KR20160033587A - 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
Description
본 명세서는 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 본 출원은 2014년 9월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2014-0124530호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
유기 전자 소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기 전자 소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전기소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기물 반도체에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전자소자이다.
유기 전자 소자의 예로는 유기 전자 소자, 유기 태양전지, 유기 감광체(OPC), 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들은 모두 소자의 구동을 위하여 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질을 필요로 한다. 이하에서는 주로 유기발광소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기 전자 소자들에서는 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질이 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 전자 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 전자 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 전자 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 전자 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 전자 소자에서 유기물층으로 사용되는 물질은 기능에 따라, 발광 물질과 전하 수송 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다. 또한, 발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 한편, 발광 물질로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 물질로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다.
유기 전자 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기 전자 소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기 전자 소자에서도 마찬가지이다.
이에 본 발명자들은 유기 전자 소자에서 사용 가능한 물질에 요구되는 조건, 예컨대 수명, 효율, 구동 전압 하강 및 안정성 등을 만족시킬 수 있으며, 치환기에 따라 유기 전자 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 전자 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
X 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 
이고,
Z는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
R1 및 R2는 수소이거나, 서로 직접 연결되고,
T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
t1, t3 및 t4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
t2 및 t5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
t1이 2이상인 경우 T1은 서로 같거나 상이하고,
t2가 2이상인 경우 T2는 서로 같거나 상이하고,
t3가 2이상인 경우 T3는 서로 같거나 상이하고,
t4가 2이상인 경우 T4는 서로 같거나 상이하고,
t5가 2이상인 경우 T5는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입 및 수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 유기물층 물질, 특히 정공 수송층, 전자 차단층 또는 인광 발광층 등으로 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 트랜지스터나 태양전지의 정공 수송층으로도 사용될 수 있다.
본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물을 유기 전자 소자에 사용하는 경우 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상 및/또는 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 전자 소자에 사용하는 경우에는 열적 안정성이 우수하고, 깊은 HOMO 에너지 준위를 가지며, 높은 삼중 상태(triplet state)를 나타내어 정공 수송 안정성을 향상시킨다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 할로겐기는 플루오르, 염소, 브롬, 요오드 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 
, 
, 
및 
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, S 및 Si 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, "인접하는" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기, 서로 이웃하여 있는 탄소에 치환된 치환기는 서로 "인접하는" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소 고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로 고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로 고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기가 서로 결합하여, 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성하는 것은 인접하는 치환기가 서로 결합을 형성하여, 5원 내지 8원의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리 또는 이종원자 중 1 이상을 포함하는 5원 내지 8원의 단환 또는 다환의 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 구체적으로, 지방족 탄화수소고리의 예로는 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로부텐, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 시클로헥산, 시클로헥센, 1,4-시클로헥사디엔, 시클로헵탄, 시클로헵텐, 시클로옥탄, 시클로옥텐 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리란 탄소와 수소 원자로만 이루어진 방향족의 고리를 의미한다. 본 명세서에 있어서구체적으로, 방향족 탄화수소고리의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페릴렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 페날렌, 피렌, 테트라센, 크라이센, 펜타센, 플루오렌, 인덴, 아세나프틸렌, 벤조플루오렌, 스피로플루오렌 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로 고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다. 구체적으로, 지방족 헤테로 고리의 예로는 옥시레인(oxirane), 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥세인(1,4-dioxane), 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린(morpholine), 옥세판, 아조케인, 티오케인 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로 고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다. 구체적으로, 방향족 헤테로 고리의 예로는 피리딘, 피롤, 피리미딘, 피리다진, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 피라졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 디티아졸, 테트라졸, 피란, 티오피란, 디아진, 옥사진, 티아진, 다이옥신, 트리아진, 테트라진, 이소퀴놀린, 퀴놀린, 퀴놀, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 아크리딘, 페난트리딘, 디아자나프탈렌, 트리아자인덴, 인돌, 인돌리진, 벤조티아졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이미다졸, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 페나진, 이미다조피리딘, 페녹사진, 페난트리딘, 인돌로카바졸, 인데노카바졸 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서,
Z의 정의는 화학식 1과 같고,
R11 및 R12는 수소이거나, 서로 직접 연결되며,
R21 및 R22는 수소이거나, 서로 직접 연결되며,
U1 내지 U10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
p1, p2, p4, p6, p7 및 p9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
p3, p5, p8 및 p10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
p1이 2이상인 경우 U1은 서로 같거나 상이하고,
p2가 2이상인 경우 U2는 서로 같거나 상이하고,
p3가 2이상인 경우 U3은 서로 같거나 상이하고,
p4가 2이상인 경우 U4는 서로 같거나 상이하고,
p5가 2이상인 경우 U5는 서로 같거나 상이하고,
p6가 2이상인 경우 U6는 서로 같거나 상이하고,
p7이 2이상인 경우 U7은 서로 같거나 상이하고,
p8이 2이상인 경우 U8은 서로 같거나 상이하고,
p9가 2이상인 경우 U9는 서로 같거나 상이하고,
p10이 2이상인 경우 U10은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 3 내지 5 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 3 내지 5에 있어서,
Z의 정의는 화학식 1과 같고,
U1 내지 U10 및 p1 내지 p10의 정의는 화학식 2와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 6 내지 8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 화학식 6 내지 8에 있어서,
U1 내지 U10, R11, R12, R21, R22 및 p1 내지 p10의 정의는 화학식 2와 같으며,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
A1 내지 A5는 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
a1 및 a3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
a2 및 a5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
a4는 0 내지 3의 정수이고,
a1이 2이상인 경우 A1은 서로 같거나 상이하고,
a2가 2이상인 경우 A2는 서로 같거나 상이하고,
a3가 2이상인 경우 A3은 서로 같거나 상이하고,
a4가 2이상인 경우 A4는 서로 같거나 상이하고,
a5가 2이상인 경우 A5는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 또는 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 1환 내지 3환의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 페닐기; 바이페닐기; 또는 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 알킬기로 치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 메틸기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 치환 또는 비치환된 하기의 구조들에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Z는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 6의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 6의 치환 또는 비치환된 알킬기; 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 탄소수 1 내지 6의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, T1 내지 T5는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식들로부터 선택될 수 있다.
[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
[화학식 1-4] [화학식 1-5] [화학식 1-6]
[화학식 1-7] [화학식 1-8] [화학식 1-9]
[화학식 1-10] [화학식 1-11] [화학식 1-12]
[화학식 1-13] [화학식 1-14] [화학식 1-15]
[화학식 1-16] [화학식 1-17] [화학식 1-18]
[화학식 1-19] [화학식 1-20] [화학식 1-21]
[화학식 1-22] [화학식 1-23] [화학식 1-24]
[화학식 1-25] [화학식 1-26] [화학식 1-27]
[화학식 1-28] [화학식 1-29] [화학식 1-30]
[화학식 1-31] [화학식 1-32] [화학식 1-33]
[화학식 1-34] [화학식 1-35] [화학식 1-36]
[화학식 1-37] [화학식 1-38] [화학식 1-39]
[화학식 1-40] [화학식 1-41] [화학식 1-42]
[화학식 1-43] [화학식 1-44] [화학식 1-45]
[화학식 1-46] [화학식 1-47] [화학식 1-48]
[화학식 1-49] [화학식 1-50] [화학식 1-51]
[화학식 1-52] [화학식 1-53] [화학식 1-54]
[화학식 1-55] [화학식 1-56] [화학식 1-57]
[화학식 1-58] [화학식 1-59] [화학식 1-60]
[화학식 1-61] [화학식 1-62] [화학식 1-63]
[화학식 1-64] [화학식 1-65] [화학식 1-66]
[화학식 1-67] [화학식 1-68] [화학식 1-69]
[화학식 1-70] [화학식 1-71] [화학식 1-72]
[화학식 1-73] [화학식 1-74] [화학식 1-75]
[화학식 1-76] [화학식 1-77] [화학식 1-78]
[화학식 1-79] [화학식 1-80] [화학식 1-81]
[화학식 1-82] [화학식 1-83] [화학식 1-84]
[화학식 1-85] [화학식 1-86] [화학식 1-87]
[화학식 1-88] [화학식 1-89] [화학식 1-90]
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 화학식 1의 합성은 X 및 Y가 서로 같은 대칭구조인가, 아니면 서로 상이한 비대칭 구조인가에 따라 합성 방법이 두가지로 나뉠 수 있으며 반응은 부흐왈드-하트위그(Buchwald-Hartwig) 반응을 통해 진행될 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1은 하기 반응식 1 및 2와 같은 방식으로 제조될 수 있다.
[반응식 1] X 및 Y가 서로 동일한 경우
[반응식 2] X 및 Y가 서로 상이한 경우
상기 반응식들에 있어서, 치환기들의 정의는 화학식 1에서와 같다.
하기 기술한 제조예 및 당기술분야에 알려져 있는 기술을 기초로 출발물질, 반응물질, 반응 조건 등을 변경할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 태양전지, 유기 발광소자, 유기 트랜지스터 및 유기 감광체로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 전자소자를 만들 수도 있다(국제 특허 출원 공개 제2003/012890호). 다만, 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 차단층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 발광소자일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 헤테로환 화합물을 포함한다. 하나의 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자 수송과 전자주입을 동시에 하는 층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 헤테로환 화합물을 포함한다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 헤테로환 화합물은 상기 2층 이상의 전자수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로환 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함되는 경우, 상기 헤테로환 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층과 정공수송층, 정공차단층, 전자차단층, 전자수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광과 전자 수송 및/또는 전자 주입을 동시에 하는 층을 포함한다.
상기 유기 발광소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 태양전지일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층과 전자 주개(electron donor) 및 전자 받개(electron acceptor)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층으로서 전자 주개 및/또는 전자 받개를 동시에 가지는 층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 태양전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 정공은 전자 도너층을 통하여 애노드로 수송된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 2종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 유기 태양전지는 부가적인 유기물층을 더 포함한다. 상기 유기 태양전지는 여러 가지 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 트랜지스터일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 것인 유기 트랜지스터를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 트랜지스터는 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층은 기판과 게이트 위에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 감광체일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 유기 감광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 감광체로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 자외선 광안정제를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 유기 감광체는, 예를 들어 플레이트, 유연성 벨트, 디스크, 단단한 드럼, 단단한 또는 유연성 드럼 주위의 시트의 형태일 수 있으며, 단단한 드럼은 일반적으로 상업적 용도로 사용되는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 유기 감광체는, 예를 들어 하나 이상의 층들의 형태로 전기 도전성 지지체 및 광도전성 요소를 포함할 수도 있다. 유기 감광체는 폴리머 바인더 중에 전하 수송 화합물 및 전하 발생 화합물 양자 모두를 포함할 수 있으며, 이는 동일한 층 내에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
이와 유사하게, 전자 수송 화합물도 전하 발생 화합물과 동일한 층일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 만일 전자 수송 화합물이 전하 발생 화합물과 다른 층에 존재하는 경우에는, 전자 수송 화합물은 오버코트, 즉 전기 도전성 지지체의 반대 편에 있을 수 있고, 또는 언더코트, 즉 전기 도전성 지지체와 같이 전하 발생층과 같은 편에 있을 수 있다.
상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 전자소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 제 1 전극은 애노드가 될 수 있고, 제 2 전극은 캐소드가 될 수 있다.
상기 제 1 전극은 캐소드가 될 수 있고, 제 2 전극은 애노드가 될 수 있다.
상기 애노드로는 통상 유기물층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
소스, 드레인 및 게이트의 경우, 상기 애노드 또는 캐소드로 예시한 재료를 사용할 수 있다.
정공 주입층 물질로는 낮은 전압에서 애노드로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 애노드 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물; 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물; 페릴렌(perylene) 계열의 유기물; 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 수송층 물질로는 애노드나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
발광층 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤즈옥사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌; 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
전자 수송층 물질로는 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 전자소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<
제조예
1>
1) 화학식 1-1의 화합물의 합성
N-([1,1'-바이페닐]-4-일)스피로[플루오렌-9,8'-인돌로 [3,2,1-de] 아크리딘]-2-아민의 합성
[화학식 1-1]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 1.38g (15mmol)의 아닐린(aniline), 3.57g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine)palladium(0))을 자일렌 80ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-1의 화합물(10.44g 수율: 78%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 900
2) 화학식 1-7의 화합물의 합성
[화학식 1-7]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 2.52g (15mmol)의 [1,1'-biphenyl]-4-amine, 3.57g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine)palladium(0))을 자일렌 80ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-7의 화합물(10.88g 수율: 75%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 976
3) 화학식 1-13의 화합물의 합성
[화학식 1-13]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 2.52g (15mmol)의 [1,1'-biphenyl]-3-amine, 3.57g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine)palladium(0))을 자일렌 80ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-13의 화합물(10.45g 수율: 72%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 976
4) 화학식 1-19의 화합물의 합성
[화학식 1-19]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 2.52g (15mmol)의 [1,1'-biphenyl]-2-amine, 3.57 g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250 mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079 g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine) palladium(0))을 자일렌 80 ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-19의 화합물(11.46g 수율: 79%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 976
5) 화학식 1-25의 합성
[화학식 1-25]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 3.11g (15mmol)의 9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine, 3.57g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250 mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine)palladium(0))을 자일렌 80 ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-25의 화합물(10.42g 수율: 69%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 1016
6) 화학식 1-61의 화합물의 합성
[화학식 1-61]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2'-브로모-10-페닐-10H-스피로[아크리딘-9,9'-플루오렌](2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]), 1.38g (15mmol)의 아닐린(aniline), 3.57g (37mmol)의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 250 mL의 자일렌(xylene)에 넣고 가열하여 환류하에서 교반시켰다. 환류조건 하에서 0.079g (0.16mmol)의 (비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)((bis(tri-tertbutylphosphine)palladium(0))을 자일렌 80 ml에 녹여 30 분간 드롭와이즈(dropwise)로 넣어주고 16시간 교반시켰다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화학식 1-61의 화합물(10.84g 수율: 8%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 904
7) 화학식 1-67의 화합물의 합성
[화합물 1-67]
아닐린 대신 [1,1'-바이페닐]-4-아민([1,1'-biphenyl]-4-amine)을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-61의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-67의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 980
8) 화학식 1-73의 화합물 합성
[화학식 1-73]
아닐린 대신 [1,1'-바이페닐]-3-아민([1,1'-biphenyl]-3-amine)을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-61의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-73의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 980
9) 화합물 1-79의 합성
[화합물 1-79]
아닐린 대신 [1,1'-바이페닐]-2-아민([1,1'-biphenyl]-2-amine)을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-61의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-79의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 980
10) 화학식 1-85의 화합물의 합성
[화학식 1-85]
아닐린 대신 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine)을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-61의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-85의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 1020
<
제조예
2>
1) 화합물 A의 합성
[화합물 A]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (31mmol)의 2-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](2-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine]), 7.86g (46mmol)의 [1,1'-바이페닐]-4-아민 ([1,1'-biphenyl]-4-amine), 0.43g (0.46mmol)의 트리스(디벤질리딘아세톤) 디팔라듐(0) (Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0)), 0.87g (1.39mmol)의 2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프탈렌 (2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene)과 4.17g (43 mmol) 의 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide)를 350 ml 톨루엔에 녹인 후, 100의 베스(bath)에서 24 시간 교반시켰다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 톨루엔(toluene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 300ml로 재결정하여 상기 화합물 A (12.59g 수율: 71%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 573
2)화학식 1-31의 화합물의 합성
[화학식 1-31]
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 15g (26 mmol)의 N-([1,1'-바이페닐]-4-일)스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘]-2-아민, 15.28g (31 mmol) 의 2'-브로모-10-페닐-10H-스피로[아크리딘-9,9'-플루오렌] (2'-브로모-10-페닐-10H-스피로[아크리딘-9,9'-플루오렌](2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene])), 0.36g (0.39mmol)의 트리스(디벤질리딘아세톤) 디팔라듐(0) (Tris(dibyenzylideneacetone) dipalladium(0)), 0.19g (0.94 mmol)의 트리-tert-부틸포스핀과 3.52 g (36.7 mmol)의 소듐 tert-부톡사이드를, 400mL의 톨루엔에 녹인 후, 100 ℃의 베스에서 24시간 교반시켰다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 톨루엔(toluene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 350ml로 재결정하여 상기 화학식 1-31의 화합물(21.01g 수율: 82%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 978
3) 화학식 1-8의 화합물의 합성
[화학식 1-8]
2'-브로모-10-페닐-10H-스피로[아크리딘-9,9'-플루오렌](2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]) 대신 3-브로모스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](3-bromospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine])을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-31의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-8의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 976
4) 화학식 1-9의 합성
[화학식 1-9]
2'-브로모-10-페닐-10H-스피로[아크리딘-9,9'-플루오렌](2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]) 대신 4-아이오도스피로[플루오렌-9,8'-인돌로[3,2,1-de]아크리딘](4-iodospiro[fluorene-9,8'-indolo[3,2,1-de]acridine])을 사용한 것을 제외하고 화학식 1-31의 화합물을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-9의 화합물을 제조하였다.
MS[M+H]+= 976
<
비교예
1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[NPB]
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 N-([1,1'-비스페닐]-4-yl)-N-(4-(11-([1,1'-비페닐]-4-yl)-11H-벤조[a]카바졸-5-yl)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민(100Å)를 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
[EB1]
이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH]
[BD]
[ET1]
[LiQ]
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-1>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-2>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-7의 화합물 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-3>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-13의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-4>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-19의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-5>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-25의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-6>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-61의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-7>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-67의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-8>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-73의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-9>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-79의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-10>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-85의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-11>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-31의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-12>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-8의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
실험예
1-13>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 상기 화학식 1-9의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<
비교예
1-2>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 하기 HT1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[HT1]
<
비교예
1-3>
상기 비교예 1-1에서 화합물 EB1 대신 하기 HT2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[HT2]
실험예 1-1 내지 1-13 및 비교예 1-1 내지 1-3에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 1의 결과를 얻었다.
| 화합물 (전자저지층) |
전압 (V@10mA/cm2) |
효율 (cd/A@10mA/cm2) |
색좌표 (x,y) |
|
| 비교예 1-1 | 화합물 EB1 | 4.39 | 5.25 | (0.138, 0.127) |
| 실험예 1-1 | 화합물 1-1 | 4.05 | 5.37 | (0.139, 0.126) |
| 실험예 1-2 | 화합물 1-7 | 4.02 | 5.34 | (0.138, 0.126) |
| 실험예 1-3 | 화합물 1-13 | 4.06 | 5.31 | (0.138, 0.127) |
| 실험예 1-4 | 화합물 1-19 | 4.04 | 5.33 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 1-5 | 화합물 1-25 | 3.84 | 5.48 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 1-6 | 화합물 1-61 | 4.13 | 5.40 | (0.136, 0.127) |
| 실험예 1-7 | 화합물 1-67 | 4.01 | 5.32 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 1-8 | 화합물 1-73 | 4.05 | 5.39 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 1-9 | 화합물 1-79 | 4.02 | 5.30 | (0.138, 0.125) |
| 실험예 1-10 | 화합물 1-85 | 3.86 | 5.51 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 1-11 | 화합물 1-31 | 4.13 | 5.28 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 1-12 | 화합물 1-8 | 4.13 | 5.22 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 1-13 | 화합물 1-9 | 4.11 | 5.25 | (0.138, 0.126) |
| 비교예 1 | HT1 | 4.43 | 4.92 | (0.136, 0.127) |
| 비교예 2 | HT2 | 4.40 | 5.05 | (0.136, 0.127) |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본원 발명의 화합물을 전자저지층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에 종래의 물질을 사용한 경우와 비교하였을 때 본원 발명의 화합물은 전자 차단역할을 하므로 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다. 또한, 비교예 1-2 내지 1-3의 소자와 실험예 1-1 내지 1-13의 비교를 통해, 아민에 두 개의 스피로 구조가 치환된 물질이 한 개의 스피로 구조가 치환된 물질보다 낮은 전압과 높은 효율을 보임을 알 수 있다.
본원 발명의 화합물들 중에서는 실험예 1-5 및 1-10과 같이 플루오레닐기로 치환된 물질들이 가장 낮은 구동 전압 및 높은 효율 특성을 보였다. 또한, 실험예 1-11 내지 1-13을 실험예 1-1 내지 1-10과 비교해보면 두 개의 스피로 구조가 대칭으로 치환된 물질이 비대칭으로 치환된 물질보다 우수한 특성을 보인다.
상기 표 1의 결과와 같이, 본 발명에 따르른 화합물은 전자 차단 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
< 실험예 2> (실험예 2-1 내지 실험예 2-13, 비교예 2-1 및 비교예 2-2)
상기 비교예 1-1에서 상기 정공 수송층으로 NPB 대신 하기 표에 기재된 화합물, HT1 및 HT2를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
| 화합물 (정공수송층) |
전압 (V@10mA/cm2) |
효율 (cd/A@10mA/cm2) |
색좌표 (x,y) |
|
| 비교예 1-1 | NPB | 4.39 | 5.25 | (0.138, 0.127) |
| 실험예 2-1 | 화합물 1-1 | 4.15 | 5.47 | (0.136, 0.127) |
| 실험예 2-2 | 화합물 1-7 | 4.14 | 5.42 | (0.135, 0.127) |
| 실험예 2-3 | 화합물 1-13 | 4.12 | 5.49 | (0.138, 0.126) |
| 실험예 2-4 | 화합물 1-19 | 4.06 | 5.41 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 2-5 | 화합물 1-25 | 3.92 | 5.57 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 2-6 | 화합물 1-61 | 4.18 | 5.47 | (0.136, 0.126) |
| 실험예 2-7 | 화합물 1-67 | 4.12 | 5.46 | (0.135, 0.127) |
| 실험예 2-8 | 화합물 1-73 | 4.11 | 5.42 | (0.138, 0.127) |
| 실험예 2-9 | 화합물 1-79 | 4.06 | 5.41 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 2-10 | 화합물 1-85 | 3.92 | 5.55 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 2-11 | 화합물 1-31 | 4.20 | 5.38 | (0.137, 0.125) |
| 실험예 2-12 | 화합물 1-8 | 4.22 | 5.32 | (0.136, 0.125) |
| 실험예 2-13 | 화합물 1-9 | 4.26 | 5.34 | (0.138, 0.126) |
| 비교예 2-1 | HT1 | 4.53 | 5.09 | (0.136, 0.127) |
| 비교예 2-2 | HT2 | 4.47 | 5.12 | (0.136, 0.127) |
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본원 발명의 화합물을 정공수송층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에 종래의 물질을 사용한 경우와 비교하였을 때 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다. 또한, 비교예 2-1 및 2-2의 소자와 실험예 2-1 내지 2-13의 비교를 통해, 아민에 두 개의 스피로 구조가 치환된 물질이 한 개의 스피로 구조가 치환된 물질보다 낮은 전압과 높은 효율을 보임을 알 수 있다.
본원 발명의 화합물들 중에서는 실험예 2-5 및 2-10과 같이 플루오레닐기로 치환된 물질들이 가장 낮은 구동 전압 및 높은 효율 특성을 보였다. 또한, 실험예 2-11 내지 2-13을 실험예 2-1 내지 2-10과 비교해보면 두 개의 스피로 구조가 비대칭으로 치환된 물질보다 대칭으로 치환된 물질이 보다 우수한 특성을 보인다.
상기 표 1, 2의 결과와 같이, 본 발명에 다른 화합물은 전자 차단 능력뿐만 아니라 정공 수송 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층
Claims (10)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
X 및 Y는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로이고,
Z는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
R1 및 R2는 수소이거나, 서로 직접 연결되고,
T1 내지 T5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
t1, t3 및 t4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
t2 및 t5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
t1이 2이상인 경우 T1은 서로 같거나 상이하고,
t2가 2이상인 경우 T2는 서로 같거나 상이하고,
t3가 2이상인 경우 T3는 서로 같거나 상이하고,
t4가 2이상인 경우 T4는 서로 같거나 상이하고,
t5가 2이상인 경우 T5는 서로 같거나 상이하다. - 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 화합물:
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서,
Z의 정의는 화학식 1과 같고,
R11 및 R12는 수소이거나, 서로 직접 연결되며,
R21 및 R22는 수소이거나, 서로 직접 연결되며,
U1 내지 U10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
p1, p2, p4, p6, p7 및 p9은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
p3, p5, p8 및 p10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
p1이 2이상인 경우 U1은 서로 같거나 상이하고,
p2가 2이상인 경우 U2는 서로 같거나 상이하고,
p3가 2이상인 경우 U3은 서로 같거나 상이하고,
p4가 2이상인 경우 U4는 서로 같거나 상이하고,
p5가 2이상인 경우 U5는 서로 같거나 상이하고,
p6가 2이상인 경우 U6는 서로 같거나 상이하고,
p7이 2이상인 경우 U7은 서로 같거나 상이하고,
p8이 2이상인 경우 U8은 서로 같거나 상이하고,
p9가 2이상인 경우 U9는 서로 같거나 상이하고,
p10이 2이상인 경우 U10은 서로 같거나 상이하다. - 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 3 내지 5 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 3 내지 5에 있어서,
Z의 정의는 화학식 1과 같고,
U1 내지 U10 및 p1 내지 p10의 정의는 화학식 2와 같다. - 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1 중 Z는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기인 것인 화합물.
- 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 6 내지 8 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 화학식 6 내지 8에 있어서,
U1 내지 U10, R11, R12, R21, R22 및 p1 내지 p10의 정의는 화학식 2와 같으며,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
A1 내지 A5는 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이거나, 인접하는 2이상의 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하고,
a1 및 a3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
a2 및 a5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
a4는 0 내지 3의 정수이고,
a1이 2이상인 경우 A1은 서로 같거나 상이하고,
a2가 2이상인 경우 A2는 서로 같거나 상이하고,
a3가 2이상인 경우 A3은 서로 같거나 상이하고,
a4가 2이상인 경우 A4는 서로 같거나 상이하고,
a5가 2이상인 경우 A5는 서로 같거나 상이하다. - 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들에서 선택되는 것인 화합물.
[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
[화학식 1-4] [화학식 1-5] [화학식 1-6]
[화학식 1-7] [화학식 1-8] [화학식 1-9]
[화학식 1-10] [화학식 1-11] [화학식 1-12]
[화학식 1-13] [화학식 1-14] [화학식 1-15]
[화학식 1-16] [화학식 1-17] [화학식 1-18]
[화학식 1-19] [화학식 1-20] [화학식 1-21]
[화학식 1-22] [화학식 1-23] [화학식 1-24]
[화학식 1-25] [화학식 1-26] [화학식 1-27]
[화학식 1-28] [화학식 1-29] [화학식 1-30]
[화학식 1-31] [화학식 1-32] [화학식 1-33]
[화학식 1-34] [화학식 1-35] [화학식 1-36]
[화학식 1-37] [화학식 1-38] [화학식 1-39]
[화학식 1-40] [화학식 1-41] [화학식 1-42]
[화학식 1-43] [화학식 1-44] [화학식 1-45]
[화학식 1-46] [화학식 1-47] [화학식 1-48]
[화학식 1-49] [화학식 1-50] [화학식 1-51]
[화학식 1-52] [화학식 1-53] [화학식 1-54]
[화학식 1-55] [화학식 1-56] [화학식 1-57]
[화학식 1-58] [화학식 1-59] [화학식 1-60]
[화학식 1-61] [화학식 1-62] [화학식 1-63]
[화학식 1-64] [화학식 1-65] [화학식 1-66]
[화학식 1-67] [화학식 1-68] [화학식 1-69]
[화학식 1-70] [화학식 1-71] [화학식 1-72]
[화학식 1-73] [화학식 1-74] [화학식 1-75]
[화학식 1-76] [화학식 1-77] [화학식 1-78]
[화학식 1-79] [화학식 1-80] [화학식 1-81]
[화학식 1-82] [화학식 1-83] [화학식 1-84]
[화학식 1-85] [화학식 1-86] [화학식 1-87]
[화학식 1-88] [화학식 1-89] [화학식 1-90]
- 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
- 청구항 7에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 정공 주입 및 수송층인 것인 유기 전자 소자.
- 청구항 7에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자주입층, 전자수송층 또는 전자 주입 및 수송층인 것인 유기 전자 소자.
- 청구항 7에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것인 유기 전자 소자.
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