KR20180137426A - 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{ANTHRACENE DERIVATIVE AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 출원은 2017년 06월 16일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0076880호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 안트라센 유도체 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
본 명세서는 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 하기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X1은 O 또는 S이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
Ar은 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기이고,
a는 0 내지 9의 정수이고, b는 0 내지 8의 정수이고, a가 2 이상인 경우 R1은 서로 같거나 상이하고, b가 2 이상인 경우 R2는 서로 같거나 상이하다.
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 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 안트라센 유도체는 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상 및/또는 낮은 구동전압이 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.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체를 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 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; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 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 아릴기로 치환된 아릴기, 헤테로아릴기로 치환된 아릴기, 아릴기로 치환된 헤테로아릴기, 알킬기로 치환된 아릴기 등일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기; 에틸기; 프로필기; n-프로필기; 이소프로필기; 부틸기; n-부틸기; 이소부틸기; tert-부틸기; sec-부틸기; 1-메틸부틸기; 1-에틸부틸기; 펜틸기; n-펜틸기; 이소펜틸기; 네오펜틸기; tert-펜틸기; 헥실기; n-헥실기; 1-메틸펜틸기; 2-메틸펜틸기; 3,3-디메틸부틸기; 2-에틸부틸기; 헵틸기; n-헵틸기; 1-메틸헥실기; 시클로펜틸메틸기; 시클로헥실메틸기; 옥틸기; n-옥틸기; tert-옥틸기; 1-메틸헵틸기; 2-에틸헥실기; 2-프로필펜틸기; n-노닐기; 2,2-디메틸헵틸기; 1-에틸프로필기; 1,1-디메틸프로필기; 이소헥실기; 2-메틸펜틸기; 4-메틸헥실기; 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 3 내지 20인 것이 더 바람직하다. 구체적으로 시클로프로필기; 시클로부틸기; 시클로펜틸기; 3-메틸시클로펜틸기; 2,3-디메틸시클로펜틸기; 시클로헥실기; 3-메틸시클로헥실기; 4-메틸시클로헥실기; 2,3-디메틸시클로헥실기; 3,4,5-트리메틸시클로헥실기; 4-tert-부틸시클로헥실기; 시클로헵틸기; 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기; 트리에틸실릴기; t-부틸디메틸실릴기; 비닐디메틸실릴기; 프로필디메틸실릴기; 트리페닐실릴기; 디페닐실릴기; 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 6 내지 20인 것이 더 바람직하다. 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; 페난트레닐기; 트리페닐레닐기; 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 pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
및
Figure pat00007
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
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. 상기 헤테로아릴기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 방향족 헤테로아릴기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 피리디닐기, 바이피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기가 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 치환 또는 비치환된 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 탄화수소고리는 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 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. 상기 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기; 또는 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 5환의 헤테로아릴기이거나, 하기 화학식 a로 표시될 수 있다.
[화학식 a]
Figure pat00008
상기 화학식 a에 있어서,
*는 모체에 결합하는 위치이고,
X2는 O; S; 또는 CR"R'"이고,
R", R'", R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
c는 0 내지 5의 정수이고, d는 0 내지 4의 정수이고, c가 2 이상인 경우 R3는 서로 같거나 상이하고, d가 2 이상인 경우 R4는 서로 같거나 상이하다.
상기 화학식 a의 * 위치가 결합하는 모체란, 화학식 1의 안트라센을 의미한다. 상기 화학식 a의 * 위치가 결합하는 모체란, 화학식 1에서 R2가 치환될 수 있는 안트라센을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기; 또는 메틸기, 에틸기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 5환의 헤테로아릴기이거나, 상기 화학식 a로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 디벤조퓨라닐기; 디벤조티오페닐기; 또는 메틸기, 에틸기, 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 5환의 헤테로아릴기이거나 상기 화학식 a로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기; 또는 상기 화학식 a로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 디벤조퓨라닐기; 디벤조티오페닐기; 또는 상기 화학식 a로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a는 하기 화학식 b로 표시될 수 있다.
[화학식 b]
Figure pat00009
상기 화학식 b에 있어서,
R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
k는 0 내지 4의 정수이고, l은 0 내지 3의 정수이고,
k가 2 이상인 경우 R11은 서로 같거나 상이하고, l이 2 이상인 경우 R12는 서로 같거나 상이하며,
나머지 치환기들의 정의는 상기 화학식 a에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a는 하기 화학식 c로 표시될 수 있다.
[화학식 c]
Figure pat00010
상기 화학식 c에 있어서,
R13은 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
m은 0 내지 6의 정수이고, m이 2 이상인 경우 R13은 서로 같거나 상이하며,
나머지 치환기들의 정의는 상기 화학식 a에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a는 하기 화학식 a-1로 표시될 수 있다.
[화학식 a-1]
Figure pat00011
상기 화학식 a-1에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 a-1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a-1은 하기 화학식 a-2 내지 a-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 a-2]
Figure pat00012
[화학식 a-3]
Figure pat00013
[화학식 a-4]
Figure pat00014
상기 화학식 a-2 내지 a-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 a에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X2는 O; S; 또는 CR"R'"이고, 상기 R" 및 R'"는 알킬기; 또는 아릴기이거나, R" 및 R'"가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X2는 O; S; 또는 CR"R'"이고, 상기 R" 및 R'"는 메틸기; 또는 페닐기이거나, R" 및 R'"가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 b는 하기 화학식 b-1로 표시될 수 있다.
[화학식 b-1]
Figure pat00015
상기 화학식 b-1에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 b에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 c는 하기 화학식 c-1 내지 c-3 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 c-1]
Figure pat00016
[화학식 c-2]
Figure pat00017
[화학식 c-3]
Figure pat00018
상기 화학식 c-1 내지 c-3에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 c에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R11 내지 R13은 각각 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00019
[화학식 1-2]
Figure pat00020
[화학식 1-3]
Figure pat00021
[화학식 1-4]
Figure pat00022
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00023
[화학식 3]
Figure pat00024
상기 화학식 2 및 3에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접한 R1끼리 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 고리를 형성한다.
본 명세서에 있어서, 인접한 R1끼리 서로 결합한다는 의미는, 인접한 2개의 R1이 서로 결합하는 것과 인접한 2개 이상의 R1이 서로 결합하는 것을 모두 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이거나, 인접한 R1끼리 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소; 또는 아릴기이거나, 인접한 R1끼리 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소; 또는 페닐기이거나, 인접한 R1끼리 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 a는 0 내지 2의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00025
상기 화학식 5에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 5는 하기 화학식 5-1 내지 5-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00026
[화학식 5-2]
Figure pat00027
[화학식 5-3]
Figure pat00028
[화학식 5-4]
Figure pat00029
상기 화학식 5-1 내지 5-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 6 내지 9 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00030
[화학식 7]
Figure pat00031
[화학식 8]
Figure pat00032
[화학식 9]
Figure pat00033
상기 화학식 6 내지 9에 있어서,
R5 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
e가 2 이상인 경우 R5는 서로 같거나 상이하고, f가 2 이상인 경우 R6는 서로 같거나 상이하고, g가 2 이상인 경우 R7은 서로 같거나 상이하고, h가 2 이상인 경우 R8은 서로 같거나 상이하고, i가 2 이상인 경우 R9는 서로 같거나 상이하고, j가 2 이상인 경우 R10은 서로 같거나 상이하며,
나머지 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 6은 하기 화학식 6-1 내지 6-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6-1]
Figure pat00034
[화학식 6-2]
Figure pat00035
[화학식 6-3]
Figure pat00036
[화학식 6-4]
Figure pat00037
상기 화학식 6-1 내지 6-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 6에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7은 하기 화학식 7-1 내지 7-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7-1]
Figure pat00038
[화학식 7-2]
Figure pat00039
[화학식 7-3]
Figure pat00040
[화학식 7-4]
*
Figure pat00041
상기 화학식 7-1 내지 7-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 7에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 8은 하기 화학식 8-1 내지 8-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8-1]
Figure pat00042
[화학식 8-2]
Figure pat00043
[화학식 8-3]
Figure pat00044
[화학식 8-4]
Figure pat00045
상기 화학식 8-1 내지 8-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 8에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 9는 하기 화학식 9-1 내지 9-4 중 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 9-1]
Figure pat00046
[화학식 9-2]
Figure pat00047
[화학식 9-3]
Figure pat00048
[화학식 9-4]
Figure pat00049
상기 화학식 9-1 내지 9-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 9에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5 내지 R10은 각각 수소이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1으로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화합물 중 선택되는 어느 하나이다.
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 안트라센 유도체는 하기 반응식에 따라 제조될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 하기 반응식에 있어서, 치환기의 종류 및 개수는 당업자가 공지된 출발물질을 적절히 선택함에 따라 결정할 수 있다. 반응 종류 및 반응 조건은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 이용될 수 있다.
Figure pat00056
본 명세서의 실시예에 기재된 제조식과 상기 중간체들을 통상의 기술상식을 바탕으로 적절히 조합하면, 본 명세서에 기재되어 있는 상기 안트라센 유도체들을 모두 제조할 수 있다.
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 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
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 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 전술한 안트라센 유도체를 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, 정공차단층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적거나 많은 수의 유기물층을 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 소자(11)의 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 정공주입층, 정공수송층 또는 전자차단층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층 또는 전자차단층은 상기 안트라센 유도체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공차단층, 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 정공차단층, 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 안트라센 유도체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 포함된 유기물층으로서, 정공주입층, 정공수송층, 상기 안트라센 유도체를 포함하는 발광층, 및 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극, 정공주입층, 정공수송층, 상기 안트라센 유도체를 포함하는 발광층, 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층, 및 제2 전극을 순차로 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 안트라센 유도체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 안트라센 유도체를 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 안트라센 유도체를 발광층의 호스트로서 포함하고, 상기 발광층은 발광층의 도펀트를 더 포함한다. 이 경우, 상기 발광층에 포함되는 호스트 및 도펀트의 총 중량을 기준으로, 발광층의 도펀트는 0.1중량% 내지 15중량% 포함될 수 있고, 더 바람직하게는 0.1중량% 내지 10중량%, 더 바람직하게는 1중량% 내지 6중량%일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 안트라센 유도체가 발광층의 호스트로서 포함되는 경우, 발광층의 도펀트는 방향족 아민 유도체, 스티릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등을 포함할 수 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 파이렌, 안트라센, 크라이센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아민기로 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.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층의 호스트로서 상기 안트라센 유도체를 포함하고, 상기 발광층의 도펀트로서 방향족 아민 유도체로 디아민계 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층의 호스트로서 상기 안트라센 유도체를 포함하고, 상기 발광층의 도펀트로서 하기 화학식 d로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 d]
Figure pat00057
상기 화학식 d에 있어서,
z1은 1 이상의 정수이고, z1이 2 이상의 정수인 경우 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하고,
Ar100은 치환 또는 비치환된 1가 이상의 벤조플루오렌기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 플루오란텐기; 치환 또는 비치환된 1가 이상의 파이렌기; 또는 치환 또는 비치환된 1가 이상의 크라이센기이고,
L100은 직접결합; 치환 또는 비치환된 2가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로아릴기이고,
R100 및 R101은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L100은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 z1은 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar100은 중수소, 메틸기, 에틸기, iso-프로필기 또는 tert-부틸기로 치환 또는 비치환된 2가의 파이렌기; 또는 중수소, 메틸기, 에틸기, iso-프로필기 또는 tert-부틸기로 치환 또는 비치환된 2가의 크라이센기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar100은 중수소, 메틸기, 에틸기, iso-프로필기 또는 tert-부틸기로 치환 또는 비치환된 2가의 파이렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar100은 2가의 파이렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R100 및 R101은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R100 및 R101은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 알킬기, 니트릴기, 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 중수소, 알킬기, 니트릴기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R100 및 R101은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, 니트릴기, 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 메틸기, 에틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, 니트릴기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R100 및 R101은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기 또는 에틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 디벤조퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R100은 메틸기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101은 디벤조퓨라닐기이다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 안트라센 유도체, 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체를 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. 이때 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 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 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 안트라센 유도체는 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 엑시톤의 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 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공주입층으로부터 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 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-하이드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-하이드록시벤조 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, 스티릴아민 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 전자수송층은 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-하이드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 하이드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 음극 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 음극 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄층 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 엑시톤의 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 정공차단층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 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.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.
<합성예>
<제조예 1> 화합물 A의 합성
Figure pat00058
1) 중간체 A-1의 합성
2-디벤조[b,d]퓨란올(50g, 271.7mmol)을 AcOH(100ml)에 녹이고, 일염화 아이오딘(48.4g, 298.9mmol)을 넣고 약 100℃ 에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후, 상온으로 냉각시키고 여과한 후 여과액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 에탄올로 재결정해 얻은 고체를 건조한 후 중간체 A-1(60.6g, 수율: 72%)을 얻었다.
MS[M]=309.9
2) 중간체 A-2의 합성
중간체 A-1(20g, 64.5mmol), 3-클로로-2-플루오로페닐보론산(13.4g, 77.4mmol), Pd(t-Bu3P)2 (0.066g, 0.129mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 A-2(13.68g, 수율: 68%)를 얻었다.
MS[M]=312.0
3) 중간체 A-3의 합성
중간체 A-2(20g, 64.1mmol)와 K2CO3(17.7g, 128.2mmol)을 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 A-3(15.5g, 수율: 83%)을 얻었다.
MS[M]=292
4) 중간체 A-4의 합성
9,10-다이브로모 안트라센(20g, 59.9mmol)과 비스(피나콜라토)디보레인 (Bis[pinacolato]diborane, 36.6g, 143.8mmol), 칼륨아세트산(17.6g, 179.9mmol), Pd(dba)2(1g, 1.8mmol), PCy3(1.1g, 3.6mmol)을 넣고, 1,4-다이옥세인 (400ml)을 넣고 약 12시간 동안 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 여과하였다. 여과액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 A-4(16.2g, 수율: 63%)를 얻었다.
MS[M]=430.2
5) 화합물 A의 합성
중간체 A-4(17.7g, 41.1mmol), 중간체 A-3(20g, 68.5mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.14g, 0.3mmol)를 2M K2CO3수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 A(32.1g, 수율: 68%)를 얻었다
MS[M]=690.7
<제조예 2> 화합물 B의 합성
Figure pat00059
1) 중간체 B-1의 합성
중간체 A-1(20g, 64.5mmol), 5-클로로-2-플루오로페닐보론산(13.4g, 77.4mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.066g, 0.129mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 B-1(14.5g, 수율: 72%)을 얻었다.
MS[M]=312
2) 중간체 B-2의 합성
중간체 B-1(20g, 64.1mmol)과 K2CO3(17.7g, 128.2mmol)을 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 B-2(15.9g, 수율: 85%)를 얻었다.
MS[M]=292
3) 화합물 B의 합성
중간체 A-4(13.4g, 31.1mmol), 중간체 B-2 (20g, 68.5mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.14g, 0.3mmol)를 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 B(35.5g, 수율: 75%)를 얻었다.
MS[M]=690.2
<제조예 3> 화합물 C의 합성
Figure pat00060
1) 중간체 C-1의 합성
9-브로모안트라센(20g, 78.1mmol), 비스(피나콜라토)디보레인 (Bis[pinacolato]diborane, 29.8g, 117.2mmol), 칼륨아세트산(22.9g, 234.3mmol), Pd(dba)2(1.3g, 2.34mmol), PCy3(1.4g, 4.7mmol)을 넣고, 1,4-다이옥세인 (400ml)을 넣고 약 12시간 동안 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 여과하였다. 여과액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 C-1(16.1g, 수율: 68%)을 얻었다.
MS[M]=304.2
2) 중간체 C-2의 합성
중간체 C-1(24g, 82.2mmol), 중간체 B-2(20g, 68.5mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.15g, 0.3mmol)를 2M K3PO4수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 C-2(21.4g, 수율: 72%)를 얻었다.
MS[M]=434.1
3) 중간체 C-3의 합성
중간체 C-2(20g, 46.1mmol)를 디메틸포름아미드(500mL)에 녹인 후 NBS(9.1g, 50.7mmol)를 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 중간체 C-3(18.1g, 수율: 77%)를 얻었다.
MS[M]=512
4) 화합물 C의 합성
중간체 C-3(20g, 39.1mmol), 3-다이벤조퓨란보론산(10g, 47.1mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.14g, 0.3mmol)를 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 C(19g, 수율: 81%)를 얻었다.
MS[M]=600.2
<제조예 4> 화합물 D의 합성
Figure pat00061
1) 중간체 D-1의 합성
1-아이오도다이벤조티오펜-2-올(20g, 61.3mmol), 5-클로로-2-플루오로페닐보론산 (12.8g, 73.6mmol), Pd(t-Bu3P)2 (0.066g, 0.129mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 D-1(15.1g, 수율: 75%)을 얻었다.
MS[M]=328
2) 중간체 D-2의 합성
중간체 D-1(20g, 61.0mmol)와 K2CO3(16.8g, 122mmol)를 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 D-2(14.7g, 수율: 78%)를 얻었다.
MS[M]=308
3) 중간체 D-3의 합성
중간체 C-1(20g, 65.8mmol), 중간체 D-2(16.9g, 54.8mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.056g, 0.11mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 D-3(17.7g, 수율: 72%)를 얻었다.
MS[M]=450.1
4) 중간체 D-4의 합성
중간체 D-3(20g, 44.4mmol)을 디메틸포름아미드(500mL)에 녹인 후 NBS(8.8g, 48.9mmol)를 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 중간체 D-4(18.5g, 수율: 79%)를 얻었다.
MS[M]=528
5) 화합물 D의 합성
중간체 D-4(20g, 37.9mmol), 1-다이벤조퓨란보론산(8.8g, 41.7mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.05g, 0.1mmol)을 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 D(19.6g, 수율: 84%)를 얻었다.
MS[M]=616.5
<제조예 5> 화합물 E의 합성
Figure pat00062
11) 중간체 E-1의 합성
6-페닐디벤조[b,d]퓨란올(50g, 192.3mmol)을 AcOH(100ml)에 녹이고, 일염화 아이오딘(34.2g, 211.5mmol)을 넣고 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후, 상온으로 냉각시키고 여과한 후 여과액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 에탄올로 재결정해 얻은 고체를 건조한 후 중간체 E-1(48.2g, 수율: 65%)을 얻었다.
MS[M]=386
2) 중간체 E-2의 합성
중간체 E-1(20g, 51.8mmol), 3-클로로-2-플루오로페닐보론산(10.8g, 62.2mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.053g, 0.104mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 E-2(13.68g, 수율: 68%)를 얻었다.
MS[M]=388.1
3) 중간체 E-3의 합성
중간체 E-2(20g, 51.5mmol)와 K2CO3(21.3g, 154.6mmol)을 DMAc (300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 E-3(16.1g, 수율: 85%)를 얻었다.
MS[M]=368.1
4) 중간체 E-4의 합성
중간체 C-1(24g, 82.2mmol), 중간체 E-3(25.2g, 68.5mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.15g, 0.3mmol)를 2M K3PO4 수용액(60ml)과 THF(400ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 E-4(26.2g, 수율: 75 %)를 얻었다.
MS[M]=510.2
5) 중간체 E-5의 합성
중간체 E-4(20g, 39.2mmol)을 디메틸포름아미드(500mL)에 녹인 후 NBS(7.8g, 43.1mmol)를 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 중간체 E-5(17.9g, 수율: 82%)를 얻었다.
MS[M]=558.1
6) 화합물 E의 합성
중간체 E-5(20g, 35.8mmol), 3-다이벤조퓨란보론산(9.1g, 43mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.73g, 0.14mmol)를 2M K2CO3수용액(60ml)과 THF(400ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 E(17.4g, 수율: 72 %)를 얻었다.
MS[M]=676.2
<제조예 6> 화합물 F의 합성
Figure pat00063
1) 중간체 F-1의 합성
중간체 C-1(20g, 65.7mmol), 2-브로모다이벤조퓨란(14.8g, 60mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.066g, 0.129mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 F-1(18.1g, 수율: 82%)을 얻었다.
MS[M]=344.4
2) 중간체 F-2의 합성
중간체 F-1(18g, 52.2mmol)을 디메틸포름아미드(500mL)에 녹인 후 NBS(9.3g, 52.2mmol)를 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 반응 중 생성된 고체를 여과하고 증류수로 씻어준 후 건조하여 중간체 F-2(20.1g, 수율: 91%)를 얻었다.
MS[M]=423.3
3) 중간체 F-4의 합성
중간체 F-3(20g, 55.5mmol), 5-클로로-2-플루오로페닐보론산(10.6g, 61.1mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.056g, 0.11mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 F-4(15.7g, 수율: 78%)를 얻었다.
MS[M]=362.7
4) 중간체 F-5의 합성
중간체 F-4(15g, 43.3mmol)와 K2CO3(12g, 86.6mmol)을 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반 시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 F-5(13.3g, 수율: 90%)를 얻었다.
MS[M]=342.8
5) 화합물 F의 합성
중간체 F-2'(15g, 35.4mmol), 중간체 F-5(13.3g, 40mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.036g, 0.07mmol)를 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 F(17.3g, 수율: 75%)를 얻었다.
MS[M]=650.7
<제조예 7> 화합물 G의 합성
Figure pat00064
1) 중간체 G-2의 합성
중간체 G-1(20g, 55.5 mmol), 5-클로로-2-플루오로페닐보론산(10.6g, 61.1mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.056g, 0.11mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 G-2(16.1g, 수율: 80%)를 얻었다.
MS[M]=362.7
2) 중간체 G-3의 합성
중간체 G-2(15g, 43.3mmol)와 K2CO3(12g, 86.6mmol)를 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O(100ml)를 넣고 1시간 교반 시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 G-3(13.2g, 수율: 89%)를 얻었다.
MS[M]=342.8
3) 화합물 G의 합성
중간체 F-2'(15g, 35.4mmol), 중간체 G-3(13.2g, 39.9mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.036g, 0.07mmol)를 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 G(16.3g, 수율: 71%)를 얻었다.
MS[M]=650.7
<제조예 8> 화합물 H의 합성
Figure pat00065
1) 중간체 H-2의 합성
중간체 H-1(20g, 55.5mmol), 5-클로로-2-플루오로페닐보론산(10.6g, 61.1mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.056g, 0.11mmol)을 2M K2CO3 수용액(60mL)과 THF(200mL)에 넣고, 약 4시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 중간체 H-2(16.1g, 수율: 80%)를 얻었다.
MS[M]=362.7
2) 중간체 H-3의 합성
중간체 H-2(15g, 43.3mmol)와 K2CO3 (12.0g, 86.6mmol)을 DMAc(300ml)에 녹인 후 약 100℃에서 4시간 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시킨 후 H2O (100ml)를 넣고 1시간 교반 시킨 후 여과하였다. 여과물을 톨루엔에 녹인 후 층분리하여 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 EA/Hexane으로 재결정하여 중간체 H-3(13.2g, 수율: 89%)를 얻었다.
MS[M]=342.8
3) 화합물 H의 합성
중간체 F-2'(15g, 35.4mmol), 중간체 H-3(13.2g, 39.9mmol), Pd(t-Bu3P)2(0.036g, 0.07mmol)를 2M K2CO3 수용액(60ml)과 THF(200ml)에 넣고, 약 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고 반응 혼합액에서 유기층을 층분리하고 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류 후 Tol/EA로 재결정하여 화합물 H(16.3g, 수율: 71%)를 얻었다.
MS[M]=650.7
<실험예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(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(hexanitrilehexaazatriphenylene; HAT)을 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다.
Figure pat00066
(HAT)
상기 정공주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화학식의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(400Å)를 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다.
Figure pat00067
(NPB)
이어서, 상기 정공수송층 위에 발광층 호스트로 상기 화합물 A를 300Å의 두께로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층을 증착하면서 청색 발광 도펀트로 하기 화합물 N1,N6-비스(디벤조퓨란-4-일)-N1,N6-디-m-톨릴파이렌-1,6-디아민 (N1,N6-bis(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-N1,N6-di-m-tolylpyrene-1,6-diamine; BD1)을 4중량% 사용하였다.
Figure pat00068
(BD1)
상기 발광층 위에 하기 화학식의 Alq3(알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린))를 200Å의 두께로 진공 증착하여 전자주입 및 수송층을 형성하였다.
Figure pat00069
상기 전자주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4Å/sec 내지 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2×10-7torr 내지 5×10-8torr를 유지하였다.
<실험예 1-2>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 B를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-3>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 C를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-4>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 D를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-5>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 E를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-6>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 F를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-7>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 G를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-8>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 화합물 H를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 1]
Figure pat00070
<비교예 2>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 2]
Figure pat00071
<비교예 3>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 3의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 3]
Figure pat00072
<비교예 4>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 4의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 4]
Figure pat00073
<비교예 5>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 5의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 5]
Figure pat00074
<비교예 6>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 6의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 6]
Figure pat00075
<비교예 7>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 7의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 7]
Figure pat00076
<비교예 8>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 8의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 8]
Figure pat00077
<비교예 9>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 9의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 9]
Figure pat00078
<비교예 10>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 10의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 10]
Figure pat00079
<비교예 11>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 11의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 11]
Figure pat00080
<비교예 12>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 12의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 12]
Figure pat00081
<비교예 13>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 13의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 13]
Figure pat00082
<비교예 14>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 14의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 14]
Figure pat00083
<비교예 15>
상기 실험예 1-1에서, 발광층 호스트 재료로서 화합물 A 대신 하기 일반식 15의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[일반식 15]
Figure pat00084
전술한 실험예 1-1 내지 1-8 및 비교예 1 내지 15에서 제조된 유기 발광 소자에 하기 표 1에 기재된 전압으로 순방향 전계를 가한 결과, 10mA/cm2의 전류밀도에서 1931 CIE 색좌표 기준으로 하기 표 1에 기재된 바와 같은 x 및 y값을 가지는 빛이 관찰되었다.
구분 화합물
(발광층)		 전압
(V)		 효율
(cd/A)		 CIE(x) CIE(y)
실험예 1-1 A 3.65 8.14 0.133 0.118
실험예 1-2 B 3.50 8.25 0.134 0.124
실험예 1-3 C 3.28 7.95 0.133 0.132
실험예 1-4 D 3.42 8.05 0.135 0.126
실험예 1-5 E 3.49 7.83 0.133 0.122
실험예 1-6 F 3.38 8.95 0.133 0.126
실험예 1-7 G 3.32 8.25 0.135 0.130
실험예 1-8 H 3.39 8.10 0.133 0.122
비교예 1 일반식 1 3.95 7.62 0.132 0.121
비교예 2 일반식 2 3.93 7.65 0.135 0.118
비교예 3 일반식 3 3.88 7.52 0.133 0.126
비교예 4 일반식 4 3.88 7.42 0.134 0.124
비교예 5 일반식 5 3.72 7.72 0.134 0.120
비교예 6 일반식 6 3.93 7.63 0.133 0.122
비교예 7 일반식 7 3.91 7.67 0.133 0.123
비교예 8 일반식 8 3.96 6.54 0.134 0.130
비교예 9 일반식 9 4.03 6.42 0.134 0.128
비교예 10 일반식 10 4.08 6.57 0.133 0.126
비교예 11 일반식 11 4.00 6.66 0.132 0.126
비교예 12 일반식 12 4.1 5.22 0.132 0.128
비교예 13 일반식 13 3.92 6.88 0.134 0.122
비교예 14 일반식 14 3.74 6.97 0.134 0.124
비교예 15 일반식 15 3.84 7.01 0.133 0.127
상기 표 1의 실험예 1-1 내지 1-8 및 비교예 1 내지 15를 비교하면, 상기 화학식 1과 같이 O를 포함하는 5환 이상의 헤테로아릴기 및 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기가 치환된 안트라센 유도체는, 그렇지 않은 비교예 1 내지 15의 화합물에 비하여 유기 발광 소자에서 구동전압 및 효율면에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 1-1 내지 1-8와 비교예 1 및 15를 비교하면, 안트라센에 치환된 Ar이 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기인 화합물이, 안트라센에 치환된 Ar이 아릴기인 화합물에 비하여, 유기 발광 소자에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 1-1 내지 1-8과 비교예 4를 비교하면, 안트라센에 '벤조퓨란 또는 벤조티오펜이 축합된 디벤조퓨란'이 치환된 화합물이, 안트라센에 벤조퓨로카바졸이 치환된 화합물에 비하여, 유기 발광 소자에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
안트라센의 치환기인 축합된 디벤조퓨란에 추가의 치환기가 없는 실험예 1-1 내지 1-4 및 실험예 1-6 내지 1-8의 소자는, 축합된 디벤조퓨란에 추가의 치환기가 치환된 실험예 1-5의 소자에 비하여, 효율이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험예 1-1 내지 1-8과 비교예 8 내지 10 및 13을 비교하면, 디벤조퓨란의 1 번 및 2번 탄소에 벤조퓨란 또는 벤조티오펜이 축합된 치환기를 가지는 화합물이, 디벤조퓨란의 1번 및 2번 이외의 탄소에 벤조퓨란 또는 벤조티오펜이 축합된 치환기를 가지는 화합물에 비하여, 유기 발광 소자에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 1-1 내지 1-8과 비교예 12 내지 14를 비교하면, 본 발명의 X가 S 또는 O인 화합물이, 본 발명의 X가 -C(CH3)2- 또는 -N(CH2CH3)-인 화합물에 비하여, 유기 발광 소자에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 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 (19)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체:
    [화학식 1]
    Figure pat00085

    상기 화학식 1에 있어서,
    X1은 O 또는 S이고,
    R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기이고,
    a는 0 내지 9의 정수이고, b는 0 내지 8의 정수이고, a가 2 이상인 경우 R1은 서로 같거나 상이하고, b가 2 이상인 경우 R2는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기; 또는 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 O 또는 S를 포함하는 5환의 헤테로아릴기이거나, 하기 화학식 a로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 a]
    Figure pat00086

    상기 화학식 a에 있어서,
    *는 모체에 결합하는 위치이고,
    X2는 O; S; 또는 CR"R'"이고,
    R", R'", R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    c는 0 내지 5의 정수이고, d는 0 내지 4의 정수이고, c가 2 이상인 경우 R3는 서로 같거나 상이하고, d가 2 이상인 경우 R4는 서로 같거나 상이하다.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 X2는 O; S; 또는 CR"R'"이고, 상기 R" 및 R'"는 알킬기; 또는 아릴기이거나, R" 및 R'"가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하는 것인 안트라센 유도체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00087

    [화학식 1-2]
    Figure pat00088

    [화학식 1-3]
    Figure pat00089

    [화학식 1-4]
    Figure pat00090

    상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 2]
    Figure pat00091

    [화학식 3]
    Figure pat00092

    상기 화학식 2 및 3에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 a는 하기 화학식 a-1로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 a-1]
    Figure pat00093

    상기 화학식 a-1에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 a에서 정의한 바와 같다.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 6 내지 9 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 6]
    Figure pat00094

    [화학식 7]
    Figure pat00095

    [화학식 8]
    Figure pat00096

    [화학식 9]
    Figure pat00097

    상기 화학식 6 내지 9에 있어서,
    R5 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    e 및 g는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수이고,
    f 및 h는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    i 및 j는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 11의 정수이고,
    e가 2 이상인 경우 R5는 서로 같거나 상이하고, f가 2 이상인 경우 R6는 서로 같거나 상이하고, g가 2 이상인 경우 R7은 서로 같거나 상이하고, h가 2 이상인 경우 R8은 서로 같거나 상이하고, i가 2 이상인 경우 R9는 서로 같거나 상이하고, j가 2 이상인 경우 R10은 서로 같거나 상이하며,
    나머지 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 화학식 6은 하기 화학식 6-1 내지 6-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 6-1]
    Figure pat00098

    [화학식 6-2]
    Figure pat00099

    [화학식 6-3]
    Figure pat00100

    [화학식 6-4]
    Figure pat00101

    상기 화학식 6-1 내지 6-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 6에서 정의한 바와 같다.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 화학식 7은 하기 화학식 7-1 내지 7-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 7-1]
    Figure pat00102

    [화학식 7-2]
    Figure pat00103

    [화학식 7-3]
    Figure pat00104

    [화학식 7-4]
    Figure pat00105

    상기 화학식 7-1 내지 7-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 7에서 정의한 바와 같다.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 화학식 8은 하기 화학식 8-1 내지 8-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 8-1]
    Figure pat00106

    [화학식 8-2]
    Figure pat00107

    [화학식 8-3]
    Figure pat00108

    [화학식 8-4]
    Figure pat00109

    상기 화학식 8-1 내지 8-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 8에서 정의한 바와 같다.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 화학식 9는 하기 화학식 9-1 내지 9-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 9-1]
    Figure pat00110

    [화학식 9-2]
    Figure pat00111

    [화학식 9-3]
    Figure pat00112

    [화학식 9-4]
    Figure pat00113

    상기 화학식 9-1 내지 9-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 9에서 정의한 바와 같다.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 5로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 5]
    Figure pat00114

    상기 화학식 5에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 화학식 5은 하기 화학식 5-1 내지 5-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00115

    [화학식 5-2]
    Figure pat00116

    [화학식 5-3]
    Figure pat00117

    [화학식 5-4]
    Figure pat00118

    상기 화학식 5-1 내지 5-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 같다.
  14. 청구항 6에 있어서, 상기 화학식 a-1은 하기 화학식 a-2 내지 a-4 중 선택되는 어느 하나로 표시되는 것인 안트라센 유도체:
    [화학식 a-2]
    Figure pat00119

    [화학식 a-3]
    Figure pat00120

    [화학식 a-4]
    Figure pat00121

    상기 화학식 a-2 내지 a-4에 있어서, 치환기들의 정의는 상기 화학식 a-1에서 정의한 바와 같다.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화합물 중 선택되는 어느 하나인 것인 안트라센 유도체:
    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127
    .
  16. 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 15 중 어느 한 항의 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 전자차단층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층 또는 전자차단층은 상기 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 정공차단층, 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 정공차단층, 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 안트라센 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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