KR20150042335A - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게는 발광층에 사용됨에 따라 유기 전계 발광 소자의 발광효율, 구동 전압, 수명 등을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{ORGANIC COMPOUNDS AND ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자에서는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때, 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
상기 발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과, 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다.
도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이때, 인광 도판트는 이론적으로 형광 도판트에 비해 최대 4배의 발광 효율을 향상시킬 수 있기 때문에 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
현재 발광층에 사용되는 형광 도판트/호스트 물질로는 안트라센 유도체들이 알려져 있다. 또한 발광층에 사용되는 인광 도판트 물질로는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등의 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 알려져 있고, 인광 호스트 물질로는 4,4-dicarbazolybiphenyl(CBP)가 알려져 있다.
그러나 기존의 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 떨어지기 때문에 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 유리전이온도가 높고, 열적 안정성이 우수하며, 정공과 전자의 결합력을 향상시킬 수 있는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 상기 유기 화합물을 포함하여 구동전압, 발광효율 등이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6~C18의 아릴렌기이거나, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 C(R11)이고, 이때, 적어도 하나 이상은 N이며,
R1 내지 R4, R11 및 Ar1은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 내지 R4는 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
상기 R1 내지 R4, R11 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있으며, 이때, 복수개의 치환기로 치환될 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
여기서 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 인광발광층일 수 있다.
본 발명에서의 알킬은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 알케닐(alkenyl)은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 알키닐(alkynyl)은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 아릴은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 헤테로아릴은 핵원자수 5 내지 40의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 아릴옥시는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 6 내지 60의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 알킬옥시는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 아릴아민은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서의 시클로알킬은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 헤테로시클로알킬은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 알킬실릴은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴이고, 아릴실릴은 탄소수 6 내지 40의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 축합 고리는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성 및 인광 특성이 우수하기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 인광 호스트 재료로 사용할 경우 종래의 호스트 재료에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명을 가지는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능, 수명이 크게 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 유기 화합물
본 발명에 따른 신규 화합물은 디벤조퓨란(dibenzo[b,d]furan), 6원 헤테로환, 인돌 모이어티(indole moiety)가 결합하여 기본 골격을 이루며, 이러한 기본 골격에 다양한 치환체가 결합된 구조로서 상기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
디벤조퓨란(dibenzo[b,d]furan)은 삼중항 에너지가 크고 전기화학적으로 안정하다. 이러한 디벤조퓨란(dibenzo[b,d]furan)에 전자끄는기(electron withdrawing group, EWG)인 6원 함질소 헤테로환(예를 들어, 피리딘, 피리미딘, 트리아진)과, 전자주는기(electron donating group, EDG)인 인돌 모이어티(indole moiety)가 결합된 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자 흡수성이 큰 전자끄는기(electron withdrawing group, EWG)와 전자 공여성이 큰 전자주는기(electron donating group, EDG)를 모두 가져 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 나타내 정공과 전자의 결합력이 높기 때문에 인광 발광층에서 호스트로서 유리할 뿐만 아니라, 정공 수송층, 정공 주입층에도 적용될 수 있다.
또한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 방향족 환(aromatic ring) 또는 헤테로방향족 환(heteroaromatic ring) 치환체로 인해 화합물의 분자량이 유의적으로 증대되어 유리전이온도가 향상됨에 따라 종래의 CBP(4,4-dicarbazolybiphenyl)보다 높은 열적 안정성을 나타낸다. 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기물층의 결정화 억제에도 효과가 있다.
따라서 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 정공 주입층, 정공 수송층 또는 발광층의 재료로 사용할 경우, 종래의 유기물층 재료(예를 들어, CBP)에 비해 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 유기 전계 발광 소자 수명 향상은 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 L1 및 L2는 2가(divalent) 그룹의 연결기(linker)로서 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6~C40의 아릴렌기 또는, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴렌기이다.
상기 C6~C40의 아릴렌기와, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴렌기는 특별히 한정되지 않으나, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 인데닐렌기, 피란트레닐렌기, 카르바졸릴렌기, 티오페닐렌기, 인돌일렌기, 푸리닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 피롤일렌기, 이미다졸릴렌기, 옥사졸릴렌기, 티아졸릴렌기, 트리아졸릴렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기 등을 들 수 있다.
구체적으로, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌기, 또는 비페닐렌기인 것이 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 C(R11)이며, 적어도 하나 이상은 N을 포함하는데, X1 내지 X3가 모두 N인 것이 바람직하다. 또한 X1 내지 X3 중 둘 이상이 C(R11)인 경우, 복수 개의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, R11은 수소인 것이 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 R1 및 R2는 서로 결합하여 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리를 형성할 수 있다. 구체적으로 R1 및 R2는 서로 결합하여 벤젠, 나프탈렌, 인돌, 플루오렌, 카바졸을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, C6~C40의 아릴기 또는, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
특히, R3는 수소, 페닐기, 나프틸기, 플루오렌기, 카바졸기, 디벤조싸이오펜기, 디벤조퓨란기, 디벤조셀레노펜기, 디벤조실롤기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 Ar1은 수소, C6~C40의 아릴기 또는, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
상기 R1 내지 R4, R11 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 복수개의 치환기로 치환될 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 10으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
[화학식 9]
Figure pat00009
[화학식 10]
Figure pat00010
상기 화학식 2 내지 10에서, X1 내지 X3, L1, L2, R1 내지 R4, Ar1, m 및 n 은 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 동일하고,
Y1은 N(R12), O, S, Se, C(R13)(R14), Si(R15) (R16)로 이루어진 군에서 선택되며,
R5, R6 및 R12 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R5 , R6, R12 내지 R16의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있으며, l는 0 내지 4의 정수이다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화합물들(C-1 내지 C-129)을 들 수 있지만, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화합물들로 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 합성예를 참조하여 다양하게 합성할 수 있다.
2. 유기 전계 발광 소자
본 발명은 양극(anode), 음극(cathode) 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 이때, 상기 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있다. 여기서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료를 포함할 수 있는데, 이때 호스트 재료로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 청색, 녹색, 적색의 인광 호스트 재료로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트, 형광 호스트, 또는 도펀트 재료로서 유기 전계 발광 소자에 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 기판, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 상기 전자 수송층 위에는 전자 주입층이 추가로 적층될 수 있다.
또한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 1층 이상 (예컨대, 발광층)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당업계에 공지된 재료 및 방법을 이용하여 다른 유기물층 및 전극을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 포함되는 기판으로는 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 사용될 수 있다.
또 양극 물질로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 사용될 수 있다.
또한 음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 사용될 수 있다.
또 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 알려진 통상의 물질이 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 준비예 1] IC -1의 합성
Figure pat00020
50 ml의 anhydrous tetrahydrofuran 용매에 magnesium (14.5 g, 598 mmol), iodine (3.0 g, 12 mmol)를 녹인 후, anhydrous tetrahydrofuran 130 ml에 4-bromodibenzo[b,d]furan (147.7 g, 598 mmol)를 녹인 용액을 30분간 한 방울 씩 첨가한다. 이 혼합물을 80?에서 2시간 동안 교반한 후 상온에서 식힌다. 그 후, anhydrous tetrahydrofuran 390 ml에 녹인 1,3,5-trichlorotriazine (110.3 g, 598 mmol) 용액을 3시간 동안 교반시키면서 한 방울씩 첨가한다.
반응이 종결된 후, 감압 증류하여 유기 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 methanol로 재결정을 실시하여 얻어낸 결정을 여과하여 IC-1 (40.89 g, 수율 65%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.32 (m, 3H), 7.66 (d, 1H), 7.85 (m, 3H)
[ 준비예 2] IC -2의 합성
Figure pat00021
준비예 1에서 사용된 4-bromodibenzo[b,d]furan 대신 2-bromodibenzo[b,d]furan (147.7 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1과 동일한 과정을 수행하여 IC-2를 얻었다.
1H-NMR: δ 7.35 (m, 2H), 7.70 (m, 3H), 7.85 (m, 2H)
[ 준비예 3] IC -3의 합성
Figure pat00022
질소 기류 하에서 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole (2.59 g, 7.03 mmol)과 3-bromo-9H-carbazole (2.07 g, 8.43 mmol), NaOH (0.84 g, 21.08 mmol) 및 THF/H2O (40 ml/20 ml)를 혼합한 다음, 40?에서 Pd(PPh3)4 (0.48 g, 5 mol%)를 넣고 80?에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 3:1 (v/v))로 정제하여 IC-3 (2.15 g, 수율 75%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.29 (m, 3H), 7.55 (m, 11H), 7.88 (m, 3H), 8.12 (d, 1H), 8.53 (d, 1H), 10.33 (s, 1H)
[ 준비예 4] IC -4의 합성
Figure pat00023
질소 기류 하에서 상기 준비예 3에서 얻은 IC-3 (18.85 g, 46.17 mmol), 1-bromo-3-iodobenzene (19.59 g, 69.26 mmol), Cu powder (0.29 g, 4.62 mmol), K2CO3 (6.38 g, 46.17 mmol), nitrobenzene (200 ml)를 혼합하고 190?에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 3:1 (v/v))로 정제하여 IC-4 (20.81 g, 수율 80%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 7.30 (m, 5H), 7.60 (m, 12H), 7.91 (m, 4H), 8.51 (m, 2H)
[ 준비예 5] IC -5의 합성
Figure pat00024
질소 기류 하에서 7-chloro-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole (2.23 g, 7.03 mmol)과 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole (3.11 g, 8.43 mmol), X-phos (0.33 g, 0.70 mmol), Cs2CO3 (4.58 g, 14.06 mmol) 및 Toluene/Ethanol/H2O (80 ml/20 ml/20 ml)를 혼합한 다음, Pd(OAc)2 (0.08 g, 5 mol%)를 넣고 110?에서 6시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 3:1 (v/v))로 정제하여 IC-5 (2.21 g, 수율 60%)을 얻었다.
1H NMR: δ 6.52 (d, 1H), 7.30 (m, 2H), 7.54 (m, 15H), 7.94 (m, 5H), 8.55 (d, 1H), 10.33 (s, 1H)
[ 준비예 6] IC -6의 합성
Figure pat00025
IC-3 대신 IC-5 (24.17 g, 46.17 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 준비예 4와 동일한 과정을 수행하여 IC-6을 얻었다.
1H NMR: δ 6.52 (d, 1H), 7.30 (m, 3H), 7.58 (m, 14H), 7.69 (d, 1H), 7.77 (m, 2H), 7.98 (m, 5H), 8.18 (d, 1H), 8.57 (d, 1H)
[ 준비예 7] IC -7의 합성
Figure pat00026
9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 대신 2-(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (2.18 g, 7.03 mmol)를 사용하고, 3-bromo-9H-carbazole 대신 8-bromo-11H-benzo[a]carbazole (2.50 g, 8.43 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 준비예 3과 동일한 과정을 수행하여 IC-7을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.57 (m, 7H), 7.77 (s, 1H), 7.87 (d, 1H), 7.98 (d, 1H), 8.16 (m, 3H), 8.45 (m, 3H), 10.24 (s, 1H)
[ 준비예 8] IC -8의 합성
Figure pat00027
IC-3 대신 IC-7 (18.44 g, 46.17 mmol)을 사용하고, 1-bromo-3-iodobenzene (19.59 g, 69.26 mmol) 대신 1-bromo-4-iodobenzene (19.59 g, 69.26 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 준비예 4와 동일한 과정을 수행하여 IC-8을 얻었다.
1H NMR: δ 7.55 (m, 10H), 7.76 (s, 1H), 7.99 (m, 2H), 8.16 (m, 4H), 8.45 (m, 3H)
[ 준비예 9] IC -9의 합성
Figure pat00028
9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 대신 2-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (2.06 g, 7.03 mmol)를 사용하고, 3-bromo-9H-carbazole 대신 10-bromo-7H-benzo[c]carbazole (2.50 g, 8.43 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 준비예 3과 동일한 과정을 수행하여 IC-9를 얻었다.
1H-NMR: δ 7.36 (m, 3H), 7.66 (m, 6H), 7.81 (m, 5H), 8.16 (d, 1H), 8.54 (d, 1H), 10.12 (s, 1H)
[ 준비예 10] IC -10의 합성
Figure pat00029
9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 대신 2-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (2.25 g, 7.03 mmol)를 사용하고, 3-bromo-9H-carbazole 대신 2-bromo-11,11-dimethyl-5,11-dihydroindeno[1,2-b]carbazole (3.05 g, 8.43 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 준비예 3과 동일한 과정을 수행하여 IC-10을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.73 (s, 12H), 7.26 (m, 2H), 7.40 (m, 2H), 7.58 (m, 5H), 7.69 (d, 1H), 7.77 (s, 1H), 7.87 (m, 2H), 8.09 (m, 3H), 10.19 (s, 1H)
[ 합성예 1] C-1의 합성
<단계 1> 2- chloro -4-( dibenzo [b,d]furan-4- yl )-6- phenyl -1,3,5- triazine 의 합성
Figure pat00030
50 ml의 anhydrous tetrahydrofuran 용매에 magnesium (14.5 g, 598 mmol), iodine (3.0 g, 12 mmol)를 녹인 후, anhydrous tetrahydrofuran 130ml에 bromobenzene (93.89 g, 598 mmol)를 녹인 용액을 30분간 한 방울씩 첨가한다. 이 혼합물을 80?에서 2시간 동안 교반한 후 상온에서 식힌다. 그 후, anhydrous tetrahydrofuran 390 ml에 녹인 IC-1 (189.05 g, 598 mmol) 용액을 3시간 동안 교반시키면서 한 방울씩 첨가한다.
반응이 종결된 후 감압 증류하여 유기 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 methanol로 재결정을 실시하여 얻어낸 결정을 여과하여 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (162.58 g, 수율 86%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 357.79 g/mol, 측정치: 357 g/mol)
<단계 2> C-1의 합성
Figure pat00031
질소 기류 하에서 IC-3 (8.45 g, 20.7 mmol), 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (8.87 g, 24.8 mmol), NaH (746 mg, 31.1 mmol) 및 DMF(300 ml)를 혼합하고 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 물을 넣고 고체 화합물을 filter한 후 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 C-1 (8.91 g, 수율 59%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 729.82 g/mol, 측정치: 729 g/mol)
[ 합성예 2] C-2의 합성
<단계 1> 2-([1,1'- biphenyl ]-3- yl )-4- chloro -6-( dibenzo [b,d]furan-2- yl )-1,3,5-triazine의 합성
Figure pat00032
bromobenzene 대신 3-bromo-1,1'-biphenyl (139.39 g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 IC-2 (189.05 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-1,3,5-triazine (176.43 g, 수율 68%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 433.89 g/mol, 측정치: 433 g/mol)
<단계 2> C-2의 합성
Figure pat00033
bromobenzene 대신 IC-4 (336.96 g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-1,3,5-triazine (259.46 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-2 (369.21 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 882.02 g/mol, 측정치: 882 g/mol)
[ 합성예 3] C-3의 합성
<단계 1> 2- chloro -4,6- bis ( dibenzo [b,d]furan-4- yl )-1,3,5- triazine 의 합성
Figure pat00034
bromobenzene 대신 4-bromodibenzo[b,d]furan (147.75 g, 598 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 2-chloro-4,6-bis(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-1,3,5-triazine (203.54 g, 수율 76%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 447.87 g/mol, 측정치: 447 g/mol)
<단계 2> C-3의 합성
Figure pat00035
bromobenzene 대신 IC-4 (336.96 g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 2-chloro-4,6-bis(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-1,3,5-triazine (267.82 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-3 (289.33 g, 수율 54%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 896.00 g/mol, 측정치: 896 g/mol)
[ 합성예 4] C-4의 합성
<단계 1> 2- chloro -4-( dibenzo [b,d]furan-4- yl )-6-( naphthalen -1- yl )-1,3,5-triazine의 합성
Figure pat00036
bromobenzene 대신 1-bromonaphthalene (123.82 g, 598 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-(naphthalen-1-yl)-1,3,5-triazine (187.79 g, 수율 77%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 407.85 g/mol, 측정치: 407 g/mol)
<단계 2> C-4의 합성
Figure pat00037
IC-3 대신 IC-5 (10.83 g, 20.7 mmol)를 사용하고, 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-(naphthalen-1-yl)-1,3,5-triazine (10.11 g, 24.8 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 2>와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-4 (11.85 g, 수율 64%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 895.02 g/mol, 측정치: 895 g/mol)
[ 합성예 5] C-5의 합성
<단계 1> 2- chloro -4-( dibenzo [b,d]furan-4- yl )-6-( pyridin -2- yl )-1,3,5- triazine 의 합성
Figure pat00038
bromobenzene 대신 2-bromopyridine (94.48g, 598 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-(pyridin-2-yl)-1,3,5-triazine (128.73 g, 수율 60%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 358.78 g/mol, 측정치: 358 g/mol)
<단계 2> C-5의 합성
Figure pat00039
bromobenzene 대신 IC-6 (405.81 g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-(pyridin-2-yl)-1,3,5-triazine (214.55 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-5 (181.95 g, 수율 33%)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 922.04 g/mol, 측정치: 922 g/mol)
[ 합성예 6] C-6의 합성
<단계 1> 4-(4- chloro -6-( dibenzo [b,d]furan-4- yl )-1,3,5- triazin -2- yl )-N,N-diphenylaniline의 합성
Figure pat00040
bromobenzene 대신 4-bromo-N,N-diphenylaniline (193.87g, 598 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 4-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)-N,N-diphenylaniline (244.88 g, 수율 78%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 525.00 g/mol, 측정치: 525 g/mol)
<단계 2> C-6의 합성
Figure pat00041
IC-3 대신 IC-7 (8.27 g, 20.7 mmol)를 사용하고, 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 4-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)-N,N-diphenylaniline (13.02 g, 24.8 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1의 <단계 2>와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-6 (9.19 g, 수율 50%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 888.04 g/mol, 측정치: 888 g/mol)
[ 합성예 7] C-7의 합성
<단계 1> 9-(4-(4- chloro -6-( dibenzo [b,d]furan-2- yl )-1,3,5- triazin -2-yl)phenyl)-9H-carbazole의 합성
Figure pat00042
bromobenzene 대신 9-(4-bromophenyl)-9H-carbazole (192.67g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 IC-2 (189.05g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 9-(4-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-9H-carbazole (134.47 g, 수율 43%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 522.98 g/mol, 측정치: 522 g/mol)
<단계 2> C-7의 합성
Figure pat00043
bromobenzene 대신 IC-8 (331.59 g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 9-(4-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-9H-carbazole (312.74 g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-7 (253.15 g, 수율 44%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 962.12 g/mol, 측정치: 962 g/mol)
[ 합성예 8] C-8의 합성
<단계 1> 2- chloro -4-( dibenzo [b,d]furan-2- yl )-6-(9,9- dimethyl -9H- fluoren -3-yl)-1,3,5-triazine의 합성
Figure pat00044
bromobenzene 대신 3-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene (163.35g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 IC-2 (189.05g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 화합물 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-yl)-1,3,5-triazine (161.55 g, 수율 57%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 473.95 g/mol, 측정치: 473 g/mol)
<단계 2> C-8의 합성
Figure pat00045
IC-3 대신 IC-9 (7.94 g, 20.7 mmol)를 사용하고, 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-yl)-1,3,5-triazine (11.75 g, 24.8 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 2>와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-8 (13.42 g, 수율 79%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 820.93 g/mol, 측정치: 820 g/mol)
[ 합성예 9] C-9의 합성
<단계 1> 2- chloro -4-( dibenzo [b,d]furan-2- yl )-6-(6- phenylpyridin -3- yl )-1,3,5-triazine 의 합성
Figure pat00046
bromobenzene 대신 5-bromo-2-phenylpyridine (139.98g, 598 mmol)을 사용하고, IC-1 대신 IC-2 (189.05g, 598 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-(6-phenylpyridin-3-yl)-1,3,5-triazine (161.23 g, 수율 62%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 434.88 g/mol, 측정치: 434 g/mol)
<단계 2> C-9의 합성
Figure pat00047
IC-3 대신 IC-10 (9.84 g, 20.7 mmol)를 사용하고, 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-(6-phenylpyridin-3-yl)-1,3,5-triazine (10.78 g, 24.8 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1의 <단계 2>와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-9 (9.95 g, 수율 55%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 874.04 g/mol, 측정치: 874 g/mol)
[ 실시예 1 내지 9] 녹색 유기 전계 발광 소자 제조
합성예 1 내지 9에서 합성한 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 초음파 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 기판(전극) 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/ 합성예 1 내지 9에서 합성한 각각의 화합물 + 10 % Ir(ppy)3 (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 소자를 제조하였다.
[ 비교예 1 내지 2] 녹색 유기 전계 발광 소자 제조
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 합성예 1의 화합물 대신 CBP 및 Ref-1을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2에서 사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, BCP, CBP 및 Ref-1의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050

[ 평가예 1]
실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2에서 제조한 각각의 녹색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 호스트 구동 전압(V) EL 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 1 C-1 6.60 519 42.0
실시예 2 C-2 6.55 520 41.5
실시예 3 C-3 6.45 518 41.2
실시예 4 C-4 6.50 518 41.9
실시예 5 C-5 6.50 518 41.7
실시예 6 C-6 6.60 521 41.0
실시예 7 C-7 6.40 522 40.7
실시예 8 C-8 6.45 522 40.8
실시예 9 C-9 6.50 521 41.5
비교예 1 CBP 6.93 516 38.2
비교예 2 Ref-1 6.75 517 40.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 녹색 유기 전계 발광 소자의 발광층에 적용한 실시예 1 내지 9는 종래 CBP 및 Ref-1를 녹색 유기 전계 발광 소자의 발광층에 적용한 비교예 1 및 2에 비해 효율 및 구동전압이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[ 실시예 10 내지 12] 적색 유기 전계 발광 소자 제조
합성예 6 내지 8에서 합성된 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 적색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 초음파 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 기판(전극) 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/ 합성예 6 내지 8에서 합성한 각각의 화합물 + 10 % (piq)2Ir(acac) (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 소자를 제조하였다.
[ 비교예 3] 적색 유기 전계 발광 소자 제조
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 합성예 6의 화합물 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 10과 동일한 과정으로 소자를 제조하였다.
상기 실시예 10 내지 12 및 비교예 3에서 사용된 m-MTDATA, (piq)2Ir(acac), BCP, NPB 및 CBP의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00051
Figure pat00052

[ 평가예 2]
실시예 10 내지 12 및 비교예 3에서 제조한 각각의 적색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 호스트 구동 전압(V) 전류효율(cd/A)
실시예 10 C-6 4.90 13.0
실시예 11 C-7 4.95 12.5
실시예 12 C-8 4.85 12.7
비교예 3 CBP 5.25 8.2
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 적색 유기 전계 발광 소자의 발광층에 적용한 실시예 10 내지 12는 종래 CBP를 적색 유기 전계 발광 소자의 발광층에 적용한 비교예 3에 비해 효율 및 구동전압이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00053

    상기 화학식 1에서,
    L1 및 L2는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C6~C18의 아릴렌기이거나 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기이고,
    X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 C(R11)이고, 이때, 적어도 하나 이상은 N이며,
    R1 내지 R4, R11 및 Ar1은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 내지 R4는 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 R1 내지 R4, R11 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있으며,
    m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 10으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00054

    [화학식 3]
    Figure pat00055

    [화학식 4]
    Figure pat00056

    [화학식 5]
    Figure pat00057

    [화학식 6]
    Figure pat00058

    [화학식 7]
    Figure pat00059

    [화학식 8]
    Figure pat00060

    [화학식 9]
    Figure pat00061

    [화학식 10]
    Figure pat00062

    상기 화학식 2 내지 10에서,
    X1 내지 X3, L1, L2, R1 내지 R4, Ar1, n 및 m은 제1항에서 정의한 바와 동일하고,
    Y1은 N(R12), O, S, Se, C(R13)(R14), Si(R15)(R16)로 이루어진 군에서 선택되며,
    R5 , R6, R12 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R5 , R6, R12 내지 R16의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있으며,
    l은 0 내지 4의 정수이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Y1은 N(R12)이고, R12는 페닐기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 Y1은 C(R13)(R14)이고, R13 및 R14는 메틸기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌 또는 비페닐렌인 것을 특징으로 하는 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 X1 내지 X3는 N인 것을 특징으로 하는 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 C6~C40의 아릴기 또는, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 인광 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
KR1020130120465A 2013-10-10 2013-10-10 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 KR101618409B1 (ko)

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