KR102096129B1 - 스피로형 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화학식 1의 스피로형 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.

Description

스피로형 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자{SPIRO TYPE COMPOUND AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 명세서는 스피로형 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자에 관한 것이다.
유기 전자 소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기 전자 소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exciton)이 형성되고 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전기소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기물 반도체에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전자소자이다.
유기 전자 소자의 예로는 유기 발광 소자, 유기 태양전지, 유기 감광체(OPC), 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들은 모두 소자의 구동을 위하여 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질을 필요로 한다. 이하에서는 주로 유기발광소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기 전자 소자들에서는 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질이 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 물질은 기능에 따라, 발광 물질과 전하 수송 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다. 또한, 발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 한편, 발광 물질로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 물질로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다.
유기 발광 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기 발광 소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기 전자 소자에서도 마찬가지이다.
한국 공개특허공보 2000-0051826
본 명세서에는 스피로형 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112016031367269-pat00001
화학식 1에 있어서,
X는 O, S, NRa, 또는 CRbRc이고,
R1 내지 R8, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
a는 1 내지 8의 정수이고, b 및 c는 1 내지 4의 정수이며, d는 1 또는 2이고, a가 2 이상인 경우 R1은 서로 같거나 상이하고, b가 2 이상인 경우 R2는 서로 같거나 상이하며, c가 2 이상인 경우 R3은 서로 같거나 상이하고, d가 2 인 경우 R4는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서의 실시상태들에 따른 스피로형 화합물은 적절한 에너지 준위를 가지고, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하다. 따라서, 상기 화합물을 포함하는 유기 전자 소자는 높은 효율 및/또는 높은 구동 안정성을 제공한다.
도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조를 예시한 단면도이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다. 상기 화학식 1로 표시되는 코어 구조는 스피로 구조를 가지고 상기 X 치환기를 이용해 축합(fused)됨으로써 컨쥬게이션(conjugation)이 길어지는 특성을 가지므로, 전자 및 정공 수송 역할을 효과적으로 할 수 있다. 또한, 상기 X가 NRa로 연결된 경우, 아민(amine) 부분을 통해 다양한 치환기가 옴으로써 여러 층에 맞게 간단한 합성으로 물질 특성을 조절할 수 있다.
상기 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 알케닐기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 포스핀옥사이드기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 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 112016031367269-pat00002
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016031367269-pat00003
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016031367269-pat00004
본 명세서에 있어서, 실릴기는 SiRR'R"로 표현될 수 있으며, R, R' 및 R"는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기일 수 있다. 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 BRR'로 표현될 수 있으며, R 및 R'는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기일 수 있다. 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
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, 2-메틸헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 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, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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, 아미노기는 NH2로 표시될 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, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난쓰릴기, 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 112016031367269-pat00005
,
Figure 112016031367269-pat00006
,
Figure 112016031367269-pat00007
, 및
Figure 112016031367269-pat00008
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N 및 S 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, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딘기, 피리다진기, 피라진기, 퀴놀린기, 벤조퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조나프토티오펜, 벤조퓨란기, 디벤조퓨란기, 벤조나프토퓨란기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 벤조티아졸기, 페노티아진기, 페녹사진 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, 아릴포스핀기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기, 헤테로아릴아민기 중 헤테로아릴기는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오르쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로고리란 헤테로원자로 N, O 또는 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로고리란 헤테로원자로 N, O 또는 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016031367269-pat00009
[화학식 3]
Figure 112016031367269-pat00010
상기 화학식 2 및 3에 있어서, X, R1 내지 R8, a 내지 d는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 또는 5로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112016031367269-pat00011
[화학식 5]
Figure 112016031367269-pat00012
상기 화학식 4 및 5에 있어서, X, R1 내지 R8, a 내지 d는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 CRbRc이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 CRbRc이고, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 CRbRc이고, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 CRbRc이고, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기; 시클로알킬기; 아르알킬기; 알킬아릴기; 또는 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 CRbRc이고, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 아릴렌 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, Ar은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 아릴렌이고, Ar은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 페닐렌, 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 나프틸렌, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌, 치환 또는 비치환된 플루오렌기, 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기, 치환 또는 비치환된 파이렌기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기이고, Ar은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 페닐렌, 비페닐릴렌, 터페닐릴렌, 쿼터페닐릴렌, 나프틸렌, 안트라세닐렌, 디메틸플루오렌기, 페난쓰렌기, 파이렌기, 또는 트리페닐렌기이고, Ar은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 아릴렌 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, Ar은 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 아릴렌 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, Ar은 SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬아릴기; 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 페닐렌, 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 나프틸렌, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌, 치환 또는 비치환된 플루오렌기, 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기, 치환 또는 비치환된 파이렌기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기이고, Ar은 SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기); 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 페닐렌, 비페닐릴렌, 터페닐릴렌, 쿼터페닐릴렌, 나프틸렌, 안트라세닐렌, 디메틸플루오렌기, 페난쓰렌기, 파이렌기, 또는 트리페닐렌기이고, Ar은 SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기); 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 페닐렌, 비페닐릴렌, 터페닐릴렌, 쿼터페닐릴렌, 나프틸렌, 안트라세닐렌, 디메틸플루오렌기, 페난쓰렌기, 파이렌기, 또는 트리페닐렌기이고, Ar은 SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기); 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기, 아릴헤테로아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기, 아릴헤테로아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
상기 Ar이 아릴기를 포함하는 경우, 아릴기는 페닐, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 나프틸, 안트라센, 플루오렌, 페난쓰렌, 파이렌, 또는 트리페닐렌일 수 있고, Ar이 헤테로고리기를 포함하는 경우, 헤테로고리기는 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조티오펜, 벤조나프토티오펜, 디벤조퓨란기, 벤조나프토퓨란기, 페노티아진, 페녹사진, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 퀴놀린기, 이소퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤조티아졸기, 티오펜기, 벤조퀴놀린기, 페난쓰롤린, 또는 하기 구조식 중 어느 하나의 수소가 탈락된 기일 수 있다.
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Figure 112016031367269-pat00014
Figure 112016031367269-pat00015
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본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나 하기 구조식에서 선택될 수 있으며, 하기 구조식은 필요에 따라 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 알케닐기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 포스핀옥사이드기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환될 수 있고, Ar은 전술한 바와 같다.
Figure 112016031367269-pat00017
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 5에 있어서, X는 NRa이고, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 전술한 바와 같고, Ar은 하기 구조식에서 선택될 수 있고, 하기 구조식은 필요에 따라 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 알케닐기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 포스핀옥사이드기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환될 수 있다.
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Figure 112016031367269-pat00020
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Figure 112016031367269-pat00041
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Figure 112016031367269-pat00044
Figure 112016031367269-pat00045
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Figure 112016031367269-pat00047
Figure 112016031367269-pat00048
- Si(CH3)3
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식에서 선택될 수 있다.
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Figure 112016031367269-pat00051
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Figure 112016031367269-pat00065
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또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 유기 전자 소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 유기 전자 소자는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지, 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시 상태에 있어서, 제1 전극, 제 2전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 스피로형 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 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 주입층을 포함할 수 있고, 상기 정공 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 또 하나의 예에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 수송층을 포함할 수 있고, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 또 하나의 예에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 저지층을 포함할 수 있고, 상기 전자 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 호스트로서 포함될 수 있다. 또 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기 화합물, 금속 또는 금속화합물을 도펀트로 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송 및 전자 주입을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 수송층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송층 및 전자 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
이와 같은 다층 구조의 유기물층에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층, 정공 주입/정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 또는 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층 등에 포함될 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 상기 화학식1로 표시되는 스피로형 화합물을 포함하는 유기물층 이외에, 아릴아미노기, 카바졸기, 또는 벤즈카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 태양전지일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제 2전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 화학식 1로 표시되는 스피로형 화합물을 포함하는 것인 유기 태양전지가 제공된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 전자 수송층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 광활성층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 광활성층과 전자주개(electron donor) 및 전자 받개(electron acceptor)를 포함하고, 상기 광활성층과 전자주개 또는 전자 받개는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 정공은 전자 도너층을 통하여 양극으로 수송된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 부가적인 유기물층을 더 포함할 수 있다. 상기 유기 태양 전지는 여러 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 트랜지스터일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터가 제공된다. 본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 트랜지스터는 전하발생층을 포함하고, 상기 전하발생층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 트랜지스터는 절연층을 포함할 수 있고, 상기 절연층은 기판과 게이트 위에 위치할 수 있다.
상기 유기 전자 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 전자 소자의 일 실시상태에 있어서, 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3), 전자 수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3) 및 전자 수송층(7) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 전자 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 발명의 화합물, 즉 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 전자 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 전자 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 전자 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 전자 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
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. 음극물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또 다른 하나의 실시상태에 있어서, 본 발명에 따른 유기전자소자는 도핑층과 발광층 사이에 형성된 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지 물질로는 당업계에서 상업적으로 입수 가능한 다양한 물질이 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 전자 저지층은 제2 전극에서 유입된 전자가 발광층을 지나 정공 수송층으로 주입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 발광층의 공진 길이에 맞게 전자 저지층의 두께를 조절하면 발광 효율을 보다 증대시킬 수 있다. 나아가, 전자 저지층의 두께는 여기자가 발광층의 중앙부에서 형성될 수 있도록 조절할 수 있다.
상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따른 유기 전자 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.
[일반적인 제조예 ]
<화합물 A의 합성>
Figure 112016031367269-pat00067
<화합물 B의 합성>
Figure 112016031367269-pat00068
<화합물 C의 합성>
Figure 112016031367269-pat00069
<화합물 D의 합성>
Figure 112016031367269-pat00070
위에서 합성된 중간체 화합물 A~D에 하기와 같은 반응을 통해 화학식 1에 해당하는 물질을 합성할 수 있다.
Figure 112016031367269-pat00071
Figure 112016031367269-pat00072
< 제조예 1>
1)하기 화합물 1 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00073
[화합물 1]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4-브로모-N,N-디페닐아닐린(4-bromo-N,N-diphenylaniline) (7.05g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 120ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 1 (14.90g, 수율: 77%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 749
< 제조예 2>
1)하기 화합물 2 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00074
[화합물 2]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), N-(4-브로모페닐)-9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민 (N-(4-bromophenyl)-9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) (9.58g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 2 (17.22g, 수율: 89%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 865
< 제조예 3>
1)하기 화합물 3 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00075
[화합물 3]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-N-(4-브로모페닐)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-N-(4-bromophenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine) (11.24g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 200ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 140ml으로 재결정하여 상기 화합물 3 (17.31g, 수율: 93%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 941
< 제조예 4>
1)하기 화합물 4 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00076
[화합물 4]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), N-(4-브로모페닐)-N-(4-(디벤조[b,d]퓨란-4-일)페닐)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (N-(4-bromophenyl)-N-(4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)phenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine) (13.20g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 200ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 4 (18.56g, 수율: 91%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 1031
< 제조예 5>
1)하기 화합물 5 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00077
[화합물 5]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4'-브로모-N,N-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4-아민 (4'-bromo-N,N-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine) (8.71g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 130ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 5 (14.85g, 수율: 91%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 825
< 제조예 6>
1)하기 화합물 6 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00078
[화합물 6]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-브로모-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-bromo-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (9.58g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 140ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 6 (12.97g, 수율: 89%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 737
< 제조예 7>
1)하기 화합물 7 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00079
[화합물 7]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-([1,1'-바이페닐]-4-일)-4-브로모-6-페닐-1,3,5-트리아진 (2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-bromo-6-phenyl-1,3,5-triazine) (8.45g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 7 (13.67g, 수율: 85%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 813
< 제조예 8>
1)하기 화합물 8 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00080
[화합물 8]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-브로모-2-페닐피리미딘 (4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-bromo-2-phenylpyrimidine) (8.43g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 150ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 8 (13.65g, 수율: 85%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 812
< 제조예 9>
1)하기 화합물 9 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00081
[화합물 9]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)(8.45g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 130ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 9 (13.02g, 수율: 81%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 813
< 제조예 10>
1) 하기 화합물 10의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00082
[화합물 10]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (8.45g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 150ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 10 (13.83g, 수율: 86%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 813
< 제조예 11>
1)하기 화합물 11 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00083
[화합물 11]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-([1,1'-바이페닐]-4-일)-4-(3-브로모페닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진 (2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(3-bromophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazine) (10.10g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 11 (15.65g, 수율: 89%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 889
< 제조예 12>
1)하기 화합물 12 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00084
[화합물 12]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4-(3-브로모페닐)-2,6-디페닐피리미딘 (4-(3-bromophenyl)-2,6-diphenylpyrimidine) (8.43g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 12 (15.65g, 수율: 82%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 812
< 제조예 13>
1)하기 화합물 13 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00085
[화합물 13]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), (4'-브로모-[1,1'-바이페닐]-4-일)디페닐포스핀 옥사이드 ((4'-bromo-[1,1'-biphenyl]-4-yl)diphenylphosphine oxide) (9.43g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 200ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 13 (12.73g, 수율: 75%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 858
< 제조예 14>
1)하기 화합물 14 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00086
[화합물 14]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-브로모-4-페닐퀴나졸린 (2-bromo-4-phenylquinazoline) (6.20g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 160ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 14 (13.06g, 수율: 93%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 710
< 제조예 15>
1)하기 화합물 15 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00087
[화합물 15]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-브로모-4-(나프탈렌-2-일)퀴나졸린 (2-bromo-4-(naphthalen-2-yl)quinazoline) (7.29g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 200ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 15 (13.98g, 수율: 93%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 760
< 제조예 16>
1)하기 화합물 16 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00088
[화합물 16]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-2-브로모퀴나졸린 (4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-bromoquinazoline) (7.86g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 16 (14.77g, 수율: 95%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 786
< 제조예 17>
1)하기 화합물 17 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00089
[화합물 17]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 4-브로모-N,N-디페닐아닐린(4-bromo-N,N-diphenylaniline) (7.05g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 150ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 17 (13.03g, 수율: 88%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 749
< 제조예 18>
1) 하기 화합물 18 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00090
[화합물 18]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-브로모-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-bromo-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (6.79g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 18 (11.08g, 수율: 76%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 737
< 제조예 19>
1)하기 화합물 19 의 화합물 합성
Figure 112016031367269-pat00091
[화합물 19]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.78mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)(8.45g, 21.76mmol)을 자일렌(Xylene) 160ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(2.47g, 25.71mmol)을 첨가하고, 비스(tri-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과(filter)하여 염(base)을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 상기 화합물 19 (12.22g, 수율: 76%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 813
< 실험예 1>
< 실험예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure 112016031367269-pat00092
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[NPB]
Figure 112016031367269-pat00093
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 1를 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
[화합물 1]
Figure 112016031367269-pat00094
이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH]
Figure 112016031367269-pat00095
[BD]
Figure 112016031367269-pat00096
[ET1]
Figure 112016031367269-pat00097
[LiQ]
Figure 112016031367269-pat00098
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 2을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-3>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-4>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 4을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-5>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 5을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-6>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 17를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 EB1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB1]
Figure 112016031367269-pat00099
<비교예 2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 EB2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB2]
Figure 112016031367269-pat00100
실험예 1-1 내지 1-6 및 비교예 1 내지 비교예 2 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 1의 결과를 얻었다.
화합물
(전자 저지층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 1-1 화합물 1 3.61 6.42 (0.138, 0.127)
실험예 1-2 화합물 2 3.65 6.42 (0.139, 0.127)
실험예 1-3 화합물 3 3.63 6.34 (0.138, 0.126)
실험예 1-4 화합물 4 3.69 6.31 (0.138, 0.127)
실험예 1-5 화합물 5 3.63 6.33 (0.137, 0.126)
실험예 1-6 화합물 17 3.81 6.19 (0.137, 0.126)
비교예 1 EB1 4.61 5.40 (0.136, 0.127)
비교예 2 EB2 4.88 5.20 (0.136, 0.127)
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본원 발명의 화합물을 전자 저지층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
본원발명의 코어와 비슷한 구조로 고리가 형성된 비교예 1 및 비교예 2의 화합물을 전자 저지층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자보다 저전압, 고효율의 특성을 보인다.
상기 표 1의 결과와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 전자 저지 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>
<실험예 2-1>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공 수송층으로 NPB 대신 화합물 1을 사용하고, 상기 전자 저지층으로 하기 화합물 TCTA를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[TCTA]
Figure 112016031367269-pat00101
<실험예 2-2>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 화합물 2을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-3>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-4>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 화합물 4을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-5>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 화합물 5을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-6>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 화합물 17을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 3>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 하기 HT 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[HT 1]
Figure 112016031367269-pat00102
<비교예 4>
상기 실험예 2-1에서 화합물 1 대신 하기 HT 2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[HT2]
Figure 112016031367269-pat00103
실험예 2-1 내지 2-6, 비교예 3 및 4 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
화합물
(정공 수송층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 2-1 화합물 1 3.3 5.41 (0.136, 0.126)
실험예 2-2 화합물 2 3.41 5.24 (0.136, 0.126)
실험예 2-3 화합물 3 3.44 5.27 (0.136, 0.127)
실험예 2-4 화합물 4 3.33 5.44 (0.136, 0.126)
실험예 2-5 화합물 5 3.32 5.30 (0.136, 0.127)
실험예 2-6 화합물 17 3.44 5.25 (0.136, 0.126)
비교예 3 HT 1 4.11 4.53 (0.136, 0.127)
비교예 4 HT 2 4.38 4.32 (0.136, 0.127)
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본원 발명의 화합물을 정공 수송층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에, 본원발명의 코어와 비슷한 구조로 고리가 형성된 비교예 3 및 비교예 4의 화합물을 정공 수송층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자보다 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
상기 표 2의 결과와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 정공 수송 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
상기 표 1 및 2의 결과와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 전자 저지 능력 뿐만 아니라 정공 수송 능력이 우수하여, 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
< 실험예 3>
합성예에서 합성된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 녹색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 CBP을 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60nm) / TCTA(80 nm) / CBP + 10 % Ir(ppy)3(300nm)/ BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al (200nm) 순으로 발광 소자를 구성하여 유기 EL 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, CBP 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure 112016031367269-pat00104
< 실험예 3-1>
상기 실험예 3에서 CBP 대신 상기 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-2>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-3>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-4>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-5>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 10를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-6>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 11를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-7>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-8>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 18를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 3-9>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 19를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 5>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 하기 GH 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH 1]
Figure 112016031367269-pat00105
< 비교예 6>
상기 실험예 3에서 화합물 CBP 대신 하기 GH 2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH 2]
Figure 112016031367269-pat00106
실험예 3, 실험예 3-1 내지 3-9, 비교예 5 및 6 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 3의 결과를 얻었다.
화합물
(호스트)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 EL 피크
(nm)
실험예 3 CBP 7.61 35.37 516
실험예 3-1 화합물 6 6.61 44.92 517
실험예 3-2 화합물 7 6.54 45.26 516
실험예 3-3 화합물 8 6.62 44.78 517
실험예 3-4 화합물 9 6.58 44.71 518
실험예 3-5 화합물 10 6.61 44.47 517
실험예 3-6 화합물 11 6.58 44.67 517
실험예 3-7 화합물 12 6.52 44.69 517
실험예 3-8 화합물 18 6.50 44.67 517
실험예 3-9 화합물 19 6.57 44.60 517
비교예 5 GH 1 7.21 38.58 517
비교예 6 GH 2 7.32 38.42 516
실험 결과, 본 발명의 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 3-1 내지 9의 녹색 유기 EL 소자는, 종래 CBP를 사용하는 실험예 3 및 본원발명의 코어와는 비슷한 구조로 고리가 형성된 비교예 5 및 비교예 6의 화합물을 호스트 물질로 사용하여 제조된 유기 발광 소자보다, 전류효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 치환기로 트리아진, 피리미딘을 치환기로 가지는 상기 화합물들은 녹색 발광 유기 소자로 적합하다는 것을 알 수 있다.
< 실험예 4>
< 실험예 4-1>
제조예에서 합성된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 적색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-6 torr가 되도록 한 후 유기물을 상기 ITO위에 DNTPD(700 Å), α-NPB (300 Å), 본 발명에 의해 제조된 화합물 14을 호스트로서(90 wt%) 사용하고, 도판트로서 하기 (piq)2Ir(acac) (10 wt%)를 공증착(300 Å)하며, Alq3 (350 Å), LiF(5 Å), Al(1,000 Å)의 순서로 성막하였으며, 0.4 mA에서 측정을 하였다.
상기 DNTPD, α-NPB, (piq)2Ir(acac), Alq3 의 구조는 다음과 같다.
Figure 112016031367269-pat00107
< 실험예 4-2>
상기 실험예 4-1에서 화합물 14 대신 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 4-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 실험예 4-3>
상기 실험예 4-1에서 화합물 14 대신 화합물 16를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 4-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 7>
비교예 7을 위한 유기발광 소자는 상기 실시예의 소자구조에서 발광층의 호스트로서 본 발명에 의해 제조된 유기발광 화합물 대신 일반적인 인광호스트 물질로 많이 사용되고 있는 CBP를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였다.
하기 실험예 4-1 내지 4-3 및 비교예 7 에 따라 제조된 유기전계발광소자에 대하여, 전압, 전류밀도, 휘도, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다. T95은 휘도가 초기휘도(5000nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트
 도펀트 전압
(V)		 휘도
(cd/m2)		 CIEx
 CIEy T95(hr)
실험예 4-1 화합물 14 [(piq)2Ir(acac)] 4.4 1750 0.673 0.326 465
실험예 4-2 화합물 15 [(piq)2Ir(acac)] 4.5 1910 0.674 0.325 445
실험예
4-3		 화합물 16 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1860 0.673 0.326 465
비교예 7 CBP [(piq)2Ir(acac)] 5.7 1420 0.670 0.331 280
실험 결과, 본 발명에 따른 제조된 화합물 14, 15 및 16으로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 4-1 내지 4-3 의 적색 유기 EL 소자는, 종래 CBP를 사용하는 비교예 7의 적색 유기 EL 소자보다 구동전압 및 수명 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 치환기로 트리아진, 퀴나졸린을 치환기로 가지는 상기 화합물들은 적색 발광 유기 소자로 적합하다는 것을 알 수 있다.
< 실험예5 >
< 실험예 5-1>
상기 실험예 1-1에서 전자 저지층으로 TCTA를 사용하고, 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-2>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-3>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-4>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 9을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-5>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-6>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 11을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-7>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 12을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-8>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 13을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-9>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 18을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5-10>
상기 실험예 5-1에서 상기 전자 수송층으로 ET1 대신 화합물 19을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
< 비교예 8>
상기 실험예 5-1 에서 상기 전자 수송층으로 화합물 6 대신 하기 ET1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 5-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET1]
Figure 112016031367269-pat00108
< 비교예 9>
상기 실험예 5-1 에서 상기 전자 수송층으로 화합물 6 대신 하기 ET2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 5-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET2]
Figure 112016031367269-pat00109
화합물 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 5-1 화합물 6 3.97 4.91 (0.138, 0.127)
실험예 5-2 화합물 7 3.78 5.12 (0.139, 0.122)
실험예 5-3 화합물 8 3.83 5.09 (0.138, 0.126)
실험예 5-4 화합물 9 3.81 4.91 (0.138, 0.127)
실험예 5-5 화합물 10 3.87 4.68 (0.137, 0.129)
실험예 5-6 화합물 11 3.98 4.64 (0.138, 0.128)
실험예 5-7 화합물 12 3.90 4.62 (0.138, 0.129)
실험예 5-8 화합물 13 3.97 4.51 (0.136, 0.128)
실험예 5-9 화합물 18 3.92 4.54 (0.137, 0.127)
실험예 5-10 화합물 19 3.94 4.51 (0.137, 0.127)
비교예 8 ET1 4.28 3.95 (0.136, 0.130)
비교예 9 ET2 4.46 3.82 (0.136, 0.128)
실험 결과, 본 발명에 따른 제조된 화합물을 전자 수송층으로 사용하는 실험예 5-1 내지 5-10 의 유기 발광 소자는 비교예 8 및 9의 유기 발광 소자보다 전류효율, 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(전자 저지층, 정공 수송층, 녹색발광층, 적색발광층, 전자 수송층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공 주입층
6: 정공 수송층
7: 전자 수송층

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112019127971247-pat00110

    화학식 1에 있어서,
    X는 O, S, NRa, 또는 CRbRc이고,
    R1 내지 R4는 수소이고,
    R5 내지 R8, Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    a는 1 내지 8의 정수이고, b 및 c는 1 내지 4의 정수이며, d는 1 또는 2이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112016031367269-pat00111

    [화학식 3]
    Figure 112016031367269-pat00112

    상기 화학식 2 및 3에 있어서, X, R1 내지 R8, a 내지 d는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 4]
    Figure 112016031367269-pat00113

    [화학식 5]
    Figure 112016031367269-pat00114

    상기 화학식 4 및 5에 있어서, X, R1 내지 R8, a 내지 d는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  4. 청구항 1에 있어서, X는 O인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, X는 S인 것인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, X는 CRbRc인 것인 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서, X는 NRa인 것인 화합물.
  8. 청구항 7에 있어서, Ra는 L-Ar로 표시되며, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 아릴렌 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌이고, Ar은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아르알킬기; 치환 또는 비치환된 아르알케닐기; 치환 또는 비치환된 알킬아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기인 것인 화합물.
  9. 청구항 8에 있어서, L은 직접결합이거나, 치환 또는 비치환된 페닐렌, 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐릴렌, 치환 또는 비치환된 나프틸렌, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌, 치환 또는 비치환된 플루오렌기, 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기, 치환 또는 비치환된 파이렌기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기인 것인 화합물.
  10. 청구항 9에 있어서, Ar은 SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기); 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 중수소, 불소기, 니트릴기, SiRR'R"(R, R' 및 R"는 각각 알킬기 또는 아릴기), 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기인 것인 화합물.
  11. 청구항 10에 있어서, Ar이 아릴기를 포함하는 경우, 아릴기는 페닐, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 나프틸, 안트라센, 플루오렌, 페난쓰렌, 파이렌, 또는 트리페닐렌이고, Ar이 헤테로고리기를 포함하는 경우, 헤테로고리기는 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조티오펜, 벤조나프토티오펜, 디벤조퓨란기, 벤조나프토퓨란기, 페노티아진, 페녹사진, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 퀴놀린기, 이소퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤조티아졸기, 티오펜기, 벤조퀴놀린기, 페난쓰롤린, 또는 하기 구조식 중 어느 하나의 수소가 탈락된 기인 것인 화합물:
    Figure 112016031367269-pat00115
    Figure 112016031367269-pat00116
    Figure 112016031367269-pat00117
    Figure 112016031367269-pat00118
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112016031367269-pat00119

    Figure 112016031367269-pat00120

    Figure 112016031367269-pat00121

    Figure 112016031367269-pat00122

    Figure 112016031367269-pat00123

    Figure 112016031367269-pat00124

    Figure 112016031367269-pat00125

    Figure 112016031367269-pat00126

    Figure 112016031367269-pat00127

    Figure 112016031367269-pat00128

    Figure 112016031367269-pat00129

    Figure 112016031367269-pat00130

    Figure 112016031367269-pat00131

    Figure 112016031367269-pat00132

    Figure 112016031367269-pat00133

    Figure 112016031367269-pat00134

    Figure 112016031367269-pat00135

    Figure 112016031367269-pat00136
  13. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 청구항 1 내지 12 중 한 항의 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기 전자 소자.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층 또는 전자 주입층인 것인 유기 전자 소자.
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