KR20170136440A - 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{NOVEL COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 출원은 2016년 06월 01일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2016-0068128호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 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 발광 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.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
미국 특허 출원 공개 제2004-0251816호.
명세서는 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
A1 내지 A10 중 2 개는 서로 상이하고, 각각 -L1-Ar1 또는
Figure pat00002
이며, 나머지는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
단, 페난트렌의 A1 내지 A10 위치 중 -L1-Ar1과
Figure pat00003
가 치환되는 위치는 페난트렌의 구조를 기준으로 비대칭적이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
Ar1는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
X1는 N 또는 CR3이고, X2는 N 또는 CR4이며, X3는 N 또는 CR5이며,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자(10)를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르는 유기 발광 소자(11)를 도시한 것이다.
도 3은 본 명세서의 실시예 중 제조예 3에 의해 제조되는 화합물 3의 MS 도표를 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 실시예 중 제조예 7에 의해 제조되는 화합물 7의 MS 도표를 도시한 것이다.
도 5는 본 명세서의 실시예 중 제조예 11에 의해 제조되는 화합물 11의 MS 도표를 도시한 것이다.
도 6은 본 명세서의 실시예 중 제조예 16에 의해 제조되는 화합물 16의 MS 도표를 도시한 것이다.
도 7은 본 명세서의 실시예 중 제조예 17에 의해 제조되는 화합물 17의 MS 도표를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서, 두 개의 치환기가 페난트렌에 "비대칭적"으로 치환된다고 할 때, 이는 페난트렌을 하기의 점선을 따라 접었을 때 치환기가 치환된 위치가 겹치지 않는 것을 의미한다.
Figure pat00004
본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 카르보닐기; 에스테르기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00005
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 30의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에서 카르보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00008
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00009
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 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 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, N-페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, N-알킬아릴아민기는 아민기의 N에 알킬기 및 아릴기가 치환된 아민기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, N-아릴헤테로아릴아민기는 아민기의 N에 아릴기 및 헤테로아릴기가 치환된 아민기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, N-알킬헤테로아릴아민기는 아민기의 N에 알킬기 및 헤테로아릴기가 치환된 아민기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 알킬아민기, N-아릴알킬아민기, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, N-알킬헤테로아릴아민기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다. 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BR100R101일 수 있으며, 상기 R100 및 R101은 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 포스핀옥사이드기는 구체적으로 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 트리페닐기, 파이레닐기, 페날레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
및
Figure pat00015
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 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 오르토(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, N-아릴알킬아민기, N-아릴헤테로아릴아민기 및 아릴포스핀기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시기, p-토릴옥시기, m-토릴옥시기, 3,5-디메틸-페녹시기, 2,4,6-트리메틸페녹시기, p-tert-부틸페녹시기, 3-바이페닐옥시기, 4-바이페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 4-메틸-1-나프틸옥시기, 5-메틸-2-나프틸옥시기, 1-안트릴옥시기, 2-안트릴옥시기, 9-안트릴옥시기, 1-페난트릴옥시기, 3-페난트릴옥시기, 9-페난트릴옥시기 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨라닐기, 피롤기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 피리딜기, 바이피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리딜기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미딜기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디헤테로아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리헤테로아릴아민기가 있다. 상기 헤테로아릴기가 2 이상을 포함하는 헤테로아릴아민기는 단환식 헤테로아릴기, 다환식 헤테로아릴기, 또는 단환식 헤테로아릴기와 다환식 헤테로아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 헤테로아릴아민기 중의 헤테로아릴기는 전술한 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, N-아릴헤테로아릴아민기 및 N-알킬헤테로아릴아민기 중의 헤테로아릴기의 예시는 전술한 헤테로아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, -L1-Ar1과
Figure pat00016
가 페난트렌에 치환되는 위치는 페난트렌을 기준으로 비대칭적이다. 페난트렌과 같은 축합 고리기는10개의 Π전자를 가지는 방향족으로 평평한 구조를 가지기 때문에, 페난트렌에 치환기를 대칭으로 치환시킬 경우 다른 헤테로 고리기나 아릴기에 치환기를 치환시키는 경우보다 유기재료의 결정성이 클 수 있다. 이에, 치환기를 페난트렌을 기준으로 비대칭적인 위치에 치환시킴으로써 유기물의 증착 시 대칭적인 위치에 치환시킨 경우에 비하여 비정질(amorphous)막을 형성시켜, 결정성에 의한 소자 특성의 저하를 줄일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, A1 내지 A10 중 두 개는 서로 상이하고, 각각 -L1-Ar1 및
Figure pat00017
이며, A1 내지 A10 중 L1-Ar1 및
Figure pat00018
가 아닌 기는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, A9 또는 A10이 -L1-Ar1인 경우, A9 및 A10 중 -L1-Ar1이 아닌 기는
Figure pat00019
가 아니다.
*본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, A9 또는 A10이
Figure pat00020
인 경우, A9 및 A10 중
Figure pat00021
이 아닌 기는 -L1-Ar1가 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, A9 또는 A10이 -L1-Ar1인 경우, A9 및 A10 중 -L1-Ar1이 아닌 기는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, A9 또는 A10이
Figure pat00022
인 경우, A9 및 A10 중
Figure pat00023
이 아닌 기는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서 A1이 -L1-Ar1인 경우, A8은
Figure pat00024
가 아니고, A8이 -L1-Ar1인 경우, A1은
Figure pat00025
가 아니며, A2가 -Ar1인 경우, A7은
Figure pat00026
가 아니고, A7이 -L1-Ar1인 경우, A2는
Figure pat00027
가 아니며, A3가 -L1-Ar1인 경우, A6은
Figure pat00028
가 아니고, A6이 -L1-Ar1인 경우, A3는
Figure pat00029
가 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, -L1-Ar1 및
Figure pat00030
치환기는 페난트렌의 치환 가능한 위치 중 인접한 위치에 위치하지 않는다. 여기서 페난트렌기의 "인접"한 위치란 A1과 A2, A5와 A6 같이 A 다음의 번호가 1 차이가 나거나 A1과 A10에 위치하는 것을 의미한다. 상기 인접한 위치에 치환기가 치환된 화학식이 유기 발광 소자 내의 유기물층에 포함되는 경우, 내부 재결합 에너지(internal reorganization energy: λ)가 크기 때문에 전자 및 정공 수송 능력이 감소하여 구동전압(V)이 높아지고, 그에 따라 계면 사이에 축적된 캐리어에 의해 물질의 열화(degradation) 현상이 심화되어 소자 수명이 감소하게 된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-2 내지 1-27중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-2]
Figure pat00031
[화학식 1-3]
Figure pat00032
[화학식 1-4]
Figure pat00033
[화학식 1-5]
Figure pat00034
[화학식 1-6]
Figure pat00035
[화학식 1-7]
Figure pat00036
[화학식 1-8]
Figure pat00037
[화학식 1-9]
Figure pat00038
[화학식 1-10]
Figure pat00039
[화학식 1-11]
Figure pat00040
[화학식 1-12]
Figure pat00041
[화학식 1-13]
Figure pat00042
[화학식 1-14]
Figure pat00043
[화학식 1-15]
Figure pat00044
[화학식 1-16]
Figure pat00045
[화학식 1-17]
Figure pat00046
[화학식 1-18]
Figure pat00047
[화학식 1-19]
Figure pat00048
[화학식 1-20]
Figure pat00049
[화학식 1-21]
Figure pat00050
[화학식 1-22]
Figure pat00051
[화학식 1-23]
Figure pat00052
[화학식 1-24]
Figure pat00053
[화학식 1-25]
Figure pat00054
[화학식 1-26]
Figure pat00055
[화학식 1-27]
Figure pat00056
상기 화학식 1-2 내지 1-27에 있어서,
L1, L2, Ar1, X1 내지 X3, R1 및 R2의 정의는 상기 화학식 1과 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, X1 내지 X3 중 어느 하나는 N이고, 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, X1 내지 X3 중 두 개는 N이고, 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, X1 내지 X3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, L1 및 L2는 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 피리딘기, 바이페닐기, 디벤조티오펜기, 다이벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 나프틸기; 또는 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 나프틸기; 또는 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 터페닐기; 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 트리페닐레닐기; 페난트레닐기; 파이레닐기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 안트라세닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 페닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 터페닐기; 메틸기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 트리페닐레닐기; 페난트레닐기; 파이레닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 안트라세닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-3은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-4는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00082
Figure pat00083
Figure pat00084
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-5는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00085
Figure pat00086
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-6은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
Figure pat00090
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-7은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-8은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-9는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
Figure pat00117
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-10은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00121
Figure pat00122
Figure pat00123
Figure pat00124
Figure pat00125
Figure pat00126
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-11은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00127
Figure pat00128
Figure pat00129
Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
Figure pat00136
Figure pat00137
Figure pat00138
Figure pat00139
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-12 는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00140
Figure pat00141
Figure pat00142
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-13은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00143
Figure pat00144
Figure pat00145
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-14는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00146
Figure pat00147
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 화학식 1-15는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00149
Figure pat00150
Figure pat00151
Figure pat00152
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-16은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00153
Figure pat00154
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-17은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00155
Figure pat00156
Figure pat00157
Figure pat00158
Figure pat00159
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-18 은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00160
Figure pat00161
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-19는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00162
Figure pat00163
Figure pat00164
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-20은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00165
Figure pat00166
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Figure pat00182
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-21은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00183
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Figure pat00199
Figure pat00200
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-22는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00201
Figure pat00202
Figure pat00203
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-23은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00204
Figure pat00205
Figure pat00206
Figure pat00207
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-24는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00208
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Figure pat00210
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Figure pat00213
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Figure pat00215
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-25는 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00216
Figure pat00217
Figure pat00218
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-26은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00219
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Figure pat00221
Figure pat00222
Figure pat00223
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-27은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00224
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Figure pat00230
Figure pat00231
Figure pat00232
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1 내지 1-27로 표시되는 화합물의 코어 구조는 하기 일반식 1에 의하여 제조될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[일반식 1]
Figure pat00233
상기 일반식 1에 있어서, L1, L2, Ar1, X1 내지 X3, R1 및 R2의 정의는 상기 화학식 1과 동일하고, G1 내지 G3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광층, 정공 차단층, 전자수송층, 전자전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적거나 많은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타난 것과 같은 구조를 가질 수 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(20) 위에 제1 전극(30), 발광층(40) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자(10)의 구조가 예시되어 있다. 상기 도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예시적인 구조이며, 다른 유기물층을 더 포함할 수 있다.
도 2에는 기판(20) 위에 제1 전극(30), 정공주입층(60), 정공수송층(70), 발광층(40), 전자수송층(80), 전자주입층(90) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 상기 도 2는 본 명세서의 실시상태에 따른 예시적인 구조이며, 다른 유기물층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 적색, 녹색, 청색 또는 백색을 포함하는 인광 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 도펀트 및 상기 화합물로 표시되는 호스트를 포함할 수 있고, 호스트 및 도펀트의 중량비는 50:50 내지 99:1을 가짐이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1층 이상을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 물리 증착 방법(PVD: physical Vapor Deposition)을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 제1 전극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 제2 전극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 제2 전극 물질부터 유기물층, 제1 전극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 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; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(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](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al, Mg/Ag과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 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, 벤조티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로 고리 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로 고리 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층의 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다그러나 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
Figure pat00234
Figure pat00235
Figure pat00236
<제조예 1>
1) 화합물 1-1의 합성
Figure pat00237
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(8.91g, 13.48mmol)와 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(8.45g, 31.56mmol))을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(1.09g, 0.95mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 220ml으로 재결정하여 10.24g(73%)의 화합물 1-1을 제조하였다.
MS[M+H]+= 444
2) 화합물 1 합성
Figure pat00238
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-1(5.24g, 11.83mmol)과 2-트리페닐레닐보론산(triphenylen-2-ylboronic acid(3.54g, 13.01mmol))을 테트라하이드로퓨란 180ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(90ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.12g, 0.24mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 테트라하이드로퓨란 120ml으로 재결정하여 4.39g(58%)의 화합물 1을 제조하였다.
MS[M+H]+= 636
<제조예 2>
Figure pat00239
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-1(5.0g, 11.29mmol)와 9,9'-spirobi[fluoren]-4-ylboronic acid (4.47g, 12.42mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.12g, 0.23mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 테트라하이드로퓨란 110ml으로 재결정하여 6.69g(82%)의 화합물 2를 제조하였다.
MS[M+H]+= 724
<제조예 3>
화합물 3
Figure pat00240
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-1(6.48g, 14.60mmol)과 (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid(3.82g, 16.07mmol) 을 테트라하이드로퓨란 160ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(80ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.51g, 0.44mmol)을 넣은 후 2시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 120ml으로 재결정하여 5.08g(58%)의 화합물 3을 제조하였다.
MS[M+H]+= 603 (도 3에 화합물 3의 MS 스펙트럼을 도시하였다.)
<제조예 4>
화합물 4
Figure pat00241
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-1(8.15g, 18.40mmol)와 (9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (7.33g, 20.24mmol) 을 테트라하이드로퓨란 180ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(90ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.64g, 0.55mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 260ml으로 재결정하여 10.02g(75%)의 화합물 4를 제조하였다.
MS[M+H]+= 726
<제조예 5>
화합물 5
Figure pat00242
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-1(7.76g, 17.52mmol)와 9,9'-spirobi[fluoren]-2-ylboronic acid(6.94g, 19.27mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.61g, 0.53mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 260ml으로 재결정하여 9.95g(78%)의 화합물 5를 제조하였다.
MS[M+H]+= 724
<제조예 6>
1) 화합물 6-1의 합성
화합물 6-1
Figure pat00243
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-1(9.14g, 31.52mmol)와 triphenylen-2-ylboronic acid(9.43g, 34.67mmol)을 테트라하이드로퓨란 280ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(140ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(1.09g, 0.95mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 210ml으로 재결정하여 10.18g(74%)의 화합물 6-1을 제조하였다.
MS[M+H]+= 439
2) 화합물 6-2 합성
화합물 6-2
Figure pat00244
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 6-1(10.28g, 23.47mmol), pinacol-diborane(5.64g, 22.31mmol), Potassium acetate(2.93g, 34.04mmol)을 1,4-디옥세인 320ml에 완전히 녹인 후 가열한다. 환류 상태로 1h 교반 후 Pd(dppf)Cl2(0.61g, 0.71mmol)을 넣은 후 6시간 동안 반응하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 필터하여 salt를 제거한다. 1,4-디옥세인을 제거하고 에탄올 450ml으로 재결정하여 10.18g(82%)의 화합물 6-2를 제조하였다.
MS[M+H]+= 531
3) 화합물 6 합성
화합물 6
Figure pat00245
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 6-2(5.00g, 9.44mmol)와 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(2.40g, 8.99mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.31g, 0.27mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 220ml으로 재결정하여 4.93g(86%)의 화합물 6을 제조하였다.
MS[M+H]+= 636
<제조예 7>
화합물 7
Figure pat00246
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 6-2(5.03g, 9.49mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine(3.10g, 9.04mmol) 을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.31g, 0.27mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 230ml으로 재결정하여 5.28g(82%)의 화합물 7을 제조하였다.
MS[M+H]+= 712 (도 4에 화합물 7의 MS 스펙트럼을 도시하였다.)
<제조예 8>
1) 화합물 8-1 합성
화합물 8-1
Figure pat00247
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B(8.91g, 13.48mmol)와 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(8.45g, 31.56mmol)을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(1.09g, 0.95mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 220ml으로 재결정하여 7.65g(71%)의 화합물 8-1을 제조하였다.
MS[M+H]+= 444
2) 화합물 8 합성
화합물 8
Figure pat00248
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 8-1(7.79g, 17.55mmol)와 triphenylen-2-ylboronic acid(6.04g, 21.05mmol)을 테트라하이드로퓨란 260ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(130ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.61g, 0.53mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 테트라하이드로퓨란 210ml으로 재결정하여 9.46g(83%)의 화합물 8을 제조하였다.
MS[M+H]+= 636
<제조예 9>
1) 화합물 9-1의 합성
화합물 9-1
Figure pat00249
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C(9.38g, 35.67mmol)와 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(7.55g, 29.72mmol)을 테트라하이드로퓨란 220ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(110ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(1.03g, 0.89mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 에틸아세테이트 250ml으로 재결정하여 8.12g(51%)의 화합물 9-1을 제조하였다.
MS[M+H]+= 444
2) 화합물 9 합성
화합물 9
Figure pat00250
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 9-1(8.12g, 18.29mmol)와 triphenylen-2-ylboronic acid(6.30g, 21.95mmol)을 테트라하이드로퓨란 240ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(120ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.63g, 0.55mmol)을 넣은 후 4시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 테트라하이드로퓨란 230ml으로 재결정하여 7.76g(65%)의 화합물 9를 제조하였다.
MS[M+H]+= 651
<중간체 페난트렌 D 합성>
Figure pat00251
1) 화합물 D-1의 합성
화합물 (3-bromo-2-formylphenyl)boronic acid (23g, 100mmol)과 3-chloro-2-iodobenzaldehyde(27g, 100mmol)을 테트라하이드로퓨란 450ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(1.16g, 1mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후, 농축액을 에틸아세테이트 300mL에 녹인 후 물로 세척하고, 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 건조하여 여과하고, 약 100mL정도로 농축한 후 헥산 100mL를 추가하여 고체화하여 여과하였다. 흰색의 목적화합물 D-1 24 g(76%)을 제조하였다.
2) 화합물 D의 합성
화합물 D-1 (20g, 62mmol)을 아세트산 200mL에 넣고 가온한다. 환류상태의 혼합물에 60% hydrazine hydrate (6.7g, 80.6mmol)을 1시간 동안 천천히 적가한 후, 3시간 동안 환류상태로 교반한다. 반응이 완결되면 감압하에 용매를 제거하고, 남은 혼합물에 물과 에탄올 2:1 혼합액을 투입하여 교반시킨다. 생성된 고체를 여과하고 물로 세척하여 목적화합물 D를 흰색의 고체상태로 14.7g(81%) 제조하였다.
MS[M+H]+= 292
<제조예 10>
Figure pat00252
1) 화합물 10-1의 합성
화합물 D(11g, 38mmol)과 화합물 2,4-diphenyl-6-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-1,3,5-triazine (16.4g, 38mmol)을 테트라하이드로퓨란 120ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(56ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.44g, 0.38mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반 하였다. 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후, 농축액을 클로로포름 300mL에 녹인 후 물로 세척하고, 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 건조하여 여과하고, 약 100mL정도로 농축한 후 에틸아세테이트 100mL를 추가하여 교반하면서 고체화하여 여과하였다. 흰색의 목적화합물 10-1 15.7g(80%)을 제조하였다.
2) 화합물 10의 제조
화합물 10-1 (20g, 38mmol)과 화합물 triphenylen-2-ylboronic acid (10.5 g, 38 mmol) 1,4-다이옥산(150 mL)에 투입하고 포타슘포스페이트(24 g, 115 mmol)와 물(40mL)을 추가로 투입한다. 환류 교반 상태에서 디벤질리덴아세톤팔라듐 0.7g(1.2mmol)과 트리시클로헥실포스핀 0.7g(1.2mmol)을 첨가하고 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 종결되면 혼합물을 실온으로 냉각하여 물층을 분리하고, 감압 하에 농축한 후 잔류물에 클로로포름을 넣고 녹인 후 물로 세척하여 유기층을 분리한다. 분리한 유기층에 무수황산 마그네슘(Magnesium sulfate)으로 건조하여 셀라이트를 통해 여과하였다. 환류하에 농축하면서 에틸아세테이트를 투입하는 방법으로 재결정하여 화합물 10(20.8g, 수율 76%, MS:[M+H]+=712)을 제조하였다.
<중간체 페난스렌 E 합성>
Figure pat00253
1) 화합물 E-1의 합성
화합물 (4-bromo-2-formylphenyl)boronic acid (23g, 100mmol)과 3-chloro-2-iodobenzaldehyde(27g, 100mmol)을 사용하여 화합물 D-1의 합성예와 동일하게 실험하여 목적화합물 E-1 22g(68%)을 제조하였다.
2) 화합물 E의 합성
화합물 E-1(20g, 62mmol)을 사용하여 화합물 D의 합성예와 동일하게 실험하여 흰색의 목적화합물 E를 16.0g(77%) 제조하였다. MS[M+H]+= 292
<제조예 11>
Figure pat00254
1) 화합물 11-1의 제조
화합물 D(15g, 51mmol)와 화합물 2,4-diphenyl-6-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)pyrimidine(22g, 51mmol)을 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 흰색의 목적화합물 11-1 19.5g(73%)을 제조하였다.
2) 화합물 11의 제조
화합물 11-1 (20g, 38mmol)과 화합물 triphenylen-2-ylboronic acid (10.5g, 38mmol)을 사용하여 화합물 10의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 11(21.9g, 수율 80%, MS:[M+H]+=711)을 제조하였다. (도 5에 화합물 11의 MS 스펙트럼을 도시하였다.)
<제조예12>
Figure pat00255
1) 화합물 12-1의 제조
화합물 D(15g, 51mmol)를 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 12-1(15.3g, 수율 88%)을 제조하였다.
2) 화합물 12-2의 제조
화합물 12-1(15g, 51mmol)을 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 12-2(17.3g, 수율 88%)를 제조하였다.
3) 화합물 12의 제조
화합물 12-2(15g, 34mmol)를 사용하여 화합물 10의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 12(16.5g, 수율 77%, MS:[M+H]+=636)를 제조하였다.
<제조예 13>
Figure pat00256
1) 화합물 13-1의 제조
화합물 D(15g, 51mmol)를 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 13-1(19.9g, 수율 88%)을 제조하였다.
2) 화합물 13-2의 제조
화합물 13-1(15g, 34mmol)을 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 13-2(14.7g, 수율 81%)를 제조하였다.
3) 화합물 13의 제조
화합물 13-2(16g, 30mmol)를 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 13(14.6g, 수율 76%, MS:[M+H]+=636)을 제조하였다.
<제조예 14>
Figure pat00257
1) 화합물 14-1의 제조
화합물 D(14g, 48mmol)를 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 14-1(14.0 g, 수율 86 %)을 제조하였다.
2) 화합물 14-2의 제조
화합물 14-1(15g, 44mmol)을 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 14-2(16.0g, 수율 82%)를 제조하였다.
3) 화합물 14의 제조
화합물 14-2(15g, 34mmol)를 사용하여 화합물 10의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 14(16.1g, 수율 75%, MS:[M+H]+=634)를 제조하였다.
<제조예 15>
Figure pat00258
1) 화합물 15-1의 제조
화합물 E(20g, 69mmol)를 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 15-1(16.3 g, 수율 83 %)을 제조하였다.
2) 화합물 15-2의 제조
화합물 15-1(17g, 50mmol)를 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 15-2(18.3g, 수율 82%)를 제조하였다.
3) 화합물 15의 제조
화합물 15-2(16g, 36mmol)와 (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (9.5 g, 40mmol)를 사용하여 화합물 10의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 15(16.2g, 수율 75%, MS:[M+H]+=636)를 제조하였다.
<제조예 16>
Figure pat00259
1) 화합물 16-1의 제조
화합물 E(20g, 68mmol)와 화합물 (9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid(15g, 72mmol)을 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 16-1(30g, 수율 82%)을 제조하였다.
2) 화합물 16-2의 제조
화합물 16-1(20g, 38mmol)을 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 16-2(18.8g, 수율 80 %)를 제조하였다.
3) 화합물 16의 제조
화합물 16-2(13g, 21mmol)를 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 16(9.1g, 수율 70%, MS:[M+H]+=726을 제조하였다. (도 6에 화합물 16의 MS 스펙트럼을 도시하였다.)
<제조예 17>
Figure pat00260
1) 화합물 17-1의 제조
화합물 C(20 g, 78mmol)와 화합물 2-bromophenanthrene(15 g, 78mmol)을 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 17-1(22 g, 수율 73 %)을 제조하였다.
2) 화합물 17-2의 제조
화합물 17-1(20 g, 51mmol)을 사용하여 화합물 6-2의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 17-2(20.5 g, 수율 83 %)를 제조하였다.
3) 화합물 17의 제조
화합물 17-2(13 g, 27mmol)를 사용하여 화합물 10-1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 17(12.2 g, 수율 77 %, MS:[M+H]+=586)을 제조하였다. (도 7에 화합물 17의 MS 스펙트럼을 도시하였다.)
<비교예 1-1>
제조예 1 내지 17 에서 합성된 화합물 1 내지 17을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 녹색 유기 발광 소자를 제조하였다.
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 CBP을 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60nm) / TCTA(80 nm) / CBP + 10wt% Ir(ppy)3(300nm)/ BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al (200nm) 순으로 발광 소자를 구성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, CBP 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure pat00261
<실험예 1-1>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 1을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-2>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 2을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-3>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-4>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-5>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 9을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-6>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-7>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 11을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-8>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-9>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 13을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-10>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 14를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-11>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-12>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 16을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-13>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 상기 화합물 17을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1-2>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 하기 화합물 GH1을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH1]
Figure pat00262
<비교예 1-3>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 하기 화합물 GH2를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH2]
Figure pat00263
<비교예 1-4>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 하기 화합물 GH3를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH3]
Figure pat00264
<비교예 1-5>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 하기 화합물 GH4를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH4]
Figure pat00265
<비교예 1-6>
상기 비교예 1-1에서 CBP 대신 하기 화합물 GH5를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[GH5]
Figure pat00266
실험예 1-1 내지 1-13 및 비교예 1-1 내지 1-6 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때 전압, 효율, 발광 피크 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95은 휘도가 초기휘도(5000nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
화합물
(호스트)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 EL 피크
(nm)		 T95
(hr)
비교예 1-1 CBP 4.41 120.32 516 72
실험예 1-1 화합물 1 3.89 144.96 517 100
실험예 1-2 화합물 2 3.95 142.24 516 103
실험예 1-3 화합물 6 3.92 143.75 517 96
실험예 1-4 화합물 8 4.05 140.72 518 94
실험예 1-5 화합물 9 4.12 138.43 517 92
실험예 1-6 화합물 10 3.76 147.33 517 89
실험예 1-7 화합물 11 4.20 132.90 516 95
실험예 1-8 화합물 12 3.85 135.50 516 93
실험예 1-9 화합물 13 3.75 145.00 516 96
실험예 1-10 화합물 14 4.38 131.85 515 87
실험예 1-11 화합물 15 4.13 137.63 516 90
실험예 1-12 화합물 16 3.80 140.22 516 98
실험예 1-13 화합물 17 4.07 142.35 517 92
비교예 1-2 GH1 4.29 130.20 516 79
비교예 1-3 GH2 4.40 127.54 515 82
비교예 1-4 GH3 4.38 127.81 515 85
비교예 1-5 GH4 4.47 120.62 517 48
비교예 1-6 GH5 4.43 121.78 517 30
실험 결과, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 1-1 내지 1-13의 녹색 유기 발광 소자는 종래 CBP를 사용하는 비교예 1-1, 페난트렌기의 치환 위치를 기준으로 치환기가 대칭적으로 치환된 비교예 1-2 내지 1-4 및 페난트렌의 치환위치 중 인접한 위치에 치환기가 치환된 비교예 1-2, 1-4 및 1-5 화합물을 호스트 물질로 사용하여 제조된 유기 발광 소자 소자보다 전류효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. T95 수명 또한 10% 이상 높게 측정되었다.
<비교예 2-1>
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]
Figure pat00267
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 HT1 N4,N4,N4',N4'-tetra([1,1'-biphenyl]-4-yl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine (300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[HT1]
Figure pat00268
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 EB1을 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
[EB1]
Figure pat00269
이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH] [BD]
Figure pat00270
Figure pat00271
[ET 1] [LiQ]
Figure pat00272
Figure pat00273
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 10-7 ~5 10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-1>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 1을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-2>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 2을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-3>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-4>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 4을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-5>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 5을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-6>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-7>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-8>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<실험예 2-9>
상기 비교예 2-1에서 상기 전자 수송층으로 ET 1 대신 화합물 9을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
<비교예 2-2>
상기 비교예 2-1에서 ET 1 대신 하기 화합물 ET 2을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET 2]
Figure pat00274
비교예 2-1, 실험예 2-1 내지 2-9 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
<비교예 2-3>
[ET 3]
Figure pat00275
<비교예 2-4>
상기 비교예 2-1에서 ET 1 대신 하기 화합물 ET 4을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET 4]
Figure pat00276
<비교예 2-5>
상기 비교예 2-1에서 ET 1 대신 하기 화합물 ET 5을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET 5]
Figure pat00277
<비교예 2-6>
상기 비교예 2-1에서 ET 1 대신 하기 화합물 ET 6을 사용한 것을 제외하고는 비교예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET 6]
Figure pat00278
비교예 2-1 내지 2-6 및 실험예 2-1 내지 2-9 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
화합물 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
비교예 2-1 ET 1 4.83 6.21 (0.138, 0.127)
실험예 2-1 화합물 1 4.53 6.62 (0.138, 0.127)
실험예 2-2 화합물 2 4.50 6.71 (0.139, 0.122)
실험예 2-3 화합물 3 4.48 6.75 (0.138, 0.126)
실험예 2-4 화합물 4 4.45 6.79 (0.138, 0.127)
실험예 2-5 화합물 5 4.49 6.76 (0.137, 0.129)
실험예 2-6 화합물 6 4.53 6.64 (0.138, 0.128)
실험예 2-7 화합물 7 4.41 6.92 (0.138, 0.129)
실험예 2-8 화합물 8 4.29 7.12 (0.136, 0.128)
실험예 2-9 화합물 9 4.34 7.04 (0.137, 0.127)
비교예 2-2 ET 2 4.73 6.33 (0.137, 0.127)
비교예 2-3 ET 3 4.74 6.20 (0.135, 0.127)
비교예 2-4 ET 4 4.77 6.35 (0.134, 0.128)
비교예 2-5 ET 5 4.82 6.02 (0.133, 0.127)
비교예 2-6 ET 6 4.84 5.98 (0.134, 0.126)
실험 결과, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자 수송층으로 사용하는 실험예 2-1 내지 2-9의 유기 발광 소자는 종래 ET1을 사용하는 비교예 2-1, 페난트렌기의 치환 위치를 기준으로 치환기가 대칭적으로 치환된 비교예 2-2 내지 2-4 및 페난트렌의 치환위치 중 인접한 위치에 치환기가 치환된 비교예 2-2, 2-4 및 2-5의 유기 발광 소자보다 전류효율, 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(녹색발광층, 전자수송층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
10, 11: 유기 발광 소자
20: 기판
30: 제1 전극
40: 발광층
50: 제2 전극
60: 정공주입층
70: 정공수송층
80: 전자수송층
90: 전자주입층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00279

    상기 화학식 1에 있어서,
    A1 내지 A10 중 2개는 서로 상이하고, 각각 -L1-Ar1 또는
    Figure pat00280
    이며,
    나머지는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
    단, 페난트렌의 A1 내지 A10위치 중 -L1-Ar1과
    Figure pat00281
    가 치환되는 위치는 페난트렌의 구조를 기준으로 비대칭적이며,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    X1는 N 또는 CR3이고, X2는 N 또는 CR4이며, X3는 N 또는 CR5이며,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
    R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-2 내지 화학식 1-15 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 1-2]
    Figure pat00282

    [화학식 1-3]
    Figure pat00283

    [화학식 1-4]
    Figure pat00284

    [화학식 1-5]
    Figure pat00285

    [화학식 1-6]
    Figure pat00286

    [화학식 1-7]
    Figure pat00287

    [화학식 1-8]
    Figure pat00288

    [화학식 1-9]
    Figure pat00289

    [화학식 1-10]
    Figure pat00290

    [화학식 1-11]
    Figure pat00291

    [화학식 1-12]
    Figure pat00292

    [화학식 1-13]
    Figure pat00293

    [화학식 1-14]
    Figure pat00294

    [화학식 1-15]
    Figure pat00295

    상기 화학식 1-2 내지 1-15에 있어서,
    L1, L2, Ar1, X1 내지 X3 및 R1 내지 R2의 정의는 화학식 1과 같다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-16 내지 화학식 1-27 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 1-16]
    Figure pat00296

    [화학식 1-17]
    Figure pat00297

    [화학식 1-18]
    Figure pat00298

    [화학식 1-19]
    Figure pat00299

    [화학식 1-20]
    Figure pat00300

    [화학식 1-21]
    Figure pat00301

    [화학식 1-22]
    Figure pat00302

    [화학식 1-23]
    Figure pat00303

    [화학식 1-24]
    Figure pat00304

    [화학식 1-25]
    Figure pat00305

    [화학식 1-26]
    Figure pat00306

    [화학식 1-27]
    Figure pat00307

    상기 화학식 1-16 내지 1-27에 있어서,
    L1, L2, Ar1, X1 내지 X3 및 R1 내지 R2의 정의는 화학식 1과 같다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 L1 및 L2는 직접결합인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1은 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure pat00308

    Figure pat00309

    Figure pat00310

    상기 구조식에 있어서,
    Figure pat00311
    는 상기 L1을 통하여 화학식 1에 결합되는 부위이다.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기인 것인 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure pat00312

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  8. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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