KR20200137515A - 유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
화학식 1에 대한 상세 내용은 명세서에 기재한 바와 같다.

Description

유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치{COMPOUND FOR ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE, COMPOSITION FOR ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectronic diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목 받고 있다. 유기 발광 소자는 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 유기 발광 소자의 성능은 전극 사이에 위치하는 유기 재료에 의해 많은 영향을 받는다.
일 구현예는 고효율 및 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
n은 0 또는 1의 정수이다.
다른 구현예에 따르면, 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 및 제2 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 전술한 화학식 1로 표현되며, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 2; 또는 하기 화학식 3 및 화학식 4의 조합으로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ra 및 R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
m은 0 내지 2의 정수이고;
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 3 및 4에서,
Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
화학식 3의 인접한 2개의 *은 화학식 4와 연결되고,
화학식 4와 연결되지 않은 화학식 3의 *은 각각 독립적으로 C-La-Rb이고,
La, L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Rb 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이다.
또 다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
고효율 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C20 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C5 알킬기 또는 C6 내지 C18 아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "인접한 기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족의 단환식 또는 다환식 고리, 또는 치환 또는 비치환된 방향족의 단환식 또는 다환식 헤테로고리를 형성"이란, 방향족 고리 또는 방향족 헤테로고리에 연결기 없이 단일결합으로 직접 치환된 임의의 두 치환기가 인접할 때 서로 연결되어 추가 고리를 형성하는 것을 의미한다.
일 예로, 인접한 기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족의 단환식 또는 다환식 추가 고리를 형성할 수 있고, 구체적인 일 예로 치환 또는 비치환된 방향족의 단환식 추가 고리를 형성할 수 있다.
예컨대 카바졸의 벤젠 고리에 직접 치환된 임의의 두 치환기는 서로 연결되어 추가 고리를 형성함으로써 상기 카바졸의 벤젠 고리와 함께 치환 또는 비치환된 벤조카바졸기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조카바졸기를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 총괄하는 개념으로서, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소가 p-오비탈을 가지면서, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 형태, 예컨대 페닐기, 나프틸기 등을 포함하고, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 시그마 결합을 통하여 연결된 형태, 예컨대 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등을 포함하며, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리, 예컨대 플루오레닐기 등을 포함할 수 있다.
아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 상위 개념으로서, 아릴기, 시클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에 탄소 (C) 대신 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.
일 예로 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 2 이상의 헤테로아릴기는 시그마 결합을 통하여 직접 연결되거나, 상기 헤테로아릴기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 1로 표현된다.
[화학식 1]
Figure pat00005
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고, R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며, n은 0 또는 1의 정수이다.
화학식 1로 표현되는 화합물은 페닐기와 9-카바졸일기가 치환된 트리아진에 적어도 2개의 디벤조퓨란 또는 적어도 2개의 디벤조티오펜 또는 디벤조퓨란과 디벤조티오펜 또는 디벤조티오펜과 디벤조퓨란이 연속으로 결합되는 구조를 갖는다.
상기 구조는 트리아진을 중심으로 한 쪽에는 9-카바졸이 도입되고, 다른 한 쪽에는 적어도 2개의 디벤조퓨란 또는 적어도 2개의 디벤조티오펜 또는 디벤조퓨란과 디벤조티오펜 또는 디벤조티오펜과 디벤조퓨란이 도입됨으로써 바이폴라 특성을 구현할 수 있다.
특히 적어도 2개의 디벤조퓨란 또는 적어도 2개의 디벤조티오펜 또는 디벤조퓨란과 디벤조티오펜 또는 디벤조티오펜과 디벤조퓨란이 도입됨에 따라 카바졸 대비 높은 전자/정공 이동도를 가질 수 있고, 이로 인해 상기 화합물을 적용한 소자는 저구동 특성이 구현될 수 있다.
또한, 상기 적어도 2개의 디벤조퓨란 또는 적어도 2개의 디벤조티오펜 또는 디벤조퓨란과 디벤조티오펜 또는 디벤조티오펜과 디벤조퓨란은 연결기 없이 직접 결합된 형태로 도입되어 분자 내 HOMO/LUMO 전자 구름의 경계를 명확하게 나누어 주며, 이에 따라 높은 T1 값을 갖게 되므로 이를 적용할 경우 고효율·장수명 소자를 구현할 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 1은 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜이 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜과 결합되는 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00006
[화학식 1-2]
Figure pat00007
[화학식 1-3]
Figure pat00008
[화학식 1-4]
Figure pat00009
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1-1은 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜이 트리아진과 결합되는 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1a 내지 화학식 1-1d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1a] [화학식 1-1b]
Figure pat00010
Figure pat00011
[화학식 1-1c] [화학식 1-1d]
Figure pat00012
Figure pat00013
상기 화학식 1-1a 내지 화학식 1-1d에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-1a는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1a-Ⅰ 내지 화학식 1-1a-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1a-Ⅰ] [화학식 1-1a-Ⅱ]
Figure pat00014
Figure pat00015
[화학식 1-1a-Ⅲ] [화학식 1-1a-Ⅳ]
Figure pat00016
Figure pat00017
상기 화학식 1-1a-Ⅰ 내지 화학식 1-1a-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-1b는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1b-Ⅰ 내지 화학식 1-1b-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1b-Ⅰ] [화학식 1-1b-Ⅱ]
Figure pat00018
Figure pat00019
[화학식 1-1b-Ⅲ] [화학식 1-1b-Ⅳ]
Figure pat00020
Figure pat00021
상기 화학식 1-1b-Ⅰ 내지 화학식 1-1b-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-1c는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1c-Ⅰ 내지 화학식 1-1c-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1c-Ⅰ] [화학식 1-1c-Ⅱ]
Figure pat00022
Figure pat00023
[화학식 1-1c-Ⅲ] [화학식 1-1c-Ⅳ]
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 화학식 1-1c-Ⅰ 내지 화학식 1-1c-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-1d는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-1d-Ⅰ 내지 화학식 1-1d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1d-Ⅰ] [화학식 1-1d-Ⅱ]
Figure pat00026
Figure pat00027
[화학식 1-1d-Ⅲ] [화학식 1-1d-Ⅳ]
Figure pat00028
Figure pat00029
상기 화학식 1-1d-Ⅰ 내지 화학식 1-1d-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1-2는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜이 트리아진과 결합되는 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-2a 내지 화학식 1-2d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-2a] [화학식 1-2b]
Figure pat00030
Figure pat00031
[화학식 1-2c] [화학식 1-2d]
Figure pat00032
Figure pat00033
상기 화학식 1-2a 내지 화학식 1-2d에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-2a는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-2a-Ⅰ 내지 화학식 1-2a-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-2a-Ⅰ] [화학식 1-2a-Ⅱ]
Figure pat00034
Figure pat00035
[화학식 1-2a-Ⅲ] [화학식 1-2a-Ⅳ]
Figure pat00036
Figure pat00037
상기 화학식 1-2a-Ⅰ 내지 화학식 1-2a-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-2b는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-2b-Ⅰ 내지 화학식 1-2b-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-2b-Ⅰ] [화학식 1-2b-Ⅱ]
Figure pat00038
Figure pat00039
[화학식 1-2b-Ⅲ] [화학식 1-2b-Ⅳ]
Figure pat00040
Figure pat00041
상기 화학식 1-2b-Ⅰ 내지 화학식 1-2b-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-2c는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-2c-Ⅰ 내지 화학식 1-2c-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-2c-Ⅰ] [화학식 1-2c-Ⅱ]
Figure pat00042
Figure pat00043
[화학식 1-2c-Ⅲ] [화학식 1-2c-Ⅳ]
Figure pat00044
Figure pat00045
상기 화학식 1-2c-Ⅰ 내지 화학식 1-2c-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-2d는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-2d-Ⅰ 내지 화학식 1-2d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-2d-Ⅰ] [화학식 1-2d-Ⅱ]
Figure pat00046
Figure pat00047
[화학식 1-2d-Ⅲ] [화학식 1-2d-Ⅳ]
Figure pat00048
Figure pat00049
상기 화학식 1-2d-Ⅰ 내지 화학식 1-2d-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1-3은 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜이 트리아진과 결합되는 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-3a] [화학식 1-3b]
Figure pat00050
Figure pat00051
[화학식 1-3c][화학식 1-3d]
Figure pat00052
Figure pat00053
상기 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-3a는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-3a-Ⅰ 내지 화학식 1-3a-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-3a-Ⅰ] [화학식 1-3a-Ⅱ]
Figure pat00054
Figure pat00055
[화학식 1-3a-Ⅲ] [화학식 1-3a-Ⅳ]
Figure pat00056
Figure pat00057
상기 화학식 1-3a-Ⅰ 내지 화학식 1-3a-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-3b는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-3b-Ⅰ 내지 화학식 1-3b-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-3b-Ⅰ] [화학식 1-3b-Ⅱ]
Figure pat00058
Figure pat00059
[화학식 1-3b-Ⅲ] [화학식 1-3b-Ⅳ]
Figure pat00060
Figure pat00061
상기 화학식 1-3b-Ⅰ 내지 화학식 1-3b-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-3c는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-3c-Ⅰ 내지 화학식 1-3c-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-3c-Ⅰ] [화학식 1-3c-Ⅱ]
Figure pat00062
Figure pat00063
[화학식 1-3c-Ⅲ] [화학식 1-3c-Ⅳ]
Figure pat00064
Figure pat00065
상기 화학식 1-3c-Ⅰ 내지 화학식 1-3c-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-3d는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-3d-Ⅰ 내지 화학식 1-3d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-3d-Ⅰ] [화학식 1-3d-Ⅱ]
Figure pat00066
Figure pat00067
[화학식 1-3d-Ⅲ] [화학식 1-3d-Ⅳ]
Figure pat00068
Figure pat00069
상기 화학식 1-3d-Ⅰ 내지 화학식 1-3d-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1-4는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜이 트리아진과 결합되는 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-4a] [화학식 1-4b]
Figure pat00070
Figure pat00071
[화학식 1-4c] [화학식 1-4d]
Figure pat00072
Figure pat00073
상기 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-4a는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-4a-Ⅰ 내지 화학식 1-4a-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-4a-Ⅰ] [화학식 1-4a-Ⅱ]
Figure pat00074
Figure pat00075
[화학식 1-4a-Ⅲ] [화학식 1-4a-Ⅳ]
Figure pat00076
Figure pat00077
상기 화학식 1-4a-Ⅰ 내지 화학식 1-4a-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-4b는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-4b-Ⅰ 내지 화학식 1-4b-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-4b-Ⅰ] [화학식 1-4b-Ⅱ]
Figure pat00078
Figure pat00079
[화학식 1-4b-Ⅲ] [화학식 1-4b-Ⅳ]
Figure pat00080
Figure pat00081
상기 화학식 1-4b-Ⅰ 내지 화학식 1-4b-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-4c는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-4c-Ⅰ 내지 화학식 1-4c-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-4c-Ⅰ] [화학식 1-4c-Ⅱ]
Figure pat00082
Figure pat00083
[화학식 1-4c-Ⅲ] [화학식 1-4c-Ⅳ]
Figure pat00084
Figure pat00085
상기 화학식 1-4c-Ⅰ 내지 화학식 1-4c-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 화학식 1-4d는 트리아진에 결합되는 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜에 결합되는 또 다른 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 구체적인 연결 지점에 따라 하기 화학식 1-4d-Ⅰ 내지 화학식 1-4d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1-4d-Ⅰ] [화학식 1-4d-Ⅱ]
Figure pat00086
Figure pat00087
[화학식 1-4d-Ⅲ] [화학식 1-4d-Ⅳ]
Figure pat00088
Figure pat00089
상기 화학식 1-4d-Ⅰ 내지 화학식 1-4d-Ⅳ에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R13은 전술한 바와 같다.
또한, 구체적인 일 예로 상기 화학식 1은 트리아진과 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜을 연결하는 연결기의 유무 그리고 연결기의 연결 지점에 따라 하기 화학식 1A 내지 화학식 1D 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1A] [화학식 1B]
Figure pat00090
Figure pat00091
[화학식 1C] [화학식 1D]
Figure pat00092
Figure pat00093
상기 화학식 1A 내지 화학식 1D에서, X1, X2, n 그리고 R1 내지 R9는 전술한 바와 같고,
R10 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 화학식 1은 상기 화학식 1-1a, 화학식 1-2b, 화학식 1-3c, 화학식 1-4c 및 화학식 1-4d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
더욱 구체적인 일 실시예에서 상기 화학식 1은 상기 화학식 1-1a-Ⅳ, 화학식 1-2b-Ⅳ, 화학식 1-3c-Ⅲ, 화학식 1-4c-I, 화학식 1-4c-Ⅲ, 화학식 1-4c-Ⅳ, 화학식 1-4d-Ⅱ 및 화학식 1-4d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1은 상기 화학식 1A, 화학식 1B 및 화학식 1C 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 X1 및 X2는 각각 "O"일 수 있다.
본 발명의 구체적인 다른 일 실시예에서 상기 X1 및 X2는 각각 "S"일 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 일 실시예에서 상기 X1는 "O"이고, 상기 X2는 "S"일 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 일 실시예에서 상기 X1는 "S"이고, 상기 X2는 "O"일 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 시아노기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대 모두 수소이거나 R1 내지 R5 중 적어도 하나가 시아노기 또는 C1 내지 C5 알킬기일 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 R6 및 R7은 각각 수소일 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 R8 및 R9는 각각 독립적으로 시아노기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대 모두 수소이거나 R6 및 R7 중 적어도 하나가 시아노기 또는 C1 내지 C5 알킬기 또는 페닐기일 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성할 수 있다.
상기 R10 내지 R13이 각각 독립적으로 존재하는 경우, R10 내지 R13은 각각 독립적으로 시아노기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대 모두 수소이거나 R10 및 R13 중 적어도 하나가 시아노기 또는 C1 내지 C5 알킬기, 페닐기 또는 바이페닐기일 수 있으며, 예컨대 상기 화학식 1A 내지 화학식 1D 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
또한, 상기 R10 내지 R13 중 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하는 경우, 예컨대 상기 R10 내지 R13 중 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성할 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 1E 내지 화학식 1G 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1E] [화학식 1F]
Figure pat00094
Figure pat00095
[화학식 1G]
Figure pat00096
상기 화학식 1E 내지 화학식 1G에서, X1, X2 그리고 R1 내지 R10, R12 및 R13은 전술한 바와 같다.
예컨대 상기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 1]
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
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Figure pat00115
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Figure pat00122
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Figure pat00125
Figure pat00126
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Figure pat00128
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Figure pat00130
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Figure pat00132
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Figure pat00134
Figure pat00135
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Figure pat00138
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Figure pat00140
Figure pat00141
Figure pat00142
Figure pat00143
Figure pat00144
Figure pat00145
Figure pat00146
Figure pat00147
Figure pat00148
일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물은 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 및 제2 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하되, 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 전술한 화학식 1로 표현되고, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 2; 또는 화학식 3 및 화학식 4의 조합으로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00149
상기 화학식 2에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ra 및 R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
m은 0 내지 2의 정수이고;
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00150
Figure pat00151
상기 화학식 3 및 4에서,
Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
화학식 3의 인접한 2개의 *은 화학식 4와 연결되고,
화학식 4와 연결되지 않은 화학식 3의 *은 각각 독립적으로 C-La-Rb이고,
La, L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Rb 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이다.
상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물과 함께 발광층에 사용되어 전하의 이동성을 높이고 안정성을 높임으로써 발광 효율 및 수명 특성을 개선시킬 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 2의 Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 피리디닐기이고,
상기 화학식 2의 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이며,
상기 화학식 2의 R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기이며,
m은 0 또는 1일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 2의 "치환"이란, 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C4 알킬기, C6 내지 C18 아릴기, 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-15 중 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 2-1] [화학식 2-2] [화학식 2-3]
Figure pat00152
[화학식 2-4] [화학식 2-5] [화학식 2-6]
Figure pat00153
[화학식 2-7] [화학식 2-8] [화학식 2-9]
Figure pat00154
[화학식 2-10] [화학식 2-11] [화학식 2-12]
Figure pat00155
[화학식 2-13] [화학식 2-14] [화학식 2-15]
Figure pat00156
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-15에서, R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기이고, *-L1-Y1 및 *-L2-Y2는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 치환기 중 하나일 수 있다.
[그룹 Ⅱ]
Figure pat00157
상기 *은 연결 지점이다.
일 실시예에서, 상기 화학식 2는 상기 화학식 2-8로 표현될 수 있다.
또한, 상기 화학식 2-8의 *-L1-Y1 및 *-L2-Y2는 각각 독립적으로 상기 그룹 Ⅱ에서 선택될 수 있으며, 예컨대 B-1, B-2, B-3, B-19 및 B-26 중 어느 하나일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 3 및 화학식 4의 조합으로 표현되는 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 화학식 3A, 화학식 3B, 화학식 3C, 화학식 3D 및 화학식 3E 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 3A] [화학식 3B] [화학식 3C]
Figure pat00158
Figure pat00159
Figure pat00160
[화학식 3D] [화학식 3E]
Figure pat00161
Figure pat00162
상기 화학식 3A 내지 화학식 3E에서, Y3 및 Y4, L3 및 L4, 및 R18 내지 R21은 전술한 바와 같고,
La1 내지 La4은 전술한 L3 및 L4의 정의와 같으며,
Rb1 내지 Rb4은 전술한 R18 내지 R21의 정의와 같다.
예컨대, 상기 화학식 3 및 4의 Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기이고,
Rb1 내지 Rb4 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 화학식 3 및 4의 Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅲ에 나열된 치환기에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅲ]
Figure pat00163
상기 그룹 Ⅲ에서, *은 각각 L3 및 L4와의 연결 지점이다.
일 실시예에서, 상기 Rb1 내지 Rb4 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 상기 Rb1 내지 Rb4 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있으며,
구체적인 일 실시예에서, 상기 Rb1 내지 Rb4은 각각 수소이고, R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 또는 페닐기일 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 2-8, 화학식 3A, 화학식 3C 및 화학식 3D 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
여기서, 상기 화학식 2-8 및 화학식 3A, 화학식 3C 및 화학식 3D의 Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기이고, L1 내지 L4, La1 내지 La4는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고, Rb1 내지 Rb4 및 R14 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 그룹 2에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
[B-1] [B-2] [B-3] [B-4] [B-5]
Figure pat00164
[B-6] [B-7] [B-8] [B-9] [B-10]
Figure pat00165
[B-11] [B-12] [B-13] [B-14] [B-15]
Figure pat00166
[B-16] [B-17] [B-18] [B-19] [B-20]
Figure pat00167
[B-21] [B-22] [B-23] [B-24] [B-25]
Figure pat00168
[B-26] [B-27] [B-28] [B-29] [B-30]
Figure pat00169
[B-31] [B-32] [B-33] [B-34] [B-35]
Figure pat00170
[B-36] [B-37] [B-38] [B-39] [B-40]
Figure pat00171
[B-41] [B-42] [B-43] [B-44] [B-45]
Figure pat00172
[B-46] [B-47] [B-48] [B-49] [B-50]
Figure pat00173
[B-51] [B-52] [B-53] [B-54] [B-55]
Figure pat00174
[B-56] [B-57] [B-58] [B-59] [B-60]
Figure pat00175
[B-61] [B-62] [B-63] [B-64] [B-65]
Figure pat00176
[B-66] [B-67] [B-68] [B-69] [B-70]
Figure pat00177
[B-71] [B-72] [B-73] [B-74] [B-75]
Figure pat00178
[B-76] [B-77] [B-78] [B-79] [B-80]
Figure pat00179
[B-81] [B-82] [B-83] [B-84] [B-85]
Figure pat00180
[B-86] [B-87] [B-88] [B-89] [B-90]
Figure pat00181
[B-91] [B-92] [B-93] [B-94] [B-95]
Figure pat00182
[B-96] [B-97] [B-98] [B-99] [B-100]
Figure pat00183
[B-101] [B-102] [B-103] [B-104] [B-105]
Figure pat00184
[B-106] [B-107] [B-108] [B-109] [B-110]
Figure pat00185
[B-111] [B-112] [B-113] [B-114] [B-115]
Figure pat00186
[B-116] [B-117] [B-118] [B-119] [B-120]
Figure pat00187
[B-121] [B-122] [B-123] [B-124] [B-125]
Figure pat00188
[B-126] [B-127] [B-128] [B-129] [B-130]
Figure pat00189
Figure pat00190
Figure pat00191
[B-131] [B-132] [B-133] [B-134] [B-135]
Figure pat00192
[B-136] [B-137] [B-138]
Figure pat00193
[C-1] [C-2] [C-3] [C-4]
Figure pat00194
[C-5] [C-6] [C-7] [C-8]
Figure pat00195
[C-9] [C-10] [C-11] [C-12]
Figure pat00196
[C-13] [C-14] [C-15] [C-16]
Figure pat00197
[C-17] [C-18] [C-19] [C-20]
Figure pat00198
[C-21] [C-22] [C-23] [C-24]
Figure pat00199
[C-25] [C-26] [C-27] [C-28]
Figure pat00200
[C-29] [C-30] [C-31] [C-32]
Figure pat00201
[C-33] [C-34] [C-35] [C-36]
Figure pat00202
[C-37] [C-38] [C-39] [C-40]
Figure pat00203
[C-41] [C-42] [C-43] [C-44]
Figure pat00204
[C-45] [C-46] [C-47] [C-48]
Figure pat00205
[C-49] [C-50] [C-51] [C-52]
Figure pat00206
[C-53] [C-54] [C-55] [C-56]
Figure pat00207
제1 유기 광전자 소자용 화합물과 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 예컨대 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 제1 유기 광전자 소자용 화합물의 전자 수송 능력과 제2 유기 광전자 소자용 화합물의 정공 수송 능력을 이용해 적절한 중량비를 맞추어 바이폴라 특성을 구현하여 효율과 수명을 개선할 수 있다. 상기 범위 내에서 예컨대 약 10:90 내지 90:10, 약 20:80 내지 80:20의 중량비로 포함될 수 있고, 예컨대 약 20:80 내지 약 70: 30, 약 20:80 내지 약 60:40, 그리고 약 20:80 내지 약 50:50의 중량비로 포함될 수 있다. 일 예로, 20:80 내지 40:60의 중량비로 포함될 수 있고, 구체적인 일 예로, 30:70, 40:60 또는 50:50의 중량비로 포함될 수 있으며, 예컨대 30:70의 중량비로 포함될 수 있다.
구체적인 일 실시예에서 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 1-1a-Ⅳ, 화학식 1-2b-Ⅳ, 화학식 1-3c-Ⅲ, 화학식 1-4c-I, 화학식 1-4c-Ⅲ, 화학식 1-4c-Ⅳ, 화학식 1-4d-Ⅱ 및 화학식 1-4d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현되고, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 2-8로 표현될 수 있다.
또한, 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 1-1a-Ⅳ로 표현되고, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 3A, 화학식 3C 및 화학식 3D로 표현될 수 있다.
전술한 제1 유기 광전자 소자용 화합물 및 제2 유기 광전자 소자용 화합물 외에 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
전술한 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물은 도펀트를 더 포함하는 조성물일 수 있다.
도펀트는 예컨대 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 적색, 녹색 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 적색 또는 녹색 인광 도펀트일 수 있다.
도펀트는 유기 광전자 소자용 화합물 또는 조성물에 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
도펀트의 일 예로 인광 도펀트를 들 수 있으며, 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
LcMXc
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, Lc 및 Xc는 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 Lc 및 Xc는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
전술한 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물은 화학기상증착과 같은 건식 성막법에 의해 형성될 수 있다.
이하 상술한 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자 (100)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
양극(120)은 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 양극(120)은 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극(110)은 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 음극(110)은 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(105)은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물을 포함할 수 있다.
상기 유기층(105)는 발광층(130)을 포함하고, 발광층(130)은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물 또는 유기 광전자 소자용 조성물을 포함할 수 있다.
도펀트를 더욱 포함하는 상기 유기 광전자 소자용 조성물은 예컨대 녹색 발광 조성물일 수 있다.
발광층(130)은 예컨대 전술한 제1 유기 광전자 소자용 화합물과 제2 유기 광전자 소자용 화합물을 각각 인광 호스트로서 포함할 수 있다.
유기층은 발광층 외에 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 보조층은 예컨대 정공 보조층(140)일 수 있다.
도 2를 참고하면, 유기 발광 소자(200)는 발광층(130) 외에 정공 보조층(140)을 더 포함한다. 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다.
상기 정공 보조층(140)은 예컨대 하기 그룹 D에 나열된 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 수송층, 및 상기 발광층(130)과 상기 정공 수송층 사이의 정공 수송 보조층을 포함할 수 있고, 하기 그룹 D에 나열된 화합물 중 적어도 하나는 상기 정공 수송 보조층에 포함될 수 있다.
[그룹 D]
Figure pat00208
Figure pat00209
Figure pat00210
Figure pat00211
Figure pat00212
Figure pat00213
Figure pat00214
Figure pat00215
Figure pat00216
Figure pat00217
Figure pat00218
Figure pat00219
상기 정공 수송 보조층에는 전술한 화합물 외에도 US5061569A, JP1993-009471A, WO1995-009147A1, JP1995-126615A, JP1998-095973A 등에 기재된 공지의 화합물 및 이와 유사한 구조의 화합물도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에서는 도 1 또는 도 2에서 유기층(105)으로서 추가로 전자 수송층, 전자주입층, 전공주입층 등을 더 포함한 유기 발광 소자일 수도 있다.
유기 발광 소자(100, 200)는 기판 위에 양극 또는 음극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법 등으로 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 　다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는 한, Sigma-Aldrich 社, TCI 社, tokyo chemical industry 또는 P&H tech에서 구입하였거나, 공지된 방법을 통해 합성하였다.
(유기 광전자 소자용 화합물의 제조)
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물을 하기 단계를 통해 합성하였다.
(제1 유기 광전자 소자용 화합물의 제조)
합성예 1: 중간체 I-1의 합성
[반응식 1]
Figure pat00220
질소 환경에서 tokyo chemical industry(http://www.tcichemicals.com/)에서 구입한 4,6-dibromodibenzofuran(50g, 153mmol)을 dimethylformamide(DMF) 1.5L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron(85.5g, 337mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(2.50g, 3.06mmol) 그리고 potassium acetate(75.1g, 765mmol)을 넣고 150℃에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-1(56.6g, 88%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C24H30B2O5: 420.2279, found: 420.
Elemental Analysis: C, 69%; H, 7%
합성예 2: 중간체 I-2의 합성
[반응식 2]
Figure pat00221
질소 환경에서 tokyo chemical industry에서 구입한 4-bromodibenzofuran(50g, 202mmol)을 tetrahydrofuran(THF) 0.8L에 녹인 후, 여기에 중간체 I-1(102g, 243mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(2.33g, 2.02mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(69.8g, 505mmol)을 넣고 80℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-2(67.9g, 73%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 3: 중간체 I-3의 합성
[반응식 3]
Figure pat00222
질소 환경에서 tokyo chemical industry에서 구입한 9H-carbazole(50g, 299mmol)을 toluene 0.1L에 녹인 후, 여기에 tokyo chemical industry에서 구입한 2,4-dichloro-6-phenyl-1,3,5-triazine(101g, 449mmol), tris(diphenylideneacetone)dipalladium(0)(2.74g, 2.99mmol), tris-tert butylphosphine(2.42g, 12.0mmol) 그리고 sodium tert-butoxide(34.5g, 359mmol)을 순차적으로 넣고 110℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-3(74.7g, 70%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C21H13ClN4: 356.0829, found: 356.
Elemental Analysis: C, 71%; H, 4%
합성예 4: 화합물 1의 합성
[반응식 4]
Figure pat00223
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-2(12.9g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 1(17.6g, 96%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 5: 중간체 I-4의 합성
[반응식 5]
Figure pat00224
Figure pat00225
Figure pat00226
Figure pat00227
Figure pat00228
1단계: 중간체 I-4-1의 합성
질소 환경에서 tokyo chemical industry(http://www.tcichemicals.com/)에서 구입한 1-bromo-4-chloro-2-fluorobenzene(60 g, 289 mmol)을 tetrahydrofuran(THF) 0.5L에 녹인 후, 여기에 tokyo chemical industry에서 구입한 2,3-dimethoxyphenylboronic acid(57.8 g, 317 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(3.34 g, 2.89 mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(99.7 g, 722 mmol)을 넣고 21시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-4-1(67.5 g, 88 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C14H12ClFO2: 266.0510, found: 266.
Elemental Analysis: C, 63 %; H, 5 %
2단계: 중간체 I-4-2의 합성
질소 환경에서 중간체 I-4-1(67.5 g, 253 mmol)을 boron tribromide solution 1.0M 0.8L에 녹인 후, 5시간 동안 교반 하였다. 반응 완료 후 반응액을 0℃로 온도를 낮춘 후, 포화된 sodium thiosulfate 수용액 0.8L을 30분간 천천히 적가하였다. 이후, 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-4-2(60.0 g, 99 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C12H18ClFO2: 238.0197, found: 238.
Elemental Analysis: C, 60 %; H, 3 %
3단계: 중간체 I-4-3의 합성
질소 환경에서 중간체 I-4-2(60.0 g, 253 mmol)를 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP) 0.3 L에 녹인 후, 여기에 potassuim carbonate(70.0 g, 506 mmol)을 넣고 14시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 용매를 증류하여 제거한 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-4-3(40.4 g, 73 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C12H7ClO2: 218.0135, found: 218.
Elemental Analysis: C, 66 %; H, 3 %
4단계: 중간체 I-4-4의 합성
질소 환경에서 중간체 I-4-3(35 g, 160 mmol)을 dichloromethane(DCM) 0.3L 에 녹인 후, 0℃로 온도를 낮췄다. 여기에 tifluoromethanesulfonic anhydride(54.2 g, 192 mmol)을 넣고 교반시켰다. 14시간 후 반응액을 0℃로 온도를 낮춘 후 물을 30분간 천천히 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-4(55.0 g, 98 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C13H6ClF3O4S: 349.9627, found: 350.
Elemental Analysis: C, 45 %; H, 2 %
5단계: 중간체 I-4의 합성
합성예 5의 1단계와 동일한 방법으로 중간체 I-4-4(50 g, 143 mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 dibenzofuran-1-ylboronic acid (46.3 g, 157 mmol)을 사용하여 중간체 I-4(11.7 g, 95 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H13ClO2: 368.0604, found: 368.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 4%
합성예 6: 중간체 I-5의 합성
[반응식 6]
Figure pat00229
중간체 I-4(30g, 81.3mmol)를 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-5(27.0g, 72%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 7: 화합물 17의 합성
[반응식 7]
Figure pat00230
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-5(12.9g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 17(16.5g, 90%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 8: 중간체 I-7의 합성
[반응식 8]
Figure pat00231
중간체 I-4-4(30g, 85.5mmol)와 욱성화학(http://www.ukseung.co.kr/)에서 구입한 2-(dibenzofuran-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane(27.7g, 94.1mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 I-7(27.1g, 86%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C24H13ClO2: 368.0604, found: 368.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 4%
합성예 9: 중간체 I-8의 합성
[반응식 9]
Figure pat00232
중간체 I-7(26g, 70.5mmol)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-8(22.7g, 70%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 10: 화합물 18의 합성
[반응식 10]
Figure pat00233
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-8(12.9g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 18(16.1g, 88%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 11: 중간체 I-9의 합성
[반응식 11]
Figure pat00234
Figure pat00235
1단계: 중간체 I-6의 합성
합성예 1의 1단계와 동일한 방법으로 중간체 I-4-4(50 g, 143 mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 dibenzofuran-4-ylboronic acid(57.8 g, 157 mmol)을 사용하여 중간체 I-6(46.9 g, 89 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H13ClO2: 368.0604, found: 368.
Elemental Analysis: C, 78 %; H, 4 %
2단계: 중간체 I-9의 합성
질소 환경에서 중간체 I-6(55g, 149 mmol)를 dimethylformamide(DMF) 0.5 L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (45.4 g, 179 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(1.22 g, 1.49 mmol) 그리고 potassium acetate(43.9 g, 447 mmol)을 넣고 150 ℃에서 15시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-9(48.0 g, 70 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78 %; H, 5 %
합성예 12: 화합물 20의 합성
[반응식 12]
Figure pat00236
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-9(12.9g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 20(17.4g, 95%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 13: 중간체 I-10의 합성
[반응식 13]
Figure pat00237
Figure pat00238
Figure pat00239
Figure pat00240
1단계: 중간체 I-10-1의 합성
합성예 5의 1단계와 동일한 방법으로 tokyo chemical industry에서 구입한 1-bromo-4-chloro-2-fluorobenzene(100 g, 482 mmol)와 4-chloro-2-methoxyphenylboronic acid(98.8 g, 530 mmol)을 사용하여 중간체 I-10-1(122 g, 93 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C13H9Cl2FO: 270.0014, found: 270.
Elemental Analysis: C, 58 %; H, 3 %
2단계: 중간체 I-10-2의 합성
질소 환경에서 중간체 I-10-1(120 g, 443 mmol)과 pyridine hydrochloride(469 g, 4061mmol)을 넣고 180℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 ethylacetate(EA)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-10-2(88.8 g, 78 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C12H8ClFO: 255.9858, found: 256.
Elemental Analysis: C, 56 %; H, 3 %
3단계: 중간체 I-10-3의 합성
질소 환경에서 중간체 I-10-2(87 g, 338 mmol)을 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP) 0.3 L에 녹인 후, 여기에 potassuim carbonate(70.0 g, 506 mmol)을 넣고 14시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 용매를 증류하여 제거한 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-10-3(73.0 g, 91 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C12H6Cl2O: 235.9796, found: 236.
Elemental Analysis: C, 61 %; H, 3 %
4단계: 중간체 I-10의 합성
질소 환경에서 중간체 I-10-3(71 g, 299 mmol)를 dimethylformamide(DMF) 0.5 L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (45.4 g, 179 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(1.22 g, 1.49 mmol) 그리고 potassium acetate(43.9 g, 447 mmol)을 넣고 150 ℃에서 15시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-10(64.2 g, 51 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H30B2O5: 420.2279, found: 420.
Elemental Analysis: C, 69 %; H, 7 %
합성예 14: 중간체 I-11의 합성
[반응식 14]
Figure pat00241
중간체 I-10(30g, 71.4mmol)과 욱성화학(http://www.ukseung.co.kr/)에서 구입한 3-bromodibenzofuran(15.9g, 64.3mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-11(15.1g, 51%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 15: 화합물 22의 합성
[반응식 15]
Figure pat00242
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-11(12.9g, 28.0mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 22(13.4g, 73%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 16: 중간체 I-12의 합성
[반응식 16]
Figure pat00243
tokyo chemical industry에서 구입한 2,8-dibromodibenzofuran(50g, 153mmol)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-12(37.4g, 58%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C24H30B2O5: 420.2279, found: 420.
Elemental Analysis: C, 69%; H, 7%
합성예 17: 중간체 I-13의 합성
[반응식 17]
Figure pat00244
중간체 I-12(35g, 83.3mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 4-bromodibenzofuran(18.5g, 75.0mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-13(22.6g, 59%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 18: 화합물 41의 합성
[반응식 18]
Figure pat00245
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-13(12.9g, 28.0mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 41(14.7g, 80%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 19: 중간체 I-14의 합성
[반응식 19]
Figure pat00246
alfa chemistry(https://www.alfa-chemistry.com/)에서 구입한 2-bromo-1-chloro-3-fluorobenzene(100g, 477mmol)와 sigma aldrich(http://www.sigmaaldrich.com/)에서 구입한 2,6-dimethoxyphenylboronic acid (95.6g, 525mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-14(89.1g, 70%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C14H12ClFO2: 266.0510, found: 266.
Elemental Analysis: C, 63%; H, 5%
합성예 20: 중간체 I-15의 합성
[반응식 20]
Figure pat00247
질소 환경에서 중간체 I-14(80g, 300mmol)와 pyridine hydrochloride(347g, 3,000mmol)을 넣고 180℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 ethylacetate(EA)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-15(53.7g, 75%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C12H8ClFO2: 238.0197, found: 238.
Elemental Analysis: C, 60%; H, 3%
합성예 21: 중간체 I-16의 합성
[반응식 21]
Figure pat00248
질소 환경에서 중간체 I-15(50.0g, 210mmol)를 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP) 0.3L에 녹인 후, 여기에 potassuim carbonate(58.0g, 420mmol)을 넣고 14시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 용매를 증류하여 제거한 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-16(32.1g, 70%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C12H7ClO2: 218.0135, found: 218.
Elemental Analysis: C, 66%; H, 3%
합성예 22: 중간체 I-17의 합성
[반응식 22]
Figure pat00249
질소 환경에서 중간체 I-16(30g, 137mmol)을 dichloromethane(DCM) 0.3L에 녹인 후, 0℃로 온도를 낮췄다. 여기에 tifluoromethanesulfonic anhydride(46.4g, 164mmol)을 넣고 교반시켰다. 14시간 후 반응액을 0℃로 온도를 낮춘 후 물을 30분간 천천히 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-17(47.1g, 98%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C13H6ClF3O4S: 349.9627, found: 350.
Elemental Analysis: C, 45%; H, 2%
합성예 23: 중간체 I-18의 합성
[반응식 23]
Figure pat00250
중간체 I-17(45g, 128mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 dibenzofuran-4-ylboronic acid(29.9g, 141mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-18(38.2g, 81%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C24H13ClO2: 368.0604, found: 368.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 4%
합성예 24: 중간체 I-19의 합성
[반응식 24]
Figure pat00251
중간체 I-18(35g, 94.9mmol)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-19(24.0g, 55%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 25: 화합물 57의 합성
[반응식 25]
Figure pat00252
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-19(12.9g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 57(15.0g, 82%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4O2: 654.2056, found: 654.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 26: 중간체 I-20의 합성
[반응식 26]
Figure pat00253
Figure pat00254
1단계: 중간체 I-20-1의 합성
합성예 5의 1단계와 동일한 방법으로 중간체 I-4-4(50 g, 143 mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 dibenzothiophen-4-ylboronic acid (35.9 g, 157 mmol)을 사용하여 중간체 I-20-1(48.4 g, 88 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H13ClOS: 384.0376, found: 384.
Elemental Analysis: C, 75 %; H, 3 %
2단계: 중간체 I-20의 합성
합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-20-1(47 g, 122 mmol)을 사용하여 중간체 I-20(40.1 g, 69 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO3S: 476.1617, found: 476.
Elemental Analysis: C, 76 %; H, 5 %
합성예 27: 화합물 68의 합성
[반응식 27]
Figure pat00255
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-20(13.3g, 28.0mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 68(17.7g, 94%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4OS: 670.1827, found: 670.
Elemental Analysis: C, 81%; H, 4%
합성예 28: 중간체 I-21의 합성
[반응식 28]
Figure pat00256
tokyo chemical industry에서 구입한 4,6-dibromodibenzothiophene(50g, 146mmol)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 중간체 I-21(33.2g, 52%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C24H30B2O4S: 436.2051, found: 436.
Elemental Analysis: C, 66%; H, 7%
합성예 29: 중간체 I-22의 합성
[반응식 29]
Figure pat00257
중간체 I-21(30g, 68.8mmol)와 tokyo chemical industry에서 구입한 4-bromodibenzothiophene(16.3g, 61.9mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-22(16.8g, 55%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO2S2: 492.1389, found: 492.
Elemental Analysis: C, 73%; H, 5%
합성예 30: 화합물 81의 합성
[반응식 30]
Figure pat00258
중간체 I-3(10g, 28.0mmol)과 중간체 I-22(13.8g, 28.0mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 81(17.1g, 89%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H26N4S2: 686.1599, found: 686.
Elemental Analysis: C, 79%; H, 4%
합성예 31:중간체 I-23의 합성
[반응식 31]
Figure pat00259
tokyo chemical industry에서 구입한 carbazole(100g, 598mmol)과 sigma aldrich에서 구입한 2-(biphenyl-4-yl)-4,6-dichloro-1,3,5-triazine(217g, 718mmol)를 사용하여 합성예 3과 동일한 방법으로 중간체 I-23(181g, 70%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C27H17ClN4: 432.1142, found: 432.
Elemental Analysis: C, 75%; H, 4%
합성예 32: 화합물 104의 합성
[반응식 32]
Figure pat00260
중간체 I-23(10g, 23.1mmol)과 중간체 I-20(11.0g, 23.1mmol)을 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 화합물 104(16.6g, 96%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C51H30N4OS: 746.2140, found: 746.
Elemental Analysis: C, 82%; H, 4%
합성예 33: 중간체 I-24의 합성
[반응식 33]
Figure pat00261
중간체 I-3(50g, 140mmol)과 tokyo chemical industry에서 구입한 4-chlorophenylboronic acid(24.1g, 154mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-24(56.4g, 93%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C27H17ClN4: 432.1142, found: 432.
Elemental Analysis: C, 75%; H, 4%
합성예 34: 화합물 137의 합성
[반응식 34]
Figure pat00262
질소 환경에서 중간체 I-24(10g, 23.1mmol)을 dioxane 0.1L에 녹인 후, 여기에 중간체 I-9(10.6g, 23.1mmol), tris(diphenylideneacetone)dipalladium(0)(0.21g, 0.23mmol), tris-tert butylphosphine(0.19g, 0.92mmol) 그리고 cesium carbonate(9.03g, 27.7mmol)을 순차적으로 넣고 110℃에서 20시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 137(8.44g, 50%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C51H30N4O2: 730.2369, found: 730.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 35: 중간체 I-25의 합성
[반응식 35]
Figure pat00263
중간체 I-3(50g, 140mmol)과 tokyo chemical industry에서 구입한 3-chlorophenylboronic acid(24.1g, 154mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-25(57.6g, 95%)를 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C27H17ClN4: 432.1142, found: 432.
Elemental Analysis: C, 75%; H, 4%
합성예 36: 중간체 I-26의 합성
[반응식 36]
Figure pat00264
tokyo chemical industry에서 구입한 2-bromodibenzofuran(50g, 202mmol)과 중간체 I-1(24.1g, 93.5mmol)를 사용하여 합성예 2와 동일한 방법으로 중간체 I-26(56.7g, 61%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H25BO4: 460.1846, found: 460.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 5%
합성예 37: 화합물 173의 합성
[반응식 37]
Figure pat00265
중간체 I-25(10g, 13.7mmol)과 중간체 I-26(6.30g, 13.7mmol)를 사용하여 합성예 35와 동일한 방법으로 화합물 173(9.01g, 90%)을 얻었다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C51H30N4O2: 730.2369, found: 730.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 38: 화합물 Host 1의 합성
Figure pat00266
특허 WO 2013-035275의 합성법을 참고하여 화합물 Host 1을 합성하였다.
HRMS(70 eV, EI+): m/z calcd for C45H27N5O: 653.22, found: 653.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 39: 화합물 Host 2의 합성
Figure pat00267
특허 WO 2013-035275의 합성법을 참고하여 화합물 Host 2를 합성하였다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C41H24N2OS: 592.1609, found: 592.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 40: 화합물 Host 3의 합성
Figure pat00268
미국등록특허 US 9978952의 합성법을 참고하여 화합물 Host 3을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C39H21N3O3: 579.1583, found: 579.
Elemental Analysis: C, 81%; H, 4%
합성예 41: 화합물 Host 4의 합성
Figure pat00269
특허 WO 2013-077362의 합성법을 참고하여 화합물 Host 4를 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C34H21N3O: 487.1685, found: 487.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 42: 화합물 Host 5의 합성
Figure pat00270
한국등록특허 KR 10-1788094의 합성법을 참고하여 화합물 Host 5를 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C39H23N3O2: 565.1790, found: 565.
Elemental Analysis: C, 83%; H, 4%
합성예 43: 화합물 Host 6의 합성
Figure pat00271
한국공개특허 KR 10-2018-0061076의 합성법을 참고하여 화합물 Host 6을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C45H25N3O3: 656.1896, found: 656.
Elemental Analysis: C, 82%; H, 4%
합성예 44: 화합물 Host 7의 합성
Figure pat00272
한국공개특허 KR 10-2015-0070860의 합성법을 참고하여 화합물 Host 7을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C33H20N4O: 488.1637, found: 488.
Elemental Analysis: C, 81%; H, 4%
합성예 45: 화합물 Host 8의 합성
Figure pat00273
한국공개특허 KR 10-2015-0042335의 합성법을 참고하여 화합물 Host 8을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C51H31N5O: 729.2529, found: 729.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 46: 화합물 E-1의 합성
Figure pat00274
한국공개특허 KR 10-2015-0117173의 합성법을 참고하여 화합물 E-1을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C47H31N3: 637.2518, found: 637.
Elemental Analysis: C, 89%; H, 5%
합성예 47: 화합물 E-23의 합성
Figure pat00275
한국공개특허 KR 10-2015-0117173의 합성법을 참고하여 화합물 E-23을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C36H24N2: 484.1939, found: 484.
Elemental Analysis: C, 89%; H, 5%
합성예 48: 화합물 E-31의 합성
Figure pat00276
한국공개특허 KR 10-2015-0117173의 합성법을 참고하여 화합물 E-31을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C48H32N2: 636.2565, found: 636.
Elemental Analysis: C, 91%; H, 5%
합성예 49: 화합물 F-1의 합성
Figure pat00277
한국공개특허 KR 10-2015-0117173의 합성법을 참고하여 화합물 F-1을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C30H20N2: 408.1626, found: 408.
Elemental Analysis: C, 88%; H, 5%
합성예 50: 화합물 F-43의 합성
Figure pat00278
한국공개특허 KR 10-2017-0026359의 합성법을 참고하여 화합물 F-43을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C42H28N2: 560.2252, found: 560.
Elemental Analysis: C, 90%; H, 5%
합성예 51: 화합물 F-58의 합성
Figure pat00279
한국공개특허 KR 10-2017-0120413의 합성법을 참고하여 화합물 F-58을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C48H31N3: 649.2518, found: 649.
Elemental Analysis: C, 89%; H, 5%
합성예 52: 화합물 F-88의 합성
Figure pat00280
한국공개특허 KR 10-2017-0120413의 합성법을 참고하여 화합물 F-88을 합성하였다.
HRMS(70eV, EI+): m/z calcd for C48H31N3: 649.2518, found: 649.
Elemental Analysis: C, 89%; H, 5%
(유기 발광 소자의 제작)
실시예 1
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정 한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 화합물 A를 진공 증착하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성하고 상기 주입층 상부에 화합물 B를 50Å의 두께로 증착한 후, 화합물 C를 1,020Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 정공수송층 상부에 상기에서 화합물 1과 화합물 E-31을 동시에 호스트로 사용하고 도판트로 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III) [Ir(ppy)3]를 10wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 여기서 화합물 1과 화합물 E-31은 3:7 비율로 사용되었다. 이어서 상기 발광층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 다음과 같다.
ITO/화합물A(700Å)/화합물B(50Å)/화합물C(1020Å)/EML[화합물 1:화합물 E-31:Ir(ppy)3 = X:X:10%](400Å)/화합물D:Liq(300Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)의 구조로 제작하였다. (X= 중량비)
화합물 A: N4,N4'-diphenyl-N4,N4'-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine
화합물 B: 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN),
화합물 C: N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
화합물 D: 8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline
실시예 2 내지 실시예 30
하기 표 1의 조성으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 1 내지 비교예 18
하기 표 1의 조성으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
평가
실시예 1 내지 30과 비교예 1 내지 18에 따른 유기발광소자의 구동전압, 발광효율 및 수명특성을 평가하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 1과 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A)을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 6000cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 97%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
No. 호스트
(혼합비: 3:7)		 구동
전압(V)		 색
(EL color)		 효율
(cd/A)		 수명
T97(h)
제1호스트 제2호스트
실시예 1 화합물 1 화합물 E-31 4.05 Green 68.0 1,300
실시예 2 화합물 17 화합물 E-31 4.28 Green 67.0 1,150
실시예 3 화합물 18 화합물 E-31 4.17 Green 68.3 1,250
실시예 4 화합물 57 화합물 E-31 4.20 Green 68.5 1,180
실시예 5 화합물 20 화합물 E-31 4.00 Green 69.1 1,350
실시예 6 화합물 22 화합물 E-31 4.13 Green 62.1 1,010
실시예 7 화합물 41 화합물 E-31 4.22 Green 69.5 1,170
실시예 8 화합물 68 화합물 E-31 4.15 Green 68.1 1,180
실시예 9 화합물 81 화합물 E-31 4.33 Green 68.5 1,030
실시예 10 화합물 104 화합물 E-31 4.08 Green 65.2 1,100
실시예 11 화합물 137 화합물 E-31 4.31 Green 65.5 1,370
실시예 12 화합물 173 화합물 E-31 4.22 Green 66.2 1,210
실시예 13 화합물 1 화합물 E-1 4.25 Green 62.0 1,010
실시예 14 화합물 1 화합물 E-23 4.28 Green 65.1 1,230
실시예 15 화합물 1 화합물 F-1 4.18 Green 67.8 1,100
실시예 16 화합물 1 화합물 F-43 4.11 Green 65.9 1,200
실시예 17 화합물 1 화합물 F-58 4.21 Green 66.9 1,160
실시예 18 화합물 1 화합물 F-88 4.09 Green 66.1 1,180
실시예 19 화합물 1 4.31 Green 50.0 800
실시예 20 화합물 17 4.42 Green 49.8 750
실시예 21 화합물 18 4.28 Green 52.3 810
실시예 22 화합물 57 4.25 Green 51.0 830
실시예 23 화합물 20 4.20 Green 55.0 920
실시예 24 화합물 22 4.30 Green 48.5 780
실시예 25 화합물 41 4.22 Green 57.2 800
실시예 26 화합물 68 4.25 Green 56.3 750
실시예 27 화합물 81 4.33 Green 55.0 700
실시예 28 화합물 104 4.19 Green 54.3 820
실시예 29 화합물 137 4.35 Green 55.0 850
실시예 30 화합물 173 4.30 Green 53.1 790
비교예 1 CBP 5.5 Green 19.3 0.5
비교예 2 화합물 E-31 5.3 Green 2.8 10
비교예 3 Host1 화합물 E-31 4.40 Green 62.5 530
비교예 4 Host2 화합물 E-31 4.91 Green 31.5 10
비교예 5 Host3 화합물 E-31 4.33 Green 40.1 30
비교예 6 Host4 화합물 E-31 4.30 Green 65.2 320
비교예 7 Host5 화합물 E-31 4.82 Green 35.2 480
비교예 8 Host6 화합물 E-31 4.33 Green 40.1 500
비교예 9 Host7 화합물 E-31 4.30 Green 65.2 610
비교예 10 Host8 화합물 E-31 4.91 Green 52.1 650
비교예 11 Host1 4.32 Green 66.8 520
비교예 12 Host2 5.22 Green 32.1 10
비교예 13 Host3 4.81 Green 48.9 20
비교예 14 Host4 4.58 Green 58.9 120
비교예 15 Host5 4.7 Green 42.5 250
비교예 16 Host6 4.50 Green 45.8 350
비교예 17 Host7 4.32 Green 60.1 530
비교예 18 Host8 4.88 Green 52.2 300
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 30에 따른 유기발광소자는 비교예 1 내지 18에 따른 유기발광소자와 비교하여 구동전압이 대체로 개선되며, 특히 발광효율 및 수명특성이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100, 200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 보조층

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00281

    상기 화학식 1에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  2. 제1항에서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure pat00282

    [화학식 1-2]
    Figure pat00283

    [화학식 1-3]
    Figure pat00284

    [화학식 1-4]
    Figure pat00285

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  3. 제2항에서,
    상기 화학식 1-1은 하기 화학식 1-1a 내지 화학식 1-1d 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-1a] [화학식 1-1b]
    Figure pat00286
    Figure pat00287

    [화학식 1-1c] [화학식 1-1d]
    Figure pat00288
    Figure pat00289

    상기 화학식 1-1a 내지 화학식 1-1d에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  4. 제2항에서,
    상기 화학식 1-2는 하기 화학식 1-2a 내지 화학식 1-2d 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-2a] [화학식 1-2b]
    Figure pat00290
    Figure pat00291

    [화학식 1-2c] [화학식 1-2d]
    Figure pat00292
    Figure pat00293

    상기 화학식 1-2a 내지 화학식 1-2d에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  5. 제2항에서,
    상기 화학식 1-3은 하기 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-3a] [화학식 1-3b]
    Figure pat00294
    Figure pat00295

    [화학식 1-3c] [화학식 1-3d]
    Figure pat00296
    Figure pat00297

    상기 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  6. 제2항에서,
    상기 화학식 1-4는 하기 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-4a] [화학식 1-4b]
    Figure pat00298
    Figure pat00299

    [화학식 1-4c] [화학식 1-4d]
    Figure pat00300
    Figure pat00301

    상기 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  7. 제1항에서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1A 내지 화학식 1G 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1A] [화학식 1B]
    Figure pat00302
    Figure pat00303

    [화학식 1C] [화학식 1D]
    Figure pat00304
    Figure pat00305

    [화학식 1E] [화학식 1F]
    Figure pat00306
    Figure pat00307

    [화학식 1G]
    Figure pat00308

    상기 화학식 1A 내지 화학식 1G에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
  8. 제1항에서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1a-Ⅳ, 화학식 1-2b-Ⅳ, 화학식 1-3c-Ⅲ, 화학식 1-4c-I, 화학식 1-4c-Ⅲ, 화학식 1-4c-Ⅳ, 화학식 1-4d-Ⅱ 및 화학식 1-4d-Ⅳ 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1-1a-Ⅳ] [화학식 1-2b-Ⅳ]
    Figure pat00309
    Figure pat00310

    [화학식 1-3c-Ⅲ][화학식 1-4c-Ⅰ]
    Figure pat00311
    Figure pat00312

    [화학식 1-4c-Ⅲ][화학식 1-4c-Ⅳ]
    Figure pat00313
    Figure pat00314

    [화학식 1-4d-Ⅱ][화학식 1-4d-Ⅳ]
    Figure pat00315
    Figure pat00316

    상기 화학식 1-1a-Ⅳ, 화학식 1-2b-Ⅳ, 화학식 1-3c-Ⅲ, 화학식 1-4c-I, 화학식 1-4c-Ⅲ, 화학식 1-4c-Ⅳ, 화학식 1-4d-Ⅱ 및 화학식 1-4d-Ⅳ에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, C1 내지 C10 알킬기, C6 내지 C12 아릴기, C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 내지 R13은 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하며,
    n은 0 또는 1의 정수이다.
  9. 제1항에서,
    하기 그룹 1에 나열된 화합물 중 하나인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 1]
    Figure pat00317

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    Figure pat00368
    .
  10. 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 및 제2 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하고,
    상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 제1항에 따른 화학식 1로 표현되며,
    상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 2; 또는 하기 화학식 3 및 화학식 4의 조합으로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00369

    상기 화학식 2에서,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Ra 및 R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    m은 0 내지 2의 정수이고;
    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00370
    Figure pat00371

    상기 화학식 3 및 4에서,
    Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이고,
    화학식 3의 인접한 2개의 *은 화학식 4와 연결되고,
    화학식 4와 연결되지 않은 화학식 3의 *은 각각 독립적으로 C-La-Rb이고,
    La, L3 및 L4는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Rb 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기이다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 2-8로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:
    [화학식 2-8]
    Figure pat00372

    상기 화학식 2-8에서,
    R14 내지 R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기이고,
    *-L1-Y1 및 *-L2-Y2는 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 치환기 중 하나이며,
    [그룹 Ⅱ]
    Figure pat00373

    상기 그룹 Ⅱ에서, *은 연결 지점이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 화학식 2-8의 *-L1-Y1 및 *-L2-Y2는 각각 독립적으로 상기 그룹 Ⅱ의 B-1, B-2, B-3, B-19 및 B-26에서 선택되는 하나인 유기 광전자 소자용 조성물.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 3A, 화학식 3C 및 화학식 3D 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:
    [화학식 3A] [화학식 3C] [화학식 3D]
    Figure pat00374
    Figure pat00375
    Figure pat00376

    상기 화학식 3A, 화학식 3C 및 화학식 3D에서,
    Y3 및 Y4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기이고,
    L3, L4, La1 내지 La4는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    Rb1 내지 Rb4 및 R18 내지 R21은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기이다.
  14. 서로 마주하는 양극과 음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 화합물; 또는
    제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 조성물
    을 포함하는 유기 광전자 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물 또는 상기 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  16. 제15항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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