기이며, 상기 실릴기는 트리알킬실릴, 예컨대 트리메틸실릴기 또는 트리페닐실릴이고, 상기 아릴기 및 아릴은 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐렌기, 플루오레닐, 스피로비플루오렌기이고, 상기 헤테로아릴기는 피리딜, 피리미딜, 트리아지닐, 카바졸릴, 벤조카바졸릴, 퀴나졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 티에닐, 벤조퀴놀릴, 페난트롤리닐, 벤즈이미다졸릴, 벤즈옥사졸릴, 벤조티아졸릴, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 벤조나프토퓨란기, 벤조나프토티오펜기, 페녹사진기, 페노티아진기, 또는 하기 그룹 A의 치환기이다.
[그룹 A]
Figure pat00024
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Figure pat00027
상기 그룹 A에 따른 구조식에 있어서, 어느 하나의 탄소는 1가기를 형성하기 위한 연결부위이고, 나머지 탄소는 수소 또는 치환기, 예컨대 할로겐기, 니트릴기, 알킬기, 실릴기, 아릴아미노기, 아릴포스핀기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 Ar1은 하기 구조식 중에서 선택된다.
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본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 L1은 직접결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌, 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 나프틸렌, 치환 또는 비치환된 안트릴렌, 치환 또는 비치환된 플루오렌, 치환 또는 비치환된 페난쓰렌, 치환 또는 비치환된 파이렌 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 L1은 직접결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 터페닐릴렌, 쿼터페닐릴렌, 나프틸렌, 안트릴렌, 플루오렌, 페난쓰렌, 파이렌 또는 트리페닐렌이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 L1은 직접결합, 또는 하기 구조식으로부터 선택될 수 있다.
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본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 L1은 직접결합, 또는 페닐렌이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 n은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 R1 내지 R8은 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R11 또는 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
R11 및 R12는 각각 독립적으로 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
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Figure pat00116
Figure pat00117
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다.
일 예로서, 하기 반응식 1 및 2와 같이 중간체를 제조한다.
[반응식 1]
Figure pat00118
[반응식 2]
Figure pat00119
이어서, 하기 반응식 3 내지 6과 같은 방법으로 화학식 1의 코어구조를 제조할 수 있다.
[반응식 3]
Figure pat00120
[반응식 4]
Figure pat00121
[반응식 5]
Figure pat00122
[반응식 6]
Figure pat00123
또 다른 예로서, 하기 반응식 7 및 8과 같이 중간체를 제조한다.
[반응식 7]
Figure pat00124
[반응식 8]
Figure pat00125
이어서, 하기 반응식 9 내지 12와 같은 방법으로 화학식 1의 코어구조를 제조할 수 있다.
[반응식 9]
Figure pat00126
[반응식 10]
Figure pat00127
[반응식 11]
Figure pat00128
[반응식 12]
Figure pat00129
이어서, 당기술분야에 알려져 있는 기술을 이용하여 치환기를 추가로 도입할 수 있다. 상기 반응식들은 X가 NAr인 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이나 당업자는 당 기술분야에 알려져 있는 기술을 이용하여, X가 O 또는 S인 화합물을 제조하거나 필요에 따라 치환기를 도입할 수 있으며, 또한, 치환기의 종류나 개수를 변경하여 다양한 화합물을 제조할 수 있다. 또한, 당업자는 당기술분야에 알려져 있는 기술을 이용하여 상기 반응식들의 시료, 반응조건이나 출발물질을 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 화학식 1의 화합물을 포함하고, 발광 도펀트를 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광 도펀트는 형광 도펀트 또는 인광 도펀트를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인광 도펀트는 이리듐계 인광 도펀트를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인광 도펀트 물질은 Ir(ppy)3 또는 (piq)2Ir(acac)를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층 또는 전자 주입층을 포함하고, 상기 전자 수송층 또는 전자 주입층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 억제층을 포함하고, 상기 전자 억제층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자 수송층, 전자 주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 스피로형 화합물을 포함한다. 하나의 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송과 전자주입을 동시에 하는 층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자 수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자 수송층 중 적어도 하나는 상기 스피로형 화합물을 포함한다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스피로형 화합물은 상기 2층 이상의 전자 수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자 수송층에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스피로형 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자 수송층에 포함되는 경우, 상기 스피로형 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3), 전자 수송층(7) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 상기 발광층을 포함하고, 상기 유기물층은 하기 화학식 1-A로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 1-A]
Figure pat00130
상기 화학식 1-A에 있어서,
n1은 1 이상의 정수이고,
Ar7은 치환 또는 비치환된 1가 이상의 벤조플루오렌기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 플루오란텐기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 파이렌기; 또는 치환 또는 비치환된 1가 이상의 크라이센기이고,
L4은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 게르마늄기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며,
n1이 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 유기물층은 상기 화학식 1-A로 표시되는 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L4은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1은 2 이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar7은 중수소, 메틸기, 에틸기 또는 tert-부틸기로 치환 또는 비치환된 2가의 파이렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환된 게르마늄기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 트리메틸게르마늄기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar8 및 Ar9는 트리메틸게르마늄기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-A는 하기 화합물로 표시된다.
Figure pat00131
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 유기물층은 하기 화학식 2-A로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 2-A]
Figure pat00132
상기 화학식 2-A에 있어서,
G11은 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 또는 하기 화학식
Figure pat00133
이고,
G12는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-뷰틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-뷰틸-p-터페닐-4-일기, 또는 3-플루오란텐일기이며,
G13 및 G14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
g12는 1 내지 5의 정수이며,
g13 및 g14는 각각 1 내지 4의 정수이고,
상기 g12 내지 g14가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 2-A로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 G11은 1-나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 G12는 2-나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 G13 및 G14는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2-A는 하기 화합물로 표시된다.
Figure pat00134
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자 주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자 주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 합성예 1>
Figure pat00135
< 제조예 1> 하기 화합물 1 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 1]
Figure pat00136
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸(3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole) (6.92g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 240ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml으로 재결정하여 상기 화합물 1 (12.45g, 수율: 85%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 752
< 제조예 2> 하기 화합물 2 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 2]
Figure pat00137
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), 4-브로모-N,N-다이페닐아닐린(4-bromo-N,N-diphenylaniline) (6.97g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 210ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210ml으로 재결정하여 상기 화합물 2 (9.95g, 수율: 67%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 754
< 제조예 3> 하기 화합물 3 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 3]
Figure pat00138
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), N-(4-브로모페닐)-9,9-다이메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(N-(4-bromophenyl)-9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) (9.49g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 260ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 310ml으로 재결정하여 상기 화합물 3 (14.33g, 수율: 84%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 871
< 제조예 4> 하기 화합물 4 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 4]
Figure pat00139
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (5.76g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 320ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 450ml으로 재결정하여 상기 화합물 4(12.98g, 수율: 89%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 5> 하기 화합물 5 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 5]
Figure pat00140
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐피리미딘(2-chloro-4,6-diphenylpyrimidine)(5.71g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 320ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 380ml으로 재결정하여 상기 화합물 5(10.44g, 수율: 72%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 741
< 제조예 6> 하기 화합물 6의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 6]
Figure pat00141
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 4-클로로-2,6-다이페닐피리미딘(4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine)(5.71g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 280ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 380ml으로 재결정하여 상기 화합물 6(9.66g, 수율: 66%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 741
< 제조예 7> 하기 화합물 7 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 7]
Figure pat00142
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-클로로-4,6-다이페닐피리딘(2-chloro-4,6-diphenylpyridine) (5.66g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 280ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 8 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 310ml으로 재결정하여 상기 화합물 7(11.35g, 수율: 78%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 740
< 제조예 8> 하기 화합물 8의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 8]
Figure pat00143
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-클로로-4-페닐퀴나졸린(2-chloro-4-phenylquinazoline) (5.18g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 250ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 310ml으로 재결정하여 상기 화합물 8(11.35g, 수율: 78%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 715
< 제조예 9> 하기 화합물 9 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 9]
Figure pat00144
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-(4-클로로페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-(4-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (8.37g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 420ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 250ml으로 재결정하여 상기 화합물 9(14.88g, 수율: 92%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 818
< 제조예 10> 하기 화합물 10 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 10]
Figure pat00145
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 27.25mmol), 2-(3-클로로페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (8.37g, 29.97mmol)을 크실렌(Xylene) 420ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(3.41g, 35.43mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.14g, 0.27mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 210ml으로 재결정하여 상기 화합물 10(13.11g, 수율: 82%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 818
< 제조예 11> 하기 화합물 11의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 11]
Figure pat00146
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), (4-브로모페닐)다이페닐포스핀 옥사이드((4-bromophenyl)diphenylphosphine oxide) (7.70g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 230ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210ml으로 재결정하여 상기 화합물 11 (12.85g, 수율: 83%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 787
< 제조예 12> 하기 화합물 12 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 12]
Figure pat00147
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), 2-브로모다이벤조[b,d]퓨란(2-bromodibenzo[b,d]furan) (5.33g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 240ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml으로 재결정하여 상기 화합물 12 (8.76g, 수율: 66%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 677
< 제조예 13> 하기 화합물 13 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 13]
Figure pat00148
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), 2-브로모다이벤조[b,d]씨오펜(2-bromodibenzo[b,d]thiophene) (5.67g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 220ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml으로 재결정하여 상기 화합물 13 (9.06g, 수율: 67%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 693
< 제조예 14> 하기 화합물 14 의 화합물 합성
[화합물 A] [화합물 14]
Figure pat00149
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.61mmol), 2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸(2-(4-bromophenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole) (7.53g, 21.57mmol)을 크실렌(Xylene) 290ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.26g, 23.53mol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium)(0) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 크실렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 280ml으로 재결정하여 상기 화합물 14 (12.23g, 수율: 80%)를 제조하였다.
< 제조예 15> 하기 화합물 15 ~ 28 의 화합물 합성
Figure pat00150
제조예 1 ~ 14 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 B 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 14를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 15 ~ 28을 제조하였다. 상기 화합물 15 ~28의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 1에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
15 752 22 715
16 754 23 818
17 871 24 818
18 742 25 787
19 741 26 677
20 741 27 693
21 740 28 779
< 제조예 16> 하기 화합물 29 ~ 42 의 화합물 합성
Figure pat00151
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 C 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 29 ~ 42를 제조하였다. 상기 화합물 29 ~42의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 2에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
29 752 36 715
30 754 37 818
31 871 38 818
32 742 39 787
33 741 40 677
34 741 41 693
35 740 42 779
< 제조예 17> 하기 화합물 43 ~ 56 의 화합물 합성
Figure pat00152
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 D 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 43 ~ 56을 제조하였다. 상기 화합물 43 ~56의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 3에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
43 752 50 715
44 754 51 818
45 871 52 818
46 742 53 787
47 741 54 677
48 741 55 693
49 740 56 779
< 제조예 18> 하기 화합물 57 ~ 70 의 화합물 합성
Figure pat00153
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 E 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 57 ~ 70을 제조하였다. 상기 화합물 57 ~70의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 4에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
57 768 64 731
58 770 65 834
59 887 66 834
60 758 67 803
61 757 68 693
62 757 69 709
63 756 70 795
< 제조예 19> 하기 화합물 71 ~ 84 의 화합물 합성
Figure pat00154
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 F 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 71 ~ 84를 제조하였다. 상기 화합물 71 ~84의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 5에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
71 768 78 731
72 770 79 834
73 887 80 834
74 758 81 803
75 757 82 693
76 757 83 709
77 756 84 795
< 제조예 20> 하기 화합물 85 ~ 98 의 화합물 합성
Figure pat00155
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 G 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 85 ~ 98을 제조하였다. 상기 화합물 85 ~98의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 6에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
85 768 92 731
86 770 93 834
87 887 94 834
88 758 95 803
89 757 96 693
90 757 97 709
91 756 98 795
< 제조예 21> 하기 화합물 99 ~ 112 의 화합물 합성
Figure pat00156
제조예 1 ~ 16 에서 출발물질을 화합물 A 대신 화합물 H 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 16을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 99 ~ 112를 제조하였다. 상기 화합물 99 ~112의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 7에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
99 768 106 731
100 770 107 834
101 887 108 834
102 758 109 803
103 757 110 693
104 757 111 709
105 756 112 795
< 제조예 22> 하기 화합물 113 ~ 224 의 화합물 합성
Figure pat00157
Figure pat00158
Figure pat00159
Figure pat00160
Figure pat00161
Figure pat00162
Figure pat00163
Figure pat00164
제조예 1 ~ 21 에서 출발물질을 화합물 A ~ H 대신 화합물 I ~ P 인 물질을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1 ~ 112를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 113 ~ 224를 제조하였다. 상기 화합물 113~224의 MS[M+H]+ 값를 하기 표 8에 나타내었다.
화합물 번호 MS[M+H]+ 화합물 번호 MS[M+H]
113 770 169 770
114 772 170 772
115 889 171 889
116 760 172 760
117 759 173 759
118 759 174 759
119 758 175 758
120 733 176 733
121 837 177 837
122 837 178 837
123 805 179 805
124 695 180 695
125 711 181 711
126 797 182 797
127 770 183 770
128 772 184 772
129 889 185 889
130 760 186 760
131 759 187 759
132 759 188 759
133 758 189 758
134 733 190 733
135 837 191 837
136 837 192 837
137 805 193 805
138 695 194 695
139 711 195 711
140 797 196 797
141 770 197 770
142 772 198 772
143 889 199 889
144 760 200 760
145 759 201 759
146 759 202 759
147 758 203 758
148 733 204 733
149 837 205 837
150 837 206 837
151 805 207 805
152 695 208 695
153 711 209 711
154 797 210 797
155 770 211 770
156 772 212 772
157 889 213 889
158 760 214 760
159 759 215 759
160 759 216 759
161 758 217 758
162 733 218 733
163 837 219 837
164 837 220 837
165 805 221 805
166 695 222 695
167 711 223 711
168 797 224 797
< 실험예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure pat00165
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[NPB]
Figure pat00166
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 1을 진공 증착하여 전자 억제층을 형성하였다.
[화합물 1]
Figure pat00167
이어서, 상기 전자 억제층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH] [BD]
Figure pat00168
Figure pat00169
[ET1] [LiQ]
Figure pat00170
Figure pat00171
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-3>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-4>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-5>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 16를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-6>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 17을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-7>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 29를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-8>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 30을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-9>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 31을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-10>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 43을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-11>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 58을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-12>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 73을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-13>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 85를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-14>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 100을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-15>
상기 실험예1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 115를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-16>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 127을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-17>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 142를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-18>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 157을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-19>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 169를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-20>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 184를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-21>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 199를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 1-22>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 211을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 1-1>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 1]
Figure pat00172
< 비교예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 2]
Figure pat00173
실험예 1-1 내지 22, 비교예 1-1 및 2에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 1의 결과를 얻었다.
화합물
(전자 억제층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 1-1 화합물 1 3.75 5.40 (0.139, 0.125)
실험예 1-2 화합물 2 3.62 5.55 (0.138, 0.126)
실험예 1-3 화합물 3 3.47 5.89 (0.138, 0.127)
실험예 1-4 화합물 15 3.48 5.77 (0.137, 0.125)
실험예 1-5 화합물 16 3.49 5.88 (0.136, 0.125)
실험예 1-6 화합물 17 3.44 5.71 (0.136, 0.127)
실험예 1-7 화합물 29 3.43 5.83 (0.136, 0.125)
실험예 1-8 화합물 30 3.44 5.75 (0.137, 0.125)
실험예 1-9 화합물 31 3.53 5.60 (0.138, 0.125)
실험예 1-10 화합물 43 3.58 5.53 (0.136, 0.125)
실험예 1-11 화합물 58 3.53 5.62 (0.137, 0.125)
실험예 1-12 화합물 73 3.55 5.51 (0.136, 0.125)
실험예 1-13 화합물 85 3.64 5.60 (0.138, 0.126)
실험예 1-14 화합물 100 3.60 5.69 (0.137, 0.125)
실험예 1-15 화합물 115 3.65 5.57 (0.136, 0.127)
실험예 1-16 화합물 127 3.65 5.66 (0.135, 0.127)
실험예 1-17 화합물 142 3.58 5.64 (0.137, 0.125)
실험예 1-18 화합물 157 3.44 5.85 (0.136, 0.125)
실험예 1-19 화합물 169 3.48 5.70 (0.138, 0.126)
실험예 1-20 화합물 184 3.46 5.88 (0.137, 0.125)
실험예 1-21 화합물 199 3.45 5.71 (0.136, 0.127)
실험예 1-22 화합물 211 3.60 5.68 (0.135, 0.127)
비교예 1-1 EB 1 4.16 4.72 (0.138, 0.127)
비교예 1-2 EB 2 4.35 4.58 (0.139, 0.125)
상기 표 1에서 보는 바와 같이 실험예 1-1 ~ 1-22 의 화합물은 유기발광 소자에서 전자 억제층으로 본원 발명의 화학식 1의 코어에서 퓨즈드된 카바졸링이 없는 비교예 1-1 ~ 1-2 보다 저전압, 고효율의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 전자 억제 능력이 우수하여 저전압 및 고효율의 특성을 보이며 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
< 실험예 2-1>
합성예에서 합성된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 녹색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 화합물 4를 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60nm) / TCTA(80 nm) / 화합물 4 + 10 % Ir(ppy)3(300nm)/ BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al (200nm) 순으로 발광 소자를 구성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
[m-MTDATA] [TCTA]
Figure pat00174
[Ir(ppy)3] [BCP]
Figure pat00175
[화합물 4]
Figure pat00176
< 실험예 2-2>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-3>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-4>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-5>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-6>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-7>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 18을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-8>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 19를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-9>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 20를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-10>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 21을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-11>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 23을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-12>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 24을 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 2-13>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 상기 화합물 32를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 2-1>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 GH 1를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH 1]
Figure pat00177
< 비교예 2-2>
상기 실험예 2-1에서 화합물 4 대신 GH 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH 2]
Figure pat00178
실험예 2-1 내지 2-13, 비교예 2-1 내지 2-2 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
화합물
(호스트)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 EL 피크
(nm)
실험예 2-1 화합물 4 5.28 46.93 517
실험예 2-2 화합물 5 5.36 45.22 516
실험예 2-3 화합물 6 5.25 46.98 518
실험예 2-4 화합물 7 5.39 45.16 517
실험예 2-5 화합물 9 5.38 45.30 515
실험예 2-6 화합물 10 5.23 46.61 516
실험예 2-7 화합물 18 5.39 45.43 516
실험예 2-8 화합물 19 5.37 45.54 517
실험예 2-9 화합물 20 5.33 45.67 518
실험예 2-10 화합물 21 5.40 44.28 517
실험예 2-11 화합물 23 5.47 44.31 517
실험예 2-12 화합물 24 5.39 45.70 517
실험예 2-13 화합물 32 5.45 44.61 517
비교예 2-1 GH 1 6.51 35.72 517
비교예 2-2 GH 2 6.25 38.45 517
실험 결과, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 녹색 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 2-1 내지 13의 녹색 유기 발광 소자는 본원 발명의 화학식 1의 코어에서 퓨즈드된 카바졸링이 없는 물질을 사용하는 비교예 2-1 및 2-2의 녹색 유기 발광 소자보다 전류효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
< 실험예 3-1>
합성예에서 합성된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 적색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-6 torr가 되도록 한 후, 상기 ITO위에 DNTPD(700 Å)및 α-NPB (300 Å)를 이용하여 순차적으로 층을 형성하였다. 이어서, 화합물 8을 호스트로서(90 wt%) 사용하고, 도펀트로서 하기 (piq)2Ir(acac) (10 wt%)를 공증착(300 Å)하여 발광층을 형성하였으며, 추가로 Alq3 (350 Å), LiF(5 Å), Al(1,000 Å)의 순서로 성막한 후, 0.4 mA에서 측정을 하였다.
상기 DNTPD, α-NPB, (piq)2Ir(acac), 및 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00179
< 실험예 3-2>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 22를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-3>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 36을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-4>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 50을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-5>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 64를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-6>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 78을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-7>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 92를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-8>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 106을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-9>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 120를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-10>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 134를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-11>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 148를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-12>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 162를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-13>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 176를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-14>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 190를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-15>
상기 실험예 3-1에서 화합물 8 대신 상기 화합물 204를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 3-1>
비교예 3-1을 위한 유기발광 소자는 상기 실시예의 소자구조에서 발광층의 호스트로서 본 발명에 의해 제조된 유기발광 화합물 대신 일반적인 인광호스트 물질로 많이 사용되고 있는 하기 화합물 CBP를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였다.
[CBP]
Figure pat00180
하기 실험예 3-1 내지 15, 비교예 3-1 에 따라 제조된 유기 발광 소자에 대하여, 전압, 전류밀도, 휘도, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다. T95은 휘도가 초기휘도(5000nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트
 도펀트 전압 휘도
(V)		 CIEx
(cd/m2)		 CIEy T95(hr)
실험예 3-1 8 [(piq)2Ir(acac)] 4.4 1690 0.672 0.328 475
실험예 3-2 22 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1840 0.673 0.327 455
실험예 3-3 36 [(piq)2Ir(acac)] 4.1 1930 0.672 0.326 450
실험예 3-4 50 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1870 0.673 0.336 445
실험예 3-5 64 [(piq)2Ir(acac)] 4.4 1680 0.672 0.329 475
실험예 3-6 78 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1810 0.674 0.326 455
실험예 3-7 92 [(piq)2Ir(acac)] 4.1 1960 0.672 0.328 450
실험예 3-8 106 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1740 0.673 0.335 445
실험예 3-9 120 [(piq)2Ir(acac)] 4.4 1690 0.671 0.326 475
실험예 3-10 134 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1870 0.673 0.326 455
실험예 3-11 148 [(piq)2Ir(acac)] 4.1 1920 0.672 0.327 450
실험예 3-12 162 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1750 0.671 0.336 445
실험예 3-13 176 [(piq)2Ir(acac)] 4.4 1680 0.671 0.328 455
실험예 3-14 190 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1840 0.672 0.326 455
실험예 3-15 204 [(piq)2Ir(acac)] 4.1 1920 0.672 0.327 450
비교예 3-1 CBP [(piq)2Ir(acac)] 6.8 1220 0.679 0.339 290
실험 결과, 본 발명에 따른 제조된 8, 22, 36, 50, 64, 78, 92, 106, 120, 134, 148, 162, 176, 190, 204 로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 3-1 내지 15 의 적색 유기 발광 소자는 종래 CBP를 사용하는 비교예 3-1의 적색 유기 발광 소자보다 전류효율, 구동전압 및 수명 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 치환기로 퀴나졸린을 치환기로 가지는 상기 화합물들은 적색 발광 유기 소자로 적합하다는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 명세서의 바람직한 실시예(전자 억제층, 녹색발광층, 적색발광층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공 주입층
6: 정공 수송층
7: 전자 수송층

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00181



    상기 화학식 1에 있어서,
    Y는 O, S 또는 SiR11R12이고,
    X는 NAr, O 또는 S이고,
    R1 내지 R8 및 Ar은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, p, s, r 및 u는 각각 0 내지 4의 정수이고, q는 0 내지 3의 정수이며, t는 0 내지 2의 정수이고, p, q, r, s, t 및 u가 각각 2 이상인 경우 괄호내의 기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00182

    화학식 2에 있어서, Y, X, R5 내지 R8, r, s, t 및 u은 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 화학식 1의 R1 내지 R8의 정의와 같으며, v는 0 내지 5의 정수이고, w는 0 내지 4의 정수이며, v 및 w가 각각 2 이상인 경우 괄호내의 기가 서로 같거나 상이하다.
    [화학식 3]
    Figure pat00183

    화학식 3에 있어서, Y, X, R3 내지 R8, p, q, r, s, t 및 u은 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2은 하기 화학식 4 내지 7 중 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00184

    [화학식 5]
    Figure pat00185

    [화학식 6]
    Figure pat00186

    [화학식 7]
    Figure pat00187

    화학식 4 내지 7에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 2와 같다.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 8 내지 11 중 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 8]
    Figure pat00188


    [화학식 9]
    Figure pat00189


    [화학식 10]
    Figure pat00190


    [화학식 11]
    Figure pat00191

    화학식 8 내지 11에 있어서, 치환기의 정의는 화학식 3과 같다.
  5. 청구항 1에 있어서, X는 NAr이고, Ar은 -(L1)n-Ar1으로 표시되며,
    L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, n은 0 내지 2의 정수이며, n이 2인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고,
    Ar1은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아미노기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아미노기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기인 것인 화합물.
  6. 청구항 5에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 아릴아미노기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀인 것인 화합물.
  7. 청구항 5에 있어서, L1은 직접결합 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌인 것인 화합물.
  8. 청구항 5에 있어서, L1은 직접결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 터페닐릴렌, 쿼터페닐릴렌, 나프틸렌, 안트릴렌, 플루오렌, 페난쓰렌, 파이렌 또는 트리페닐렌인 것인 화합물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure pat00192

    Figure pat00193

    Figure pat00194

    Figure pat00195

    Figure pat00196

    Figure pat00197

    Figure pat00198

    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209

    Figure pat00210


    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    Figure pat00215

    Figure pat00216

    Figure pat00217

    Figure pat00218

    Figure pat00219

    Figure pat00220
  10. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 전자 억제층을 포함하고, 상기 전자 억제층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입과 정공 수송을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공 주입과 정공 수송을 동시에 하는 층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 유기물층은 하기 화학식 1-A로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1-A]
    Figure pat00221

    상기 화학식 1-A에 있어서,
    n1은 1 이상의 정수이고,
    Ar7은 치환 또는 비치환된 1가 이상의 벤조플루오렌기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 플루오란텐기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 파이렌기; 또는 치환 또는 비치환된 1가 이상의 크라이센기이고,
    L4은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
    Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 게르마늄기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있으며,
    n1이 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하다.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 L4은 직접결합이고, Ar7는 2 가의 파이렌기이며, Ar8 및 Ar9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고, n1은 2인 것인 유기 발광 소자.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기물층은 하기 화학식 2-A로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2-A]
    Figure pat00222

    상기 화학식 2-A에 있어서,
    G11은 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 또는 하기 화학식
    Figure pat00223
    이고,
    G12는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-뷰틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-뷰틸-p-터페닐-4-일기, 또는 3-플루오란텐일기이며,
    G13 및 G14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    g12는 1 내지 5의 정수이며,
    g13 및 g14는 각각 1 내지 4의 정수이고,
    상기 g12 내지 g14가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 G11은 1-나프틸기이고, G12는 2-나프틸기인 것인 유기 발광 소자.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 유기물층은 하기 화학식 2-A로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2-A]
    Figure pat00224

    상기 화학식 2-A에 있어서,
    G11은 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 또는 하기 화학식
    Figure pat00225
    이고,
    G12는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-뷰틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-뷰틸-p-터페닐-4-일기, 또는 3-플루오란텐일기이며,
    G13 및 G14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    g12는 1 내지 5의 정수이며,
    g13 및 g14는 각각 1 내지 4의 정수이고,
    상기 g12 내지 g14가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
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