KR20190126744A - 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 Download PDF

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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

유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치{AN ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT USING COMPOUND FOR ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT, AND AN ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 발명은 유기전기소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물 층은 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, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다.
유기 전기 발광소자에 있어 가장 문제시되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대면적화되면서 이러한 효율이나 수명 문제는 반드시 해결해야 되는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다.
하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
또한, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 반드시 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층이 존재하여야 하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 따른 서로 다른 발광 보조층의 개발이 필요한 시점이다.
일반적으로 전자수송층에서 발광층으로 전자(electron)가 전달되고 정공(hole)이 정공수송층에서 발광층으로 전달되어 재조합(recombination)에 의해 엑시톤(exciton)이 생성된다.
하지만 정공수송층에 사용되는 물질의 경우 낮은 HOMO 값을 가져야 하기 때문에 대부분 낮은 T1 값을 가지며, 이로 인해 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 정공수송층으로 넘어가게 되어 결과적으로 발광층 내 전하 불균형(charge unbalance)을 초래하여 정공수송층 계면에서 발광하게 된다.
정공수송층 계면에서 발광될 경우, 유기전기소자의 색순도 및 효율이 저하되고 수명이 짧아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 높은 T1 값을 가지며, 정공 수송층 HOMO 에너지 준위와 발광층의 HOMO 에너지 준위 사이의 HOMO 준위를 갖는 발광보조층이 개발이 절실히 요구된다.
한편, 유기전기소자의 수명단축 원인 중 하나인 양극전극(ITO)으로부터 금속 산화물이 유기층으로 침투확산되는 것을 지연시키면서, 소자 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 대해서도 안정된 특성, 즉 높은 유리 전이 온도를 갖는 정공 주입층 재료에 대한 개발이 필요하다. 정공수송층 재료의 낮은 유리전이 온도는 소자 구동시, 박막 표면의 균일도를 저하시키는 특성이 있는바, 이는 소자수명에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 또한, OLED 소자는 주로 증착 방법에 의해 형성되는데, 증착시 오랫동안 견딜 수 있는 재료, 즉 내열특성이 강한 재료 개발이 필요한 실정이다.
즉, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 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 발광보조층과 발광층의 재료 조합에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하며, 상기 유기전기소자는 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층은 정공수송층, 발광보조층 및 발광층을 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 발광층은 화학식 (2) 내지 (4) 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
화학식 (1) 화학식 (2)
Figure pat00001
Figure pat00002
화학식 (3) 화학식 (4)
Figure pat00003
Figure pat00004
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 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 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 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 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 탄소 원자 중 하나 이상이 헤테로원자로 대체된 것을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "알켄일기" 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.
Figure pat00005
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 "포화 또는 불포화 고리"는 포화 또는 불포화 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 헤테로고리를 의미한다.
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 것인 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.
Figure pat00006
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하며, 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.
Figure pat00007
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자에 대한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기전기소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제 1전극(120), 제 2전극(180) 및 제 1전극(110)과 제 2전극(180) 사이에 본 발명에 따른 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), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함할 수 있다. 이때, 발광층(150)을 제외한 나머지 층들이 형성되지 않을 수 있다. 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(151), 버퍼층(141) 등을 더 포함할 수도 있고, 전자수송층(160) 등이 정공저지층의 역할을 할 수도 있을 것이다.
또한, 미도시하였지만, 본 발명에 따른 유기전기소자는 제 1전극과 제 2전극 중 적어도 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 일면에 형성된 보호층 또는 광효율 개선층(Capping layer)을 더 포함할 수 있다.
상기 유기물층에 적용되는 본 발명에 따른 화합물은 정공주입층(130), 정공수송층(140), 전자수송층(160), 전자주입층(170), 발광층(150)의 호스트 또는 도펀트 또는 광효율 개선층의 재료로 사용될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 화합물은 발광층(150) 또는 발광보조층(151)으로 사용될 수 있을 것이다.
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 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
이미 설명한 것과 같이, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층이 형성하는 것이 바람직하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 따른 서로 다른 발광 보조층의 개발이 필요한 시점이다. 한편, 발광보조층의 경우 정공수송층 및 발광층(호스트)과의 상호관계를 파악해야하므로 유사한 코어를 사용하더라도 사용되는 유기물층이 달라지면 그 특징을 유추하기는 매우 어려울 것이다.
따라서, 본 발명에서는 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 화합물을 사용하여 발광층 또는 발광보조층을 형성함으로써 각 유기물층 간의 에너지 레벨(level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 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 양극(120)을 형성하고, 그 위에 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(180)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
또한, 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
WOLED(White Organic Light Emitting Device)는 고해상도 실현이 용이하고 공정성이 우수한 한편, 기존의LCD의 칼라필터 기술을 이용하여 제조될 수 있는 이점이 있다. 주로 백라이트 장치로 사용되는 백색 유기발광소자에 대한 다양한 구조들이 제안되고 특허화되고 있다. 대표적으로, R(Red),G(Green),B(Blue) 발광부들을 상호평면적으로 병렬배치(side-by-side) 방식, R,G,B 발광층이 상하로 적층되는 적층(stacking) 방식이 있고, 청색(B) 유기발광층에 의한 전계발광과 이로부터의 광을 이용하여 무기형광체의 자발광(photo-luminescence)을 이용하는 색변환물질(color conversion material, CCM) 방식 등이 있는데, 본 발명은 이러한 WOLED에도 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 단색 또는 백색 조명용 소자 중 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 유기전기소자에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 구체 예에 따르면, 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
상기 유기물층은 정공수송층, 발광보조층 및 발광층을 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 발광층은 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
화학식 (1) 화학식 (2)
Figure pat00008
Figure pat00009
화학식 (3) 화학식 (4)
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 화학식(1)에서,
상기 A는
Figure pat00012
으로 표현되며,
n 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
R0 및 R1은 상기 n 및 z가 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, ⅰ)서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 La은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되며, 상기 Ra 및 Rb 은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택됨), 또는 ⅱ) n 및 z가 2 이상인 경우, 이웃한 R0기가, 또는 이웃한 R1기가 각각 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
L1 및 L2는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되며,
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 ⅰ) C1~C20의 알킬기; C6~C30의 아릴기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되거나, 또는 ⅱ) Ar1 및 Ar2가 서로 결합하여 스파이로 화합물을 형성할 수 있으며,
Ar3 및 Ar4는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Lb-N(Rc)(Rd);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lb, Rc 및 Rd 는 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
화학식 (2)에서,
a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이고(단, a+b=1 이상임),
m 은 1 또는 2의 정수이고,
q 및 o는 서로 독립적으로 1 내지 4의 정수이고,
X 및 Y는 서로 독립적으로 단일결합; S; O; NR', CR'R" 또는 SiR'R" 이고,
R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C1~C50의 알킬기;로 구성된 군에서 선택되며,
R2 내지 R4는, 상기 m, o 및 p가 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, ⅰ)서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Lc-N(Re)(Rf);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), ⅱ) 또는 R2, R3 및 R4은, 상기m, o, p이 2 이상인 경우, 이웃한 R2가, 이웃한 R3가, 또는 이웃한 R4가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
L3은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기; 및 2가의 C1~C60의 지방족 탄화수소기;로 구성된 군에서 선택되며,
Ar5는 수소; 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Ld-N(Rg)(Rh);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Ld, Rg 및 Rh 은 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
화학식 (3)에서,
Z1 내지 Z16은 서로 독립적으로 CR5 또는 N이고,
R5은 ⅰ)수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; -Le-N(Ri)(Rj); 및 플루오렌일기;로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 Le, Ri 및 Rj 은 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), ⅱ) 이웃한 R5가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
L4는 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기; 및 2가의 C1~C60의 지방족 탄화수소기;로 구성된 군에서 선택되며,
W는 NAr7, O 또는 S 이며,
Ar6 및 Ar7은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; 플루오렌일기; 및 -Lf-N(Rk)(Rl);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lf, Rk 및 Rl 는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
화학식 (4)에서,
R6~17는 서로 독립적으로 수소; 중수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; C1~C50의 알콕실기; C2~C20의 알케닐기; 및 -Lg-N(Rm)(Rn);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lg, Rm 및 Rn 는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
상기 화학식 (1) 내지 (4)의 정의에 기재된 상기 아릴기, 플루오렌일기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕실기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 플루오렌일렌기, 지방족 탄화수소기는 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기, 시아노기, 니트로기, -L7-N(Ri)(Rj)(여기서 L7, Ri 및 Rj는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), C1~C20의 알킬싸이오기, C1~C20의 알콕실기, C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알켄일기, C2~C20의 알킨일기, C6~C20의 아릴기, O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기로 치환된 C6~C20의 아릴기, 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기, 플루오렌일기, O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기, C6~C20의 아릴기로 치환되고 O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기, C3~C20의 시클로알킬기, C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나는 상기 발광층의 호스트 재료인 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (5) 내지 화학식 (8)로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00013
상기 화학식에서, Ar1 내지 Ar4, L2, R0, R1, z 및 n은 상기 화학식 (1)에서 정의된 Ar1 내지 Ar4, L2, R0, R1, z 및 n과 동일하다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (1)의 R1이 고리를 형성하는 경우, 상기 화학식 (1)은 하기 화학식 (9) 내지 화학식 (12)로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00014
상기 화학식에서, Ar1 내지 Ar4, z, R0, L1 및 L2는 상기 화학식 (1)에서 정의된 Ar1 내지 Ar4, z, R0, L1 및 L2와 동일하다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (1) 및 화학식 (5) 내지 화학식 (8)로 표시되는 화합물은 서로 독립적으로 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00015
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Figure pat00017
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Figure pat00047
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Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
본 발명의 구체예에 있어서, 상기 화학식 (2)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
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Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (3)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (4)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 발광보조층은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 발광층은 호스트재료로 상기 화학식 (2) 내지 상기 화학식 (4)로 표시되는 화합물 중 어느 두 개를 혼합하여 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 광효율 개선층을 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성됨을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 정공수송층, 발광보조층 및 발광층을 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 발광층은 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에 따르는 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나일 수 있다.
합성예
상기 화합물의 합성은 하기와 같은 방법으로 수행하였다.
최종생성물(Final Product)의 합성법 예시
본 발명에 따른 화합물은 하기 <반응식 1>에 제시된 것과 같이 Sub 1과 Sub 2를 반응시켜 제조하였다.
<반응식 1>
Figure pat00069
(Ar1 내지 Ar4, L2, R0, R1, z 및 n 는 화학식 (1)에서 각각 정의된 것과 동일함)
1. Sub 1의 합성예시
반응식 1의 sub 1은 하기 반응식 2 반응경로에 의해 합성될 수 있으며 이에 한정된 것은 아니다.
<반응식 2>
Figure pat00070
(Ar4, L1, R1 및 n 는 화학식 (1)에서 각각 정의된 것과 동일함)
Sub 1-2 합성
Sub 1-1 (1당량)을 둥근바닥플라스크에 DMF로 녹인 후에,Bis(pinacolato)diboron (1.1당량), Pd(dppf)Cl2 (0.03당량), KOAc(3당량)를 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 DMF를 제거하고 CH2Cl2와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 Sub 1-2를 얻었다.
Sub 1 합성
Sub 1-2 (1당량)와I-L1-Br 화합물 (1당량), Pd(PPh3)4(0.03당량), K2CO3(3당량)를 무수 THF와 소량의 물에 녹이고 난 후, 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 생성물을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 원하는 Sub 1을 얻었다.
Sub 1의 예시는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 1과 같다.
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
2. Sub 2의 합성예시
Sub 2의 예시는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 2와 같다.
<반응식 3>
Figure pat00074
(Ar1 내지 Ar3, L2, R0, R1, z 및 n 는 화학식 (1)에서 각각 정의된 것과 동일함)
Sub 2-2 합성
둥근바닥플라스크에 4-bromo-2-hydroxybenzoic acid(200 g, 1159 mmol)과 potassium carbonate(80 g, 579 mmol)과 DMF 1000 mL를 넣고 교반한다. 혼합물이 녹으면 상온에서 methyl iodide(172 g, 1217 mmol)를 적가하고 상온에서 4.5시간 후 반응 종료한다. Ether와 물로 추출하고 유기층을 MgSO4로 물을 제거한 후 실 리카 겔(Silicagel)로 여과한다. 여과된 유기층은 증발(evaporation)시켜 진공건조한 후 Sub 2-2를 얻었다(Colorless crystal 185 g(수율 : 85.5%)).
Sub 2-3 합성
둥근바닥플라스크에 methyl 4-bromo-2-hydroxybenzoate (100 g, 537 mmol)을 methylene chloride 1000 mL에 녹여 Triethylamine(113 mL, 805 mmol를 넣는다. -78℃에서 trifluoromethanesulfonic anhydride (99 mL, 590 mmol)를 적가하고 상온으로 서서히 온도를 올린다. 반응이 끝나면 물로 추출하고 유기층을 MgSO4로 물을 제거한 후 여과한다. 유기용매를 제거하고 ether로 녹이고 silicagel filter 하여 어두운 색을 제거하고 용매를 제거 후 진공 건조하여 Sub 2-3 166 g을 얻었다 (수율 : 97.1%).
Sub 2-4 합성
둥근바닥플라스크에 methyl 4-bromo-2-(((trifluoromethyl)sulfonyl)oxy)benzoate (156 g, 492 mmol)과 (R0)z로 치환된Phenylbronicacid(492 mmol)과 Pd(PPh3)4(11 g, 10 mmol)과 potassium carbonate (102 g, 738 mmol)을 넣고 DMF 1000 mL를 넣고 110℃에 교반한다. 반응이 끝나면 ether와 물로 추출하고 유기층을 MgSO4로 물을 제거한 후 여과한다. 유기용매를 제거하고 silicagel column분리 후 용매를 제거 후 진공 건조하여 Sub 2-4 96.65 g을 얻었다(수율 : 80%).
Sub 2-5 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-4 (1당량)을 THF에 녹인 후에, 반응물의 온도를 -75℃로 낮추고 Ar1 또는 Ar2로 치환된 Li화합물 (2당량)를 넣었다. 4시간 동안 교반한 뒤 물을 넣어 희석시키고 2N HCl을 넣어준다. 반응이 완료되면 ethyl acetate와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 Sub 2-5를 얻었다.
Sub 2-6 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-5 (1당량)을 Acetic acid에 넣고, 반응물의 온도를 0℃로 낮추고 10분 동안 시켰다. 그 후 phosphoric acid를 추가시킨 후 20℃에서 1시간 교반한다. 마지막으로 Sodium hydroxide를 넣고 반응을 종료시킨다. 반응이 완료되면 ethyl acetate와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 Sub 2-6을 얻었다.
Sub 2-7 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-6 (1당량)을 둥근바닥플라스크에 DMF로 녹인 후에,Bis(pinacolato)diboron (1.1당량), Pd(dppf)Cl2 (0.03당량), KOAc(3당량)를 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 DMF를 제거하고 CH2Cl2와 물로 추출하였다.유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 Sub 2-7을 얻었다.
Sub 2-8 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-7 (1당량)와 I-L2-NH2 화합물 (1당량), Pd(PPh3)4(0.03당량), K2CO3(3당량)를 무수 THF와 소량의 물에 녹이고 난 후, 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 생성물을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 원하는 Sub 2-8을 얻었다.
Sub 2 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-8 (1당량)과 Sub 2-9 (1.1당량)을 둥근바닥플라스크에 toluene으로 녹인 후에, Pd2(dba)3(0.3당량), 50% P(t-Bu)3(9당량), NaOt-Bu (3당량)을 첨가하고 40℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 Sub 2를 얻었다.
Sub 2의 예시는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 2와 같다.
Figure pat00075
Figure pat00076
3. 최종생성물(Final Products)의 합성예시
1) 화학식 (1)의 합성
둥근바닥플라스크에 Sub 1 화합물 (1당량)과 Sub 2 화합물 (1.2당량), Pd2(dba)3 (0.05당량), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 최종생성물(Final Product)를 얻었다.
1-19의 합성예
Figure pat00077
둥근바닥플라스크에 2-bromo-9-phenyl-9H-carbazole(7.7g, 24mmol), N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-amine(7.2g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 8.2g (수율: 68%) 얻었다.
1-37의 합성예
Figure pat00078
둥근바닥플라스크에 3-bromo-9-(pyridin-2-yl)-9H-carbazole(7.8g, 24mmol), 9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-3-amine(5.7g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 7.5g (수율: 71%) 얻었다.
2-19의 합성예
Figure pat00079
둥근바닥플라스크에 2-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-carbazole(9.6g, 24mmol), 9,9-dimethyl-N-(naphthalen-2-yl)-9H-fluoren-3-amine(6.7g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 8.5g (수율: 65%) 얻었다.
2-33의 합성예
Figure pat00080
둥근바닥플라스크에 3-(4-bromophenyl)-9-phenyl-9H-carbazole(9.6g, 24mmol), N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-amine(7.2g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 9.8g (수율: 72%) 얻었다.
3-12의 합성예
Figure pat00081
둥근바닥플라스크에 3-(3'-bromo-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-phenyl-9H-carbazole(11.4g, 24mmol), N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9'-spirobi[fluoren]-3-amine(9.7g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 11.6g (수율: 66%) 얻었다.
4-1의 합성예
Figure pat00082
둥근바닥플라스크에 3-(7-bromodibenzo[b,d]thiophen-3-yl)-9-phenyl-9H-carbazole(12.1g, 24mmol), 9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-3-amine(5.7g, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03~0.05 mmol), P(t-Bu)3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량), toluene (10.5 mL / 1 mmol)을 넣은 후에 100℃에서 반응을 진행한다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 9.1g (수율: 64%) 얻었다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물의 예는 화합물 1-1 내지 5-8이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 3과 같다.
Figure pat00083
Figure pat00084
2) 화학식 (2)의 합성
최종생성물 6-9의 합성예
본 발명에 따른 화학식 2 중 Product 6-9의 합성 예시는 반응식 4와 같다.
<반응식 4>
Figure pat00085
Sub 6-2 합성
Sub 6-1을 무수 THF에 녹이고, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고, n-BuLi (2.5 M inhexane)을 천천히 적가하고 난 후, 반응물을 0 ℃에서 1시간 동안 교반시켰다. 이후, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고, trimethyl borate를 적가하고 난 후, 상온에서 12시간 동안 교반시켰다. 반응이 종결되면 2N-HCl 수용액을 넣고, 30분간 교반시킨 후, ether로 추출하였다. 무수 MgSO4로 반응물 내의 물을 제거하고 감압여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 생성물을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 원하는 Sub 6-2를 얻었다.
Sub 6-3 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 6-2와 1-iodo-2-nitrobenzene, Pd(PPh3)4, K2CO3를 무수 THF와 소량의 물에 녹이고 난 후, 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 생성물을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 원하는 Sub 6-3을 얻었다.
Sub 6-4 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 6-3과 triphenylphosphine을 o-dichlorobenzene에녹이고, 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 원하는 Sub 6-4를 얻었다.
Product 6-9 합성
Sub 6-4 (1당량)와 Sub 6-5 (1.1당량)를 톨루엔에 넣고 Pd2(dba)3 (0.05당량), PPh3 (0.1당량), NaOt-Bu (3당량)을 각각 첨가한 뒤, 100℃에서 24시간 교반환류 시킨다. ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 Product 6-9(수율 68%)를 얻었다.
화학식 (2)로 표시되는 화합물의 예는 화합물 6-1 내지 6-32이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 4와 같다.
Figure pat00086
3) 화학식 (3)의 합성
최종생성물 7-1의 합성예
본 발명에 따른 화학식 3 중 Product 7-1의 합성 예시는 반응식 5과 같다.
<반응식 5>
Figure pat00087
3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole(6.4g, 20mmol)를 THF에 녹인 후에, (9-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9H-carbazol-3-yl)boronic acid(8.8g, 20mmol), Pd(PPh3)4(0.03당량), K2CO3(3당량), 물을 첨가한 후, 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 9.2g (수율: 72%) 얻었다.
화학식 (3)으로 표시되는 화합물의 예는 화합물 7-1 내지 7-24이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 5와 같다.
Figure pat00088
4) 화학식 (4)의 합성
최종생성물 8-6의 합성예
본 발명에 따른 화학식 4 중 Product 8-6의 합성 예시는 반응식 6과 같다.
<반응식 6>
Figure pat00089
triphenylen-2-ylboronic acid(5.4g, 20mmol)를 THF에 녹인 후에 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(7.8g, 20mmol), Pd(PPh3)4(0.03당량), K2CO3(3당량), 물을 첨가한 후, 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물을 7.5g (수율: 70%) 얻었다.
화학식 (4)로 표시되는 화합물의 예는 화합물 8-1 내지 8-12이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 아래 표 6과 같다.
Figure pat00090
유기전기소자의 제조평가
[실시예 Ⅰ] 레드유기전계발광소자(발광보조층)
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 우선 홀 주입층으로서 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 이 막 상에 정공수송화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 발광보조층 재료로서 본 발명의 화합물(2-1~2-40 중 하나)을 20nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 발광보조층 상부에 호스트로서는 본 발명의 화합물(6-5)을, 도판트로서는(piq)2Ir(acac)[bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(Ⅲ)acetylacetonate]을 95:5 중량으로 도핑함으로써 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 그 후에, 상기 발광층 상에 (1,1'비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄(이하 BAlq로 약기함)을 10 nm 두께로 진공증착하여 홀 저지층을 형성하고, 상기 홀 저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(이하 Alq3로 약칭함)을 40 nm 두께로 성막하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 상기 전자수송층 상에 전자주입층으로 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극으로 사용함으로서 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 1]
발광보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 Ⅰ과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실시예 Ⅰ](실시예 (1) 내지 실시예 (40)) 및 [비교예 1]에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 표 7은 발명에 따른 화합물을 적용한 [실시예 Ⅰ](실시예 (1) 내지 실시예 (40)) 및 [비교예 1]에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
Figure pat00091
Figure pat00092
상기 표 7의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광보조층 재료로 사용하여 레드 유기전기발광소자를 제작한 경우 발광보조층을 사용하지 않은 비교예보다 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명을 현저히 개선시킬 수 있다.
이는 본 발명의 화합물이 단독으로 발광보조층으로 사용될 경우 높은 T1 에너지 레벨과 깊은 HOMO 에너지 레벨을 갖게 되는데 이로 인해 정공과 전자가 전하균형 (charge balance)을 이루고 정공 수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 이루어져 더 높은 효율 및 수명을 극대화 시켜주기 때문인 것으로 판단된다.
[실시예 Ⅱ] 그린유기전계발광소자(발광보조층)
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 우선 홀 주입층으로서 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 이 막 상에 정공수송 화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함)를60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 발광 보조층 재료로서 상기 본 발명의 화합물(1-1~1-64 중 하나)을 20nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 발광보조층 상부에 호스트로서는 화합물 (7-1)을, 도판트로서는 Ir(ppy)3 [tris(2-phenylpyridine)-iridium]을 95:5 중량으로 도핑함으로써 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 그 후에, 상기 발광층 상부에 홀 저지층으로 (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 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 2]
발광보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 Ⅱ과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실시예 Ⅱ](실시예 (41) 내지 실시예 (104)) 및 [비교예 2]에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 표 8은 발명에 따른 화합물을 적용한 [실시예 Ⅱ](실시예 (41) 내지 실시예 (104)) 및 [비교예 2]에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
Figure pat00093
Figure pat00094
상기 표 8의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광 보조층 재료로 사용하여 그린 유기전기발광소자를 제작한 경우 발광 보조층을 사용하지 않은 비교예보다 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명을 현저히 개선시킬 수 있다.
이는 본 발명의 화합물이 단독으로 발광보조층으로 사용될 경우 높은 T1 에너지 레벨과 깊은 HOMO 에너지 레벨을 갖게 되는데 이로 인해 정공과 전자가 전하균형 (charge balance)을 이루고 정공 수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 이루어져 더 높은 효율 및 수명을 극대화 시켜주기 때문인 것으로 판단된다.
[실시 예 Ⅲ] 그린유기전계발광소자(발광보조층)
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 우선 홀 주입층으로서 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 이 막 상에 정공수송 화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 발광보조층 재료로서 본 발명의 화합물(3-1~3-24, 4-1~4-8 및 5-1~5-4 의 화합물 중 어느 하나 )를 20nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성하였다. 발광보조층을 형성한 후, 발광보조층 상부에 호스트로서는 화합물 (8-1)ㅇ을, 도판트로서는 Ir(ppy)3 [tris(2-phenylpyridine)-iridium]을 95:5 중량으로 도핑함으로써 상기 발광보조층 위에 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 그리고 나서, 홀 저지층으로 (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 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 3]
발광보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 Ⅲ과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실시예 Ⅲ](실시예 (105) 내지 실시예 (140)) 및 [비교예 3]에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 표 9는 발명에 따른 화합물을 적용한 [실시예 Ⅲ](실시예 (105) 내지 실시예 (140)) 및 [비교예 3]에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
Figure pat00095
Figure pat00096
상기 표9의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광 보조층 재료로 사용하여 그린 유기전기발광소자를 제작한 경우 발광 보조층을 사용하지 않은 비교예보다 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명을 현저히 개선시킬 수 있다.
이는 본 발명의 화합물이 단독으로 발광보조층으로 사용될 경우 높은 T1 에너지 레벨과 깊은 HOMO 에너지 레벨을 갖게 되는데 이로 인해 정공과 전자가 전하균형 (charge balance)을 이루고 정공 수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 이루어져 더 높은 효율 및 수명을 극대화 시켜주기 때문인 것으로 판단된다.
[실시 예 Ⅳ] 그린유기전계발광소자(발광층 혼합호스트)
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 우선 홀 주입층으로서 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 이 막 상에 정공수송화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 발광보조층 재료로서 본 발명의 화합물(1-1~1-64 중 하나)를 20nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 발광보조층 상부에 호스트로서는 화합물 (6-5)과 화합물 (7-1)을 혼합하여, 도판트로서는 Ir(ppy)3 [tris(2-phenylpyridine)-iridium] 을 95:5 중량으로 도핑함으로써 상기 발광 보조층 위에 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 그 후에, 상기 발광층 상에 홀 저지층으로 (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 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 4]
발광보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실시예 Ⅳ](실시예 (141) 내지 실시예 (180)) 및 [비교예 4]에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 표 10은 발명에 따른 화합물을 적용한 [실시예 Ⅳ](실시예 (141) 내지 실시예 (180)) 및 [비교예 4]에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
Figure pat00097
Figure pat00098
상기 표 10의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광 보조층 재료로 사용한 유기전기발광소자는 단일 호스트를 사용했을 때 보다 화학식 (2)와 화학식(3)의 화합물을 혼합해서 사용하였을 때 그린발광층재료로 사용되어 보다 높은 발광효율,낮은 구동전압 및 수명을 현저히 개선시킴을 알 수 있다. 이는 mixed 된 두 호스트로 인해 싱글 호스트일 때보다 밴드갭이 넓어지고 발광층 내 charge balance가 높아져서 효율 및 수명이 증가한 것으로 판단된다.
[실시예 Ⅴ] 그린유기전계발광소자 (발광층 혼합호스트)
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 우선 홀 주입층으로서 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 이 막 상에 정공수송화합물로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하 -NPD로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 발광보조층 재료로서 본 발명의 화합물(3-1~3-24, 4-1~4-8 및 5-1~5-4 중 어느 하나)를 20nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 발광보조층 상부에 호스트로서는 화합물 (8-1)과 화합물 (7-1)을 혼합해서 사용하여, 도판트로서는 Ir(ppy)3 [tris(2-phenylpyridine)-iridium]을 95:5 중량으로 도핑함으로써 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 그 후에 상기 발광층 상에 홀 저지층으로 (1,1'비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄(이하 BAlq로 약기함)을 10 nm 두께로 진공증착하고, 전자수송층으로트리스(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 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예5]
발광보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 Ⅴ과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실시예 Ⅴ](실시예 (181) 내지 실시예 (216)) 및 [비교예 5]에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 2500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 표 11은 발명에 따른 화합물을 적용한 [실시예 Ⅴ](실시예 (181) 내지 실시예 (216)) 및 [비교예 5]에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
Figure pat00099
Figure pat00100
상기 표 11 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광보조층 재료로 사용한 유기전기발광소자는 단일 호스트를 사용했을 때 보다 화학식 (3)과 화학식(4)의 화합물을 혼합하여 호스트로 사용(그린유기전계발광소자에 적용)하였을 때 보다 높은 발광효율,낮은 구동전압 및 수명을 현저히 개선시킴을 알 수 있다. 이는 혼합된 두 호스트 재료로 인해 단일 호스트 재료일 때보다 밴드갭이 넓어지고 발광층 내 전하균형이 높아져서 효율 및 수명이 증가한 것으로 판단된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기전기소자 110: 기판
120: 제 1전극 130: 정공주입층
140: 정공수송층 141: 버퍼층
150: 발광층 151: 발광보조층
160: 전자수송층 170: 전자주입층
180: 제 2전극

Claims (12)

  1. 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 유기물층은 정공수송층, 발광보조층 및 발광층을 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 발광층은 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자.
    화학식 (1) 화학식 (2)
    Figure pat00101
    Figure pat00102

    화학식 (3) 화학식 (4)
    Figure pat00103
    Figure pat00104

    [상기 화학식(1)에서,
    상기 A는
    Figure pat00105
    으로 표현되며,
    n 및 z는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    R0 및 R1은 상기 n 및 z가 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, ⅰ)서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 La은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되며, 상기 Ra 및 Rb 은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택됨), 또는 ⅱ) z가 2 이상인 경우, 이웃한 R0기가 각각 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
    L1 및 L2는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 ⅰ) C1~C20의 알킬기; C6~C30의 아릴기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기;로 구성된 군에서 선택되거나, 또는 ⅱ) Ar1 및 Ar2가 서로 결합하여 스파이로 화합물을 형성할 수 있으며,
    Ar3 및 Ar4는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Lb-N(Rc)(Rd);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lb, Rc 및 Rd 는 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
    화학식 (2)에서,
    a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이고(단, a+b=1 이상임),
    m 은 1 또는 2의 정수이고,
    q 및 o는 서로 독립적으로 1 내지 4의 정수이고,
    X 및 Y는 서로 독립적으로 단일결합; S; O; NR', CR'R" 또는 SiR'R" 이고,
    R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C1~C50의 알킬기;로 구성된 군에서 선택되며,
    R2 내지 R4는, 상기 m, o 및 p가 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, ⅰ) 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Lc-N(Re)(Rf);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 Lc, Re 및 Rf는 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), ⅱ) 또는 R2, R3 및 R4은, 상기m, o, p이 2 이상인 경우, 이웃한 R2가, 이웃한 R3가, 또는 이웃한 R4가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
    L3은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기; 및 2가의 C1~C60의 지방족 탄화수소기;로 구성된 군에서 선택되며,
    Ar5는 수소; 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -Ld-N(Rg)(Rh);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Ld, Rg 및 Rh 은 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
    화학식 (3)에서,
    Z1 내지 Z16은 서로 독립적으로 CR5 또는 N이고,
    R5은 ⅰ)수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; -Le-N(Ri)(Rj); 및 플루오렌일기;로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 Le, Ri 및 Rj 은 각각 상기 La, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), ⅱ) 이웃한 R5가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며(여기서, 고리를 형성하지 않은 기는 ⅰ)에서 정의한 것과 같음),
    L4는 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가 헤테로고리기; 및 2가의 C1~C60의 지방족 탄화수소기;로 구성된 군에서 선택되며,
    W는 NAr7, O 또는 S 이며,
    Ar6 및 Ar7은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; 플루오렌일기; 및 -Lf-N(Rk)(Rl);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lf, Rk 및 Rl 는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
    화학식 (4)에서,
    R6~17는 서로 독립적으로 수소; 중수소; C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C1~C50의 알킬기; C1~C50의 알콕실기; C2~C20의 알케닐기; 및 -Lg-N(Rm)(Rn);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 Lg, Rm 및 Rn 는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함),
    상기 화학식 (1) 내지 (4)의 정의에 기재된 상기 아릴기, 플루오렌일기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕실기, 아릴옥시기, 아릴렌기, 플루오렌일렌기, 지방족 탄화수소기는 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기, 시아노기, 니트로기, -L7-N(Ri)(Rj)(여기서 L7, Ri 및 Rj는 각각 상기 L3, Ra 및 Rb의 정의와 동일함), C1~C20의 알킬싸이오기, C1~C20의 알콕실기, C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알켄일기, C2~C20의 알킨일기, C6~C20의 아릴기, O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기로 치환된 C6~C20의 아릴기, 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기, 플루오렌일기, O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기, C6~C20의 아릴기로 치환되고 O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기, C3~C20의 시클로알킬기, C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있다]
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나는 상기 발광층의 호스트 재료인 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (5) 내지 화학식 (8)로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전기소자.
    Figure pat00106

    [상기 화학식에서,
    Ar1 내지 Ar4, L2, R0, R1, z 및 n은 상기 화학식 (1)에서 정의된 Ar1 내지 Ar4, L2, R0, R1, z 및 n과 동일하다]
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 화학식 (1) 및 화학식 (5) 내지 화학식 (8)로 표시되는 화합물은 서로 독립적으로 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전기소자.
    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    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

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 (2)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전기소자.
    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 (3)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전기소자.
    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 (4)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전기소자.
    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발광보조층은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 발광층은 호스트재료로 상기 화학식 (2) 내지 상기 화학식 (4)로 표시되는 화합물 중 어느 두 개를 혼합하여 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 광효율 개선층을 포함하는 유기전기소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성됨을 특징으로 하는 유기전기소자.
  11. 제 1항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
    상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치.
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