KR20210031400A - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20210031400A
KR20210031400A KR1020200115179A KR20200115179A KR20210031400A KR 20210031400 A KR20210031400 A KR 20210031400A KR 1020200115179 A KR1020200115179 A KR 1020200115179A KR 20200115179 A KR20200115179 A KR 20200115179A KR 20210031400 A KR20210031400 A KR 20210031400A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
compound
substituted
unsubstituted
layer
Prior art date
Application number
KR1020200115179A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102462753B1 (ko
Inventor
이우철
최지영
김훈준
홍완표
김주호
이재구
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20210031400A publication Critical patent/KR20210031400A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102462753B1 publication Critical patent/KR102462753B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D307/91—Dibenzofurans; Hydrogenated dibenzofurans
    • H01L51/0073—
    • H01L51/5012—
    • H01L51/5048—
    • H01L51/5088—
    • 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
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • 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]
    • H10K50/17—Carrier injection 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
    • H10K85/649—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

Landscapes

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

Abstract

본 명세서는 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 출원은 2019년 9월 11일 한국특허청에 제출된 한국특허출원 제10-2019-0112883호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기 박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기 박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기 박막의 재료로서, 정공주입, 정공수송, 전자블록킹, 정공블록킹, 전자수송 또는 전자주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-0672536
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
L2는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
Ar1 내지 Ar3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
m은 0 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, R1은 서로 같거나 상이하고,
n은 0 내지 8의 정수이고, n이 2 이상인 경우, R2은 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 출원은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에 사용되어, 유기 발광 소자의 휘도를 높히고, 수명을 늘리며, 구동전압을 낮추고, 발광효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물을 유기 발광 소자의 발광층의 호스트로 포함하는 경우, 소자의 구동전압을 낮추고, 수명을 상승시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 안트라센의 9번 위치에 디벤조퓨란이 결합하고, 10번 위치에 테트라아릴에텐의 구조가 결합한 화합물이다. 이와 같이, 분자 내에 디벤조퓨란, 안트라센, 테트라아릴에텐의 구조를 갖는 화합물은 분자 극성이 커지고 전자주입이 용이해지는 특성과 더불어 박막 형성시 발광효율이 증가하는 화학적 특성이 있으며, 그로 인하여 유기 발광 소자에서 소자의 효율개선의 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 명세서의 치환기를 이하에서 상세하게 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00002
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에서 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 실릴기; 아민기; 아릴기; 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 모노알킬아민기; 디알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 모노아릴아민기; 디아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기, 모노헤테로아릴아민기 및 디헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00003
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
, 등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 알킬기로 치환되어, 아릴알킬기로 작용할 수 있다. 상기 알킬기는 전술한 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 퀴놀린닐기, 퀴나졸린기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸기, 티아디아졸기, 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 치환기 중 "인접한 2개는 서로 결합하여 고리를 형성한다"는 의미는 인접한 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 고리는 치환 또는 비치환된 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 탄화수소고리는 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 상기 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 상기 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00007
[화학식 3]
Figure pat00008
[화학식 4]
Figure pat00009
[화학식 5]
Figure pat00010
상기 화학식 2 내지 5에 있어서, L1, L2, Ar1 내지 Ar3, R1, R2, n 및 m은 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 또는 나프틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 6으로 표시된다.
[화학식 6]
Figure pat00011
상기 화학식 6에 있어서, L1, Ar1 내지 Ar3, R1, R2, n 및 m은 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
R3은 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
o는 0 내지 4의 정수이고, o이 2 이상인 경우, 상기 R3은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리, 나프탈렌고리, 안트라센고리, 또는 페난쓰렌고리를 형성할 수있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리, 또는 나프탈렌고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3은 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기; 치환 또는 비치환된 안트라센기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난쓰렌기; 안트라센기; 또는 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 7로 표시된다.
[화학식 7]
Figure pat00012
상기 화학식 7에 있어서, L1, L2, R1, R2, m 및 n은 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
p, q 및 r은 각각 0 내지 5의 정수이며, p, q 및 r가 2 이상인 경우, 괄호안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리, 나프탈렌고리, 안트라센고리, 또는 페난쓰렌고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리, 또는 나프탈렌고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이거나, 서로 결합하여 벤젠고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소 또는 중수소이거나, 인접한 기가 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소 또는 중수소이거나, 인접한 기가 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소 또는 중수소이거나, 인접한 기가 결합하여 방향족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소 또는 중수소이거나, 인접한 기가 결합하여 벤젠고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 8 또는 9로 표시된다.
[화학식 8]
Figure pat00013
[화학식 9]
Figure pat00014
상기 화학식 8 및 9에 있어서, L1, L2, Ar1 내지 Ar3, R2 및 n은 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,
R20 및 R21은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
m1은 0 내지 7의 정수이고, m1이 2이상인 경우, R20은 서로 같거나 상이하며,
m2는 0 내지 9의 정수이고, m2가 2 이상인 경우, R21은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R20 및 R21은 각각 독립적으로 수소, 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R20 및 R21은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
본 출원의 일 실시 상태에 따른 화합물은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 전술한 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 대표적인 예로서, 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 호스트로 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 전술한 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하고, 도펀트를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 도펀트는 하기 화학식 10의 화합물을 포함한다.
[화학식 10]
Figure pat00029
상기 화학식 10에 있어서,
X10은 B 또는 P(=O)이며,
Y1은 O, S 또는 NRa이고, Y2는 O, S 또는 NRb이며,
Cy1 내지 Cy3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리이며,
Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy1 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
Rb는 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 Cy2 또는 Cy3와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 10으로 표시되는 화합물은 하기 구조식에서 선택될 수 있다.
Figure pat00030
Figure pat00031
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층 또는 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층 또는 정공 수송층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층 또는 전자 주입층을 포함하고, 상기 전자 수송층 또는 전자 주입층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 전자 수송층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(7), 전자 수송층(8) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(7) 또는 전자 수송층(8)에 포함될 수 있다.
예컨대, 본 출원의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극은 정공을 주입하는 전극으로, 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극은 전자를 주입하는 전극으로, 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 양극으로부터 발광층으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 하는 층이며, 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 정공 주입층의 두께는 1nm 내지 150nm일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공 주입층의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 정공 수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자 차단층은 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌; 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
발광층의 호스트 재료로는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
발광층이 적색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium), PtOEP(octaethylporphyrin platinum)와 같은 인광 물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 녹색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 인광물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 인광 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자, 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
상기 전자 수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층의 두께는 1nm 내지 50nm일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자 수송층의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 전자 주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막 형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 차단층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공 주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물(aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하기 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
Figure pat00032
Figure pat00033
<합성예 1> 화합물 BH-A의 합성
Figure pat00034
1) 화합물 1의 합성
질소 분위기에서 9-브로모안트라센(9-Bromoanthrecene, 10g, 38.9mmol)과 2-디벤조퓨란 보론산(2-dibenzofuran boronic acid, 8.2g, 38.9mmol)을 테트라하이드로퓨란 200ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(16.1g, 116.7mmol)를 물 16ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(1.3g, 1.2mmol)을 투입하였다. 3시간 반응 후 상온으로 식힌 후 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 증류하였다. 이를 다시 톨루엔(toluene) 268mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 톨루엔(toluene)으로 재결정을 통해 greenish powder의 고체 화합물 1(8.4g, 63%, MS: [M+H]+ = 345.4)을 제조하였다.
2) 화합물 2의 합성
화합물 1(8g, 31.1mmol)를 테트라하이드로퓨란 200ml에 녹인 후 N-브로모숙신이미드(N-Bromosuccinimde, 5.5g, 31.1mmol)를 다이메틸포름아마이드 100ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 반응 종료 후 3M 소디윰사이오설페이트(aq) 200ml 투입 후 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 증류하였다. 생성된 고체를 여과하고 에탄올로 씻어준 후 greenish powder의 고체 화합물 2(12.0g, 91%, MS: [M+H]+ = 424.3)을 제조하였다.
3) 화합물 BH-A의 합성
질소 분위기에서 화합물 2(10g, 23.6mmol)와 (3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((3-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid, 8.9g, 23.6mmol)을 테트라하이드로퓨란 200ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(9.8g, 70.9mmol)를 물 10ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(0.8g, 0.7mmol)을 투입하였다. 2시간 반응 후 상온으로 식인 후 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 증류하였다. 이를 다시 톨루엔(toluene) 319mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 톨루엔(toluene)으로 재결정을 통해 greenish powder의 고체 화합물 BH-A(8g, 50%, MS: [M+H]+ = 675.8)을 제조하였다.
<합성예 2> 화합물 BH-B의 합성
2-디벤조퓨란 보론산 대신에 1-디벤조퓨란 보론산(1-dibenzofuran boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-B(65%, MS: [M+H]+ = 675.8)를 제조하였다.
<합성예 3> 화합물 BH-C의 합성
2-디벤조퓨란 보론산 대신에 3-디벤조퓨란 보론산(3-dibenzofuran boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-C(62%, MS: [M+H]+ = 675.8)를 제조하였다.
<합성예 4> 화합물 BH-F의 합성
2-디벤조퓨란 보론산 대신에 8-나프토[1,2-b]벤조퓨란 보론산(8-naphtho[1,2-b]benzofuran boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-F(61%, MS: [M+H]+ = 745.9)를 제조하였다.
<합성예 5> 화합물 BH-D의 합성
(3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 대신에 (4-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-D(67%, MS: [M+H]+ = 675.8)를 제조하였다.
<합성예 6> 화합물 BH-E의 합성
Figure pat00035
2-디벤조퓨란 보론산 대신에 2-나프토[2,3-b]벤조퓨란 보론산(2-naphtho[2,3-b]benzofuran boronic acid)을 이용하고, (3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 대신에 (4-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-E(MS: [M+H]+ = 725.9)를 제조하였다.
<합성예 7> 화합물 BH-G의 합성
2-디벤조퓨란 보론산 대신에 10-나프토[2,1-b]벤조퓨란 보론산(10-naphtho[2,1-b]benzofuran boronic acid)을 이용하고, (3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 대신에 (4-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid)을 이용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 BH-G(MS: [M+H]+ = 725.9)를 제조하였다.
<합성예 8> 화합물 BH-H의 합성
Figure pat00036
1) 화합물 5의 합성
9-브로모안트라센(9-Bromoanthrecene)과 (7-클로로디벤조[b,d]퓨란-1-일)보론산 ((7-chlorodibenzo[b,d]furan-1-yl)boronic acid)을 이용하여 합성예 1의 1)과 동일하게 수행하여 화합물 5를 제조하였다(48%, MS: [M+H]+ = 379.8).
2) 화합물 6의 합성
질소 분위기에서 화합물 5(20g, 52.8mmol)와 페닐 보론산(Phenyl boronic acid, 6.4g, 52.8mmol)을 Diox 400ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 제3인산칼륨(33.6g, 158.4mmol)를 물 34ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 디벤질리덴아세톤팔라듐(0.9g, 1.6mmol) 및 트리시클로헥실포스핀(0.9g, 3.2mmol)을 투입하였다. 7시간 반응 후 상온으로 식인 후 생성된 고체를 여과하였다. 고체를 클로로포름 600mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 클로로포름과 에틸아세테이트재결정을 통해 greenish powder의 고체 화합물 6(16.7g, 75%, MS: [M+H]+ = 421.5)을 제조하였다.
3) 화합물 BH-H의 합성
화합물 6과 (3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((3-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid)를 이용하여 합성예 1의 2) 및 3)과 동일하게 수행하여 화합물 BH-H를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 751.9).
<합성예 9> 화합물 BH-I의 합성
(7-클로로디벤조[b,d]퓨란-1-일)보론산 대신에 (3-클로로디벤조[b,d]퓨란-1-일)보론산 ((3-chlorodibenzo[b,d]furan-1-yl)boronic acid)를 이용한 것을 제외하고는, 합성예 8과 동일하게 수행하여 화합물 BH-I를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 751.9).
<합성예 10> 화합물 BH-J의 합성
Figure pat00037
1) 화합물 8의 합성
9-브로모안트라센(9-Bromoanthrecene)과 (3-(1,2,2-트리페닐비닐)페닐)보론산 ((3-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)boronic acid)를 이용하여 합성예 1의 1)과 동일하게 수행하여 화합물 8을 제조하였다(89%, MS: [M+H]+ = 509.6).
2) 화합물 9의 합성
화합물 8(10g, 19.7mmol)을 C6D6 100ml에 녹인 후 50℃까지 온도를 상승시켰다. Triflic acid(1ml)를 천천히 적가한 후 2시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 30% K3PO4(aq) (10ml) 투입 후 이를 다시 톨루엔(toluene) 100mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 톨루엔(toluene)으로 재결정을 통해 고체 화합물 9(7.3g, 70%, MS: [M+H]+ = 522 - 528)을 제조하였다(중수소 치환 반응 특성상 MS 값이 분포로 나타난다).
3) 화합물 BH-J의 합성
화합물 9를 이용하여 합성예 1의 2) 및 3)과 동일하게 수행하여 화합물 BH-J를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 702 - 708).
<합성예 11> 화합물 BH-K의 합성
Figure pat00038
1) 화합물 13의 합성
9-브로모안트라센(9-Bromoanthrecene)과 나프토[2,3-b]벤조퓨란-1-일보론산(naphtho[2,3-b]benzofuran-1-ylboronic acid)를 이용하여 합성예 1의 1) 내지 3)과 동일하게 수행하여 화합물 13을 제조하였다(MS: [M+H]+ = 725.9).
2) 화합물 BH-K의 합성
화합물 13을 이용하여 합성예 9의 2)와 동일하게 수행하여 화합물 BH-K를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 754 - 760).
<합성예 12> 화합물 BH-L의 합성
화합물 10을 이용하여 합성예 1의 2) 및 3)과 동일하게 수행하여 화합물 BH-L을 제조하였다(MS: [M+H]+ = 735 - 741).
<합성예 13> 화합물 BH-M의 합성
Figure pat00039
화합물 8을 이용하여 합성예 1의 2) 및 3)과 동일하게 수행하여 화합물 BH-M을 제조하였다(MS: [M+H]+ = 751.9).
<합성예 14> 화합물 BH-N의 합성
화합물 15와 1-디벤조퓨란 보론산(1-dibenzofuran boronic acid)을 이용하여 합성예 1의 1)과 동일하게 수행하여 BH-N를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 751.9).
<합성예 15> 화합물 BH-O의 합성
Figure pat00040
1) 화합물 16의 합성
화합물 14와 (4-클로로나프탈렌-1-일)보론산 ((4-chloronaphthalen-1-yl)boronic acid)을 이용하여 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 16을 제조하였다(MS: [M+H]+ = 667.2).
2) 화합물 BH-O의 합성
화합물 16과 2-나프토[2,3-b]벤조퓨란 보론산(2-naphtho[2,3-b]benzofuran boronic acid)를 이용하여 합성예 8과 동일하게 수행하여 화합물 BH-O를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 852.1).
<합성예 16> 화합물 BH-P의 합성
화합물 15와 8-나프토[1,2-b]벤조퓨란 보론산(8-naphtho[1,2-b]benzofuran boronic acid)를 이용하여 합성예 8과 동일하게 수행하여 화합물 BH-P를 제조하였다(MS: [M+H]+ = 852.1).
<실시예 1>
ITO(indium tin oxide)가 150nm의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 질소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HAT-CN 화합물을 5nm의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 이어서, HTL1을 100nm의 두께로 열 진공 증착하고, 이어 HTL2를 10nm의 두께로 열 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 호스트로서 상기 화합물 BH-A 및 도펀트로서 BD-1(중량비 98:2)를 동시에 진공 증착하여 20nm 두께의 발광층을 형성하였다.
이어서, ETL을 20 nm의 두께로 진공 증착하여 전자 수송층을 형성하였다. 이어서, LiF을 0.5nm의 두께로 진공 증착하여 전자 주입층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄을 100nm의 두께로 증착하여 음극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 Å/sec 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 리튬 플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1×10-7 torr 내지 5×10-5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure pat00041
Figure pat00042
<실시예 2~16 및 비교예 1~4>
화합물 BH-A 대신에 하기 표 1에 기재된 화합물을 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예>
실시예 1 내지 16, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 유기 발광 소자의 10 mA/cm2 의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간(LT)을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00043
상기 표 1의 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 발광층에 포함될 수 있다. 상기 표 1의 실시예 및 비교예의 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 발광효율, 수명 면에서 현저히 우수함을 확인할 수 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 안트라센의 9번 위치에 디벤조퓨란이 결합하고, 10번 위치에 테트라아릴에텐의 구조가 결합한 화합물이다. 이와 같이, 분자 내에 디벤조퓨란, 안트라센, 테트라아릴에텐의 구조를 갖는 화합물은 분자 극성이 커지고 전자주입이 용이해지는 특성과 더불어 박막 형성시 발광효율이 증가하는 화학적 특성이 있으며, 그로 인하여 유기 발광 소자에서 소자의 효율개선의 효과가 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공 주입층
6: 정공 수송층
7: 발광층
8: 전자 수송층

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00044

    상기 화학식 1에 있어서,
    L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    L2는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    Ar1 내지 Ar3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
    m은 0 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, R1은 서로 같거나 상이하고,
    n은 0 내지 8의 정수이고, n이 2 이상인 경우, R2은 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기인 것인 화합물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 L2는 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 나프틸기인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00045

    Figure pat00046

    Figure pat00047

    Figure pat00048

    Figure pat00049

    Figure pat00050

    Figure pat00051

    Figure pat00052

    Figure pat00053

    Figure pat00054

    Figure pat00055

    Figure pat00056

    Figure pat00057

    Figure pat00058
    .
  6. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 정공 주입층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
KR1020200115179A 2019-09-11 2020-09-09 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 KR102462753B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190112883 2019-09-11
KR1020190112883 2019-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210031400A true KR20210031400A (ko) 2021-03-19
KR102462753B1 KR102462753B1 (ko) 2022-11-03

Family

ID=75261970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200115179A KR102462753B1 (ko) 2019-09-11 2020-09-09 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102462753B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672536B1 (ko) 2004-08-04 2007-01-24 엘지전자 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR20180103738A (ko) * 2017-03-09 2018-09-19 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672536B1 (ko) 2004-08-04 2007-01-24 엘지전자 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR20180103738A (ko) * 2017-03-09 2018-09-19 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR102462753B1 (ko) 2022-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102209929B1 (ko) 유기 발광 소자
KR20170134264A (ko) 유기발광소자
KR102344204B1 (ko) 유기 발광 소자
KR102172580B1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
TW201725196A (zh) 化合物及含有該化合物的有機電子裝置
KR20210043468A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20220010243A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200011912A (ko) 유기발광소자
KR102232411B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102235477B1 (ko) 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
KR102280866B1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200135229A (ko) 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자
KR20170127376A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210036097A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102648148B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102436480B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102209924B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102200026B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20220068525A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210004860A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200112731A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102462753B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200006021A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102500431B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102384561B1 (ko) 유기 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant