KR101941159B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE CONTAINING THE SAME}
본 출원은 2016년 08월 23일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2016-0107191호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기발광 현상의 원리는 다음과 같다.
애노드와 캐소드 사이에 유기물층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 캐소드와 애노드로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 캐소드와 애노드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한국 특허공개공보 2015-0135109
본 명세서에는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112017073665100-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
A는 O 또는 S를 포함하는 치환 또는 비치환된 5환의 헤테로고리기이고,
Ar1 및 Ar2 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
p는 0 내지 4의 정수이고, p가 2 이상일 경우, 2 이상의 Ar2는 서로 같거나 상이하며,
R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
상기 R1 내지 R10 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
단, 상기 R8이 하기 화학식 10인 경우,
[화학식 10]
Figure 112017073665100-pat00002
상기 화학식 10은
Figure 112017073665100-pat00003
,
Figure 112017073665100-pat00004
또는
Figure 112017073665100-pat00005
이며,
상기 화학식 10에 있어서,
n은 1 내지 7의 정수이고,
Z는 S, O, NR11 또는 CR11R12이고,
상기 R11, R12 및 R20은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입과 정공수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 화합물은 바람직하게는 발광층, 전자수송 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 본 명세서에 기재된 화합물은 발광층의 재료로 사용하는 경우 저전압, 고효율 및/또는 장수명의 특성을 나타낸다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 화합물 2의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 4는 화합물 4의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 5는 화합물 9의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 6은 화합물 14의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112017073665100-pat00006
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아민기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017073665100-pat00007
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017073665100-pat00008
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017073665100-pat00009
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRR'R''의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 R, R' 및 R''는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BRR'의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 R 및 R'은 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 특별히 한정되지는 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 6이다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 2 이상의 아릴기를 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디헤테로아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리헤테로아릴아민기가 있다. 상기 헤테로아릴아민기 중의 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기일 수 있고, 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 상기 2 이상의 헤테로고리기를 포함하는 헤테로아릴아민기는 단환식 헤테로고리기, 다환식 헤테로고리기, 또는 단환식 헤테로고리기와 다환식 헤테로고리기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴포스핀기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴포스핀기, 치환 또는 비치환된 디아릴포스핀기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴포스핀기가 있다. 상기 아릴포스핀기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴포스핀기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 트리페닐렌기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112017073665100-pat00010
,
Figure 112017073665100-pat00011
,
Figure 112017073665100-pat00012
,
Figure 112017073665100-pat00013
,
Figure 112017073665100-pat00014
,
Figure 112017073665100-pat00015
,
Figure 112017073665100-pat00016
및
Figure 112017073665100-pat00017
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페녹사지닐기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 헤테로고리기는 지방족 헤테로고리기와 방향족 헤테로고리기를 포함한다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, 아릴포스핀기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기, 헤테로아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 중 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기가 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 치환 또는 비치환된 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 의미한다.
상기 탄화수소고리는 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017073665100-pat00018
[화학식 3]
Figure 112017073665100-pat00019
상기 화학식 2 또는 화학식 3에 있어서,
Ar1, Ar2, p 및 R1 내지 R10는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
X는 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R10는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 에스테르기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, R1 내지 R10 중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3은 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5는 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6은 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 페닐기, 바이페닐기, 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8이 하기 화학식 10이다.
[화학식 10]
Figure 112017073665100-pat00020
이때, 상기 화학식 10은
Figure 112017073665100-pat00021
,
Figure 112017073665100-pat00022
또는
Figure 112017073665100-pat00023
이고,
상기 화학식 10에 있어서,
n은 1 내지 7의 정수이고,
Z는 S, O, NR11 또는 CR11R12이며,
상기 R11, R12 및 R20은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R11, R12 및 R20은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 치환 또는 비치환된 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은,
Figure 112017073665100-pat00024
,
Figure 112017073665100-pat00025
,
Figure 112017073665100-pat00026
또는
Figure 112017073665100-pat00027
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R11은 수소 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R20은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 카바졸기, 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R10은 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 페난트릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 9,9-디메틸-플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1은 디벤조티오펜기이다
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar2는 수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar2는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
Figure 112017073665100-pat00028
Figure 112017073665100-pat00029
Figure 112017073665100-pat00030
Figure 112017073665100-pat00031
Figure 112017073665100-pat00032
Figure 112017073665100-pat00033
Figure 112017073665100-pat00034
Figure 112017073665100-pat00036
Figure 112017073665100-pat00037
Figure 112017073665100-pat00038
Figure 112017073665100-pat00039
Figure 112017073665100-pat00040
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 전술한 화학식 1의 화합물은 대표적인 반응으로 Buchwald-Hartwig coupling reaction, Suzuki coupling reaction 등을 이용하여 제조되었다.
구체적으로, 다양한 방향으로 한개의 브롬(Bromine) 또는 염소(Chlorine)가 결합되어 있는 7H-벤조[c]카바졸(7H-benzo[c]carbazole)에, Ar1 및 Ar2가 결합되어 있고 5각링에 O 또는 S를 포함하는 치환체를 Buchwald-Hartwig coupling reaction을 통하여 결합시킨다. 그 후, 다양한 아릴기 또는 헤테로 아릴기를 Suzuki coupling reaction 또는 Buchwald-Hartwig coupling reaction 을 통하여 본 발명의 화합물을 제조하였다.
이에 따른 반응식은 하기 반응식 1 또는 반응식 2와 같다.
[반응식 1]
Figure 112017073665100-pat00041
[반응식 2]
Figure 112017073665100-pat00042
상기 반응식 1 및 2에 있어서,
p, Ar1 및 Ar2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
q 및 r은 각각 1 내지 10의 정수이며,
q가 2 이상일 경우, 괄호 안의 원소는 서로 같거나 상이하고,
r이 2 이상일 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 호스트 물질로 포함하고, 다른 호스트 물질을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하고, 도펀트 화합물을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 도펀트 화합물은 인광 도펀트이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 도펀트 화합물은 이리둠계 착물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물과 도펀트 화합물을 100:1 내지 5:5의 비율로 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 도펀트 재료로는 하기 화합물 Dp-1 내지 Dp-27을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure 112017073665100-pat00043
Figure 112017073665100-pat00044
Figure 112017073665100-pat00045
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는층을 포함하고, 상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 억제층을 포함하고, 상기 전자 억제층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다. 하나의 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자 수송과 전자주입을 동시에 하는 층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 2층 이상의 전자수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함되는 경우, 상기 화학식 1의 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 외에도 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
합성예 1. 화합물 1의 합성
Figure 112017073665100-pat00046
2-브로모-7H-벤조[c]카바졸(2-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)benzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine) 17.15g(1.1eq) 및 인산칼륨(K3PO4) 14.33g(2.0eq)를 디메틸아세트아마이드(DMAC) 160ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 클로로포름(CHCl3)에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 1-1을 18.27g (수율 75%) 얻었다. [M+H]=722
화합물 1-1 18.27g(1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.65g(1.1eq), 소듐터트-부톡사이드(NaOtBu) 4.86g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였따. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 1을 14.93g (수율 73%) 얻었다. [M+H]=808
합성예 2. 화합물 2의 합성
Figure 112017073665100-pat00047
9-브로모-7H-벤조[c]카바졸(9-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)benzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine) 14.36g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 2-1를 15.69g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=647
화학식 2-1 15.69g(1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.47g(1.1eq), NaOtBu 4.67g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 2를 12.46g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=733
도 3은 화합물 2의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
합성예 3. 화합물 3의 합성
Figure 112017073665100-pat00048
10-브로모-7H-벤조[c]카바졸(10-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0 g(1.0eq), 2-클로로-4-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)benzofuro[3,2-d]pyrimidine) 14.74g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq) 를 DMAC 160ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 3-1을 15.74g (수율 71%) 얻었다. [M+H]=657
화합물 3-1 15.74g (1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.40g(1.1eq), NaOtBu 4.60g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 3 12.64g (수율 71%)를 얻었다. [M+H]=743
합성예 4. 화합물 4의 합성
Figure 112017073665100-pat00049
9-브로모-7H-벤조[c]카바졸(9-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-페닐벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-phenylbenzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine) 11.02g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq) 를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 4-1을 13.71g(수율 73%) 얻었다. [M+H]=557
화합물 4-1 13.71g(1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.53g(1.1eq), NaOtBu 4.73g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 4를 11.08g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=643
도 4는 화합물 4의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
합성예 5. 화합물 5의 합성
Figure 112017073665100-pat00050
9-브로모-7H-벤조[c]카바졸(9-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-2-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 12.28g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 5-1을 14.75g (수율 74%) 얻었다. [M+H]=591
화합물 5-1 14.75g(1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.59g(1.1eq), NaOtBu 4.80g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 5를 11.83g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=677
합성예 6. 화합물 6의 합성
Figure 112017073665100-pat00051
3-브로모-7H-벤조[c]카바졸(3-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-페닐벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-phenylbenzofuro[2,3-d]pyrimidine) 10.42g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 6-1 12.95g (수율 71%)를 얻었다. [M+H]=541
화합물 6-1 12.95g (1.0eq), 9H-카바졸(9H-carbazole) 4.40g(1.1eq), NaOtBu 4.60g(2.0eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 자일렌(Xylene) 100ml 에 녹여 환류하여 교반하였다. 1시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 6을 10.66g (수율 71%) 얻었다. [M+H]=627
합성예 7. 화합물 7의 합성
Figure 112017073665100-pat00052
10-브로모-7H-벤조[c]카바졸(10-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘 (2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)benzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine) 14.36g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 7-1을 14.84g (수율 68%) 얻었다. [M+H]=647
화학식 7-1 14.84g(1.0eq), 페닐보론산(phenylboronic acid) 3.07g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq) 를 테트라히드로푸란(THF) 100ml에 녹이고 물에 녹인 탄산칼륨(K2CO3) 6.34g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 7을 10.78g (수율 73%) 얻었다. [M+H]=644
합성예 8. 화합물 8의 합성
Figure 112017073665100-pat00053
2-브로모-7H-벤조[c]카바졸(2-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)benzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine) 17.15g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 8-1을 17.54g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=722
화합물 8-1 17.54g(1.0eq), 페닐보론산(phenylboronic acid) 3.25g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.71g (2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 8을 13.10g(수율 75%) 얻었다. [M+H]=719
합성예 9. 화합물 9의 합성
Figure 112017073665100-pat00054
3-브로모-7H-벤조[c]카바졸(3-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)benzofuro[3,2-d]pyrimidine) 16.56g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 9-1을 16.43g (수율 69%) 얻었다. [M+H]=631
화합물 9-1 16.43g(1.0eq), 페닐보론산(phenylboronic acid) 3.12g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.34g (2.0eq)을 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 9를 11.61g(수율 71%) 얻었다. [M+H]=703
도 5는 화합물 9의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
합성예 10. 화합물 10의 합성
Figure 112017073665100-pat00055
11-브로모-7H-벤조[c]카바졸(11-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 13.77g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화학식 10-1을 14.90g(수율 70%) 얻었다. [M+H]=631
화합물 10-1 14.90g(1.0eq), 디벤조[b,d]퓨란-4-일보로닉엑시드(dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid) 3.16g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.53g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 10을 12.38g (수율 73%) 얻었다. [M+H]=718
합성예 11. 화합물 11의 합성
Figure 112017073665100-pat00056
10-브로모-7H-벤조[c]카바졸(10-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g (1.0eq), 2-클로로-4-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 16.56g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 11-1을 16.67g (수율 70%)를 얻었다. [M+H]=706
화합물 11-1 16.67g(1.0eq), 디벤조[b,d]티오펜-4-일보로닉엑시드(dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid) 5.92g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.42g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 11을 13.56g (수율 71%) 얻었다. [M+H]=809
합성예 12. 화합물 12의 합성
Figure 112017073665100-pat00057
10-브로모-7H-벤조[c]카바졸(10-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g (1.0eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘 (2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)benzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine) 14.36g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 12-1을 14.84g (수율 68%) 얻었다. [M+H]=647
화합물 12-1 14.84g(1.0eq), 디벤조[b,d]퓨란-4-일브로닉엑시드(dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid) 5.35g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 10ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.34g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 12를 12.12g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=644
합성예 13. 화합물 13의 합성
Figure 112017073665100-pat00058
10-브로모-7H-벤조[c]카바졸(10-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 14.74g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 13-1을 15.51g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=657
화합물 13-1 15.51g(1.0eq), 디벤조[b,d]퓨란-4-일브로닉엑시드 (dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid) 5.50g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.34g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 13을 12.82g (수율 73%) 얻었다. [M+H]=744
합성예 14. 화합물 14의 합성
Figure 112017073665100-pat00059
4-브로모-7H-벤조[c]카바졸(4-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-2-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)benzofuro[3,2-d]pyrimidine) 12.28g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 14-1을 13.95g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=591
화합물 14-1 13.95g(1.0eq), 디벤조[b,d]티오펜-2-일브로닉엑시드(dibenzo[b,d]thiophen-3-ylboronic acid) 5.92g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.53g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 14를 11.80g (수율 72%)를 얻었다. [M+H]=694
도 6은 화합물 14의 LC-MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
합성예 15. 화합물 15의 합성
Figure 112017073665100-pat00060
5-브로모-7H-벤조[c]카바졸(5-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-페닐벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-phenylbenzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine) 11.02g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 15-1을 13.90g (수율 74%) 얻었다. [M+H]=557
화합물 15-1 13.90g(1.0eq), 디벤조[b,d]퓨란-4-일브로닉엑시드 (dibenzo[b,d]furan-2-ylboronic acid) 5.82g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.90g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 15를 11.25g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=644
합성예 16. 화합물 16의 합성
Figure 112017073665100-pat00061
4-브로모-7H-벤조[c]카바졸(4-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-2-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 12.28g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 16-1을 14.15g (수율 71%) 얻었다. [M+H]=591
화합물 16-1 14.15g(1.0eq), 디벤조[b,d]티오펜-1-일브로닉엑시드(dibenzo[b,d]thiophen-1-ylboronic acid) 6.01g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.62g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 16을 11.97g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=694
합성예 17. 화합물 17의 합성
Figure 112017073665100-pat00062
5-브로모-7H-벤조[c]카바졸(5-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-2-일)벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)benzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine) 12.88g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 17-1을 14.74g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=607
화합물 17-1 14.74g(1.0eq), 디벤조[b,d]티오펜-4-일브로닉엑시드(dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid) 5.66g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.71g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 17을 12.07g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=710
합성예 18. 화합물 18의 합성
Figure 112017073665100-pat00063
5-브로모-7H-벤조[c]카바졸(5-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-페닐벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-phenylbenzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine) 11.02g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 18-1을 13.34g (수율 71%) 얻었다. [M+H]=557
화합물 18-1 13.34g(1.0eq), (9-페닐-9H-카바졸-2-일)브로닉엑시드((9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)boronic acid) 7.57g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml 에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.62(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 18을 12.06g (수율 70%) 얻었다. [M+H]=719
합성예 19. 화합물 19의 합성
Figure 112017073665100-pat00064
2-브로모-7H-벤조[c]카바졸(2-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-페닐벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-phenylbenzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine) 11.02g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0 eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 19-1을 13.90g (수율 74%) 얻었다. [M+H]=557
화합물 19-1 13.90g(1.0eq), (9-페닐-9H-카바졸-3-일)브로닉엑시드((9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)boronic acid) 7.88g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.90g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 19를 12.92g (수율 72%) 얻었다. [M+H]=719
합성예 20. 화합물 20
Figure 112017073665100-pat00065
11-브로모-7H-벤조[c]카바졸(11-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-2-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)benzofuro[3,2-d]pyrimidine) 12.28g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 20-1을 14.15g (수율 71% 얻었다. [M+H]=591
화합물 20-1 14.15g(1.0eq), (9-페닐9H-카바졸-4-일)브로닉엑시드((9-phenyl-9H-carbazol-4-yl)boronic acid) 7.56g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.62g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 20을 12.08g(수율 67%) 얻었다. [M+H]=753
합성예 21. 화합물 21의 합성
Figure 112017073665100-pat00066
9-브로모-7H-벤조[c]카바졸(9-bromo-7H-benzo[c]carbazole) 10.0g(1.0eq), 2-클로로-4-(나프탈렌-1-일)벤조퓨로[2,3-d]피리미딘(2-chloro-4-(naphthalen-1-yl)benzofuro[2,3-d]pyrimidine) 12.28g(1.1eq) 및 K3PO4 14.33g(2.0eq)를 DMAC 160ml에 녹여 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식혀서 결정을 떨어트리고 여과하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 21-1을 13.75g (수율 69%) 얻었다. [M+H]=591
화합물 21-1 13.75g(1.0eq), (9-페닐9H-카바졸-3-일)브로닉엑시드((9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)boronic acid) 7.35g(1.1eq) 및 Pd(t-Bu3P)2 0.06g(0.005eq)를 THF 100ml에 녹이고 물에 녹인 K2CO3 6.43g(2.0eq)를 넣은 후 환류하여 교반하였다. 3시간 후 반응이 종료되면 식힌 후 수용액 층을 제거하고 감압하여 유기용매를 제거하였다. 이후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거하였다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과하였다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 21을 12.97g(수율 74%) 얻었다. [M+H]=753
실시예1.
ITO(indium tin oxide)가 1,300Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 그 후, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다. 상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기와 같은 HAT-CN 화합물을 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 HT1 화합물을 800Å의 두께로 열 진공증착하고, 순차적으로 HT2 화합물을 500Å 두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 발광층에는 호스트로 화합물 1과 도펀트 Dp-7 화합물을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 호스트와 도펀트의 합계량에 대해 도펀트는 3중량%의 양을 사용하였다. 상기 발광층 위에 ET-1 물질을 50Å의 두께로 진공 증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 위에 ET-2 물질 및 LiQ를 1:1의 중량비로 진공증착하여 250Å의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께의 리튬 프루라이드(LiF)를 증착하고, 그 위에 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다. 상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
HAT-CN, HT1, HT2, ET-1 및 ET-2는 하기와 같다.
Figure 112017073665100-pat00067
실시예 2.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다,
실시예 4.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 5.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 6.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 7.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 8.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 9.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 10.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 11.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 11을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 12.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 13.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 13을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 14.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 14를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 15.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 16.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 16을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 17.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 17을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 18.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 18을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 19.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 19를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 20.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 20을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 21.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 화합물 21을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-2을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 4.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 5.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 6.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-6를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 7.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-7을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 8.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-8을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 9.
상기 실시예 1에서 화합물 1 대신 하기 화합물 H-9를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
H-1 내지 H-9는 하기와 같다.
Figure 112017073665100-pat00068
상기 실시예 1 내지 21과 비교예 1 내지 9에 의해 제작된 유기 발광 소자의 결과를 표1에 나타냈다. 전압, 효율, 발광색은 5000nit 휘도에서의 데이터이다. 수명은 처음 광전류 값을 100%로 보고 이에 대한 98%일때의 시간을 표시했다.
구분 물질 구동전압(V) 효율(cd/A) 수명 T98(hr) 발광색
실시예 1 화합물 1 3.96 40.2 95 적색
실시예 2 화합물 2 4.01 41 102 적색
실시예 3 화합물 3 4.10 44 97 적색
실시예 4 화합물 4 3.98 40 91 적색
실시예 5 화합물 5 4.11 39 88 적색
실시예 6 화합물 6 4.01 45 107 적색
실시예 7 화합물 7 3.93 40 96 적색
실시예 8 화합물 8 3.88 43 89 적색
실시예 9 화합물 9 3.92 43 93 적색
실시예 10 화합물 10 4.03 40 99 적색
실시예 11 화합물 11 4.11 41 105 적색
실시예 12 화합물 12 4.05 40 103 적색
실시예 13 화합물 13 3.97 43 94 적색
실시예 14 화합물 14 3.8 45 98 적색
실시예 15 화합물 15 3.93 40 92 적색
실시예 16 화합물 16 4.11 39 106 적색
실시예 17 화합물 17 4.10 41 103 적색
실시예 18 화합물 18 4.00 42 94 적색
실시예 19 화합물 19 3.91 45 99 적색
실시예 20 화합물 20 3.88 44 106 적색
실시예 21 화합물 21 3.92 41 101 적색
비교예 1 H-1 4.35 36 43 적색
비교예 2 H-2 4.40 34 45 적색
비교예 3 H-3 4.51 33 30 적색
비교예 4 H-4 4.53 33 28 적색
비교예 5 H-5 4.37 35 41 적색
비교예 6 H-6 4.39 34 38 적색
비교예 7 H-7 4.18 37 71 적색
비교예 8 H-8 4.21 38 65 적색
비교예 9 H-9 4.25 37 57 적색
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물을 사용한 유기 발광 소자는 구동 전압을 낮추면서 발광효율이 개선되었고 모두 적색의 발광을 나타냈다. 실시예에 따른 유기 발광 소자는 비교예 물질인 H-1 내지 H-6을 적용한 비교예 1 내지 6 보다 구동전압, 효율, 수명 측면에서 많은 개선효과를 보였다. H-7 내지 H-9 물질 대비 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구동전압 개선 효과는 앞선 H-1내지 H-6 보다 크지는 않았지만 효율과 수명 측면에서 본 발명의 물질이 우수한 결과를 나타냈다. 이는 본 발명의 물질이 양쪽성 물질이며 정공과 전자를 잘 받아 들일 수 있는 구조를 갖고 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 물질이 비교예 물질에 비하여 정공 수송층으로부터 정공을 잘 받을 수 있는 HOMO 에너지 준위를 갖고 있으며 산소나 황 원자를 갖고 있는 것이 전자 수송층으로부터 전자를 잘 받아 들일 수 있는 구조이기 때문이다. 상기 결과로부터, 본 발명의 물질이 엑시톤 형성에 기여하게 되는 정공 수송층과 전자 수송층으로 부터 받아 들이는 정공과 전자의 균형이 보다 더 맞음으로 인해 비교예 물질에 비하여 유기 발광 소자에서 높은 효율, 낮은 구동전압 그리고 장수명을 나타냄을 알 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112018121278521-pat00069

    상기 화학식 1에 있어서,
    A는 O 또는 S를 포함하는 5원의 헤테로고리기이고,
    R1 내지 R10 중 하나 또는 두개가 아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 비치환된 아릴기이고,
    그 외 R1 내지 R10은 수소이며,
    Ar1은 알킬기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    Ar2는 수소이고,
    p는 4이고,
    단, R8이 하기 화학식 10인 경우,
    [화학식 10]
    Figure 112018121278521-pat00095

    상기 화학식 10은
    Figure 112018121278521-pat00096
    ,
    Figure 112018121278521-pat00097
    또는
    Figure 112018121278521-pat00098
    이며,
    상기 화학식 10에 있어서,
    Z는 S 또는 O이고,
    상기 R8이 카바졸기인 경우,
    R8은
    Figure 112018121278521-pat00099
    이며,
    n은 7 또는 8의 정수이고,
    R20은 수소이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112017073665100-pat00074

    [화학식 3]
    Figure 112017073665100-pat00075

    상기 화학식 2 또는 화학식 3에 있어서,
    Ar1, Ar2, p 및 R1 내지 R10는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    X는 O 또는 S이다.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112017073665100-pat00076

    Figure 112017073665100-pat00077

    Figure 112017073665100-pat00078

    Figure 112017073665100-pat00079

    Figure 112017073665100-pat00080

    Figure 112017073665100-pat00081

    Figure 112017073665100-pat00082

    Figure 112017073665100-pat00083

    Figure 112017073665100-pat00084

    Figure 112017073665100-pat00085

    Figure 112017073665100-pat00086

    Figure 112017073665100-pat00087

    Figure 112017073665100-pat00088
  5. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1, 2 및 4 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 호스트 물질로 포함하고, 다른 호스트 물질을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하고, 도펀트 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송과 전자 주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 전자 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송과 전자 주입을 동시에 하는 층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 정공 주입층 또는 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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