KR20180107604A - 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소자의 발광효율, 안정성 및 수명을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 전자 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 주는 현상을 말한다. 유기 발광현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다.
유기전기소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광재료와 전하수송재료, 예컨대 정공주입재료, 정공수송재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등으로 분류될 수 있다.
그리고, 상기 발광재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호작용에 의하여 최대 발광파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광효율을 증가시키기 위하여 발광재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
현재 휴대용 디스플레이시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 기존 휴대용 디스플레이에서 요구하던 소비전력보다 더 큰 소비전력이 요구되고 있다. 따라서, 배터리라는 제한적인 전력 공급원을 가지고 있는 휴대용 디스플레이 입장에서는 소비전력이 매우 중요한 요소가 되었고, 효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 하는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 늘어나는 경향을 나타낸다. 하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화 시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다. 따라서 높은 열적 안정성을 가지며 발광층내에서 효율적으로 전하균형(charge balance)을 이룰 수 있는 발광재료의 개발이 필요한 실정이다.
즉, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입물질, 정공수송물질, 발광물질, 전자수송물질, 전자주입물질, 발광보조층 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정되고 효율적인 유기전기소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 특히 발광층의 호스트 물질에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
반면, 헤테로원자를 포함하고 있는 다환 고리화합물의 경우 물질 구조에 따른 특성의 차이가 매우 커서 OLED material로 다양한 Layer에 적용되고 있다. 특히 환의 개수 및 fused 위치, 헤테로원자의 종류와 배열에 따라 band gap(HOMO, LUMO), 전기적 특성, 화학적 특성, 물성 등이 상이하다는 특징을 갖고 있어, 이를 이용한 다양한 OLED Layer에 적용 개발이 진행되어져 왔다. 또한 최근들어 5환 고리화합물의 헤테로원자 종류 및 개수, 위치에 대한 OLED material 개발이 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 소자의 구동전압을 유지시키거나 소폭 낮추면서, 발광효율 개선 및 장수명의 효과를 극대화 시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기전기소자, 그 전자장치를 제공한다.
화학식 (1)
본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 바와 같이, 달리 언급하지 않는 한, 하기 용어의 의미는 하기와 같다:
본 명세서에서 사용된 용어 "할로" 또는 "할로겐"은 다른 설명이 없는 한 불소(F), 브롬(Br), 염소(Cl) 또는 요오드(I)이다.
본 발명에 사용된 용어 "알킬" 또는 "알킬기"는 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수의 단일결합을 가지며, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 사이클로알킬(지환족)기, 알킬-치환된 사이클로알킬기, 사이클로알킬-치환된 알킬기를 비롯한 포화 지방족 작용기의 라디칼을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "할로알킬기" 또는 "할로겐알킬기"는 다른 설명이 없는 한 할로겐으로 치환된 알킬기를 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로알킬기"는 알킬기를 구성하는 탄소원자 중 하나 이상이 헤테로원자로 대체된 것을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "알켄일기", "알케닐기" 또는 "알킨일기"는 다른 설명이 없는 한 각각 2 내지 60의 탄소수의 이중결합 또는 삼중결합을 가지며, 직쇄형 또는 측쇄형 사슬기를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "시클로알킬"은 다른 설명이 없는 한 3 내지 60의 탄소수를 갖는 고리를 형성하는 알킬을 의미하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "알콕실기", "알콕시기", 또는 "알킬옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알킬기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "알켄옥실기", "알켄옥시기", "알켄일옥실기", 또는 "알켄일옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알켄일기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 2 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "아릴옥실기" 또는 "아릴옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 아릴기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일 고리 또는 다중 고리의 방향족을 의미하며, 이웃한 치환기가 결합 또는 반응에 참여하여 형성된 방향족 고리를 포함한다. 예컨대, 아릴기는 페닐기, 비페닐기, 플루오렌기, 스파이로플루오렌기일 수 있다.
접두사 "아릴" 또는 "아르"는 아릴기로 치환된 라디칼을 의미한다. 예를 들어 아릴알킬기는 아릴기로 치환된 알킬기이며, 아릴알켄일기는 아릴기로 치환된 알켄일기이며, 아릴기로 치환된 라디칼은 본 명세서에서 설명한 탄소수를 가진다.
또한 접두사가 연속으로 명명되는 경우 먼저 기재된 순서대로 치환기가 나열되는 것을 의미한다. 예를 들어, 아릴알콕시기의 경우 아릴기로 치환된 알콕시기를 의미하며, 알콕실카르보닐기의 경우 알콕실기로 치환된 카르보닐기를 의미하며, 또한 아릴카르보닐알켄일기의 경우 아릴카르보닐기로 치환된 알켄일기를 의미하며 여기서 아릴카르보닐기는 아릴기로 치환된 카르보닐기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로알킬"은 다른 설명이 없는 한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 알킬을 의미한다. 본 발명에 사용된 용어 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 아릴기 또는 아릴렌기를 의미하며, 여기에 제한되는 것은 아니며, 단일 고리 및 다중 고리 중 적어도 하나를 포함하며, 이웃한 작용기기가 결합하여 형성될 수도 있다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 다른 설명이 없는 한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 2 내지 60의 탄소수를 가지며, 단일 고리 및 다중 고리 중 적어도 하나를 포함하며, 헤테로지방족 고리 및 헤테로방향족 고리를 포함한다. 이웃한 작용기가 결합하여 형성될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타낸다.
또한 "헤테로고리기"는 고리를 형성하는 탄소 대신 SO2를 포함하는 고리도 포함할 수 있다. 예컨대, "헤테로고리기"는 다음 화합물을 포함한다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "지방족"은 탄소수 1 내지 60의 지방족 탄화수소를 의미하며, "지방족고리"는 탄소수 3 내지 60의 지방족 탄화수소 고리를 의미한다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "고리"는 탄소수 3 내지 60의 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화고리를 포함한다.
전술한 헤테로화합물 이외의 그 밖의 다른 헤테로화합물 또는 헤테로라디칼은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "카르보닐"이란 -COR'로 표시되는 것이며, 여기서 R'은 수소, 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 30 의 아릴기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알켄일기, 탄소수 2 내지 20의 알킨일기, 또는 이들의 조합인 것이다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "에테르"란 -R-O-R'로 표시되는 것이며, 여기서 R 또는 R'은 각각 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알켄일기, 탄소수 2 내지 20의 알킨일기, 또는 이들의 조합인 것이다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용된 용어 "치환 또는 비치환된"에서 "치환"은 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C20의 알킬기, C1~C20의 알콕실기, C1~C20의 알킬아민기, C1~C20의 알킬티오펜기, C6~C20의 아릴티오펜기, C2~C20의 알켄일기, C2~C20의 알킨일기, C3~C20의 시클로알킬기, C6~C20의 아릴기, 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기, C8~C20의 아릴알켄일기, 실란기, 붕소기, 게르마늄기, 및 C2~C20의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환됨을 의미하며, 이들 치환기에 제한되는 것은 아니다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에 의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하는 것을 의미하는데, 즉 a가 0인 경우는 벤젠고리를 형성하는 탄소에 모두 수소가 된합된 것을 의미하며, 이때 탄소에 결합된 수소의 표시를 생략하고 화학식이나 화합물을 기재할 수 있다. a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 각각 다음과 같이 결합하며 이때 R1은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, a가 4 내지 6의 정수인 경우 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, 한편 벤젠 고리를 형성하는 탄소에 결합된 수소의 표시는 생략한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물 및 이를 포함하는 유기전기소자에 대하여 설명한다.
본 발명의 구체적인 예에 따르면, 하기 화학식(1)로 표시되는 화합물을 제공한다.
화학식 (1)
{상기 화학식 (1)에서,
1) R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고, R1 내지 R5는 이웃한 기끼리 서로 고리를 형성할 수 있으며,
2) L1, L2 및 L3는 각각 독립적으로 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 플루오렌일렌기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 로 이루어진 군에서 선택되고,
3) Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기, O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고,
4) n은 1 내지 3의 어느 하나의 정수이고,
n이 1인 경우, L2는 -L3-Ar2이고,
n이 2 또는 3인 경우, L2는 C6-C60의 아릴렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 플루오렌일렌기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 로 이루어진 군에서 선택되고,
5) L'은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,
6) Ra 및 Rb은 각각 독립적으로 C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되고,
여기서, 상기 아릴기, 플루오렌닐기, 아릴렌기, 헤테로고리기, 플루오렌일렌기, 융합고리기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 및 아릴옥시기는 각각 중수소; 할로겐; 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; -L'-N(Ra)(Rb); C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕실기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 탄소수 3 내지 60의 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화 고리를 포함한다.}
구체적으로 본 발명은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물이 하기 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물을 포함한다.
화학식 (2) 화학식 (3)
화학식 (4)
(상기 화학식 (2) 내지 (4)에서, R1, R2, R3, R4, R5, L1, L2, L3, Ar1, Ar2는 상기에서 정의한 바와 같다)
또한 본 발명은 상기 화학식 (1)에서, n은 1이고, L2는 -L3-Ar2이고, Ar2는 하기 화학식 A-1 또는 화학식 A-2로 표시되는 화합물을 제공한다.
화학식 A-1 화학식 A-2
(상기 화학식 A-1 및 A-2에서,
1) X는 N-L4-Ar3, O, S 또는 CR'R"이고,
2) L4은 상기에서 정의한 L3와 동일하고, Ar3은 상기에서 정의한 Ar1과 동일하며,
3) R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되며, R'과 R"은 서로 결합하여 스파이로 고리를 형성할 수 있고,
4) R6, R7, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고,
5) a 내지 d가 2 이상인 경우 인접한 R6 끼리 서로, 인접한 R7끼리, 인접한 R8끼리, 인접한 R9 끼리 서로 고리를 형성할 수 있으며,
6) a는 0 내지 3의 정수이고,
7) b, c, d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 L', Ra 및 Rb는 상기에서 정의한 바와 동일하다.)
보다 구체적으로, 본 발명의 화하식 (1)은 하기 화학식 1-1 내지 5-15로 표시되는 화합물을 포함하고 이 화합물을 제공한다
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 유기전기소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제 1전극(120), 제 2전극(180) 및 제 1전극(120)과 제 2전극(180) 사이에 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층을 구비한다. 이때, 제 1전극(120)은 애노드(양극)이고, 제 2전극(180)은 캐소드(음극)일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제 1전극이 캐소드이고 제 2전극이 애노드일 수 있다.
유기물층은 제 1전극(120) 상에 순차적으로 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 발광보조층(151), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함할 수 있다.
또한, 미도시하였지만 본 발명에 따른 유기전기소자는 제 1전극과 제 2전극중 적어도 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 일면에 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
한편, 동일한 코어일지라도 어느 위치에 어느 치환기를 결합시키냐에 따라 밴드갭(band gap), 전기적 특성, 계면 특성 등이 달라질 수 있으므로, 코어의 선택 및 이에 결합된 서브(sub)-치환체의 조합도 아주 중요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 level 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 발광보조층(151), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 (1)에 포함되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기물층의 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층 중 적어도 하나의 층에 상기 화학식 (1)에 따른 화합물이 포함되며, 상기 화합물은 1종 단독 또는 2종 이상의 화합물이 혼합된 조성물을 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 발광층의 인광호스트 물질로 상기 화합물을 포함하며, 상기 발광층의 인광호스트는 레드 인광호스트로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 유기전기소자에서 상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 형성되는 광효율개선층을 더 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
또한 본 발명에서 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성되며, 상기 유기물층은 전자수송재료로 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또 다른 구체적인 예로서, 본 발명은 상기 유기물층에 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 동종 또는 이종의 화합물이 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치 ; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치를 제공한다.
또 다른 측면에서 상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치를 본 발명에서 제공한다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말기일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 합성예 및 본 발명의 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[
합성예
1]
본 발명에 따른 화학식 (1)로 표시되는 화합물(Product)은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1가 Sub 2와 반응하여 제조된다.
<반응식 1>
Sub 1의 합성 예시
반응식 1의 sub 1은 하기 반응식 2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며 이에 한정된 것은 아니다.
<반응식 2>
Sub 1-6 합성
1) Sub 1-I-1 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (90g, 306.16mmol), (2-nitrophenyl)boronic acid (56.22g, 336.78mmol), Pd2(dba)3 (4.21g, 4.59mmol), P(t-Bu)3 (2.48g, 12.25mmol), K2CO3 (44.13g, 459.25 mmol), THF (429mL), H2O (214mL) 을 넣고 70℃에서 반응을 12시간 동안 진행한다. 반응이 완료되면 온도를 상온으로 낮추고, 유기층을 추출한 후 건조한다. 얻어진 유기층을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 얻었다. (82.34g, 82%)
2) Sub 1-II-1 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 Sub 1-I-1 (80g, 237.98mmol), PPh3 (187.26g, 713.946mmol), o-DCB (476mL)을 넣고 녹인 후 200℃에서 반응을 18시간 동안 진행한다. 반응이 완료되면 온도를 상온으로 낮추고, o-DCB을 제거한 후 얻어진 유기층을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 얻었다. (58.63g, 81%)
3) Sub 1-6
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub1 1-II-1 (20g, 65.75mmol), (9-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-9H-carbazol-2-yl)boronic acid (29.89g, 72.33mmol), Pd(PPh3)4 (2.28g, 1.97mmol), NaOH (7.89g, 197.26mmol), THF (289ml), H2O (145ml) 을 넣고, 60~80℃에서 환류 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 상온에서 증류수를 넣어 희석시키고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고, 유기층을 MgSO4로 건조하여 농축한 후 생성된 화합물을 silica gel column 및 재결정하여 생성물을 얻었다. (26.89g, 69%)
Sub 1-15 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (10g, 32.88mmol), (7-(4-phenylquinazolin-2-yl)-7H-benzo[c]carbazol-9-yl)boronic acid (16.82g, 36.16mmol), Pd(PPh3)4 (1.14g, 0.99mmol), NaOH (3.95g, 98.63mmol), THF (145ml), H2O (72ml)을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (15.26g, 72%)
Sub 1-40 합성
1) Sub 1-I-2 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (90g, 306.16mmol), (5-(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-2-nitrophenyl)boronic acid (117.59g, 336.78mmol), Pd2(dba)3 (4.21g, 4.59mmol), P(t-Bu)3 (2.48g, 12.25mmol), K2CO3 (44.13g, 459.25mmol), THF (429mL), H2O (214mL) 을 상기 Sub 1-I-1의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (122.21g, 77%)
2) Sub 1-II-2 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 Sub 1-I-2 (100g,192.9 mmol), PPh3 (151.79g, 578.70mmol), o-DCB (385.8mL)를 상기 Sub 1-II-2의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (71.31g, 76%)
3) Sub 1-40
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-2 (20g, 41.24mmol), (3-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)boronic acid (16.48g, 45.36mmol), Pd(PPh3)4 (1.43g, 1.24mmol), NaOH (4.95g, 123.72mmol), THF (181ml), H2O (91ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (20.33g, 68%)
Sub 1-41 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (12g, 39.45mmol), (9-(4,6-diphenylpyrimidin-2-yl)-9H-carbazol-3-yl)boronic acid (19.15g, 43.4mmol), Pd(PPh3)4 (1.37g, 1.18mmol), NaOH (4.73g, 118.35mmol), THF (173.59ml), H2O (86.79ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (17.14g, 70%)
Sub 1-73 합성
1) Sub 1-I-3 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (90g, 306.16mmol), (2-nitronaphthalen-1-yl)boronic acid (73.08g, 336.78mmol), Pd2(dba)3 (4.21g, 4.59mmol), P(t-Bu)3 (2.48g, 12.25mmol), K2CO3 (44.13g, 459.25mmol), THF (429mL), H2O (214mL) 을 상기 Sub 1-I-1의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (95.78g, 81%)
2) Sub 1-II-3 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 Sub 1-I-3 (95g, 245.97mmol), PPh3 (193.55g, 737.92mmol), o-DCB (492mL)을 상기 Sub 1-II-2의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (72.32g, 83%)
3) Sub 1-73
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-3 (12g, 33.88mmol), (9-phenyl-9H-dibenzo[a,c]carbazol-13-yl)boronic acid (14.10g, 37.26mmol), Pd(PPh3)4 (1.17g, 1.02mmol), NaOH (4.07g, 101.63mmol), THF (149ml), H2O (75ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (15.88g, 76%)
Sub 1-77 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (15g, 49.31mmol), dibenzo[b,d]thiophen-3-ylboronic acid (12.37g, 54.25mmol), Pd(PPh3)4 (1.71g, 1.48mmol), NaOH (5.92g, 147.94mmol), THF (217ml), H2O (108ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (15.47g, 77%)
Sub 1-79 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (15g, 49.31mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (12.92g, 54.25mmol), Pd(PPh3)4 (1.71g, 1.48mmol), NaOH (5.92g, 147.94mmol), THF (217ml), H2O (108ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (14.83g, 72%)
Sub 1-80 합성
1) Sub 1-I-4 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (90g, 306.16mmol), (3-nitronaphthalen-2-yl)boronic acid (73.08g, 336.78mmol), Pd2(dba)3 (4.21g, 4.59mmol), P(t-Bu)3 (2.48g, 12.25mmol), K2CO3 (44.13g, 459.25mmol), THF (429mL), H2O (214mL) 을 상기 Sub 1-I-1의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (88.69g, 75%)
2) Sub 1-II-4 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 Sub 1-I-4 (88g, 227.85mmol), PPh3 (179.29g, 683.55mmol), o-DCB (456mL)을 상기 Sub 1-II-2의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (65.38g, 81%)
3) Sub 1-80
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-4 (12g, 33.88mmol), (4-(11H-benzo[a]carbazol-11-yl)phenyl)boronic acid (12.57g, 37.26mmol), Pd(PPh3)4 (1.17g, 1.02mmol), NaOH (4.07g, 101.63mmol), THF (149ml), H2O (74ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (14.4g, 75%)
Sub 1-82 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (12g, 39.45mmol), (7-(4,6-diphenylpyrimidin-2-yl)dibenzo[b,d]furan-3-yl)boronic acid (19.19g, 43.40mmol), Pd(PPh3)4 (1.37g, 1.18mmol), NaOH (4.73g, 118.35mmol), THF (174ml), H2O (87ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (16.19g, 66%)
Sub 1-83 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (15g, 49.31mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)boronic acid (12.92g, 54.25mmol), Pd(PPh3)4 (1.71g, 1.48mmol), NaOH (5.92g, 147.94mmol), THF (217ml), H2O (108ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (14.21g, 69%)
Sub 1-85 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (15g, 49.31mmol), (6-phenyl-6H-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-c]carbazol-4-yl)boronic acid (18.72g, 54.25mmol), Pd(PPh3)4 (1.71g, 1.48mmol), NaOH (5.92g, 147.94mmol), THF (217ml), H2O (108ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (10.61g, 41%)
Sub 1-86 합성
1) Sub 1-I-5 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (90g, 306.16mmol), (4-nitro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)boronic acid (81.85g, 336.78mmol), Pd2(dba)3 (4.21g, 4.59mmol), P(t-Bu)3 (2.48g, 12.25mmol), K2CO3 (44.13g, 459.25mmol), THF (428.63mL), H2O (214mL) 을 상기 Sub 1-I-1의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (90.88g, 72%)
2) Sub 1-II-5 합성
2L 둥근 바닥플라스크에 Sub 1-I-5 (90g, 218.31mmol), PPh3 (171.78g, 654.93mmol), o-DCB (437mL)을 상기 Sub 1-II-2의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (69.30g, 77%)
3) Sub 1-86
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-5 (15g, 39.45mmol), (4-(6,8-diphenyl-6H-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-c]carbazol-4-yl)phenyl)boronic acid (21.58g, 43.39mmol), Pd(PPh3)4 (1.37g, 1.18mmol), NaOH (4.73g, 118.34mmol), THF (174ml), H2O (87ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (12.18g, 41%)
Sub 1-87 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-II-1 (15g, 49.31mmol), (3,5-bis(6-phenyl-6H-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-c]carbazol-4-yl)phenyl)boronic acid (39.09g, 54.25mmol), Pd(PPh3)4 (1.71g, 1.48mmol), NaOH (5.92g, 147.94mmol), THF (217ml), H2O (108ml) 을 상기 Sub 1-6의 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (11.98g, 27%)
Sub 1의 예시
Sub 1의 예시는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들의 FD-MS는 하기 표 1와 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 1-1 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) | Sub 1-2 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-3 | m/z=582.19(C39H26N4S=582.73) | Sub 1-4 | m/z=616.17(C42H24N4S=616.74) |
| Sub 1-5 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) | Sub 1-6 | m/z=592.17(C40H24N4S=592.72) |
| Sub 1-7 | m/z=484.12(C30H17FN4S=484.55) | Sub 1-8 | m/z=496.14(C31H20N4OS=496.59) |
| Sub 1-9 | m/z=467.12(C29H17N5S=467.55) | Sub 1-10 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-11 | m/z=556.14(C36H20N4OS=556.64) | Sub 1-12 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-13 | m/z=466.13(C30H18N4S=466.56) | Sub 1-14 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-15 | m/z=644.18(C42H24N6S=644.76) | Sub 1-16 | m/z=650.13(C40H22N6S2=650.78) |
| Sub 1-17 | m/z=671.19(C43H25N7S=671.78) | Sub 1-18 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) |
| Sub 1-19 | m/z=707.21(C48H29N5S=707.86) | Sub 1-20 | m/z=708.20(C48H28N4OS=708.84) |
| Sub 1-21 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) | Sub 1-22 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-23 | m/z=616.17(C42H24N4S=616.74) | Sub 1-24 | m/z=706.22(C49H30N4S=706.87) |
| Sub 1-25 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) | Sub 1-26 | m/z=592.17(C40H24N4S=592.72) |
| Sub 1-27 | m/z=491.12(C31H17N5S=491.57) | Sub 1-28 | m/z=484.12(C30H17FN4S=484.55) |
| Sub 1-29 | m/z=467.12(C29H17N5S=467.55) | Sub 1-30 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-31 | m/z=556.14(C36H20N4OS=556.64) | Sub 1-32 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-33 | m/z=466.13(C30H18N4S=466.56) | Sub 1-34 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-35 | m/z=644.18(C42H24N6S=644.76) | Sub 1-36 | m/z=650.13(C40H22N6S2=650.78) |
| Sub 1-37 | m/z=671.19(C43H25N7S=671.78) | Sub 1-38 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) |
| Sub 1-39 | m/z=707.21(C48H29N5S=707.86) | Sub 1-40 | m/z=708.20(C48H28N4S2=724.90) |
| Sub 1-41 | m/z=620.18(C40H24N6S=620.73) | Sub 1-42 | m/z=466.13(C30H18N4S=466.56) |
| Sub 1-43 | m/z=616.17(C42H24N4S=616.74) | Sub 1-44 | m/z=582.19(C39H26N4S=582.73) |
| Sub 1-45 | m/z=480.14(C31H20N4S=480.59) | Sub 1-46 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62 |
| Sub 1-47 | m/z=467.12(C29H17N5S=467.55) | Sub 1-48 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62 |
| Sub 1-49 | m/z=572.11(C36H20N4S2=572.70) | Sub 1-50 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) |
| Sub 1-51 | m/z=466.13(C30H18N4S=466.56) | Sub 1-52 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-53 | m/z=644.18(C42H24N6S=644.76) | Sub 1-54 | m/z=650.13(C40H22N6S2=650.78) |
| Sub 1-55 | m/z=671.19(C43H25N7S=671.78) | Sub 1-56 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) |
| Sub 1-57 | m/z=707.21(C48H29N5S=707.86) | Sub 1-58 | m/z=724.18(C48H28N4S2=724.90) |
| Sub 1-59 | m/z=620.18(C40H24N6S=620.73) | Sub 1-60 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-61 | m/z=616.17(C42H24N4S=616.74) | Sub 1-62 | m/z=582.19(C39H26N4S=582.73) |
| Sub 1-63 | m/z=480.14(C31H20N4S=480.59) | Sub 1-64 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62 |
| Sub 1-65 | m/z=517.14(C33H19N5S=517.61 | Sub 1-66 | m/z=572.11(C36H20N4S2=572.70) |
| Sub 1-67 | m/z=516.14(C34H20N4S=516.62) | Sub 1-68 | m/z=466.13(C30H18N4S=466.56) |
| Sub 1-69 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) | Sub 1-70 | m/z=594.16(C38H22N6S=594.70) |
| Sub 1-71 | m/z=650.13(C40H22N6S2=650.78) | Sub 1-72 | m/z=710.19(C46H26N6OS=710.82) |
| Sub 1-73 | m/z=616.17(C42H24N4S=616.74) | Sub 1-74 | m/z=620.18(C40H24N6S=620.73) |
| Sub 1-75 | m/z=441.09(C28H15N3OS=441.51) | Sub 1-76 | m/z=542.16(C36H22N4S=542.66) |
| Sub 1-77 | m/z=407.06(C24H13N3S2=407.51) | Sub 1-78 | m/z=391.08(C24H13N3OS=391.45) |
| Sub 1-79 | m/z=417.13(C27H19N3S=417.53) | Sub 1-80 | m/z=566.16(C38H22N4S=566.68) |
| Sub 1-81 | m/z=407.06(C24H13N3S2=407.51) | Sub 1-82 | m/z=621.16(C40H23N5OS=621.72) |
| Sub 1-83 | m/z=417.13(C27H19N3S=417.53) | Sub 1-84 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) |
| Sub 1-85 | m/z=524.09(C30H16N6S2=524.62) | Sub 1-86 | m/z=752.18(C48H28N6S2=752.91) |
| Sub 1-87 | m/z=899.17(C54H29N9S3=900.07) |
Sub 2의 예시
Sub 2의 Ar1-L1-Hal1 (Hal1=Br, Cl, F) 예시는 아래와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 하기 표 2와 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 2-1 | m/z=155.96(C6H5Br=157.01) | Sub 2-2 | m/z=231.99(C12H9Br=233.11) |
| Sub 2-3 | m/z=231.99(C12H9Br=233.11) | Sub 2-4 | m/z=205.97(C10H7Br=207.07) |
| Sub 2-5 | m/z=205.97(C10H7Br=207.07) | Sub 2-6 | m/z=231.99(C12H9Br=233.11 |
| Sub 2-7 | m/z=255.99(C14H9Br=257.13) | Sub 2-8 | m/z=255.99(C14H9Br=257.13) |
| Sub 2-9 | m/z=308.02(C18H13Br=309.21) | Sub 2-10 | m/z=282.00(C16H11Br=283.17) |
| Sub 2-11 | m/z=308.02(C18H13Br=309.21) | Sub 2-12 | m/z=282.00(C16H11Br=283.17) |
| Sub 2-13 | m/z=160.99(C6D5Br=162.04) | Sub 2-14 | m/z=213.12(C10D7Br=214.11) |
| Sub 2-15 | m/z=288.01(C15H13BrO=289.17) | Sub 2-16 | m/z=272.02(C15H13Br=273.17) |
| Sub 2-17 | m/z=272.02(C15H13Br=273.17) | Sub 2-18 | m/z=394.04(C25H15Br=395.30) |
| Sub 2-19 | m/z=321.02(C18H12BrN=322.21) | Sub 2-20 | m/z=245.97(C12H7BrO=247.09) |
| Sub 2-21 | m/z=261.95(C12H7BrS=263.15) | Sub 2-22 | m/z=240.05(C14H9ClN2=240.69) |
| Sub 2-23 | m/z=290.06(C18H11ClN2=290.75) | Sub 2-24 | m/z=290.06(C18H11ClN2=290.75) |
| Sub 2-25 | m/z=240.05(C14H9ClN2=240.69) | Sub 2-26 | m/z=240.05(C14H9ClN2=240.69) |
| Sub 2-27 | m/z=241.04(C13H8ClN3=241.68) | Sub 2-28 | m/z=340.08(C22H13ClN2=340.81) |
| Sub 2-29 | m/z=156.95(C5H4BrN=158.00) | Sub 2-30 | m/z=190.03(C16H7ClN2=190.63) |
| Sub 2-31 | m/z=266.06(C16H11ClN2=266.73) | Sub 2-32 | m/z=267.06(C15H10ClN3=267.72) |
| Sub 2-33 | m/z=386.04(C22H15BrN2=387.28) | Sub 2-34 | m/z=296.02(C16H9ClN2S=296.77) |
| Sub 2-35 | m/z=346.03(C20H11ClN2S=346.83) | Sub 2-36 | m/z=402.01(C22H11ClN2S2=402.91) |
| Sub 2-37 | m/z=346.03(C20H11ClN2S=346.83) | Sub 2-38 | m/z=280.04(C16H9ClN2O=280.71) |
| Sub 2-39 | m/z=330.06(C20H11ClN2O=330.77) | Sub 2-40 | m/z=306.00(C18H11Br=307.19) |
Final Product의 합성
둥근 바닥플라스크에 Sub 1 화합물 (1당량), Sub 2 화합물 (1.1당량), Pd2(dba)3 (0.03~0.05당량), P(t-Bu)3 (0.06~0.08당량), NaO(t-Bu) (3당량)을 Toluene (5mL/1mmol)에 넣어 녹인 후, 90℃~120℃에서 환류 반응 진행한다. 반응이 완료되면 상온에서 증류수를 넣어 희석시키고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고, 유기층을 MgSO4로 건조하여 농축한 후 생성된 화합물을 silica gel column 및 재결정하여 생성물을 얻었다.
1-7의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-26 (7g, 11.81mmol), Sub 2-18 (5.14g, 12.99mmol), Pd2(dba)3 (0.32g, 0.35mmol), P(t-Bu)3 (0.19g, 0.94mmol), NaO(t-Bu) (3.40g, 35.43mmol)을 Toluene (124mL)에 넣어 녹인 후, 90℃~120℃ 에서 환류 반응 진행한다. 반응이 완료되면 상온에서 증류수를 넣어 희석시키고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고, 유기층을 MgSO4로 건조하여 농축한 후 생성된 화합물을 silica gel column 및 재결정하여 생성물을 얻었다.(7.93g, 74%)
1-13의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-26 (7g, 13.55mmol), Sub 2-18 (3.59g, 14.90mmol), Pd2(dba)3 (0.37g, 0.41mmol), P(t-Bu)3 (0.22g, 1.08mmol), NaO(t-Bu) (3.91g, 40.65mmol), Toluene (142mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(6.93g, 71%)
화합물 2-1 합성법
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-33 (9.3 g, 20mmol), Sub 2-3 (5.1 g, 22mmol), Pd2(dba)3 (0.55g, 0.6mmol), P(t-Bu)3 (0.7mL, 1.6mmol), NaO(t-Bu) (5.7g, 60mmol), Toluene (100mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (10.7 g, 80%)
2-5의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-25 (7g, 12.35mmol), Sub 2-13 (2.2g, 13.59mmol), Pd2(dba)3 (0.34g, 0.37mmol), P(t-Bu)3 (0.2g, 0.99mmol), NaO(t-Bu) (3.56g, 37.06mmol), Toluene (62mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (6.56g, 82%)
2-10의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-30 (7g, 13.55mmol), Sub 2-21 (3.92g, 14.90mmol), Pd2(dba)3 (0.37g, 0.41mmol), P(t-Bu)3 (0.22g, 1.08mmol), NaO(t-Bu) (3.91g, 40.65mmol), Toluene (68mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(7.48g, 79%)
2-22의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-25 (7g, 9.66mmol), Sub 2-13 (2.02g, 10.62mmol), Pd2(dba)3 (0.27g, 0.29mmol), P(t-Bu)3 (0.16g, 0.77mmol), NaO(t-Bu) (2.78g, 28.97mmol), Toluene (48mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(6.28g, 74%)
화합물 3-1 합성법
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-42 (9.3 g, 20mmol), Sub 2-1 (3.5 g, 22mmol), Pd2(dba)3 (0.55g, 0.6mmol), P(t-Bu)3 (0.7mL, 1.6mmol), NaO(t-Bu) (5.7g, 60mmol), Toluene (100mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(9.2g, 85%)
3-11의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-51 (7g, 15mmol), Sub 2-38 (4.63g, 16.50mmol), Pd2(dba)3 (0.41g, 0.45mmol), P(t-Bu)3 (0.24g, 1.20mmol), NaO(t-Bu) (4.33g, 45.01mmol), Toluene (75mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(7.57g, 71%)
3-16의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-56 (7g, 12.35mmol), Sub 2-1 (2.13g, 13.59mmol), Pd2(dba)3 (0.34g, 0.37mmol), P(t-Bu)3 (0.2g, 0.99mmol), NaO(t-Bu) (3.56g, 37.06mmol), Toluene (62mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다. (6.19g, 78%)
4-6의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-65 (7g, 13.52mmol), Sub 2-20 (3.68g, 14.88mmol), Pd2(dba)3 (0.37g, 0.41mmol), P(t-Bu)3 (0.22g, 1.08mmol), NaO(t-Bu) (3.9g, 40.57mmol), Toluene (68mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(6.35g, 73%)
5-1의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-77 (7g, 17.18mmol), Sub 2-4 (3.91g, 18.90mmol), Pd2(dba)3 (0.47g, 0.52mmol), P(t-Bu)3 (0.28g, 1.37mmol), NaO(t-Bu) (4.95g, 51.53mmol), Toluene (86mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(7.24g, 79%)
5-3의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-79 (7g, 16.77mmol), Sub 2-40 (5.67g, 18.44mmol), Pd2(dba)3 (0.46g, 0.50mmol), P(t-Bu)3 (0.27g, 1.34mmol), NaO(t-Bu) (4.83g, 50.30mmol), Toluene (84mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(7.66g, 71%)
5-11의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-82 (7g, 11.26mmol), Sub 2-11 (3.83g, 12.38mmol), Pd2(dba)3 (0.31g, 0.34mmol), P(t-Bu)3 (0.18g, 0.90mmol), NaO(t-Bu) (3.25g, 33.78mmol), Toluene (56mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(6.41g, 67%)
5-16의 합성
500mL 둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-86 (10g, 13.28mmol), Sub 2-1 (2.29g, 14.61mmol), Pd2(dba)3 (0.36g, 0.40mmol), P(t-Bu)3 (0.21g, 1.06mmol), NaO(t-Bu) (3.83g, 39.85mmol), Toluene (66mL)을 상기 1-7 합성방법을 사용하여 생성물을 얻었다.(7.71g, 70%)
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| 1-1 | m/z=618.19(C42H26N4S=618.76) | 1-2 | m/z=668.20(C46H28N4S=668.82) |
| 1-3 | m/z=718.22(C50H30N4S=718.88) | 1-4 | m/z=810.28(C57H38N4S=811.02) |
| 1-5 | m/z=768.23(C54H32N4S=768.94) | 1-6 | m/z=647.22(C44H21D5N4S=647.81) |
| 1-7 | m/z=906.28(C65H38N4S=907.11) | 1-8 | m/z=692.20(C45H29FN4OS=692.81) |
| 1-9 | m/z=737.22(C49H31N5OS=737.88) | 1-10 | m/z=695.21(C47H29N5S=695.84) |
| 1-11 | m/z=698.16(C46H26N4S=698.86) | 1-12 | m/z=758.21(C52H30N4OS=758.90) |
| 1-13 | m/z=720.21(C48H28N6S=720.85) | 1-14 | m/z=770.23(C52H30N6S=770.91) |
| 1-15 | m/z=726.17(C46H26N6S2=726.88) | 1-16 | m/z=710.19(C46H26N6OS=710.82) |
| 1-17 | m/z=773.24(C51H31N7S=773.92) | 1-18 | m/z=720.21(C48H28N6S=720.85) |
| 1-19 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) | 1-20 | m/z=823.25(C55H33N7S=823.98) |
| 1-21 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) | 1-22 | m/z=861.27(C58H35N7S=862.03) |
| 1-23 | m/z=862.25(C58H34N6OS=863.01) | ||
| 2-1 | m/z=618.19(C42H26N4S=618.76) | 2-2 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) |
| 2-3 | m/z=768.23(C54H32N4S=768.94) | 2-4 | m/z=934.31(C67H42N4S=935.16) |
| 2-5 | m/z=647.22(C44H21D5N4S=647.81) | 2-6 | m/z=786.27(C55H26N4S=784.98) |
| 2-7 | m/z=699.21(C46H29N5OS=699.83) | 2-8 | m/z=737.22(C49H31N5OS=737.88) |
| 2-9 | m/z=695.21(C47H29N5S=695.84) | 2-10 | m/z=698.16(C46H26N4S=698.86) |
| 2-11 | m/z=758.21(C52H30N4OS=758.90) | 2-12 | m/z=770.23(C52H30N6S=770.91) |
| 2-13 | m/z=770.23(C52H30N6S=770.91) | 2-14 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) |
| 2-15 | m/z=760.20(C50H28N6OS=760.88) | 2-16 | m/z=772.24(C52H32N6S=772.93) |
| 2-17 | m/z=720.21(C48H28N6S=720.85) | 2-18 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) |
| 2-19 | m/z=823.25(C55H33N7S=823.98) | 2-20 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) |
| 2-21 | m/z=861.27(C58H35N7S=862.03) | 2-22 | m/z=879.23(C58H34N6S2=879.07) |
| 2-23 | m/z=824.25(C54H32N8S=824.97) | ||
| 3-1 | m/z=618.19(C42H26N4S=618.76) | 3-2 | m/z=819.25(C58H34N4S=819.00) |
| 3-3 | m/z=758.25(C53H34N4S=758.94) | 3-4 | m/z=613.23(C41H19D7N4S=613.79) |
| 3-5 | m/z=708.23(C49H32N4S=708.88) | 3-6 | m/z=695.21(C47H29N5S=695.84) |
| 3-7 | m/z=698.16(C46H26N4S=698.86) | 3-8 | m/z=774.19(C52H30N4S2=774.96) |
| 3-9 | m/z=770.23(C52H30N6S=770.91) | 3-10 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) |
| 3-11 | m/z=710.19(C46H26N6OS=710.82) | 3-12 | m/z=772.24(C52H32N6S=772.93) |
| 3-13 | m/z=720.21(C48H28N6S=720.85) | 3-14 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) |
| 3-15 | m/z=776.18(C50H28N6S2=776.94) | 3-16 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) |
| 3-17 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) | 3-18 | m/z=878.23(C58H34N6S2=879.07) |
| 3-19 | m/z=824.25(C54H32N8S=824.97) | ||
| 4-1 | m/z=618.19(C42H26N4S=618.76) | 4-2 | m/z=742.22(C52H30N4S=742.90) |
| 4-3 | m/z=758.25(C53H34N4S=758.94) | 4-4 | m/z=632.20(C43H28N4S=632.79) |
| 4-5 | m/z=708.23(C49H32N4S=708.88) | 4-6 | m/z=683.18(C45H25N5OS=683.79) |
| 4-7 | m/z=774.19(C52H30N4S2=774.96) | 4-8 | m/z=770.23(C52H30N6S=770.91) |
| 4-9 | m/z=832.15(C52H28N6S3=833.02) | 4-10 | m/z=710.19(C46H26N6OS=710.82) |
| 4-11 | m/z=772.24(C52H32N6S=772.93) | 4-12 | m/z=670.19(C44H26N6S=670.79) |
| 4-13 | m/z=726.17(C46H26N6S2=726.88) | 4-14 | m/z=726.17(C46H26N6S2=726.88) |
| 4-15 | m/z=692.20(C48H28N4S=692.84) | 4-16 | m/z=824.25(C54H32N8S=824.97) |
| 5-1 | m/z=611.12(C38H21N5S2=611.74) | 5-2 | m/z=697.19(C46H27N5OS=697.82) |
| 5-3 | m/z=721.23(C49H31N5S=721.88) | 5-4 | m/z=642.19(C44H26N4S=642.78) |
| 5-5 | m/z=600.12(C36H20N6S2=600.72) | 5-6 | m/z=600.12(C36H20N6S2=600.72) |
| 5-7 | m/z=600.12(C36H20N6S2=600.72) | 5-8 | m/z=828.21(C54H32N6S2=829.01) |
| 5-9 | m/z=975.20(C60H33N9S3=976.17) | 5-10 | m/z=849.26(C58H35N5OS=850.01) |
| 5-11 | m/z=622.19(C40H26N6S=622.75) | 5-12 | m/z=718.22(C50H30N4S=718.88) |
| 5-13 | m/z=600.12(C36H20N6S2=600.72) | 5-14 | m/z=828.21(C54H32N6S2=829.01) |
| 5-15 | m/z=975.20(C60H33N9S3=976.17) |
한편, 상기에서는 화학식 (1)로 표시되는 본 발명의 예시적 합성예를 설명하였지만, 이들은 모두 Buchwald-Hartwig cross coupling 반응, Miyaura boration 반응, Suzuki cross-coupling 반응, Intramolecular acid-induced cyclization 반응 (J. mater. Chem . 1999, 9, 2095.), Pd(II)-catalyzed oxidative cyclization 반응 (Org . Lett . 2011, 13, 5504), Grignard 반응, Cyclic Dehydration 반응 및 PPh3-mediated reductive cyclization 반응 (J. Org . Chem. 2005, 70, 5014.) 등에 기초한 것으로 구체적 합성예에 명시된 치환기 이외에 화학식 (1)에 정의된 다른 치환기 (R1, R2, R3, R4, R5, L1, L2, L3, Ar1, Ar2 등의 치환기)가 결합되더라도 상기 반응이 진행된다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
유기전기소자의 제조평가
[
실시예
1]
적색유기전기발광소자
(인광호스트)
본 발명의 화합물을 발광층의 발광 호스트 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전계 발광소자를 제작하였다. 먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine ('2-TNATA'로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성한 후, 정공주입층 위에 정공수송 화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함) 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 정공 수송층 상부에 호스트로서는 상기 발명 화합물 1-1을 사용하였으며, 도판트 물질로 (piq)2Ir(acac) [bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(III)acetylacetonate]를 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 발광층을 증착하였다. 이어서 홀저지층으로 (1,1’-비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄(이하 BAlq로 약기함)을 10 nm 두께로 진공증착하고, 전자수송층으로 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(이하 Alq3로 약칭함)을 40 nm 두께로 성막하였다. 이후, 전자주입층으로 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극으로 사용함으로서 유기전계발광소자를 제조하였다
[
실시예
2] 내지 [
실시예
40]
적색유기전기발광소자
발광층의 호스트 물질로 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물 1-1 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[
비교예
1] 내지 [
비교예
2]
발광층의 호스트 물질로 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물 1-1 대신 하기에 기재된 비교화합물 1 내지 2를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
비교화합물 1 비교화합물 2
이와 같이 제조된 실시예 1 내지 실시예 40 및 비교예 1 내지 2의 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정 결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 하기 표 4는 소자제작 및 평가한 결과를 나타낸다.
| 화합물 | 구동 전압 |
전류 (mA/cm2) |
휘도 (cd/m2) |
효율 (cd/A) | T(95) | CIE | ||
| X | Y | |||||||
| 비교예(1) | 비교화합물 1 | 6.6 | 34.7 | 2500 | 7.2 | 63.3 | 0.65 | 0.32 |
| 비교예(2) | 비교화합물 2 | 6.7 | 30.5 | 2500 | 8.2 | 67.4 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(1) | 화합물 1-1 | 5.6 | 11.8 | 2500 | 21.2 | 122.4 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(2) | 화합물 1-2 | 5.6 | 11.6 | 2500 | 21.6 | 120.4 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(3) | 화합물 1-4 | 5.6 | 12.2 | 2500 | 20.5 | 119.4 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(4) | 화합물 1-11 | 5.6 | 12.5 | 2500 | 19.9 | 119.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(5) | 화합물 1-12 | 5.6 | 12.3 | 2500 | 20.4 | 119.0 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(6) | 화합물 1-13 | 5.7 | 12.9 | 2500 | 19.3 | 116.7 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(7) | 화합물 1-17 | 5.8 | 14.3 | 2500 | 17.5 | 113.1 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(8) | 화합물 1-18 | 5.8 | 13.2 | 2500 | 18.9 | 114.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(9) | 화합물 1-19 | 5.8 | 13.5 | 2500 | 18.6 | 113.3 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(10) | 화합물 2-1 | 5.7 | 12.1 | 2500 | 20.7 | 119.2 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(11) | 화합물 2-2 | 5.7 | 12.4 | 2500 | 20.2 | 118.8 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(12) | 화합물 2-3 | 5.7 | 12.4 | 2500 | 20.1 | 119.8 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(13) | 화합물 2-4 | 5.7 | 13.4 | 2500 | 18.6 | 118.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(14) | 화합물 2-9 | 5.8 | 13.1 | 2500 | 19.1 | 117.4 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(15) | 화합물 2-10 | 5.7 | 12.6 | 2500 | 19.8 | 116.3 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(16) | 화합물 2-11 | 5.7 | 13.8 | 2500 | 18.1 | 115.5 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(17) | 화합물 2-20 | 5.7 | 13.6 | 2500 | 18.3 | 115.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(18) | 화합물 3-1 | 5.8 | 14.0 | 2500 | 17.9 | 113.6 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(19) | 화합물 3-5 | 5.8 | 14.4 | 2500 | 17.4 | 112.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(20) | 화합물 3-7 | 5.8 | 15.1 | 2500 | 16.5 | 112.0 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(21) | 화합물 3-8 | 5.8 | 15.6 | 2500 | 16.0 | 111.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(22) | 화합물 4-1 | 5.8 | 16.0 | 2500 | 15.6 | 108.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(23) | 화합물 4-2 | 5.8 | 15.3 | 2500 | 16.4 | 108.6 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(24) | 화합물 4-4 | 5.8 | 15.8 | 2500 | 15.8 | 109.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(25) | 화합물 4-12 | 5.8 | 18.2 | 2500 | 13.8 | 106.8 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(26) | 화합물 4-15 | 5.8 | 16.9 | 2500 | 14.8 | 108.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(27) | 화합물 5-1 | 5.8 | 18.1 | 2500 | 13.8 | 105.6 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(28) | 화합물 5-2 | 5.8 | 18.2 | 2500 | 13.7 | 105.1 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(29) | 화합물 5-3 | 5.8 | 18.8 | 2500 | 13.3 | 104.0 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(30) | 화합물 5-4 | 5.8 | 18.6 | 2500 | 13.4 | 103.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(31) | 화합물 5-5 | 5.9 | 20.8 | 2500 | 12.0 | 104.2 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(32) | 화합물 5-6 | 5.9 | 21.1 | 2500 | 11.8 | 104.2 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(33) | 화합물 5-7 | 5.9 | 20.9 | 2500 | 12.0 | 103.5 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(34) | 화합물 5-8 | 5.9 | 20.1 | 2500 | 12.4 | 104.7 | 0.66 | 0.32 |
| 실시예(35) | 화합물 5-9 | 6.0 | 23.3 | 2500 | 10.7 | 102.3 | 1.66 | 0.33 |
| 실시예(36) | 화합물 5-11 | 5.9 | 21.7 | 2500 | 11.5 | 104.3 | 2.66 | 0.33 |
| 실시예(37) | 화합물 5-14 | 6.0 | 24.4 | 2500 | 10.2 | 102.3 | 3.66 | 0.33 |
| 실시예(38) | 화합물 5-15 | 6.0 | 25.0 | 2500 | 10.0 | 101.4 | 4.66 | 0.32 |
| 실시예(39) | 화합물 5-16 | 6.0 | 24.5 | 2500 | 10.2 | 100.9 | 5.66 | 0.32 |
| 실시예(40) | 화합물 5-17 | 6.0 | 24.5 | 2500 | 10.2 | 100.8 | 6.66 | 0.33 |
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 인광 호스트 재료로 자사 발명화합물을 사용하였을 경우 비교화합물 1을 사용하였을 때보다 낮은 구동전압과 높은 발광 효율, 높은 수명을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
특히 구조적으로 유사한 코어를 포함하는 비교화합물 2와 자사 발명화합물을 비교한 결과 [1,2,5]thiadiazolo[3,4-c]carbazole의 Ar2에 헤테로고리기를 갖는 자사 발명화합물이 매우 높은 수명을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이는 [1,2,5]thiadiazolo[3,4-c]carbazole 코어로 이루어진 비교화합물 2의 경우, 전자를 수용하는 능력이 정공을 수용하는 능력보다 커서 정공을 효율적으로 수용하지 못하는 반면, 본 발명 화합물의 경우 정공 특성을 가지는 치환기를 도입하여 정공과 전자를 효율적으로 수용할 수 있는 bipolar 구조를 갖게 하면서 발광층 내 charge balance를 좋게 하여 발광효율이 증가되는 것으로 판단된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 유기전기소자 110 : 기판
120 : 제 1전극(양극) 130 : 정공주입층
140 : 정공수송층 141 : 버퍼층
150 : 발광층 151 : 발광보조층
160 : 전자수송층 170 : 전자주입층
180 : 제 2전극(음극)
120 : 제 1전극(양극) 130 : 정공주입층
140 : 정공수송층 141 : 버퍼층
150 : 발광층 151 : 발광보조층
160 : 전자수송층 170 : 전자주입층
180 : 제 2전극(음극)
Claims (11)
- 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물
화학식 (1)
{상기 화학식 (1)에서,
1) R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고, R1 내지 R5는 이웃한 기끼리 서로 고리를 형성할 수 있으며,
2) L1, L2 및 L3는 각각 독립적으로 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 플루오렌일렌기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 로 이루어진 군에서 선택되고,
3) Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기, O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고,
4) n은 1 내지 3의 어느 하나의 정수이고,
n이 1인 경우, L2는 -L3-Ar2이고,
n이 2 또는 3인 경우, L2는 C6-C60의 아릴렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 플루오렌일렌기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 로 이루어진 군에서 선택되고,
5) L'은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,
6) Ra 및 Rb은 각각 독립적으로 C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되고,
여기서, 상기 아릴기, 플루오렌닐기, 아릴렌기, 헤테로고리기, 플루오렌일렌기, 융합고리기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기 및 아릴옥시기는 각각 중수소; 할로겐; 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; -L'-N(Ra)(Rb); C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕실기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 탄소수 3 내지 60의 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화 고리를 포함한다.}
- 제 1항에 있어서, 상기 화학식 (1)은 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (4) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물
화학식 (2) 화학식 (3)
화학식 (4)
(상기 화학식 (2) 내지 (4)에서, R1, R2, R3, R4, R5, L1, L2, L3, Ar1 및 Ar2는 상기 청구항 1에서 정의한 바와 같다)
- 제 1항에 있어서, 상기 화학식 (1)의 n은 1이고, L2는 -L3-Ar2이고, Ar2는 하기 화학식 A-1 또는 화학식 A-2로 표시되는 화합물
화학식 A-1 화학식 A-2
(상기 화학식 A-1 및 A-2에서,
1) X는 N-L4-Ar3, O, S 또는 CR'R"이고,
2) L4은 상기 청구항 1에서 정의한 L3와 동일하고, Ar3은 상기 청구항 1에서 정의한 Ar1과 동일하며,
3) R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되며, R'과 R"은 서로 결합하여 스파이로 고리를 형성할 수 있고,
4) R6, R7, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 할로겐; 시아노기; 나이트로기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; C1-C50의 알킬기; C2-C20의 알케닐기; C2-C20의 알킨일기; C1-C30의 알콕실기; C6-C30의 아릴옥시기; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되고,
5) a 내지 d가 2 이상인 경우 인접한 R6 끼리, 인접한 R7끼리, 인접한 R8끼리, 인접한 R9 끼리 서로 고리를 형성할 수 있으며,
6) a는 0 내지 3의 정수이고,
7) b, c, d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 L', Ra 및 Rb는 상기 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.)
- 제 1항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 5-15 중 어느 하나로 표시되는 화합물
- 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 형성된 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 화합물은 상기 유기물층의 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자수송보조층, 전자주입층, 발광보조층 및 발광층 중 적어도 하나의 층에 포함되며, 1종 단독화합물 또는 2종 이상의 화합물로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
- 제 5항에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층의 인광호스트 물질로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 1전극과 제 2전극의 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 적어도 일면에 형성되는 광효율개선층을 더 포함하는 유기전기소자.
- 제 5항에 있어서, 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 또는 롤투롤 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 5항에 따른 유기전기소자를 포함하는 디스플레이 장치; 및 상기 디스플레이 장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
- 제 10항에 있어서, 상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트렌지스터 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치.
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