KR20200027442A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20200027442A
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Abstract

본 발명은 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
본 발명은 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 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 소자에서, 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기 발광 소자의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 구동 전압, 효율 및 수명이 개선된 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기의 유기 발광 소자를 제공한다:
양극,
음극,
상기 양극과 음극 사이의 발광층을 포함하고,
상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
유기 발광 소자:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
X1은 O, S, NR3, 또는 CR4R5이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이되, R4 및 R5는 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이고,
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
L3 및 L4는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
X2는 O 또는 S이고,
A는
Figure pat00003
,
Figure pat00004
, 또는
Figure pat00005
이고,
Y1, Y2 및 Y3는 각각 독립적으로, N 또는 CH이고, 단 Y1, Y2 및 Y3 중 적어도 둘은 N이고,
Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
o는 0 내지 4의 정수이다.
상술한 유기 발광 소자는, 구동 전압, 효율 및 수명이 우수하다.
도 1은, 기판(1), 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자저지층(7), 발광층(3), 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 정공저지층(10), 전자수송층(8) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서,
Figure pat00006
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00008
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00009
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 사이클로펜틸메틸, 사이클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00010
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
이하, 각 구성 별로 본 발명을 상세히 설명한다.
양극 및 음극
본 발명에서 사용되는 양극 및 음극은, 유기 발광 소자에서 사용되는 전극을 의미한다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 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. 상기 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/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 양극과 후술할 정공수송층 사이에 정공주입층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다.
정공 주입 물질의 구체적인 예로는, 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
정공수송층
본 발명에서 사용되는 정공수송층은 양극 또는 양극 상에 형성된 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
정공 수송 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
전자저지층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 양극과 후술할 발광층 사이에 전자저지층을 포함할 수 있다.
상기 전자저지층은 음극에서 주입된 전자가 발광층에서 재결합되지 않고 정공수송층으로 넘어가는 것을 방지하기 위해 정공수송층과 발광층의 사이에 두는 층으로는 층으로, 전자억제층으로 불리기도 한다. 전자저지층에는 전자수송층보다 전자 친화력이 작은 물질이 바람직하다.
발광층
본 발명에서 사용되는 발광층은, 양극과 음극으로부터 전달받은 정공과 전자를 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 층으로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다.
일반적으로, 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하며, 본 발명에는 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 호스트로 포함한다.
바람직하게는, L1 및 L2는 단일결합일 수 있다.
바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 페닐, 피리디닐, 시아노로 치환된 페닐일 수 있고,
보다 바람직하게는, R1은 수소이고, R2는 수소, 페닐, 피리디닐, 또는 시아노로 치환된 페닐일 수 있다.
바람직하게는, Ar1은 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C6-20 헤테로아릴일 수 있고,
보다 바람직하게는, Ar1은 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 플루오레닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 또는 시아노로 치환된 페닐일 수 있다.
바람직하게는, X1은 O, S, C(CH3)2 또는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure pat00011
.
이때, l은 L1의 개수를 나타낸 것으로서, l이 2 이상일 경우, 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. m 및 n에 대한 설명은 상기 l에 대한 설명 및 상기 화학식의 구조를 참조하여 이해될 수 있다.
바람직하게는, l, m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고,
보다 바람직하게는, l 및 m은 0이고, n은 0 또는 1일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시될 수 있다:
[화학식 1-1]
Figure pat00012
[화학식 1-2]
Figure pat00013
상기 화학식 1-1 및 1-2에서,
L1, L2, R1, R2, Ar1, X1, l, m 및 n에 대한 설명은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 1-1 또는 1-2와 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 1-1]
Figure pat00017
[반응식 1-2]
Figure pat00018
상기 반응식 1-1 및 1-2에서, L1, L2, R1, R2, Ar1, X1, l, m 및 n는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, X는 할로겐이고, 바람직하게는 X는 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 1-1은 스즈키 커플링 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 스즈키 커플링 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 또한, 상기 반응식 1-2는 아민 치환 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 아민 치환 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
바람직하게는, L3 및 L4는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C6-20 헤테로아릴렌일 수 있고,
보다 바람직하게는, L3 및 L4는 각각 독립적으로, 단일결합, 페닐렌, 비페닐릴렌, 또는 터페닐릴렌일 수 있고,
가장 바람직하게는, L3는 단일결합 또는 페닐렌이고, L4는 단일결합일 수 있다.
바람직하게는, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴일 수 있고,
보다 바람직하게는, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴일 수 있다.
바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 트리페닐레닐, 디페닐플루오레닐, 카바졸일, 페닐카바졸일, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 카바졸로 치환된 페닐, 디벤조퓨라닐로 치환된 페닐, 디벤조티오페닐로 치환된 페닐, 또는 벤조티아졸일로 치환된 페닐일 수 있고,
보다 바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 트리페닐레닐, 9,9-디페닐-9H-플루오레닐, 9-페닐-9H-카바졸일, 카바졸릴, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 카바졸로 치환된 페닐, 디벤조퓨라닐로 치환된 페닐, 디벤조티오페닐로 치환된 페닐, 또는 벤조티아졸일로 치환된 페닐일 수 있다.
이때, o는 *-L4-A의 개수를 나타낸 것으로서, o가 2 이상일 경우, 2 이상의 *-L4-A는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, o는 1 또는 2일 수 있고, 보다 바람직하게는 o는 1일 수있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4로 표시될 수 있다:
[화학식 2-1]
Figure pat00019
[화학식 2-2]
Figure pat00020
[화학식 2-3]
Figure pat00021
[화학식 2-4]
Figure pat00022
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에서,
L3, L4, X2, A, Y1, Y2, Y3, Ar2 및 Ar3에 대한 설명은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 o가 1인 경우, 일례로 하기 반응식 2와 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 2]
Figure pat00036
상기 반응식 2에서, L3, L4, X2, A, Y1, Y2, Y3, Ar2 및 Ar3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, X'는 할로겐이고, 바람직하게는 X'는 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 2는 스즈키 커플링 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 스즈키 커플링 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
상기 도펀트 재료로는 유기 발광 소자에 사용되는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 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.
정공저지층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 후술할 음극 사이에 정공저지층을 포함할 수 있다.
상기 정공저지층은 양극에서 주입된 정공이 발광층에서 재결합되지 않고 전자수송층으로 넘어가는 것을 방지하기 위해 전자수송층과 발광층의 사이에 두는 층으로, 정공억제층 또는 정공차단층으로 불리기도 한다. 정공저지층에는 이온화에너지가 큰 물질이 바람직하다.
전자수송층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 음극 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.
상기 전자수송층은, 음극 또는 음극 상에 형성된 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하고, 또한 발광층에서 정공이 전달되는 것을 억제하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
상기 전자 수송 물질의 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
전자주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상기 전자수송층과 음극 사이에 전자주입층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다.
상기 전자주입층으로 사용될 수 있는 물질의 구체적인 예로는, 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
유기 발광 소자
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 구조를 도 1에 예시하였다. 도 1은, 기판(1), 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 2는, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자저지층(7), 발광층(3), 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이고, 도 3은, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 정공저지층(10), 전자수송층(8) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상술한 구성을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 상술한 각 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 또한, 발광층은 호스트 및 도펀트를 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 화합물 1-1의 제조
Figure pat00037
9-(1,1'-비페닐)-4-일)-3-브로모-9H-카바졸(15 g, 27 mmol)과 디벤조[b,d]퓨란-2일보론산(5.7 g, 27 mmol)을 테트라하이드로퓨란(80 ml)에 분산시킨 후, 2M 탄산칼륨수용액(aq. K2CO3)(40 ml, 81 mmol)을 첨가하고 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐[Pd(PPh3)4](0.3 g, 1 mol%)을 넣은 후 6 시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하여 감압 농축하고, 에틸아세테이트를 투입하여 1 시간 동안 환류 하에 교반 하여 실온으로 식힌 후 고체를 여과하였다. 얻어진 고체에 클로로포름을 넣고 환류 하에 녹이고, 에틸아세테이트를 추가하여 재결정으로 화합물 1-1(11.5 g, 수율 73%, MS:[M+H]+=486)을 제조하였다.
제조예 2: 화합물 1-2의 제조
Figure pat00038
9-([1,1'-비페닐]-3-일)-3-브로모-9H-카바졸(16 g, 40 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-3-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(14.6 g, 40 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-2(19.7 g, 수율 77%, MS:[M+H]+=637)를 제조하였다.
제조예 3: 화합물 1-3의 제조
Figure pat00039
9-([1,1'-비페닐]-4-일)-3-브로모-9H-카바졸(16 g, 40 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-3-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(14.6 g, 40 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-3(20.6 g, 수율 80%, MS:[M+H]+=637)를 제조하였다.
제조예 4: 화합물 1-4의 제조
Figure pat00040
9-([1,1'-비페닐]-4-일)-3-브로모-9H-카바졸(16 g, 40 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-4-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(14.6 g, 40 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-4(22.5 g, 수율 88%, MS:[M+H]+=637)를 제조하였다.
제조예 5: 화합물 1-5의 제조
Figure pat00041
9-([1,1'-비페닐]-2-일)-3-브로모-9H-카바졸(16 g, 50 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-2-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(14.6 g, 40 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-5(7.2 g, 수율 28%, MS:[M+H]+=637)를 제조하였다.
제조예 6: 화합물 1-6의 제조
Figure pat00042
9-([1,1'-비페닐]-2-일)-3-브로모-9H-카바졸(16 g, 50 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-4-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(14.6 g, 40 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-6(10.3 g, 수율 40%, MS:[M+H]+=637)를 제조하였다.
제조예 7: 화합물 1-7의 제조
Figure pat00043
3-브로모-9-페닐-9H-카바졸(16 g, 50 mmol)과 9-([1,1'-비페닐]-4-일)-9H-카바졸-3-일)보론산(18.03 g, 50 mmol)을 사용하여 제조예 1과 동일한 방법으로 화합물 1-7(19.7 g, 수율 71%, MS:[M+H]+=561)를 제조하였다.
제조예 8: 화합물 1-8의 제조
Figure pat00044
질소 분위기에서 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비카바졸(15 g, 40 mmol)과 3-클로로디벤조퓨란(7.44 g, 36 mmol), 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0), 0.18 g, 0.37 mmol), 소듐 tert-부톡사이드(5.29 g, 55 mmol)를 자일렌 120 ml에 넣고 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축시키고 클로로포름을 이용하여 녹여 물로 씻어준 뒤 MgSO4로 물을 제거하고 용매를 제거하였다. 이 후 에틸아세테이트와 톨루엔 혼합용액을 이용하여 재결정화 시켜 화합물 1-8(13.6 g, 수율 64 %, MS:[M+H]+=575)를 제조하였다.
제조예 9-1: 화합물 A-4의 제조
Figure pat00045
1) 화합물 A-1의 제조
1-브로모-3-플루오로-2-아이오도벤젠(75 g, 249.3 mmol), (5-클로로-2-메톡시페닐)보론산(51.1 g, 249.3 mmol)을 테트라하이드로퓨란 550 mL에 녹였다. 여기에 탄산나트륨(Na2CO3) 2 M 용액(350 mL), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(2.88 g, 2.49 mmol)을 넣고 11 시간 환류시켰다. 반응이 끝난 후 상온으로 냉각시키고, 물 층을 분리하여 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시킨 혼합물을 클로로포름과 에탄올을 이용하여 재결정화시켜 화합물 A-1(63.2 g, 수율 80 %; MS:[M+H]+=314)을 얻었다.
2) 화합물 A-2의 제조
화합물 A-1(63.2 g, 200.3 mmol)을 디클로로메탄 750 mL에 녹인 뒤 0℃ 로 냉각시켰다. 보론 트리브로마이드(20.0 mL, 210.3 mmol)를 천천히 적가한 뒤 12 시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 물로 3 회 세척하고, 황산 마그네슘으로 건조하여 여과한 여액을 감압 증류하고 컬럼크로마토크래피로 정제하여 화합물 A-2(57.9 g, 수율 96 %; MS:[M+H]+=300)을 얻었다.
3) 화합물 A-3의 제조
화합물 A-2(57.9 g, 192.0 mmol)와 탄산칼슘(79.6 g, 576.0 mol)을 N-methyl-2-pyrrolidone 350 mL에 녹인 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물에 역침전시켜 필터하였다. 디클로로멘탄에 완전히 녹인 후 물로 씻어주고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에탄올을 이용하여 재결정화시켜 건조하여 화합물 A-3(42.1 g, 수율 78 %; MS:[M+H]+=280)을 얻었다.
4) 화합물 A-4의 제조
화합물 A-3(42.1 g, 149.5 mmol)을 테트라하이드로퓨란(330 mL)에 녹인 후, -78 ℃로 온도를 낮추고 2.5 M 터셔리-부틸리튬(t-BuLi)(60.4 mL, 151.0 mmol)을 천천히 가하였다. 동일 온도에서 1 시간 동안 교반한 후 트리아이소프로필보레이트(51.8 mL, 224.3 mmol)을 가하고, 상온으로 온도를 서서히 올리면서 3 시간동안 교반하였다. 반응 혼합물에 2 N 염산수용액(300 mL)을 가하고 1.5 시간 동안 상온에서 교반하였다. 생성된 침전물을 거르고 물과 에틸에테르(ethyl ether)로 차례로 씻은 후 진공 건조하여 화합물 A-4(34.3 g, 수율 93 %; MS:[M+H]+=247)을 제조하였다.
제조예 9-2: 화합물 B-5의 제조
Figure pat00046
1) 화합물 B-1의 제조
1-브로모-3-클로로-2-메톡시벤젠(100.0 g, 451.5 mmol)을 테트라하이드로퓨란(1000 mL)에 녹인 후, -78 ℃로 온도를 낮추고 2.5 M 터셔리-부틸리튬(t-BuLi)(182.4 mL, 456.0 mmol)을 천천히 적가하였다. 동일 온도에서 1 시간 동안 교반한 후 트리아이소프로필보레이트(B(OiPr)3, 156.3 mL, 677.3 mmol)을 가하고, 상온으로 온도를 서서히 올리면서 3 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물에 2 N 염산 수용액(150 mL)을 가하고 1.5 시간 동안 상온에서 교반하였다. 생성된 침전물을 거르고 물과 에틸에테르(ethyl ether)로 차례로 씻은 후 진공 건조하였다. 건조 후 클로로포름과 에틸아세테이트로 재결정하고 건조하여 화합물 B-1(84.2 g, 수율 90%; MS:[M+H]+=230)을 제조하였다.
2) 화합물 B-2의 제조
(5-클로로-2-메톡시페닐)보론산 대신 화합물 B-1(84.2 g, 451.7 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 9-1의 화합물 A-1을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-2(74.6 g, 수율 52%; MS:[M+H]+=314)을 제조하였다.
3) 화합물 B-3의 제조
화합물 A-1 대신 화합물 B-2(74.6g, 236.4 mmol) 를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-2를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-3(60.3 g, 수율 85%; MS:[M+H]+=300)를 제조하였다.
4) 화합물 B-4의 제조
화합물 A-2 대신 화합물 B-3(60.3g, 199.9 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-3를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-4(48.1 g, 수율 85%; MS:[M+H]+=280)을 제조하였다.
5) 화합물 B-5의 제조
화합물 A-3 대신 화합물 B-4(48.1g, 170.9 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-4를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-5(40.1 g, 수율 95%; MS:[M+H]+=247)을 제조하였다.
제조예 9-3: 화합물 C-4의 제조
Figure pat00047
1) 화합물 C-1의 제조
(5-클로로-2-메톡시페닐)보론산 대신 (4-클로로-2-메톡시페닐)보론산(51.1 g, 249.3 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 9-1의 화합물 A-1을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-1(60.1 g, 수율 76%; MS:[M+H]+=314)을 제조하였다.
2) 화합물 C-2의 제조
화합물 A-1 대신 화합물 C-1(60.1 g, 190.4 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-2를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-2(54.0 g, 수율 94%; MS:[M+H]+=300)를 제조하였다.
3) 화합물 C-3의 제조
화합물 A-2 대신 화합물 C-2(54.0g, 179.1 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-3를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-3(42.2 g, 수율 83%; MS:[M+H]+=280)를 제조하였다.
4) 화합물 C-4의 제조
화합물 A-3 대신 화합물 C-3(42.2g, 170.9 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-4를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-4(34.1 g, 수율 92%; MS:[M+H]+=247)을 제조하였다.
제조예 9-4: 화합물 D-4의 제조
Figure pat00048
1) 화합물 D-1의 제조
(5-클로로-2-메톡시페닐)보론산 대신 (2-클로로-6-메톡시페닐)보론산(51.1 g, 249.3 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 9-1의 화합물 A-1을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-1(63.5 g, 수율 81%; MS:[M+H]+=314)을 제조하였다.
2) 화합물 D-2의 제조
화합물 A-1 대신 화합물 D-1(63.5 g, 201.2 mmol)을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-2를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-2(55.1 g, 수율 91%; MS:[M+H]+=300)를 제조하였다.
3) 화합물 D-3의 제조
화합물 A-2 대신 화합물 D-2(55.1g, 182.7 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-3를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-3(42.0 g, 수율 82%; MS:[M+H]+=280)을 제조하였다.
4) 화합물 D-4의 제조
화합물 A-3 대신 화합물 D-3(42.0g, 149.2 mmol)를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-4를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-4(35.7 g, 수율 85%; MS:[M+H]+=247)을 제조하였다.
제조예 10-1: 화합물 A-6의 제조
Figure pat00049
1) 화합물 A-5의 제조
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-4(20.0 g, 61 mmol)과 2-클로로-4,6-디페닐트리아진(16.3 g, 61 mmol)을 테트라하이드로퓨란 200 mL에 녹인 후 1.5M 탄산칼륨수용액(100 mL)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(0.93 g, 1.8 mmol)을 넣은 후 7 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 분리하여 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 혼합용액을 이용하여 재결정화시켜 건조하여 화합물 A-5를 제조하였다(20.5 g, 수율 78%, MS:[M+H]+= 434).
2) 화합물 A-6의 제조
질소 분위기에서 화합물 A-5(20.5 g, 47 mmol), 비스(피나콜라토)다이보론(13.2 g, 52 mmol) 및 아세트산칼륨(16.2 g, 165 mmol)을 섞고, 다이옥세인 250 ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0.81 g, 1 mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(0.8 g, 2 mmol)을 넣고 13 시간 동안 가열 및 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에틸아세테이트로 재결정하여 화합물 A-6(20.7 g, 수율 83%)를 제조하였다.
제조예 10-2: 화합물 A-8의 제조
Figure pat00050
1) 화합물 A-7의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-클로로-4-페닐-6-(트리페닐렌-2)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-7를 제조하였다(17.3 g, 수율 86%, MS:[M+H]+= 584).
2) 화합물 A-8의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-7를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-8를 제조하였다(16.9 g, 수율 84%, MS:[M+H]+= 676).
제조예 10-3: 화합물 A-10의 제조
Figure pat00051
1) 화합물 A-9의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-9-페닐-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-9를 제조하였다(15.1 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 599).
2) 화합물 A-10의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-9를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-10를 제조하였다(14.5 g, 수율 83%, MS:[M+H]+= 691).
제조예 10-4: 화합물 A-12의 제조
Figure pat00052
1) 화합물 A-11의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 9-(3-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-11를 제조하였다(18.4 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 599).
2) 화합물 A-12의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-11를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-12를 제조하였다(17.7 g, 수율 83%, MS:[M+H]+= 691).
제조예 10-5: 화합물 A-14의 제조
Figure pat00053
1) 화합물 A-13의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 9-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-13를 제조하였다(16.8 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 523).
2) 화합물 A-14의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-13를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-14를 제조하였다(16.3 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 615).
제조예 10-6: 화합물 A-16의 제조
Figure pat00054
1) 화합물 A-15의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-클로로-4-(디벤조싸이오펜-4-닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-15를 제조하였다(16.0 g, 수율 85%, MS:[M+H]+= 540).
2) 화합물 A-16의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-15를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-16를 제조하였다(15.6 g, 수율 86%, MS:[M+H]+= 632).
제조예 10-7: 화합물 A-18의 제조
Figure pat00055
1) 화합물 A-17의 제조
2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-17를 제조하였다(14.2 g, 수율 77%, MS:[M+H]+= 510).
2) 화합물 A-18의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 A-17를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 A-18를 제조하였다(13.9 g, 수율 83%, MS:[M+H]+= 602).
제조예 11-1: 화합물 B-7의 제조
Figure pat00056
1) 화합물 B-6의 제조
화합물 A-4 대신 화합물 B-5를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-6를 제조하였다(14.2 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 434).
2) 화합물 B-7의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-6를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-7를 제조하였다(15.0 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 526).
제조예 11-2: 화합물 B-9의 제조
Figure pat00057
1) 화합물 B-8의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 B-5 와 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-8를 제조하였다(17.5 g, 수율 80%, MS:[M+H]+= 510).
2) 화합물 B-9의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-8를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-9를 제조하였다(16.2 g, 수율 78%, MS:[M+H]+= 602).
제조예 11-3: 화합물 B-11의 제조
Figure pat00058
1) 화합물 B-10의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 B-5와 2-클로로-4-(디벤조퓨란-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-10를 제조하였다(15.0 g, 수율 79%, MS:[M+H]+= 524).
2) 화합물 B-11의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-10를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-11를 제조하였다(14.1 g, 수율 80%, MS:[M+H]+= 616).
제조예 11-4: 화합물 B-13의 제조
Figure pat00059
1) 화합물 B-12의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 B-5와 2-클로로-4-페닐-6-(트리페닐렌-2)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-12 를 제조하였다(19.5 g, 수율 86%, MS:[M+H]+= 584).
2) 화합물 B-13의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-12를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-13를 제조하였다(20.1 g, 수율 89%, MS:[M+H]+= 676).
제조예 11-5: 화합물 B-15의 제조
Figure pat00060
1) 화합물 B-14의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 B-5 와 9-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-닐)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 B-14 를 제조하였다(14.4 g, 수율 76%, MS:[M+H]+= 523).
2) 화합물 B-15의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-14를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 B-15를 제조하였다(12.2 g, 수율 72%, MS:[M+H]+= 615).
제조예 11-6: 화합물 B-17의 제조
Figure pat00061
1) 화합물 B-16의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 B-5와 2-클로로-4-(3-(디벤조싸이오펜-4-일)페닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-16를 제조하였다(16.2 g, 수율 76%, MS:[M+H]+= 616).
2) 화합물 B-17의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 B-15를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-17를 제조하였다(14.7 g, 수율 79%, MS:[M+H]+= 708).
제조예 12-1: 화합물 C-6의 제조
Figure pat00062
1) 화합물 C-5의 제조
화합물 A-4 대신 화합물 C-4를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-5를 제조하였다(13.0 g, 수율 77%, MS:[M+H]+= 434).
2) 화합물 C-6의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-5를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-6를 제조하였다(12.8 g, 수율 82%, MS:[M+H]+= 526).
제조예 12-2: 화합물 C-8의 제조
Figure pat00063
1) 화합물 C-7의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 C-4 와 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-7를 제조하였다(14.0 g, 수율 76%, MS:[M+H]+= 510).
2) 화합물 C-8의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-7를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-8를 제조하였다(12.2 g, 수율 74%, MS:[M+H]+= 602).
제조예 12-3: 화합물 C-10의 제조
Figure pat00064
1) 화합물 C-9의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 C-4 와 2-클로로-4-페닐-6-(트리페닐렌-2)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-9 를 제조하였다(16.6 g, 수율 82%, MS:[M+H]+=584).
2) 화합물 C-10의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-9를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-10를 제조하였다(16.5 g, 수율 85%, MS:[M+H]+= 676).
제조예 12-4: 화합물 C-12의 제조
Figure pat00065
1) 화합물 C-11의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 C-4와 9-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-닐)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-11를 제조하였다(11.9 g, 수율 76%, MS:[M+H]+=523).
2) 화합물 C-12의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-11를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-12를 제조하였다(10.8 g, 수율 77%, MS:[M+H]+= 615).
제조예 12-5: 화합물 C-14의 제조
Figure pat00066
1) 화합물 C-13의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 C-4 와 대신 9-(3-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-닐)페닐)-9H-카바졸을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-13를 제조하였다(13.6 g, 수율 77%, MS:[M+H]+=599).
2) 화합물 C-14의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-11를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-14를 제조하였다(11.8 g, 수율 75%, MS:[M+H]+= 691).
제조예 12-6: 화합물 C-16의 제조
Figure pat00067
1) 화합물 C-15의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 C-4와 2-클로로-4-(디벤조퓨란-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-15를 제조하였다(12.1 g, 수율 74%, MS:[M+H]+=524).
2) 화합물 C-16의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 C-15를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-16를 제조하였다(12.5 g, 수율 73%, MS:[M+H]+= 616).
제조예 13-1: 화합물 D-6의 제조
Figure pat00068
1) 화합물 D-5의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 D-4와 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-5를 제조하였다(10.6 g, 수율 76%, MS:[M+H]+= 510).
2) 화합물 D-6의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 D-5를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-6를 제조하였다(10.0 g, 수율 80%, MS:[M+H]+= 602).
제조예 13-2: 화합물 D-8의 제조
Figure pat00069
1) 화합물 D-7의 제조
화합물 A-4와 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 화합물 D-4 와 2-(4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진-2-닐)-9-페닐-9H-카바졸를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-5을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-7를 제조하였다(12.7 g, 수율 77%, MS:[M+H]+= 599).
2) 화합물 D-8의 제조
화합물 A-5 대신 화합물 D-7를 사용한 것을 제외하고 화합물 A-6을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 화합물 D-8를 제조하였다(11.3 g, 수율 77%, MS:[M+H]+= 691).
제조예 14: 화합물 2-1의 제조
Figure pat00070
질소 분위기에서 화합물 A-6(10 g, 19 mmol)와 2-클로로-옥사졸(3.51 g, 23 mmol)를 다이옥세인 100 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(7.89 g, 57 mmol)를 물 50 ml에 녹여 투입한 충분히 교반 후 비스(트리-t-부틸포스핀)팔라듐(0)(0.1 g, 0.2 mmol)을 투입하였다. 20 시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과하였다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 혼합용액을 이용해 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 화합물 2-1(6.6 g, 수율 67%, MS: [M+H]+= 517)을 제조하였다.
제조예 15 내지 37
화합물 A-6 및/또는 2-클로로-옥사졸 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 14와 동일한 방법으로 화합물 2-2 내지 2-24를 제조하였다. 그 구조와 형상, 수득률, MS를 아래 표에 정리하였다.
제조예 중간체 1 중간체 2 화합물 형상 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예 15 A-6
Figure pat00071
Figure pat00072

화합물 2-2		 흰색 66% 533
제조예 16 A-8
Figure pat00073
Figure pat00074

화합물 2-3		 흰색 72% 683
제조예 17 A-8
Figure pat00075
Figure pat00076

화합물 2-4		 흰색 75% 683
제조예 18 A-10
Figure pat00077
Figure pat00078

화합물 2-5		 연노랑색 64% 698
제조예 19 A-12
Figure pat00079
Figure pat00080

화합물 2-6		 연노랑색 60% 698
제조예 20 A-14
Figure pat00081
Figure pat00082

화합물 2-7		 흰색 58% 622
제조예 21 A-14
Figure pat00083
Figure pat00084

화합물 2-8		 흰색 63% 681
제조예 22 A-16
Figure pat00085
Figure pat00086

화합물 2-9		 연노랑색 68% 623
제조예 23 A-18
Figure pat00087
Figure pat00088

화합물 2-10		 흰색 61% 668
제조예 24 B-7
Figure pat00089
Figure pat00090

화합물 2-11		 흰색 68% 517
제조예 25 B-9
Figure pat00091
Figure pat00092

화합물 2-12		 흰색 62% 668
제조예 26 B-11
Figure pat00093
Figure pat00094

화합물 2-13		 아이보리색 66% 682
제조예 27 B-13
Figure pat00095
Figure pat00096

화합물 2-14		 흰색 70% 667
제조예 28 B-15
Figure pat00097
Figure pat00098

화합물 2-15		 아이보리색 64% 622
제조예 29 B-17
Figure pat00099
Figure pat00100

화합물 2-16		 흰색 61% 715
제조예 30 C-6
Figure pat00101
Figure pat00102

화합물 2-17		 흰색 64% 592
제조예 31 C-8
Figure pat00103
Figure pat00104

화합물 2-18		 흰색 67% 509
제조예 32 C-10
Figure pat00105
Figure pat00106

화합물 2-19		 흰색 69% 742
제조예 33 C-12
Figure pat00107
Figure pat00108

화합물 2-20		 연노랑색 67& 606
제조예 34 C-14
Figure pat00109
Figure pat00110

화합물 2-21		 연노랑색 66% 682
제조예 35 C-16
Figure pat00111
Figure pat00112

화합물 2-22		 흰색 68% 623
제조예 36 D-6
Figure pat00113
Figure pat00114

화합물 2-23		 흰색 61% 593
제조예 37 D-8
Figure pat00115
Figure pat00116

화합물 2-24		 연노랑색 62% 698
실시예 1
ITO(indium tin oxide)가 1,300 Å의 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 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT) 화합물을 50 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB; HT-1)를 250 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공수송층을 형성하고, HT-1 증착막 위에 화합물 HT-2를 50Å 두께로 진공 증착하여 전자저지층을 형성하였다. 이어서, 상기 HT-2 증착막 위에 400 Å 두께로 앞서 제조한 화합물 1-7과 화합물 2-2를 표 2에 명시된 비율의 중량비로 공증착하고, 이때 인광도펀트 D1을 발광층의 총 중량대비 12 %의 비율로 공증착 하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 화합물 ET-1을 250 Å의 두께로 진공 증착하고, 추가로 화합물 ET-2를 100 Å 두께로 2% 중량비의 Li과 공증착하여 전자수송층 및 전자주입층을 형성하였다. 상기 전자 주입층 위에 1000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00117
실시예 2 내지 실시예 13
화합물 1-7과 화합물 2-2 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 내지 13
화합물 1-7과 화합물 2-2 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 2의 화합물 C1 및 C2는 아래와 같다.
Figure pat00118
실험예 1
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 13에서 제조된 유기 발광 소자에 전류를 인가하여, 전압, 효율, 색좌표, 및 수명을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 전압 및 효율은 전류밀도 10 mA/cm2에서 측정하였고, 수명은 전류밀도 50 mA/cm2에서 측정하였다. LT95는 휘도가 초기 휘도에서 95 %로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트 물질 비율 전압(V)
(@10mA/cm2)		 효율(Cd/A)
(@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명(hr)
(LT95 at 50mA/cm2)
실시예 1 화합물1-7:화합물2-2 5:5 3.7 77 0.46, 0.53 160
실시예 2 화합물1-7:화합물2-5 5:5 3.8 76 0.45, 0.52 140
실시예 3 화합물1-7:화합물2-8 5:5 3.7 78 0.45, 0.53 135
실시예 4 화합물1-7:화합물2-9 5:5 3.8 77 0.46, 0.54 110
실시예 5 화합물1-7:화합물2-10 5:5 4.0 73 0.45, 0.53 120
실시예 6 화합물1-7:화합물2-16 5:5 3.8 79 0.45, 0.54 150
실시예 7 화합물1-7:화합물2-17 5:5 3.8 75 0.46, 0.53 130
실시예 8 화합물1-7:화합물2-18 5:5 3.9 74 0.45, 0.52 145
실시예 9 화합물1-7:화합물2-20 5:5 4.0 75 0.44, 0.53 120
실시예 10 화합물1-7:화합물2-24 5:5 4.1 77 0.45, 0.53 130
실시예 11 화합물1-2:화합물2-2 5:5 3.7 77 0.46, 0.53 175
실시예 12 화합물1-2:화합물2-2 7:3 4.1 72 0.45 0.54 180
실시예 13 화합물1-2:화합물2-5 7:3 4.1 68 0.46, 0.54 165
비교예 1 화합물1-7:화합물 C1 5:5 3.6 68 0.45, 0.54 91
비교예 2 화합물1-7:화합물 C2 5:5 4.0 60 0.46, 0.53 61
비교예 3 화합물 C1 100 2.9 62 0.45, 0.54 30
비교예 4 화합물2-2 100 3.3 60 0.45, 0.54 60
비교예 5 화합물2-5 100 3.3 59 0.45, 0.53 70
비교예 6 화합물2-8 100 3.2 50 0.45, 0.53 30
비교예 7 화합물2-9 100 3.3 57 0.44, 0.54 65
비교예 8 화합물2-10 100 3.3 55 0.45, 0.53 35
비교예 9 화합물2-16 100 3.4 60 0.45, 0.53 45
비교예 10 화합물2-17 100 3.4 57 0.45, 0.52 37
비교예 11 화합물2-18 100 3.3 60 0.45, 0.53 45
비교예 12 화합물2-20 100 3.4 58 0.43, 0.54 60
비교예 13 화합물2-24 100 3.4 59 0.44, 0.52 40
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광층의 호스트로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우, 비교예의 유기 발광 소자에 비하여 효율 및 수명측면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 더불어 실시예 11 과 실시예 1를 비교하면 화학식 1의 종류에 따라 수명에서 차이가 있음을 확인하였다. 또한 실시예 11 내지 13과 실시예 1 내지 2를 비교하면 화학식 1과 화학식 2의 화합물의 비율에 따라 전압 및 수명특성에서 차이가 남을 확인할 수 있었다. 마지막으로 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 함께 사용하였을 때, 그렇지 않은 경우에 비해, 고효율 그리고 장수명의 특성을 가짐을 확인 할 수 있다.
실시예 14
실시예 1과 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT) 화합물을 500 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 화합물 HT-1을 800 Å의 두께로 열 진공증착하고, 순차적으로 화합물 HT-3을 500 Å 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 위에 앞서 제조한 화합물 1-2와 화합물 2-2를 표 3에 명시된 비율의 중량비로 공증착하고, 이때 인광도펀트 D2를 발광층의 총 중량대비 6 %의 비율로 공증착 하여 발광층을 350 Å 두께로 형성하였다. 상기 발광층 위에 화합물 ET-3를 50 Å의 두께로 진공 증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 위에 화합물 ET-4 및 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 250 Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 위에 순차적으로 10 Å 두께의 리튬 프루라이드(LiF)를 증착하고, 이위에 1000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure pat00119
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
실시예 15 내지 실시예 27
화합물 1-2와 화합물 2-2 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 14와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 14 내지 비교예 25
화합물 1-2와 화합물 2-2 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 14와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
실험예 2
상기 실시예 14 내지 27 및 비교예 14 내지 25 에서 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하여, 전압, 효율 및 수명을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 전압 및 효율은 전류밀도 10 mA/cm2에서 측정하였고, 수명은 전류밀도 50 mA/cm2에서 측정하였다. LT95는 휘도가 초기 휘도에서 95 %로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트 물질 비율 전압(V)
(@10mA/cm2)		 효율(Cd/A)
(@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명(hr)
(LT95 at 50mA/cm2)
실시예 14 화합물1-2:화합물2-2 5:5 3.7 77 0.36, 0.62 110
실시예 15 화합물1-2:화합물2-3 5:5 3.8 76 0.35, 0.61 95
실시예 16 화합물1-2:화합물2-4 5:5 3.7 78 0.36, 0.60 80
실시예 17 화합물1-2:화합물2-7 5:5 3.8 77 0.35, 0.62 100
실시예 18 화합물1-2:화합물2-11 5:5 4.0 73 0.35, 0.63 90
실시예 19 화합물1-2:화합물2-12 5:5 3.8 79 0.36, 0.62 85
실시예 20 화합물1-2:화합물2-15 5:5 3.9 78 0.37, 0.62 100
실시예 21 화합물1-2:화합물2-21 5:5 3.7 76 0.36, 0.61 90
실시예 22 화합물1-2:화합물2-22 5:5 3.8 75 0.35, 0.61 90
실시예 23 화합물1-5:화합물2-2 6:4 3.9 77 0.36, 0.61 135
실시예 24 화합물1-8:화합물2-3 5:5 3.7 79 0.35, 0.62 105
실시예 25 화합물1-2:화합물2-7 6:4 4.0 79 0.35, 0.62 110
실시예 26 화합물1-8:화합물2-15 6:4 3.8 78 0.37, 0.61 110
실시예 27 화합물1-3:화합물2-21 6:4 3.6 75 0.35, 0.62 100
비교예 14 화합물1-2:화합물C1 5:5 4.2 55 0.35, 0.61 55
비교예 15 화합물1-2:화합물C2 5:5 4.6 49 0.35, 0.62 35
비교예 16 화합물1-7:화합물C1 5:5 4.0 58 0.34, 0.62 56
비교예 17 화합물2-2 100 3.6 50 0.35, 0.61 45
비교예 18 화합물2-3 100 3.6 45 0.34, 0.62 20
비교예 19 화합물2-4 100 3.5 51 0.35, 0.62 45
비교예 20 화합물2-7 100 3.5 50 0.36, 0.62 55
비교예 21 화합물2-11 100 3.7 55 0.35, 0.62 50
비교예 22 화합물2-12 100 3.8 47 0.34, 0.62 35
비교예 23 화합물2-15 100 3.8 56 0.35, 0.61 55
비교예 24 화합물2-21 100 3.9 49 0.35, 0.62 40
비교예 25 화합물2-22 100 3.8 50 0.35 0.62 50
상기 표 3 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물인 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 함께 발광층 물질로 사용한 경우 비교예 물질을 사용한 경우와 비교하였을 때, 앞서 실시예와 유사하게, 구동전압 및 수명 측면에서 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 앞선 실시예에서와 같이 화학식 1의 종류에 따라 그리고 화학식 1과 화학식 2의 화합물의 조성비율에 따라 단독으로 화학식 2의 화합물로 제작한 발광소자 대비 동일한 경향성으로 장수명 특성을 지님을 확인하였다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 전자저지층 8: 전자수송층
9: 전자주입층 10: 정공저지층

Claims (13)

  1. 양극,
    음극,
    상기 양극과 음극 사이의 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
    유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00120

    상기 화학식 1에서,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    X1은 O, S, NR3, 또는 CR4R5이고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이되, R4 및 R5는 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이고,
    [화학식 2]
    Figure pat00121

    상기 화학식 2에서,
    L3 및 L4는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    X2는 O 또는 S이고,
    A는
    Figure pat00122
    ,
    Figure pat00123
    , 또는
    Figure pat00124
    이고,
    Y1, Y2 및 Y3는 각각 독립적으로, N 또는 CH이고, 단 Y1, Y2 및 Y3 중 적어도 둘은 N이고,
    Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    o는 0 내지 4의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    L1 및 L2는 단일결합인,
    유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 페닐, 피리디닐, 또는 시아노로 치환된 페닐인,
    유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    Ar1은 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 플루오레닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 또는 시아노로 치환된 페닐인,
    유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    X1은 O, S, C(CH3)2, 또는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure pat00125
    .
  6. 제1항에 있어서,
    l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0 또는 1인,
    유기 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되는,
    유기 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00126

    [화학식 1-2]
    Figure pat00127

    상기 화학식 1-1 및 1-2에서,
    L1, L2, R1, R2, Ar1, X1, l, m 및 n은 제1항에서 정의한 바와 같다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130
    .
  9. 제1항에 있어서,
    L3는 단일결합 또는 페닐렌이고, L4는 단일결합인,
    유기 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 터페닐릴, 트리페닐레닐, 디페닐플루오레닐, 카바졸일, 페닐 카바졸일, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 카바졸로 치환된 페닐, 디벤조퓨라닐로 치환된 페닐, 디벤조티오페닐로 치환된 페닐, 또는 벤조티아졸일로 치환된 페닐인,
    유기 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    o는 1인,
    유기 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4로 표시되는,
    유기 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00131

    [화학식 2-2]
    Figure pat00132

    [화학식 2-3]
    Figure pat00133

    [화학식 2-4]
    Figure pat00134

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에서,
    L3, L4, X2, A, Y1, Y2, Y3, Ar2 및 Ar3는 제1항에서 정의한 바와 같다.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    .
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