KR20100006979A - 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자 - Google Patents

신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자에 관한 것으로, 상기 안트라센 유도체는 유기발광소자를 비롯한 유기전자소자에서 정공주입, 정공 수송, 전자 주입 및 수송, 또는 발광 물질 역할을 할 수 있으며, 특히 단독으로 발광 호스트 역할을 할 수 있다. 본 발명에 따른 유기전자소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.

Description

신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자{NEW ANTHRACENE DERIVATIVES AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자에 관한 것이다.
유기전자소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기전자소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)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 전기 소자이다.
유기전자소자의 예로는 유기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체(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 유기전자소자들에서는 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 유기발광소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기발광소자의 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 유기발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하 수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 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 재료로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트 보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이 때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기발광소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기발광소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다. 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기전자소자에서도 마찬가지이다.
특히 발광재료로서 안트라센을 포함하는 물질들이 이미 파이렌이나 크라이센 유도체들 보다 훨씬 더 많이 알려져 있다.(US5638308, US6465115, US2006-0154076, US2006-0216633, US2007-0285009, US2007-0088185) 안트라센 골격에 치환가능한 10개의 위치 중 9,10-위치에 다양한 치환기를 도입한 안트라센 유도체들과 9,10-위치 외에 추가적인 치환기 도입으로 가능한 trivalent, tetravalent 안트라센에 관한 물질이 개시되어 있다. 하지만 안트라센에 치환된 위치 변화에 따른 발광재료의 수명이나 효율 등의 특성에 관한 연구는 거의 진행되지 않았다. 전술한 안트라센 유도체는 청색, 녹색 발광재료로 사용되지만 소자 수명과 효율의 개선이 지속적으로 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 신규한 안트라센 유도체를 합성하였으며, 이러한 화합물들이 유기전자소자에서 발광층을 비롯한 유기물층에 사용됨으로써, 유기전자소자의 효율 상승, 구동전압 하강, 및 안정성 상승 효과가 우수하여짐을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 안트라센 유도체를 제공한다.
Figure 112008049932380-PAT00001
상기 화학식 1에 있어서,
n은 1 내지 3의 정수이며, n이 2 이상인 경우 괄호안의 구조는 서로 같거나 상이하고,
L1, L2 및 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접 결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테 로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
단, n이 1이고 Ar1 및 Ar2가 치환 또는 비치환된 아릴; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸릴인 경우, Ar은 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴, 치환 또는 비치환된 플루오레닐, 치환 또는 비치환된 카바졸릴 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민으로 N-치환된 카바졸; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴 또는 치환 또는 비치환된 카바졸로 치환된 아릴; 고리원으로 N을 포함하는 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 페닐티에닐; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
a 및 b는 0 내지 3의 정수이고, a가 2 이상인 경우 X1은 서로 같거나 상이하며, b가 2 이상인 경우 X2는 서로 같거나 상이하고;
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 서로 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이다.
또한, 본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기전자소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자를 제공한다.
본 발명에 따른 신규한 안트라센 유도체는 유기전자소자에서 단독으로 발광 호스트로서 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 안트라센 유도체는 유기발광소자를 비롯한 유기전자소자에서 정공 주입, 정공 수송, 전자 주입 및 수송, 또는 발광 물질 역할을 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유기전자소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 안트라센 유도체에는 하기 화학식 2 내지 5의 화합물이 포함된다.
Figure 112008049932380-PAT00002
Figure 112008049932380-PAT00003
Figure 112008049932380-PAT00004
Figure 112008049932380-PAT00005
상기 화학식 2 내지 5에 있어서, Ar, X1, X2, Ar1, Ar2, a, b 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같고, Ar3 내지 Ar8은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴이다.
상기 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t- 부틸기, 펜틸기, 헥실기 및 헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
상기 알케닐기의 예로는 메테닐기, 에테닐기, 프로필레닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 20의 입체적 방해를 주지 않는 것이 바람직하며, 구체적인 예로는 시클로펜틸기 또는 시클로헥실기가 더욱 바람직하나, 이들에 한정되지 않는다.
상기 아릴기는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 비페닐기, 페난트릴, 파이레닐, 크라이세닐, 트리페닐레닐 및 페릴레닐 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. . 상기 아릴기는 2 이상의 아릴기가 공유결합에 의하여 결합된 기를 포함한다.
상기 헤테로아릴기는 피롤릴, 피리딜, 비피리딜기, 인돌릴, 이소인돌릴, 푸릴, 벤조푸라닐, 이소벤조푸라닐, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 퀴녹살리닐, 페난트리디닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페나지닐, 페노티아디닐, 페녹사지닐, 푸라진일, 티에닐, 벤조티에닐, 이소벤조티에닐, 이미다졸기, 및 옥사졸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 상기 헤테로아릴기는 2 이상의 헤테로아릴기가 공유결합에 의하여 결합된 기를 포함한다.
상기 아릴아민기는 C6~C20의 아릴기로 치환된 아민기인 것이 바람직하며, 상기 아릴기는 아릴알케닐기로 치환될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, '치환 또는 비치환'은 C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, C2~C20의 알키닐기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C50 의 아릴기, C5~C50의 헤테로아릴기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 기로 치환 또는 비치환되었음을 의미한다.
상기 화학식 1의 화합물에 있어서, n이 1인 경우 Ar, Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴아민인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 화합물에 있어서, n이 1이고 Ar1 및 Ar2가 치환 또는 비치환된 아릴; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸릴인 경우, Ar은 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴, 치환 또는 비치환된 플루오레닐, 치환 또는 비치환된 카바졸릴 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민으로 N-치환된 카바졸; 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴 또는 카바졸로 치환된 아릴; 고리원으로 N을 포함하는 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 페닐티에닐; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 화합물에서, n이 2인 경우 Ar은
Figure 112008049932380-PAT00006
로 이루어진 군으로부터 선택된 기인 것이 바람직하다. 이들 기는 C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, C2~C20의 알키닐기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C50의 아릴기, C5~C50의 헤테로아릴기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물에서, Ar은 하기 구조식으로 표시되는 기로부터 선택되는 것이 더욱 바람직하며, 이들 기는 C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, C2~C20의 알키닐기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C20의 아릴기, C5~C20의 헤테로아릴기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
Figure 112008049932380-PAT00007
상기 화학식 1의 화합물에서, Ar1 및 Ar2는 페닐기, 비페닐기, 나프탈렌기, 안트라세닐기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50의 아릴기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 화합물에 있어서 n=1인 화합물을 하기 표 1에 나타내었으나, 본 발명의 범위가 하기 표 1의 화합물로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008049932380-PAT00008
Figure 112008049932380-PAT00009
Figure 112008049932380-PAT00010
Figure 112008049932380-PAT00011
Figure 112008049932380-PAT00012
상기 화학식 1의 화합물에 있어서 n=2인 화합물을 하기 표 1에 나타내었으나, 본 발명의 범위가 하기 표 2의 화합물로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008049932380-PAT00013
Figure 112008049932380-PAT00014
Figure 112008049932380-PAT00015
상기 화학식 1의 화합물에 있어서 n=1이고, Ar1은 -Ar3Ar4이며, Ar2는 -Ar5Ar6인 화합물을 하기 표 3에 나타내었으나, 본 발명의 범위가 하기 표 3의 화합물로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008049932380-PAT00016
Figure 112008049932380-PAT00017
Figure 112008049932380-PAT00018
Figure 112008049932380-PAT00019
Figure 112008049932380-PAT00020
Figure 112008049932380-PAT00021
Figure 112008049932380-PAT00022
상기 화학식 1의 화합물에 있어서 n=2이고, Ar1은 -Ar3Ar4이며, Ar2는 -Ar5Ar6인 화합물을 하기 표 4에 나타내었으나, 본 발명의 범위가 하기 표 4의 화합물로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008049932380-PAT00023
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체는 스즈키 커플링 반응과 같은 이미 알려진 합성법을 이용하여 합성할 수 있다. 더욱 구체적인 제조방법은 이하의 제조예에 기재되며, 당업자는 하기 제조예에 기재된 구체적인 예를 변형하여 본 발명의 화합물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전자소자는 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체를 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기전자소자는 전술한 화합물들을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기전자소자의 제조 방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다. 이하에서는 유기발광소자에 대하여 예시한다.
전술한 본 발명의 화합물들은 유기발광소자에서 단독으로 발광 물질의 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 적절한 발광 도판트와 함께 발광 호스트, 또는 적절한 발광 호스트와 함께 발광 도판트 역할을 할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 상태에 있어서, 유기발광소자는 제 1 전극과 제 2 전극 및 이 사이에 배치된 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으며, 전술한 본 발명에 따른 화합물을 유기발광소자의 유기물층 중 1층 이상에 사용한다는 것을 제외하고는 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 유기발광소자의 구조는 도 1에 예시되어 있다.
예컨대, 본 발명에 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, 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 유기발광소자를 제조할 수도 있다.
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 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 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공주입이 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; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(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](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 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 정공주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송 물질로는 양극이나 정공주입층으로부터 정공을 수송 받아 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 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3); 카바졸 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 전자수송 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.
본 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터 등을 비롯한 유기전자소자에서도 유기발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 다단계 화학 반응으로 제조할 수 있다. 상기 화합물들의 제조는 하기 실시예에 의해 기술된다. 본 발명의 화합물은 하기 중간체 화합물 A 내지 W와 같은 중간체 화합물로부터 제조될 수 있다. 이들 화합물들에서, "Br" 및 "Cl"은 각각 임의의 다른 반응성 원자 또는 작용기로 치환될 수 있다.
Figure 112008049932380-PAT00024
제조예 1 : 화합물 A의 제조
질소 분위기하에서, 1,8-디클로로안트라퀴논 (50 g, 0.18 mol), 페닐보론산 (48 g, 0.4 mol), Pd(PPh3)4 (6.3 g, 2.17 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (200 mL)과 THF (400 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 THF/EtOH로 재결정하여 화합물 A (47 g, 72%)를 얻었다.: MS [M] = 360
제조예 2 : 화합물 B의 제조
질소 분위기하에서, 1,8-디클로로안트라퀴논 (20g, 72.2 mmol), 2-나프탈렌보론산 (27.3 g, 158 mmol), Pd(PPh3)4 (2.5 g, 2.17 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (100 mL)과 THF (500 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 THF/EtOH로 재결정하여 화합물 B (17 g, 52%)를 얻었다.: MS [M] = 460
제조예 3 : 화합물 C의 제조
질소 분위기하에서 상기 제조예 1에서 제조한 화합물 A(11.2 g, 20.5 mmol)을 아세트산 (200 mL)에 분산시킨 후 57% HI(500 mL), 50% H3PO2 (250 mL)를 가한 후 4일 동안 끓이면서 교반하였다. 상온에서 냉각한 후 클로로포름으로 층분리하여 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EtOH로 재결정하여 화합물 C (58 g, 65 %)를 얻었다. MS [M] = 330
제조예 4 : 화합물 D의 제조
질소분위기하에서 상기 제조예 2에서 제조한 화합물 B (16 g, 34.7 mmol), 를 아세트산 (750 mL)에 분산시킨 후 57% HI(100 mL), 50% H3PO2 (50 mL) 을 가한 후 3일 동안 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고, 반응 중 생성된 고체를 여과한 후 클로로 포름에 녹여 황산 마그네슘 처리를 한다. 이 유기층을 감압 증류 후 EtOH로 재결정하여 노란색의 고체 화합물 D(7.96 g, 53%)을 얻었다. MS [M] = 430
제조예 5 : 화합물 E의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 3에서 제조한 화합물 C(11.6 g, 35 mmol) 을 클로로포름 (200 mL)에 녹인 후 NBS (6.25 g, 35 mmol)을 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 화합물 E (5 g, 36%)를 얻었다.: MS [M] = 409
제조예 6 : 화합물 F의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 4 에서 제조한 화합물 D (7.96 g, 18.48 mmol) 을 클로로포름 (400 mL)에 녹인 후 NBS (3.3 g, 18.48 mmol)을 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 화합물 F (5 g, 55%)를 얻었다.: MS [M] = 509
제조예 7 : 화합물 G의 제조
질소 분위기하에서, 1,8-디클로로안트라퀴논(2.0 g, 7.0 mmol)을 KBr (4.0 g, 33.6 mmol, CuCl2(0.1 g, 0.7 mmol), 85% H3PO4 (4 mL)을 나이트로 벤젠(15 mL)에 녹였다. 반응 혼합액의 온도가 200℃가 될 때까지 용액으로부터 물을 증류한 후 반응 혼합액을 24시간 동안 환류 교반하였다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각 시키고 메탄올을 넣어 침전시켰다. 컬럼 크로마토그래피로 정제 후 건조하여 화합물 G (1.3 g, 45 %) 를 얻었다. : MS [M] = 336
제조예 8 : 화합물 H의 제조
질소 분위기하에서 상기 제조예 7에서 제조한 화합물 G(7.5 g, 20.5 mmol)을 아세트산 (200 mL)에 분산시킨 후 57% HI(500 mL), 50% H3PO2 (250 mL)를 가한 후 4일 동안 끓이면서 교반하였다. 상온에서 냉각한 후 클로로포름으로 층분리하여 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EtOH로 재결정하여 화합물 H (4.42 g, 65 %)를 얻었다. MS [M] = 336
제조예 9 : 화합물 I의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 8에서 제조한 화합물 H (4 g, 11.9 mmol), 화합물 Q (9.9 g, 24.9 mmol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.36 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (40 mL)과 THF (80 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 THF/EtOH로 재결정하여 화합물 I (6.9 g, 82%)를 얻었다.: MS [M] = 714
제조예 10 : 화합물 J의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 9 에서 제조한 화합물 I (6.9 g, 9.66 mmol) 을 클로로포름 (500 mL)에 녹인 후 NBS (1.7 g, 18.48 mmol)을 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 화합물 J (3.8 g, 50%)를 얻었다.: MS [M] = 793
제조예 11 : 화합물 M의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 8에서 제조한 화합물 H (4 g, 11.9 mmol), 2-피리딘 보론산 (3.0 g, 24.9 mmol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.36 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (40 mL)과 THF (80 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 THF/EtOH로 재결정하여 화합물 M (3.2 g, 80%)를 얻었다.: MS [M] = 332
제조예 12 : 화합물 N의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 11 에서 제조한 화합물 M (3.21 g, 9.66 mmol) 을 클로로포름 (300 mL)에 녹인 후 NBS (1.7 g, 18.48 mmol)을 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 화합물 N (2.0 g, 50%)를 얻었다.: MS [M] = 411
Figure 112008049932380-PAT00025
제조예 13 : 화합물 S의 제조
질소 분위기하에서, 1,8-디클로로안트라퀴논 (10 g, 36 mmol), 암모니아수(200 mL)에 녹이고 Zn dust(500 g)을 넣고 환류 교반하였다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 여과한 후 반응 여액에서 유기층을 층 분리하고 유기층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Hexane으로 재결정해 얻은 고체를 아이소 프로필 알코올에 녹이고 진한 염산을 넣어 5시간 동안 환류 교반 시킨다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 생성된 고체를 여과하여 물로 씻어준 후 건조하여 화합물 S(5.56g, 63%)를 얻었다.: MS [M] = 246
제조예 14 : 화합물 T의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 13에서 제조한 화합물 S(5.56 g, 22.5 mmol) 을 클로로포름 (200 mL)에 녹인 후 NBS (4.2 g, 24 mmol)을 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 화합물 T(2.3 g, 30%)를 얻었다.: MS [M] = 325
Figure 112008049932380-PAT00026
제조예 15 : 화합물 U 의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 14에서 제조한 화합물 T(2.3 g, 7.05 mmol), 2-나프탈렌 보론산(1.33 g, 7.76 mmol), Pd(PPh3)4 (0.24 g, 0.21 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (40 mL)과 THF (80 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 U (2.2 g, 85 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 372
제조예 16 : 화합물 V 의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 14에서 제조한 화합물 T(2.3 g, 7.05 mmol), 4-(나프탈레닐-3)페닐 보론산(1.92 g, 7.76 mmol), Pd(PPh3)4 (0.24 g, 0.21 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (40 mL)과 THF (80 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 V(2.65 g, 84 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 448
제조예 17 : 화합물 W 의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 14에서 제조한 화합물 T(2.3 g, 7.05 mmol), 3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보라닐-2)-9-페닐-9H-카바졸 (2.86 g, 7.76 mmol), Pd(PPh3)4 (0.24 g, 0.21 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (40 mL)과 THF (80 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 W (2.95 g, 86 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 487
실시예 1 : 화합물 1-69 의 제조
Figure 112008049932380-PAT00027
질소 분위기하에서, 상기 제조예 15에서 제조한 화합물 U(2.2 g, 5.89 mmol), 다이페닐아민 (2.09 g, 12.38 mmol), pd(dba)2 (0.097 g, 0.17 mmol) , P(t-Bu)3 (0.05 g, 0.255 mmol) 및 소듐 t-부톡사이드 (2.45 g, 25.5 mmol) 를 톨루엔 (100 mL)에 넣고, 5시간 가량 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액을 THF와 H2O의 혼합액에 넣었다. 유기층을 층분리하고 MgSO4로 건조한 후 농축시켰다. 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 화합물 1-69 (3 g, 80%)을 얻었다. MS [M] = 638
실시예 2 : 화합물 1-68 의 제조
Figure 112008049932380-PAT00028
질소 분위기하에서, 상기 제조예 16에서 제조한 화합물 V(2.6 g, 5.89 mmol), 다이페닐아민 (2.09 g, 12.38 mmol), pd(dba)2 (0.097 g, 0.17 mmol) , P(t-Bu)3 (0.05 g, 0.255 mmol) 및 소듐 t-부톡사이드 (2.45 g, 25.5 mmol) 를 톨루엔 (100 mL)에 넣고, 5시간 가량 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액을 THF와 H2O의 혼합액에 넣었다. 유기층을 층분리하고 MgSO4로 건조한 후 농축시켰다. 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 화합물 1-68 (3.1 g, 75%)을 얻었다. MS [M] = 714
실시예 3 : 화합물 1-119의 제조
Figure 112008049932380-PAT00029
질소 분위기하에서, 상기 제조예 17에서 제조한 화합물 W(2.9 g, 5.89 mmol), 다이페닐아민 (2.09 g, 12.38 mmol), pd(dba)2 (0.097 g, 0.17 mmol) , P(t-Bu)3 (0.05 g, 0.255 mmol) 및 소듐 t-부톡사이드 (2.45 g, 25.5 mmol) 를 톨루엔 (100 mL)에 넣고, 5시간 가량 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액을 THF와 H2O의 혼합액에 넣었다. 유기층을 층분리하고 MgSO4로 건조한 후 농축시켰다. 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 화합물 1-119 (3.4 g, 76%)을 얻었다. MS [M] = 753
실시예 4 : 화합물 1-8의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보라닐-2)-9-페닐-9H-카바졸 (3.6 g, 10 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-8 (3.8 g, 86 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 571
실시예 5 : 화합물 1-21의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 6에서 제조한 화합물 F(4 g, 7.8 mmol), 화합물 R (2.3 g, 8.0 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-21(3.8 g, 86 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 664
실시예 6 : 화합물 1-24의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 6에서 제조한 화합물 F (6.1 g, 12 mmol), 화합물 P (4.9 g, 12 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (200 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-24 (5.2 g, 70 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 709
실시예 7 : 화합물 1-136의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 10에서 제조한 화합물 J (4.0 g, 9.8 mmol), 화합물 P (4.4 g, 10.79 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (200 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-136 (5.2 g, 80 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 993
실시예 8 : 화합물 1-137의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 다이페닐아민 (2.09 g, 12.38 mmol), pd(dba)2 (0.097 g, 0.17 mmol) , P(t-Bu)3 (0.05 g, 0.255 mmol) 및 소듐 t-부톡사이드 (2.45 g, 25.5 mmol) 를 톨루엔 (100 mL)에 넣고, 5시간 가량 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액을 THF와 H2O의 혼합액에 넣었다. 유기층을 층분리하고 MgSO4로 건조한 후 농축시켰다. 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 화합물 1-137(3 g, 80%)을 얻었다. MS [M] = 497
실시예 9 : 화합물 1-138의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 화합물 K(5.9 g, 10.75 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-138(8.2 g, 85 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 810
실시예 10 : 화합물 1-10의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 화합물 R (3.1 g, 10.75 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-10 (3.8 g, 83 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 573
실시예 11 : 화합물 1-139의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 화합물 L (4.2 g, 10.75 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-139 (3.8 g, 83 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 675
실시예 12 : 화합물 1-140의 제조
질소 분위기하에서, 상기 제조예 14에서 제조한 화합물 T(1.0 g, 3.0 mmol), 다이페닐아민 (2.09 g, 12.38 mmol), pd(dba)2 (0.097 g, 0.17 mmol) , P(t-Bu)3 (0.05 g, 0.255 mmol) 및 소듐 t-부톡사이드 (2.45 g, 25.5 mmol) 를 톨루엔 (100 mL)에 넣고, 5시간 가량 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액을 THF와 H2O의 혼합액에 넣었다. 유기층을 층분리하고 MgSO4로 건조한 후 농축시켰다. 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 화합물 1-140 (0.82 g, 80%)을 얻었다. MS [M] = 679
실시예 13 : 화합물 1-40의 제조
Figure 112008049932380-PAT00030
질소 분위기하에서, 상기 제조예 5에서 제조한 화합물 E(4 g, 9.7 mmol), 1,4-벤젠다이보론산 (0.95 g, 5.75 mmol), Pd(PPh3)4 (0.3 g, 0.29 mmol)을 2M K2CO3 수용액 (80 mL)과 THF (120 mL)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층 분리하고 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 THF와 에탄올로 재결정하여 화합물 1-40 (3.0 g, 78 %)를 얻었다. MS [M+H]+ = 734
실험예
ITO(인듐주석산화물)가 1000 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판 (corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 분산제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2 차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후, 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, 플라즈마 세정기로 수송시켜 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
상기 ITO 전극 위에 3,6-비스-2-나프틸페닐아미노-N-[4-(2-나프틸페닐)아미노 페닐]카바졸(800 Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (300 Å), 하기 표 5의 호스트 및 도펀트(실험예 1 내지 14) (300 Å), 및 9,10-비스-2-나프틸-2-[4-(N-페닐벤조이미다조일)페닐]안트라센 (300 Å)을 순차적으로 열 진공 증착하여 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 차례로 형성시켰다. 상기 발광층 형성시 도판트 물질로 하기 화학식 D1의 아민 화합물을 도핑하였다(도핑농도 4%).
비교실험예에서는 상기 발광층에 비교 화합물로 호스트 물질 (H1)를 사용하였고, 도판트 물질로는 아민 화합물(D1)을 사용하였다(실험예 15).
Figure 112008049932380-PAT00031
상기 전자수송층 위에 순차적으로 12 Å 두께의 리튬 플루라이드 (LiF)와 2000 Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하고 유기발광소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 x 10-7~ 5 x 10-8 torr를 유지하였다.
Figure 112008049932380-PAT00032
도 1은 본 발명의 하나의 실시 상태에 따른 유기발광소자의 구조를 예시한 도이다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체:
    [화학식 1]
    Figure 112008049932380-PAT00033
    상기 화학식 1에 있어서,
    n은 1 내지 3의 정수이며, n이 2 이상인 경우 괄호안의 구조는 서로 같거나 상이하고,
    L1, L2 및 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접 결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌이고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플 루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
    단, n이 1이고 Ar1 및 Ar2가 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸릴인 경우, Ar은 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴, 치환 또는 비치환된 플루오레닐, 치환 또는 비치환된 카바졸릴 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민으로 N-치환된 카바졸; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴 또는 치환 또는 비치환된 카바졸로 치환된 아릴; 고리원으로 N을 포함하는 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 페닐티에닐; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이고,
    a 및 b는 0 내지 3의 정수이고, a가 2 이상인 경우 X1은 서로 같거나 상이하 며, b가 2 이상인 경우 X2는 서로 같거나 상이하고;
    X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 서로 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 치환 또는 비치환된 카바졸릴; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 하기 화학식 2 내지 5로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 2]
    Figure 112008049932380-PAT00034
    [화학식 3]
    Figure 112008049932380-PAT00035
    [화학식 4]
    Figure 112008049932380-PAT00036
    [화학식 5]
    Figure 112008049932380-PAT00037
    상기 화학식 2 내지 5에 있어서, Ar, X1, X2, Ar1, Ar2, a, b 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 같고, Ar3 내지 Ar8는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n이 1이고, Ar, Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴아민인 것인 안트라센 유도체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n이 1이고, Ar1 및 Ar2가 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴; 치환 또는 비치환된 축합고리계 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸릴이며, Ar은 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬, 치환 또는 비치 환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴, 치환 또는 비치환된 플루오레닐, 치환 또는 비치환된 카바졸릴 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민으로 N-치환된 카바졸; 탄소수 3 내지 50의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴 또는 카바졸로 치환된 아릴; 고리원으로 N을 포함하는 치환 또는 비치환된 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴; 페닐티에닐; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민인 것인 안트라센 유도체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n이 2이고, Ar은
    Figure 112008049932380-PAT00038
    로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 Ar은 C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, C2~C20의 알키닐기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C50의 아릴기, C5~C50의 헤테로아릴기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 것인 안트라센 유도체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n이 2이고, Ar은 하기 구조식으로 표시되는 기로부터 선택되고, 상기 Ar은 C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, C2~C20의 알키닐기, C3~C20의 시클로알킬기, C3~C20의 헤테로시클로알킬기, C6~C20의 아릴기, C5~C20의 헤테로아릴기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 것인 안트라센 유도체:
    Figure 112008049932380-PAT00039
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n은 1이고, Ar, Ar1, Ar2, L1, L2, L3, X1 및 X2는 하기 표에 표시된 치환기들인 것인 안트라센 유도체:
    [표 1]
    Figure 112008049932380-PAT00040
    Figure 112008049932380-PAT00041
    Figure 112008049932380-PAT00042
    Figure 112008049932380-PAT00043
    Figure 112008049932380-PAT00044
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n은 2이고, Ar, Ar1, Ar2, L1, L2, L3, X1 및 X2는 하기 표에 표시된 치환기들인 것인 안트라센 유도체:
    [표 2]
    Figure 112008049932380-PAT00045
    Figure 112008049932380-PAT00046
    Figure 112008049932380-PAT00047
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n은 1이고, Ar1은 -Ar3Ar4이며, Ar2는 -Ar5Ar6이며, Ar, Ar3 내지 Ar6, L1, L2, L3, X1 및 X2는 하기 표에 표시된 치환기들인 것인 안트라센 유도체:
    [표 3]
    Figure 112008049932380-PAT00048
    Figure 112008049932380-PAT00049
    Figure 112008049932380-PAT00050
    Figure 112008049932380-PAT00051
    Figure 112008049932380-PAT00052
    Figure 112008049932380-PAT00053
    Figure 112008049932380-PAT00054
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1에 있어서 n은 2이고, Ar1은 -Ar3Ar4이며, Ar2는 -Ar5Ar6이며, Ar, Ar3 내지 Ar6, L1, L2, L3, X1 및 X2는 하기 표에 표시된 치환기들인 것인 안트라센 유도체:
    [표 4]
    Figure 112008049932380-PAT00055
  11. 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기전자소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층 및 정공수송층을 포함하고, 이 정공주입층 및 정공수송층이 상기 화학식 1의 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 이 발광층이 상기 화학식 1의 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층을 포함하고, 이 전자수송층이 화학식 1의 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 유기전자소자는 유기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 및 유기트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유기전자소자.
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