KR101924086B1 - 유기 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

화학식 1로 표시되는 유기 화합물, 상기 유기 화합물을 적용한 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

Description

유기 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치{ORGANIC COMPOUND, ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
유기 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 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 주목 받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기층이 삽입된 구조로 이루어져 있다.
유기 발광 소자의 성능은 상기 유기층의 특성에 의해 영향을 많이 받으며, 그 중에서도 상기 유기층에 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.
일 구현예는 고효율, 장수명 및 저구동전압의 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기 화합물을 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016019350616-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이고,
L은 *-L1-L2-L3-L4-*로 표시되고,
상기 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기이고, 단, L1 내지 L4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ar1은 치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이고,
n1은 5의 정수이고,
n2 내지 n4는 각각 독립적으로 4의 정수이다.
다른 일 구현예는 서로 마주하는 양극과 음극, 그리고 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
고효율, 장수명 및 저구동전압의 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 각각 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다. 본 발명의 일예에서, 치환이란 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기로 치환된 것을 의미한다. 본 발명의 일예에서, 치환이란 치환기 또는 화합물 중 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기로 치환된 것을 의미 할 수 있다.
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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 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, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴기(aryl group)"는 탄화수소환 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 의미하며 넓게는 탄화수소환 방향족 모이어티들이 단일 결합으로 연결된 형태 및 탄화수소환 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리 또한 포함한다. 아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합된 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 개념이며, 이에 추가하여 아릴기, 사이클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에서 탄소(C) 대신에 N, O, S, P 및 Si에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 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 바이페닐기, 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, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 치환 또는 비치환된 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기는 위에서 정의한 치환 또는 비치환된 알릴기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기에서 연결 지점이 2개 있는 것을 의미하는 것이며, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기, 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기, 치환 또는 비치환된 피레닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 크리세닐렌기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기, 치환 또는 비치환된 인데닐렌기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐렌기, 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 피롤릴렌기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일렌기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일렌기, 치환 또는 비치환된 티아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐렌기, 치환 또는 비치환된 피라지닐렌기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일렌기, 치환 또는 비치환된 인돌일렌기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일렌기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 페나진일렌기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일렌기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸렌기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 화합물을 설명한다.
일 구현예에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112016019350616-pat00002
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이고,
L은 *-L1-L2-L3-L4-*로 표시되고,
상기 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기이고, 단, L1 내지 L4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ar1은 치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이고,
n1은 5의 정수이고,
n2 내지 n4는 각각 독립적으로 4의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 9,9-디페닐플루오렌 구조와 전자 특성을 가지는 치환기를 포함하며, 상기 9,9-디페닐플루오렌 구조와 전자 특성을 가지는 치환기 사이에, 연결기(아릴렌기 또는 아릴렌기 포함)를 포함한다. 상기 연결기로 인해 화합물의 유연성(flexibility)을 증가시켜, 화합물에 더욱 우수한 모폴로지 특성을 부여할 수 있으며, 이는 유기 광전자 소자 내에서 고효율, 장수명 및 저구동전압을 구현하는데 큰 역할을 한다.
나아가, 상기 전자 특성을 가지는 치환기는 또다른 치환기를 반드시 포함하기 때문에, 치환되지 않은 전자 특성을 가지는 치환기를 포함하는 경우와 비교하여, 헤테로고리의 가장 약한 부분을 상기 또다른 치환기를 포함하는 전자 특성을 가지는 치환기가 보호해 줄 수 있어 내열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 구현예에 따른 유기 화합물 내 9,9-디페닐플루오렌 구조의 경우, 상기 연결기를 포함하는 고리 이외의 고리를 구성하는 탄소 원자는, 고리를 이루는 다른 탄소 원자 외에 수소 또는 중수소와 결합을 이룰 뿐, 다른 치환기를 가지지 않는다. 이러한 구조때문에, 추가 치환 플루오렌 대비 저분자량, 고에너지(T1)를 가지는 분자를 용이하게 디자인할 수 있고, 궁극적으로 물질의 특성 향상 및 내열안정성을 확보할 수 있다.
상기 Ar1은 치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이고, 상기 헤테로아릴기는 질소 원자를 적어도 2개 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에서, Ar1은 치환된 피리미딘일기, 치환된 트리아진일기, 치환된 퀴놀졸린일기 또는 치환된 이소퀴나졸린일기 일 수 있다. 본 발명의 일예에서, Ar1은 치환된 트리아진일기, 치환된 퀴놀졸린일기 또는 치환된 이소퀴나졸린일기 일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 트리아진일기가 바람직할 수 있다. Ar1의 치환기 정의에 기재된 "치환된"의 치환은 중수소, C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합 중에서 선택된 것일 수 있으며, 본 발명의 일예에서, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기가 바람직할 수 있다.
예컨대, 상기 Ar1은 하기 화학식 2 내지 화학식 6으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
Figure 112016019350616-pat00003
Figure 112016019350616-pat00004
Figure 112016019350616-pat00005
[화학식 5] [화학식 6]
Figure 112016019350616-pat00006
Figure 112016019350616-pat00007
상기 화학식 2 내지 화학식 6에서,
R5 내지 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기이다.
이러한 구조적 특성을 가지기 때문에, 일 구현예에 따른 유기 화합물은 내열성이 우수해지게 된다.
전자 특성을 가지는 치환기로 상기 화학식 2 내지 화학식 6으로 표시되는 치환기를 포함할 경우 -2.0 eV 내지 -1.7 eV 사이의 LUMO 값을 갖고, 이는 피리딘 또는 질소 원자를 포함하지 않는 화합물 대비 소자 내에서 뛰어난 전자특성을 보여준다.
상기 R5 내지 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기일 수 있다.
예컨대, 상기 R5 내지 R12가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이면, 상기 환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기 또는 치환 또는 비치환된 피레닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 L은 하기 화학식 L-1 내지 화학식 L-7로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 L-1] [화학식 L-2] [화학식 L-3]
Figure 112016019350616-pat00008
Figure 112016019350616-pat00009
Figure 112016019350616-pat00010
[화학식 L-4] [화학식 L-5]
Figure 112016019350616-pat00011
Figure 112016019350616-pat00012
[화학식 L-6] [화학식 L-7]
Figure 112016019350616-pat00013
Figure 112016019350616-pat00014
상기 화학식 L-1 내지 화학식 L-7에서,
R13 내지 R17은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
m1 내지 m3 및 m5는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
m4는 0 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 9,9-디페닐플루오렌 구조와 전자 특성을 가지는 치환기를 포함하며, 상기 9,9-디페닐플루오렌 구조와 전자 특성을 가지는 치환기 사이에, 연결기(아릴렌기 또는 아릴렌기 포함)를 포함한다.
특히 일 구현예에 따른 유기 화합물이 연결기로 상기 화학식 L-1 내지 화학식 L-7로 표시되는 연결기를 가질 경우, 상기 연결기로 인해 화합물의 유연성(flexibility)이 증가하거나 또는 해당 특성의 미세 튜닝을 가능케 해, 화합물에 더욱 적절한 모폴로지 특성을 부여할 수 있으며, 이는 유기 광전자 소자 내에서 고효율, 장수명 및 저구동전압을 구현하는데 큰 역할을 한다. 본 발명의 일예에서, 상기 L은 L-2, L-4 또는 L-5일 수 있으며, L-2 또는 L-4가 바람직할 수 있다.일 구현예에 따른 유기 화합물은 하기 [그룹 1]의 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-24, 화학식 3-1 내지 화학식 3-24, 화학식 4-1 내지 화학식 4-24, 화학식 5-1 내지 화학식 5-23, 화학식 6-1 내지 화학식 6-23으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.(하기 [그룹 1]의 구체화합물에 기재된 헤테로 원자는 모두 "N"이다.)
[그룹 1]
[화학식 2-1] [화학식 2-2] [화학식 2-3]
Figure 112016019350616-pat00015
[화학식 2-4] [화학식 2-5] [화학식 2-6]
Figure 112016019350616-pat00016
[화학식 2-7] [화학식 2-8] [화학식 2-9]
Figure 112016019350616-pat00017
[화학식 2-10] [화학식 2-11] [화학식 2-12]
Figure 112016019350616-pat00018
[화학식 2-13] [화학식 2-14] [화학식 2-15]
Figure 112016019350616-pat00019
[화학식 2-16] [화학식 2-17] [화학식 2-18]
Figure 112016019350616-pat00020
[화학식 2-19] [화학식 2-20] [화학식 2-21]
Figure 112016019350616-pat00021
[화학식 2-22] [화학식 2-23] [화학식 2-24]
Figure 112016019350616-pat00022
[화학식 3-1] [화학식 3-2] [화학식 3-3] [화학식 3-4]
Figure 112016019350616-pat00023
[화학식 3-5] [화학식 3-6] [화학식 3-7] [화학식 3-8]
Figure 112016019350616-pat00024
[화학식 3-9] [화학식 3-10] [화학식 3-11] [화학식 3-12]
Figure 112016019350616-pat00025
[화학식 3-13] [화학식 3-14] [화학식 3-15] [화학식 3-16]
Figure 112016019350616-pat00026
[화학식 3-17] [화학식 3-18] [화학식 3-19] [화학식 3-20]
Figure 112016019350616-pat00027
[화학식 3-21] [화학식 3-22] [화학식 3-23] [화학식 3-24]
Figure 112016019350616-pat00028
[화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3] [화학식 4-4]
Figure 112016019350616-pat00029
[화학식 4-5] [화학식 4-6] [화학식 4-7] [화학식 4-8]
Figure 112016019350616-pat00030
[화학식 4-9] [화학식 4-10] [화학식 4-11] [화학식 4-12]
Figure 112016019350616-pat00031
[화학식 4-13] [화학식 4-14] [화학식 4-15] [화학식 4-16]
Figure 112016019350616-pat00032
[화학식 4-17] [화학식 4-18] [화학식 4-19] [화학식 4-20]
Figure 112016019350616-pat00033
[화학식 4-21] [화학식 4-22] [화학식 4-23] [화학식 4-24]
Figure 112016019350616-pat00034
[화학식 5-1] [화학식 5-2] [화학식 5-3] [화학식 5-4]
Figure 112016019350616-pat00035
[화학식 5-5] [화학식 5-6] [화학식 5-7] [화학식 5-8]
Figure 112016019350616-pat00036
[화학식 5-9] [화학식 5-10] [화학식 5-11] [화학식 5-12]
Figure 112016019350616-pat00037
[화학식 5-13] [화학식 5-14] [화학식 5-15] [화학식 5-16]
Figure 112016019350616-pat00038
[화학식 5-17] [화학식 5-18] [화학식 5-19] [화학식 5-20]
Figure 112016019350616-pat00039
[화학식 5-21] [화학식 5-22] [화학식 5-23]
Figure 112016019350616-pat00040
[화학식 6-1] [화학식 6-2] [화학식 6-3] [화학식 6-4]
Figure 112016019350616-pat00041
[화학식 6-5] [화학식 6-6] [화학식 6-7] [화학식 6-8]
Figure 112016019350616-pat00042
[화학식 6-9] [화학식 6-10] [화학식 6-11] [화학식 6-12]
Figure 112016019350616-pat00043
[화학식 6-13] [화학식 6-14] [화학식 6-15] [화학식 6-16]
Figure 112016019350616-pat00044
[화학식 6-17] [화학식 6-18] [화학식 6-19] [화학식 6-20]
Figure 112016019350616-pat00045
[화학식 6-21] [화학식 6-22] [화학식 6-23]
Figure 112016019350616-pat00046
상술한 유기 화합물은 유기 광전자 소자에 적용될 수 있다.
상술한 유기 화합물은 단독으로 또는 다른 유기 화합물과 함께 유기 광전자 소자에 적용될 수 있다. 상술한 유기 화합물이 다른 유기 화합물과 함께 사용되는 경우, 조성물의 형태로 적용될 수 있다.
이하 상술한 유기 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, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
상기 유기 광전자 소자는 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함할 수 있고, 상기 유기층은 전술한 유기 화합물을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 유기층은 정공수송층, 전자수송층 및 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 유기 화합물은 상기 전자수송층에 포함될 수 있다.
예컨대, 상기 유기층은 정공수송층, 전자수송층 및 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 유기 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
예컨대, 상기 유기 화합물은 상기 발광층 내 호스트 재료로서 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 유기층은 정공수송층, 전자수송층, 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층 및 상기 발광층 및 상기 전자수송층 사이에 위치하는 전자수송보조층(정공저지층)을 더 포함하고, 상기 유기 화합물은 상기 전자수송보조층에 포함될 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 각각 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(100)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
양극(120)은 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 양극(120)은 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극(110)은 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 음극(110)은 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(105)은 전술한 유기 화합물을 포함한다.
도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(200)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함하고, 유기층(105)은 발광층(130), 정공수송층(140) 및 전자수송층(150)을 포함한다.
발광층(130)은 정공수송층(140)과 전자수송층(150) 사이에 위치하며, 전술한 유기 화합물을 포함할 수 있다.
발광층(130)은 호스트(host)로서 상기 유기 화합물을 포함할 수 있으며, 전술한 유기 화합물을 단독으로 포함할 수도 있고 전술한 유기 화합물 중 적어도 두 종류를 혼합하여 포함할 수도 있고 전술한 유기 화합물과 다른 유기 화합물을 혼합하여 포함할 수도 있다.
발광층(130)은 도펀트(dopant)를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 적색, 녹색 또는 청색의 도펀트, 예컨대 인광 도펀트일 수 있다.
상기 도펀트는 상기 유기 화합물에 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 상기 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
상기 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 상기 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
L2MX
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L 및 X는 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 L 및 X는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
발광층(130)은 건식 성막법 또는 용액 공정으로 형성될 수 있다. 상기 건식 성막법은 예컨대 화학기상증착법, 스퍼터링, 플라즈마 도금 및 이온도금 일 수 있고, 둘 이상의 화합물을 동시에 성막하거나 증착 온도가 같은 화합물을 혼합하여 같이 성막할 수 있다. 상기 용액 공정은 예컨대 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 및/또는 딥 코팅일 수 있다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(300)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함하고, 유기층(105)은 발광층(130), 정공수송층(140) 및 전자수송층(150)을 포함하고, 양극(120) 및 정공수송층(140) 사이에 위치하는 정공주입층(141)과 음극(110) 및 전자수송층(150) 사이에 위치하는 전자주입층(151)을 포함하고, 발광층(130) 또는 전자수송층(150)은 전술한 유기 화합물을 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면, 일 구현예에 다른 유기 발광 소자(400)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함하고, 유기층(105)은 발광층(130), 정공수송층(140) 및 전자수송층(150)을 포함하고, 양극(120) 및 정공수송층(140) 사이에 위치하는 정공주입층(141)과 음극(110) 및 전자수송층(150) 사이에 위치하는 전자주입층(151)을 포함하고, 발광층(130) 및 전자수송층(150) 사이에 위치하는 전자수송보조층(정공저지층)(152)을 더 포함하고, 발광층(130), 전자수송층(150), 또는 전자수송보조층(정공저지층)(152)은 전술한 유기 화합물을 포함할 수 있다.
정공주입층은 양극으로 사용되는 ITO와, 정공수송층으로 사용되는 유기 물질 사이의 계면 특성을 개선할 뿐만 아니라 그 표면이 평탄하지 않은 ITO의 상부에 도포되어 ITO의 표면을 부드럽게 만들어 주는 기능을 한다. 예를 들어 정공주입층은 애노드로 사용될 수 있는 ITO의 일함수 수준과 정공수송층의 HOMO 수준의 차이를 조절하기 위하여 ITO의 일함수 수준과 정공수송층의 HOMO 수준의 중간값을 가지는 물질로서, 특히 적절한 전도성을 갖는 물질을 선택한다. 본 발명과 관련하여 정공주입층을 구성하는 물질로서 N4,N4'-디페닐-N4,N4'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4,4'-디아민(N4,N4'-diphenyl-N4,N4'-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그 외에도 정공주입층을 구성하는 종래의 물질과 함께 사용될 수 있는데, 예를 들어, copper phthlalocyanine(CuPc), N,N'-dinaphthyl-N,N'-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine, NPD), 4,4',4"-tris[methylphenyl(phenyl)amino] triphenyl amine(m-MTDATA), 4,4',4"-tris[1-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine(1-TNATA), 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenyl amine(2-TNATA), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)phenylamino] benzene(p-DPA-TDAB) 등과 같은 방향족 아민류는 물론이고, 4,4'-bis[N-[4-{N,N-bis(3-methylphenyl)amino}phenyl]-N-phenylamino]biphenyl(DNTPD), hexaazatriphenylene-hexacarbonitirile (HAT-CN) 등의 화합물, 전도성 고분자로서의 폴리티오펜유도체인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate)(PEDOT)를 사용할 수 있다. 정공주입층은 예를 들어 10 Å 내지 300 Å의 두께로 양극으로 사용되는 ITO의 상부에 코팅될 수 있다.
정공수송영역이 정공주입층을 포함할 경우, 정공주입층(HIL)은 상기 양극 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공증착법에 의하여 정공주입층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 ℃ 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 torr 내지 약 10-3 torr, 증착속도 약 0.01 Å/sec 내지 약 100 Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀코팅법에 의하여 정공주입층을 형성하는 경우, 코팅조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 정공주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80 ℃ 내지 200 ℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층 및 전자저지층 형성 조건은 정공주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100 Å 내지 약 10000 Å, 예를 들면, 약 100 Å 내지 약 1000 Å 일 수 있다. 상기 정공수송영역이 정공주입층 및 정공수송층을 모두 포함한다면, 상기 정공주입층의 두께는 약 100 Å 내지 약 10000 Å, 예를들면, 약 100 Å 내지 약 1000 Å이고, 상기 정공수송층의 두께는 약 50 Å 내지 약 2000 Å, 예를 들면 약 100 Å 내지 약 1500 Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공주입층 및 정공수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공수송영역은 상술한 바와 같은 물질외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기전하-생성물질은 예를들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논유도체, 금속산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐산화물 및 몰리브덴산화물 등과 같은 금속산화물; 및 하기 화합물 HT-D1 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 HT-D1> <F4-TCNQ>
Figure 112016019350616-pat00047
Figure 112016019350616-pat00048
상기 정공수송영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
상기 정공 수송 영역 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는, 전술한 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 단독으로 포함하거나, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제1호스트로서 포함하고, 카바졸계 화합물을 제2 호스트로서 더 포함할 수 있다.
상기 카바졸계 화합물은 구체적으로 하기 화학식 A로 표현되거나 하기 화학식 B으로 표현되는 모이어티와 하기 화학식 C로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어질 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112016019350616-pat00049
[화학식 B] [화학식 C]
Figure 112016019350616-pat00050
상기 화학식 A 내지 화학식 C에서,
Ar3 내지 Ar6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
m은 0 또는 1의 정수이고,
상기 화학식 B의 인접한 두 개의 *는 상기 화학식 C의 2개의 *와 결합하여 융합고리를 형성하고, 이 때 상기 화학식 B에서 융합고리를 형성하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb이고,
Rb 및 R7 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 화학식 A로 표현되는 바이카바졸은 예컨대 하기 [그룹 B]에 나열된 화합물에서 선택될 수 있고,
상기 화학식 B으로 표현되는 모이어티와 상기 화학식 C로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 인돌로카바졸은 예컨대 하기 [그룹 C]에 나열된 화합물에서 선택될 수 있다.
[그룹 B]
[B-1] [B-2] [B-3]
Figure 112016019350616-pat00051
[B-4] [B-5] [B-6]
Figure 112016019350616-pat00052
[B-7] [B-8] [B-9]
Figure 112016019350616-pat00053
[B-10] [B-11] [B-12]
Figure 112016019350616-pat00054
[B-13] [B-14] [B-15]
Figure 112016019350616-pat00055
[B-16] [B-17] [B-18]
Figure 112016019350616-pat00056
[B-19] [B-20] [B-21]
Figure 112016019350616-pat00057
[B-22] [B-23] [B-24]
Figure 112016019350616-pat00058
[B-25] [B-26] [B-27] [B-28]
Figure 112016019350616-pat00059
[B-29] [B-30] [B-31] [B-32] [B-33]
Figure 112016019350616-pat00060
[B-34] [B-35] [B-36]
Figure 112016019350616-pat00061
[B-37] [B-38] [B-39]
Figure 112016019350616-pat00062
[B-40] [B-41] [B-42]
Figure 112016019350616-pat00063
[B-43] [B-44] [B-45]
Figure 112016019350616-pat00064
[B-46] [B-47] [B-48]
Figure 112016019350616-pat00065
[B-49] [B-50] [B-51]
Figure 112016019350616-pat00066
[B-52] [B-53] [B-54]
Figure 112016019350616-pat00067
[B-55] [B-56] [B-57]
Figure 112016019350616-pat00068
[B-58] [B-59] [B-60]
Figure 112016019350616-pat00069
[B-61] [B-62] [B-63]
Figure 112016019350616-pat00070
[B-64] [B-65] [B-66]
Figure 112016019350616-pat00071
[B-67] [B-68] [B-69]
Figure 112016019350616-pat00072
[B-70] [B-71] [B-72]
Figure 112016019350616-pat00073
[B-73] [B-74] [B-75]
Figure 112016019350616-pat00074
[B-76] [B-77] [B-78]
Figure 112016019350616-pat00075
[B-79] [B-80] [B-81]
Figure 112016019350616-pat00076
[B-82] [B-83] [B-84]
Figure 112016019350616-pat00077
[B-85] [B-86] [B-87]
Figure 112016019350616-pat00078
[B-88] [B-89] [B-90]
Figure 112016019350616-pat00079
[B-91] [B-92] [B-93]
Figure 112016019350616-pat00080
[B-94] [B-95] [B-96]
Figure 112016019350616-pat00081
[B-97] [B-98] [B-99] [B-100] [B-101]
Figure 112016019350616-pat00082
[B-102] [B-103] [B-104]
Figure 112016019350616-pat00083
[B-105] [B-106] [B-107]
Figure 112016019350616-pat00084
[B-108] [B-109] [B-110]
Figure 112016019350616-pat00085
[B-111] [B-112] [B-113]
Figure 112016019350616-pat00086
[B-114] [B-115] [B-116]
Figure 112016019350616-pat00087
[B-117] [B-118] [B-119]
Figure 112016019350616-pat00088
[B-120] [B-121] [B-122]
Figure 112016019350616-pat00089
[B-123] [B-124] [B-125]
Figure 112016019350616-pat00090
[B-126] [B-127] [B-128]
Figure 112016019350616-pat00091
[B-129] [B-130] [B-131]
Figure 112016019350616-pat00092
[B-132] [B-133] [B-134]
Figure 112016019350616-pat00093
[B-135] [B-136] [B-137]
Figure 112016019350616-pat00094
[B-138] [B-139] [B-140]
Figure 112016019350616-pat00095
[B-141] [B-142] [B-143]
Figure 112016019350616-pat00096
[B-144] [B-145] [B-146]
Figure 112016019350616-pat00097
[B-147] [B-148] [B-149]
Figure 112016019350616-pat00098
[B-150] [B-151] [B-152]
Figure 112016019350616-pat00099
[B-153] [B-154] [B-155] [B-156]
Figure 112016019350616-pat00100
[B-157] [B-158] [B-159] [B-160]
Figure 112016019350616-pat00101
[B-161] [B-162] [B-163] [B-164]
Figure 112016019350616-pat00102
[B-165] [B-166]
Figure 112016019350616-pat00103
[그룹 C]
[C-1] [C-2] [C-3] [C-4] [C-5]
Figure 112016019350616-pat00104
[C-6] [C-7] [C-8] [C-9] [C-10]
Figure 112016019350616-pat00105
[C-11] [C-12] [C-13] [C-14] [C-15]
Figure 112016019350616-pat00106
[C-16] [C-17] [C-18] [C-19] [C-20]
Figure 112016019350616-pat00107
[C-21] [C-22] [C-23] [C-24] [C-25]
Figure 112016019350616-pat00108
[C-26] [C-27] [C-28] [C-29] [C-30]
Figure 112016019350616-pat00109
[C-31] [C-32] [C-33] [C-34] [C-35]
Figure 112016019350616-pat00110
[C-36] [C-37] [C-38] [C-39] [C-40]
Figure 112016019350616-pat00111
상술한 제1 호스트와 제2 호스트는 다양한 조합에 의해 다양한 조성물로 준비될 수 있다. 예컨대 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트의 중량비는 1 : 99 내지 99 : 1, 예를 들면, 10 : 90 내지 90 : 10의 범위 내에서 선택될 수 있다. 예컨대, 2:8 내지 8:2, 3:7 내지 7:3, 4:6 내지 6:4 또는 5:5의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 범위를 만족할 경우, 상기 제1 호스트에 의한 전자 수송 특성 및 상기 제2 호스트에 의한 정공 수송 특성이 균형을 이룰 수 있어, 유기발광소자의 발광 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
일 예로, 상기 조성물은 유기 광전자 소자용 발광 재료로 사용될 수 있다. 이 때 발광 재료는 상기 유기 화합물을 호스트(host)로 사용할 수 있으며, 적어도 1종의 도펀트(dopant)를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 적색, 녹색 또는 청색의 도펀트일 수 있다.
상기 도펀트는 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 상기 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
상기 도펀트의 일 예로 인광 도펀트를 들 수 있으며, 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 상기 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
L2MX
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L 및 X는 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 L 및 X는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 100 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들면 약 200 Å 내지 약 600 Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자수송영역은 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자수송영역은 정공저지층/전자수송층/전자주입층 또는 전자수송층/전자주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 일구현예에 따른 유기발광소자는, 전자수송영역에 적어도 2층의 전자수송층을 포함할 수 있고, 이 경우 발광층에 접하여 위치하는 전자수송층을 전자수송보조층이라고 정의한다.
상기 전자수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자수송영역은 상기 화학식 1로 표시되는 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역은 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층에 상기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물이 포함될 수 있다. 더욱 구체적으로, 전자수송보조층에 상기 화학식 1로 표시되는 유기 광전자 소자용 화합물이 포함될 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층의 형성 조건은 정공주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자수송영역이 정공저지층을 포함할 경우, 상기 정공저지층은 예를 들면, 하기 BCP, Bphen 및 BAlq 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016019350616-pat00112
상기 정공저지층의 두께는 약 20 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들면 약 30 Å 내지 약 300 Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure 112016019350616-pat00113
또는, 상기 전자수송층은 하기 화합물 ET1 및 화합물 ET2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화합물 ET1] [화합물 ET2]
Figure 112016019350616-pat00114
Figure 112016019350616-pat00115
상기 전자수송층의 두께는 약 100 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들면 약 150 Å 내지 약 500 Å일 수 있다. 상기 전자수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송특 성을 얻을 수 있다.
상기 전자수송층은 상술한 바와 같은 물질외에, 금속-함유물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬퀴놀레이트, LiQ) 또는 화합물 ET-D2을 포함할 수 있다.
[화합물 ET-D1] [화합물 ET-D2]
Figure 112016019350616-pat00116
Figure 112016019350616-pat00117
또한 전자수송영역은, 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자주입층은 전자수송층의 상부에 적층되어 음극으로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 전력효율을 개선시키는 기능을 수행하는 층으로, 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, LiF, Liq, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.
상기 전자주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자주입층의 두께는 약 1 Å 내지 약 100 Å, 약 3 Å 내지 약 90 Å일 수 있다. 상기 전자주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기층 상부로는 음극이 구비되어 있다. 상기 음극용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 음극 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 음극을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는 한 Sigma-Aldrich社 또는 TCI社 등 시판되고 있는 것에서 구입하였다.
중간체의 I-2의 합성
제 1 단계 : 중간체 I-1 합성
9-fluorene 중간체 화합물은 아래의 반응 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 1]
Figure 112016019350616-pat00118
1000 mL 둥근 플라스크에 1,3-디브로모벤젠(1.0 eq)를 무수 THF(0.5M)에 넣고 드라이아이스 아세톤 bath에서 냉각시킨 후 butyllithium(1.0 eq, 2.5M in hex)을 dropping funnel을 이용하여 천천히 넣어주었다. 1시간 교반 후, 무수 THF(0.5M)에 용해시킨 fluorenone(1.0 eq)을 dropping funnel을 이용하여 해당 반응물에 천천히 넣어주었다. 반응물을 상온까지 천천히 온도를 올린 후, 2시간 후 염화암모늄 수용액 넣어 반응을 종료하였다. THF를 감압 하에서 제거한 후, 이를 다시 디클로로메탄에 녹여주었고, 물로 씻어주었다. 유기 용매를 적당량 제거한 후, 컬럼 크로마토 그래피를 이용해서 화합물 I-1 (70%의 수율)를 수득하였다.
calcd. C19H13BrO: C, 67.67; H, 3.89; Br, 23.70; O, 4.74; found: C, 67.67; H, 3.85; Br, 23.73; O, 4.76
제 2 단계 : 중간체 I-2 합성
250 mL 둥근 플라스크에 중간체 I-1 12.0 g (35.5 mmol)를 넣은 후 무수 벤젠용액에 용해시켰다. Trifluoromethanesulfonic acid(6.3 mL, 2 eq)를 벤젠 30 mL에 묽힌 후, 이를 반응물에 천천히 넣어주었다. 해당 반응물을 질소 기류 하에서 48시간 동안 가열하여 환류하였다. 반응물을 0.5N 수산화 나트륨 수용액과 물로 씻어 준 후, 벤젠을 감압 하에서 적당히 제거한 후, 메탄올(벤젠의 5배수) 가하여 결정화된 고형분을 얻었고, 이를 여과하여 화합물 I-2 (8.5 g, 60%의 수율)를 수득하였다.
calcd. C25H17Br: C, 75.58; H, 4.31; Br, 20.11; found: C, 75.57; H, 4.30; Br, 20.13
중간체의 I-4의 합성
중간체 I-4를 중간체 I-2의 합성법 중 제 1 단계에서 출발물질을 1,3-디브로모벤젠 대신에 1,2-디브로모벤젠을 사용하고 순차적으로 제 2 단계를 적용하여 합성하였다.
[반응식 2]
Figure 112016019350616-pat00119
I-3: 수율 65%
calcd. C19H13BrO: C, 67.67; H, 3.89; Br, 23.70; O, 4.74; found: C, 67.67; H, 3.85; Br, 23.73; O, 4.75
I-4: 수율 50%
calcd. C25H17Br: C, 75.58; H, 4.31; Br, 20.11; found: C, 75.57; H, 4.31; Br, 20.12
중간체의 I-6의 합성
중간체 I-6를 중간체 I-2의 합성법 중 제 1 단계에서 출발물질을 1,3-디브로모벤젠 대신에 1,4-디브로모벤젠을 사용하고 순차적으로 제 2 단계를 적용하여 합성하였다.
[반응식 3]
Figure 112016019350616-pat00120
I-5: 수율 80%
calcd. C19H13BrO: C, 67.67; H, 3.89; Br, 23.70; O, 4.74; found: C, 67.67; H, 3.84; Br, 23.74; O, 4.75
I-6: 수율 60%
calcd. C25H17Br: C, 75.58; H, 4.31; Br, 20.11; found: C, 75.57; H, 4.31; Br, 20.13
유기 화합물의 합성
합성예 1: 화합물 2-1의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 2-1을 하기 2 단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 4]
Figure 112016019350616-pat00121
제 1 단계 : 중간체 I-8의 합성( boration 반응)
1000 mL 플라스크에 중간체 I-7(commercially available, TCI社) 50.0 g (129 mmol), 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-바이-1,3,2-다이옥사보로란 36 g (142 mmol), [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]다이클로로팔라듐 (II)(Pd(dppf)Cl2) 3.15 g (3.9 mmol), 포타슘 아세테이트(KOAc) 38 g (387 mmol)을 톨루엔430 mL(0.3M)에 넣어준 후, 질소 기류 하에서 12시간 동안 110 ℃로 가열하였다. 이로부터 수득한 혼합물을 메탄올 1000 mL에 가하여 결정화된 고형분을 여과한 후, 컬럼크로마토그래피를 이용하여 중간체 I-8 (47.7 g, 85 %의 수율)를 수득하였다.
calcd. C27H26BN3O2: C, 74.49; H, 6.02; B, 2.48; N, 9.65; O, 7.35; found: C, 74.47; H, 6.03; B, 2.47; N, 9.67; O, 7.35
제 2 단계 : 화합물 2-1의 합성
1000 mL 플라스크에 중간체 I-2 11.9 g (34.8 mmol), 아릴보론에스터 I-8 13.6 g (30.0 mmol), 탄산칼륨 12.4g (90.0 mmol), Pd(PPh3)4(Tetrakis- (triphenylphosphine) palladium(0)) 1.7 g (1.5 mmol)을 테트라하이드로퓨란 100 mL, 물 50 mL 에 넣어준 후, 질소 기류 하에서 12시간 동안 70℃로 가열하였다. 이로부터 수득한 혼합물을 메탄올 500 mL에 가하여 결정화된 고형분을 여과한 후, 다이클로로벤젠에 녹여 실리카겔/셀라이트로 여과하고, 유기 용매를 적당량 제거한 후, 메탄올로 재결정하여 화합물 2-1 (15.0 g, 80%의 수율)를 수득하였다.
calcd. C46H31N3: C, 88.29; H, 4.99; N, 6.72; found: C, 88.27; H, 4.98; N, 6.75
합성예 2: 화합물 2-2의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 2-2를 하기 2 단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 5]
Figure 112016019350616-pat00122
제 1 단계 : 중간체 I-10의 합성( boration 반응)
중간체 I-7대신 중간체 I-9(Ark Pharm, cas:77989-15-2)를 사용하여 중간체 I-8 합성과 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-10을 60%의 수율로 합성하였다.
calcd. C27H26BN3O2: C, 74.49; H, 6.02; B, 2.48; N, 9.65; O, 7.35; found: C, 74.47; H, 6.03; B, 2.47; N, 9.68; O, 7.34
제 2 단계 : 화합물 2-2의 합성
중간체 I-8 대신 중간체 I-10을 사용하여 화합물 2-1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 2-2를 50%의 수율로 합성하였다.
calcd. C46H31N3: C, 88.29; H, 4.99; N, 6.72; found: C, 88.27; H, 4.98; N, 6.75
합성예 3: 화합물 2-4의 합성
중간체 I-4를 사용하여 화합물 2-1의 합성과 동일한 방법으로 합성하였다.
calcd. C46H31N3: C, 88.29; H, 4.99; N, 6.72; found: C, 88.27; H, 4.98; N, 6.75
합성예 4: 화합물 2-5의 합성
중간체 I-6를 사용하여 화합물 2-1의 합성과 동일한 방법으로 합성하였다.
calcd. C46H31N3: C, 88.29; H, 4.99; N, 6.72; found: C, 88.28; H, 4.98; N, 6.76
합성예 5: 화합물 2-7의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 2-7을 하기 3 단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 6]
Figure 112016019350616-pat00123
제 1 단계 : 중간체 I-12의 합성
중간체 I-11(PharmaBlock, cas: 1472062-94-4)과 3-chlorophenyl boronic acid를 사용하여 화합물 2-1의 합성의 2단계와 동일한 방법을 사용하여 중간체 I-12를 90%의 수율로 합성하였다.
calcd. C27H18ClN3: C, 77.23; H, 4.32; Cl, 8.44; N, 10.01; found: C, 77.23; H, 4.32; Cl, 8.44; N, 10.01
제 2 단계 : 중간체 I-13의 합성
중간체 I-12를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-13을 70%의 수율로 합성하였다.
calcd. C33H30BN3O2: C, 77.50; H, 5.91; B, 2.11; N, 8.22; O, 6.26; found: C, 77.52; H, 5.91; B, 2.10; N, 8.21; O, 6.26
제 3 단계 : 화합물 2-7의 합성
중간체 I-13을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C52H35N3: C, 88.99; H, 5.03; N, 5.99; found: C, 88.97; H, 5.06; N, 5.98
합성예 6: 화합물 2-12의 합성
　본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 2-12을 하기 3 단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 7]
Figure 112016019350616-pat00124
제 1 단계 : 중간체 I-14의 합성
중간체 I-7과 3-chlorophenyl boronic acid를 사용하여 화합물 2-1의 합성의 2단계와 동일한 방법을 사용하여 중간체 I-14를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C27H18ClN3: C, 77.23; H, 4.32; Cl, 8.44; N, 10.01; found: C, 77.23; H, 4.32; Cl, 8.44; N, 10.01
제 2 단계 : 중간체 I-15의 합성
중간체 I-14를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-15를 70%의 수율로 합성하였다.
calcd. C33H30BN3O2: C, 77.50; H, 5.91; B, 2.11; N, 8.22; O, 6.26; found: C, 77.50; H, 5.90; B, 2.11; N, 8.21; O, 6.26
제 3 단계 : 화합물 2-12의 합성
중간체 I-15를 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 2-12를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C52H35N3: C, 88.99; H, 5.03; N, 5.99; found: C, 88.99; H, 5.03; N, 5.99
합성예 7: 화합물 3-9의 합성
　본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 3-9을 하기 3단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 8]
Figure 112016019350616-pat00125
제 1 단계 : 중간체 I-17의 합성
1000 mL 플라스크에 중간체 I-16(Aurora Building Blocks, cas: 1155152-53-6) 30.1 g (100 mmol), 페닐보론산 25.6 g (210 mmol), 탄산칼륨 41.5g (300 mmol), Pd(PPh3)4(Tetrakis- (triphenylphosphine) palladium(0)) 3.5 g (3.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란 200 mL, 물 100 mL 에 넣어준 후, 질소 기류 하에서 12시간 동안 70℃로 가열하였다. 이로부터 수득한 혼합물을 메탄올 600 mL에 가하여 결정화된 고형분을 여과한 후, 다이클로로벤젠에 녹여 실리카겔/셀라이트로 여과하고, 유기 용매를 적당량 제거한 후, 메탄올로 재결정하여 중간체 I-17(27.4 g, 80%의 수율)을 수득하였다.
calcd. C22H15ClN2: C, 77.08; H, 4.41; Cl, 10.34; N, 8.17; found: C, 77.06; H, 4.43; Cl, 10.34; N, 8.17
제 2 단계 : 중간체 I-18의 합성
중간체 I-17를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-18을 75%의 수율로 합성하였다.
calcd. C28H27BN2O2: C, 77.43; H, 6.27; B, 2.49; N, 6.45; O, 7.37; found: C, 77.44; H, 6.26; B, 2.48; N, 6.46; O, 7.37
제 3 단계 : 화합물 3-9의 합성
중간체 I-18을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 3-9를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C47H32N2: C, 90.35; H, 5.16; N, 4.48; found: C, 90.34; H, 5.17; N, 4.49
합성예 8: 화합물 3-14의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 3-14를 하기 3단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 9]
Figure 112016019350616-pat00126
제 1 단계 : 중간체 I-19의 합성
1000 mL 플라스크에 중간체 I-18 8 g (30 mmol), 1-bromo-3-chlorobenzene 4.2 mL (36 mmol), 탄산칼륨 13.7g (90 mmol), Pd(PPh3)4(Tetrakis-(triphenylphosphine) palladium(0)) 1.15 g (1.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란 100 mL, 물 50 mL 에 넣어준 후, 질소 기류 하에서 12시간 동안 70℃로 가열하였다. 이로부터 수득한 혼합물을 메탄올 500 mL에 가하여 결정화된 고형분을 여과한 후, 다이클로로벤젠에 녹여 실리카겔/셀라이트로 여과하고, 유기 용매를 적당량 제거한 후, 메탄올로 재결정하여 중간체 I-19 (9.1 g, 70%의 수율)를 수득하였다.
제 2 단계 : 중간체 I-20의 합성
중간체 I-19를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-20을 75%의 수율로 합성하였다.
calcd. C34H31BN2O2: C, 80.00; H, 6.12; B, 2.12; N, 5.49; O, 6.27; found: C, 80.00; H, 6.13; B, 2.12; N, 5.49; O, 6.26
제 3 단계 : 화합물 3-14의 합성
중간체 I-20을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 3-14를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C53H36N2: C, 90.83; H, 5.18; N, 4.00; found: C, 90.84; H, 5.17; N, 4.00
합성예 9: 화합물 4-9의 합성
중간체 I-21(Aurora Building Blocks, cas: 145903-35-1)를 사용하여 합성예 7의 화합물 3-9 합성과 동일한 방법으로 화합물 4-9을 합성하였다.
[반응식 10]
Figure 112016019350616-pat00127
calcd. C47H32N2: C, 90.35; H, 5.16; N, 4.48; found: C, 90.34; H, 5.17; N, 4.47
합성예 10: 화합물 4-14의 합성
중간체　I-24(Apichemical, cas: 1262866-93-2)를 사용하여 화합물 2-12 합성과 동일한 방법으로 화합물 4-14를 합성하였다.
calcd. C53H36N2: C, 90.83; H, 5.18; N, 4.00; found: C, 90.84; H, 5.17; N, 4.00
합성예 11: 화합물 5-1의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 5-9을 하기 3단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 11]
Figure 112016019350616-pat00128
제 1 단계 : 중간체 I-25의 합성
중간체 I-24(Apichemical, cas: 1262866-93-2)과 3-chlorophenyl boronic acid를 사용하여 화합물 2-1의 합성의 2단계와 동일한 방법을 사용하여 중간체 I-25를 90%의 수율로 합성하였다.
calcd. C20H13ClN2: C, 75.83; H, 4.14; Cl, 11.19; N, 8.84; found: C, 75.84; H, 4.16; Cl, 11.17; N, 8.85
제 2 단계 : 중간체 I-26의 합성
중간체 I-25를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-26을 70%의 수율로 합성하였다.
calcd. C32H29BN2O2: C, 79.34; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.78; O, 6.61; found: C, 79.33; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.78; O, 6.62
제 3 단계 : 화합물 5-1의 합성
중간체 I-26을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 5-1를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C51H34N2: C, 90.77; H, 5.08; N, 4.15; found: C, 90.77; H, 5.08; N, 4.14
합성예 12: 화합물 5-13의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 5-9을 하기 3단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 12]
Figure 112016019350616-pat00129
제 1 단계 : 중간체 I-29의 합성
중간체 I-27(Apichemical, cas: 29874-83-7)과 3-Bromo-3'-chlorobiphenyl인 중간체 I-28 (Oakwood Chemical, cas: 844856-42-4)을 사용하여 화합물 2-1의 합성의 2단계와 동일한 방법을 사용하여 중간체 I-29를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C26H17ClN2: C, 79.48; H, 4.36; Cl, 9.02; N, 7.13; found: C, 79.48; H, 4.35; Cl, 9.02; N, 7.14
제 2 단계 : 중간체 I-30의 합성
중간체 I-29를 사용하여 화합물 2-1 합성의 1단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-30을 70%의 수율로 합성하였다.
calcd. C32H29BN2O2: C, 79.34; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.78; O, 6.61; found: C, 79.34; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.77; O, 6.61
제 3 단계 : 화합물 5-13의 합성
중간체 I-30을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 5-13를 77%의 수율로 합성하였다.
calcd. C51H34N2: C, 90.77; H, 5.08; N, 4.15; found: C, 90.77; H, 5.08; N, 4.14
합성예 13: 화합물 6-9의 합성
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물 6-9을 하기 4단계의 경로를 통해 합성하였다.
[반응식 13]
Figure 112016019350616-pat00130
제 1 단계 : 중간체 I-32의 합성
중간체 I-31(TCI社)와 3-chlorophenyl boronic acid(1 eq)를 사용하여 2-1의 합성의 2단계와 동일한 방법을 사용하여 I-32 80%의 수율로 합성하였다. 이때 동일한 조건에서 반응 온도만 60℃로 진행하였다.
calcd. C14H8Cl2N2: C, 61.12; H, 2.93; Cl, 25.77; N, 10.18; found: C, 61.12; H, 2.93; Cl, 25.77; N, 10.18
제 2 단계 : 중간체 I-33의 합성
중간체 I-32과 4-biphenylboronicacid를 사용하여 화합물 2-1 합성의 2단계와 동일한 방법으로 진행하여 중간체 I-33을 60%의 수율로 합성하였다.
calcd. C26H17ClN2: C, 79.48; H, 4.36; Cl, 9.02; N, 7.13; found: C, 79.48; H, 4.36; Cl, 9.03; N, 7.13
제 3 단계 : 중간체 I-34의 합성
중간체 I-33을 사용하여 2-1의 합성 1단계와 동일한 방법을 사용하여 중간체 I-34를 80%의 수율로 합성하였다.
calcd. C32H29BN2O2: C, 79.34; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.78; O, 6.61; found: C, 79.34; H, 6.03; B, 2.23; N, 5.78; O, 6.61
제 4 단계 : 화합물 6-9의 합성
중간체 I-34을 사용하여 화합물 2-1의 합성 2단계와 동일한 방법을 사용하여 화합물 6-9를 75%의 수율로 합성하였다.
calcd. C51H34N2: C, 90.77; H, 5.08; N, 4.15; found: C, 90.78; H, 5.07; N, 4.15
참고예 화합물의 합성
참고 화합물 1 (연결기 유무에 따른 효과 차이 확인)
Figure 112016019350616-pat00131
[반응식 14]
Figure 112016019350616-pat00132
합성예 1, 화합물 2-1과 동일한 합성법으로 참고 화합물 1을 60%의 수율로 합성하였다.
calcd. C40H27N3: C, 87.40; H, 4.95; N, 7.64; found: C, 87.41; H, 4.95; N, 7.64
참고 화합물 2 (9,9-디페닐플루오렌에 알킬기가 치환됨에 따른 효과 차이 확인)
Figure 112016019350616-pat00133
[반응식 15]
Figure 112016019350616-pat00134
중간체 I-2 및 화합물 2-1의 합성예와 동일한 합성법으로 해당 화합물을 30%의 수율로 합성하였다.
calcd. C50H39N3: C, 88.07; H, 5.77; N, 6.16; found: C, 88.08; H, 5.76; N, 6.15
참고 화합물 3 (전자 특성을 가지는 Ar1 치환기가 아릴기 등의 추가 치환기를 가지지 않음에 따른 효과 차이 확인)
Figure 112016019350616-pat00135
[반응식 16]
Figure 112016019350616-pat00136
참고 화합물 1의 합성 중간체와 2-(4-bromophenyl)-1,3,5-triazine(Aurora Building Blocks, cas: 1369015-30-4)을 이용하여 화합물 2-1의 합성 시 사용하였던 Suzuki 반응을 이용해서 65%의 수율로 합성하였다.
calcd. C34H23N3: C, 86.23; H, 4.90; N, 8.87; found: C, 86.24; H, 4.89; N, 8.87
유기 발광 소자의 제작 1: 단독호스트
실시예 1
합성예 1에서 얻은 화합물 2-1을 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/㎠의 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 nm/s 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine (NPB) (80 nm)를 증착하여 800 Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 합성예 1에서 얻은 화합물 1을 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 10 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium (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 (80 nm)/ EML (화합물1 (90 중량%) + Ir(PPy)3 (10 중량%), 30 nm)/ Balq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시예 2 내지 실시예 8
합성예 1의 화합물 2-1 대신 합성예 2 내지 7, 9의 화합물 2-2, 2-4, 2-5, 2-7, 2-12, 3-9, 4-9을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 8의 유기발광소자를 제조하였다.
비교예 1
합성예 1의 화합물 2-1 대신 하기 구조의 CBP를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
참고예 1 내지 참고예 3
합성예 1의 화합물 2-1 대신 상기 참고예 화합물에서 제조한 참고 화합물 1 내지 참고 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 참고예 1 내지 참고예 3의 유기발광소자를 제조하였다.
상기 유기발광소자 제작에 사용된 NPB, BAlq, CBP 및 Ir(PPy)3의 구조는 하기와 같다.
Figure 112016019350616-pat00137
평가
실시예 1 내지 실시예 8, 비교예 1 및 참고예 1 내지 참고예 3에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도 변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 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 10V까지 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.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 5000 cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
No. 화합물 구동전압 (V) 색(EL color) 효율(cd/A) 90%수명(h)(@5000cd/m2)
실시예 1 화합물 2-1 4.01 Green 42.2 90
실시예 2 화합물 2-2 4.10 Green 44.3 45
실시예 3 화합물 2-4 3.91 Green 38.7 85
실시예 4 화합물 2-5 4.08 Green 41.0 85
실시예 5 화합물 2-7 3.84 Green 41.9 95
실시예 6 화합물 2-12 4.12 Green 41.5 100
실시예 7 화합물 3-9 4.33 Green 43.2 46
실시예 8 화합물 4-9 4.42 Green 42.5 47
비교예 1 CBP 4.60 Green 31.7 25
참고예 1 참고 화합물 1 4.29 Green 35.6 40
참고예 2 참고 화합물 2 4.24 Green 41.1 5
참고예 3 참고 화합물 3 4.80 Green 26.6 3
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 8에 따른 유기발광소자는 비교예 1 및 참고예 1 내지 참고예 3에 따른 유기발광소자와 비교하여 동등 하거나 우수한 수준의 효율을 가지면서 수명 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다. 특히 실시예 2 내지 실시예 6의 예가 참고예 1보다 우수한 구동전압과 동시에 효율, 수명에서 뛰어남은 링커 도입의 긍적적 효과를 보여준다.
전술한 바와 같이 9,9-디페닐플루오렌 구조와 전자 특성을 가지는 치환기에 링커가 포함될 경우, 상기 연결기로 인해 화합물의 유연성(flexibility)을 증가시켜, 화합물에 더욱 우수한 모폴로지 특성을 부여할 수 있으며, 이는 유기 광전자 소자 내에서 고효율, 장수명 및 저구동전압을 구현하는데 큰 역할을 한다
나아가, 상기 전자 특성을 가지는 치환기는 또다른 치환기를 반드시 포함하기 때문에, 치환되지 않은 전자 특성을 가지는 치환기를 포함하는 경우보다, 치환체에 의한 헤테로고리 가장 약한 부분 보호해 줄 수 있어 내열성 증가 효과를 얻을 수 있다. 또한 알킬 치환 대비 우수한 내열안정성을 보여주고, 이러한 열적, 전자적 안정성에 소자 수명에서도 두드러지게 나타난다. 실시예 1 내지 실시예 8이 참고예 2 및 참고예 3보다 뛰어남이 이러한 설명을 뒷받침 해 준다
유기발광소자의 제작 2: 혼합 호스트
실시예 9
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정 한 후 진공 층착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 화합물 A을 진공 증착하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성하고 상기 주입층 상부에 화합물 B를 50Å의 두께로 증착한 후, 화합물 C를 1020Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 정공수송층 상부에 합성예 2에서 얻은 화합물 2과 제2 호스트 화합물의 합성예 26에서 얻은 화합물 B-1을 동시에 호스트로 사용하고 도판트로 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ⅲ) [Ir(ppy)3]를 10wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 여기서 화합물 2-1과 화합물 B-1은 1:1 비율로 사용되었다.
이어서 상기 발광층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착 하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 다음과 같다.
ITO/화합물A(700Å)/화합물B(50Å)/화합물C(1020Å)/EML[화합물1:B-1:Ir(ppy)3　= 45wt%:45wt%:10wt%](400Å)/화합물D:Liq(300Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)의 구조로 제작하였다.
화합물 A: N4,N4'-diphenyl-N4,N4'-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine
화합물 B: 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN),
화합물 C:N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
화합물 D: 8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline
실시예 10
화합물 2-1과 화합물 B-31을 1:1 중량비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 11
화합물 2-7과 화합물 B-31을 1:1 중량비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 12
화합물 2-12와 화합물 B-31을 1:1중량비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 13
화합물 2-1와 화합물 C-1를 1:1 중량비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 14
화합물 3-9과 화합물 B-31를 1:1 중량비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 2
CBP를 단독 호스트로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
참고예 4 내지 참고예 6
참고 화합물 1 내지 참고 화합물 3을 단독 호스트로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 참고예 4 내지 참고예 6의 유기발광소자를 제작하였다.
평가
실시예 9 내지 실시예 14, 비교예 2 및 참고예 4 내지 참고예 6에 따른 유기발광소자의 발광효율 및 수명특성을 평가하였다.
구체적인 측정방법은 하기의 "(4) 수명 측정" 방법만을 제외하고, 나머지는 전술한 바와 같으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 6000 cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 97%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
제1호스트 제2호스트 제1호스트:제2호스트 발광효율(cd/A) 수명T97(h)
실시예 9 화합물 2-1 B-1 1:1 46.2 65
실시예 10 화합물 2-1 B-31 1:1 53.5 71
실시예 11 화합물 2-7 B-31 1:1 52.8 68
실시예 12 화합물 2-12 B-31 1:1 52.5 67
실시예 13 화합물 2-1 C-1 1:1 50.1 62
실시예 14 화합물3-9 B-31 1:1 52.5 70
비교예 2 CBP - 31.7 25
참고예 4 참고 화합물 1 - 44.3 45
참고예 5 참고 화합물 2 - 45.1 15
참고예 6 참고 화합물 3 - 22.1 3
상기 표 2를 참고하면, 실시예 9 내지 실시예 14에 따른 유기발광소자는 비교예 2, 참고예 4 내지 참고예 6에 따른 유기발광소자와 비교하여 발광효율 및 수명특성이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다.
유기발광소자의 제작 3
실시예 15
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 화합물 A을 진공 증착하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성하고 상기 주입층 상부에 화합물 B를 50Å의 두께로 증착한 후, 화합물 C를 1020Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 그 위에 청색형광 발광 호스트 및 도판트로 BH113 및 BD370 (구입처: SFC社)을 도판트 농도 5wt%로 도핑하여 진공 증착으로 200 Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이후 상기 발광층 상부에 화합물 2-1을 진공증착하여 50Å 두께의 전자수송보조층을 형성하였다. 전자수송보조층은 화학식 I 로 표현되는 물질들 단독으로 사용할 수도 있고, 그룹 B, C, D, E의 화합물과 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 전자수송보조층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 중량 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착 하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다. 상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 ITO/화합물 A(700Å)/화합물 B(50Å)/ 화합물 C(1020 Å)/EML[BH113:BD370 = 95:5(wt:wt)](200Å)/화합물2-1 (50Å)/ 화합물D:Liq(300Å) = 1:1/Liq(15Å)/Al(1200Å?)의 구조로 제작하였다.
(화합물 A, B, C 및 D는 상기 유기발광소자 2에서 언급한 것과 동일하다.)
실시예 16 내지 실시예 23
화합물 2-1 대신 화합물 2-2, 화합물 2-4, 화합물 2-12, 화합물 3-14, 화합물 4-14, 화합물 5-1, 화합물 5-13 및 화합물 6-9을 사용한 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 실시예 16 내지 실시예 23의 유기발광소자를 제작하였다.
참고예 7
화합물 2-1 대신 참고 화합물 1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 3
전자수송보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 유기발광 소자를 제조하였다.
평가
실시예 15 내지 실시예 23, 참고예 7 및 비교예 3에서 제조된 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기의 "(4) 수명 측정"과 같으며, 그 결과는 하기 표 3과 같다.
(4) 수명 측정
제조된 유기발광소자에 대해 폴라로닉스 수명측정 시스템을 사용하여 실시예 15 내지 실시예 23, 참고예 7 및 비교예 3의 소자를 초기휘도(cd/m2)를 750 cd/m2 로 발광시키고 시간경과에 따른 휘도의 감소를 측정하여 초기 휘도 대비 97%로 휘도가 감소된 시점을 T97 수명으로 측정하였다.
소자 전자수송보조층(중량비) 발광 효율
(cd/A)		 색좌표
(x, y)		 T97(h)
@750nit
실시예 15 화합물 2-1 7.7 (0.132, 0.149) 66
실시예 16 화합물 2-2 7.9 (0.133, 0.148) 49
실시예 17 화합물 2-3 7.4 (0.132, 0.149) 80
실시예 18 화합물 2-12 7.8 (0.132, 0.150) 65
실시예 19 화합물 3-14 6.9 (0.132, 0.149) 90
실시예 20 화합물 4-14 7.0 (0.133, 0.148) 70
실시예 21 화합물 5-1 6.6 (0.132, 0.149) 85
실시예 22 화합물 5-13 6.8 (0.132, 0.159) 95
실시예 23 화합물 6-9 6.5 (0.132, 0.159) 65
참고예 7 참고 화합물1 6.9 (0.132, 0.149) 38
비교예 3 사용안함 5.8 (0.135, 0.147) 40
상기 표 3을 참고하면, 실시예 15 내지 실시예 23에 따른 유기발광소자는 비교예 3에 따른 유기발광소자와 각각 비교하여 발광 효율 및 수명 특성이 동시에 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 15 내지 실시예 23에 따른 유기발광소자는 참고예 7에 따른 유기발광소자 대비 수명이 특성이 매우 많이 개선된 것을 확인 할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300, 400: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 수송층
141: 정공 주입층
150: 전자 수송층
151: 전자 주입층
152: 정공 저지층(전자수송보조층)

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4 중 어느 하나로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112018074200747-pat00189

    [화학식 1-2]
    Figure 112018074200747-pat00190

    [화학식 1-3]
    Figure 112018074200747-pat00191

    [화학식 1-4]
    Figure 112018074200747-pat00192

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이고,
    L은 *-L1-L2-L3-L4-*로 표시되고,
    상기 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기이고, 단, L1 내지 L4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Ar1은 하기 화학식 2 내지 화학식 6으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시되고,
    [화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
    Figure 112018074200747-pat00193
    Figure 112018074200747-pat00194
    Figure 112018074200747-pat00195

    [화학식 5] [화학식 6]
    Figure 112018074200747-pat00196
    Figure 112018074200747-pat00197

    상기 화학식 2 내지 화학식 6에서,
    R5 내지 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
    n1은 5의 정수이고,
    n2 내지 n4는 각각 독립적으로 4의 정수이다.
    (상기 "치환"이란 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 R5 내지 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기인 유기 화합물.
    (상기 "치환"이란 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다)
  5. 제4항에서,
    상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기 또는 치환 또는 비치환된 피레닐기인 유기 화합물.
    (상기 "치환"이란 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다)
  6. 제1항에서,
    상기 L은 하기 화학식 L-1 내지 화학식 L-7로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 L-1] [화학식 L-2] [화학식 L-3]
    Figure 112018074200747-pat00144
    Figure 112018074200747-pat00146

    [화학식 L-4] [화학식 L-5]
    Figure 112018074200747-pat00147
    Figure 112018074200747-pat00148

    [화학식 L-6] [화학식 L-7]
    Figure 112018074200747-pat00149
    Figure 112018074200747-pat00150

    상기 화학식 L-1 내지 화학식 L-7에서,
    R13 내지 R17은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
    m1 내지 m3 및 m5는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    m4는 0 내지 3의 정수이다.
    (상기 "치환"이란 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다)
  7. 제1항에서,
    상기 유기 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-24, 화학식 3-1 내지 화학식 3-24, 화학식 4-1 내지 화학식 4-24, 화학식 5-1 내지 화학식 5-23 및 화학식 6-1 내지 화학식 6-23으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 화합물.
    [화학식 2-1] [화학식 2-2] [화학식 2-3]
    Figure 112018074200747-pat00151

    [화학식 2-4] [화학식 2-6]
    Figure 112018074200747-pat00198
    Figure 112018074200747-pat00199

    [화학식 2-7] [화학식 2-8] [화학식 2-9]
    Figure 112018074200747-pat00153

    [화학식 2-10] [화학식 2-11] [화학식 2-12]
    Figure 112018074200747-pat00154

    [화학식 2-13] [화학식 2-14] [화학식 2-15]
    Figure 112018074200747-pat00155

    [화학식 2-16] [화학식 2-17]
    Figure 112018074200747-pat00200

    [화학식 2-19] [화학식 2-21]
    Figure 112018074200747-pat00201
    Figure 112018074200747-pat00202

    [화학식 2-22] [화학식 2-23] [화학식 2-24]
    Figure 112018074200747-pat00158

    [화학식 3-1] [화학식 3-2] [화학식 3-3] [화학식 3-4]
    Figure 112018074200747-pat00159

    [화학식 3-6] [화학식 3-8]
    Figure 112018074200747-pat00203
    Figure 112018074200747-pat00204

    [화학식 3-9] [화학식 3-10] [화학식 3-11] [화학식 3-12]
    Figure 112018074200747-pat00161

    [화학식 3-13] [화학식 3-14] [화학식 3-15] [화학식 3-16]
    Figure 112018074200747-pat00162

    [화학식 3-17] [화학식 3-18] [화학식 3-19] [화학식 3-20]
    Figure 112018074200747-pat00163

    [화학식 3-22] [화학식 3-23] [화학식 3-24]
    Figure 112018074200747-pat00205

    [화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3] [화학식 4-4]
    Figure 112018074200747-pat00165

    [화학식 4-6] [화학식 4-8]
    Figure 112018074200747-pat00206
    Figure 112018074200747-pat00207

    [화학식 4-9] [화학식 4-10] [화학식 4-11] [화학식 4-12]
    Figure 112018074200747-pat00167

    [화학식 4-13] [화학식 4-14] [화학식 4-15] [화학식 4-16]
    Figure 112018074200747-pat00168

    [화학식 4-17] [화학식 4-18] [화학식 4-19] [화학식 4-20]
    Figure 112018074200747-pat00169

    [화학식 4-22] [화학식 4-23] [화학식 4-24]
    Figure 112018074200747-pat00208

    [화학식 5-1] [화학식 5-2] [화학식 5-3] [화학식 5-4]
    Figure 112018074200747-pat00171

    [화학식 5-6] [화학식 5-8]
    Figure 112018074200747-pat00209
    Figure 112018074200747-pat00210

    [화학식 5-9] [화학식 5-10] [화학식 5-11] [화학식 5-12]
    Figure 112018074200747-pat00173

    [화학식 5-13] [화학식 5-14] [화학식 5-15] [화학식 5-16]
    Figure 112018074200747-pat00174

    [화학식 5-17] [화학식 5-18] [화학식 5-19]
    Figure 112018074200747-pat00211

    [화학식 5-21] [화학식 5-22] [화학식 5-23]
    Figure 112018074200747-pat00176

    [화학식 6-1] [화학식 6-2] [화학식 6-3] [화학식 6-4]
    Figure 112018074200747-pat00177

    [화학식 6-6] [화학식 6-8]
    Figure 112018074200747-pat00212
    Figure 112018074200747-pat00213

    [화학식 6-9] [화학식 6-10] [화학식 6-11] [화학식 6-12]
    Figure 112018074200747-pat00179

    [화학식 6-13] [화학식 6-14] [화학식 6-15] [화학식 6-16]
    Figure 112018074200747-pat00180

    [화학식 6-17] [화학식 6-18] [화학식 6-19]
    Figure 112018074200747-pat00214

    [화학식 6-21] [화학식 6-22] [화학식 6-23]
    Figure 112018074200747-pat00182

  8. 서로 마주하는 양극과 음극, 그리고
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층
    을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  9. 제8항에서,
    상기 유기층은
    정공수송층, 전자수송층 및
    상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
    상기 유기 화합물은 상기 전자수송층에 포함되는 유기 광전자 소자.
  10. 제8항에서,
    상기 유기층은
    정공수송층, 전자수송층 및
    상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
    상기 유기 화합물은 상기 발광층에 포함되는 유기 광전자 소자.
  11. 제10항에서,
    상기 유기 화합물은 상기 발광층 내 호스트 재료로서 사용되는 유기 광전자 소자.
  12. 제11항에서,
    발광층 내 호스트 재료로서 상기 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 포함하고, 상기 제2 유기 화합물은 '하기 화학식 A으로 표현되는 화합물' 및 '하기 화학식 B로 표현되는 모이어티와 하기 화학식 C로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 화합물' 중 적어도 하나를 포함하는 유기 광전자 소자:
    [화학식 A]
    Figure 112018074200747-pat00183

    [화학식 B] [화학식 C]
    Figure 112018074200747-pat00184

    상기 화학식 A 내지 C에서,
    Ar3 내지 Ar6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    m은 0 또는 1의 정수이고,
    상기 화학식 B의 인접한 두 개의 *는 상기 화학식 C의 2개의 *와 결합하여 융합고리를 형성하고, 이 때 상기 화학식 B에서 융합고리를 형성하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb이고,
    Rb 및 R7 내지 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
    (상기 "치환"이란 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, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다)
  13. 제8항에서,
    상기 유기층은
    정공수송층,
    전자수송층,
    상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 위치하는 발광층 및
    상기 발광층 및 전자수송층 사이에 위치하는 전자수송보조층을 더 포함하고, 상기 유기 화합물은 상기 전자수송보조층에 포함되는 유기 광전자 소자.
  14. 제8항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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