KR20240023290A - 유기 전계 발광 소자 및 유기 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 유기 화합물에 대한 것으로, 상기 유기 전계 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극의 일면 상에 배치된 1층 이상의 유기물층; 상기 유기물층의 일면 상에 배치된 제2 전극; 및 상기 제1 전극의 타면 또는 상기 제2 전극의 일면 상에 배치되고, 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층을 포함한다.

Description

유기 전계 발광 소자 및 유기 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND ORGANIC COMPOUND}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 유기 화합물에 관한 것으로, 구체적으로 고색순도, 장수명 및 우수한 발광 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자 및 유기 화합물에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light emitting display device)는 빛을 방출하는 유기 전계 발광 소자(organic light emitting diode)를 포함하여 화상을 표시하는 자발광형 표시장치이다. 이러한 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응속도 등의 특성을 갖고 있어, 현재 표시장치로 주목받고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 유기 전계 발광 소자를 포함하는 다층 구조로 되어 있다. 이로 인해 기판 갇힘 모드, 도파 모드, 표면 플라즈몬 모드 등의 광손실이 발생하며 유기 전계 발광 소자에서 발생된 광의 대부분이 외부로 방출되지 못하고 유기 발광 표시장치 내에서 소멸된다. 이 때문에, 유기 발광 표시 장치는 발광 효율이 높지 않다. 따라서, 유기 발광 표시장치의 발광 효율을 높이기 위해, 표면 플라즈몬 모드를 억제하거나, 미소 공진 효과를 이용하여 유기 전계 발광 소자에서 발생된 광이 외부로 방출되는 비율을 높이는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 고색순도, 장수명 및 우수한 발광 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 굴절률이 높고, 수분 및 산소를 차단할 수 있어 유기 전계 발광 소자의 캡핑층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극의 일면 상에 배치된 1층 이상의 유기물층; 상기 유기물층의 일면 상에 배치된 제2 전극; 및 상기 제1 전극의 타면 또는 상기 제2 전극의 일면 상에 배치되고, 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서,
A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 모두 벤젠 고리로, 서로 축합하여 축합 고리를 형성하거나 비(非)-형성할 수 있고, 각각 독립적으로 존재 또는 비(非)-존재할 수 있고,
다만 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리 중 적어도 어느 하나는 존재하며,
n은 1 내지 3의 정수이고,
m은 0 내지 3의 정수이며,
a 및 b는 각각 0 또는 1이고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴렌기이고,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 L1 및 L2의 아릴렌기와, 상기 R1 및 R2의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극 또는 제2 전극의 표면 중 유기 발광층이 배치된 면의 반대면 상에 고굴절률의 캡핑층을 배치함으로써, 유기 발광층에서 발생되는 광이 외부로 방출되는 비율이 높아지기 때문에, 발광 효율이 향상됨은 물론, 구동전압이 낮고, 색순도가 높으며, 수명 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 유기 발광 표시 장치의 성능 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이때 본 명세서 전체 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구조를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "위에" 또는 "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고, 본원 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 임의의 순서 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라 구성요소들을 서로 구별하고자 사용된 것이다.
도 1 및 도 2는 각각 제1 및 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도로, 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)는 제1 전극(100); 상기 제1 전극(100)의 일면 상에 배치된 1층 이상의 유기물층(300); 상기 유기물층(300)의 일면 상에 배치된 제2 전극(200); 및 상기 제1 전극(100)의 타면 또는 상기 제2 전극(200)의 일면 상에 배치되고, 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층(400)을 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(10A)는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대향 배치된 제1 전극(100) 및 제2 전극(200); 상기 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 개재된 1층 이상의 유기물층(300); 및 상기 제2 전극(200) 상에 배치된 캡핑층(400)을 포함한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(10B)는 도 2에 도시된 바와 같이, 캡핑층(400); 상기 캡핑층(400) 상에 배치된 제1 전극(100); 및 상기 제1 전극(100)에 대향 배치된 제2 전극(200); 상기 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 개재된 1층 이상의 유기물층(300)을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)의 각 구성에 대하여 구체적으로 살펴보도록 하겠다.
(1) 제1 전극 및 제2 전극
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 제1 전극(100)은 애노드(anode)일 수 있고, 제2 전극(200)은 캐소드(cathode)일 수 있고, 또는 그 반대일 수 있다. 일례로, 제1 전극(100)이 애노드이고, 제2 전극(200)이 캐소드일 경우, 유기 발광층(320)에서 발생된 광은 제2 전극(200)을 투과하여 발광된다. 이 경우, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 전면 발광형(top emission type) 구조를 갖는다.
상기 애노드(anode)는 기판 상에 배치되는 것으로, 구동 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 구동 박막 트랜지스터로부터 구동 전류를 공급받을 수 있다. 이러한 애노드는 상대적으로 일함수가 높은 물질로 형성되기 때문에, 정공(hole)을 인접한 유기물층, 즉 정공 수송 영역[예, 정공주입층(미도시됨)] 내로 주입한다.
상기 애노드를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코트법 등의 공지된 박막 형성방법을 통해 기판(미도시됨) 위에 상기 애노드 물질을 코팅하여 형성할 수 있다.
이러한 애노드를 형성하는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등의 금속; 이들의 합금; Al2O3, BaTiO3, Cu2O, Er2O3, Fe2O3, Fe3O4, GZO, HfO2, ITO, IZO, Li2O, MgO, Nb2O5, SiO2, SnO2, SrTiO3, Ta2O5, TiO2, Ti4O7, WO3, ZnO, AZO, ZTO, Ga2O3, 및 In2O3 등의 금속 산화물; ZnO:Al, SnO2:Sb 등의 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
캐소드(cathode)는 애노드에 대향 배치되어 있으며, 구체적으로 전자 수송 영역 상에 배치된다. 이러한 캐소드는 상대적으로 일함수가 낮은 물질로 이루어지기 때문에, 전자(electron)를 인접한 유기물층, 즉 전자 수송 영역[예, 전자주입층(미도시됨)] 내로 주입한다.
이러한 캐소드를 형성하는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 이터븀(Yb), 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석, 납 등의 금속; 이들의 합금; 및 LiF/Al, LiO2/Al 등의 다층 구조 물질 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
상기 캐소드를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 애노드와 마찬가지로, 당 업계에 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술한 박막 형성 방법을 통해 상기 캐소드 물질을 하기 1층 이상의 유기물층(300), 구체적으로 전자 수송 영역, 예컨대 전자 수송층(340) 또는 전자 주입층(350) 상에 코팅하여 형성할 수 있다.
(2) 1층 이상의 유기물층
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 1층 이상의 유기물층(300)은 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 배치된다.
이러한 유기물층(300)은 정공 수송 영역(310), 발광층(320) 및 전자 수송 영역(330)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 1층 이상의 유기물층(300)은 제1 전극(100) 상에 순차적으로 배치된 정공 주입층(311), 정공 수송층(312), 발광층(320), 전자 수송층(331), 및 전자 주입층(332)을 포함할 수 있다. 다만, 선택적으로, 전자 주입층(332)을 생략할 수 있다.
이하, 각 유기물층에 대하여 설명한다.
1) 정공 수송 영역
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 정공 수송 영역(310)은 제1 전극(100) 상에 배치된 유기물층(300)의 일 부분으로, 제1 전극(100)이 애노드인 경우, 제1 전극(100)에서 주입되는 정공을 인접한 다른 유기층, 구체적으로 발광층(320)으로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 정공 수송 영역(310)은 제1 전극(100) 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층(311) 및 정공 수송층(312)을 포함한다.
본 발명의 정공 주입층(311) 및 정공 수송층(312)을 이루는 물질은, 정공 주입 장벽이 낮고, 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용되는 정공 주입층/수송층 물질을 제한없이 사용할 수 있다. 이때, 정공주입층(311)과 정공수송층(312)을 이루는 물질은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 정공 주입층(311)은 당해 기술분야에서 공지된 정공 주입 물질을 포함한다. 상기 정공 주입 물질의 비제한적인 예로는 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 정공 수송층(312)은 당해 기술분야에서 공지된 정공 수송 물질을 포함한다. 상기 정공 수송 물질의 비제한적인 예로는 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체; 플루오렌(fluorene)계 유도체; 아민계 유도체; TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체; NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 정공 수송 영역(310)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
2) 발광층
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 발광층(320)은 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 개재되는 유기물층(300)의 일 부분으로, 구체적으로 상기 정공 수송 영역(320)의 정공수송층(312) 상에 배치된다. 이러한 발광층(320)은 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자가 결합하여 엑시톤(exciton)이 형성되는 층으로, 발광층(320)을 이루는 물질에 따라 유기 전계 발광 소자가 내는 빛의 색이 달라질 수 있다.
본 발명의 발광층(320)은 호스트를 포함하고, 선택적으로 도펀트를 더 포함할 수 있다. 만약, 발광층(320)이 호스트와 도펀트를 혼합 사용할 경우, 상기 호스트와 도펀트의 혼합 비율은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 호스트의 함량은 약 70 내지 99.9 중량% 범위일 수 있고, 상기 도펀트의 함량은 약 0.1 내지 30 중량% 범위일 수 있다.
상기 호스트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 알칼리 금속 착화합물; 알칼리토금속 착화합물; 또는 축합 방향족환 유도체 등이 있다. 구체적으로, 상기 호스트 재료로는 유기 전계 발광 소자의 발광효율 및 수명을 높일 수 있는 알루미늄 착화합물, 베릴륨 착화합물, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 트리페닐렌 유도체, 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 디벤조싸이오펜 유도체, 또는 이들의 1종 이상의 조합을 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 상기 호스트 재료는 CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl, 4,4'-비스(N-카바졸일)-1,1'-비페닐), PVK(poly(n-vinylcarbazole), 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 등이 있다.
상기 도펀트는 당해 기술분야에 통상적으로 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 도펀트는 형광 도펀트와 인광 도펀트로 분류될 수 있는데, 인광 도펀트는, Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr, Hf 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한 유기 금속 착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 도펀트는 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트로 분류될 수 있는데, 당해 기술 분야에 통상적으로 공지된 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트는 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 적색 도펀트의 비제한적인 예로는 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)) 등이 있고, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
또, 상기 녹색 도펀트의 비제한적인 예로는 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III): 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온) 등이 있는데, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
또, 상기 청색 도펀트의 비제한적인 예로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등이 있는데, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
이러한 도펀트의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
일례로, 발광층의 총량을 기준으로 복수의 호스트와 도펀트는 70:30 ~ 99.9:0.1 중량 비율로 포함될 수 있다. 구체적으로, 발광층(320)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 형광일 경우, 복수의 호스트와 도펀트는 80:20 ~ 99.9:0.1 중량 비율로 포함될 수 있다. 또, 발광층(320)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 인광일 경우, 복수의 호스트와 도펀트는 70:30 ~ 99:1 중량 비율로 포함될 수 있다.
다른 일례로, 도펀트의 함량은 제1 호스트와 제2 호스트를 합한 총량 100 중량부를 기준으로 약 0.1 ~ 30 중량부 범위일 수 있다.
전술한 발광층(320)은 단일층이거나, 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 발광층(320)이 복수 개의 층일 경우, 유기 전계 발광 소자는 다양한 색의 빛을 낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 이종(異種) 재료로 이루어진 발광층을 직렬로 복수 개 구비하여 혼합색을 띠는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 복수 개의 발광층을 포함할 경우, 소자의 구동전압은 커지는 반면, 유기 전계 발광 소자 내의 전류값은 일정하게 되어 발광층의 수만큼 발광 효율이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
이러한 발광층(320)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
3) 전자 수송 영역
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 전자 수송 영역(330)은 발광층(320) 상에 배치되는 유기물층으로, 제2 전극(200)이 캐소드일 경우, 제2 전극(200)에서 주입된 전자를 발광층(320)으로 이동시킨다.
이러한 전자 수송 영역(330)은 전자 수송층(331) 및 전자 주입층(331)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전자 수송 영역(330)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 전자 수송층(331) 및 전자 주입층(332)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 수송 영역(330)에서, 전자 주입층(331)은 전자 주입이 용이하고 전자 이동도가 큰 전자 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 전자 주입 물질의 비제한적인 예로, 상기 양극성 화합물, 안트라센 유도체, 헤테로방향족 화합물, 알칼리 금속 착화합물 등이 있다. 구체적으로, LiF, Li2O, BaO, NaCl, CsF; Yb 등과 같은 란타넘족 금속; 또는 RbCl, RbI 등과 같은 할로겐화 금속 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 수송 영역(330), 구체적으로 전자 수송층(331) 및/또는 전자 주입층(332)은 음극으로부터 전자의 주입이 용이하도록 n형 도펀트와 공증착된 것을 사용할 수도 있다. 이때, n형 도펀트는 당 분야에 공지된 알칼리 금속 착화합물을 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 등을 들 수 있다.
상기 전자 수송 영역(330)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
4) 발광 보조층
선택적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)는 상기 정공 수송 영역(310)과 발광층(320) 사이에 배치된 발광 보조층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
발광 보조층은 정공 수송 영역(310)으로부터 이동되는 정공을 발광층(320)으로 수송하거나, 또는 전자 및/또는 엑시톤의 이동을 블로킹하면서, 유기물층(300)의 두께를 조절하는 역할을 한다. 특히, 발광 보조층은 높은 LUMO 값을 가져 전자가 정공 수송층(312)으로 이동하는 것을 막고, 높은 삼중항 에너지를 가져 발광층(320)의 엑시톤이 정공 수송층(312)으로 확산되는 것을 방지한다.
이러한 발광 보조층은 정공 수송 물질을 포함할 수 있고, 정공 수송 영역과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 또한 적색, 녹색 및 청색 유기 전계 발광 소자의 발광 보조층은 서로 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
발광보조층 재료로는 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 카바졸 유도체, 아릴아민 유도체 등이 있다. 구체적으로, 발광 보조층의 예로는 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD(N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis(phenyl)- benzidine), s-TAD, MTDATA(4, 4', 4″-Tris(N-3-methylphenyl-Nphenyl-amino)- triphenylamine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 상기 발광 보조층은 전술한 물질 이외에, p형 도펀트를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 p형 도펀트로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 공지의 p형 도펀트라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 이때, P형 도펀트의 함량은 당해 기술분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 예컨대 정공 수송 물질 100 중량부를 기준으로 약 0.5 내지 50 중량부일 수 있다.
상기 발광 보조층은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등에 의해 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
5) 캡핑층
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A, 10B)에서, 캡핑층(capping layer, CPL)(400)은 제1 전극 또는 제2 전극의 표면 중 유기물층이 배치된 면의 반대면 상에 배치될 수 있다.
제1 실시 형태에 따르면, 캡핑층(400)은 유기물층(300)이 배치된 제2 전극(200) 표면의 반대면 상에 배치될 수 있다. 즉, 캡핑층(400)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 전극(200)의 상부에 위치할 수 있다. 이때, 제1 전극(100)이 애노드이고, 제2 전극(200)이 캐소드일 경우, 유기 전계 발광 소자(10A)는 전면 발광형(top emission type) 구조를 갖는다.
제2 실시 형태에 따르면, 캡핑층(400)은 유기물층(300)이 배치된 제1 전극(100) 표면의 반대면 상에 배치될 수 있다. 즉, 캡핑층(400)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(100)의 하부에 위치할 수 있다. 이때, 제1 전극(100)이 캐소드이고, 제2 전극(200)이 애노드일 경우, 유기 전계 발광 소자(10B)는 후면 발광형(bottom emission type) 구조를 갖는다.
도시되지 않았지만, 유기 전계 발광 소자가 양면 발광형 구조일 경우, 캡핑층(400)은 유기물층(300)이 배치된 제1 전극(100) 표면의 반대면, 및 유기물층(300)이 배치된 제2 전극(200) 표면의 반대면 모두에 배치될 수 있다.
상기 캡핑층(400)은 수분 및 산소와 같은 외기를 차단하여 유기 전계 발광 소자를 보호하면서, 유기물층에서 발생되는 빛이 효율적으로 외부로 방출될 수 있도록 한다.
다만, 본 발명에서는 굴절률이 높은 재료를 사용하여 빛의 반사와 보강 간섭을 이용한 광 공진에 의한 광추출 효율을 증가시키기 위해서, 550nm ~ 700nm의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층(400)을 제1 전극(100)의 하면 및/또는 제2 전극(200)의 상면 상에 배치한다. 이러한 캡핑층(400)은 유기 전계 발광 소자에서 빛의 전반사를 통해 제2 전극(200)에서 빛이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 발광 효율이 우수할 뿐만 아니라, 색순도도 향상될 수 있다.
구체적으로, 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층(400)을 제1 전극(100) 및/또는 제2 전극(200) 상에 배치할 경우, 제1 전극(100) 및/또는 제2 전극(200)과 캡핑층(400) 사이의 굴절률 차이가 커지게 되고, 이로 인해 유기물층(300)의 발광층(320)에서 발생한 빛이 제1 전극(100)과 캡핑층(400) 사이, 및/또는 제2 전극(200)과 캡핑층(400) 사이에서 반복적으로 반사하여 광 공진이 일어날 수 있다. 이와 같이, 광 공진에 의해 증폭된 빛이 캡핑층(400)으로 입사됨으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
또, 본 발명에서는 광 공진에 의한 광추출 효율을 향상시키면서, 백색 파장 변이 현상을 개선하기 위해서, 상기 캡핑층(400)과 제1 전극(100) 간의 굴절률 차이나 캡핑층(400)과 제2 전극(200) 간의 굴절률 차이를 조절하는 것이 적절하다. 여기서, 굴절률은 500~700 ㎚(예: 500 ㎚) 파장의 광에 대한 굴절률이다.
일례에 따르면, 제1 전극(100)의 하면 상에 캡핑층(400)이 배치될 경우, 제1 전극과 캡핑층 간의 굴절률 절대값 차이()는 약 0.01 내지 2 범위일 수 있다. 여기서, n1은 500~700 ㎚(예: 500 ㎚) 파장의 광에 대한 제1 전극의 굴절률을 의미하고, n3는 500~700 ㎚(예: 500 ㎚) 파장의 광에 대한 캡핑층의 굴절률을 의미한다. 이때, 상기 제1 전극은 ITO 등일 수 있다.
다른 일례에 따르면, 제2 전극(200)의 상면 상에 캡핑층(400)이 배치될 경우, 제2 전극과 캡핑층 간의 굴절률 절대값 차이()는 약 0.01 내지 3 범위일 수 있다. 여기서, n2는 500~700 ㎚(예: 500 ㎚) 파장의 광에 대한 제2 전극의 굴절률을 의미하고, n3는 500~700 ㎚(예: 500 ㎚) 파장의 광에 대한 캡핑층의 굴절률을 의미한다. 이때, 상기 제2 전극은 알루미늄(Al) 등일 수 있다.
이러한 캡핑층(400)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 캡핑층의 두께가 두꺼울 경우, 유기 전계 발광 소자를 안정적으로 보호할 수 있으나, 유기 발광 표시장치의 박형화에 반(反)할 수 있다. 따라서, 캡핑층의 두께는 약 10 내지 1000 ㎚ 범위일 수 있다.
또, 캡핑층(400)은 봉지 공정에 필요한 WVTR(Water Vapor Transmission Rate, 수증기 투과도)가 10-6 g/m2·day에 도달 할 수 있도록 무기 재료와 Multi-Layer를 형성하여 도움을 줄 수 있기 때문에, 수분 및 산소와 같은 외기를 차단하여 유기 전계 발광 소자를 보호할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 캡핑층을 형성하는 물질은 500~700 ㎚ 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 물질이라면 특별히 한정하지 않는다.
일례에 따르면, 본 발명의 캡핑층(400)은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00004
상기 화학식 1에서,
A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 모두 벤젠 고리로, 서로 축합되어 축합 고리를 형성하거나 비(非)-형성할 수 있고, 각각 독립적으로 존재 또는 비(非)-존재할 수 있고,
다만 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리 중 적어도 어느 하나는 존재하며,
n은 1 내지 3의 정수이고,
m은 0 내지 3의 정수이며,
a 및 b는 각각 0 또는 1이고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 상기 R1 및 R2의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 안트라센 모이어티(anthracene moiety), 파이렌 모이어티(pyrene moiety), 크라이센 모이어티(chrysene moiety), 페난트렌 모이어티(phenanthrene moiety) 등과 같은 축합 방항족 고리 코어를 중심으로 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기 등이 1~6개 도입되어 이루어진 구조를 포함한다.
이러한 화학식 1로 표시되는 화합물은 넓은 밴드갭을 가지면서, 고굴절 특성을 갖기 때문에, 색순도를 높이면서 광 추출 효과를 증진시킬 수 있다. 또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 코어를 중심으로 1~6개(구체적으로, 2개 또는 4개)의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기 등과 같은 치환기가 도입됨으로써, 분자 간 상호 작용으로 인해 안정된 분자 결합과 높은 분자 결합 밀도를 갖게 되고, 편극화도를 증가시켜 높은 굴절률을 갖게 되며, 따라서 열적, 기계적 안정성이 높은 캡핑층을 형성할 수 있다. 이로 인해, 상기 화합물은 분자의 열안정성도 높기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 캡핑층 재료로 적용되어 수분이나 산소로부터 유기 전계 발광 소자를 보호할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 모두 벤젠 고리로, 서로 축합하여 축합 고리를 형성하거나 비-형성할 수 있고, 각각 독립적으로 존재 또는 비(非)-존재할 수 있고, 다만 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리 중 적어도 어느 하나는 존재한다. 이때, A1 고리, A2 고리 및 A3 고리의 존재 유무에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
상기 화학식 2 내지 5에서,
a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 상기 화학식 1에 정의된 바와 같다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, n은 1 내지 3의 정수이고, 구체적으로 2 또는 4일 수 있고, m은 0 내지 3의 정수이며, 구체적으로 2 또는 4일 수 있다. 이때, 복수의
Figure pat00009
모이어티는 서로 동일하거나 상이하고, 복수의
Figure pat00010
모이어티는 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, n은 2 또는 4이고, m은 2 또는 4일 수 있다. 이 경우, 상기 화학식 1의 화합물은 분자간 상호 작용으로 인해 안정된 분자결합과 높은 분자 결합 밀도를 가지게 되고 편극화도를 증가시켜 높은 굴절률을 가지게 되며, 따라서 열적, 기계적 안정성을 갖는 캡핑층을 형성할 수 있다. 이러한 효과는 복수의
Figure pat00011
모이어티는 및 복수의
Figure pat00012
모이어티가 서로 대칭적으로 도입될 경우, 더 극대화될 수 있다.
이러한 n 및 m와
Figure pat00013
모이어티 및
Figure pat00014
모이어티의 도입 위치에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
상기 화학식 6 내지 9에서,
a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 상기 화학식 1에 정의된 바와 같고,
o 및 p는 각각 0 또는 1이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, a 및 b는 각각 0 또는 1이다. 여기서, a가 0인 경우, L1은 직접결합(단일결합)인 것을 의미하고, a가 1인 경우, L1은 2가(divalent)의 연결기(linker)로서, C6~C60의 아릴렌기이다. 한편, b가 0인 경우, L2는 직접결합(단일결합)인 것을 의미하고, b가 1인 경우, L2는 2가의 연결기로서, C6~C60의 아릴렌기이다. 이때, L1과 L2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 L1 및 L2의 아릴렌기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환된다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, a 및 b가 각각 1인 경우, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 링커기 Link-1 내지 Link-6으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 링커기일 수 있다.
Figure pat00019
상기 링커기 Link-1 내지 Link-6에서,
*은 상기 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
상기 링커기 Link-1 내지 Link-6의 수소는 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C12의 알킬기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5~9개의 헤테로아릴기 등의 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기 C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 R1 및 R2의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환된다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환체 S1 내지 S12로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
Figure pat00020
상기 치환체 S1 내지 S12에서,
X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CAr3이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 어느 하나는 N이며;
X4 내지 X6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr4, 및 CAr5, C(Ar6)(Ar7)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X4 내지 X6 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr4이며,
X7 및 X8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr8, 및 CAr9, C(Ar10)(Ar11)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X7 및 X8 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr8이고;
X9 내지 X15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar12)이고, 다만 X9 내지 X15 중 적어도 어느 하나는 N이고;
Y는 O, S, C(Ar13)(Ar14) 및 N(Ar15)으로 이루어진 군에서 선택되며,
X16 내지 X23는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar16)이고;
X24 내지 X30은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar17)이고;
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
c는 0 내지 5의 정수이고,
d는 0 내지 4의 정수이며,
e는 0 내지 6의 정수이고,
f는 0 내지 8의 정수이며,
g는 0 내지 3의 정수이며,
복수의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
Ar3 내지 R17 및 R은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 Ar1 및 Ar2의 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 Ar3 내지 R17 및 R의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이하다.
다른 일례에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환체 Sb1 내지 Sb25로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
Figure pat00021
상기 치환체 Sb1 내지 Sb25에서,
Y는 O, S 및 C(CH3)2로 이루어진 선택된다.
전술한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 A-1 내지 C-60 및 D-1 내지 D-10 중 어느 하나로 구체화될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
이러한 캡핑층(400)은 단일층일 수도 있으나, 서로 다른 굴절률을 갖는 2 이상의 층을 포함하여, 상기 2 이상의 층을 통과하면서 점점 굴절률이 변화하도록 할 수 있다.
상기 캡핑층(400)은 당 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있으며, 일례로 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 또는 LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 다양한 방법을 이용할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(10A)는 애노드(100), 1층 이상의 유기물층(300), 캐소드(200) 및 캡핑층(400)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 경우에 따라, 상기 애노드(100)와 유기물층(300) 사이, 또는 캐소드(200)와 유기물층(300) 사이에 절연층(미도시됨) 또는 접착층(미도시됨)을 더 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 전압 및 전류 인가시 최대 발광효율을 유지하면서 초기 밝기의 반감시간(Life time)이 증가되기 때문에 수명 특성이 우수할 수 있다.
전술한 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 기판 상에 양극 물질을 진공 증착한 다음, 상기 양극 상에 정공 수송 영역 물질, 발광층 물질, 전자 수송 영역 물질, 및 음극 물질의 재료를 순서로 진공 증착하여 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[합성예 1] 화합물 A-1의 합성
Figure pat00029
9,10-dibromoanthracene (10.0 g, 0.029 mol), naphthalen-2-ylboronic acid (5.11 g, 0.029 mol), Pd(PPh3)4 (1.37 g, 0.001 mol) 및 potassium carbonate (8.22 g, 0.06 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (80 ㎖) 및 H2O (20 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-1을 (8.84 g, 69%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 431
[합성예 2] 화합물 A-2의 합성
Figure pat00030
9,10-dibromoanthracene (10.0 g, 0.029 mol), naphthalen-1-ylboronic acid (5.11 g, 0.029 mol), Pd(PPh3)4 (1.37 g, 0.001 mol) 및 potassium carbonate (8.22 g, 0.06 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (80 ㎖) 및 H2O (20 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-2을 (9.09 g, 71%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 431
[합성예 3] 화합물 A-3의 합성
Figure pat00031
9,10-dibromoanthracene (10.0 g, 0.029 mol), [1,1'-biphenyl]-4 ylboronic acid (5.8 g, 0.029 mol), Pd(PPh3)4 (1.37 g, 0.001 mol) 및 potassium carbonate (8.22 g, 0.06 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (80 ㎖) 및 H2O (20 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-3을 (10.6 g, 74%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 483
[합성예 4] 화합물 A-12의 합성
Figure pat00032
9,10-dibromoanthracene (15.0 g, 0.044 mol)과 N-phenylnaphthalen-2-amine (9.7 g, 0.044 mol)에 toluene 300mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (4.8 g, 0.0044 mol), XPhos (4.25 g, 0.009 mol), NaOt-Bu (8.5 g, 0.09 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수 (400 mL)를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate(E.A)(400 mL)로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-12 (20.5 g, 수율: 75%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 614
[합성예 5] 화합물 A-13의 합성
Figure pat00033
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol)과 di(naphthalen-2-yl)amine (5.38 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-13 (2.92 g, 수율: 41%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 712
[합성예 6] 화합물 A-16의 합성
Figure pat00034
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol)과 9H-carbazole (3.34 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-16 (2.13 g, 수율: 42%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 508
[합성예 7] 화합물 A-17의 합성
Figure pat00035
9-bromo-10-(4-bromophenyl)anthracene (4.12 g, 0.01 mol)과 9H-carbazole (3.34 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-17 (2.51 g, 수율: 43%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 584
[합성예 8] 화합물 A-18의 합성
Figure pat00036
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol), (9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)boronic acid (5.74 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-18(2.90 g, 44%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 660
[합성예 9] 화합물 A-20의 합성
Figure pat00037
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol), benzo[d]oxazol-2-ylboronic acid (3.25 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-20(1.85 g, 45%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 412
[합성예 10] 화합물 A-26의 합성
Figure pat00038
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol), (3-(pyridin-3-yl)phenyl)boronic acid (3.98 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-26(2.22 g, 46%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 484
[합성예 11] 화합물 A-27의 합성
Figure pat00039
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol)과 N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)naphthalen-2-amine (5.92 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-27 (3.60 g, 수율: 47%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 766
[합성예 12] 화합물 A-30의 합성
Figure pat00040
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol), (4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)boronic acid (5.74 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-30(3.17 g, 48%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 660
[합성예 13] 화합물 A-33의 합성
Figure pat00041
9,10-dibromoanthracene (3.36 g, 0.01 mol)과 9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-3-amine (5.70 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-33 (3.65 g, 수율: 49%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 744
[합성예 14] 화합물 A-42의 합성
Figure pat00042
9,10-dibromo-2,6-di(naphthalen-2-yl)anthracene (5.88 g, 0.01 mol)과 9H-carbazole (3.34 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-42(3.80 g, 수율: 50%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 760
[합성예 15] 화합물 A-44의 합성
Figure pat00043
9,10-dibromo-2,6-diphenylanthracene (4.88 g, 0.01 mol), naphthalen-2-ylboronic acid (3.43 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-44(2.39 g, 41%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 582
[합성예 16] 화합물 A-47의 합성
Figure pat00044
9,10-dibromo-2,6-di(naphthalen-2-yl)anthracene (5.88 g, 0.01 mol), [1,1'-biphenyl]-4-ylboronic acid (3.96 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-47을 (3.08 g, 42%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 734
[합성예 17] 화합물 A-56의 합성
Figure pat00045
2,6-dibromo-9,10-di(naphthalen-1-yl)anthracene (5.88 g, 0.01 mol)과 di-p-tolylamine (3.94 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-56 (3.53 g, 수율: 43%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 821
[합성예 18] 화합물 B-1의 합성
Figure pat00046
합성예 1에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 4,9-dibromopyrene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1 과 동일한 방법으로 화합물 B-1 (8.2 g, 수율 65%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 455
[합성예 19] 화합물 B-2의 합성
Figure pat00047
합성예 2에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 4,9-dibromopyrene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 2 과 동일한 방법으로 화합물 B-2 (8.4 g, 수율 67%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 455
[합성예 20] 화합물 B-3의 합성
Figure pat00048
합성예 3에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 4,9-dibromopyrene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 3 과 동일한 방법으로 화합물 B-3 (10.1 g, 72%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 507
[합성예 21] 화합물 B-5의 합성
Figure pat00049
4,9-dibromopyrene (3.60 g, 0.01 mol), (5-(naphthalen-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)boronic acid (6.48 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 B-5(3.33 g, 44%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 758
[합성예 22] 화합물 B-12의 합성
Figure pat00050
합성예 4에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 4,9-dibromopyrene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 4 과 동일한 방법으로 화합물 B-12 (20.1 g, 76%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 637
[합성예 23] 화합물 B-16의 합성
Figure pat00051
4,9-dibromopyrene (3.60 g, 0.01 mol)과 9H-carbazole (3.34 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 B-16 (2.39 g, 수율: 45%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 532
[합성예 24] 화합물 B-28의 합성
Figure pat00052
4,9-dibromopyrene (3.60 g, 0.01 mol)과 N-phenylpyridin-2-amine (3.40 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 B-28 (2.47 g, 수율: 46%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 538
[합성예 25] 화합물 B-37의 합성
Figure pat00053
4,9-dibromopyrene (3.60 g, 0.01 mol)과 N-phenyldibenzo[b,d]furan-2-amine (5.18 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 B-37 (3.36 g, 수율: 47%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 716
[합성예 26] 화합물 C-1의 합성
Figure pat00054
합성예 2에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 6,12-dibromochrysene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 C-1 (9.58 g, 77%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 481
[합성예 27] 화합물 C-2의 합성
Figure pat00055
합성예 1에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 6,12-dibromochrysene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 C-2 (9.46 g, 76%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 481
[합성예 28] 화합물 C-3의 합성
Figure pat00056
합성예 3에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 6,12-dibromochrysene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 3과 동일한 방법으로 화합물 C-3 (10.48 g, 76%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 534
[합성예 29] 화합물 C-6의 합성
Figure pat00057
6,12-dibromochrysene (3.86 g, 0.01 mol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid (5.48 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 C-6(3.28 g, 48%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 684
[합성예 30] 화합물 C-11의 합성
Figure pat00058
6,12-dibromochrysene (3.86 g, 0.01 mol)과 diphenylamine (3.38 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 C-11 (2.75 g, 수율: 49%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 562
[합성예 31] 화합물 C-12의 합성
Figure pat00059
합성예 4에서 사용된 9,10-dibromoanthracene 대신 6,12-dibromochrysene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 4과 동일한 방법으로 화합물 C-12 (18.28 g, 71%)를 제조하였다.
Mass [(M+H)+]: 663
[합성예 32] 화합물 C-29의 합성
Figure pat00060
6,12-dibromochrysene (3.86 g, 0.01 mol)과 N-(naphthalen-2-yl)pyridin-2-amine (4.40 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 C-29 (3.23 g, 수율: 50%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 664
[합성예 33] 화합물 C-31의 합성
Figure pat00061
6,12-dibromochrysene (3.86 g, 0.01 mol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (4.76 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 C-31(2.51 g, 41%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 612
[합성예 34] 화합물 C-54의 합성
Figure pat00062
6,12-dibromo-2,8-diphenylchrysene (5.38 g, 0.01 mol)과 diphenylamine (3.38 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 C-54 (3.00 g, 수율: 42%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 714
[합성예 35] 화합물 D-2의 합성
Figure pat00063
2,7-dibromophenanthrene (3.86 g, 0.01 mol), naphthalen-1-ylboronic acid (3.43 g, 0.02 mol), Pd(PPh3)4 (0.34 g, 0.0003 mol) 및 potassium carbonate (2.76 g, 0.02 mol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane (100 ㎖) 및 H2O (25 ㎖)로 환류 교환하였다. 반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 D-2(1.85 g, 43%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 430
[합성예 36] 화합물 D-9의 합성
Figure pat00064
2,7-dibromophenanthrene (3.86 g, 0.01 mol)과 diphenylamine (3.38 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 D-9(2.25 g, 수율: 44%)를 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 512
[합성예 37] 화합물 D-10의 합성
Figure pat00065
2,7-dibromophenanthrene (3.86 g, 0.01 mol)과 N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (7.22 g, 0.02 mol)에 toluene 100mL를 첨가한 후, 이 반응액에 Pd2(dba)3 (0.9 g, 0.001 mol), XPhos (0.95 g, 0.002 mol), NaOt-Bu (1.9 g, 0.02 mol)을 넣고, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상기 가열 환류된 반응액의 온도를 상온으로 냉각한 다음, 상기 반응액에 정제수를 투입하여 반응을 종결하였다. 반응 종결 후 얻은 혼합액을 ethyl acetate 로 추출한 후, 증류수로 세척하여 유기층을 얻었다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고, 감압증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 D-10(4.03 g, 수율: 45%)을 얻었다.
Mass [(M+H)+]: 897
[실시예 1] 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예 1에서 합성한 화합물 A-1을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1200 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 초음파 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 5분간 세정하고 진공 증착기로 코팅된 유리 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 유리 기판(전극) 위에 HI+2% HD (100 Å)/HI(1400 Å)/HT (50 Å)/BH + 2% BD(200 Å)/EA (50 Å)/ET + Liq (300 Å_1:1)/LiF (10 Å)/Al (1000 Å)/화합물 A-1 (800 Å)의 순서로 적층하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 이때 사용된 HI, HD, HT, BH, BD, EA 및 ET 의 구조는 하기와 같다.
[실시예 2 내지 37] 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 캡핑층 재료로 사용된 화합물 A-1 대신 표 1의 캡핑층 재료를 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1] 청색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 캡핑층 재료로 사용된 화합물 A-1를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
[평가예 1]
실시예 1 ~ 37 및 비교예 1에서 각각 제작한 녹색 유기 EL 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 캡핑층 재료 구동 전압(V) 전류효율cd/A) CIEx CIEy
실시예 1 A-1 3.9 7.8 0.139 0.060
실시예 2 A-2 3.8 7.9 0.140 0.062
실시예 3 A-3 3.7 8.1 0.140 0.061
실시예 4 A-12 3.8 7.9 0.142 0.060
실시예 5 A-13 3.9 7.9 0.140 0.060
실시예 6 A-16 4.0 8.0 0.139 0.062
실시예 7 A-17 3.9 7.8 0.141 0.061
실시예 8 A-18 3.9 7.9 0.140 0.060
실시예 9 A-20 3.8 8.0 0.139 0.060
실시예 10 A-26 3.9 7.9 0.140 0.061
실시예 11 A-27 3.7 7.9 0.139 0.061
실시예 12 A-30 4.0 8.1 0.140 0.060
실시예 13 A-33 3.9 7.8 0.142 0.060
실시예 14 A-42 3.9 7.9 0.140 0.060
실시예 15 A-44 3.8 8.1 0.139 0.062
실시예 16 A-47 3.9 7.9 0.141 0.060
실시예 17 A-56 3.9 7.9 0.139 0.061
실시예 18 B-1 3.8 7.8 0.140 0.060
실시예 19 B-2 3.8 7.5 0.138 0.065
실시예 20 B-3 3.9 7.9 0.139 0.060
실시예 21 B-5 3.9 8.1 0.141 0.061
실시예 22 B-12 3.7 7.3 0.140 0.066
실시예 23 B-16 3.8 7.9 0.139 0.060
실시예 24 B-28 3.9 8.1 0.140 0.060
실시예 25 B-37 4.0 7.9 0.139 0.061
실시예 26 C-1 3.9 7.2 0.142 0.060
실시예 27 C-2 3.9 7.8 0.140 0.060
실시예 28 C-3 3.8 7.6 0.144 0.059
실시예 29 C-6 3.9 7.9 0.139 0.060
실시예 30 C-11 3.9 7.8 0.139 0.061
실시예 31 C-12 4.0 7.9 0.138 0.060
실시예 32 C-29 3.9 8.0 0.139 0.061
실시예 33 C-31 3.9 7.9 0.140 0.060
실시예 34 C-54 3.8 8.1 0.139 0.060
실시예 35 D-2 3.9 7.7 0.139 0.063
실시예 36 D-9 3.7 7.8 0.139 0.061
실시예 37 D-10 4.0 7.9 0.141 0.059
비교예 1 - 4.0 6.8 0.145 0.068
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물(A-1 ~ D-10)을 캡핑층 재료로 사용한 실시예 1-30의 청색 유기 EL 소자는 캡핑층을 포함하지 않는 비교예 1의 청색 유기 EL 소자에 비해 발광 효율 및 색 순도 면에서 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2] 캡핑층의 굴절률
화합물 A-1 내지 A-3 및 화합물 A-12에 대해 하기와 같이 굴절률을 측정하였고, 측정 결과를 표 2에 나타내었다.
웨이퍼 상에 각 화합물로 된 박막(두께: 400 Å)을 형성한 다음, 상기 박막에 대하여 엘립소미터를 이용하여 파장 500nm에서 굴절률을 측정하였다.
캡핑층 재료 굴절률(n)
화합물 A-1 1.8
화합물 A-2 2.1
화합물 A-3 2.0
화합물 A-12 1.9
화합물 B-1 1.9
화합물 C-1 2.0
화합물 D-2 1.7
10A, 10B: 유기 전계 발광 소자
100: 제1 전극,
200: 제2 전극,
300: 유기물층,
310: 정공 수송 영역,
311: 정공 주입층,
312: 정공 수송층,
320: 발광층,
330: 전자 수송 영역,
331: 전자 수송층,
332: 전자 주입층,
400: 캡핑층

Claims (13)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극의 일면 상에 배치된 1층 이상의 유기물층;
    상기 유기물층의 일면 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극의 타면 또는 상기 제2 전극의 일면 상에 배치되고, 굴절률이 1.5 이상인 캡핑층
    을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 캡핑층 간의 굴절률 절대값 차이는 0.01 내지 2 범위이고,
    상기 제2 전극과 캡핑층 간의 굴절률 절대값 차이는 0.01 내지 3 범위인, 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡핑층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 것인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00067

    (상기 화학식 1에서,
    A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 모두 벤젠 고리로, 서로 축합하여 축합 고리를 형성하거나 비(非)-형성할 수 있고, 각각 독립적으로 존재 또는 비(非)-존재할 수 있고,
    다만 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리 중 적어도 어느 하나는 존재하며,
    n은 1 내지 3의 정수이고,
    m은 0 내지 3의 정수이며,
    a 및 b는 각각 0 또는 1이고,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴렌기이고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 L1 및 L2의 아릴렌기와, 상기 R1 및 R2의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시되는 화합물인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00068

    [화학식 3]
    Figure pat00069

    [화학식 4]
    Figure pat00070

    [화학식 5]
    Figure pat00071

    (상기 화학식 2 내지 5에서,
    a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 제3항에서 정의된 바와 같음).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물인, 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 6]
    Figure pat00072

    [화학식 7]
    Figure pat00073

    [화학식 8]
    Figure pat00074

    [화학식 9]
    Figure pat00075

    (상기 화학식 6 내지 9에서,
    a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 제3항에서 정의된 바와 같고,
    o 및 p는 각각 0 또는 1임).
  6. 제3항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환체 S1 내지 S12로 이루어진 군에서 선택된 것인, 유기 전계 발광 소자:
    Figure pat00076

    (상기 치환체 S1 내지 S12에서,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CAr3이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 어느 하나는 N이며;
    X4 내지 X6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr4, 및 CAr5, C(Ar6)(Ar7)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X4 내지 X6 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr4이며,
    X7 및 X8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr8, 및 CAr9, C(Ar10)(Ar11)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X7 및 X8 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr8이고;
    X9 내지 X15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar12)이고, 다만 X9 내지 X15 중 적어도 어느 하나는 N이고;
    Y는 O, S, C(Ar13)(Ar14) 및 N(Ar15)으로 이루어진 군에서 선택되며,
    X16 내지 X23는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar16)이고;
    X24 내지 X30은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar17)이고;
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
    c는 0 내지 5의 정수이고,
    d는 0 내지 4의 정수이며,
    e는 0 내지 6의 정수이고,
    f는 0 내지 8의 정수이며,
    g는 0 내지 3의 정수이며,
    복수의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar3 내지 R17 및 R은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 Ar1 및 Ar2의 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 Ar3 내지 R17 및 R의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
  7. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 A-1 내지 C-60 및 D-1 내지 D-10으로 이루어진 군에서 선택된 화합물인, 유기 전계 발광 소자:
    Figure pat00077

    Figure pat00078

    Figure pat00079

    Figure pat00080

    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083
    .
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 Al2O3, BaTiO3, Cu2O, Er2O3, Fe2O3, Fe3O4, GZO, HfO2, ITO, IZO, Li2O, MgO, Nb2O5, SiO2, SnO2, SrTiO3, Ta2O5, TiO2, Ti4O7, WO3, ZnO, AZO, ZTO, Ga2O3, 및 In2O3로 이루어진 군에서 선택된 애노드(anode)이고,
    상기 제2 전극은 Al, Ag, Mg, Ca, Ba, Sr, 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 캐소드(cathode)인, 유기 전계 발광 소자.
  9. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00084

    (상기 화학식 1에서,
    A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 모두 벤젠 고리로, 서로 축합하여 축합 고리를 형성하거나 비(非)-형성할 수 있고, 각각 독립적으로 존재 또는 비(非)-존재할 수 있고,
    다만 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리 중 적어도 어느 하나는 존재하며,
    n은 1 내지 3의 정수이고,
    m은 0 내지 3의 정수이며,
    a 및 b는 각각 0 또는 1이고,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴렌기이고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 L1 및 L2의 아릴렌기와, 상기 R1 및 R2의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    [화학식 4]

    [화학식 5]

    (상기 화학식 2 내지 5에서,
    a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 제9항에서 정의된 바와 같음).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 6]

    [화학식 7]

    [화학식 8]

    [화학식 9]

    (상기 화학식 6 내지 9에서,
    a, b, n, m, R1 및 R2는 각각 제9항에서 정의된 바와 같고,
    o 및 p는 각각 0 또는 1임).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환체 S1 내지 S12로 이루어진 군에서 선택된 것인, 화합물:
    Figure pat00093

    (상기 치환체 S1 내지 S12에서,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CAr3이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 어느 하나는 N이며;
    X4 내지 X6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr4, 및 CAr5, C(Ar6)(Ar7)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X4 내지 X6 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr4이며,
    X7 및 X8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O, S, N, NAr8, 및 CAr9, C(Ar10)(Ar11)로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 X7 및 X8 중 적어도 어느 하나는 N 또는 NAr8이고;
    X9 내지 X15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar12)이고, 다만 X9 내지 X15 중 적어도 어느 하나는 N이고;
    Y는 O, S, C(Ar13)(Ar14) 및 N(Ar15)으로 이루어진 군에서 선택되며,
    X16 내지 X23는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar16)이고;
    X24 내지 X30은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar17)이고;
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
    c는 0 내지 5의 정수이고,
    d는 0 내지 4의 정수이며,
    e는 0 내지 6의 정수이고,
    f는 0 내지 8의 정수이며,
    g는 0 내지 3의 정수이며,
    복수의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar3 내지 R17 및 R은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 Ar1 및 Ar2의 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 Ar3 내지 R17 및 R의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 디아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 디헤테로아릴아민기, (아릴)(헤테로아릴)아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C6~C60의 디아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 디헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환되거나 또는 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
  13. 제9항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 A-1 내지 C-60 및 D-1 내지 D-10으로 이루어진 군에서 선택된 것인, 화합물:
    Figure pat00094

    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097

    Figure pat00098

    Figure pat00099

    Figure pat00100
    .
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