KR20220121381A - 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20220121381A
KR20220121381A KR1020210025358A KR20210025358A KR20220121381A KR 20220121381 A KR20220121381 A KR 20220121381A KR 1020210025358 A KR1020210025358 A KR 1020210025358A KR 20210025358 A KR20210025358 A KR 20210025358A KR 20220121381 A KR20220121381 A KR 20220121381A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mol
light emitting
layer
formula
group
Prior art date
Application number
KR1020210025358A
Other languages
English (en)
Inventor
윤석근
현서용
박관희
Original Assignee
(주)피엔에이치테크
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 (주)피엔에이치테크 filed Critical (주)피엔에이치테크
Priority to KR1020210025358A priority Critical patent/KR20220121381A/ko
Priority to PCT/KR2021/003076 priority patent/WO2021194141A1/ko
Priority to US17/802,213 priority patent/US20230329101A1/en
Priority to CN202180016127.0A priority patent/CN115380099A/zh
Publication of KR20220121381A publication Critical patent/KR20220121381A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/5012—
    • H01L51/5056—
    • H01L51/5072—
    • H01L51/5088—
    • H01L51/5096—
    • 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
    • H10K50/15—Hole 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]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron 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
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)

Abstract

본 발명은 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층 등의 재료로 채용되어 소자의 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성을 구현할 수 있는 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 신규한 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
[화학식 Ⅰ]

Description

유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 {An electroluminescent compound and an electroluminescent device comprising the same}
본 발명은 유기발광 화합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층 (Capping layer) 재료로 채용되는 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물과 이를 채용하여 소자의 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성이 현저히 향상된 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel)이나 무기전계발광 (EL) 디스플레이에 비해 10 V 이하의 저전압 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있고, 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 최근에 차세대 디스플레이 소자로 많은 관심의 대상이 되고 있다.
다만, 이러한 유기발광소자가 상기와 같은 특징으로 발휘하기 위해서는 소자 내 유기층을 이루는 물질인 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지는 안정하고 효율적인 유기발광소자용 유기층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다.
따라서, 더욱 안정적인 유기발광소자를 구현하고, 소자의 고효율, 장수명, 대형화 등을 위해서는 효율 및 수명 특성 측면에서 추가적인 개선이 요구되고 있는 상황이고, 특히 유기발광소자의 각 유기층을 이루는 소재에 대한 개발이 절실히 필요한 실정이다.
또한, 최근에는 각 유기층 재료의 성능 변화를 주어 유기발광소자의 특성을 향상시키는 연구뿐만 아니라, 애노드 (anode)와 캐소드 (cathode) 사이에서 최적화된 광학 두께에 의한 색순도 향상 및 발광 효율 증대 기술이 소자 성능을 향상시키는데 중요한 요소 중의 하나로 착안되고 있으며, 이러한 방법의 일 예로 전극에 캡핑층 (capping layer)을 사용하여 광효율 증가와 우수한 색순도를 거두기도 한다.
따라서, 본 발명은 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층에 채용되어 소자의 저전압 구동, 우수한 색순도 및 향상된 발광 효율 등의 우수한 발광 특성을 구현할 수 있는 신규한 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 하나의 유기발광 화합물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ]
Figure pat00001
상기 [화학식 Ⅰ]의 특징적인 구조와 이에 따라 구현되는 구체적인 화합물 및 R, R1 내지 R4에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명에 따른 유기발광 화합물을 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층 재료로 채용할 경우에 소자의 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성을 구현할 수 있어 다양한 디스플레이 소자에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 유기발광소자의 소자의 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성을 거둘 수 있는 유기발광 화합물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기발광 화합물은 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 구조인 것을 특징으로 하고, 이러한 특징에 의해서 광효율 개선층 재료로 이용하여 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성을 갖는 유기발광소자를 구현할 수 있다.
[화학식 Ⅰ]
Figure pat00002
상기 [화학식 Ⅰ]에서,
R 및 R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소가 아닌 치환기를 갖는 것으로서, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 중수소화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중에서 선택된다.
n, m, o 및 p는 각각 1 내지 5의 정수이고, 상기 n, m, o 및 p가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 R1 내지 R5는 각각 서로 동일하거나 상이하다.
또한, 상기 R 및 R1 내지 R4의 정의에서, '치환 또는 비치환된'이라 함은 상기 R 및 R1 내지 R5가 각각 중수소, 할로겐기, 시아노기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 중수소화된 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
구체적인 예를 들면, 치환된 아릴기라 함은, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기, 테트라세닐기, 안트라센닐기 등이 다른 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 R 및 R1 내지 R4는 각각 중수소(D), 중수소화된 알킬기 (-CD3), 할로겐화된 알킬기 (-CF3)일 수 있다.
또한, 상기 R 및 R1 내지 R4는 각각 중수소 또는 할로겐기화 되지 않은 알킬기의 경우에는 메틸 (-CH3)을 제외한 탄소수 2 내지 20의 알킬기일 수 있다.
또한, 상기 R 및 R1 내지 R4는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기일 수 있고, 바람직하게는 비치환된 페닐기이거나, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 중수소화된 알킬기 (-CD3), 할로겐화된 알킬기 (-CF3) 및 페닐기 (Ph) 중에서 선택된 어느 하나로 치환된 페닐기일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물은 중수소, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있고, 이에 의하여 광효율 개선층 재료로 이용하여 저전압 구동, 우수한 색순도 및 우수한 발광 효율 등의 발광 특성을 갖는 유기발광소자를 구현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 치환기들의 예시들에 대해서 아래에서 구체적으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 구체적인 화합물에서 명확히 확인할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥틸메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 중수소화된 알킬기 또는 할로겐화된 알킬기는 상기 알킬기가 중수소 또는 할로겐기로 치환된 알킬기를 의미한다.
본 발명에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 6 내지 30인 것이 바람직하며, 또한 시클로알킬 등이 융합된 다환식 아릴기 구조를 포함하고, 단환식 아릴기의 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 스틸벤기 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오안트렌 (fluoranthrene)기 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조로서, 예로는
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
등이 있다.
본 발명에 있어서, 플루오레닐기는 열린 플루오레닐기의 구조를 포함하며, 여기서 열린 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물의 연결이 끊어진 상태의 구조로서, 예로는
Figure pat00006
,
Figure pat00007
등이 있다.
또한, 상기 고리의 탄소원자는 N, S 및 O 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며, 예로는
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
등이 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 할로겐기의 구체적인 예로는 플루오르(F), 클로린(Cl), 브롬(Br) 등을 들 수 있다.
상기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 본 발명에 따른 유기발광 화합물은 그 구조적 특이성으로 인하여 유기발광소자 내의 다양한 유기층으로 사용될 수 있고, 보다 구체적으로는 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층 재료로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 유기발광 화합물의 바람직한 구체예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
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
이와 같이, 본 발명에 따른 유기발광 화합물은 고유의 특성을 발휘하는 특징적인 골격과 이에 도입되는 고유의 특성을 갖는 모이어티 (moiety)를 이용하여 다양한 특성을 갖는 유기발광 화합물을 합성할 수 있고, 그 결과 본 발명에 따른 유기발광 화합물을 발광층, 광효율 개선층, 정공수송층, 전자수송층, 전자저지층, 정공저지층 등 다양한 유기층 물질로 적용할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 소자에 형성되는 광효율 개선층에 적용하여 소자의 발광효율 등의 발광 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 화합물은 일반적인 유기발광소자 제조방법에 따라 소자에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 유기층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에 따른 유기발광 화합물을 소자의 유기층에 사용한다는 것을 제외하고는 통상의 소자 제조방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자의 유기층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 저지층, 정공 저지층, 광효율 개선층 (Capping layer) 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 더 적은 수, 더 많은 수의 유기층을 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 기판, 제1 전극 (양극), 유기층, 제2 전극 (음극) 및 광효율 개선층을 포함하며, 상기 광효율 개선층은 제1 전극 하부 (Bottom emission) 또는 제2 전극 상부 (Top emission)에 형성될 수 있다.
제2 전극 상부(Top emission)에 형성되는 방식은 발광층에서 형성된 빛이 캐소드쪽으로 방출되는데 캐소드쪽으로 방출되는 빛이 굴절률이 상대적으로 높은 본 발명에 따른 화합물로 형성된 광효율 개선층(CPL)을 통과하면서 빛의 파장이 증폭되고 따라서 광효율이 상승하게 된다 또한, 제1 전극 하부 (Bottom emission)에 형성되는 방식 역시 마찬가지 원리에 의해 본 발명에 따른 화합물을 광효율 개선층에 채용하여 유기전기소자의 광효율이 향상된다.
본 발명에 따른 바람직한 유기발광소자의 유기층 구조 등에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광소자는 스퍼터링 (sputtering)이나 전자빔 증발 (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, 전자 수송층을 포함하는 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기발광소자를 만들 수도 있다. 상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극 물질로는 통상 유기층으로 정공주입이 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), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 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.
정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 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, 본 발명에 따른 유기발광 화합물을 이용하여 소자의 저전압 구동 특성, 발광효율 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 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.
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.
본 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
합성예 1 : 화합물 19의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 19-1의 합성
Figure pat00028
3,6-Dibromocarbazole (10 g, 0.031 mol), 2-Fluorobenzotrifluoride (6.1 g, 0.037 mol), Cs2CO3 (6.4 g, 0.046 mol)에 DMF 500 Ml를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 19-1>을 9.8 g (수율 67.9%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 19-2의 합성
Figure pat00029
중간체 19-1 (10.0 g, 0.021 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (9.8 g, 0.051 mol), K2CO3 (17.7 g, 0.128 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 19-2>를 8.2 g (수율 63.9%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 19의 합성
Figure pat00030
중간체 19-2 (10.0 g, 0.017 mol), 2-Trifluoromethylbenzeneboronic acid (15.2 g, 0.080 mol), K2CO3 (27.6 g, 0.200 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.9 g, 0.002mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 19>를 12.5 g (수율 72.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1039[(M+1)+]
합성예 2 : 화합물 23의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 23의 합성
Figure pat00031
중간체 19-2 (10.0 g, 0.017 mol), 3,5-Bis(trifluoromethyl)phenylboronic acid (20.6 g, 0.080 mol), K2CO3 (27.6 g, 0.200 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.9 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 23>을 15.5 g (수율 71.0%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1311[(M+1)+]
합성예 3 : 화합물 27의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 27의 합성
Figure pat00032
중간체 19-2 (10.0 g, 0.017 mol), (3,5-Diethylphenyl)boronic acid (14.2 g, 0.080 mol), K2CO3 (27.6 g, 0.200 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.9 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 27>을 10.1 g (수율 73.1%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=991[(M+1)+]
합성예 4 : 화합물 37의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 37의 합성
Figure pat00033
중간체 19-2 (10.0 g, 0.017 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (18.7 g, 0.080 mol), K2CO3 (27.6 g, 0.200 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.9 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 37>을 15.5 g (수율 76.6%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1215[(M+1)+]
합성예 5 : 화합물 56의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 56-1의 합성
Figure pat00034
3,6-Dibromocarbazole (10 g, 0.031 mol), 1-(Tert-Butyl)-2-fluorobenzene (5.6 g, 0.037 mol), Cs2CO3 (6.4 g, 0.046 mol)에 DMF 500 mL를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 56-1>을 9.5 g (수율 67.5%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 56-2의 합성
Figure pat00035
중간체 56-1 (10.0 g, 0.022 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (10.0 g, 0.053 mol), K2CO3 (18.1 g, 0.131 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 56-2>를 9.5 g (수율 73.7%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 56의 합성
Figure pat00036
중간체 56-2 (10.0 g, 0.017 mol), 3,5-Bis(trifluoromethyl)phenylboronic acid (21.0 g, 0.081 mol), K2CO3 (28.1 g, 0.204 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.0 g, 0.002mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 56>을 15.3 g (수율 69.4%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1299[(M+1)+]
합성예 6 : 화합물 65의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 65의 합성
Figure pat00037
중간체 56-2 (10.0 g, 0.017 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (19.1 g, 0.081 mol), K2CO3 (28.1 g, 0.204 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.0 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 65>를 15.7 g (수율 76.8%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1203[(M+1)+]
합성예 7 : 화합물 67의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 67의 합성
Figure pat00038
중간체 56-2 (10.0 g, 0.017 mol), 2-Cyanophenylboronic acid (12.0 g, 0.081 mol), K2CO3 (28.1 g, 0.204 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.0 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 67>을 11.2 g (수율 77.1%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=856[(M+1)+]
합성예 8 : 화합물 78의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 78-1의 합성
Figure pat00039
3,6-Dibromocarbazole (10 g, 0.019 mol), 2-Fluoro-1-iodobenzene (3.2 g, 0.023 mol), Cs2CO3 (3.9 g, 0.029 mol)에 DMF 500 mL를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 78-1>을 5.8 g (수율 61.7%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 78-2의 합성
Figure pat00040
중간체 78-1 (10.0 g, 0.019 mol), Phenylboronic acid (2.8 g, 0.023 mol), K2CO3 (7.9 g, 0.057 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 78-2>를 5.7 g (수율 63.0%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 중간체 78-3의 합성
Figure pat00041
중간체 78-2 (10.0 g, 0.021 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (9.6 g, 0.050 mol), K2CO3 (17.4 g, 0.126 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 78-3>을 9.7 g (수율 76.0%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 78의 합성
Figure pat00042
중간체 78-3 (10.0 g, 0.016 mol), 2-(Trifluoromethyl)phenylboronic acid (15.0 g, 0.079 mol), K2CO3 (27.2 g, 0.197 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.9 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.4 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 78>을 10.9 g (수율 63.4%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1047[(M+1)+]
합성예 9 : 화합물 85의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 85의 합성
Figure pat00043
중간체 78-3 (10.0 g, 0.016 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (18.4 g, 0.079 mol), K2CO3 (27.2 g, 0.197 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.90 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.3 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 85>를 15.2 g (수율 75.6%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=836[(M+1)+]
합성예 10 : 화합물 108의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 108-1의 합성
Figure pat00044
중간체 78-1 (10 g, 0.019 mol), 3,5-Bis(trifluoromethyl)phenylboronic acid (3.2 g, 0.023 mol), Cs2CO3 (3.9 g, 0.029 mol)에 DMF 500 mL를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 108-1>을 5.8 g (수율 61.7%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 108-2의 합성
Figure pat00045
중간체 108-1 (10.0 g, 0.016 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (5.3 g, 0.038 mol), K2CO3 (11.0 g, 0.080 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.8 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (1.5 g, 0.003 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 108-2>를 8.5 g (수율 61.9%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 108의 합성
Figure pat00046
중간체 108-2 (10.0 g, 0.013 mol), 2-(Trifluoromethyl)phenylboronic acid (12.2 g, 0.064 mol), K2CO3 (22.3 g, 0.161 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.6 g, 0.001 mol), 리간드 X-Phos (2.0 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 108>을 10.2 g (수율 64.2%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1183[(M+1)+]
합성예 11 : 화합물 115의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 115의 합성
Figure pat00047
중간체 108-2 (10.0 g, 0.013 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (15.1 g, 0.064 mol), K2CO3 (22.3 g, 0.161 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.6 g, 0.001 mol), 리간드 X-Phos (1.9 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 115>를 11.2 g (수율 61.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1360[(M+1)+]
합성예 12 : 화합물 140의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 140-1의 합성
Figure pat00048
중간체 78-1 (10.0 g, 0.019 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (5.3 g, 0.023 mol), K2CO3 (7.9 g, 0.057 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 140-1>을 6.3 g (수율 56.3%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 140-2의 합성
Figure pat00049
중간체 140-1 (10.0 g, 0.017 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (7.8 g, 0.041 mol), K2CO3 (14.1 g, 0.102 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0003 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 140-2>를 9.1 g (수율 74.3%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 140의 합성
Figure pat00050
중간체 140-2 (10.0 g, 0.014 mol), 2-(Trifluoromethyl)phenylboronic acid (12.6 g, 0.067 mol), K2CO3 (23.0 g, 0.166 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.6 g, 0.001 mol), 리간드 X-Phos (1.9 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 140>을 12.3 g (수율 76.5%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1159[(M+1)+]
합성예 13 : 화합물 147의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 147의 합성
Figure pat00051
중간체 140-2 (10.0 g, 0.014 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (15.6 g, 0.067 mol), K2CO3 (23.0 g, 0.166 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.60 g, 0.001 mol), 리간드 X-Phos (2.0 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 147>을 12.8 g (수율 69.1%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1336[(M+1)+]
합성예 14 : 화합물 149의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 149의 합성
Figure pat00052
중간체 140-2 (10.0 g, 0.014 mol), 3,5-Dicyanophenylboronic acid (11.4 g, 0.067 mol), K2CO3 (23.0 g, 0.166 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.6 g, 0.001 mol), 리간드 X-Phos (2.0 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 149>를 10.1 g (수율73.1%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1087[(M+1)+]
합성예 15 : 화합물 154의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 154-1의 합성
Figure pat00053
중간체 78-1 (10 g, 0.019 mol), 2-Biphenylboronic acid (4.5 g, 0.023 mol), Cs2CO3 (7.9 g, 0.057 mol)에 DMF 500 mL를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 154-1>을 7.2 g (수율 68.6%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 154-2의 합성
Figure pat00054
중간체 154-1 (10.0 g, 0.018 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (8.3 g, 0.043 mol), K2CO3 (15.0 g, 0.108 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 154-2>를 9.1 g (수율 73.4%) 수득하였다.
(2) 제조예 3 : 화합물 154의 합성
Figure pat00055
중간체 154-2 (10.0 g, 0.015 mol), 3,5-Bis(trifluoromethyl)benzeneboronic acid (18.1 g, 0.070 mol), K2CO3 (24.2 g, 0.175 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.41 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (1.99 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 154>를 13.3 g (수율 65.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1395[(M+1)+]
합성예 16 : 화합물 167의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 167-1의 합성
Figure pat00056
3,6-Dibromocarbazole (10 g, 0.031 mol), 2-Fluorobenzenenitrile (4.5 g, 0.037 mol), Cs2CO3 (6.4 g, 0.046 mol)에 DMF 500 mL를 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 167-1>을 8.8 g (수율 67.1%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 167-2의 합성
Figure pat00057
중간체 167-1 (10.0 g, 0.024 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (10.8 g, 0.056 mol), K2CO3 (19.5 g, 0.141 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0005 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 167-2>를 9.8 g (수율 74.8%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 167의 합성
Figure pat00058
중간체 167-2 (10.0 g, 0.017 mol), (2-Tert-Butylphenyl)boronic acid (8.0 g, 0.025 mol), K2CO3 (17.3 g, 0.125 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.41 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (1.99 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 167>을 12.8 g (수율 75.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=948[(M+1)+]
합성예 17 : 화합물 191의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 191-1의 합성
Figure pat00059
중간체 78-1 (10.0 g, 0.019 mol), 2-Fluorophenylboronic acid (3.2 g, 0.023 mol), K2CO3 (7.9 g, 0.057 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0004 mol)에 Toluene 200 mL, Ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 191-1>을 5.9 g (수율 62.8%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 191-2의 합성
Figure pat00060
중간체 191-1 (10.0 g, 0.020 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic acid (9.3 g, 0.049 mol), K2CO3 (14.0 g, 0.101 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (2.3 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (1.9 g, 0.004 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 191-2>를 8.5 g (수율 61.9%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 191의 합성
Figure pat00061
중간체 191-2 (10.0 g, 0.016 mol), 2-(Methyl-d3)-phenylboronic acid (10.6 g, 0.077 mol), K2CO3 (26.4 g, 0.191 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.8 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.3 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 191>을 8.5 g (수율 61.9%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=861[(M+1)+]
합성예 18 : 화합물 197의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 197의 합성
Figure pat00062
중간체 191-2 (10.0 g, 0.016 mol), 3,5-Di-tert-butylphenylboronic acid (17.9 g, 0.077 mol), K2CO3 (26.4 g, 0.191 mol), 촉매 Pd(OAc)2 (1.8 g, 0.002 mol), 리간드 X-Phos (2.3 g, 0.005 mol), THF 200 mL와 H2O 50 mL를 넣고 90 ℃에서 6시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 197>을 10.2 g (수율 51.5%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=1242[(M+1)+]
소자 실시예 (CPL)
본 발명에 따른 실시예에서, 양극은 25 mm × 25 mm × 0.7 mm의 Ag를 포함하는 ITO 유리 기판을 이용하여, 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 패터닝된 ITO 기판을 진공 챔버에 장착한 후, 1 × 10-6 torr 이상의 공정 압력에서 기판 위에 하기 구조로 유기물과 금속을 증착하였다.
소자 실시예 1 내지 74
본 발명에 따라 구현되는 화합물을 광효율 개선층에 채용하여, 하기와 같은 소자 구조를 갖는 유기발광소자를 제작 후, 본 발명에 따라 구현되는 화합물에 따른 발광 및 구동 특성을 측정하였다.
Ag/ITO / 정공주입층 (HAT-CN, 5 nm) / 정공수송층 (α-NPB, 100 nm) / 전자저지층 (TCTA, 10 nm) / 발광층 (20 nm) / 전자수송층 (201:Liq, 30 nm) / LiF (1 nm) / Mg:Ag (15 nm) / 광효율 개선층 (70 nm)
유리 기판상에 Ag를 포함하는 ITO 투명 전극 상부에 [HAT-CN]을 5 nm 두께로 성막하여 정공주입층을 형성한 후에 [α-NPB]를 100 nm로 성막하여 정공수송층을 형성하였고, 이후 [TCTA]를 10 nm 두께로 성막하여 전자저지층을 형성하였다. 이후, 호스트 화합물로 [BH1], 도펀트 화합물로 [BD1]을 사용하여 20 nm로 공증착하여 발광층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 (하기 [201] 화합물 Liq 50% 도핑)을 30 nm 증착 후, LiF를 1 nm의 두께로 성막하여 전자주입층을 형성하였다. 이후 Mg:Ag를 1:9의 비율로 15 nm의 두께로 성막하여 캐소드를 형성하였다.
그리고, 광효율 개선층 (capping layer) 화합물로는 하기 [표 1]에서 확인할 수 있는 본 발명에 따른 화합물을 70 nm의 두께로 성막하여 유기발광소자를 제작하였다.
소자 비교예 1
소자 비교예 1을 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 74의 소자구조에서 광효율 개선층을 사용하지 않는 점을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 2
소자 비교예 2를 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 74의 소자구조에서 광효율 개선층 화합물로 본 발명에 따른 화합물 대신에 Alq3를 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 3
소자 비교예 3을 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 74의 소자구조에서 광효율 개선층 화합물로 본 발명에 따른 화합물 대신에 하기 [CP 1]을 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 4를 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 74의 소자구조에서 광효율 개선층 화합물로 본 발명에 따른 화합물 대신에 하기 [CP 2]를 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
실험예 1 : 소자 실시예 1 내지 74의 발광 특성
상기 실시예에 따라 제조된 유기발광소자는 Source meter (Model 237, Keithley)와 휘도계 (PR-650, Photo Research)를 이용하여 구동 전압, 전류 효율 및 색좌표를 측정하였고, 1,000 nit 기준의 결과값은 하기 [표 1]과 같다.
실시예 광효율 개선층 V cd/A CIEx CIEy
1 화학식 1 3.6 8.6 0.143 0.053
2 화학식 2 3.5 8.8 0.139 0.061
3 화학식 4 3.7 8.7 0.141 0.056
4 화학식 5 3.5 8.8 0.139 0.061
5 화학식 6 3.8 8.4 0.144 0.050
6 화학식 7 3.6 8.7 0.141 0.054
7 화학식 12 3.4 8.4 0.146 0.051
8 화학식 13 3.5 9.0 0.139 0.060
9 화학식 14 3.6 8.6 0.141 0.054
10 화학식 15 3.7 8.8 0.138 0.061
11 화학식 19 3.4 9.0 0.137 0.059
12 화학식 23 3.5 8.8 0.139 0.061
13 화학식 27 3.8 8.3 0.146 0.048
14 화학식 33 3.6 8.7 0.140 0.054
15 화학식 42 3.4 9.0 0.138 0.059
16 화학식 47 3.5 8.8 0.137 0.061
17 화학식 50 3.6 8.6 0.142 0.055
18 화학식 53 3.8 8.4 0.146 0.045
19 화학식 56 3.4 9.0 0.135 0.06
20 화학식 62 3.5 8.9 0.139 0.063
21 화학식 65 3.6 8.6 0.141 0.055
22 화학식 67 3.8 8.9 0.139 0.059
23 화학식 78 3.6 8.7 0.141 0.054
24 화학식 81 3.5 8.8 0.140 0.062
25 화학식 82 3.4 9.0 0.137 0.057
26 화학식 85 3.8 8.4 0.144 0.049
27 화학식 93 3.5 8.9 0.139 0.060
28 화학식 96 3.8 8.4 0.145 0.048
29 화학식 98 3.6 8.9 0.137 0.059
30 화학식 99 3.4 9.0 0.138 0.060
31 화학식 100 3.5 8.8 0.137 0.064
32 화학식 101 3.6 8.7 0.141 0.055
33 화학식 102 3.8 8.4 0.143 0.052
34 화학식 106 3.6 8.7 0.140 0.053
35 화학식 108 3.5 8.8 0.139 0.062
36 화학식 109 3.7 8.5 0.143 0.051
37 화학식 115 3.6 8.7 0.141 0.057
38 화학식 123 3.8 8.3 0.146 0.052
39 화학식 124 3.7 8.5 0.143 0.049
40 화학식 127 3.4 9.1 0.135 0.061
41 화학식 132 3.5 8.9 0.138 0.059
42 화학식 138 3.5 8.9 0.139 0.060
43 화학식 139 3.8 8.4 0.144 0.047
44 화학식 140 3.6 8.7 0.141 0.056
45 화학식 143 3.8 8.4 0.145 0.049
46 화학식 147 3.5 8.6 0.142 0.052
47 화학식 149 3.8 8.3 0.146 0.047
48 화학식 154 3.7 8.7 0.141 0.054
49 화학식 156 3.6 8.6 0.146 0.058
50 화학식 161 3.7 8.9 0.139 0.061
51 화학식 162 3.6 8.8 0.141 0.054
52 화학식 166 3.5 8.9 0.143 0.062
53 화학식 167 3.8 8.8 0.146 0.049
54 화학식 168 3.4 9.1 0.138 0.061
55 화학식 174 3.5 8.9 0.139 0.061
56 화학식 180 3.8 8.4 0.147 0.049
57 화학식 183 3.6 8.8 0.141 0.055
58 화학식 185 3.5 8.9 0.140 0.062
59 화학식 186 3.6 8.8 0.145 0.053
60 화학식 187 3.4 9.1 0.137 0.056
61 화학식 188 3.8 8.5 0.145 0.053
62 화학식 189 3.5 9.1 0.138 0.061
63 화학식 190 3.8 8.4 0.144 0.049
64 화학식 191 3.5 8.9 0.140 0.062
65 화학식 192 3.6 8.7 0.143 0.056
66 화학식 193 3.8 8.4 0.147 0.049
67 화학식 194 3.4 9.1 0.135 0.060
68 화학식 195 3.6 8.8 0.144 0.055
69 화학식 196 3.8 8.5 0.146 0.049
70 화학식 197 3.5 8.9 0.139 0.062
71 화학식 201 3.6 8.7 0.143 0.056
72 화학식 202 3.8 8.5 0.147 0.047
73 화학식 203 3.6 8.8 0.142 0.053
74 화학식 204 3.5 8.9 0.140 0.061
비교예 1 사용 안 함 4.6 7.0 0.150 0.141
비교예 2 Alq3 4.3 7.8 0.147 0.058
비교예 3 CP 1 4.1 8.1 0.145 0.050
비교예 4 CP 2 3.9 8.2 0.143 0.051
상기 [표 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 유기발광소자에 구비되는 광효율 개선층에 채용한 경우에 광효율 개선층을 구비하지 않은 소자, 종래 광효율 개선층 재료로 사용된 화합물을 채용한 소자 및 본 발명에 따른 화합물이 갖는 특징적 구조와 대비되는 화합물을 채용한 소자(비교예 1 내지 4)에 비하여 구동 전압이 감소하고, 전류 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00063
[HAT-CN] [α-NPB] [BH1] [BD1] [201]
Figure pat00064
[TCTA] [CP 1] [CP 2]

Claims (6)

  1. 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 유기발광 화합물:
    [화학식 Ⅰ]
    Figure pat00065

    상기 [화학식 Ⅰ]에서,
    R 및 R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 중수소화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    n, m, o 및 p는 각각 1 내지 5의 정수이고, 상기 n, m, o 및 p가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 R1 내지 R4는 각각 서로 동일하거나 상이하며,
    상기 '치환 또는 비치환된'이라 함은 중수소, 할로겐기, 시아노기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 중수소화된 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 Ⅰ]은 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 204] 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광 화합물:
    Figure pat00066

    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069

    Figure pat00070

    Figure pat00071

    Figure pat00072

    Figure pat00073

    Figure pat00074

    Figure pat00075

    Figure pat00076

    Figure pat00077

    Figure pat00078

    Figure pat00079

    Figure pat00080

    Figure pat00081
  3. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기층을 포함하는 유기발광소자로서,
    상기 유기층 중 1 층 이상은 제1항에 따른 [화학식 Ⅰ]의 유기발광 화합물을 포함하는 것인 유기발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입과 정공 수송 기능을 동시에 하는 층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 수송과 전자 주입 기능을 동시에 하는 층, 전자 저지층, 정공 저지층 및 발광층 중에서 선택되는 1층 이상을 포함하고,
    상기 층들 중 1층 이상이 상기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극의 상부 또는 하부 중에서 상기 유기층과 반대되는 적어도 일측에 형성되는 광효율 개선층 (Capping layer)을 더 포함하고,
    상기 광효율 개선층은 상기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광효율 개선층은 상기 제1 전극의 하부 또는 상기 제2 전극의 상부 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
KR1020210025358A 2020-03-24 2021-02-25 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 KR20220121381A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025358A KR20220121381A (ko) 2021-02-25 2021-02-25 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
PCT/KR2021/003076 WO2021194141A1 (ko) 2020-03-24 2021-03-12 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
US17/802,213 US20230329101A1 (en) 2020-03-24 2021-03-12 Organic Light Emitting Compound And Organic Light Emitting Device Including Same
CN202180016127.0A CN115380099A (zh) 2020-03-24 2021-03-12 有机发光化合物及包含其的有机发光器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025358A KR20220121381A (ko) 2021-02-25 2021-02-25 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220121381A true KR20220121381A (ko) 2022-09-01

Family

ID=83281835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210025358A KR20220121381A (ko) 2020-03-24 2021-02-25 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220121381A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190140233A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20200100972A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20200022963A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210089294A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210090389A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210112608A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210048018A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102433671B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220089912A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220116604A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220121381A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102301612B1 (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102412594B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220071769A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220004334A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20230141972A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20240052123A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220102801A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220102800A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220080848A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20230125405A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220094825A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220009035A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20210113775A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20220139521A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자