KR20200070462A - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200070462A
KR20200070462A KR1020180156638A KR20180156638A KR20200070462A KR 20200070462 A KR20200070462 A KR 20200070462A KR 1020180156638 A KR1020180156638 A KR 1020180156638A KR 20180156638 A KR20180156638 A KR 20180156638A KR 20200070462 A KR20200070462 A KR 20200070462A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
ring
aliphatic ring
heteroatom
Prior art date
Application number
KR1020180156638A
Other languages
English (en)
Inventor
이윤석
이남걸
박정환
이범성
Original Assignee
덕산네오룩스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 덕산네오룩스 주식회사 filed Critical 덕산네오룩스 주식회사
Priority to KR1020180156638A priority Critical patent/KR20200070462A/ko
Priority to US17/309,586 priority patent/US20220037594A1/en
Priority to PCT/KR2019/015809 priority patent/WO2020116822A1/ko
Publication of KR20200070462A publication Critical patent/KR20200070462A/ko
Priority to US17/935,624 priority patent/US11800795B2/en

Links

Images

Classifications

    • H01L51/0071—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/86—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/88—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/14—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • H01L51/0072—
    • H01L51/5012—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물과, 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이의 유기물층을 포함하는 유기전기소자, 및 상기 유기전기소자를 포함하는 전자장치를 제공하며, 상기 유기물층에 화학식 1과 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함함으로써 유기전기소자의 구동전압을 낮출 수 있고 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치{COMPOUND FOR ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT, ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT USING THE SAME, AND AN ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 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. 그리고 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
현재 휴대용 디스플레이 시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 기존 휴대용 디스플레이에서 요구되던 소비적력보다 더 큰 소비전력이 요구되고 있다. 따라서, 배터리라는 제한적인 전력 공급원을 가지고 있는 휴대용 디스플레이 입장에서는 소비전력이 매우 중요한 요소가 되었고, 효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 하는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동 시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다. 하지만, 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면, 각 유기물층 간의 에너지 준위(energy level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
따라서 높은 열적 안정성을 가지며 발광층 내에서 효율적으로 전하 균형(charge balance)을 이룰 수 있는 발광 재료의 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 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기전기소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이며, 그 중에서도 특히 발광층의 호스트 물질에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 소자의 구동전압을 낮추고, 소자의 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00001
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 발광층에 포함하는 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
<화학식 2>
Figure pat00002
본 발명의 실시예에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만아니라, 소자의 발광효율 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 화학식을 나타낸다.
본 발명에서 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 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한 아릴기에는 플루오렌일기가 포함될 수 있고 아릴렌기에는 플루오렌일렌기가 포함될 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "플루오렌일기" 또는 "플루오렌일렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하기 구조에서 R, R' 및 R"이 모두 수소인 1가 또는 2가 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌일기" 또는 "치환된 플루오렌일렌기"는 치환기 R, R', R" 중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, R과 R'이 서로 결합되어 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성한 경우를 포함한다.
Figure pat00003
본 발명에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타내며, 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는, 고리를 형성하는 탄소 대신 N, O, S, P 또는 Si 등과 같은 헤테로원자가 포함된 고리를 의미하며, "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 고리를 형성하는 탄소 대신 하기 화합물과 같이 SO2, P=O 등과 같은 헤테로원자단을 포함하는 화합물도 포함될 수 있다.
Figure pat00004
본 발명에 사용된 용어 "지방족고리기"는 방향족탄화수소를 제외한 고리형 탄화수소를 의미하며, 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함하며, 다른 설명이 없는 한 탄소수 3 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 방향족고리인 벤젠과 비방향족고리인 사이클로헥산이 융합된 경우에도 지방족고리에 해당한다.
본 명세서에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '기 이름'은 '가수를 반영한 기의 이름'을 기재할 수도 있지만, '모체화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴'로 2가의 기는 '페난트릴렌' 등과 같이 가수를 구분하여 기의 이름을 기재할 수도 있지만, 가수와 상관없이 모체 화합물 명칭인 '페난트렌'으로 기재할 수도 있다. 유사하게, 피리미딘의 경우에도, 가수와 상관없이 '피리미딘'으로 기재하거나, 1가인 경우에는 피리미딘일기, 2가의 경우에는 피리미딘일렌 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서는 화합물 명칭이나 치환기 명칭을 기재함에 있어 위치를 표시하는 숫자나 알파벳 등은 생략할 수도 있다. 예컨대, 피리도[4,3-d]피리미딘을 피리도피리미딘으로, 벤조퓨로[2,3-d]피리미딘을 벤조퓨로피리미딘으로, 9,9-다이메틸플루오렌을 다이메틸플루오렌 등과 같이 기재할 수 있다. 따라서, 벤조[g]퀴녹살린이나 벤조[f]퀴녹살린을 모두 벤조퀴녹살린이라고 기재할 수 있다.
또한, 명시적인 설명이 없는 한,　본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에　의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
Figure pat00005
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하는 것을 의미하는데, 즉 a가 0인 경우는 벤젠고리를 형성하는 탄소에 모두 수소가 결합된 것을 의미하며, 이때 탄소에 결합된 수소의 표시를 생략하고 화학식이나 화합물을 기재할 수 있다. 또한, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 예컨대 아래와 같이 결합할 수 있고, a가 4 내지 6의 정수인 경우에도 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, a가 2 이상의 정수인 경우 R1은 서로 같거나 상이할 수 있다.
Figure pat00006
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이하, 본 발명의 화합물이 포함된 유기전기소자의 적층구조에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자에 대한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제 1전극(120), 제 2전극(180), 및 제 1전극(120)과 제 2전극(180) 사이에 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기물층을 포함한다. 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 적층된 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160), 전자주입층(170) 등을 포함할 수 있다. 이때, 이들 층 중 적어도 하나가 생략되거나, 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(151), 전자수송보조층, 버퍼층(141) 등을 더 포함할 수도 있고, 전자수송층(160) 등이 정공저지층의 역할을 할 수도 있다.
또한, 미도시하였지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 보호층 또는 광효율 개선층을 더 포함할 수 있다. 이러한 광효율 개선층은 제 1전극의 양면 중 유기물층과 접하지 않는 면 또는 제 2전극의 양면 중 유기물층과 접하지 않는 면에 형성될 수 있다.
상기 유기물층에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물은 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광보조층(151), 전자수송보조층, 전자수송층(160), 전자주입층(170), 발광층(150)의 호스트 또는 도펀트, 또는 광효율 개선층의 재료로 사용될 수 있을 것이나, 바람직하게는 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합한 혼합물은 발광층의 호스트로 사용된다.
한편, 동일유사한 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 조합에 대한 연구가 필요하며, 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.
따라서, 본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합한 혼합물을 발광층의 호스트로 사용함으로써, 각 유기물층 간의 에너지 레벨 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 다양한 증착법(deposition)을 이용하여 제조될 수 있을 것이다. PVD나 CVD 등의 증착 방법을 사용하여 제조될 수 있는데, 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, 정공수송층(140)과 발광층(150) 사이에 발광보조층(151)을, 발광층(150)과 전자수송층(160) 사이에 전자수송보조층을 추가로 더 형성할 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 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택될 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 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
<화학식 1>
Figure pat00007
상기 화학식 1에서 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
X1은 O 또는 S이다.
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
Ar1 및 Ar2가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐, 페난트렌, 파이렌, 트리페닐렌 등일 수 있다. Ar1 및 Ar2가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C16의 헤테로고리기, 예컨대 피리딘, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 카바졸, 페닐카바졸, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 다이벤조다이옥신 등일 수 있다. Ar1 및 Ar2가 플루오렌일기인 경우, 9,9-다이페닐플루오렌, 9,9-다이메틸플루오렌 등일수 있다. Ar1 및 Ar2가 지방족고리기인 경우, 바람직하게는 C3~C30의 지방족고리, 더욱 바람직하게는 C3~C12의 지방족고리, 예컨대 사이클로헥산, 사이클로헥실사이클로헥산 등일 수 있다. Ar1 및 Ar2가 알킬기인 경우, 바람직하게는 C2~C10의 알킨일기, 예컨대 메틸, t-부틸 등일 수 있다. Ar1 및 Ar2가 알켄일기인 경우, 바람직하게는 C2~C10의 알켄일기일 수 있고 예컨대 에텐, 프로펜 등일 수 있다.
L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
L1 내지 L3이 아릴렌기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴렌기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴렌기, 예컨대 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐 등일 수 있다. L1 내지 L3이 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C16의 헤테로고리기, 예컨대 카바졸, 페닐카바졸, 다이벤조퓨란, 다이벤조싸이오펜 등일 수 있다.
R1은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
a는 0~9의 정수이고, a가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R1은 서로 같거나 상이하다.
이웃한 R1끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 또는 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기 등일 수 있다. 이웃한 R1끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
R1이 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대, 페닐, 나프틸, 바이페닐, 터페닐, 페난트렌 등일 수 있다.
상기 L'은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서 하기 화학식 1-1로부터 도출되는 화합물은 제외될 수 있다.
<화학식 1-1>
Figure pat00008
상기 화학식 1-1에서, 각 기호는 상기 화학식 1에서 정의된 것과 같다. 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C18의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C16의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 1-A, 1-A-1 내지 1-A-6 중에서 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 1-A>
Figure pat00009
<화학식 1-A-1> <화학식 1-A-2> <화학식 1-A-3>
Figure pat00010
<화학식 1-A-4> <화학식 1-A-5> <화학식 1-A-6>
Figure pat00011
상기 화학식 1-A, 1-A-1 내지 1-A-6에서, Ar1, Ar2, L1~L3, X1, R1, a는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
바람직하게는, 화학식 1-A로 표시되는 화합물이 단독 호스트 재료로 사용시, X1을 포함하는 다환고리와 트리아진 부분이 모두 L3의 동일한 고리에 이웃하여 결합되는 화합물은 제외될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1-A에서 하기 화합물은 제외될 수 있다.
Figure pat00012
바람직하게는, 상기 화학식 1-A는 하기 화학식 1-A-7일 수 있다.
<화학식 1-A-7>
Figure pat00013
상기 화학식 1-A-7에서, Ar1, Ar2, L2, X1, R1, a는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
또한, 바람직하게는 상기 화학식 1-A에서 L3은 C10~C20의 아릴렌기; 또는 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C7~C20의 헤테로고리기;일 수 있으며, 이때 아릴렌기 및 헤테로고리기는 2환 이상이 축합된 축합환인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 상기 화학식 1-A에서 L1~L3은 단일결합이거나 아릴기(단, 페닐기 제외)일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-B 또는 1-C로 표시될 수 있다.
<화학식 1-B> <화학식 1-C>
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 화학식 1-B 또는 1-C에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar1, Ar2, L1, L2, X1, R1, a는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
X3은 O 또는 S이다.
R8은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. i는 0~6의 정수이고, i가 2 이상의 정수인 경우 복수의 R8 각각은 서로 같거나 상이하다.
상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-D, 1-D-1, 1-D-2 중에서 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 1-D>
Figure pat00016
<화학식 1-D-1> <화학식 1-D-2>
Figure pat00017
상기 화학식 1-D, 1-D-1, 1-D-2에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar1, Ar2, L1, L2, X1, R1, a는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
R9는 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. j는 0~6의 정수이고, j가 2 이상의 정수인 경우 복수의 R9 각각은 서로 같거나 상이하다.
상기 La, Ra 및 Rb는 상기 화학식 1-B에서 정의된 것과 같다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-E, 1-E-1 내지 1-E-7 중에서 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 1-E> <화학식 1-E-1>
Figure pat00018
Figure pat00019
<화학식 1-E-2> <화학식 1-E-3>
Figure pat00020
<화학식 1-E-4> <화학식 1-E-5>
Figure pat00021
Figure pat00022
<화학식 1-E-6> <화학식 1-E-7>
Figure pat00023
상기 화학식 1-E, 1-E-1 내지 1-E-7에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar1, L1~L3, X1, R1, a는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
X2는 O 또는 S이다.
R2는 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. b는 0~7의 정수이고, b가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R2는 각각 동일하거나 상이하다.
상기 La, Ra 및 Rb는 상기 화학식 1-B에서 정의된 것과 같다.
바람직하게는, 상기 화학식 1-A, 1-B 및 1-C에서, Ar1과 Ar2는 서로 상이할 수 있고, 또한 바람직하게는 Ar1 또는 Ar2는 나프틸기일 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 화학식 1-B 및 1-C에서, Ar1과 Ar2는 서로 독립적으로 아릴기일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식에서 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리'는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 또는 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기 등일 수 있다. 이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식에서 각 기호는 더 치환될 수 있다. 예컨대, 화학식 1, 화학식 1-A, 화학식 1-B, 화학식 1-C, 화학식 1-D, 화학식 1-E, 화학식 1-A-1 내지 화학식 1-A-6, 화학식 1-D-1, 화학식 1-D-2, 화학식 1-E-1 내지 화학식 1-E-7 등에서, Ar1, Ar2, L1~L3, L', La, R1, R4, R8, R9, Ra, Rb, Ra, Rb, 및 이웃한 기끼리 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 이때 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 바람직하게는 상기 화학식 1-A 내지 화학식 1-C 중에서 하나로 표시되는 화합물을 포함하며, 더욱 바람직하게는, 화학식 1-A 내지 화학식 1-C 중에서 하나로 표시되는 화합물은 유기물층의 발광층에 포함된다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 이때 상기 유기물층은 인광성 발광층을 포함하고, 상기 인광성 발광층의 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 제 1화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 제 2화합물을 포함한다.
<화학식 2>
Figure pat00024
상기 화학식 2에서 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar3 내지 Ar5는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar4와 Ar5끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 이때, 형성된 고리는 N을 1개 이상 포함하는 헤테로고리이다.
n은 1~3의 정수이며, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 Ar4 각각, 복수의 Ar5 각각은 서로 같거나 상이할 수 있다.
Ar3 내지 Ar5가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐, 페난트렌 등일 수 있다. Ar3 내지 Ar5가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 카바졸, 페닐카바졸, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란 등일 수 있다. Ar3 내지 Ar5가 플루오렌일기인 경우, 9,9-다이메틸플루오렌, 9,9-다이페닐플루오렌, 9,9'-스파이로플루오렌 등일 수 있다.
L4는 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
L4가 아릴렌기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴렌기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴렌기, 예컨대, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐 등일 수 있다. L4가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 피리딘, 트리아진, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란 등일 수 있다. L4가 플루오렌일기인 경우, 9,9-다이메틸플루오렌, 9,9-다이페닐플루오렌, 9,9'-스파이로플루오렌 등일 수 있다.
R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 또는 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기 등일 수 있다.
이웃한 R2끼리 또는 이웃한 R3끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
b는 0~4의 정수, c는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R2 각각, 복수의 R3 각각은 서로 같거나 상이할 수 있다.
상기 L'은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 2-A 또는 화학식 2-B로 표시될 수 있다.
<화학식 2-A> <화학식 2-B>
Figure pat00025
상기 화학식 2-A 및 2-B에서, L4, Ar3 내지 Ar5, R2, R3, b 및 c는 화학식 2에서 정의된 것과 같다.
또한, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-C 내지 화학식 2-F 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 2-C> <화학식 2-D>
Figure pat00026
<화학식 2-E> <화학식 2-F>
Figure pat00027
상기 화학식 2-C 내지 화학식 2-F에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar3 내지 Ar5, R2, R3, b 및 c는 화학식 2에서 정의된 것과 같다.
R10 내지 R13은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; -La-N(Ra)(Rb); 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 또는 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기 등일 수 있다.
이웃한 R10끼리, 이웃한 R11끼리, 이웃한 R12끼리, 또는 이웃한 R13끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
k 및 l은 각각 0 내지 4의 정수이고, n 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R10 각각, 복수의 R11 각각, 복수의 R12 각각, 복수의 R13 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
V는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이다.
상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, R'와 R"는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R10 내지 R13, Ara, La, Ra, Rb, R', R", 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 2-G 내지 화학식 2-T 중에서 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 2-G> <화학식 2-H> <화학식 2-I>
Figure pat00028
<화학식 2-J> <화학식 2-K> <화학식 2-L>
Figure pat00029
<화학식 2-M> <화학식 2-N> <화학식 2-O>
Figure pat00030
<화학식 2-P> <화학식 2-Q> <화학식 2-R>
Figure pat00031
<화학식 2-S> <화학식 2-T>
Figure pat00032
상기 화학식 2-G 내지 화학식 2-T에서, Ar3 내지 Ar5, L4, R2, R3, b 및 c는 화학식 2에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 2-U로 표시될 수 있다.
<화학식 2-U>
Figure pat00033
상기 화학식 2-U에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Ar3, Ar5, L4, R2, R3, b, c 및 n은 화학식 2에서 정의된 것과 같다.
U는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이다.
R14 및 R15는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
이웃한 R14끼리, 또는 이웃한 R15끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
o는 0 내지 3의 정수이고, p는 0 내지 4의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R14 각각, 복수의 R15 각각은 서로 같거나 상이할 수 있다.
상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, R'와 R"는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 2, 화학식 2-A 내지 화학식 2-U에서, 각 기호는 더 치환될 수 있다. 예컨대, Ar3~Ar5, R2, R3, R10 내지 R15, L4, L', La, Ara, Ra, Rb, R', R", Ra, Rb, 및 이웃한 기끼리 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1 및 2에서 L1 내지 L4는 서로 독립적으로 하기 화학식 b-1 내지 b-13 중에서 하나일 수 있다.
<화학식 b-1> <화학식 b-2> <화학식 b-3> <화학식 b-4>
Figure pat00034
<화학식 b-5> <화학식 b-6> <화학식 b-7> <화학식 b-8>
Figure pat00035
Figure pat00036
<화학식 b-9> <화학식 b-10>
Figure pat00037
<화학식 b-11> <화학식 b-12> <화학식 b-13>
Figure pat00038
상기 화학식 b-1 내지 b-13에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
R5 내지 R7은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
이웃한 R5끼리, 이웃한 R6끼리, 또는 이웃한 R7끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C30의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등과 같과 같은 방향족고리를 형성할 수 있다.
Y는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이다.
Z1 내지 Z3은 서로 독립적으로 C, C(R') 또는 N이고, Z1 내지 Z3 중에서 적어도 하나는 N이다.
f는 0 내지 6의 정수이고, e, g, h, i는 각각 0 내지 4의 정수이고, j, k는 각각 0 내지 3의 정수이고, l은 0 내지 2의 정수이고, m은 0 내지 3의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R5 각각, 복수의 R6 각각, 복수의 R7 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
C(R')(R")에서 R'와 R"끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, C(R')에서 이웃한 R'끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R5 내지 R7, La, Ara, R', R", Ra, Rb, 및 이웃한 기끼리 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
.
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
.
이하에서, 본 발명에 따른 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[ 합성예 1] 화학식 1
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물(final product)은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1과 Sub 2를 반응시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 1>
Figure pat00051
반응식 1의 Sub 1에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Sub 1에 속하는 상기 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 1과 같다.
[표 1]
Figure pat00055
반응식 1의 Sub 2에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00056
Figure pat00057
Sub 2에 속하는 상기 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 2와 같다.
[표 2]
Figure pat00058
1. Sub 1의 합성예
상기 반응식 1의 Sub 1은 하기 반응식 2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 2>
Figure pat00059
Sub 1-7의 합성예
Figure pat00060
2,4-dichloro-6-phenyl-1,3,5-triazine (30 g, 132.71 mmol)에 2-(9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (70.77 g, 159.25 mmol), Pd(PPh3)4 (7.67 g, 6.64 mmol), K2CO3 (55.02 g, 398.12 mmol), THF (600 ml), 물 (300 ml)을 첨가한 후, 교반 환류시킨다. 반응이 완료되면, ether와 물로 추출한 후 유기층을 농축시킨 다음, MgSO4로 건조하고 농축시켰다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 51.24 g (수율: 76%)를 얻었다.
Sub 1-29의 합성예
Figure pat00061
2,4-dichloro-6-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-1,3,5-triazine (20 g, 63.26 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 450 mL로 녹인 후에, 2-(4-(dibenzo[b,d]furan-1-yl)phenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (28.11 g, 75.92 mmol), Pd(PPh3)4 (3.66 g, 3.16 mmol), K2CO3 (26.23 g, 189.79 mmol), 물 150 mL을 넣고 상기 Sub 1-7의 실험방법과 동일하게 진행하여 생성물 69.7g (수율: 73%)를 얻었다.
Sub 1-39의 합성예
Figure pat00062
2-([1,1':3',1''-terphenyl]-5'-yl)-4,6-dichloro-1,3,5-triazine (17 g, 44.94 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 340 mL로 녹인 후에, 2-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (16.73 g, 53.93 mmol), Pd(PPh3)4 (2.6 g, 2.25 mmol), K2CO3 (18.63 g, 134.83 mmol), 물 170 mL을 넣고 상기 Sub 1-7의 실험방법과 동일하게 진행하여 생성물 69.7g (수율: 73%)를 얻었다.
2. Sub 2의 합성예
반응식 1의 Sub 2는 하기 반응식 3의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
<반응식 3>
Figure pat00063
Sub 2-4 합성예
Figure pat00064
6-(4-bromonaphthalen-2-yl)naphtho[1,2-b]benzofuran (15 g, 35.44 mmol)에 bis(pinacolato)diboron (CAS Registry Number: 73183-34-3) (11.7 g, 46.07 mmol), PdCl2(dppf) (1.3 g, 1.77 mmol), KOAc (10.4 g, 106.31 mmol), DMF (300 ml)을 첨가한 후, 교반 환류시킨다. 반응이 완료되면, CH2Cl2와 물을 이용하여 유기층을 추출한 다음, MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 12.83 g (수율: 77%)를 얻었다.
Sub 2-25 합성예
Figure pat00065
8-bromobenzo[b]naphtho[2,1-d]thiophene (25 g, 79.82 mmol)에 bis(pinacolato)diboron (CAS registry number, 73183-34-3) (26.35 g, 103.76 mmol), PdCl2(dppf) (3.08 g, 4.21 mmol), KOAc (24.77 g, 252.4 mmol), DMF (500 ml)을 첨가한 후, 교반 환류시킨다. 반응이 완료되면, CH2Cl2와 물을 이용하여 유기층을 추출한 다음, MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 24 g (수율: 83%)를 얻었다.
3. 최종 화합물 합성예
1-13의 합성예
Figure pat00066
Sub 1-11 (34.7g, 80 mmol), Sub 2-25 (30.9g, 80 mmol), K2CO3 (19.3 g, 140 mmol), Pd(PPh3)4 (2.8 g, 2.4 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 THF와 물을 넣어서 녹인 후 80 ℃에서 12시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 칼럼으로 분리하여 생성물을 (37.4g, 71%)를 얻었다.
1-27의 합성예
Figure pat00067
Sub 1-13 (44.6g, 80 mmol)과 Sub 2-43 (30.9g, 80 mmol)을 상기 1-13의 합성방법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물을 (43.2g, 69%)를 얻었다.
1-34의 합성예
Figure pat00068
Sub 1-34 (42.7g, 80 mmol)와 Sub 2-18 (34.9g, 80 mmol)을 상기 1-13의 합성방법을 이용하여 생성물을 (42.7g, 66%)를 얻었다.
1-45의 합성예
Figure pat00069
Sub 1-37 (40.8g, 80 mmol)과 Sub 2-49 (43.1g, 80 mmol)을 상기 1-13의 합성방법을 이용하여 생성물을 (51.0g, 72%)를 얻었다.
1-53의 합성예
Figure pat00070
Sub 1-1 (40.8g, 80 mmol)과 Sub 2-51 (37.0g, 80 mmol)을 상기 1-13의 합성방법을 이용하여 생성물을 (45.4g, 70%)를 얻었다.
1-88의 합성예
Figure pat00071
Sub 1-4 (44.0g, 80 mmol)과 Sub 2-16 (29.6g, 80 mmol)을 상기 1-13의 합성방법을 이용하여 생성물을 (41.2g, 68%)를 얻었다.
상기 합성예와 같은 방법으로 합성된 본 발명의 화합물 1-1 내지 1-124의 FD-MS 값은 하기 표 3과 같다.
[표 3]
Figure pat00072
Figure pat00073
[ 합성예 2] 화학식 2의 합성예
본 발명의 화학식 2로 표시되는 화합물(Final product 2)은 하기 반응식 4와 같이 Sub 3과 Sub 4를 반응시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 4>
Figure pat00074
상기 반응식 4의 Sub 3에 속하는 화합물은 아래와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00075
상기 Sub 3에 속하는 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 4와 같다.
[표 4]
Figure pat00076
상기 반응식 4의 Sub 4에 속하는 화합물은 아래와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00077
상기 Sub 4에 속하는 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 5와 같다.
[표 5]
Figure pat00078
1. Sub 3의 합성예
Sub 3은 하기 반응식 4-1의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 4-1>
Figure pat00079
Sub 3-c(1)의 합성예
Figure pat00080
3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole (45.1 g, 140 mmol)을 DMF 980mL 에 녹인 후, bispinacolborate (39.1 g, 154 mmol), PdCl2(dppf) 촉매 (3.43 g, 4.2 mmol), KOAc (41.3 g, 420 mmol)을 순서대로 첨가하고 24 시간 교반한 후, 얻어진 중간 생성물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 최종 화합물 35.2 g (68 %)을 얻었다.
Sub 3-c(2)의 합성예
Figure pat00081
2-bromo-9-phenyl-9H-carbazole (76.78 g, 238.3 mmol)을 DMF 980mL 에 녹인 후, bis(pinacolato)diboron (66.57 g, 262.1 mmol), Pd(dppf)Cl2 (5.84 g, 7.1 mmol), KOAc (70.16 g, 714.9 mmol)를 첨가하고 24 시간 교반한 후, 얻어진 중간 생성물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 최종 화합물 73.92 g (수율: 84%)을 얻었다.
Sub 3-3의 합성예
Figure pat00082
Sub 3-c(2) (29.5 g, 80 mmol)를 THF 360 mL에 녹인 후, 1-bromo-4-iodobenzene (23.8 g, 84 mmol), Pd(PPh3)4 (2.8 g, 2.4mmol), NaOH (9.6 g, 240mmol), 물 180 mL을 첨가하고 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 22.9 g (72 %)을 얻었다.
Sub 3-5의 합성예
Figure pat00083
Sub 3-c(2) (73.92 g, 200.2 mmol)를 둥근바닥플라스크에서 THF 880 mL로 녹인 후, 1-bromo-2-iodobenzene (85.0 g, 300.3 mmol), Pd(PPh3)4 (11.6 g, 10 mmol), K2CO3 (83 g, 600.6 mmol), 물 440 mL을 첨가하고 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 55.8g (수율: 70%)를 얻었다.
Sub 3-10의 합성예
Figure pat00084
Sub 3-c(1) (29.5 g, 80 mmol)을 THF 360 mL에 녹인후, 3-bromo-3'-iodo-1,1'-biphenyl (30.16 g, 84 mmol), Pd(PPh3)4 (2.8 g, 2.4mmol), NaOH (9.6 g, 240mmol), 물 180 mL 을 첨가하고 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 26.56 g (70 %)을 얻었다.
Sub 3-15의 합성예
Figure pat00085
Sub 3-c(2) (73.92 g, 200.2 mmol)를 둥근바닥플라스크에서 THF 880 mL로 녹인 후, 2-bromo-7-iododibenzo[b,d]furan (112.0g, 300.3 mmol), Pd(PPh3)4 (11.6 g, 10 mmol), K2CO3 (83 g, 600.6 mmol), 물 440 mL을 첨가하고 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 72.4g (수율: 74%)를 얻었다.
Sub 3-22의 합성예
Figure pat00086
Sub 3-c(2) (73.92 g, 200.2 mmol)를 둥근바닥플라스크에서 THF 880 mL로 녹인 후, 1,3-dibromo-5-iodobenzene (108.65 g, 300.3 mmol), Pd(PPh3)4 (11.6 g, 10 mmol), K2CO3 (83 g, 600.6 mmol), 물 440 mL을 첨가하고 교반환류시킨다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 69.7g (수율: 73%)를 얻었다.
2. Sub 4 합성예
반응식 4의 Sub 4는 하기 반응식 4-2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
<반응식 4-2>
Figure pat00087
Sub 4-1의 합성예
Figure pat00088
둥근바닥 플라스크에 bromobenzene (37.1 g, 236.2 mmol)을 넣고 toluene (2200 mL)으로 녹인 후 aniline (20 g, 214.8 mmol), Pd2(dba)3 (9.83 g, 10.7 mmol), P(t-Bu)3 (4.34 g, 21.5 mmol), NaOt-Bu (62 g, 644.3 mmol) 을 순서대로 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 28 g (수율: 77%)를 얻었다.
Sub 4-13의 합성예
Figure pat00089
둥근바닥플라스크에 3-bromodibenzo[b,d]thiophene (42.8 g, 162.5 mmol)을 넣고 toluene(1550 mL)으로 녹인 후, [1,1'-biphenyl]-4-amine (25 g, 147.7 mmol), Pd2(dba)3 (6.76 g, 7.4 mmol), P(t-Bu)3 (3 g, 14.8 mmol), NaOt-Bu (42.6 g, 443.2 mmol) 을 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 37.9 g (수율: 73%)를 얻었다.
3. 최종 화합물의 합성예
2-10의 합성예
Figure pat00090
Sub 3-5 (20.7 g, 52.0 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 toluene (500 mL)으로 녹인 후, Sub 4-35 (24.5 g, 59.8 mmol), Pd2(dba)3 (2.4 g, 2.6 mmol), P(t-Bu)3 (1.05 g, 5.2 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol)을 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리한 후 재결정하여 생성물 26.48 g (수율: 70%)을 얻었다.
2-37의 합성예
Figure pat00091
Sub 3-6 (20.7 g, 52.0 mmol), toluene (500 mL), Sub 4-1 (8.0 g, 47.3 mmol), Pd2(dba)3 (2.4 g, 2.6 mmol), P(t-Bu)3 (1.05 g, 5.2 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물을 16.1 g (수율: 70%) 얻었다.
2-54 합성예
Figure pat00092
(1) Inter_A-1의 합성
Sub 3-22 (24.8g, 52.0 mmol), Sub 4-2 (11.6g, 47.3 mmol), toluene (500 mL), Pd2(dba)3 (2.4 g, 2.6 mmol), P(t-Bu)3 (1.05 g, 5.2 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물 Inter_A-1을 25.01 g (수율: 62%) 얻었다.
(2) 2-54의 합성
Inter_A-1 (20.5 g, 32 mmol), Sub 4-13 (10.1 g, 36.7 mmol), toluene (305 mL), Pd2(dba)3 (1.5 g, 1.6 mmol), P(t-Bu)3 (0.65 g, 3.2 mmol), NaOt-Bu (8.4 g, 87.2 mmol)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물 2-54를 19.7g (수율: 74%) 얻었다.
2-73 합성예
Figure pat00093
Sub 3-33 (8.73 g, 22 mmol), Sub 4-46을 (9.1 g, 25.2 mmol), Pd2(dba)3 (1 g, 1.1 mmol), P(t-Bu)3 (0.4 g, 2.2 mmol), NaOt-Bu (5.74 g, 60 mmol), toluene (210 mL)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물 2-73을 12.7 g (수율: 85%) 얻었다.
2-86 합성예
Figure pat00094
Sub 3-34 (12.2 g, 22 mmol), Sub 4-12 (12.3 g, 25.4 mmol), Pd2(dba)3 (1.0 g, 1.1 mmol), P(t-Bu)3 (0.4 g, 2.2 mmol), NaOt-Bu (5.8g, 60mmol), toluene (210 mL)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물 2-86을 17.1 g (수율: 81%) 얻었다.
2-128 합성예
Figure pat00095
Sub 3-35 (13.9 g, 24.1 mmol), Sub 4-16 (12.1 g, 55.4 mmol), Pd2(dba)3 (2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3 (1 g, 4.8 mmol), NaOt-Bu (8.3 g, 86.7 mmol), toluene (260 mL)을 상기 2-10의 합성법과 같은 방법으로 진행시켜서 생성물 2-128을 16.5g (수율: 80%) 얻었다.
상기와 같은 합성법으로 합성한 본 발명의 화합물 2-1 내지 2-136의 FD-MS 값은 하기 표 6과 같다.
[표 6]
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
유기전기소자의 제조평가
[실시예 1] 적색유기발광소자
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 4,4',4"-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하, 2-TNATA로 약기함) 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 정공주입층을 형성하였다. 이어서, N,N'-Bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하 NPB로 약기함)을 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
다음으로, 정공수송층 상부에 30nm 두께의 발광층을 형성하였는데, 이때 본 발명의 화합물 1-10을 호스트로, bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(Ⅲ)acetylacetonate(이하 (piq)2Ir(acac)로 약기함)을 도펀트로 사용하되, 호스트와 도펀트를 95:5 중량비가 되도록 사용하였다.
다음으로, 상기 발광층 상에 (1,1'-비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄(이하 BAlq로 약기함)을 10 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 그 위에 bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium (이하 BeBq2로 약칭함)을 40 nm 두께로 성막하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 상에 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 15]
발광층의 호스트 물질로 화합물 1-10 대신 하기 표 7에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[ 비교예 1] 내지 [ 비교예 4]
발광층의 호스트 물질로 본 발명의 화합물 1-10 대신 하기 비교화합물 1 내지 비교화합물 4 중 하나를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 1> <비교화합물 2> <비교화합물 3> <비교화합물 4>
Figure pat00099
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 15 및 비교예 1 내지 4에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치 (photoresearch) 사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 2500cd/m2 기준휘도에서 맥사이언스사의 수명측정장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 7과 같다.
[표 7]
Figure pat00100
상기 표 7로부터, 본 발명의 화합물을 발광층의 인광 적색 호스트 재료로 사용한 소자가 비교화합물 1 내지 비교화합물 4를 사용한 경우에 비해 구동전압이 낮아지고 효율 및 수명이 현저히 향상되는 것을 확인할 수 있다.
비교화합물 1 내지 비교화합물 4와 본 발명의 화합물은 기본 골격이 트리아진과 방향족환이 축합된 헤테로환을 포함한다는 점에서는 유사하지만, 비교화합물 1은 트리아진과 2,1-벤조나프토퓨란(benzo[b]naphtho[2,1-d]furan)이 직접 결합하고, 비교화합물 2는 트리아진과 2,1-벤조나프토퓨란이 페닐 연결기로 연결된 것이 본 발명의 화합물과 차이가 있다. 또한, 비교화합물 3은 트리아진과 4환 사이에 3환의 연결기를 갖는 것이 본 발명의 화합물과 유사하나, 트리아진과 링커로 연결된 4환의 헤테로환의 헤테로원소가 N이라는 점에서 차이가 있으며, 비교화합물 5는 2,1-벤조나프토퓨란과 트리아진 사이에 페닐-페난트렌 연결기가 도입되고, 트리아진이 페난트렌의 ortho 위치로 결합된 것에 차이가 있다.
비교예 1 내지 4를 비교해보면, 트리아진과 2,1-벤조나프토퓨란(benzo[b]naphtho[2,1-d]furan) 또는 2,1-벤조나프토싸이오펜(benzo[b]naphtho[2,1-d]thiophene) 사이에 단일결합 또는 다환고리를 연결기로 가질 경우, 구동전압, 효율 및 수명이 크게 변화하는 것을 알 수 있다. 이로부터 화합물의 골격과 연결기의 차이가 소자의 전기적 특성에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 화학식 1-A로 표시되는 화합물은 나프탈렌측에 트리아진이 결합되고, 단일결합 또는 축합고리의 연결기가 도입됨으로써, 적절한 T1 값과 LUMO 값을 가지게 되고, 비교예 1 내지 4보다 소자 특성이 현저히 개선된 것으로 보인다.
　그리고, 본 발명의 실시예 15의 경우 소자의 수명이 개선되었는데, 2,1-벤조나프토퓨란 또는 2,1-벤조나프토싸이오펜에 수소 이외의 치환기가 결합될 경우 유기전기소자의 특성이 개선된다는 것을 확인할 수 있다. 치환기가 결합되면서 입체적 구조를 형성하기 때문에 낮은 증착온도를 가지게 되고, 분자량의 증가로 유리전이온도가 향상되어 증착시의 분해를 억제하고 열 안정성이 증가하기 때문인 것으로 보인다.
따라서, 본 발명의 2,1-벤조나프토퓨란 또는 2,1-벤조나프토싸이오펜과 같은 4환 고리에 트리아진이 결합되는 위치, 연결기의 유무 및 그 종류, 치환기 결합 여부 등에 따라 화합물의 에너지 레벨(HOMO, LUMO 및 T1)의 값이 달라지게 되고, 본 발명의 화합물의 경우, 비교화합물에 비해 발광층으로 전자가 넘어오기 용이한 LUMO 값과 도펀트로 에너지 전이가 효율적으로 일어나기 위한 T1값을 가지기 때문에 소자 특성이 개선된 것으로 판단된다. 특히, 본 발명의 화학식 1-A로 표시되는 화합물이 소자 성능 측면에서 레드호스트 재료로 적합함을 알 수 있다.
[ 실시예 16] 발광층 혼합 인광호스트
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 2-TNATA 막을 진공증착하여 60 nm 두께로 정공주입층을 형성하였다. 이어서, NPB를 55 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
다음으로, 정공수송층 상부에 30nm 두께의 발광층을 형성하였는데, 이때 본 발명의 화합물 1-10(제1호스트)과 화합물 2-9(제2호스트)를 3:7의 중량비로 혼합한 혼합물을 호스트로, (piq)2Ir(acac)를 도펀트로 사용하되, 호스트와 도펀트를 95:5 중량비가 되도록 사용하였다.
다음으로, 상기 발광층 상에 BAlq를 5 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 그 위에 BeBq2를 45 nm 두께로 성막하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 상에 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[ 실시예 17] 내지 [ 실시예75 ]
발광층의 호스트 물질로 하기 표 8에 기재된 제1호스트 화합물과 제2호스트 화합물을 혼합한 혼합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[ 비교예 5] 내지 [ 비교예 8]
발광층의 호스트 물질로 하기 표 8에 기재된 것과 같이 단독 화합물 1-22, 화합물 1-32, 화합물 1-49 또는 화합물 1-94를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[ 비교예 9] 및 [ 비교예 10]
발광층의 호스트 물질로 하기 표 8에 기재된 것과 같이 비교화합물 5와 6의 혼합물 또는 비교화합물 5와 7의 혼합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
본 발명의 실시예 16 내지 실시예 75 및 비교예 5 내지 비교예 10에 의해 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치 (photoresearch) 사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 2500cd/m2 기준휘도에서 맥사이언스사의 수명측정장비를 통해 T95 수명을 측정하였으며, 그 측정 결과는 하기 표 8과 같다.
<비교화합물 5> <비교화합물 6> <비교화합물 7>
Figure pat00101
[표 8]
Figure pat00102
Figure pat00103
상기 표 8로부터 알 수 있듯이, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 본 발명의 유기전기발광소자용 화합물을 혼합하여 인광 호스트로 사용할 경우(실시예 16~실시예 75), 단일 물질을 사용한 비교예 (비교예 5~비교예 8) 및 비교화합물 5와 비교화합물 6을 혼합한 비교예 9, 비교화합물 5와 비교화합물 7을 혼합한 비교예 10에 비해 구동전압, 효율 및 수명이 현저히 향상되었다.
즉, 본 발명의 화합물을 단독으로 사용한 경우보다 비교화합물을 두 종류 혼합하여 사용한 경우 소자 특성이 더 향상되었으며, 비교화합물을 두 종류 혼합한 것보다는 본 발명의 화학식 1에 따른 화합물과 화학식 2에 따른 화합물을 혼합한 호스트를 사용할 경우 구동전압이 낮아지고 효율 및 수명이 훨씬 향상되었다.
본 발명의 발명자들은 이러한 결과로부터 화학식 1의 물질과 화학식 2의 물질을 혼합한 혼합물의 경우 각각의 물질이 갖는 특성 이외의 다른 신규한 특성을 갖는다고 판단하여, 이들 각 물질 및 혼합물을 사용하여 PL lifetime을 측정하였다. 그 결과 본 발명 화학식 1 및 화학식 2를 혼합한 혼합물의 경우 단독 화합물일때와 달리 새로운 PL 파장이 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
이는 본 발명의 화합물을 혼합하여 사용할 경우 각각의 물질이 갖는 에너지 준위를 통해 전자와 정공이 이동되는 것뿐만 아니라, 혼합으로 인하여 형성된 새로운 에너지 준위를 갖는 신규 영역(exciplex)에 의한 전자 및 정공의 이동 또는 에너지 전달로 인해 효율 및 수명이 증가한 것으로 판단된다. 이는 본 발명의 혼합물을 사용할 경우 혼합 박막이 exciplex 에너지 전달 및 발광 프로세스를 보이는 중요한 예라고 할 수 있다.
또한, 전자뿐만 아니라 정공에 대한 안정성이 높고, 높은 T1 값을 갖는 화학식 1로 표시되는 다환 화합물에 정공(hole) 특성이 강한 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합할 경우, 높은 T1과 높은 LUMO 에너지 값으로 인해 전자 블로킹 능력이 향상되고, 발광층에 더 많은 hole이 빠르고 쉽게 이동하게 된다. 이와 같이 정공이 발광층에 더 빨리 이동하고 전자 블로킹 능력이 향상되면 발광층 내에서 전하 균형이 증가하게 되어 정공수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 잘 이루지고, 그로 인해 HTL 계면의 열화 또한 감소하여 소자 전체의 구동 전압, 효율 그리고 수명이 극대화된다. 따라서, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 조합하여 호스트로 사용할 경우 전기 화학적 시너지 작용으로 소자 전체의 성능을 향상된다.
특히, 다이벤조싸이오펜(DBT)이나 다이벤조퓨란(DBF)에 벤젠 고리가 하나 더 추가로 형성되어 4환 고리를 포함하는 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 공액 길이(conjugation length)가 길어짐에 따라 밴드갭이 좁아지고, 따라서 보다 장파장에서 흡수 및 발광이 일어나므로 소자의 전기적 특성이 개선된 것으로 보인다.
또한, 전하가 이동시 주울열(Joule heating)이 발생하여 수명에 영향을 미치게 되는데, 비교화합물 5 내지 7보다 높은 유리전이온도를 가지는 본 발명의 화합물들은 열적 안정성이 우수하게 되므로 소자의 수명을 개선된 것으로 보인다.
[ 실시예 76] 및 [ 실시예 77]
하기 표 9에 기재된 것과 같이 본 발명의 화합물 1-45와 화합물 2-54를 7:3 또는 5:5의 중량비로 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[ 실시예 78] 및 [ 실시예 79]
하기 표 9에 기재된 것과 같이 본 발명의 화합물 1-82와 화합물 2-117을 7:3 또는 5:5의 중량비로 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 16과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
본 발명의 실시예 76 내지 실시예 79에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치 (photoresearch) 사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 2500cd/m2 기준휘도에서 맥사이언스사의 수명측정장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 9와 같다. 실시예 52 및 실시예 71은 표 8에서와 동일하게 제1호스트와 제2호스트를 3:7로 혼합하여 사용한 경우의 소자 특성 측정 결과이다.
[표 9]
Figure pat00104
상기 표 9는 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물(제1호스트)과 화학식 2로 표시되는 화합물(제2호스트)를 비율을 달리하여(7:3, 5:5, 3:7) 혼합한 후 이를 호스트로 사용하여 소자 특성을 측정한 결과를 나타낸다.
상기 표 9를 참조해보면, 제1호스트와 제2호스트의 혼합 비율이 3:7일때 구동전압이 가장 낮고 효율 및 수명이 가장 우수하였고, 제1호스트의 양을 많이 할수록 구동전압이 높아지고 효율 및 수명이 저하되었다.
이러한 결과로부터 화학식 1보다 홀 특성이 상대적으로 강한 화학식 2로 표시되는 화합물의 양이 더 많을수록 발광층 내 전하 균형이 극대화됨으로써 효율 및 수명이 향상된 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 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 (29)

  1. 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 유기물층은 인광성 발광층을 포함하고, 상기 인광성 발광층의 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 제 1화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 제 2화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1> <화학식 2>
    Figure pat00105

    상기 화학식에서,
    X1은 O 또는 S이고,
    Ar1 내지 Ar5는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar4와 Ar5끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    L1 내지 L4는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
    R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    a는 0~9의 정수, b는 0~4의 정수, c는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R1 각각, 복수의 R2 각각, 복수의 R3 각각은 서로 같거나 상이하며,
    n은 1~3의 정수이며, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 Ar4 각각, 복수의 Ar5 각각은 서로 같거나 상이하며,
    상기 L'은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 하기 화학식 1-1로부터 도출되는 화합물은 제외되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-1>
    Figure pat00106

    상기 화학식 1-1에서, L1 내지 L3, X1, R1, a는 제1항에서 정의된 것과 같고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C18의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C16의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 L1 내지 L4는 서로 독립적으로 하기 화학식 b-1 내지 b-13 중에서 하나인 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 b-1> <화학식 b-2> <화학식 b-3> <화학식 b-4>
    Figure pat00107

    <화학식 b-5> <화학식 b-6> <화학식 b-7> <화학식 b-8>
    Figure pat00108
    Figure pat00109

    <화학식 b-9> <화학식 b-10>
    Figure pat00110

    <화학식 b-11> <화학식 b-12> <화학식 b-13>
    Figure pat00111

    상기 화학식에서,
    R5 내지 R7은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    Y는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이고,
    Z1 내지 Z3은 서로 독립적으로 C, C(R') 또는 N이고, Z1 내지 Z3 중에서 적어도 하나는 N이며,
    f는 0 내지 6의 정수이고, e, g, h, i는 각각 0 내지 4의 정수이고, j, k는 각각 0 내지 3의 정수이고, l은 각각 0 내지 2의 정수이고, m은 0 내지 3의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R5 각각, 복수의 R6 각각, 복수의 R7 각각은 서로 동일하거나 상이하며,
    상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며,
    C(R')(R")에서 R'와 R"끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, C(R')에서 이웃한 R'끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-A 내지 화학식 1-E 중에서 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-A> <화학식 1-B>
    Figure pat00112
    Figure pat00113

    <화학식 1-C> <화학식 1-D>
    Figure pat00114
    Figure pat00115

    <화학식 1-E>
    Figure pat00116

    상기 화학식에서,
    Ar1, Ar2, L1 내지 L3, X1, R1, a는 제1항에서 정의된 것과 같고,
    X2 및 X3은 서로 독립적으로 O 또는 S이며,
    R4, R8 및 R9는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    d는 0~7의 정수이고, i 및 j는 각각 0~6의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R4 각각, 복수의 R8 각각, 복수의 R9 각각은 서로 같거나 상이하며,
    상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 화학식 1-A는 하기 화학식 1-A-1 내지 화학식 1-A-6 중에서 하나로 표시될 수 있는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-A-1> <화학식 1-A-2> <화학식 1-A-3>
    Figure pat00117

    <화학식 1-A-4> <화학식 1-A-5> <화학식 1-A-6>
    Figure pat00118

    상기 화학식에서, Ar1, Ar2, L1~L3, X1, R1, a는 제4항에서 정의된 것과 같다.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 화학식 1-D는 하기 화학식 1-D-1 또는 화학식 1-D-2로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-D-1> <화학식 1-D-2>
    Figure pat00119

    상기 화학식에서,
    Ar1, Ar2, L1, L2, X1, R1, a는 제4항에서 정의된 것과 같다.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 화학식 1-E는 하기 화학식 1-E-1 내지 화학식 1-E-7 중에서 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-E-1>
    Figure pat00120

    <화학식 1-E-2> <화학식 1-E-3>
    Figure pat00121

    <화학식 1-E-4> <화학식 1-E-5>
    Figure pat00122
    Figure pat00123

    <화학식 1-E-6> <화학식 1-E-7>
    Figure pat00124

    상기 화학식에서, Ar1, L1~L3, X1, X2, R1, R4, a, d는 제4항에서 정의된 것과 같고, R2는 R4와 동일하게 정의되고, b는 0~7의 정수이고, b가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R2는 각각 동일하거나 상이하다.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-A 또는 화학식 2-B로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 2-A> <화학식 2-B>
    Figure pat00125

    상기 화학식에서, L4, Ar3 내지 Ar5, R2, R3, b 및 c는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-C 내지 화학식 2-F 중 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 2-C> <화학식 2-D>
    Figure pat00126

    <화학식 2-E> <화학식 2-F>
    Figure pat00127

    상기 화학식에서, Ar3 내지 Ar5, R2, R3, b 및 c는 제1항에서 정의된 것과 같고,
    R10 내지 R13은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; -La-N(Ra)(Rb); 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    k 및 l은 각각 0 내지 4의 정수이고, n 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R10 각각, 복수의 R11 각각, 복수의 R12 각각, 복수의 R13 각각은 서로 동일하거나 상이하고,
    V는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이며,
    상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, R'와 R"는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-G 내지 화학식 2-R 중 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 2-G> <화학식 2-H> <화학식 2-I>
    Figure pat00128

    <화학식 2-J> <화학식 2-K> <화학식 2-L>
    Figure pat00129

    <화학식 2-M> <화학식 2-N> <화학식 2-O>
    Figure pat00130

    <화학식 2-P> <화학식 2-Q> <화학식 2-R>
    Figure pat00131

    상기 화학식에서, Ar3 내지 Ar5, L4, R2, R3, b 및 c는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 3-S 또는 화학식 3-T 로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 2-S> <화학식 2-T>
    Figure pat00132

    상기 화학식에서, Ar3 내지 Ar5, L4, R2, R3, b 및 c는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2에서 n=1인 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2에서 n=2인 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 3-U로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 2-U>
    Figure pat00133

    상기 화학식에서, Ar3, Ar5, L4, R2, R3, b, c 및 n은 제1항에서 정의된 것과 같고,
    U는 N-(La-Ara), O, S 또는 C(R')(R")이고,
    R14 및 R15는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C20의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    o는 0 내지 3의 정수이고, p는 0 내지 4의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R14 각각, 복수의 R15 각각은 서로 같거나 상이할 수 있고,
    상기 R' 및 R"는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, R'와 R"는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 Ara는 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139
    .
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145
    .
  17. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pat00146

    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-A 내지 화학식 1-C 중에서 하나로 표시되며,
    <화학식 1-A> <화학식 1-B>
    Figure pat00147
    Figure pat00148

    <화학식 1-C>
    Figure pat00149

    상기 화학식에서,
    X1 및 X3은 서로 독립적으로 O 또는 S이고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C18의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C15의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고,
    L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
    R1은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    R8는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; C3~C20의 지방족고리와 C6~C20의 방향족고리의 융합고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    a는 0~9의 정수이고, i는 0~6의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 복수의 R4 각각, 복수의 R8 각각은 서로 같거나 상이하며,
    상기 L'는 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.
    상기 La는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C20의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 지방족고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    단, 화학식 1-A에서, L3가 아릴렌기인 경우, X1을 포함하는 다환고리와 트리아진 부분이 모두 L3의 동일한 고리에 이웃하여 결합되는 경우는 제외한다.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 하기 화학식 1-1로부터 도출되는 화합물은 제외되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 1-1>
    Figure pat00150

    상기 화학식 1-1에서, Ar1, Ar2, L1 내지 L3, X1, R1, a는 제17항에서 정의된 것과 같다.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 화학식 1은 화학식 1-A이며, 상기 화학식 1-A는 하기 화학식 1-A-7인 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 1-A-7>
    Figure pat00151

    상기 화학식에서, Ar1, Ar2, L2, X1, R1, a는 제17항에서 정의된 것과 같다.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 화학식 1은 화학식 1-A이며,
    상기 화학식 1-A에서 L3은 2환 이상이 축합된 축합환인 것을 특징으로 하는 화합물.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 화학식 1-D는 하기 화학식 1-D-1 또는 화학식 1-D-2로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자:
    <화학식 1-D-1> <화학식 1-D-2>
    Figure pat00152

    상기 화학식에서, Ar1, Ar2, L1, L2, X1, R1, a는 제17항에서 정의된 것과 같다.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 화학식 1-A는 하기 화학식 1-E-1 내지 1-E-7 중에서 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 1-E-1>
    Figure pat00153

    <화학식 1-E-2> <화학식 1-E-3>
    Figure pat00154

    <화학식 1-E-4> <화학식 1-E-5>
    Figure pat00155
    Figure pat00156

    <화학식 1-E-6> <화학식 1-E-7>
    Figure pat00157

    상기 화학식에서, Ar1, L1~L3, X1, X2, R1, R4, a, d는 제17항에서 정의된 것과 같고, R2는 R4와 동일하게 정의되고, b는 0~7의 정수이고, b가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R2는 각각 동일하거나 상이하다.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 Ar1과 Ar2는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 화합물.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 Ar1과 Ar2는 아릴기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  25. 제 17항에 있어서,
    상기 Ar1 또는 Ar2가 나프틸기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  26. 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 유기물층은 제17항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함된 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  28. 제1항 또는 제26항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
    상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
KR1020180156638A 2018-12-07 2018-12-07 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 KR20200070462A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156638A KR20200070462A (ko) 2018-12-07 2018-12-07 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US17/309,586 US20220037594A1 (en) 2018-12-07 2019-11-19 Compound for organic electronic element, organic electronic element using the same, and an electronic device thereof
PCT/KR2019/015809 WO2020116822A1 (ko) 2018-12-07 2019-11-19 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US17/935,624 US11800795B2 (en) 2018-12-07 2022-09-27 Compound for organic electric element, organic electric element using the same, and an electronic device thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156638A KR20200070462A (ko) 2018-12-07 2018-12-07 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200070462A true KR20200070462A (ko) 2020-06-18

Family

ID=70975482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180156638A KR20200070462A (ko) 2018-12-07 2018-12-07 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220037594A1 (ko)
KR (1) KR20200070462A (ko)
WO (1) WO2020116822A1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200092879A (ko) * 2019-01-25 2020-08-04 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
CN113292481A (zh) * 2021-03-31 2021-08-24 吉林奥来德光电材料股份有限公司 有机电致发光化合物、其制备方法和应用
KR20210113959A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 주식회사 엘지화학 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
KR20210113960A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 주식회사 엘지화학 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
CN113528122A (zh) * 2021-09-15 2021-10-22 浙江华显光电科技有限公司 一种二元组合物、制剂、有机发光器件及显示或照明装置
WO2023112915A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 出光興産株式会社 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
WO2024025364A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 엘티소재주식회사 헤테로고리 화합물, 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020149521A1 (en) * 2019-01-18 2020-07-23 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Organic electroluminescent compound and organic electroluminescent device comprising the same
CN113939508A (zh) * 2020-03-09 2022-01-14 株式会社Lg化学 新型化合物及包含其的有机发光器件
WO2021182834A1 (ko) * 2020-03-09 2021-09-16 주식회사 엘지화학 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
CN117659000A (zh) * 2021-01-29 2024-03-08 三星Sdi株式会社 用于有机光电器件的化合物、用于有机光电器件的组合物、有机光电器件及显示器件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101828669B1 (ko) * 2015-03-11 2018-02-12 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR101934385B1 (ko) * 2016-03-16 2019-01-02 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102087319B1 (ko) * 2016-03-24 2020-05-27 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102018683B1 (ko) * 2016-07-14 2019-09-04 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20180023511A (ko) * 2016-08-26 2018-03-07 에스에프씨 주식회사 신규한 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR101857632B1 (ko) * 2018-02-02 2018-05-14 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200092879A (ko) * 2019-01-25 2020-08-04 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20210113959A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 주식회사 엘지화학 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
KR20210113960A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 주식회사 엘지화학 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
CN113292481A (zh) * 2021-03-31 2021-08-24 吉林奥来德光电材料股份有限公司 有机电致发光化合物、其制备方法和应用
CN113528122A (zh) * 2021-09-15 2021-10-22 浙江华显光电科技有限公司 一种二元组合物、制剂、有机发光器件及显示或照明装置
CN113528122B (zh) * 2021-09-15 2022-03-11 浙江华显光电科技有限公司 一种二元组合物、制剂、有机发光器件及显示或照明装置
WO2023112915A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 出光興産株式会社 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
WO2024025364A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 엘티소재주식회사 헤테로고리 화합물, 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
US20220037594A1 (en) 2022-02-03
WO2020116822A1 (ko) 2020-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102126804B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200069449A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200070462A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102611159B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102373110B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200131681A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102654688B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200082112A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200129334A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200077203A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20210071555A (ko) 유기화합물을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102621618B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200134877A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200129336A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102381326B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102597555B1 (ko) 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20190140586A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20210014411A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20210022272A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200136072A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200082086A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20220126083A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102638040B1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200028294A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20200109533A (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal