KR101653337B1 - 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013051868017-pat00080

(상기 화학식 1에서, Ar1, Ar2, L1 내지 L4, n1 내지 n4, R1 내지 R6, 및 X1의 정의는 명세서에 정의된 바와 같다.)

Description

화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치{COMPOUND, ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE INCLUDING THE SAME, AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE}
화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectric diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 상기 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기 층이 삽입된 구조로 이루어져 있다. 여기서 유기 층은 발광층과 선택적으로 보조층을 포함할 수 있으며, 상기 보조층은 예컨대 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위한 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 1층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자의 성능은 상기 유기 층의 특성에 의해 영향을 많이 받으며, 그 중에서도 상기 유기 층에 포함된 유기 재료에 의해 영향을 많이 받는다.
특히 상기 유기 발광 소자가 대형 평판 표시 장치에 적용되기 위해서는 정공 및 전자의 이동성을 높이는 동시에 전기화학적 안정성을 높일 수 있는 유기 재료의 개발이 필요하다.
고효율, 장수명 등의 특성을 가지는 유기 광전자 소자를 제공할 수 있는 화합물을 제공하는 것이다.
상기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013051868017-pat00001
상기 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환되거나 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이고, 상기 Ar1 및 Ar2가 치환되는 경우, 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기이고, L1 내지 L4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이고, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 존재하거나, 서로 융합하여 고리를 형성하고,
X1은 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), NR', CR'R" 또는 SiR'R"이고,
상기 R' 및 R"은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 양극과 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 광전자 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 전술한 본 발명의 일 구현예인 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자는 우수한 전기화학적 및 열적 안정성을 가지고 수명 특성이 우수하며, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가질 수 있다. 또한, 상기 화합물은 용액 공정에 적합할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자에 대한 다양한 구현예들을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환된 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 구체적으로, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또 다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐일기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기에 포함되는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기는 하기 화학식 30 또는 화학식 31일 수 있다.
[화학식 30]
Figure 112013051868017-pat00002
[화학식 31]
Figure 112013051868017-pat00003
상기 화학식 30 및 화학식 31에서, R25 내지 R28은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기이며, *는 탄소 원자 또는 탄소 이외의 원자와 연결되는 부분을 의미한다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로, 전자를 밀어내는 특성과도 유사할 수 있다.
또한 전자 특성이란, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로 전자를 당기는 특성과도 유사할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013051868017-pat00004
상기 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환되거나 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이고, 상기 Ar1 및 Ar2가 치환되는 경우, 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기이고, L1 내지 L4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이고, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 존재하거나, 서로 융합하여 고리를 형성하고,
X1은 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), NR', CR'R" 또는 SiR'R"이고,
상기 R' 및 R"은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이다.
상기 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물은 X1을 통해 파이본딩 결합을 끊을 수 있다. 이 때문에 높은 T1 값을 가지며, 이 높은 T1 값은 인광소자에서 트리플렛 전이 에너지가 도펀트(dopant)에서 발광할 수 있도록 유도 할 수 있다. 또한 정공 을 잘받을 수 있는 카바졸 구조와, 정공수송 능력이 우수한 아릴아민기를 모두 가지고 있어 정공을 잘받고 잘 흘려줄 수 있다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
Figure 112013051868017-pat00005
상기 화학식 2에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이며, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기의 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기일 수 있고, L1 내지 L4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴렌기일 수 있고, n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 내지 3 중 어느 하나의 정수일 수 있고, R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합일 수 있고, R1 및 R2는 서로 독립적으로 존재하거나, 서로 융합하여 고리를 형성할 수 있고, X1은 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), NR', CR'R" 또는 SiR'R"일 수 있고, 상기 R' 및 R"은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 R1 및 R2는 서로 융합하여 고리를 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 R1 및 R2는 서로 융합하여 고리를 형성할 수 있고, 상기 고리는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기 또는 치환 또는 비치환된 인돌일기일 수 있다.
일 구현예에 따른 화합물이 상기 고리를 포함함으로써, 고리의 변화에 의해 화합물의 HOMO준위를 ±0.5 eV 정도 변화시킬 수 있다. 이러한 점은 다양한 소자에 적절히 변화시킬 수 있는 요소로 작용하며, 이러한 점 때문에 다양한 소자에 적절히 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 다양한 치환기를 도입함으로써 다양한 에너지 밴드 갭을 갖는 화합물이 될 수 있다.
상기 화합물의 치환기에 따라 적절한 에너지 준위를 가지는 화합물을 유기광전자소자에 사용함으로써, 정공전달 능력 또는 전자전달 능력이 강화되어 효율 및 구동전압 면에서 우수한 효과를 가지고, 전기화학적 및 열적 안정성이 뛰어나 유기광전자소자 구동시 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기일 수 있고, 상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오펜일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기일 수 있고, 상기 Ar1 및 Ar2가 치환되는 경우, 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기일 수 있다.
R1 내지 R6가 상기와 같은 경우, R1 내지 R4의 변화에 의해 화합물의 HOMO 준위를 ±0.5 eV 정도 변화시킬 수 있다. 이러한 점은 다양한 소자에 적절히 변화시킬 수 있는 요소로 작용하며, 이러한 점 때문에 다양한 소자에 적절히 화합물을 사용할 수 있다. 또한, R5 및 R6는 화합물의 밴드갭을 ±0.5 eV로 조절할 수 있는 치환기이다. 이를 통해 다양한 소자에 적절한 에너지 준위를 가지는 화합물을 선택하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 나프틸기는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 3][화학식 4]
Figure 112013051868017-pat00006
Figure 112013051868017-pat00007
상기 화학식 3 및 4에서, *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타낼 수 있고, R100 내지 R106은 각각 독립적으로, 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기일 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨라닐기, 또는 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오펜일기는 하기 화학식 5 내지 화학식 8로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 5][화학식 6]
Figure 112013051868017-pat00008
Figure 112013051868017-pat00009
[화학식 7][화학식 8]
Figure 112013051868017-pat00010
Figure 112013051868017-pat00011
상기 화학식 5 내지 8에서, X2는 O 또는 S일 수 있고, *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타낼 수 있고, R200 내지 R206은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 카바졸일기는 하기 화학식 9 내지 화학식 13으로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 9][화학식 10][화학식 11]
Figure 112013051868017-pat00012
Figure 112013051868017-pat00013
Figure 112013051868017-pat00014
[화학식 12][화학식 13]
Figure 112013051868017-pat00015
Figure 112013051868017-pat00016
상기 화학식 9 내지 13에서, *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타낼 수 있고,
R200 내지 R207은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 플루오레닐기는 하기 화학식 14 내지 화학식 16으로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 14][화학식 15][화학식 16]
Figure 112013051868017-pat00017
Figure 112013051868017-pat00018
Figure 112013051868017-pat00019
상기 화학식 14 내지 16에서, *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타낼 수 있고, R200 내지 R208은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
R1 내지 R6, Ar1 및 Ar2가 상기와 같이 표시되는 경우, R1 내지 R4의 변화에 의해 화합물의 HOMO준위를 ±0.5 eV 정도 변화시킬 수 있다. 이러한 점은 다양한 소자에 적절히 변화시킬 수 있는 요소로 작용하며, 이러한 점 때문에 다양한 소자에 적절히 화합물을 사용할 수 있다. 또한, R5 및 R6는 화합물의 밴드갭을 ±0.5 eV로 조절할 수 있는 치환기이다. 이를 통해 다양한 소자에 적절한 에너지 준위를 가지는 화합물을 선택하여 사용할 수 있다. Ar1 및 Ar2는 전자, 정공의 모빌리티를 조절할 수 있는 치환 위치이다. 여기에 전자, 정공 수송을 잘할 수 있는 S, O, N이 포함된 치환체를 연결할 경우 전자, 정공의 수송능력을 올릴 수 있는 반면, C로만 구성된 치환기를 연결할 경우 전자, 정공 수송능력을 떨어 뜨릴 수 있다. 이러한 치환기를 통해 다양한 소자내 요구되는 전자. 정공 수송능력을 디자인 할 수 있다.
또한, 상기 R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기일 수 있고, 상기 X1은 O, S, 또는 SO2(O=S=O)일 수 있다.
X1이 상기와 같은 경우, 상기 화합물은 O와 S에 비공유 전자쌍을 공통적으로 2쌍식 가지고 있다. 이를 통해 화합물의 전자, 정공 수송능력을 크게 올려 소자 내 구동전압을 낮출 수 있으며, X1기를 통해 화합물의 카바졸기와 아릴아민기 간의 파이본딩을 끊어 놓을 수 있다. 이를 통해 높은 T1값을 가지게 되며, 이는 인광소자에서 도펀트(dophant)의 트리플렛(triplet) 에너지 전이가 원활하게 이루어 질 수 있도록 한다.
상기 화합물의 분자량은 500 내지 800 g/mol일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 화합물의 구체적인 예는 다음과 같으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[1-1][1-2][1-3]
Figure 112013051868017-pat00020
[1-4][1-5][1-6]
Figure 112013051868017-pat00021
[1-7][1-8][1-9]
Figure 112013051868017-pat00022
[1-10][1-11][1-12]
Figure 112013051868017-pat00023
[1-13][1-14][1-15]
Figure 112013051868017-pat00024
[1-16][1-17][1-18]
Figure 112013051868017-pat00025
[1-19][1-20][1-21]
Figure 112013051868017-pat00026
[1-22][1-23][1-24]
Figure 112013051868017-pat00027
[1-25][1-26][1-27]
Figure 112013051868017-pat00028
[1-28][1-29][1-30]
Figure 112013051868017-pat00029
[1-31][1-32][1-33]
Figure 112013051868017-pat00030
[1-34][1-35][1-36]
Figure 112013051868017-pat00031
[1-37][1-38][1-39]
Figure 112013051868017-pat00032
[1-40][1-41][1-42]
Figure 112013051868017-pat00033
[1-43][1-44][1-45]
Figure 112013051868017-pat00034
[1-46][1-47][1-48]
Figure 112013051868017-pat00035
[1-49][1-50][1-51]
Figure 112013051868017-pat00036
[1-52][1-53][1-54]
Figure 112013051868017-pat00037
[1-55][1-56][1-57]
Figure 112013051868017-pat00038
[1-58][1-59][1-60]
Figure 112013051868017-pat00039
[1-61]
Figure 112013051868017-pat00040

이하, 상술한 화합물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
상기 유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기발광소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기발광소자를 도면을 참고하여 설명한다.
상기 유기 광전자 소자는 유기발광소자, 유기 광전 소자, 유기태양전지, 유기트랜지스터, 유기 감광체 드럼 또는 유기메모리소자일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자(100, 200)는 양극(120), 음극(110) 및 이 양극과 음극 사이에 개재된 적어도 1층의 유기박막층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 양극(120)은 양극 물질을 포함하며, 이 양극 물질로는 통상 유기박막층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일 함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물을 들 수 있고, ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합을 들 수 있고, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 양극으로 ITO(indium tin oxide)를 포함하는 투명전극을 사용할 수 있다.
상기 음극(110)은 음극 물질을 포함하여, 이 음극 물질로는 통상 유기박막층으로 전자주입이 용이하도록 일 함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 음극으로 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 도 1은 유기박막층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기발광소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기박막층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
상기 유기박막층은 구체적으로, 정공 주입층 또는 정공 수송층일 수 있다.
도 2를 참고하면, 유기 발광 소자(200)는 발광층(230) 외에 정공 보조층(140)을 더 포함한다. 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(230) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다. 정공 보조층(140)은 예컨대 정공 수송층, 정공 주입층 및/또는 전자 차단층일 수 있으며, 적어도 1층을 포함할 수 있다. 전술한 화합물은 발광층(230) 및/또는 정공 보조층(140)에 포함될 수 있다. 도 1 또는 도 2에서 도시하지는 않았지만 유기박막층(105)으로서 추가로 전자 주입층, 전자 수송층, 보조 전자 수송층, 보조 정공 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 도 1 및 도 2에서 상기 유기박막층(105)을 이루는 발광층(130, 230), 정공 수송층(140), 도시하지는 않았지만 전자 주입층, 전자 수송층, 보조 전자 수송층, 보조 정공 수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 상기 화합물을 포함한다.
특히 상기 화합물은 상기 정공 주입층 또는 정공 수송층에 사용될 수 있다.
상기 화합물은 또한 발광층에 사용될 수 있으며, 발광층내 호스트로 사용될 수도 있다.
상기에서 설명한 유기발광소자(100, 200)는, 기판에 양극 또는 음극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법; 또는 스핀코팅(spin coating), 침지법(dipping), 유동코팅법(flow coating)과 같은 습식성막법 등으로 유기박막층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 상기 유기발광소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(유기광전자소자용 화합물의 제조)
합성예 1: 중간체 I-1의 합성
Figure 112013051868017-pat00041
질소 환경에서 9수소-카바졸(100 g, 598 mmol)을 톨루엔 1,700 mL에 녹인 후, 여기에 4,4'-옥시비스(브로모벤젠)(235 g, 718 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(5.48 g, 5.98 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(6.05 g, 29.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(69.0 g, 718 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 8시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄(dichloromethane: DCM)로 추출한 다음 무수 마그네슘설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-1(230 g, 93 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H16BrNO: 413.0415, found: 413.
Elemental Analysis: C, 70 %; H, 4 %
합성예 2: 중간체 I-2의 합성
Figure 112013051868017-pat00042
질소 환경에서 나프탈렌-1-일-보로닉 에시드(100 g, 581 mmol)을 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran: THF) 1,200 mL에 녹인 후, 여기에 1-브로모-4-클로로벤젠(134 g, 698 mmol)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(6.71 g, 5.81 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 탄산칼륨(201 g, 1,453 mmol)을 넣고 80 ℃에서 18시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-2(121 g, 87 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C16H11Cl: 238.0549, found: 238.
Elemental Analysis: C, 81 %; H, 5 %
합성예 3: 중간체 I-3의 합성
Figure 112013051868017-pat00043
질소 환경에서 I-2(100 g, 419 mmol)을 톨루엔 700 mL에 녹인 후, 여기에 아닐린(46.8 g, 503 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(11.5 g, 12.6 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(12.7 g, 62.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(48.3 g, 503 mmol)을 순차적으로 넣고 상온에서 3시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-3(110 g, 89 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C22H17N: 295.1361, found: 295.
Elemental Analysis: C, 89 %; H, 6 %
합성예 4: 중간체 I-4의 합성
Figure 112013051868017-pat00044
질소 환경에서 9수소-카바졸(100 g, 598 mmol)을 toluene 1,700 mL에 녹인 후, 여기에 비스(4-브로모페닐)설판(247 g, 718 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(5.48 g, 5.98 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(6.05 g, 29.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(69.0 g, 718 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 6시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-4(219 g, 85 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H16BrNS: 429.0187, found: 429.
Elemental Analysis: C, 67 %; H, 4 %
합성예 5: 중간체 I-5의 합성
Figure 112013051868017-pat00045
질소 환경에서 9수소-카바졸(100 g, 598 mmol)을 톨루엔 1,900 mL에 녹인 후, 여기에 4,4'-설포닐비스(브로모벤젠)(270 g, 718 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(5.48 g, 5.98 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(6.05 g, 29.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(69.0 g, 718 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 20시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-5(243 g, 88 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H16BrNO2S: 461.0085, found: 461.
Elemental Analysis: C, 62 %; H, 3 %
합성예 6: 중간체 I-6의 합성
Figure 112013051868017-pat00046
질소 환경에서 디벤조퓨란-4-일-보로닉 에시드(100 g, 472 mmol)을 테트라히드로퓨란 1,000 mL에 녹인 후, 여기에 1-브로모-4-클로로벤젠(108 g, 566 mmol)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(5.45 g, 4.72 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 탄산칼륨(163 g, 1,180 mmol)을 넣고 80 ℃에서 15시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-6(132 g, 80 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H11ClO: 278.0498, found: 278.
Elemental Analysis: C, 78 %; H, 4 %
합성예 7: 중간체 I-7의 합성
Figure 112013051868017-pat00047
질소 환경에서 I-6(100 g, 359 mmol)을 toluene 700 mL에 녹인 후, 여기에 아닐린(40.1 g, 431 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(9.86 g, 10.8 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(10.9 g, 53.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(41.4 g, 431 mmol)을 순차적으로 넣고 상온에서 3시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-7(110 g, 91 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H17NO: 335.1310, found: 335.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
합성예 8: 중간체 I-8의 합성
Figure 112013051868017-pat00048
질소 환경에서 디벤조퓨란-4-일-보로닉 에시드(100 g, 472 mmol)을 테트라히드로퓨란 1,100 mL에 녹인 후, 여기에 1-브로모-4-니트로벤젠(114 g, 566 mmol)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(5.45 g, 4.72 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 탄산 칼륨(163 g, 1,180 mmol)을 넣고 80 ℃에서 9시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-8(111 g, 81 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H11NO3: 289.0730, found: 289.
Elemental Analysis: C, 75 %; H, 4 %
합성예 9: 중간체 I-9의 합성
Figure 112013051868017-pat00049
질소 환경에서 I-8(100 g, 346 mmol)을 테트라히드로퓨란 1 L에 녹인 후, 메탄올 1 L를 넣고 0℃로 냉각하였다. 여기에 소듐 보로하이드라이드(131 g, 3,460 mmol)를 넣은 후, 틴(Ⅱ) 클로라이드(328 g, 1,730 mmol)을 넣고 상온에서 5시간 반응시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 에틸아세테이트(ethylacetate: EA)로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 I-9(40.4 g, 45 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H13NO: 259.0997, found: 259.
Elemental Analysis: C, 83 %; H, 5 %
합성예 10: 중간체 I-10의 합성
Figure 112013051868017-pat00050
질소 환경에서 I-6(100 g, 359 mmol)을 톨루엔 1,100 mL에 녹인 후, 여기에 I-9(112 g, 431 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(9.86 g, 10.8 mmol), 트리스-터트 부틸포스핀(10.9 g, 53.9 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(41.4 g, 431 mmol)을 순차적으로 넣고 상온에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-10(140 g, 78 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H23NO2: 501.1729, found: 501.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
합성예 11: 중간체 I-11의 합성
Figure 112013051868017-pat00051
질소 환경에서 2-브로모-9,9-디메틸-9수소-플루오렌(100 g, 366 mmol)을 톨루엔 900 mL에 녹인 후, 여기에 비페닐-4-아민(74.3 g, 439 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(3.35 g, 3.66 mmol), 트리스-터트 -부틸포스핀(3.7 g, 18.3 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(42.2 g, 439 mmol)을 순차적으로 넣고 상온에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-11(93.9 g, 71 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C27H23N: 361.1830, found: 361.
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 6 %
합성예 12: 중간체 I-12의 합성
Figure 112013051868017-pat00052
질소 환경에서 3-브로모-9-페닐-9수소-카바졸(100 g, 310 mmol)을 톨루엔 900 mL에 녹인 후, 여기에 비페닐-4-아민(63.0 g, 372 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(2.84 g, 3.10 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(3.14 g, 15.5 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(35.7 g, 372 mmol)을 순차적으로 넣고 상온에서 6시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 I-12(87.8 g, 69 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H22N2: 410.1783, found: 410.
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 5 %
실시예 1: 화합물 1-1의 합성
Figure 112013051868017-pat00053
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 150 mL에 녹인 후, 여기에 디페닐아민(8.17 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀(0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드(5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-1(24.3 g, 95 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H26N2O: 502.2045, found: 502.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
실시예 2: 화합물 1-3의 합성
Figure 112013051868017-pat00054
질소 환경에서 중간체 I-1(25.1 g, 60.6 mmol)을 톨루엔 200 mL에 녹인 후, 여기에 디비페닐-4-일-아민(19.5 g, 60.6 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.55 g, 0.61 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.61 g, 3.03 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (6.99 g, 72.7 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 23시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-3(38.1 g, 96 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C48H34N2O: 654.2671, found: 654.
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 5 %
실시예 3: 화합물 1-5의 합성
Figure 112013051868017-pat00055
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 170 mL에 녹인 후, 여기에 중간체 I-3(14.3 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0)(0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 11시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-5(24.6 g, 81 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C46H32N2O: 628.2515, found: 628.
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 5 %
실시예 4: 화합물 1-9의 합성
Figure 112013051868017-pat00056
질소 환경에서 중간체 I-4(20 g, 46.5 mmol)을 톨루엔 200 mL에 녹인 후, 여기에 디비페닐-4-일-아민(14.9 g, 46.5 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.43 g, 0.47 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.47 g, 2.32 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.36 g, 55.8 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 25시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-9(25.6 g, 82 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C48H34N2S: 670.2443, found: 670.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
실시예 5: 화합물 1-15의 합성
Figure 112013051868017-pat00057
질소 환경에서 중간체 I-5(20 g, 43.3 mmol)을 톨루엔 200 mL에 녹인 후, 여기에 디비페닐-4-일-아민 (13.9 g, 43.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.40 g, 0.43 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.44 g, 2.17 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (4.99 g, 52.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 20시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-15(38.1 g, 96 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C48H34N2O2S: 702.2341, found: 702.
Elemental Analysis: C, 82 %; H, 5 %
실시예 6: 화합물 1-20의 합성
Figure 112013051868017-pat00058
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 180 mL에 녹인 후, 여기에 I-7(16.2 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 13시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-20(24.2 g, 75 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C48H32N2O2: 668.2464, found: 668.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
실시예 7: 화합물 1-33의 합성
Figure 112013051868017-pat00059
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 180 mL에 녹인 후, 여기에 I-10(24.2 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-33(32.3 g, 80 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C60H38N2O3: 834.2882, found: 834.
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
실시예 8: 화합물 1-50의 합성
Figure 112013051868017-pat00060
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 180 mL에 녹인 후, 여기에 I-11(17.5 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 18시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-50(24.2 g, 72 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C51H38N2O: 694.2984, found: 694.
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 6 %
실시예 9: 화합물 1-57의 합성
Figure 112013051868017-pat00061
질소 환경에서 중간체 I-1(20 g, 48.3 mmol)을 톨루엔 180 mL에 녹인 후, 여기에 I-12(19.8 g, 48.3 mmol), 트리스(디페닐리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.44 g, 0.48 mmol), 트리스-터트-부틸포스핀 (0.49 g, 2.42 mmol) 그리고 소듐 터트-부톡사이드 (5.57 g, 58.0 mmol)을 순차적으로 넣고 100 ℃에서 22시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 마그네슘 설페이트로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1-57(28.7 g, 80 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C54H37N3O: 743.2937, found: 743.
Elemental Analysis: C, 87 %; H, 5 %
(유기발광소자의 제조)
실시예 10: 유기발광소자의 제조 ( 그린인광 보조층 )
4,4'-디(9수소-카바졸-9-일)비페닐(CBP)를 호스트로 사용하고, Ir(PPy)3를 도펀트로 사용하여 유기발광소자를 제작하였다. 양극으로는 ITO를 1000 Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000 Å의 두께로 사용하였다. 구체적으로, 유기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15 Ω/cm2의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm × 50 mm × 0.7 mm의 크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필알코올과 순수물 속에서 각 15 분 동안 초음파세정한 후, 30 분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다. 상기 기판 상부에 진공도 650×10-7Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-디(나프탈렌-1-일)-N4,N4'-디페닐비페닐-4,4'-디아민(NPB) (70 nm) 및 상기 실시예 1에서 합성된 화합물 1-1(10 nm)를 증착하여 800 Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 4,4'-디(9수소-카바졸-9-일)비페닐(CBP)을 이용하여 막 두께 300 Å의 발광층을 형성하였고, 이 때, 인광 도펀트인 Ir(PPy)3을 동시에 증착하였다. 이 때, 인광 도펀트의 증착속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 하였을 때, 인광 도펀트의 배합량이 7 중량%가 되도록 증착하였다. 상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 (BAlq)를 증착하여 막 두께 50 Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 Alq3를 증착하여, 막 두께 200 Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 음극으로서 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기광전소자를 제작하였다. 상기 유기광전소자의 구조는 ITO/ NPB (70 nm)/ 실시예 1 (10 nm)/ EML (CBP (93 중량%) + Ir(PPy)3(7 중량%), 30 nm)/ Balq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시 예 11
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 2를 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 12
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 3을 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 13
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 4를 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 14
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 5를 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 15
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 6을 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 16
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 7을 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 17
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 8을 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시 예 18
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 실시예 9를 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 10에서, 실시예 1 대신 NPB를 사용한 점을 제외하고는 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다. 상기 NPB의 구조는 하기에 기재되어 있다.
상기 유기발광소자 제작에 사용된 NPB, BAlq, CBP 및 Ir(PPy)3의 구조는 하기와 같다.
Figure 112013051868017-pat00062

(유기발광소자의 성능 측정)
상기 실시예 10 내지 18과 비교예 1에서 제조된 각각의 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도변화 및 발광효율을 측정하였다. 구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V 까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V 까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기 (1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
소자 정공 수송층에 사용한 화합물 구동전압 (V) 색 (EL color) 효율 (cd/A)
실시예 10 NPB/화합물1-1 4.5 Green 48.3
실시예 11 NPB/화합물1-3 4.7 Green 49.0
실시예 12 NPB/화합물1-5 4.5 Green 45.1
실시예 13 NPB/화합물1-9 4.3 Green 55.1
실시예 14 NPB/화합물1-15 4.5 Green 40.8
실시예 15 NPB/화합물1-20 4.2 Green 53.0
실시예 16 NPB/화합물1-33 4.0 Green 57.5
실시예 17 NPB/화합물1-50 3.9 Green 55.0
실시예 18 NPB/화합물1-57 4.7 Green 53.2
비교예 1 NPB 4.8 Green 31.4
상기 [표 1]의 결과에 따르면 상기 실시예 10 내지 18에서 정공 수송층의 보조층으로 사용된 재료의 경우, 비교예 1과 비교했을 때 발광효율이 현격이 증가하고 있을을 알 수 있다. 또한 대부분의 재료가 구동전압을 떨어뜨릴 수 있는 장점이 있음을 알 수 있다.
( 가우시안 툴(Gaussian tool)을 이용한 에너지 준위 계산)
슈퍼컴퓨터 GAIA (IBM power 6)를 사용하여 Gaussian 09 방법으로 각 재료의 에너지 준위를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.
재료 HOMO LUMO ΔE(S1) PL(S1) ΔE(T1) PL(T1)
화합물1-1 -5.04 -0.63 3.77 328.89 3.11 398.81
화합물1-3 -4.97 -0.98 3.51 352.76 2.78 445.75
화합물1-5 -5.02 -1.15 3.44 360.80 2.59 479.26
화합물1-9 -5.13 -1.07 3.57 347.22 2.84 436.66
화합물1-15 -5.30 -1.48 3.35 370.17 2.79 443.90
화합물1-20 -4.99 -1.15 3.42 362.13 2.74 452.38
화합물1-33 -4.94 -1.24 3.27 379.35 2.66 466.09
화합물1-50 -4.93 -1.02 3.43 361.19 2.68 462.98
화합물1-57 -4.79 -0.94 3.29 376.99 2.81 441.07
비교예 1 -4.86 -1.22 3.25 381.85 2.55 485.8
상기 계산에 사용된 비교예 구조는 하기와 같다.
Figure 112013051868017-pat00063
상기 계산결과에 따르면 비교예 1에 비해 비슷하거나 다소 깊은 HOMO준위를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 이는 소자내에서 정공수송을 더 용이하게 할 수 있다. 또한 비교예 1에 비해 모두 높은 T1 값을 가지고 있는데, 이는 인광소자에서 인광 매커니즘을 더 용이하게 할 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 장점이 있어 표 1 과 같이 소자 내에서 높은 효율을 내는 효과를 얻을 수 있다.
100 : 유기발광소자 110 : 음극
120 : 양극 105 : 유기박막층
130 : 발광층 140 : 정공 수송층
230 : 발광층

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112016023376743-pat00064

    상기 화학식 1에서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이며, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기의 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기이고,
    L1 내지 L4는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 또는 1의 정수이고,
    R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이고,
    R1 및 R2는 서로 독립적으로 존재하거나, 서로 융합하여 고리를 형성하고,
    X1은 O, S, 또는 SO2(O=S=O)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112016023376743-pat00065

    상기 화학식 2에서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기이며, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기의 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기이고,
    L1 내지 L4는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 또는 1의 정수이고,
    R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기 또는 이들의 조합이고,
    R1 및 R2는 서로 독립적으로 존재하거나, 서로 융합하여 고리를 형성하고,
    X1은 O, S, 또는 SO2(O=S=O)이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 서로 융합하여 고리를 형성하고,
    상기 고리는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기 또는 치환 또는 비치환된 인돌일기인 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R6는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기이고,
    상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오펜일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기이고,
    상기 Ar1 및 Ar2가 치환되는 경우, 치환기는 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기인 화합물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 나프틸기는 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물:
    [화학식 3][화학식 4]
    Figure 112013051868017-pat00066
    Figure 112013051868017-pat00067

    상기 화학식 3 및 4에서, *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타내고,
    R100 내지 R106은 각각 독립적으로, 중수소, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C4 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C3 내지 C40 실릴기이다.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨라닐기, 또는 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오펜일기는 하기 화학식 5 내지 화학식 8로 표시되는 화합물:
    [화학식 5][화학식 6]
    Figure 112013051868017-pat00068
    Figure 112013051868017-pat00069

    [화학식 7][화학식 8]
    Figure 112013051868017-pat00070
    Figure 112013051868017-pat00071

    상기 화학식 5 내지 8에서,
    X2는 O 또는 S이고,
    *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타내고,
    R200 내지 R206은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기를 나타낸다.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 카바졸일기는 하기 화학식 9 내지 화학식 13으로 표시되는 화합물:
    [화학식 9][화학식 10][화학식 11]
    Figure 112013051868017-pat00072
    Figure 112013051868017-pat00073
    Figure 112013051868017-pat00074

    [화학식 12][화학식 13]
    Figure 112013051868017-pat00075
    Figure 112013051868017-pat00076

    상기 화학식 9 내지 13에서,
    *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타내고,
    R200 내지 R207은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기를 나타낸다.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 플루오레닐기는 하기 화학식 14 내지 화학식 16으로 표시되는 화합물:
    [화학식 14][화학식 15][화학식 16]
    Figure 112013051868017-pat00077
    Figure 112013051868017-pat00078
    Figure 112013051868017-pat00079

    상기 화학식 14 내지 16에서,
    *은 질소(N) 또는 탄소(C)와 연결되는 위치를 나타내고,
    R200 내지 R208은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기를 나타낸다.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화합물의 분자량은 500 내지 800 g/mol인 화합물.
  11. 제1항 내지 제8항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물은 3중항 여기에너지(T1) 2.0eV 이상인 것인 화합물.
  12. 서로 마주하는 양극과 음극 및
    상기 양극과 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층 의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제8항, 및 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 광전자 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 하나의 보조층을 포함하고,
    상기 보조층은 상기 화합물을 포함하는
    유기 광전자 소자.
  15. 제12항의 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치.
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