KR102485738B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME}
본 출원은 2019년 10월 8일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2019-0124692호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
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 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 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.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
KR 10-2012-0116282 A
본 명세서에서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112020106673762-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Ar51은 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
HAr51은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr52는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr51과 -L5-HAr52는 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아니고,
HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 피리딜기이고,
HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 치환기로 치환되어 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 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 1로 표시되는 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, 전자차단, 발광, 정공차단, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 또한, 기존 유기 발광 소자에 비하여, 낮은 구동전압, 고효율 또는 장수명의 효과가 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(5) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 정공차단층(6), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 발광 소자의 유기물층에 사용하는 경우, 유기 발광 소자의 효율이 향상될 뿐만 아니라, 낮은 구동전압을 가지고, 우수한 수명특성을 갖는다.
[화학식 1]
Figure 112020106673762-pat00002
상기 화학식 1에 있어서,
L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Ar51은 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
HAr51은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr52는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr51과 -L5-HAr52는 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아니고,
HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 피리딜기이고,
HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 치환기로 치환되어 있다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00003
는 화학식 또는 화합물에 결합되는 위치를 의미한다.
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 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환" 이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 아미노기; 실릴기; 붕소기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소(-F), 염소(-Cl), 브롬(-Br) 또는 요오드(-I)가 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiYaYbYc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ya, Yb 및 Yc는 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 -BYdYe의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Yd 및 Ye는 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, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 헵틸기, n-헵틸기, 옥틸기, n-옥틸기 등이 있으나, 이들에 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, 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 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 알킬기, 알콕시기 및 그 외 알킬기 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
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 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2이며, 상기 아민기에는 전술한 알킬기, 아릴기, 헤테로고리기, 알케닐기, 시클로알킬기 및 이들의 조합 등이 치환될 수 있다. 상기 치환된 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아민기의 탄소수는 1 내지 20이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아민기의 탄소수는 1 내지 10이다. 치환된 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 9,9-디메틸플루오레닐페닐아민기, 피리딜페닐아민기, 디페닐아민기, 페닐피리딜아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 디벤조퓨라닐페닐아민기, 9-메틸안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 디페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 트리페닐레닐기 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 112020106673762-pat00004
,
Figure 112020106673762-pat00005
등의 스피로플루오레닐기,
Figure 112020106673762-pat00006
(9,9-디메틸플루오레닐기), 및
Figure 112020106673762-pat00007
(9,9-디페닐플루오레닐기) 등의 치환된 플루오레닐기가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, P, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수는 2 내지 30이다. 헤테로고리기의 예로는 예로는 피리딘기, 피롤기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 피리다지닐기, 퓨란기, 티오펜기, 이미다졸기, 피라졸기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 나프토벤조퓨란기, 벤조나프토티오펜기, 인데노카바졸기, 트리아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기와 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 탄화수소 고리; 또는 헤테로 고리를 의미한다.
상기 탄화수소 고리는 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 상기 2가기인 것을 제외하고 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 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; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다. 상기 탄화수소고리는 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 상기 헤테로고리는 N, O, P, S, Si 및 Se 중에서 선택된 1 이상으로 포함하는 고리를 의미한다. 본 명세서에 있어서, 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 지방족 탄화수소고리의 예로는 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로부텐, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 시클로헥산, 시클로헥센, 1,4-시클로헥사디엔, 시클로헵탄, 시클로헵텐, 시클로옥탄, 시클로옥텐 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리란 탄소와 수소 원자로만 이루어진 방향족의 고리를 의미한다. 방향족 탄화수소고리의 예로는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페릴렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 페날렌, 파이렌, 테트라센, 크라이센, 펜타센, 플루오렌, 인덴, 아세나프틸렌, 벤조플루오렌, 스피로플루오렌 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 아릴기와 동일한 의미로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족 고리를 의미한다. 지방족 헤테로고리의 예로는, 옥시레인(oxirane), 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥세인(1,4-dioxane), 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린(morpholine), 옥세판, 아조케인, 티오케인 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리를 의미한다. 방향족 헤테로고리의 예로는, 피리딘, 피롤, 피리미딘, 피리다진, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 파라졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 디티아졸, 테트라졸, 피란, 티오피란, 디아진, 옥사진, 티아진, 다이옥신, 트리아진, 테트라진, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴논, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 아크리딘, 페난트리딘, 디아자나프탈렌, 드리아자인덴, 인돌, 인돌리진, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 페나진, 이미다조피리딘, 페녹사진, 인돌로카바졸, 인데노카바졸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 알킬렌기는 2가인 것을 제외하고는 상기 알킬기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
상기 아릴렌기는 2가인 것을 제외하고는 상기 아릴기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
상기 헤테로아릴렌기는 2가인 것을 제외하고는 상기 헤테로고리기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시상태를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시상태는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시상태들에 한정되지는 않는다.
이하, 화학식 1에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 화학식 1은 카바졸의 2번 위치에 아릴기가 치환되고, 7번 위치에 헤테로고리기가 치환되고, 1개의 피리딜기를 포함하는 것이 특징으로, 상기와 같은 연결위치 및 치환기를 갖는 경우, 낮은 구동전압, 고효율 및/또는 장수명의 특성을 나타낸다.
[화학식 1]
Figure 112020106673762-pat00008
상기 화학식 1에 있어서,
L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Ar51은 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
HAr51은 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr52는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
HAr51과 -L5-HAr52는 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아니고,
HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 피리딜기이고,
HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 치환기로 치환되어 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 N 함유 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 또는 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 페닐렌기; 또는 비페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합이거나, 하기 구조식 중 선택된다.
Figure 112020106673762-pat00009
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00010
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합이거나, 하기 구조식 중 선택된다.
Figure 112020106673762-pat00011
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00012
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, L5는 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 페닐기; 비페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar51은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112020106673762-pat00013
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00014
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 N, O 또는 S를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 2개의 치환기로 치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 아릴기로 치환된 피리딜기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 페닐기로 치환된 피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 2개의 페닐기로 치환된 피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 하기 구조식 중 선택된다.
Figure 112020106673762-pat00015
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00016
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 하기 구조식 중 선택된다.
Figure 112020106673762-pat00017
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00018
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 디페닐피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51은 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 N, O 또는 S를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 아릴기로 치환된 피리딜기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 페닐기로 치환된 피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 페닐기; 비페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 페닐기로 치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 하기 구조식 중 선택된다.
Figure 112020106673762-pat00019
상기 구조식에 있어서,
Figure 112020106673762-pat00020
는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 비페닐기; 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51과 -L5-HAr52는 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51과 HAr52는 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아니다.
본 발명의 화학식 1에 있어서, HAr51과 -L5-HAr52가 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기가 아닌 경우, HAr51과 -L5-HAr52가 동시에 치환 또는 비치환된 피리딜기인 경우보다, LUMO가 낮아지므로, n-type 특성을 좀 더 용이하게 조절할 수 있는 효과를 갖는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 하나는 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 치환된 피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 2개의 치환기로 치환된 피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 디페닐피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 하나는 치환된 피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 하나는 2개의 치환기로 치환된 피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51 및 HAr52 중 하나는 디페닐피리딜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51는 디페닐피리딜기이고, HAr52는 아릴기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51는 디페닐피리딜기이고, HAr52는 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr52는 디페닐피리딜기이고, HAr51은 디벤조퓨란기 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 치환기로 치환되어 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 아릴기로 치환되어 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, HAr51, HAr52 또는 -L5-HAr52가 피리딜기인 경우, 피리딜기는 2개의 페닐기로 치환되어 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1는 하기 화학식 1-1로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112020106673762-pat00021
상기 화학식 1-1에 있어서, Ar51 및 L5 의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
Ar52는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
g1은 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시된다.
[화학식 2-1]
Figure 112020106673762-pat00022
[화학식 2-2]
Figure 112020106673762-pat00023
상기 화학식 2-1 및 2-2에 있어서, Ar51 및 L5의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
X51 및 X52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O; 또는 S이고,
R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
g1은 2이고,
r51 및 r52는 각각 0 내지 7의 정수이고,
r51이 2 이상인 경우, 2 이상의 R51은 서로 동일하거나 상이하고, r52가 2 이상인 경우, 2 이상의 R52는 서로 동일하거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, X51 및 X52는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, X51 및 X52는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, X51는 O이고, X52는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, X51는 S이고, X52는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar52은 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, R51 및 R52는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다,
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, G1은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, g1은 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, r51 및 r52은 각각 0 내지 2의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, r51 및 r52은 각각 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시된다.
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본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1과 같이 코어구조가 제조될 수 있다. 치환기는 당 기술분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당 기술분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
<반응식 1>
Figure 112020106673762-pat00037
상기 반응식 1에 있어서, 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
상기 반응식 1에서는 특정위치에 특정 치환기가 결합된 화합물을 합성하는 과정을 예시하였으나, 당 기술분야에 알려져있는 출발물질, 중간물질 등을 이용하여 당 기술분야에 알려져있는 합성방법에 의하여 상기 화학식 1의 범위에 해당하는 화합물들을 합성할 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같이 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 화합물의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위도 조절할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 전술한 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
이때, 상기 전술한 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서 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 명세서의 유기발광소자는 상기 전술한 화합물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 전술한 화합물을 포함하는 유기물층이 형성된 유기발광소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자의 대표적인 예로서, 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 차단층, 정공 차단층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 전술한 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 전술한 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 인광 발광층을 포함하고, 상기 인광 발광층은 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 지연 형광 발광층을 포함하고, 상기 지연 형광 발광층은 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층의 두께는 5 Å 내지 500 Å이고, 바람직하게는 10 Å 내지 400 Å이고, 더욱 바람직하게는 50 Å 내지 300 Å이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층의 두께는 10 nm 내지 500 nm이고, 바람직하게는 50 nm 내지 400 nm이고, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 350 nm이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전술한 화합물은 치환기에 따라 정공수송성 호스트 또는 전자수송성 호스트 또는 양극성 호스트로서 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 전술한 화합물 외의 호스트 재료를 더 포함할 수 있고, 상기 호스트는 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 또는 트리아진 유도체 등이 있으며, 이들의 2 종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 전술한 화합물을 포함하고, 인광 물질 또는 지연 형광 화합물을 더 포함할 수 있다. 지연 형광 화합물이란 최저 삼중선 상태 T1과 제1 여기 단일선 상태 S1 사이의 갭(ΔEst)이 0.2 eV 이하인 발광 유기 화합물이다.
상기 지연 형광 화합물의 제1 여기 단일선 상태 S1와 최저 삼중선 상태 T1의 갭(ΔEst)이 상기 범위를 만족하는 경우, 삼중항에서 생성된 엑시톤이 역계간전이(RISC)에 의해 일중항으로 이동하는 비율 및 속도가 증가하여 삼중항에 엑시톤이 머무는 시간이 줄어들게 되므로 유기발광소자의 효율 및 수명이 증가하는 이점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층 내에 지연 형광 화합물을 더 포함하는 경우, 상기 지연 형광 화합물은 상기 전술한 화합물 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 중량부 내지 30 중량부, 더 바람직하게는 5 내지 20의 중량부로 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은 상기 발광층에서 도펀트로서 작용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은 하기 구조식에서 하나 이상 선택될 수 있다.
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본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 전술한 화합물을 포함하고, 도펀트를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 도펀트는 인광 도펀트일 수 있으며, 발광층 내에 도펀트는 호스트 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 중량부 내지 30 중량부, 더 바람직하게는 5 내지 20의 중량부로 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 인광 도펀트로는 Ir 착체가 사용될 수 있으며, 그 예로 하기 구조들 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층 또는 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층 또는 정공 수송층은 상기 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층은 상기 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 차단층을 포함하고, 상기 전자 차단층은 상기 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 차단층을 포함하고, 상기 정공 차단층은 상기 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층. 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층 및 전자 차단층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 전술한 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 수송과 정공 주입을 동시에 하는 층 및 전자 차단층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극이다.
상기 유기발광소자는 예컨대 하기와 같은 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
(1) 양극/정공수송층/발광층/음극
(2) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/음극
(3) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(4) 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(5) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극
(6) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(7) 양극/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(8) 양극/ 정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극
(9) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/음극
(10) 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/전자수송층/전자주입 층/음극
(11) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(12) 양극/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극
(13) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/음극
(14) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입 층/음극
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조가 도 1 내지 도 3에 예시되어 있다. 상기 도 1 내지 도 3은 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(5) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(5)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(7) 및 전자주입층(8) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
도 3은 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 정공차단층(6), 전자수송층(7), 전자주입층(8) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 정공차단층(6), 전자수송층(7) 및 전자주입층(8) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 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.
예컨대, 본 명세서에 따른 유기발광소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(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, 전자차단층, 전자수송층 및 전자주입층을 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 수도 있다.
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층, 전자차단층, 발광층 및 전자수송층, 전자주입층, 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극은 정공을 주입하는 전극으로, 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, Indium Tin Oxide), 인듐아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide)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 음극은 전자를 주입하는 전극으로, 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 정공주입층은 양극으로부터 발광층으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 하는 층이며, 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(porphyrine), 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 한정되는 것은 아니다. 정공주입층의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 상기 정공주입층의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공주입층의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 정공수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 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 정공수송층과 발광층 사이에 전자차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자차단층은 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 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.
발광층의 호스트 재료로는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로, 본 발명 화학식 1로 표시되는 화합물을 제외하고, 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.
발광층이 적색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium), PtOEP(octaethylporphyrin platinum)와 같은 인광 물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 녹색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 인광물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 인광 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자, 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
상기 전자수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자수송층의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 전자수송층의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자수송층의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 전자주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 주입 물질로는 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.
상기 정공차단층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 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 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
본 명세서에 따른 화합물은 유기 인광 소자, 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 발광 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다. 예컨대, 상기 유기 태양 전지는 음극, 양극 및 상기 음극과 양극 사이에 구비된 광활성층을 포함하는 구조일 수 있고, 상기 광활성층은 상기 화합물을 포함할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예 및 비교예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예 및 비교예에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예 및 비교예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<합성예>
합성예 1: 화합물 1의 합성.
Figure 112020106673762-pat00045
중간체 1-1의 합성
상기 2-bromo-7-chloro-9H-carbazole 10.0g (35.64mmol), phenylboronic acid 4.35g (35.64mmol) 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 2mol%를 테트라히드로퓨란 100ml에 넣고 탄산 칼륨(potassium carbonate) 14.78g (106.92mmol)을 물 50ml에 녹여 섞어주었다. 80℃에서 12시간 동안 교반 후 반응 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해주었다. 유기층만 받아 무수 황산 마그네슘을 넣고 교반하여 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하였다. 그 후 컬럼 정제하여 중간체 1-1을 7.62g (수율 77%) 수득하였다.
중간체 1-2의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 3-bromo-1,1'-biphenyl 6.40g(27.44mmol), 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0) 1mol% 그리고 NaOt-Bu 3.37g (32.93mmol)을 90ml 톨루엔에 넣고 110℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 상온으로 식힌 후 실리카 패드(silica pad)로 여과하여 불순물을 제거하였다. 여과 후 용액은 물과 함께 씻어준 후 유기층만 받아 무수 황산 마그네슘을 넣고 교반하여 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하였다. 그 후 컬럼 정제하여, 중간체 1-2를 7.79g (수율 66%) 수득하였다.
화합물 1의 합성
중간체 1-2 7.79g(18.11mmol), (4,6-diphenylpyridin-2-yl)boronic acid 4.98g(18.11mmol), 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0) 1mol% 그리고 NaOt-Bu 2.09g (21.73mmol)을 55ml 톨루엔에 넣고 110℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 상온으로 식힌 후 실리카 패드(silica pad)로 여과하여 불순물을 제거하였다. 여과 후 용액은 물과 함께 씻어준 후 유기층만 받아 무수 황산 마그네슘을 넣고 교반하여 실리카 패드(silica pad)로 여과 후 감압 하에서 용액 농축하였다. 그 후 컬럼 정제하여, 화합물 1을 8.94g (수율 79%) 수득하였다
MS: [M+H]+= 625
합성예 2: 화합물 2의 합성.
Figure 112020106673762-pat00046
중간체 2-1의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 2-bromodibenzo[b,d]furan 6.77g(27.44mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 2-1을 7.92g (수율 65%) 수득하였다.
화합물 2의 합성
중간체 2-1 7.92g(17.84mmol), (2,6-diphenylpyridin-4-yl)boronic acid 4.91g(17.84mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 2를 6.95g (수율 61%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 639
합성예 3: 화합물 3의 합성.
Figure 112020106673762-pat00047
중간체 3-1의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 4-bromodibenzo[b,d]thiophene 7.21g (27.44mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 3-1을 7.57g (수율 60%) 수득하였다.
화합물 3의 합성
중간체 3-1 7.57g(16.46mmol), (3,5-diphenylpyridin-2-yl)boronic acid 4.53g(16.46mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 3을 6.79g (수율 63%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 655
합성예 4: 화합물 4의 합성.
Figure 112020106673762-pat00048
중간체 4-1의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 4-(3-bromophenyl)dibenzo[b,d]furan 8.87g (27.44mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 4-1을 8.99g (수율 63%) 수득하였다.
화합물 4의 합성
중간체 4-1 8.99g(17.29mmol), (4,6-diphenylpyridin-2-yl)boronic acid 4.76g(17.29mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 4를 7.42g (수율 60%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 715
합성예 5: 화합물 5의 합성.
Figure 112020106673762-pat00049
중간체 5-1의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 4-bromo-2,6-diphenylpyridine 8.51g (27.44mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 5-1을 8.21g (수율 59%) 수득하였다.
화합물 5의 합성
중간체 5-1 8.21g(16.19mmol), dibenzo[b,d]thiophen-3-ylboronic acid 3.69g(16.19mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 5를 6.57g (수율 62%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 655
합성예 6: 화합물 6의 합성.
Figure 112020106673762-pat00050
중간체 6-1의 합성
중간체 1-1 7.62g(27.44mmol), 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenylpyridine 10.58g (27.44mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 6-1을 9.28g (수율 58%) 수득하였다.
화합물 6의 합성
중간체 6-1 9.28g(15.92mmol), dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid 3.37g(15.92mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 6을 7.17g (수율 63%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 715
합성예 7: 화합물 7의 합성.
Figure 112020106673762-pat00051
중간체 7-1의 합성
상기 2-bromo-7-chloro-9H-carbazole 10.0g (35.64mmol), [1,1'-biphenyl]-2-ylboronic acid 7.06g (35.64mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 7-1을 8.45g (수율 67%) 수득하였다.
중간체 7-2의 합성
중간체 7-1 8.45g(23.88mmol), 2-bromodibenzo[b,d]furan 5.90g(23.88mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 7-2를 7.95g (수율 64%) 수득하였다.
화합물 7의 합성
중간체 7-2 7.95g(15.29mmol), (4,6-diphenylpyridin-2-yl)boronic acid 4.21g(15.29mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 7을 6.45g (수율 59%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 715
합성예 8: 화합물 8의 합성.
Figure 112020106673762-pat00052
중간체 8-1의 합성
상기 2-bromo-7-chloro-9H-carbazole 10.0g (35.64mmol), naphthalen-1-ylboronic acid 6.13g (35.64mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 8-1을 7.59g (수율 65%) 수득하였다.
중간체 8-2의 합성
중간체 8-1 7.59g(23.15mmol), 1-(3-bromophenyl)dibenzo[b,d]thiophene 7.85g(23.15mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 중간체 1-2의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 중간체 8-2를 8.28g (수율 61%) 수득하였다.
화합물 8의 합성
중간체 8-2 8.28g(14.12mmol), (2,6-diphenylpyridin-4-yl)boronic acid 3.88g(14.12mmol) 을 이용한 것 외에는 상기 화합물 1의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 8을 5.45g (수율 56%) 수득하였다.
MS: [M+H]+= 689
<실시예 1>
실시예 1-1: 화합물 1을 적용한 유기 발광 소자 제작
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 DNTPD을 600Å의 두께로 열진공증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 BPBPA을 50Å, PCZAC 600Å을 순차적으로 진공 증착 하여 정공 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 200Å으로 합성예 1에 따른 화합물 1과 4CzIPN을 20:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 DBFTrz(50Å)과 ZADN(300Å)을 순차적으로 증착하여 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF) 와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 전자 주입층 및 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 Х 10-7 내지 5 Х 10-8 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00053
실시예 1-2: 화합물 2를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 2에 따른 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1-3: 화합물 3을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 3에 따른 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 1-4: 화합물 4를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 4에 따른 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 1-5: 화합물 5를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 5에 따른 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 1-6: 화합물 6을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 6에 따른 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 1-7: 화합물 7을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 7에 따른 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 1-8: 화합물 8를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 합성예 8에 따른 화합물 8를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
<비교예 1>
비교예 1-1: 비교 화합물 GH 1을 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00054
비교예 1-2: 비교 화합물 GH 2를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00055
비교예 1-3: 비교 화합물 GH 3을 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00056
비교예 1-4: 비교 화합물 GH 4를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00057
비교예 1-5: 비교 화합물 GH 5를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00058
실시예 1-1 내지 1-8 및 비교예 1-1 내지 1-5에 의해 제작된 유기 발광 소자를 Photo Research사 PR-655 IVL 계측기를 활용하여 전류-전압-휘도(current-voltage-luminance: IVL), 색좌표(CIE), 발광효율(LE) 특성을 측정 하였으며, 하기 표 1 에 결과를 나타내었다.
화합물
(호스트)		 전압(V)
(@10mA/cm2)		 효율(cd/A)
(@10mA/cm2)		 색좌표(x, y)
(CIE)
실시예 1-1 화합물 1 4.9 33.9 0.34, 0.61
실시예 1-2 화합물 2 4.8 36.5 0.33, 0.65
실시예 1-3 화합물 3 4.6 33.7 0.31, 0.60
실시예 1-4 화합물 4 4.6 35.8 0.35, 0.61
실시예 1-5 화합물 5 4.6 34.5 0.33, 0.62
실시예 1-6 화합물 6 4.7 33.8 0.33, 0.60
실시예 1-7 화합물 7 4.7 36.0 0.34, 0.64
실시예 1-8 화합물 8 4.8 34.9 0.34, 0.65
비교예 1-1 GH 1 5.1 28.7 0.33, 0.57
비교예 1-2 GH 2 5.4 27.1 0.32, 0.58
비교예 1-3 GH 3 5.2 25.0 0.33, 0.57
비교예 1-4 GH 4 5.3 27.7 0.32, 0.58
비교예 1-5 GH 5 5.3 25.4 0.33, 0.57
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명 화학식 1의 화합물을 지연 형광 발광층의 호스트로 사용한 실시예 1-1 내지 1-8은 비교예 화합물 GH 1 내지 GH 5를 사용한 경우보다 전압 및 효율이 우수한 결과를 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 2-1: 화합물 1을 적용한 유기 발광 소자 제작
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 m-MTDATA(60nm) / TCTA(80 nm) / 호스트 + Ir(ppy)3(호스트 100 중량부 대비 10 중량부) (300nm) / BCP(10 nm)/ Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al (200nm) 순으로 발광 소자를 구성하고, 상기 호스트로서 합성예 1에 따른 화합물 1을 사용하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure 112020106673762-pat00059
실시예 2-2: 화합물 2를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 2에 따른 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2-3: 화합물 3을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 3에 따른 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 2-4: 화합물 4를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 4에 따른 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 2-5: 화합물 5를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 5에 따른 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 2-6: 화합물 6을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 6에 따른 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 2-7: 화합물 7을 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 7에 따른 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
실시예 2-8: 화합물 8를 적용한 유기 발광 소자 제작
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 합성예 8에 따른 화합물 8를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다
<비교예 2>
비교예 2-1: 비교 화합물 GH 1을 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00060
비교예 2-2: 비교 화합물 GH 2를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00061
비교예 2-3: 비교 화합물 GH 3을 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00062
비교예 2-4: 비교 화합물 GH 4를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00063
비교예 2-5: 비교 화합물 GH 5를 적용한 유기 발광 소자 제작
화합물 1 대신 하기 비교예 화합물 GH 5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020106673762-pat00064
실시예 2-1 내지 2-8 및 비교예 2-1 내지 2-5에 의해 제작된 유기 발광 소자를 Photo Research사 PR-655 IVL 계측기를 활용하여 전류-전압-휘도(current-voltage-luminance: IVL), 색좌표(CIE), 발광효율(LE) 특성을 측정 하였으며, 하기 표 2에 결과를 나타내었다.
화합물
(호스트)		 전압(V)
(V@19000nit)		 효율(cd/A)
(cd/A@10000nit)		 색좌표(x, y)
(CIE)
실시예 2-1 화합물 1 3.58 125.64 (0.249, 0.702)
실시예 2-2 화합물 2 3.52 127.23 (0.248, 0.706)
실시예 2-3 화합물 3 3.57 125.80 (0.248, 0.707)
실시예 2-4 화합물 4 3.60 127.75 (0.247, 0.705)
실시예 2-5 화합물 5 3.61 126.48 (0.249, 0.702)
실시예 2-6 화합물 6 3.59 125.61 (0.248, 0.706)
실시예 2-7 화합물 7 3.60 127.09 (0.248, 0.707)
실시예 2-8 화합물 8 3.61 126.88 (0.247, 0.705)
비교예 2-1 GH 1 4.11 120.72 (0.247, 0.705)
비교예 2-2 GH 2 4.04 121.14 (0.248, 0.702)
비교예 2-3 GH 3 4.13 120.94 (0.247, 0.705)
비교예 2-4 GH 4 4.10 121.13 (0.248, 0.702)
비교예 2-5 GH 5 4.11 120.72 (0.247, 0.705)
상기 표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명 화학식 1의 화합물을 인광 발광층의 호스트로 사용한 실시예 2-1 내지 2-8은 비교예 화합물 GH 1 내지 GH 5를 사용한 경우보다 전압 및 효율이 우수한 결과를 나타내었다.
1: 기판
2: 양극
3: 정공주입층
4: 정공수송층
5: 발광층
6: 정공차단층
7: 전자수송층
8: 전자주입층
9: 음극

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112022087719943-pat00065

    상기 화학식 1에 있어서,
    L5는 직접결합; 또는 아릴렌기이고,
    Ar51은 아릴기이고,
    HAr51은 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이고,
    HAr52는 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이고,
    HAr51과 -L5-HAr52는 동시에 디페닐피리딜기가 아니고,
    HAr51 및 HAr52 중 적어도 하나는 디페닐피리딜기이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 L5는 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이고,
    상기 Ar51은 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
    상기 HAr51은 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이고,
    상기 HAr52는 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 디페닐피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기인 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 HAr51 및 HAr52 중 하나는 디페닐피리딜기인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 HAr51 및 HAr52 중 하나는 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기인 것인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112022087719943-pat00066

    상기 화학식 1-1에 있어서, Ar51 및 L5 의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
    Ar52는 페닐기; 비페닐기; 또는 나프틸기이고,
    G1은 페닐기이고,
    g1은 2이다.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure 112022087719943-pat00067

    [화학식 2-2]
    Figure 112022087719943-pat00068

    상기 화학식 2-1 및 2-2에 있어서, Ar51 및 L5의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
    X51 및 X52는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O; 또는 S이고,
    R51 및 R52는 수소이고,
    G1은 페닐기이고,
    g1은 2이고,
    r51 및 r52는 각각 0 내지 7의 정수이다.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    Figure 112020106673762-pat00069

    Figure 112020106673762-pat00070

    Figure 112020106673762-pat00071

    Figure 112020106673762-pat00072

    Figure 112020106673762-pat00073

    Figure 112020106673762-pat00074

    Figure 112020106673762-pat00075

    Figure 112020106673762-pat00076

    Figure 112020106673762-pat00077

    Figure 112020106673762-pat00078

    Figure 112020106673762-pat00079

    Figure 112020106673762-pat00080

    Figure 112020106673762-pat00081
    .
  9. 제1 전극; 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 및 3 내지 8 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 발광층은 인광 물질 또는 지연 형광 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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