KR20150028115A - 유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치 - Google Patents

유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 모이어티와 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 모이어티의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
Figure pat00454
,
Figure pat00455

(상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서, X1 내지 X7, Y, L1, R1 내지 R6의 정의는 명세서에 정의된 바와 같다.)

Description

유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치{COMPOUND FOR OPTOELECTRIC DEVICE, ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE INCLUDING THE SAME, AND DISPLAY DEVICE}
유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectric diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 상기 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기 층이 삽입된 구조로 이루어져 있다. 여기서 유기 층은 발광층과 선택적으로 보조층을 포함할 수 있으며, 상기 보조층은 예컨대 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위한 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 1층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자의 성능은 상기 유기 층의 특성에 의해 영향을 많이 받으며, 그 중에서도 상기 유기 층에 포함된 유기 재료에 의해 영향을 많이 받는다.
특히 상기 유기 발광 소자가 대형 평판 표시 장치에 적용되기 위해서는 정공 및 전자의 이동성을 높이는 동시에 전기화학적 안정성을 높일 수 있는 유기 재료의 개발이 필요하다.
고효율, 장수명 등의 특성을 가지는 유기 광전자 소자를 제공할 수 있는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공하는 것이다.
상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 모이어티와 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 모이어티의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
Figure pat00001
,
Figure pat00002
상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서,
X1 내지 X7은 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X7이 모두 CRa이거나 X1 내지 X7 중 어느 하나가 N이고,
Y는 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), 또는 N-L2-R4이고,
상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *는 상기 화학식 Ⅰ의 인접한 두 개의 *와 결합하고,
상기 화학식 Ⅰ에서 상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *와 결합하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb 또는 N이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 서로 마주하는 양극과 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 전술한 본 발명의 일 구현예인 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자는 우수한 전기화학적 및 열적 안정성을 가지고 수명 특성이 우수하며, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가질 수 있다. 또한, 상기 유기 광전자 소자용 화합물은 용액 공정에 적합할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자에 대한 다양한 구현예들을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 중간 연결기의 정의와 관련하여, "단일 결합"이란, 탄소 또는 탄소 이외의 헤테로 원자를 거치지 않고 직접 연결되는 결합을 의미하는 것으로, 구체적으로 L1이 단일 결합이라는 의미는 메틸렌 결합을 의미하는 것이 아니다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐일기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로, 전자를 밀어내는 특성과도 유사할 수 있다.
또한 전자 특성이란, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로 전자를 당기는 특성과도 유사할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 모이어티와 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 모이어티의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
Figure pat00003
,
Figure pat00004
상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서,
X1 내지 X7은 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X7이 모두 CRa이거나 X1 내지 X7 중 어느 하나가 N이고,
Y는 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), 또는 N-L2-R4이고,
상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *는 상기 화학식 Ⅰ의 인접한 두 개의 *와 결합하고,
상기 화학식 Ⅰ에서 상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *와 결합하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb 또는 N이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
상기 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물은 기본적으로 페나진 구조에 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 카바졸이 융합된 구조이며, 이는 정공수송능력을 갖는 구조이다. 즉, 상기 구조는 정공수송능력에 매우 우수한 특성을 가지므로 정공수송층, 발광층의 정공수송을 용이하게 할수 있는 장점이 있다, 또한 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나가 전자수송능력을 갖는 치환기인 경우 상기 화합물은 바이폴라한 구조를 갖게 되어 발광층으로 쓰일 경우 정공수송능력, 전자수송능력을 동시에 갖게 되므로 발광효율을 극대화 시킬수 있다.
구체적으로, 하기 화학식 1 내지 화학식 6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
[화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
상기 화학식 1 내지 화학식 6에서,
X1 내지 X9는 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X9가 모두 CRa이거나 X1 내지 X9 중 어느 하나가 N이고,
Y는 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), 또는 N-L2-R4이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R6, 및 Ra는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
상기 화합물의 치환기에 따라 적절한 에너지 준위를 가지는 화합물을 유기 광전자 소자에 사용함으로써, 정공전달 능력 또는 전자전달 능력이 강화되어 효율 및 구동전압 면에서 우수한 효과를 가지고, 전기화학적 및 열적 안정성이 뛰어나 유기광전자소자 구동시 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, Y는 O, S, 또는 N-L2-R4이고,
R1 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 작용기일 수 있다.
[그룹 Ⅰ]
Figure pat00011
상기 그룹 Ⅰ에서,
Z는 각각 독립적으로 N 또는 CRc 이고,
W는 O, S, SO, SO2, NR', CR'R＂, 또는 SiR'R＂이고,
여기서 Rc, R' 및 R＂은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 우레이드기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결 지점이고 상기 작용기를 이루는 원소들 중 어느 하나에 위치할 수 있다.
더 구체적으로, R1 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 작용기일 수 있다.
[그룹 Ⅱ]
Figure pat00012
상기 그룹 Ⅱ에서,
Rc, R' 및 R＂은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결 지점이다.
또한, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
본 발명의 일구현예에서, 화학식 I의 X1 내지 X7은 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X7이 모두 CRa이거나 X1 내지 X7 중 어느 하나가 N이고, Y는 O, S 또는 N-L2-R4이고, 상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *는 상기 화학식 Ⅰ의 인접한 두 개의 *와 결합하고, 상기 화학식 Ⅰ에서 상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *와 결합하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb 또는 N이고, L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기인 화합물이다.
화학식 Ⅰ로 표시되는 모이어티와 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 모이어티의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 7 내지 화학식 24 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7] [화학식 8] [화학식 9] [화학식 10] [화학식 11]
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
[화학식 12] [화학식 13] [화학식 14] [화학식 15] [화학식 16]
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
[화학식 17] [화학식 18] [화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
[화학식 22] [화학식 23] [화학식 24]
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
상기 화학식 7 내지 화학식 24에서,
Y는 O, S, 또는 N-L2-R4이고,
L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
또한, 하기 화학식 25 내지 화학식 54 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 25] [화학식 26] [화학식 27] [화학식 28] [화학식 29]
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
[화학식 30] [화학식 31] [화학식 32] [화학식 33] [화학식 34]
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
[화학식 35] [화학식 36] [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
[화학식 40] [화학식 41] [화학식 42] [화학식 43] [화학식 44]
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
[화학식 45] [화학식 46] [화학식 47] [화학식 48] [화학식 49]
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
[화학식 50] [화학식 51] [화학식 52] [화학식 53] [화학식 54]
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
상기 화학식 25 내지 화학식 54에서,
L1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,
R1 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 Y는 O, S 또는 N-L2-R4이고, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 상기 R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 R1 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오렌기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기이고,
상기 R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 화합물의 구체적인 예는 하기에 나열된 것과 같으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
1 2 3 4 5
Figure pat00061
Figure pat00062
6 7 8 9 10
Figure pat00063
Figure pat00064
11 12 13 14 15
Figure pat00065
Figure pat00066
16 17 18 19 20
Figure pat00067
Figure pat00068
21 22 23 24 25
Figure pat00069
Figure pat00070
26 27 28 29 30
Figure pat00071
Figure pat00072
31 32 33 34 35
Figure pat00073
Figure pat00074
36 37 38 39 40
Figure pat00075
Figure pat00076
41 42 43 44 45
Figure pat00077
Figure pat00078
46 47 48 49 50
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
51 52 53 54 55
Figure pat00082
Figure pat00083
56 57 58 59 60
Figure pat00084
Figure pat00085
61 62 63 64 65
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
66 67 68 69 70
Figure pat00089
Figure pat00090
71 72 73 74 75
Figure pat00091
Figure pat00092
76 77 78 79 80
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
81 82 83 84 85
Figure pat00096
Figure pat00097
86 87 88 89 90
Figure pat00098
Figure pat00099
91 92 93 94 95
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
96 97 98 99 100
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
101 102 103 104
Figure pat00106
Figure pat00107
105 106 107 108 109
Figure pat00108
Figure pat00109
110 111 112 113 114
Figure pat00110
Figure pat00111
115 116 117 118 119
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
120 121 122 123 124
Figure pat00115
Figure pat00116
125 126 127 128 129
Figure pat00117
Figure pat00118
130 131 132 133 134
Figure pat00119
Figure pat00120
Figure pat00121
135 136 137 138 139
Figure pat00122
Figure pat00123
140 141 142 143 144
Figure pat00124
Figure pat00125
145 146 147 148 149
Figure pat00126
Figure pat00127
Figure pat00128
150 151 152 153 154
Figure pat00129
Figure pat00130
155 156 157 158 159
Figure pat00131
Figure pat00132
160 161 162 163 164
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
165 166 167 168 169
Figure pat00136
Figure pat00137
170 171 172 173 174
Figure pat00138
Figure pat00139
175 176 177 178 179
Figure pat00140
Figure pat00141
Figure pat00142
180 181 182 183 184
Figure pat00143
Figure pat00144
185 186 187 188 189
Figure pat00145
Figure pat00146
190 191 192 193 194
Figure pat00147
Figure pat00148
Figure pat00149
195 196 197 198 199
Figure pat00150
Figure pat00151
200 201 202 203 204
Figure pat00152
Figure pat00153
205 206 207 208 209
Figure pat00154
Figure pat00155
Figure pat00156
210 211 212 213 214
Figure pat00157
Figure pat00158
215 216 217 218 219
Figure pat00159
Figure pat00160
220 221 222 223 224
Figure pat00161
Figure pat00162
Figure pat00163
225 226 227 228 229
Figure pat00164
Figure pat00165
230 231 232 233 234
Figure pat00166
Figure pat00167
235 236 237 238 239
Figure pat00169
Figure pat00170
240 241 242 243 244
Figure pat00171
Figure pat00172
245 246 247 248 249
Figure pat00173
Figure pat00174
250 251 252 253 254
Figure pat00175
Figure pat00176
Figure pat00177
255 256 257 258 259
Figure pat00178
Figure pat00179
260 261 262 263 264
Figure pat00180
Figure pat00181
265 266 267 268 269
Figure pat00182
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이하, 상술한 유기 광전자 소자용 화합물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
상기 유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기발광소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기발광소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자를 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자(100, 200)는 양극(120), 음극(110) 및 이 양극과 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기박막층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 양극(120)은 양극 물질을 포함하며, 이 양극 물질로는 통상 유기박막층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일 함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물을 들 수 있고, ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합을 들 수 있고, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 양극으로 ITO(indium tin oxide)를 포함하는 투명전극을 사용할 수 있다.
상기 음극(110)은 음극 물질을 포함하여, 이 음극 물질로는 통상 유기박막층으로 전자주입이 용이하도록 일 함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 음극으로 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 도 1은 유기박막층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기발광소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기박막층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
도 2를 참고하면, 유기발광소자(200)는 발광층(230) 외에 정공 보조층(140)을 더 포함한다. 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(230) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다. 정공 보조층(140)은 예컨대 정공 수송층, 정공 주입층 및/또는 전자 차단층일 수 있으며, 적어도 1층을 포함할 수 있다. 전술한 화합물은 발광층(230) 및/또는 정공 보조층(140)에 포함될 수 있다. 도 1 또는 도 2에서 도시하지는 않았지만 유기박막층(105)으로서 추가로 전자 주입층, 전자 수송층, 보조 전자 수송층, 보조 정공 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 도 1 및 도 2에서 상기 유기박막층(105)을 이루는 발광층(130, 230), 정공 수송층(140), 도시하지는 않았지만 전자 주입층, 전자 수송층, 보조 전자 수송층, 보조 정공 수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 상기 화합물을 포함한다.
특히, 상기 화합물은 상기 정공 주입층 또는 정공 수송층에 사용될 수 있다.
상기 유기 광전자 소자용 화합물은 또한 발광층에 사용될 수 있으며, 발광층내 호스트로 사용될 수도 있다. 구체적으로는, 발광층 내에서 그린 인광 호스트로 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 유기발광소자(100, 200)는, 기판에 양극 또는 음극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법; 또는 스핀코팅(spin coating), 침지법(dipping), 유동코팅법(flow coating)과 같은 습식성막법 등으로 유기박막층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(유기광전자소자용 화합물의 제조)
유기광전소자용 화합물의 합성
[반응식 1]
Figure pat00387
(상기 반응식 1에서, (A)는 X가 주변 X9 내지 X11과 융합(fused, indeno, 기타 등등)될 수 있는 링을 포함하는 구조이며, 상기 화학식 Ⅰ 및 Ⅱ에서 정의한 바와 같고 (A)에 포함되어있는 Y2는 C, N, O, S, S(=O), S(=O)2 로 대표될수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, R2는 상기 화학식 Ⅰ 및 Ⅱ에서 정의한 바와 같다.)
각 단계를 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
1 단계: 상업적으로 쉽게 확보할 수 있는 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 카바졸, 플루오렌 등 (A)와 같은 구조와 할로겐이 있는 아닐린을 알려진 반응인 [Buchwald-Hartwig Cross Coupling Reaction]으로 화합물 (B)를 제조한다. 이 반응은 용매를 사용하지 않거나 또는 반응에 악영향을 미치지 않는 톨루엔, 자일렌, 1,4-디옥산 등의 용매를 사용하여 수행한다. 반응 온도는 특별히 제한되지 않으나 일반적으로 상온 내지 가온 하에 수행할 수 있으며, 바람직하게는 가온에서 수행한다. [Buchwald-Hartwig Cross Coupling Reaction]에서 금속 촉매가 쓰이며 다양한 금속촉매가 쓰일 수 있으나 대표적으로 Pd(dba)2, Pd2(dba)3 등이 쓰일 수 있다.
2 단계: 상기 1 단계에서 제조한 화합물(B)로 RCM(Ring close metathesis)을 수행하여, 금속-촉매 하에서 고리화 반응을 진행시켜 인데노 화합물(C)를 제조한다. 이 반응의 경우 금속-촉매는 전형적으로 팔라듐(0)이 사용되며, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0)((PPh3)4Pd), 팔라듐아세테이트(Ⅱ)(Pd(OAc)2), 트리스(디벤질리데네아세톤)디팔라듐(0)(Pd2dba3) 및 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(Ⅱ) 클로라이드(PdCl2(PPh3)2)등을 단독 또는 트리부틸포스핀(Bu3P)과의 복합체로 사용할 수 있다. 이 반응은 리간드(ligand)를 사용하지 않고 수행할 수 있으나, 일반적으로 금속-촉매 하에서 고리화 반응에 사용되는 리간드(ligand)인 트리페닐포스핀((PPh3)4), 1,2-비스(디페닐포스피노)프로판(DPPP), (R)-2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸((R)-BiNAP) 등을 이용하여 반응을 수행한다. 이때 사용할 수 있는 염기는 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산은, 디에틸이소프로필아민 등이 있으며, 반응에 악영향을 미치지 않는 N,N-디메틸포름아미드, 벤젠, 자일렌, 아세토니트릴 등의 용매를 이용하여 반응을 수행한다. 반응 온도는 특별히 제한되지는 않으나, 일반적으로 반응은 상온 내지 가온 하에 수행할 수 있으며, 바람직하게는 가온에서 수행한다.
3 단계: 상기 2 단계에서 제조한 고리화된 인데노 중간생성물(C)을 1 단계와 같은 방법인 [Buchwald-Hartwig Cross Coupling Reaction]으로 중간생성물(D)를 제조한다.
4 단계: 상기 3 단계에서 제조한 중간생성물(D)을 2 단계와 같은 방법인 RCM(Ring close metathesis)를 사용하여 고리화 반응을 진행시켜 중간생성물(E)를 제조한다. 이 반응의 경우 다양한 RCM 반응이 있으며 다양한 시약이 쓰이나 대표적으로 트리페닐포스핀, 트리페닐포스파이트 등을 사용하며 고리화를 시킬 수 있다. 이때 사용되는 용매는 반응에 악영향을 미치지 않는 디메틸포름아미드 등을 사용할 수 있으며 트리페닐포스파이트의 경우 단독으로 쓰일 수 있다. 일반적으로 반응은 상온 내지 가온하에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 가온에서 수행한다.
5 단계: 상기 4 단계에서 제조한 인데노 화합물(E)을, 특별하게 Y1이 질소인 경우, 할로겐이 있는 R2와 상기 1 단계와 같은 방법인 [Buchwald-Hartwig Cross Coupling Reaction]을 수행하여 반응식 1의 최종화합물(F)를 합성한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: 화합물　75의 합성　
　본 발명의 유기 광전자 소자용 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 상기 화합물 75인 (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-16H-벤조퓨로[3',2':6,7]인돌로[3,2,1-데]페나진을 하기 반응식과　같은 5　단계 경로를 통해 합성하였다.
Figure pat00388
1 단계 : 중간체 생성물(B)의 합성
4-브로모디벤조퓨란(A)(4-bromodibenzofuran, 30g, 121.41mmol)에 자일렌(500 ml)을 가한 후 2-클로로아닐린(2-chloroaniline, 16.23g, 127.48 mmol), Pd2(dba)3(3.34g, 3.64 mmol), P(t-Bu)3(1.74ml, 7.28 mmol), NaO(t-bu)(23.34g, 242.83 mmol)를 상온에서 투입하여 14시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 디클로로메탄과 헥산으로 재결정하여 표제화합물(31.4g, 88%)을 얻었다.
　
2 단계 : 중간체 생성물(C)의 합성
상기 1 단계에서 제조한 화합물 (B)(31g, 105.53mmol)을 N,N-디메틸포름아미드(280ml) 에 녹인 후, 10% Pd-C(7.11g, 31.66 mmol), 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판(bis(diphenylphosphino)propane, 13.058g, 31.66 mmol), t-트리부틸포스핀(52.07ml, 105.53 mmol), K2CO3(29.17g, 211.06mmol) 투입하여 24시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 디클로로메탄과 헥산으로 재결정하여 표제화합물(C)(20.64g, 76%)을 얻었다.
3 단계 : 중간체 생성물(D)의 합성
상기 2 단계에서 제조한 화합물(20g, 77.73 mmol)을 톨루엔에 녹인 후 1-브로모-2-니트로벤젠(bromo-2-nitrobenzene, 16.49g, 81.62 mmol), Pd2(dba)3 (2.14g, 2.33 mmol), P(t-Bu)3 (1.11ml, 4.66 mmol), NaO(t-bu) (14.94g, 155.47 mmol)를 상온에서 투입하여 18시간 동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 디클로로메탄과 아세톤으로 재결정하여 표제화합물(D)(24.12g, 82%)을 얻었다.
4 단계 : 중간체 생성물(E)의 합성
상기 3 단계에서 제조한 화합물(D)(24g, 91.56mmol)을 트리에틸포스파이트(55ml)에 녹인 후 4시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료확인 후 디스틸 장치를 사용하여 트리에틸포스파이트를 제거 후 혼합물을 디클로로메탄과 에틸아세테이트로 재결정하여 표제화합물(15.82g, 72%)을 얻었다.
　
5 단계 : (4,6- 디페닐 -1,3,5- 트리아진 -2-일)-16H- 벤조퓨로[3',2':6,7]인돌로 [3,2,1-데] 페나진 (화합물 75)의 합성
상기 4 단계에서 제조한 화합물(E)(15g, 43.31mmol)을 자일렌(180ml)에 녹인 후 　2-브르모-4,6-디페닐-[1,3,5]-트리아진(bromo-4,6-diphenyl-[1,3,5]triazine, 14.20g, 45.47 mmol), Pd2(dba)3(1.19g, 1.30 mmol), P(t-Bu)3(0.68ml, 2.60 mmol), NaO(t-bu)(8.23g, 86.61 mmol)를 상온에서 투입하여 13시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 톨루엔으로 재결정하여　　화합물 75 (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-16H-벤조퓨로[3',2':6,7]인돌로[3,2,1-데]페나진 (18.26g, 73%)을 얻었다.
분자식: C39H23N5O
HRMS (70 eV, EI+): m/z 계산값(577.19), 측정값(577)
합성예 2: 화합물　248의 합성
Figure pat00389
1 단계 : 중간체 생성물(B)의 합성
1-브로모-9H-카바졸 (30g, 121.90mmol, cas no. 16807-11-7)을 자일렌(900ml)에 녹인 후 　아이오도벤젠(29.84g, 146.28mmol), Pd2(dba)3(3.35g, 3.66 mmol), P(t-Bu)3(5.22ml, 10.97 mmol), NaO(t-bu)(17.57g, 182.85 mmol)를 상온에서 투입하여 13시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 에틸아세테이트 및 헥산으로 재결정하여　　표제화합물(B) (32.21g, 82%)을 얻었다.
2 단계 : (4,6- 디페닐 -1,3,5- 트리아진 -2-일)-16H-벤조퓨로[3',2':6,7] 인돌로 [3,2,1-데] 페나진 (화합물 248)의 합성
합성예 2의 단계 1에서 제조한 화합물 (32.21g, 99.32mmol)을 합성예 1의 단계 2, 단계 3, 단계 4, 및 단계 5와 같은 방법을 이용하여 화합물 248인 (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-10-페닐-10,16-디히드로인돌로[3',2':6,7] 인돌로[3,2,1-데]페나진(16.6g)을 얻었다.
분자식: C45H28N6
HRMS (70 eV, EI+): m/z 계산값(652.24), 측정값(652)
합성예 3: 화합물　249의 합성　
Figure pat00390
1 단계 : (4,6- 디페닐 -1,3,5- 트리아진 -2-일)-6- 페닐 -6,16-디히드로인돌로[2',3':6,7] 인돌로 [3,2,1-데] 페나진 (화합물　249)의 합성
4-브로모-9H-카바졸 (30g, 121.90mmol, cas no. 3652-89-9)을 합성예 2 의 단계 1, 합성예 1의 단계 2, 단계 3, 단계 4, 및 단계 5와 같은 방법을 이용하여 화합물 249인 (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-6-페닐-6,16-디히드로인돌로[2',3':6,7]인돌로[3,2,1-데]페나진(14.2g)을 얻었다.
분자식: C45H28N6
HRMS (70 eV, EI+): m/z 계산값(652.24), 측정값(652)
합성예 4: 화합물　257의 합성　
　
Figure pat00391
1 단계 : 중간체 생성물(B)의 합성
3-브로모-9H-카바졸 (28.4g, 116mmol, cas no. 1592-95-6)을 디메틸포름아미드(300ml)에 녹인 후 　2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (31.0g, 116mmol), K2CO3 (32g, 116mmol)를 상온에서 투입하여 13시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 톨루엔으로 재결정하여　　표제화합물 (25.0g, 90%)을 얻었다.
2 단계 : 중간체 생성물(C)의 합성
합성예 4의 단계 1에서 제조한 화합물 (25g, 52.37mmol)을 합성예 1의 단계 2, 단계 3, 및 단계 4 와 같은 방법을 이용하여 표제화합물 (17.5g)을 얻었다.
3 단계 : (4,6- 디페닐 -1,3,5- 트리아진 -2-일)-5- 페닐 -5,10-디히드로인돌로[2',3':5,6] 인돌로 [3,2,1-데] 페나진 (화합물　257)의 합성
합성예 4의 2 단계에서 제조한 화합물(17g, 29.48mmol)을 자일렌(216ml)에 녹인 후 　아이오도벤젠(7.22g, 35.38mmol), Pd2(dba)3(0.81g, 0.88 mmol), P(t-Bu)3(1.26ml, 2.65 mmol), NaO(t-bu)(4.25g, 44.22 mmol)를 상온에서 투입하여 13시간동안 환류교반 하였다. 반응종료 확인 후 물과 에틸아세테이트를 가하고, 분리된 유기층을 실리카겔 필터와 무수황산마그네슘으로 건조 후 용매를 감압농축 하여 얻은 혼합물을 톨루엔으로 재결정하여　화합물 257인 (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-페닐-5,10-디히드로인돌로[2',3':5,6]인돌로[3,2,1-데]페나진(14.82g, 77%)을 얻었다.
분자식: C45H28N6
HRMS (70 eV, EI+): m/z 계산값(652.24), 측정값(652)
(제조된 화합물의 시뮬레이션 특성 비교)
슈퍼컴퓨터 GAIA (IBM power 6)를 사용하여 Gaussian 09 방법으로 각 재료의 에너지 준위를 계산하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
화합물 T1 (eV) S1(eV) HOMO(eV) LUMO(eV)
합성예 1( 화합물 75) 2.805 2.952 -5.201 -1.715
합성예 2( 화합물 248) 2.804 2.916 -5.121 -1.720
합성예 3( 화합물 249) 2.825 2.940 -5.094 -1.658
합성예 4(화합물 257) 2.219 2.240 -4.426 -1.834
CBP 2.971 3.457 -5.319 -1.231
(유기발광소자의 제작)
실시예 1
합성예 1에서 얻은 화합물 75을 호스트로 사용하고, Ir(PPy)3를 도펀트로 사용하여 유기발광소자를 제작하였다.
양극으로는 ITO를 1000 Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000 Å의 두께로 사용하였다. 구체적으로, 유기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15 Ω/cm2의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm × 50 mm × 0.7 mm의 크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필알코올과 순수물 속에서 각 15분 동안 초음파세정한 후, 30 분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 기판 상부에 진공도 650×10-7Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-디(나프탈렌-1-일)-N4,N4'-디페닐비페닐-4,4'-디아민 (N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine:NPB) (80 nm)를 증착하여 800 Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 합성예 1에서 얻은 화합물 75을 이용하여 막 두께 300 Å의 발광층을 형성하였고, 이 때, 인광 도펀트인 Ir(PPy)3을 동시에 증착하였다. 이 때, 인광 도펀트의 증착속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 하였을 때, 인광 도펀트의 배합량이 7 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)-4-(페닐페놀레이토)알루미늄(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium: BAlq)를 증착하여 막 두께 50 Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 Alq3를 증착하여, 막 두께 200 Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 음극으로서 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기광전소자를 제작하였다.
상기 유기광전소자의 구조는 ITO/ NPB (80 nm)/ EML (화합물 75 (93 중량%) + Ir(PPy)3(7 중량%), 30 nm)/ Balq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시예 2
합성예 1의 화합물 75 대신 합성예 2의 화합물 248을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 3
합성예 1의 화합물 75 대신 합성예 3의 화합물 249를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 4
합성예 1의 화합물 75 대신 합성예 4의 화합물 257을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
비교예 1
합성예 1의 화합물 75 대신 하기 구조의 CBP를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
상기 유기발광소자 제작에 사용된 NPB, BAlq, CBP 및 Ir(PPy)3 구조는 하기와 같다.
Figure pat00392

(유기발광소자의 성능 측정)
실시예 1 내지 4과 비교예 1 에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도 변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 2와 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 5000 cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
No. 발광층 구동전압 (V) 색
(EL color)		 효율
(cd/A)		 90% 수명 (h)
At 5000 cd/m2
실시예1 화합물 75 3.7 Green 66.4 180
실시예2 화합물 248 3.5 Green 69.5 165
실시예3 화합물 249 3.5 Green 77.8 160
실시예4 화합물 257 4.7 Green 48.2 76
비교예1 CBP 4.8 Green 31.4 40
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 4의 유기발광소자가 비교예 1에 비해 구동전압, 발광효율 및/또는 전력 효율 측면에서 개선된 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 유기 발광 소자 200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층 230: 발광층
140: 정공 보조층

Claims (16)

  1. 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 모이어티와 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 모이어티의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
    Figure pat00393
    ,
    Figure pat00394

    상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서,
    X1 내지 X7은 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X7이 모두 CRa이거나 X1 내지 X7 중 어느 하나가 N이고,
    Y는 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), 또는 N-L2-R4이고,
    상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *는 상기 화학식 Ⅰ의 인접한 두 개의 *와 결합하고,
    상기 화학식 Ⅰ에서 상기 화학식 Ⅱ의 두 개의 *와 결합하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb 또는 N이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
    R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1 내지 화학식 6 중 어느 하나로 표시되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
    Figure pat00395
    ,
    Figure pat00396
    ,
    Figure pat00397
    ,
    [화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
    Figure pat00398
    ,
    Figure pat00399
    ,
    Figure pat00400
    ,
    상기 화학식 1 내지 화학식 6에서,
    X1 내지 X9는 각각 독립적으로, CRa 또는 N이되, X1 내지 X9가 모두 CRa이거나 X1 내지 X9 중 어느 하나가 N이고,
    Y는 O, S, SO2(O=S=O), PO(P=O), 또는 N-L2-R4이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
    R1 내지 R6, 및 Ra는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Y는 O, S, 또는 N-L2-R4이고,
    상기 R1 및 R4는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 치환 또는 비치환된 작용기인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 Ⅰ]
    Figure pat00401

    상기 그룹 Ⅰ에서,
    Z는 각각 독립적으로 N 또는 CRc 이고,
    W는 O, S, SO, SO2, NR', CR'R＂, 또는 SiR'R＂이고,
    여기서 Rc, R' 및 R＂은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 우레이드기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
    *는 연결 지점이고 상기 작용기를 이루는 원소들 중 어느 하나에 위치할 수 있다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 R1 및 R4는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 치환 또는 비치환된 작용기인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 Ⅱ]
    Figure pat00402

    상기 그룹 Ⅱ에서,
    Rc, R' 및 R＂은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
    *는 연결 지점이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기인 유기 광전자 소자용 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 7 내지 화학식 24 중 어느 하나로 표시되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 7] [화학식 8] [화학식 9] [화학식 10] [화학식 11]
    Figure pat00403
    ,
    Figure pat00404
    ,
    Figure pat00405
    ,
    Figure pat00406
    ,
    Figure pat00407

    [화학식 12] [화학식 13] [화학식 14] [화학식 15] [화학식 16]
    ,
    Figure pat00408
    ,
    Figure pat00409
    ,
    Figure pat00410
    ,
    Figure pat00411
    ,
    Figure pat00412
    ,
    [화학식 17] [화학식 18] [화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
    Figure pat00413
    ,
    Figure pat00414
    ,
    Figure pat00415
    ,
    Figure pat00416
    ,
    Figure pat00417
    ,
    [화학식 22] [화학식 23] [화학식 24]
    Figure pat00418
    ,
    Figure pat00419
    ,
    Figure pat00420
    ,
    상기 화학식 7 내지 화학식 24에서,
    Y는 O, S, 또는 N-L2-R4이고,
    L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴옥실렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 또는 이들의 조합이고,
    R1 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴옥시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로시클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 우레이드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 융합 고리, 또는 이들의 조합이다.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 25 내지 화학식 54 중 어느 하나로 표시되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 25] [화학식 26] [화학식 27] [화학식 28] [화학식 29]
    Figure pat00421
    ,
    Figure pat00422
    ,
    Figure pat00423
    ,
    Figure pat00424
    ,
    Figure pat00425
    ,
    [화학식 30] [화학식 31] [화학식 32] [화학식 33] [화학식 34]
    Figure pat00426
    ,
    Figure pat00427
    ,
    Figure pat00428
    ,
    Figure pat00429
    ,
    Figure pat00430
    ,
    [화학식 35] [화학식 36] [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
    Figure pat00431
    ,
    Figure pat00432
    ,
    Figure pat00433
    ,
    Figure pat00434
    ,
    Figure pat00435
    ,
    [화학식 40] [화학식 41] [화학식 42] [화학식 43] [화학식 44]
    Figure pat00436
    ,
    Figure pat00437
    ,
    Figure pat00438
    ,
    Figure pat00439
    ,
    Figure pat00440
    ,
    [화학식 45] [화학식 46] [화학식 47] [화학식 48] [화학식 49]
    Figure pat00441
    ,
    Figure pat00442
    ,
    Figure pat00443
    ,
    Figure pat00444
    ,
    Figure pat00445

    [화학식 50] [화학식 51] [화학식 52] [화학식 53] [화학식 54]
    Figure pat00446
    ,
    Figure pat00447
    ,
    Figure pat00448
    ,
    Figure pat00449
    ,
    Figure pat00450
    ,
    상기 화학식 25 내지 화학식 54에서,
    L1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,
    R1 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 Y는 O, S 또는 N-L2-R4이고,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,
    상기 R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 R1 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기인 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기이고,
    상기 R1 내지 R6, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기인 유기 광전자 소자용 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 75, 248, 249, 및 257 중 하나인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화합물 75][화합물 248][화합물 249][화합물 257]
    Figure pat00451
    Figure pat00452
    Figure pat00453
  12. 서로 마주하는 양극과 음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 발광층의 호스트로서 포함되는 유기 광전자 소자.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 유기층은 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 하나의 보조층을 포함하고,
    상기 보조층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는
    유기 광전자 소자.
  16. 제12항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치.
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