KR20210031332A - 유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

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

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Abstract

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

Description

유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치{COMPOUND FOR ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
유기 광전자 소자용 화합물, 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 주목받고 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 화합물을 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,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
n1 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고,
n1+m=1이고,
n2는 0 내지 2의 정수 중 하나이며,
n3는 1 또는 2의 정수 중 하나이다.
다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 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 1은 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, 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, 시아노기, 또는 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 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 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C20 알킬기, 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, C1 내지 C5 알킬기, C6 내지 C18 아릴기, 디벤조퓨란일기, 디벤조티오펜일기 또는 카바졸일기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 C6 내지 C18 아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기 또는 트리페닐렌기로 치환된 것을 의미한다.
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 개 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 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 pat00002
상기 화학식 1에서,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
n1 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고,
n1+m=1이고,
n2는 0 내지 2의 정수 중 하나이며,
n3는 1 또는 2의 정수 중 하나이다.
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 플루오렌의 9번 위치로 연결되는 아민이 적어도 하나의 터페닐기를 포함하는 구조이다.
이와 같이, 아민 코어가 9-플루오렌 및 터페닐기를 포함함으로써 보다 Shallow한 HOMO 에너지 준위를 얻을 수 있고, 아민의 전자 및 정공 수송 특성을 개선함으로써 이를 적용한 유기 발광 소자의 장수명/저전압 구동 특성을 구현할 수 있다.
일 예로 상기 화학식 1은 하기 화학식 1A 또는 화학식 1B로 표현될 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00003
[화학식 1B]
Figure pat00004
상기 화학식 1A 및 화학식 1B에서, Ar1, R1 내지 R3, n1, n2 및 m은 전술한 바와 같다.
일 예로 상기 화학식 1은하기 화학식 1C 내지 화학식 1E 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1C]
Figure pat00005
[화학식 1D]
Figure pat00006
[화학식 1E]
Figure pat00007
상기 화학식 1C 내지 화학식 1E에서, Ar1, R1 내지 R3, n2 및 n3은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1C는 하기 화학식 1C-1 내지 화학식 1C-8 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1C-1][화학식 1C-2]
Figure pat00008
Figure pat00009
[화학식 1C-3] [화학식 1C-4]
Figure pat00010
Figure pat00011
[화학식 1C-5][화학식 1C-6]
Figure pat00012
Figure pat00013
[화학식 1C-7][화학식 1C-8]
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 화학식 1C-1 내지 화학식 1C-8에서, Ar1, R2, R3 및 n3은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1D는 하기 화학식 1D-1 내지 화학식 1D-8 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1D-1][화학식 1D-2]
Figure pat00016
Figure pat00017
[화학식 1D-3] [화학식 1D-4]
Figure pat00018
Figure pat00019
[화학식 1D-5][화학식 1D-6]
Figure pat00020
Figure pat00021
[화학식 1D-7][화학식 1D-8]
Figure pat00022
Figure pat00023
상기 화학식 1D-1 내지 화학식 1D-8에서, Ar1, R2, R3 및 n3은 전술한 바와 같다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1E는 하기 화학식 1E-1 내지 화학식 1E-8 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1E-1][화학식 1E-2] [화학식 1E-3]
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
[화학식 1E-4][화학식 1E-5][화학식 1E-6]
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
[화학식 1E-7][화학식 1E-8]
Figure pat00030
Figure pat00031
상기 화학식 1E-1 내지 화학식 1E-8에서, Ar1, R2, R3 및 n3은 전술한 바와 같다.
예컨대 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 화학식 1C-1 또는 화학식 1D-1로 표현될 수 있다.
일 예로 상기 화학식 1의 Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기일 수 있다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 1의 Ar1은 페닐기 또는 바이페닐기일 수 있다.
일 예로 상기 화학식 1의 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 페닐기일 수 있고, 예컨대 상기 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬기 또는 페닐기일 수 있다.
구체적인 일 예로 상기 R1은 수소 또는 페닐기일 수 있고, R2 및 R3은 수소일 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 그룹 1에 나열된 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
[그룹 1]
[1] [2] [3]
Figure pat00032
[4] [5] [6]
Figure pat00033
[7] [8] [9]
Figure pat00034
[10] [11] [12]
Figure pat00035
[13] [14] [15]
Figure pat00036
[16] [17] [18] [19]
Figure pat00037
[20] [21] [22] [23]
Figure pat00038
[24] [25] [26]
Figure pat00039
[27] [28] [29]
Figure pat00040
[30] [31] [32]
Figure pat00041
[33] [34] [35]
Figure pat00042
[36] [37] [38]
Figure pat00043
[39] [40] [41] [42]
Figure pat00044
[43] [44] [45] [46]
Figure pat00045
이하 상술한 유기 광전자 소자용 화합물을 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 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(200)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
유기층(105)은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함한다.
상기 유기층(105)은 예컨대 발광층(130), 및 상기 양극(120)과 상기 발광층(130) 사이에 위치하는 정공 보조층(140)을 포함할 수 있으며, 정공 보조층(140)은 예컨대 전술한 유기 광전자 소자용 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 정공 보조층(140)은 정공수송층, 및 상기 발광층(130)과 상기 정공수송층 사이에 위치하는 정공수송보조층을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 정공수송보조층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
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.
상기 발광층(130)은 적어도 1종의 호스트와 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트는 공지의 재료라면 제한 없이 사용 가능하며, 예컨대 단독 호스트이거나 혼합 호스트일 수 있다.
상기 도펀트는 예컨대 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 적색, 녹색 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있다.
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]
LMXa
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L 및 Xa는 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 L 및 Xa는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
일 예로 상기 M은 Ir 또는 Pt일 수 있다.
도펀트는 발광층(130) 내에서 유기 광전자 소자용 화합물에 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.
또한, 본 발명의 일 구현예에서는 유기층(105)으로서 추가로 전자 수송층, 전자주입층, 정공주입층 등을 더 포함할 수도 있다.
유기 발광 소자(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.
(유기 광전자 소자용 화합물의 제조)
합성예 1: 중간체 M-1의 합성
[반응식 1]
Figure pat00046
가열 감압 건조한 둥근 바닥 플라스크에 1,4-디브로모벤젠　56.2g(238.1 mmol)을 넣고 무수 디에틸에테르(500ml)를 가하여 용해시키고 -78℃로 냉각한 후 질소 분위기 하에서 교반하였다. 여기에 2.5M n-부틸리튬노르말헥산 용액 100ml(250 mmol)을 천천히 가한 후 -78℃, 질소　분위기 하에서 2시간 동안 교반하였다. 여기에 무수 테트라하이드로퓨란 100ml에 녹인 9-플루오레논　41g(226 mmol)을 천천히 가한 후 상온, 질소 분위기 하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응액을 0℃로 냉각하고 여기에 1.0M 암모늄클로라이드　수용액　250ml를 가하고 디에틸에테르로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조 및 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 잔사를 10% 에틸아세테이트/노르말-헥산 용액으로 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여　목적 화합물인 중간체 M-1을　70g(수율 92%)을 수득 하였다.
LC-Mass (이론치: 336.01g/mol, 측정치: M+1 = 337.17g/mol)
합성예 2: 중간체 M-2의 합성
[반응식 2]
Figure pat00047
둥근 바닥　플라스크에 중간체 M-1　67.4g(200mmol)을 넣고 벤젠　534mL를　가하여 용해시켰다.　여기에 트리플루오로메탄설폰산 30g(200mmol)을 천천히 가한 후 질소 분위기 하에서 24시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 반응액에 1.0M 탄산수소나트륨 수용액 240ml를 천천히 가하고　에틸아세테이트와 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(9:1　부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 M-2를　27.8g(수율 35%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 396.05g/mol, 측정치: M+1 = 397.24g/mol)
합성예 3: 중간체 M-3의 합성
[반응식 3]
Figure pat00048
가열 감압 건조한 둥근 바닥 플라스크에 1,3-디브로모벤젠　56.2g(238.1mmol)을 넣고 무수 디에틸에테르(500ml)를 가하여 용해시키고 -78℃로 냉각한 후 질소 분위기 하에서 교반하였다. 여기에 2.5M n-부틸리튬노르말헥산 용액 100ml(250mmol)을 천천히 가한 후 -78℃, 질소　분위기 하에서 2시간 동안 교반하였다. 여기에 무수 테트라하이드로퓨란 100ml에 녹인 9-플루오레논　41g(226mmol)을 천천히 가한 후 상온, 질소 분위기 하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응액을 0℃로 냉각하고 여기에 1.0M 암모늄클로라이드　수용액　250ml를 가하고 디에틸에테르로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조 및 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 잔사를 10% 에틸아세테이트/노르말-헥산 용액으로 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여　목적 화합물인 중간체 M-3　65g(수율 85%)을 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 336.01g/mol, 측정치: M+1 = 337.21g/mol)
합성예 4: 중간체 M-4의 합성
[반응식 4]
Figure pat00049
둥근 바닥　플라스크에 중간체 M-3　60g(178mmol)을 넣고 벤젠　476mL를　가하여 용해시켰다.　여기에 트리플루오로메탄설폰산 26.7g(200mmol)을 천천히 가한 후 질소 분위기 하에서 24시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 반응액에 1.0M 탄산수소나트륨 수용액 214ml를 천천히 가하고　에틸아세테이트와 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(9:1　부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 M-4를 30.4g(수율 43%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 396.05g/mol, 측정치: M+1 = 397.29g/mol)
합성예 5: 중간체 M-5의 합성
[반응식 5]
Figure pat00050
둥근 바닥 플라스크에 2-아미노비페닐 4.0g(23.6mmol)과 4-브로모-메타-터페닐　7.3g(23.6mmol), 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 120ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2 0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(8:2 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 M-5를 8.0g(수율 85%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 397.18g/mol, 측정치: M+1 = 398.54g/mol)
합성예 6: 화합물 1의 합성
[반응식 6]
Figure pat00051
둥근 바닥 플라스크에 N-(비페닐-4-일)-p-터페닐-4-아민 9.4g(23.6mmol)과 합성 중간체 M-2　9.4g(23.6mmol), 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2 0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 화합물 1을 15.2g(수율 90%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 713.31g/mol, 측정치: M+1 = 714.70g/mol)
합성예 7: 화합물 4의 합성
[반응식 7]
Figure pat00052
둥근 바닥 플라스크에 N-[1,1’-비페닐]-4-일[1,1’:3,1”-터페닐]-4-아민 9.4g(23.6mmol)과 중간체 M-2　9.4g(23.6mmol), 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2 0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 화합물 4를 15.5g(수율 92%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 713.31g/mol, 측정치: M+1 = 714.72g/mol)
합성예 8: 화합물 24의 합성
[반응식 8]
Figure pat00053
둥근 바닥 플라스크에 N-(비페닐-4-일)-p-터페닐-4-아민 9.4g(23.6mmol)과 중간체 M-4　9.4g(23.6mmol), 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2　0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 화합물 24를 15.5g(수율 92%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 713.31g/mol, 측정치: M+1 = 714.73g/mol)
합성예 9: 화합물 29의 합성
[반응식 9]
Figure pat00054
둥근 바닥 플라스크에 중간체 M-5 9.4g(23.6mmol), 중간체 M-4　9.4g(23.6mmol), 및 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2　0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 화합물 29를 15.8g(수율 94%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 713.31g/mol, 측정치: M+1 = 714.65g/mol)
비교합성예 1: 화합물 Y-1의 합성
[반응식 10]
Figure pat00055
둥근 바닥 플라스크에 비스(4-비페닐-일)아민 7.6g(23.6mmol), 중간체 M-2　9.4g(23.6mmol), 및 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2　0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Y-1을 13.5g(수율 90%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 637.28g/mol, 측정치: M+1 = 638.52.g/mol)
비교합성예 2: 화합물 Y-2의 합성
[반응식 11]
Figure pat00056
둥근 바닥 플라스크에 N-페닐[1,1':4',1"-터페닐]-4-아민 7.6g(23.6mmol), 중간체 M-2　9.4g(23.6mmol), 및 소디윰 t-부톡사이드 3.4g(35.4mmol)을 넣고 톨루엔 240ml을 가하여 용해시켰다. 여기에 Pd(dba)2　0.14g(0.24mmol)과 트리-터셔리-부틸포스핀 0.12g(0.60mmol)을 차례로 넣은 후 질소 분위기 하에서 4시간 동안 환류 교반시킨다. 반응 종료 후 톨루엔과 증류수로 추출 후 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 n-헥산/디클로로메탄(7:3 부피비)으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Y-2를 13.4g(수율 89%) 수득하였다.
LC-Mass (이론치: 637.28g/mol, 측정치: M+1 = 638.52.g/mol)
(유기 발광 소자의 제작)
적색 유기 발광 소자 제작
실시예 1
ITO(Indium tin oxide)가 1,500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 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 세정한 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 700Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 합성예 6의 화합물 1을 700Å의 두께로 증착하여 정공수송보조층을 형성하였다. 정공수송보조층 상부에 화합물 E를 호스트로 사용하고 도판트로 [Ir(piq)2acac] 2wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이어서 상기 발광층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1,200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 다음과 같다.
ITO/화합물 A(700Å)/화합물 B(50Å)/화합물 C(700Å)/화합물 1(700 Å)/EML[화합물 E: [Ir(piq)2acac] (2wt%)] (400Å) / 화합물 D : Liq(300Å) / Liq(15Å) / Al(1,200Å)의 구조로 제작하였다.
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),
화합물C: 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
화합물 E: 9-phenyl-9'-(4-phenylquinazolin-2-yl)-9H,9'H-3,3'-bicarbazole
실시예 2 내지 4
합성예 6의 화합물 1 대신 합성예 7 내지 9의 화합물 4, 화합물 24, 및 화합물 29 중 어느 하나를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1 및 2
합성예 6의 화합물 1 대신 비교합성예 1 및 2의 화합물 Y-1 및 화합물 Y-2 중 어느 하나를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
녹색 유기 발광 소자 제작
실시예 5
ITO(Indium tin oxide)가 1,500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 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 세정한 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 700Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 합성예 6의 화합물 1을 700Å의 두께로 증착하여 정공수송보조층을 형성하였다. 정공수송보조층 상부에 화합물 F를 호스트로 사용하고 도판트로 [Ir(ppy)3] 5wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이어서 상기 발광층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1,200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 다음과 같다.
ITO/화합물 A(700Å)/화합물 B(50Å)/화합물 C(700Å)/화합물 1(700 Å)/EML[화합물 F: [Ir(ppy)3] (5wt%)] (400Å) / 화합물 D : Liq(300Å) / Liq(15Å) / Al(1,200Å)의 구조로 제작하였다.
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),
화합물C: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
화합물 F: 9-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9'-phenyl-3,3'-bicarbazole
실시예 6 내지 8
합성예 6의 화합물 1 대신 합성예 7 내지 9의 화합물 4, 화합물 24, 및 화합물 29 중 어느 하나를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3 및 4
합성예 6의 화합물 1 대신 비교합성예 1 및 2의 화합물 Y-1 및 화합물 Y-2 중 어느 하나를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가
실시예 1 내지 8과 비교예 1 내지 4에 따른 유기 발광 소자의 소자 성능을 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 휘도 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광 효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도를 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 발광 효율(cd/A)을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 6,000cd/m2로 유지하고 발광 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
(5) 구동전압 측정
전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 15mA/cm2에서 각 소자의 구동전압을 측정하여 결과를 얻었다.
(6) 적색 유기 발광 소자 T90 수명비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 1의 T90(h)과 비교예 2 및 실시예 1 내지 4의 상대 비교값을 나타낸다.
T90 수명비(%) = {[비교예 2 및 실시예 1내지 실시예 4의 T90(h)/ [비교예 1의 T90(h)]} X 100
(7) 적색 유기 발광 소자 구동전압비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 1의 구동전압(V)과 비교예 2 및 실시예 1 내지 4의 구동전압(V)의 상대 비교값을 나타낸다.
구동전압비(%) = {[비교예 2 및 실시예 1내지 실시예 4의 구동전압(V)/ [비교예 1의 구동전압(V)]} X 100
(8) 적색 유기 발광 소자 발광 효율비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 1의 발광효율(cd/A)과 비교예 2 및 실시예 1 내지 4의 발광효율(cd/A)의 상대 비교값을 나타낸다.
발광 효율비(%) = {[비교예 2 및 실시예 1내지 실시예 4의 발광효율(cd/A)/ [비교예 1의 발광효율(cd/A)]} X 100
(9) 녹색 유기 발광 소자 T90 수명비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 3의 T90(h)과 비교예 4 및 실시예 5 내지 8의 T90(h)의 상대 비교값을 나타낸다.
T90 수명비(%) = {[비교예 4 및 실시예 5내지 실시예 8의 T90(h)/ [비교예 3의 T90(h)]} X 100
(10) 녹색 유기 발광 소자 구동전압비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 3의 구동전압(V)과 비교예 4 및 실시예 5 내지 8의 구동전압(V)의 상대 비교값을 나타낸다.
구동전압비(%) = {[비교예 4 및 실시예 5내지 실시예 8의 구동전압(V)/ [비교예 3의 구동전압(V)]} X 100
(11) 녹색 유기 발광 소자 발광 효율비(%) 계산
정공수송보조층으로 화합물 Y-1을 사용한 비교예 3의 발광효율(cd/A)과 비교예 4 및 실시예 5 내지 8의 발광효율(cd/A)의 상대 비교값을 나타낸다.
발광 효율비(%) = {[비교예 4 및 실시예 5내지 실시예 8의 발광효율(cd/A)/ [비교예 3의 발광효율(cd/A)]} X 100
정공수송보조층 색 발광효율비(%) 구동전압비(%) 수명 T90 비(%)
실시예 1 화합물 1 적색 103 96 115
실시예 2 화합물 4 적색 106 98 120
실시예 3 화합물 24 적색 106 99 125
실시예 4 화합물 29 적색 105 98 118
비교예 1 Y-1 적색 100 100 100
비교예 2 Y-2 적색 99 100 103
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 4에 따른 적색 유기 발광 소자는 비교예 1 및 2에 따른 적색 유기 발광 소자와 비교하여 구동 전압, 효율이 개선됨을 알수 있으며, 특히 12% 이상의 수명 향상을 확인할 수 있다.
정공수송보조층 색 발광효율비(%) 구동전압비(%) 수명 T90 비(%)
실시예 5 화합물 1 녹색 104 96 115
실시예 6 화합물 4 녹색 107 98 120
실시예 7 화합물 24 녹색 105 98 120
실시예 8 화합물 29 녹색 107 99 115
비교예 3 Y-1 녹색 100 100 100
비교예 4 Y-2 녹색 99 103 98
표 2를 참고하면, 실시예 5 내지 8에 따른 녹색 유기 발광 소자는 비교예 3 및 4에 따른 녹색 유기 발광 소자와 비교하여 구동 전압, 효율이 개선됨을 알수 있으며, 특히 15% 이상의 수명 향상을 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.
200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 보조층

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00057

    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
    n1 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고,
    n1+m=1이고,
    n2는 0 내지 2의 정수 중 하나이며,
    n3는 1 또는 2의 정수 중 하나이다.
  2. 제1항에서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1A 또는 화학식 1B로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1A]
    Figure pat00058

    [화학식 1B]
    Figure pat00059

    상기 화학식 1A 및 화학식 1B에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
    n1 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고,
    n1+m=1이며,
    n2는 0 내지 2의 정수 중 하나이다.
  3. 제1항에서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1C 내지 화학식 1E 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1C]
    Figure pat00060

    [화학식 1D]
    Figure pat00061

    [화학식 1E]
    Figure pat00062

    상기 화학식 1C 내지 화학식 1E에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
    n2는 0 내지 2의 정수 중 하나이며,
    n3는 1 또는 2의 정수 중 하나이다.
  4. 제3항에서,
    하기 화학식 1C-1 또는 화학식 1D-1로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 1C-1]
    Figure pat00063

    [화학식 1D-1]
    Figure pat00064

    상기 화학식 1C-1 및 화학식 1D-1에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 페닐기이고,
    n3는 1 또는 2의 정수 중 하나이다.
  5. 제1항에서,
    상기 Ar1은 페닐기 또는 바이페닐기인 유기 광전자 소자용 화합물.
  6. 제1항에서,
    하기 그룹 1에 나열된 화합물 중 어느 하나인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 1]
    [1] [2] [3]
    Figure pat00065

    [4] [5] [6]
    Figure pat00066

    [7] [8] [9]
    Figure pat00067

    [10] [11] [12]
    Figure pat00068

    [13] [14] [15]
    Figure pat00069

    [16] [17] [18] [19]
    Figure pat00070

    [20] [21] [22] [23]
    Figure pat00071

    [24] [25] [26]
    Figure pat00072

    [27] [28] [29]
    Figure pat00073

    [30] [31] [32]
    Figure pat00074

    [33] [34] [35]
    Figure pat00075

    [36] [37] [38]
    Figure pat00076

    [39] [40] [41] [42]
    Figure pat00077

    [43] [44] [45] [46]
    Figure pat00078
    .
  7. 서로 마주하는 양극과 음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층, 및 상기 양극과 상기 발광층 사이에 위치하는 정공 보조층을 포함하고,
    상기 정공 보조층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정공 보조층은 정공수송층, 및 상기 발광층과 상기 정공수송층 사이에 위치하는 정공수송보조층을 포함하고,
    상기 정공수송보조층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  10. 제7항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07301928A (ja) * 1994-05-09 1995-11-14 Mita Ind Co Ltd 電子写真感光体
US6586120B2 (en) * 2001-05-01 2003-07-01 Academia Sinica Electro luminescent device comprising fluorene compounds
US20070104778A1 (en) * 2005-11-07 2007-05-10 Hongxia Zeng Controlled-release emulsion compositions
JP5353186B2 (ja) 2007-11-30 2013-11-27 住友化学株式会社 アミン系高分子化合物及びそれを用いた発光素子
KR101721711B1 (ko) 2009-05-29 2017-03-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 플루오렌 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치, 및 조명 장치
KR101531612B1 (ko) 2010-12-02 2015-06-25 제일모직 주식회사 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자
CN103187537B (zh) 2011-12-31 2016-09-07 固安翌光科技有限公司 一种高效白光有机电致发光器件
KR20130121597A (ko) 2012-04-27 2013-11-06 (주)위델소재 트리페닐아민을 사용한 정공 수송 물질 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
KR101931250B1 (ko) 2014-05-13 2018-12-20 제일모직 주식회사 화합물, 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시장치
EP3029023A4 (en) 2014-07-11 2017-01-18 Idemitsu Kosan Co., Ltd Compound, material for organic electroluminescent element, organic electroluminescent element, and electronic device
KR102357467B1 (ko) 2014-07-22 2022-02-04 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 소자
KR101825541B1 (ko) * 2014-10-15 2018-02-05 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR102208995B1 (ko) 2015-10-23 2021-01-28 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
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JP7438934B2 (ja) * 2018-03-20 2024-02-27 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
CN112250585B (zh) 2019-07-22 2023-11-14 南京高光半导体材料有限公司 一种空穴传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件
CN110724062A (zh) * 2019-09-26 2020-01-24 吉林奥来德光电材料股份有限公司 芴类化合物及其制备方法和有机电致发光器件

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