KR20140076519A - 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기발광 화합물은 발광 효율 및 재료의 수명 특성이 우수하여 발광효율이 우수하면서 동시에 전력효율 및 장수명 특성을 갖는 유기전계발광소자를 제조할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00208

Description

유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{An electroluminescent compound and an electroluminescent device comprising the same}
본 발명은 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기전계발광소자는 평판 표시 소자의 주류인 액정디스플레이에 비해, 시야각, 대조비 등이 우수하고 백라이트가 불필요하며 경량 및 박형이 가능하고 소비전력 측면에서도 유리하며 색 재현 범위가 넓어 차세대 표시소자로서 주목받고 있다.
유기전계발광소자는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
유기전계발광소자는 플라스틱 같은 휠 수 있는 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널이나 무기전계 발광 디스플레이에 비해 10 V 이하의 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 또한, 유기 전계발광소자는 녹색, 청색, 적색의 3 가지 색을 나타낼 수가 있어 차세대 풍부한 색 디스플레이 소자로 많은 관심의 대상이 되고 있다.
유기전계발광소자에서 발광효율을 결정하는 가장 중요한 요인은 발광 재료이다. 발광 재료로는 현재 형광 재료가 널리 사용되고 있으나, 발광 메커니즘 상 인광 재료의 개발이 이론적으로 발광 효율을 보다 개선시킬 수 있는 방법 중의 하나이고, 이에 따라 현재까지 다양한 인광 재료에 대해서 개발이 이루어지고 있으며, 특히 인광 발광 호스트 재료로는 현재까지 CBP가 가장 널리 알려져 있고, BALq 유도체를 호스트로 이용한 유기전계발광소자가 공지되어 있다.
그러나, 인광 발광 재료를 사용한 유기전계발광소자는 형광 발광 재료를 사용한 소자에 비해 전류 효율이 상당히 높으나, 인광 발광 재료의 호스트로 BAlq, CBP 등의 재료를 사용할 경우, 형광재료를 사용한 소자에 비해 구동 전압이 높아서 전력 효율면에서 큰 이점이 없고, 또한, 소자의 수명 측면에서도 만족할만한 수준이 되질 못하여 더욱 안정적이고, 고성능의 호스트 재료의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 종래 재료보다 발광 효율이 우수하면서도 동시에 향상된 전력효율과 장수명 특성을 갖는 유기발광 화합물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 유기발광 화합물을 발광 재료로 채용하여 고효율 및 장수명의 유기전계발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 제공하고, 상기 유기발광 화합물을 유기발광 화합물을 최소한 1개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 유기 박막층을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 [화학식 1]에서의 각 치환기에 대해서는 후술한다.
또한, 본 발명은 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기층으로 이루어진 유기전계발광소자를 제공하고, 상기 유기층은 상기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 최소한 1개 이상 포함한 유기 박막층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유기발광 화합물은 발광층의 호스트로 사용되고, 상기 발광층은 도펀트 화합물을 하나 이상 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 청색, 적색 또는 녹색 발광을 하는 유기 발광층을 하나 더 이상 포함하여 백색 발광을 하는 유기전계발광소자일 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광 화합물은 발광 효율 및 재료의 수명 특성이 우수하여 발광효율이 우수하면서 동시에 전력효율 및 장수명 특성을 갖는 유기전계발광소자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면은 하기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 [화학식 1]에서, Y1 내지 Y8은 각각 독립적으로 CR1 내지 CR8이고(단, Y1과 Y8이 각각 Z와 결합하는 경우 C이다), Z는 CR9R10, SiR11R12 , NR13, PR14, P(=OR15), BR16, O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나이며, k, l 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, W1과 W2는 C이며, 상기 m이 0인 경우 W1과 W2는 서로 공유결합을 형성한다.
또한, 상기 R1 내지 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 R1 내지 R16은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 화합물 [화학식 1]은 하기 [화학식 1a] 내지 [화학식 1f]로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1a] [화학식 1b] [화학식 1c] [화학식 1d]
Figure pat00003
[화학식 1e] [화학식 1f]
Figure pat00004
상기 [화학식 1a] 내지 [화학식 1f]에서, Y1 내지 Y8및 Z는 상기 [화학식 1]에서의 정의와 동일하다.
또한, 보다 바람직한 구현예에 의하면, 하기 [화학식 2] 내지 [화학식 7]로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00005
[화학식 4] [화학식 5]
Figure pat00006
[화학식 6] [화학식 7]
Figure pat00007
상기 [화학식 2] 내지 [화학식 7]에서,
A 및 Z는 각각 독립적으로 CR9R10, SiR11R12 , NR13, PR14, P(=OR15), BR16, O 및 S 중에서 선택된다.
L1은 화학결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 3내지 60의 시클로알킬렌, N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상을 포함하고 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, a 및 b가 2 이상인 경우 복수 개의 L은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
R9 내지 R18은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기일 수 있으며, 구체적으로 탄소수 6 내지 50의 아릴기 또는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기를 2가의 연결기로 한 것으로서, 아릴렌기인 경우에는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 터페닐렌기, 쿼터페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라센일렌기, 페난트릴렌기, 크라이센일렌기, 피렌일렌기, 페릴렌일렌기, 플루오렌일렌기 등일 수 있으며, 더 바람직하게는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 터페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트릴렌기 또는 플루오렌일렌기일 수 있으며, 또한, 헤테로아릴렌기인 경우에 피롤린렌기, 퓨란일렌기, 싸이오페닐렌기, 실롤릴렌기, 피리딜렌기, 이미다졸릴렌기, 피리미딜렌기, 카바졸릴렌기, 셀레노페닐렌기, 옥사다이아졸릴렌기, 트라이아졸릴렌기 등일 수 있으며, 이러한 아릴렌기, 헤테로아릴렌기가 복수 개로 각각 동일하게 또는 상이하게 연결될 수 있다.
바람직한 구현예에 의하면, 상기 L1은 하기 [구조식 1] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1]
Figure pat00008
Figure pat00009
상기 [구조식 1]에서, X는 CR19R20, SiR21R22 , NR23, PR24, P(=OR25), BR26, O 및 S 중에서 선택된다.
상기 R19 내지 R26은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에 의하면, 상기 R17 및 R18은 각각 독립적으로 하기 [구조식 2] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 2]
Figure pat00010
상기 [구조식 2]에서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되고, c는 0 내지 5의 정수이고, c가 2 이상의 정수인 경우 복수 개의 R은 각각 동일하거나 상이하고, 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
또한, 상기 R, R1 내지 R26 및 L1이 각각 치환되는 경우 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 치환되고, 상기 R, R1 내지 R26 및 L1에 치환된 치환기는 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 [화학식 1]은 하기 [화학식 8] 내지 [화학식 311]로 표시되는 화합물 중에서 선택될 수 있다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
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Figure pat00026
Figure pat00028
Figure pat00029
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Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048

본 발명의 다른 일 측면은 상기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 최소한 1개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 유기 박막층에 관한 것이다.
상기 유기 박막층은 상기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 호스트로 하고, 하기 [일반식 A-1] 내지 [일반식 J-1]으로 표시되는 도펀트 화합물을 최소한 1 개 이상 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
[일반식 A-1]
ML1L2L3
상기 M은 7족, 8족, 9족, 10족, 11족, 13족, 14족, 15족 및 16족의 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 Ir, Pt, Pd, Rh, Re, Os, Tl, Pb, Bi, In, Sn, Sb, Te, Au 및 Ag로부터 선택된다. 또한, 상기 L1, L2 및 L3은 리간드로 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 하기 [구조식 D]에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 [구조식 D]내 *은 금속 이온 M에 결합하는 사이트(site)를 표현한다.
[구조식 D]
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
상기 [구조식 D]에서,
상기 R은 서로 상이하거나 동일하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소 중에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
또한, 상기 R은 각각의 인접한 치환기와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 지환족 고리 및 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있다.
상기 L은 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로 고리 또는 융합 고리를 형성할 수 있다.
구체적인 일 예로서, 상기 [일반식 A-1]으로 표시되는 도펀트는 하기 화합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064

[일반식 B-1]
Figure pat00065
상기 [일반식 B-1]에서,
MA1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, 또한, YA11, YA14, YA15 및 YA18 은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내며, YA12, YA13, YA16 및 YA17은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소 원자, 치환 또는 비치환된 질소원자, 산소원자, 황원자를 나타내고, LA11, LA12, LA13, LA14는 각각 앞서 정의한 바와 같은 연결기를 나타내며, QA11, QA12는 MA1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 B-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068

[일반식 C-1]
Figure pat00069
상기 [일반식 C-1]에서,
MB1 은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, YB11, YB14, YB15 및 YB18은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, YB12, YB13, YB16 및 YB17은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소 원자, 치환 또는 비치환의 질소원자, 산소원자, 황원자를 나타내며, LB11, LB12, LB13, LB14는 연결기를 나타내고, QB11, QB12는 MB1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 C-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00070
Figure pat00071

[일반식 D-1]
Figure pat00072
상기 [일반식 D-1]에서,
MC1은 금속 이온을 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, RC11, RC12는 각각 독립적으로 수소 원자, 서로 연결하고 5 원 고리를 형성하는 치환기, 서로 연결하는 것의 없는 치환기를 나타내며, RC13, RC14는 각각 독립에 수소 원자, 서로 연결하고 5 원 고리를 형성하는 치환기, 서로 연결하는 것의 것이 없는 치환기를 나타내며, GC11, GC12는 각각 독립에 질소 원자, 치환 또는 비치환의 탄소 원자를 나타내며, LC11, LC12는 연결기를 나타내며, QC11, QC12는 MC1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 D-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00073
Figure pat00074

[일반식 E-1]
Figure pat00075
상기 [일반식 E-1]에서,
MD1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, GD11, GD12는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소 원자를 나타내며, JD11, JD12, JD13 및 JD14는 각각 독립에 5 원 고리를 형성하는데도 필요한 원자군을 나타내며, LD11, LD12는 연결기를 나타낸다.
상기 [일반식 E-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00076

[일반식 F-1]
Figure pat00077
상기 [일반식 F-1]에서,
ME1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, JE11, JE12는 각각 독립적으로 5 원 고리를 형성하는데도 필요한 원자군을 나타내며, GE11, GE12, GE13 및 GE14는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소 원자를 나타내며, YE11, YE12, YE13 및 YE14는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소원자를 나타낸다.
상기 [일반식 F-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00078

[일반식 G-1]
Figure pat00079
상기 [일반식 G-1]에서,
MF1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타낸다.
LF11, LF12 및 LF13은 연결기를 나타내며, RF11, RF12, RF13 및 RF14는 치환기를 나타내고, RF11과 RF12, RF12 와 RF13, RF13과 RF14는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, 이때 RF1과 RF12, RF13과 RF14가 형성하는 고리는 5 원환이다. 또한 QF11, QF12는 MF1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 G-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00080
Figure pat00081

[일반식 H-1] [일반식 H-2] [일반식 H-3]
Figure pat00082
상기 [일반식 H-1] 내지 [일반식 H-3]에서,
R11, R12는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴의 치환기이며; 또한 서로 인접한 치환기와 융합고리를 형성할 수 있고, q11, q12는 0 내지 4의 정수로서, 바람직하게는 0 내지 2가 될 수 있다.
또한, q11, q12가 2 내지 4인 경우, 복수 개의 R11 및 R12는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
L1은 백금에 결합하는 리간드로서, 오르토 메탈(ortho metal)화 백금 착체를 형성할수 있는 리간드, 함질소헤테로환 리간드, 디케톤 리간드, 할로겐 리간드가 바람직하고, 보다 바람직하게는 오르토 메탈(ortho metal)화 백금 착체를 형성하는 리간드, 비피리딜 리간드 또는 페난트로린 리간드이다.
n1은 0 내지 3의 정수이며, 바람직하게는 0이고, m1은 1 또는 2이고 바람직하게는 2이다.
또한, 상기 n1, m1 은 상기 일반식 H-1로 나타나는 금속 착체가 중성 착체가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 [일반식 H-2]에서,
R21, R22, n2, m2, q22, L2는 각각 상기 R11, R12, n1, m1, q12, L1과 동일하고, q21은 0 내지 2의 정수이며, 0이 바람직하다.
상기 [일반식 H-3]에서,
R31, n3, m3, L3 은 각각 상기 R11, n1, m1, L1과 동일하고, q31은 0 내지 8의 정수를 나타내고, 0 내지 2가 바람직하고, 0이 보다 바람직하다.
상기 [일반식 H-1] 내지 [일반식 H-3]의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00083

[일반식 I-1]
Figure pat00084
상기 [일반식 I-1]에서,
고리A, 고리B, 고리C 및 고리D는 상기 고리 A내지 D중의 어느 2개의 고리는 치환기를 가질 수 있는 질소 함유 헤테로고리를 나타내고, 나머지 2개의 환은 고리는 치환기를 가질 수 있는 아릴고리 또는 헤테로아릴고리를 나타내고, 나타내며, 고리A와 고리B, 고리A와 고리C 및/또는 고리B와 고리D로 축합환을 형성할 수 있다. X1, X2, X3 및 X4는 이 중의 어느 2개가 백금원자에 배위결합하는 질소원자를 나타내고, 나머지 2개는 탄소원자 또는 질소원자를 나타낸다. Q1, Q2 및 Q3은 각각 독립적으로 2가의 원자(단) 또는 결합을 나타내지만, Q1, Q2 및 Q3이 동시에 결합을 나타내지는 않는다. Z1, Z2, Z3 및 Z4는 어느 2개가 배위결합을 나타내고, 나머지 2개는 공유결합, 산소원자 또는 황원자를 나타낸다.
상기 [일반식 I-1]의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
[일반식 J-1]
Figure pat00088
상기 [일반식 J-1]에 있어서,
M은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, Ar1은 치환 또는 비치환의 고리구조를 표현하고, 상기 M에 결합하는 2개의 아조메틴(azomethine) 결합(-C=N-)에 있어서, 질소원자(N)는 각각 상기 M에 결합하고, 전체로서 상기 M에 3좌에서 결합되는 3좌 배위자를 형성하고 있다.
또한, Ar1에 있어서 C는 Ar1으로 표시되는 고리구조를 구성하는 탄소원자를 나타낸다. 또한 상기 R1 및 R2는, 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 치환 또는 비치환의 알킬기 또는 아릴기를 나타내며, L은 1좌 배위자를 표현한다.
상기 [일반식J-1]에 있어서, 상기 M은 Pt인 것이 바람직하다. 또한, 상기 Ar1으로서는, 5원환, 6원환 및 이들의 축합환기부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 [일반식 J-1]의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00089
Figure pat00090
Figure pat00091
또한, 본 발명에 따른 유기 박막층은 상기 도펀트 화합물과 [화학식 1]로 표시되는 호스트 화합물 이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수도 있다.
상기와 같이 호스트 화합물과 더불어 도펀트 화합물이 동시에 포함되는 경우에 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기층으로 이루어진 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 상기 유기층에 본 발명에 따른 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 박막층을 포함한다.
상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있으며, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중의 하나가 본 발명에 따른 유기 박막층일 수 있고, 바람직하게는 상기 발광층이 본 발명에 따른 유기 박막층일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 일 실시예를 하기 도 1을 통해 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도로서, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있으며, 소자의 특성에 따라 다양한 기능을 갖는 유기층을 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기전계발광소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 예시로서, 2-TNATA[4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(α-NPD) 등을 사용할 수 있다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
상기 정공저지층에 사용되는 물질로서, BAlq, BCP, Bphen, TPBI, NTAZ, BeBq2, OXD-7, Liq 및 [화학식 301] 내지 [화학식 307] 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
BAlq BCP Bphen
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
TPBI NTAZ BeBq2
Figure pat00095
OXD-7 Liq
Figure pat00096
[화학식 301] [화학식 302] [화학식 303]
Figure pat00097
[화학식 304] [화학식 305] [화학식 306]
Figure pat00098
[화학식 307]
Figure pat00099
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
상기 전자 수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), ADN, [화학식 401], [화학식 402], 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있다.
Figure pat00100
TAZ BAlq
Figure pat00101
[화합물 401] [화합물 402] BCP
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104

또한, 본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 하기 [화학식 C]로 표시되는 유기 금속 화합물이 단독 또는 상기 전자수송층 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 C]
Figure pat00105
상기 [화학식 C]에서,
Y는 C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접 결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이다. M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이다.
OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서, 상기 O는 산소이며, 상기 A는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
또한, 상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고, 상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고, 상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m+n=3을 만족한다.
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한, 상기 Y는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 C1] [구조식 C2] [구조식 C3]
Figure pat00106
[구조식 C4] [구조식 C5] [구조식 C6]
Figure pat00107
[구조식 C7] [구조식 C8] [구조식 C9] [구조식 C10]
Figure pat00108
[구조식 C11] [구조식 C12] [구조식 C13]
Figure pat00109
[구조식 C14] [구조식 C15] [구조식 C16]
Figure pat00110
[구조식 C17] [구조식 C18] [구조식 C19] [구조식 C20]
Figure pat00111
[구조식 C21] [구조식 C22] [구조식 C23]
Figure pat00112
[구조식 C24] [구조식 C25] [구조식 C26]
Figure pat00113
[구조식 C27] [구조식 C28] [구조식 C29] [구조식 C30]
Figure pat00114
[구조식 C31] [구조식 C32] [구조식 C33]
Figure pat00115
[구조식 C34] [구조식 C35] [구조식 C36]
Figure pat00116
[구조식 C37] [구조식 C38] [구조식 C39]
Figure pat00117
상기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30이 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
L은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알킬기 중에서 선택되고, 상기 L은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소 중에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 더 치환되며, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 청색, 적색 또는 녹색 발광을 하는 유기발광층을 하나 더 이상 포함하여 백색 발광을 하는 것일 수 있고, 평판 디스플레이 장치, 플렉시블 디스플레이 장치, 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치에서 선택되는 장치에 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
합성예 1. 화학식 19의 합성
합성예 1-1. <1-a>의 합성
하기 반응식 1에 의하여 <1-a>를 합성하였다.
[반응식 1]
Figure pat00118
<1-a>
상온에서 질소 퍼지한 2 L 둥근 바닥 플라스크에 시아누르산 염화물(50.0 g, 271 mmol), 테트라하이드로퓨란(500 mL)을 투입하고, 0 ℃로 냉각하여 교반하였다. 페닐마그네슘브로마이드(316 mL, 949 mmol, 3.0 M in diethyl ether)를 1시간 동안 적가한 다음, 실온으로 승온하여 12시간 동안 교반하였다. 반응 종료하면, 반응액을 0 ℃로 냉각한 후, 포화염화암모늄수용액을 투입하였다. 에틸아세테이트와 증류수를 투입하여 층분리시켰다. 유기층을 감압 농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피 및 재결정으로 정제하여 <1-a> (58.4 g, 218 mmol)를 얻었다. (수율 80.5%)
합성예 1-2. <1-b>의 합성
하기 반응식 2에 의하여 <1-b>를 합성하였다.
[반응식 2]
Figure pat00119
<1-b>
상온에서 질소퍼지한 1 L 둥근 바닥 플라스크에 [반응식2]로 부터 얻은 <1-a> (20.0 g, 102 mmol), 수소화나트륨(60%, dispersion in paraffin liquid)(4.9 g, 122 mmol), N,N-다이메틸포름아마이드(200 mL)를 투입하였다. 0 ℃로 냉각한 후, 9-브로모인돌(32.8 g, 122 mmol) 을 투입하고 1시간 동안 교반하였다. 실온으로 승온하여 1시간 동안 더 교반하였다. 반응액에 증류수를 투입하고, 생성된 고체를 여과한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <1-b> (38.6 g, 90.3 mmol)를 얻었다. (수율 88.5%)
합성예 1-3. <1-c>의 합성
하기 반응식 3에 의하여 <1-c>를 합성하였다.
[반응식 3]
Figure pat00120
<1-c>
상온에서 질소 퍼지한 1 L 둥근 바닥 플라스크에 [반응식 2]로부터 얻은 <1-b> (20.0 g, 46.8 mmol)과 비스(피나콜라토)다이보론 (13.1 g, 51.6 mmol), 포타슘아세테이트 (10.1 g, 103 mmol), PdCl2(dppf) (1.0 g, 1.37 mmol) 및 톨루엔 (200 mL)을 투입하고 12 시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <1-c> (16.3 g, 34.4 mmol)를 얻었다. (수율 73.4%)
합성예 1-4. <1-d>의 합성
하기 반응식 4에 의하여 <1-d>를 합성하였다.
[반응식 4]
Figure pat00121
<1-d>
상온에서 질소 퍼지한 2 L 둥근 바닥 플라스크에 테트라하이드로퀴놀린 (50.0 g, 375 mmol), 1-브로모-2-아이오도벤젠 (127 g, 450 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐 (8.4 g, 15.0 mmol), BINAP (28.1 g, 45.0 mmol) 및 소듐 터셔리부톡사이드 (108 g, 1126 mmol) 를 투입하고 48 시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <1-d> (14.4 g, 69.5 mmol)를 얻었다. (수율 18.5%)
합성예 1-5. <1-e>의 합성
하기 반응식 5에 의하여 <1-e>를 합성하였다.
[반응식 5]
Figure pat00122
<1-e>
상온에서 질소 퍼지한 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 [반응식4]로부터 얻은 <1-d> (14.4 g, 69.5 mmol)와 다이메틸포름아마이드 (140 mL)를 투입하고 교반하였다. 영하 20 ℃로 냉각한 후 N-브로모석신이미드 (12.7 g, 76.5 mmol)를 적가하였다. 영하 20 ℃에서 1시간 동안 교반하였다. 에틸아세테이트와 증류수를 사용하여 유기층을 추출한다음, 감압 농축 후, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <1-e> (18.7 g, 65.4 mmol)를 얻었다. (수율 94.1%)
합성예 1-6. <화학식 19>의 합성
하기 반응식 6에 의하여 <화학식 19>를 합성하였다.
[반응식 6]
Figure pat00123
<화학식19>
상온에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 [반응식 3]으로부터 얻은<1-c> (5.0 g, 17.5 mmol) 와 [반응식 5]로부터 얻은 <1-e> (9.1 g, 19.2 mmol), 포타슘카보네이트 (7.2 g, 52.4 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (0.8 g, 0.699 mmol), 테트라하이드로퓨란 (50 mL), 증류수 (10 mL)를 투입한 다음, 12시간 동안 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각한 후, 에틸아세테이트와 증류수를 투입하여 층 분리하였다. 유기층을 감압 농축한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <화학식 19> (8.1 g, 14.6 mmol)를 얻었다. (수율 83.7%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 553.2[M]+
Anal. Calc. for C38H27N5 C, 82.44; H, 4.92; N, 12.65. Found C, 82.44; H, 4.93; N, 12.64.
합성예 2. 화학식 28의 합성
합성예 2-1. <2-a>의 합성
하기 반응식 7에 의하여 <2-a>를 합성하였다.
[반응식 7]
Figure pat00124
<2-a>
상온에서 2 L 둥근 바닥 플라스크에 2,4,6-트리클로로피리미딘 (50.0 g, 273 mmol)과 페닐보론산 (69.8 g, 572 mmol), 포타슘카보네이트 (113 g, 818 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (9.5 g, 8.18 mmol), 1,2-다이메톡시에탄 (400 mL), 증류수(100 mL)를 투입한 다음, 12시간 동안 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각한 후, 에틸아세테이트와 증류수를 투입하여 층분리 시켰다. 유기층을 감압 농축한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <2-a> (37.6 g, 141 mmol)를 얻었다. (수율 51.7%)
합성예 2-2. <2-b>의 합성
하기 반응식 8에 의하여 <2-b>를 합성하였다.
[반응식 8]
Figure pat00125
<2-b>
상온에서 2 L 둥근 바닥 플라스크에 2,4-다이브로모아닐린 (50.0 g, 199 mmol)을 투입하고 0도로 냉각한 다음, 염산수용액 (3 M, 300 mL)을 투입하고 교반하였다. 아질산나트륨수용액 (3 M, 73 mL)을 적가한 후, 1시간 동안 교반하였다. 포타슘아이오다이드수용액 (3 M, 665 mL)을 적가한 후, 상온으로 승온하여 4 시간동안 교반하였다. TLC로 반응종료 확인 후, 반응기에 소듐싸이오설페이트 오수화물 (9.9 g, 39.9 mmol)을 투입하였다. 에틸아세테이트와 증류수를 투입하여 층분리 시켜, 유기층을 감압 농축한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <2-b> (55.3 g, 153 mmol)를 얻었다. (수율 76.7 %)
합성예 2-3. <2-c>의 합성
하기 반응식 9에 의하여 <2-c>를 합성하였다.
[반응식 9]
Figure pat00126
<2-c>
[반응식4]와 동일한 합성방법으로, 1,2,3,4-테트라하이드로퀴놀린과 [반응식8]로부터 얻은 <2-b>를 반응시켜 <2-c> (7.6 g, 26.6 mmol)을 얻었다.(수율 13.9%)
합성예 2-4. <2-d>의 합성
하기 반응식 10에 의하여 <2-d>를 합성하였다.
[반응식 10]
Figure pat00127
<2-d>
상온에서 질소 퍼지한 1 L 둥근 바닥 플라스크에 인돌 (20.0 g, 171 mmol), [반응식9]로부터 얻은 <2-c> (58.6 g, 205 mmol), 포타슘카보네이트 (70.8 g, 512 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (7.9 g, 6.84 mmol), 테트라하이드로퓨란 (200 mL)을 투입하고 48 시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <2-d> (28.1 g, 87.2 mmol)를 얻었다. (수율 51.1%)
합성예 2-5. <2-e>의 합성
하기 반응식 11에 의하여 <화학식28>를 합성하였다.
[반응식 11]
Figure pat00128
<화학식28>
[반응식2]와 동일한 합성방법으로, [반응식7]로부터 얻은 <2-a>와 [반응식10]으로부터 얻은 <2-d>를 반응시켜 <화학식28> (5.3 g, 9.59 mmol)을 얻었다.(수율 83.1%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 552.2[M]+
Anal. Calc. for C39H28N4 C, 84.76; H, 5.11; N, 10.14. Found C, 84.77; H, 5.11; N, 10.13.
합성예 3. 화학식 72의 합성
합성예 3-1. <3-a>의 합성
하기 반응식 12에 의하여 <3-a>를 합성하였다.
[반응식 12]
Figure pat00129
<3-a>
[반응식 2]와 동일한 합성방법으로, [반응식 1]로부터 얻은 <1-a>와 2-브로모카바졸을 반응시켜 <3-a> (31.6 g, 66.2 mmol)을 얻었다.(수율 80.4%)
합성예 3-2. <3-b>의 합성
하기 반응식 13에 의하여 <3-b>를 합성하였다.
[반응식 13]
Figure pat00130
<3-b>
[반응식 3]과 동일한 합성방법으로, [반응식 12]로부터 얻은 <3-a>를 반응시켜 <3-b> (17.3 g, 33.0 mmol)를 얻었다.(수율 84.2%)
합성예 3-3. <3-c>의 합성
하기 반응식 14에 의하여 <3-c>를 합성하였다.
[반응식 14]
Figure pat00131
<3-c>
[반응식 4]와 동일한 합성방법으로, 3,4-다이하이드로-2H-벤조옥사진과 1-브로모-2-아이오도벤젠을 반응시켜 <3-c> (16.9 g, 80.8 mmol)를 얻었다.(수율 34.2%)
합성예 3-4. <3-d>의 합성
하기 반응식 15에 의하여 <3-d>를 합성하였다.
[반응식 15]
Figure pat00132
<3-d>
[반응식 5]와 동일한 합성방법으로, [반응식 14]로부터 얻은 <3-c>를 반응시켜 <3-d> (19.3 g, 67.1 mmol)를 얻었다.(수율 84.2%)
합성예 3-5. <3-e>의 합성
하기 반응식 16에 의하여 <3-e>를 합성하였다.
[반응식 16]
Figure pat00133
<화학식72>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식13]으로부터 얻은 <3-b>와 [반응식15]로부터 얻은 <3-d>를 반응시켜 <화학식72> (6.3 g, 10.4 mmol)를 얻었다.(수율 87.1%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 605.2[M]+
Anal. Calc. for C41H27N5O C, 81.30; H, 4.49; N, 11.56; O, 2.64. Found C, 81.31; H, 4.49; N, 11.57; O, 2.64.
합성예 4. 화학식 102의 합성
합성예 4-1. <4-a>의 합성
[반응식 17]
Figure pat00134
<4-a>
상온에서 1 L 둥근 바닥 플라스크에 2-브로모아닐린 (50 g, 291 mmol), 1,4-다이브로모나프탈렌(91.4 g, 320 mmol), 소듐 터셔리부톡사이드 (41.9 g, 436 mmol), 트리스다이벤질리덴아세톤 (5.3 g, 5.81 mmol) , DPPF (6.4 g, 11.6 mmol) 및 톨루엔 (500 mL)을 투입한 다음, 12시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <4-a> (76.9 g, 204 mmol)를 얻었다. (수율 70.2%)
합성예 4-2. <4-b>의 합성
[반응식 18]
Figure pat00135
<4-b>
상온에서 2 L 둥근 바닥 플라스크에 [반응식17]로부터 얻은 <4-a> (76.9 g, 204 mmol), PCy3HBF4 (1.50 g, 4.08 mmol), 포타슘카보네이트 (56.4 g, 408 mmol), 팔라듐아세테이트 (0.5 g, 2.04 mmol) 및 다이메틸아세트아마이드 (800 mL)을 투입한 다음, 12시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <4-b> (35.3 g, 119 mmol)를 얻었다. (수율 58.4%)
합성예 4-3. <4-c>의 합성
[반응식 19]
Figure pat00136
<4-c>
[반응식2]와 동일한 합성방법으로, [반응식18]로부터 얻은 <4-b>와 [반응식1]로부터 얻은 <1-a>를 반응시켜 <4-c> (49.0 g, 92.9 mmol)를 얻었다. (수율 78.1%)
합성예 4-4. <4-d>의 합성
[반응식 20]
Figure pat00137
<4-d>
[반응식3]과 동일한 합성방법으로, [반응식19]로부터 얻은 <4-c> 를 반응시켜 <4-d> (39.2 g, 68.3 mmol)를 얻었다. (수율 73.5%)
합성예 4-5. <화학식 102>의 합성
[반응식 21]
Figure pat00138
<화학식102>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식20]으로부터 얻은 <4-d>와 [반응식15]로부터 얻은 <3-d>를 반응시켜 <화학식102> (6.7 g, 10.2 mmol)를 얻었다.(수율 73.9%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 655.2[M]+
Anal. Calc. for C45H29N5O C, 82.42; H, 4.46; N, 10.68; O, 2.44. Found C, 82.42; H, 4.45; N, 10.69; O, 2.43.
합성예 5. 화학식 122의 합성
합성예 5-1. <5-a>의 합성
[반응식 22]
Figure pat00139
<5-a>
상온에서 질소 퍼지한 2 L 둥근 바닥 플라스크에 아이오도벤젠 100 g (490 mmol), 안트라닐산 메틸 88.9 g (588 mmol), 팔라듐아세테이트 3.7 g (4.80 mmol), 잔트포스 8.5 g (14.7 mmol), 세슘카보네이트 240 g (735 mmol), 톨루엔 (1000 mL)을 투입하고 24시간 동안 환류시켰다. 셀라이트를 사용하여 반응액을 여과한 후, 여액을 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <5-a> (101 g, 449 mmol)를 얻었다. (수율 76.3%)
합성예 5-2. <5-b>의 합성
[반응식 23]
Figure pat00140
<5-b>
상온에서 질소 퍼지한 2 L 둥근 바닥 플라스크에 반응식 [반응식22]로부터 얻은 <5-a> (50 g, 220 mmol)과 다이아이소프로필에테르 (600 mL)를 투입한 다음 0 ℃로 냉각하였다. 3M 메틸마그네슘브로마이드 용액 (330 mL)를 적가하였다. 50도로 승온 후, 6시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면, 에틸아세테이트와 염화암모늄 수용액을 투입하여 층 분리시킨 후, 유기층을 감압 농축한 다음, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <5-b> (42.7 g, 188 mmol)를 얻었다. (수율 85.4%)
합성예 5-3. <5-c>의 합성
[반응식 24]
Figure pat00141
<5-c>
상온에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 [반응식23]으로부터 얻은 <5-b> (42.7 g, 188 mmol)과 인산(200 mL)을 투입하고 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면, 반응기에 물을 투입하고 교반한 다음, 생성된 고체를 여과하였다. 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <5-c> (31.1 g, 149 mmol) 을 얻었다. (수율 79.1%)
합성예 5-4. <5-d>의 합성
[반응식 25]
Figure pat00142
<5-d>
[반응식5]와 동일한 합성방법으로, [반응식24]으로부터 얻은 <5-c>를 반응시켜 <5-d> (37.6 g, 131 mmol)를 얻었다.(수율 87.6%)
합성예 5-6. <5-e>의 합성
[반응식 26]
Figure pat00143
<5-e>
[반응식2]와 동일한 합성방법으로, [반응식25]로부터 얻은 <5-d>와 [반응식1]로부터 얻은 <1-a>를 반응시켜 <5-e> (13.6 g, 26.2 mmol)를 얻었다.(수율 89.5%)
합성예 5-7. <5-f>의 합성
[반응식 27]
Figure pat00144
<5-f>
[반응식3]과 동일한 합성방법으로, [반응식26]으로부터 얻은 <5-e>를 반응시켜 <5-f> (12.1 g, 21.4 mmol)를 얻었다.(수율 81.8%)
합성예 5-8. <화학식 122>의 합성
[반응식 28]
Figure pat00145
<화학식122>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식27]로부터 얻은 <5-f>와 [반응식15]로부터 얻은 <3-d>를 반응시켜 <화학식122> (6.3 g, 9.73 mmol)를 얻었다. (수율 84.3%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 647.3[M]+
Anal. Calc. for C44H33N5O C, 81.58; H, 5.13; N, 10.81; O, 2.47. Found C, 81.57; H, 5.12; N, 10.82; O, 2.47.
합성예 6. 화학식 160의 합성
합성예 6-1. <6-a>의 합성
[반응식 29]
Figure pat00146
<6-a>
[반응식3]과 동일한 합성방법으로, 3,3-다이메틸인돌린과 2-브로모-1-아이오도벤젠을 반응시켜 <6-a> (38.3 g, 173 mmol)를 얻었다.(수율 31.8%)
합성예 6-2. <6-b>의 합성
[반응식 30]
Figure pat00147
<6-b>
[반응식5]와 동일한 합성방법으로, [반응식29]로부터 얻은 <6-a>를 반응시켜 <6-b> (7.92 g, 26.4 mmol)를 얻었다.(수율 83.0%)
합성예 6-3. <화학식 160>의 합성
[반응식 31]
Figure pat00148
<화학식160>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식27]로부터 얻은 <5-f>와 [반응식30]으부터 얻은 <6-b>를 반응시켜 <화학식160>(5.2 g, 7.88 mmol)를 얻었다.(수율 78.1%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 659.3[M]+
Anal. Calc. for C46H37N5 C, 83.73; H, 5.65; N, 10.61. Found C, 83.73; H, 5.65; N, 10.62.
합성예 7. 화학식 174의 합성
합성예 7-1. <7-a>의 합성
[반응식 32]
Figure pat00149
<7-a>
상온에서 질소 퍼지한 1 L 둥근 바닥 플라스크에 4-브로모아닐린 (50.0 g, 251 mmol), 60% 소듐하이드라이드 (11.0 g, 276 mmol) 및 테트라하이드로퓨란 (500 mL)을 투입하고, 0 ℃로 냉각하여 1시간동안 교반하였다. 2-브로모벤질브로마이드 (41.1 g, 276 mmol)를 투입한 다음, 실온으로 승온하여 2시간 동안 교반하였다. 반응 종료하면, 반응액을 0 ℃로 냉각한 후, 포화염화암모늄수용액을 투입하였다. 에틸아세테이트와 증류수를 투입하여 층분리시켰다. 유기층을 감압 농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <7-a> (80.2 g, 235 mmol)를 얻었다. (수율 93.7%)
합성예 7-2. <7-b>의 합성
[반응식 33]
Figure pat00150
<7-b>
[반응식18]과 동일한 합성방법으로, [반응식32]로부터 얻은 <7-a>를 반응시켜 <7-b> (19.6 g, 75.3 mmol)를 얻었다.(수율 32.1%)
합성예 7-3. <7-c>의 합성
[반응식 34]
Figure pat00151
<7-c>
[반응식2]와 동일한 합성방법으로, [반응식33]으로부터 얻은 <7-b>와 [반응식1]로부터 얻은 <1-b>를 반응시켜 <7-c> (30.4 g, 61.8 mmol)를 얻었다.(수율 82.1%)
합성예 7-4. <7-d>의 합성
[반응식 35]
Figure pat00152
<7-d>
[반응식2]와 동일한 합성방법으로, [반응식34]로부터 얻은 <7-c>를 반응시켜 <7-d>(26.6 g, 49.3 mmol)를 얻었다.(수율 79.8%)
합성예 7-5. <화학식 174>의 합성
[반응식 36]
Figure pat00153
<화학식174>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식35]로부터 얻은 <7-d>와 [반응식15]로부터 얻은 <3-d>를 반응시켜 <화학식174>(5.1 g, 8.23 mmol)를 얻었다.(수율 80.8%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 619.2[M]+
Anal. Calc. for C42H29N5O C, 81.40; H, 4.72; N, 11.30; O, 2.58. Found C, 81.39; H, 4.71; N, 11.30; O, 2.59.
합성예 8. 화학식 198의 합성
합성예 8-1. <8-a>의 합성
[반응식 37]
Figure pat00154
<8-a>
[반응식32]와 동일한 합성방법으로, 페노싸이아진과 1-브로모-3-메틸-2-부텐을 반응시켜 <8-a>(58.2 g, 218 mmol)를 얻었다. (수율 86.7%)
합성예 8-2. <8-b>의 합성
[반응식 38]
Figure pat00155
<8-b>
0 ℃에서 250 mL 둥근 바닥 플라스크에 [반응식37]으로부터 얻은 <8-a> (58.2 g, 218 mmol)와 황산 (50 mL)을 투입한 후 60 ℃로 승온하여 12시간 동안 교반하였다. 0 ℃로 냉각한 후, NaOH 수용액을 투입하여 중화시킨다음, 에틸아세테이트와 물로 층분리시켰다. 유기층을 감압 농축한 다음, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 <8-b> (42.1 g, 157 mmol) 을 얻었다. (수율 72.2%)
합성예 8-3. <8-c>의 합성
[반응식 39]
Figure pat00156
<8-c>
[반응식5]와 동일한 합성방법으로, [반응식38]로부터 얻은 <8-b>를 반응시켜 <8-c> (49.6 g, 143 mmol)를 얻었다.(수율 91.2%)
합성예 8-4. <화학식 198>의 합성
[반응식 40]
Figure pat00157
<화학식198>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식13]으로부터 얻은 <3-b>와 [반응식39]로부터 얻은 <8-c>를 반응시켜 <화학식198> (6.3 g, 9.49 mmol)를 얻었다.(수율 83.5%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 663.3[M]+
Anal. Calc. for C44H33N5S C, 79.61; H, 5.01; N, 10.55; S, 4.83. Found C, 79.61; H, 5.02; N, 10.56; S, 4.82.
합성예 9. 화학식 206의 합성
[반응식 41]
Figure pat00158
<화학식206>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식27]로부터 얻은 <5-f>와 [반응식39]로부터 얻은 <8-c>를 반응시켜 <화학식206> (8.1 g, 11.5 mmol)를 얻었다.(수율 80.4%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 705.3[M]+
Anal. Calc. for C47H39N5S C, 79.97; H, 5.57; N, 9.92; S, 4.54. Found C, 79.98; H, 5.57; N, 9.91; S, 4.54.
합성예 10. 화학식 214의 합성
[반응식 42]
Figure pat00159
<화학식214>
[반응식6]과 동일한 합성방법으로, [반응식35]로부터 얻은 <7-d>와 [반응식39]로부터 얻은 <8-c>를 반응시켜 <화학식214> (6.1 g, 9.00 mmol)를 얻었다.(수율 83.5%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 677.3[M]+
Anal. Calc. for C45H35N5S C, 79.73; H, 5.20; N, 10.33; S, 4.73. Found C, 79.72; H, 5.21; N, 10.33; S, 4.74.
실시예 : 유기 발광다이오드의 제조
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), NPD(300 Å), 본 발명에 의해 제조된 화합물 + Ir(ppy)3 (10%)(300 Å), Alq3 (350 Å), LiF(5 Å), Al(1,000 Å)의 순서로 성막하였으며, 0.4 mA에서 측정을 하였다.
비교예
비교예를 위한 유기발광다이오드 소자는 상기 실시예의 소자구조에서 발명에 의해 제조된 화합물 대신 일반적으로 인광호스트 물질로 많이 사용되고 있는 CBP를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였으며 상기 CBP의 구조는 아래와 같다.
Figure pat00160

구분 호스트 도펀트 도핑농도% V Cd/㎡ CIEx CIEy T80(Hr)
비교예1 CBP Ir(ppy)3 10 7.93 3801 0.297 0.624 68
실시예1 화학식19 Ir(ppy)3 10 4.22 5410 0.296 0.624 187
실시예2 화학식22 Ir(ppy)3 10 4.10 5431 0.296 0.624 191
실시예3 화학식28 Ir(ppy)3 10 3.98 5380 0.298 0.623 210
실시예4 화학식66 Ir(ppy)3 10 3.88 5334 0.297 0.622 200
실시예5 화학식72 Ir(ppy)3 10 4.21 4991 0.297 0.625 183
실시예6 화학식102 Ir(ppy)3 10 4.11 4920 0.297 0.624 176
실시예7 화학식104 Ir(ppy)3 10 3.94 4934 0.296 0.625 200
실시예8 화학식112 Ir(ppy)3 10 3.99 5210 0.295 0.624 210
실시예9 화학식118 Ir(ppy)3 10 3.76 5322 0.296 0.625 208
실시예10 화학식122 Ir(ppy)3 10 3.86 5341 0.298 0.625 223
실시예11 화학식160 Ir(ppy)3 10 3.92 5112 0.298 0.624 223
실시예12 화학식173 Ir(ppy)3 10 3.69 5217 0.299 0.623 168
실시예13 화학식174 Ir(ppy)3 10 3.91 4994 0.299 0.626 173
실시예14 화학식198 Ir(ppy)3 10 3.93 4876 0.298 0.625 276
실시예15 화학식200 Ir(ppy)3 10 4.31 4981 0.298 0.624 251
실시예16 화학식206 Ir(ppy)3 10 4.21 4922 0.296 0.624 255
실시예17 화학식208 Ir(ppy)3 10 4.12 5001 0.297 0.624 243
실시예18 화학식214 Ir(ppy)3 10 3.91 4993 0.295 0.623 271
실시예19 화학식216 Ir(ppy)3 10 3.93 4876 0.297 0.624 254
실시예20 화학식220 Ir(ppy)3 10 4.87 4911 0.296 0.623 233
상기 [표 1]에서 T80은 휘도가 초기 휘도에 비해 80%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 구현되는 유기발광 화합물을 유기전계발광소자의 발광층 호스트 화합물로 채용한 경우에 수명 특성이 현저히 향상되고, 발광특성이 우수할 뿐만 아니라 구동전압을 강하시켜줌으로서, 전력효율의 상승을 유도하여 소비전력을 개선시킬 수 있다.
10: 기판 20: 애노드
30: 정공주입층 40: 정공수송층
50: 유기발광층 60: 전자수송층
70: 전자주입층 80: 캐소드

Claims (13)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00161

    상기 [화학식 1]에서,
    Y1 내지 Y8은 각각 독립적으로 CR1 내지 CR8이고(단, Y1과 Y8이 각각 Z와 결합하는 경우 C이다),
    Z는 CR9R10, SiR11R12 , NR13, PR14, P(=OR15), BR16, O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나이며, k, l 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
    W1과 W2는 C이며, 상기 m이 0인 경우 W1과 W2는 서로 공유결합을 형성하고,
    상기 R1 내지 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 R1 내지 R16은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1]은 하기 [화학식 1a] 내지 [화학식 1f]로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    [화학식 1a] [화학식 1b] [화학식 1c] [화학식 1d]
    Figure pat00162

    [화학식 1e] [화학식 1f]
    Figure pat00163

    상기 [화학식 1a] 내지 [화학식 1f]에서, Y1 내지 Y8및 Z는 상기 [화학식 1]에서의 정의와 동일하다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1a] 내지 [화학식 1f]는 하기 [화학식 2] 내지 [화학식 7]로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    [화학식 2] [화학식 3]
    Figure pat00164

    [화학식 4] [화학식 5]
    Figure pat00165

    [화학식 6] [화학식 7]
    Figure pat00166

    상기 [화학식 2] 내지 [화학식 7]에서,
    A 및 Z는 각각 독립적으로 CR9R10, SiR11R12 , NR13, PR14, P(=OR15), BR16, O 및 S 중에서 선택되고,
    L1은 화학결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 3내지 60의 시클로알킬렌, N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상을 포함하고 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, a 및 b가 2 이상인 경우 복수 개의 L1은 서로 동일하거나 상이하며,
    R9 내지 R18은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 L1은 하기 [구조식 1] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    [구조식 1]
    Figure pat00167

    Figure pat00168

    상기 [구조식 1]에서,
    X는 CR19R20, SiR21R22 , NR23, PR24, P(=OR25), BR26, O 및 S 중에서 선택되고,
    상기 R19 내지 R26은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 R17 및 R18은 각각 독립적으로 하기 [구조식 2] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    [구조식 2]
    Figure pat00169

    상기 [구조식 2]에서,
    R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    c는 0 내지 5의 정수이고, c가 2 이상의 정수인 경우 복수 개의 R은 각각 동일하거나 상이하고, 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 R, R1 내지 R26 및 L1이 각각 치환되는 경우 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 50의 아릴알킬아미노기, 탄소수 5내지 60의 아릴싸이오기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 치환되고,
    상기 R, R1 내지 R26 및 L1에 치환된 치환기는 인접한 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1]은 하기 [화학식 8] 내지 [화학식 311]로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    Figure pat00170

    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

    Figure pat00176

    Figure pat00177

    Figure pat00178

    Figure pat00179

    Figure pat00180

    Figure pat00181

    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184

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    Figure pat00187

    Figure pat00188

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    Figure pat00190

    Figure pat00191

    Figure pat00192

    Figure pat00193

    Figure pat00194

    Figure pat00195

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    Figure pat00197

    Figure pat00198

    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207
  8. 제1항에 따른 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 최소한 1 개 이상 포함하는 유기전계발광소자용 유기 박막층.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기 박막층은 상기 [화학식 1]로 표시되는 유기발광 화합물을 호스트로 하고, 도펀트 화합물을 최소한 1 개 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막층.
  10. 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 제8항에 따른 유기 박막층;을 포함하는 유기전계발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층 및 전자저지층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하고,
    상기 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층 및 전자저지층 중의 하나가 제7항에 따른 유기 박막층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광층이 제8항에 따른 유기 박막층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자는 청색, 적색 또는 녹색 발광을 하는 유기발광층을 하나 더 이상 포함하여 백색 발광을 하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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