KR20230099674A - 신규한 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

신규한 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 Download PDF

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KR20230099674A
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Abstract

음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 유기박막층을 구성하는 화합물은 화학구조내 삼중 수소(Tritium)를 포함하고 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.

Description

신규한 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{Novel organic compounds and an organic electroluminescent device comprising the same}
본 발명은 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이의 일종인 유기전계발광소자 제조시 이용할 수 있는 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
현재까지 평판 디스플레이의 대부분을 액정 디스플레이가 차지하고 있으나, 보다 경제적이고 성능이 뛰어나면서 액정 디스플레이와 차별화된 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 차세대 평판 디스플레이로 각광을 받고 있는 유기전계발광소자는 액정 디스플레이에 비해 낮은 구동전압, 빠른 응답속도 및 광시야각 등의 장점을 가지고 있다.
유기전계발광소자의 구조는 기판, 애노드, 애노드에서 정공을 받아들이는 정공주입층, 정공을 수송하는 정공수송층, 발광층으로부터 정공수송층으로 전자의 진입을 저지하는 전자 저지층, 정공과 전자가 결합하여 빛을 내는 발광층, 발광층에서 전자 수송층으로 정공의 진입을 저지하는 정공 저지층, 캐소드에서 전자를 받아들여 발광층으로 수송하는 전자 수송층, 캐소드에서 전자를 받아들이는 전자 주입층 및 캐소드로 구성되어 있다. 경우에 따라서 별도의 발광층 없이 전자 수송층이나 정공수송층에 소량의 형광 또는 인광성 염료를 도핑하여 발광층을 구성할 수도 있으며, 고분자를 사용할 경우에는 일반적으로 하나의 고분자가 정공수송층과 발광층 및 전자 수송층의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 두 전극 사이의 유기물 박막층들은 진공증착법 또는 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 레이저 열전사법등의 방법으로 형성된다. 이렇게 유기전계발광소자를 다층 박막 구조로 제작하는 이유는 전극과 유기물 사이의 계면 안정화를 위함이며 또한 유기물질의 경우, 정공과 전자의 이동 속도 차이가 크므로 적절한 정공수송층과 전자 수송층을 사용하여 정공과 전자를 발광층으로 효과적으로 전달하여 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하면 발광 효율을 높일 수 있기 때문이다.
유기전계발광소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 정공은 정공주입층 및 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자 주입층 및 전자 수송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다. 이때 여기 상태가 일중항 여기 상태를 통하여 기저 상태로 떨어지면서 발광하는 것을 "형광"이라고 하며, 삼중항 여기 상태를 통하여 기저 상태로 떨어지면서 발광하는 것을 "인광"이라고 한다. 형광의 경우, 일중항 여기 상태의 확률이 25%(삼중항 상태 75%)이며, 발광 효율의 한계가 있는 반면에 인광을 사용하면 삼중항 상태 75%와 일중항 여기 상태 25%까지 발광에 이용할 수 있으므로 이론적으로 내부양자 효율 100%까지 가능하다.
이러한 유기전계발광소자에 있어 가장 문제가 되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대면적화 되면서 이러한 효율이나 수명문제는 반드시 해결해야되는 상황이다.
특히, 청색의 경우, 호스트(host) 물질로 ADN, DPVBi와 같은 물질을 사용하고 도판트(도판트)로는 방향족 아민계 화합물, 구리프탈로시아닌 화합물, 카바졸계 유도체, 페릴렌(Perylene)계 유도체, 쿠마린(coumarine)계 유도체, 파이렌(pyrene)계 유도체와 같은 물질이 사용고 있지만, 진한 청색(deep blue)을 얻기가 어렵고 단파장으로 갈수록 발광 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
그러므로, 천연색의 풀컬러 디스플레이(full color display)를 구현하는 데 있어 수명이 긴 진한 청색(deep blue)재료의 개발 및 이러한 청색 재료와 에너지 레벨이 맞는 다른 유기재료들의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허 1008462210000호 대한민국 등록특허 1023130450000호 대한민국 등록특허 1018256120000호 대한민국 등록특허 1012267000000호 대한민국 등록특허 1022021710000호
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
도판트 물질로 사용되어 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물을 제공하는 것을 목적으로한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 도판트 물질을 포함함으로써, 구동전압, 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로한다.
또한, 본 발명은 상기 도판트 물질과 특정의 정공수송층 물질을 조합하여 포함함으로써 구동전압, 소자의 효율 및 수명이 더욱 개선된 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로한다.
삼중수소는 자연계에 가장 많이 존재하는 보통 수소보다 무거운 수소이며, T나 3H로 표기한다. 보통 수소원자는 양성자와 전자 하나씩으로 구성돼 있는데, 삼중수소원자는 여기에 중성자가 2개 더 붙어있다. 전자의 무게는 무시할 만큼 작으므로 이름처럼 '3배 무거운 수소'이다. 무거울 뿐 아니라 삼중수소는 보통 수소에는 없는 방사능을 가지고 있다. 삼중수소는 보통 헬륨(양성자 2개+중성자 2개)보다 중성자가 하나 적은 헬륨3(양성자 2개+중성자 1개)으로 바뀌면서 18.6keV의 에너지를 낸다. 에너지가 크지 않기 때문에 종이나 물을 뚫지 못하고 사람의 피부도 통과할 수 없다. 다른 방사능 물질에 비해 삼중수소는 비교적 안전하다는 의미이다. 이러한 삼중수소는 베타선을 방출할 수 있으며, 방출되는 베타선은 형광물질을 자극할 수 있어, 이러한 삼중수소를 OLED재료로 사용한다면, 유기전계발광소자에 있어 가장 문제가 되는 수명과 효율을 크게 향상시킬 수 있을 것이다. 유기전계발광소자에 전압이 인가될 때 단위시간당 실제로 형광과 인광을 발하는 유기분자 또는 유기/금속 분자는 극히 일부분이므로, 이러한 삼중수소는 유기전계발광소자를 구성하는 화합물내에 극히 미량 존재하여도 기존의 유기전계발광소자에 비해 수명과 효율을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.
또한 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 유기화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서
M은 Ir, Os 또는 Pt이고,
Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, pyridine, pyrimidine, pyrazine, 1,3,5-triazine, quinolone, isoquinoline, indolizine, 1-phenyl1H-indole, 2-phenyl-2H-isoindole, benzofuran, benzo[b]thiophene, benzo[d]thiazole, 4H-quinolizine, cinnoline, furan, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, pteridine, thiophene, oxazole, thiazole, isoxazole, isothiazole, 1,2,3-oxadiazole, 1,2,3-thiadiazole, 1,3,4-thiadiazole, pyridazine, furo[2,3-b]pyridine, furo[2,3-c]pyridine, furo[3,2-c]pyridine furo[3,2-b]pyridine benzo[d]oxazole furo[2,3-d]pyrimidine, furo[3,2-d]pyrimidine, furo[2,3-b]pyrazine, thieno[2,3-, b]pyridine, thieno[3,2-c]pyridine, thieno[3,2-b]pyridine, benzo[d]thiazole, thieno[2,3-d]pyrimidine, thieno[2,3-d]pyridazine, thieno[2,3-b]pyrazine, benzofuro[2,3-b]pyridine, benzofuro[2,3-c]pyridine, benzofuro[3,2-c]pyridine, benzofuro[3,2-b]pyridine, benzofuro[2,3-d]pyrimidine, benzofuro[2,3- b]pyrazine, benzo[4,5]thieno[2,3-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-c]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2- b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine, benzo[4,5]thieno[2,3- b]pyrazine, furo[2,3-b:5,4-b']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-c']dipyridine, furo[2,3-b:5,4-c']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]furo[3,2-d]pyrimidine, thieno[2,3-b:5,4-b']dipyridine, thieno[2,3-b:5,4-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]thieno[2,3-d]pyridazine, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기 로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아 졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또 는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 80 의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이 레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
또한, 본 발명은 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층이 본 발명의 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 유기전계발광소자에서 상기 유기박막층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함할 수 있으며,
상기 정공수송층은 하기 화학식 2의 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기; C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기; 또는 C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 60의 헤테로 방향족 탄화수소기;로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 R1, R2, R3 및 R4 각각 독립적으로 기본 구조의 페닐기와 결합하여 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소를 형성할 수도 있다.
본 발명은 도판트 물질로 사용되어 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 도판트 물질을 포함함으로써, 구동전압, 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 도판트 물질과 특정의 정공수송층 물질을 조합하여 포함함으로써 구동전압, 소자의 효율 및 수명이 더욱 개선된 유기전계발광소자를 제공한다.
본 발명은 유기전계발광소자를 구성하는 화합물이 화학구조내 삼중 수소(Tritium)를 포함하고 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 유기화합물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 식에서
M은 Ir, Os 또는 Pt이고,
Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, pyridine, pyrimidine, pyrazine, 1,3,5-triazine, quinolone, isoquinoline, indolizine, 1-phenyl1H-indole, 2-phenyl-2H-isoindole, benzofuran, benzo[b]thiophene, benzo[d]thiazole, 4H-quinolizine, cinnoline, furan, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, pteridine, thiophene, oxazole, thiazole, isoxazole, isothiazole, 1,2,3-oxadiazole, 1,2,3-thiadiazole, 1,3,4-thiadiazole, pyridazine, furo[2,3-b]pyridine, furo[2,3-c]pyridine, furo[3,2-c]pyridine furo[3,2-b]pyridine benzo[d]oxazole furo[2,3-d]pyrimidine, furo[3,2-d]pyrimidine, furo[2,3-b]pyrazine, thieno[2,3-, b]pyridine, thieno[3,2-c]pyridine, thieno[3,2-b]pyridine, benzo[d]thiazole, thieno[2,3-d]pyrimidine, thieno[2,3-d]pyridazine, thieno[2,3-b]pyrazine, benzofuro[2,3-b]pyridine, benzofuro[2,3-c]pyridine, benzofuro[3,2-c]pyridine, benzofuro[3,2-b]pyridine, benzofuro[2,3-d]pyrimidine, benzofuro[2,3- b]pyrazine, benzo[4,5]thieno[2,3-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-c]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2- b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine, benzo[4,5]thieno[2,3- b]pyrazine, furo[2,3-b:5,4-b']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-c']dipyridine, furo[2,3-b:5,4-c']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]furo[3,2-d]pyrimidine, thieno[2,3-b:5,4-b']dipyridine, thieno[2,3-b:5,4-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]thieno[2,3-d]pyridazine, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기 로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아 졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또 는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 80 의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이 레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
상기 유기화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물 1 내지 272 중의 어느 하나를 들 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
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Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
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Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
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Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
본 발명은 또한,
음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층이 상기 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
상기 유기박막층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함할 수 있으며,
상기 정공수송층은 하기 화학식 2의 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00072
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기; C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기; 또는 C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 60의 헤테로 방향족 탄화수소기;로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 R1, R2, R3 및 R4 각각 독립적으로 기본 구조(back bone)의 페닐기와 결합하여 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소를 형성할 수도 있다.
상기 식에서 더욱 바람직하게는,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 펜안트레닐, 플루오레닐 카르바졸 또는 피레닐(pyrenyl)기일 수 이거나,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 기본 구조의 페닐기와 결합하여 나프탈렌, 안트라센, 또는 펜안트렌을 형성할 수 있다.
상기 유기화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물 273 내지 284 중의 어느 하나를 들 수 있다.
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
이하에서, 본 발명의 유기전계발광소자에 대하여 예를 들어 설명한다. 그러나, 하기에 예시된 내용이 본 발명의 유기전계발광소자를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법으로는, 먼저 기판표면에 양극용 물질을 통상적인 방법으로 코팅하여 양극을 형성한다. 이때, 사용되는 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명플라스틱기판이 바람직하다. 또한, 양극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 양극표면에 정공주입층(HIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 정공주입층을 형성한다. 이러한 정공주입층 물질로는 구리프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)페녹시벤젠(m-MTDAPB), 스타버스트(starburst)형아민류인 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐아미노)-트리페닐아민(2-TNATA) 또는 이데미츠사(Idemitsu)에서 구입가능한 IDE406을 예로 들 수 있다.
상기 정공주입층 표면에 정공수송층(HTL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 정공수송층을 형성한다. 이때, 정공수송층 물질로는 비스(N-(1-나프틸-n-페닐))벤지딘(α-NPD), N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N'-바이페닐-벤지딘(NPB) 또는 N,N'-바이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민(TPD)을 예로 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 본 발명의 화학식 2의 화합물이 사용될 수 있다.
상기 정공수송층 표면에 발광층(EML) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 발광층을 형성한다. 이때, 사용되는 발광 재료로서 예를 들면 축광 형광재료, 형광증백제, 레이저 색소, 유기 신틸레이터 및 형광 분석용 시약을 들 수 있다. 구체적으로는, 카바졸계 화합물, 포스핀옥사이드계 화합물, 카바졸계 포스핀옥사이드 화합물, 비스((3,5-디플루오로-4-시아노페닐)피리딘) 이리듐 피콜리네이트(FCNIrpic), 트리스(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄(Alq3), 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 코로넨, 루브렌 및 퀴나크리돈과 같은 폴리아로마틱 화합물, 퀴터페닐과 같은 올리고페닐렌 화합물, 1,4-비스 (2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸-5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 1,4-비스(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤즈옥사졸릴)사이오펜, 1,4-디페닐-1,3-부타디엔, 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔, 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔과 같은 액체신틸레이션용 신틸레이터, 옥신유도체의 금속착체, 쿠마린 색소, 디시아노메틸렌피란 색소, 디시아노메틸렌사이오피란 색소, 폴리메틴 색소, 옥소벤즈안트라센 색소, 크산텐 색소, 카르보스티릴 색소, 페릴렌 색소, 옥사진 화합물, 스틸벤 유도체, 스피로 화합물, 옥사디아졸 화합물 등을 들 수 있다. 특히, 청색 유기전계발광소자의 경우, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도판트로 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
선택적으로는, 정공수송층과 발광층사이에 전자차단층(EBL)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 발광층표면에 전자수송층(ETL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 전자수송층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자수송층 물질의 경우 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 트리스(8-하이드록시퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)을 사용할 수 있다.
선택적으로는, 발광층과 전자수송층사이에 정공차단층(HBL)을 추가로 형성하고 발광층에 인광도펀트를 함께 사용함으로써, 삼중항여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지할 수 있다.
정공차단층의 형성은 정공차단층물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 및 스핀코팅하여 실시할 수 있으며, 정공차단층 물질의 경우 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 (8-하이드록시퀴놀리놀라토)리튬(Liq), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄비페녹사이드(BAlq), 바쏘쿠프로인 (bathocuproine, BCP) 및 Bphen 등을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층 표면에 전자주입층(EIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 전자주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자주입층 물질로는 LiF, Liq, Li2O, BaO, NaCl, CsF 등의 물질이 사용될 수 있다.
상기 전자주입층표면에 음극용물질을 통상적인 방법으로 진공열증착하여 음극을 형성한다.
이때, 사용되는 음극용물질로는 리튬(Li), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 사용될 수 있다. 또한, 전면발광유기 전계발광 소자의 경우 산화인듐주석(ITO) 또는 산화인듐아연(IZO)를 사용하여 빛이 투과할 수 있는 투명한 음극을 형성할 수도 있다.
상기 음극의 표면에는 본 발명의 캡핑층 형성용 조성물에 의해 캡핑층(CPL)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 상술한 바와 같은 순서, 즉 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 제조하여도 되고, 그 반대로 음극/전자주입층/전자수송층/발광층/정공수송층/정공주입층/양극 순서로 제조하여도 무방하다.
이하에서, 상기 화학식 1 화합물의 합성방법을 대표적인 예를 들어 하기에 설명한다. 그러나, 본 발명의 화합물들의 합성방법이 하기 예시된 방법으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 화합물들은 하기에 예시된 방법과 이 분야의 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다.
특히, 하기의 삼중수소가 포함된 중간체의 제조에 있어서, 이러한 예시는 삼중수소를 기존의 중간체에 치환시켜 새로운 삼중수소 중간체를 제조할 수 있다는 것을 설명한 것으로, 본 발명의 화합물 제조방법이 하기 예시된 방법으로 한정되는 것은 아니다. 또한 화학식 1의 화합물 또한 이러한 삼중수소 치환방법을 통해서 삼중수소 화합물을 제조할 수 있는 것은 자명한 사실이다.
<화학식 1의 화합물 합성>
<중간체-2의 합성>
Figure pat00077
중간체-1(naphthalen-2-ol) 1.44g(10mmol)과 Pt/C 98mg(0.50mmol), 삼중수소수(T2O) 5mL, 이소프로판올 3.0mL, 시클로핵산 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 140℃에서 12시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 디클로로메탄를 투입한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. MgSO4로 건조한 후 여과한다. 여액을 농축시킨 후，이소프로판올을 투입한다. 생성된 고체를 여과하고 column하여 중간체-2 1.25g (78%, 삼중수소 전환 79%)을 얻었다.
중간체-2 MS(FAB): 160(M+)
<중간체-3의 합성>
Figure pat00078
100ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체-2 1.60g(10mmol)과 트리페닐포스핀 3.93g(15mmol), 브롬 0.96g(6mmol), 아크릴로니트릴 30 mL를 투입한다. 80℃에서 18시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. EA 250ml와 물 250ml를 첨가한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. 증류하고 column하여 중간체-3 1.90g (86%)을 얻었다.
중간체-3 MS(FAB): 221(M+)
<중간체-5의 합성>
Figure pat00079
중간체-4(naphthalene) 1.28g(10mmol)과 Pt/C 98mg(0.50mmol), 이소프로판올 3.0mL, 시클로핵산 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 T2분위기하에서 140℃에서 24시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 중간체-5 1.18g (91%, 삼중수소 전환 14%)을 얻었다.
중간체-5 MS(FAB): 130(M+)
<중간체-6의 합성>
Figure pat00080
100ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체-5 1.30g(10mmol)을 MC 30ml에 녹인 후 0도에서 NBS 2.14g(12mmol)을 서서히 첨가하였다. Bath를 제거한 후 상온으로 승온하여 6시간후 반응을 완결하고 EA 250ml와 물 250ml를 첨가하였다. 유기층을 추출 후 증류하고 column하여 중간체-6 1.74g(83%)을 얻었다.
중간체-6 MS(FAB): 209(M+)
<중간체-8의 합성>
Figure pat00081
중간체-7(anthracene) 1.78g(10mmol)과 PtO2 114mg(0.50mmol), 삼중수소수(DTO) 2mL, 2-펜탄올 3.0mL, 데카하이드로나프탈렌 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 140℃에서 12시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 디클로로메탄를 투입한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. MgSO4로 건조한 후 여과한다. 여액을 농축시킨 후，이소프로판올을 투입한다. 생성된 고체를 여과하고 column하여 중간체-8 1.25g (78%, 삼중수소 전환 9%)을 얻었다.
중간체-8 MS(FAB): 182(M+)
<중간체-9의 합성>
Figure pat00082
100ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체-8 1.82g(10mmol)을 MC 30ml에 녹인 후 0도에서 NBS 2.14g(12mmol)을 서서히 첨가하였다. Bath를 제거한 후 상온으로 승온하여 6시간후 반응을 완결하고 EA 250ml와 물 250ml를 첨가하였다. 유기층을 추출 후 증류하고 column하여 중간체-9 2.21g(85%)을 얻었다.
중간체-9 MS(FAB): 260(M+)
<중간체-11의 합성>
Figure pat00083
100ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체-10(2-bromonaphthalene) 2.07g(10mmol)과 실버카보네이트 668mg(2.4mmol), 시클로헥실디페닐포스핀 1.63g(6.1mmol), 포타슘카보네이트 1.67g(12mmol), 삼중수소수(T2O) 5.34g(0.24mol)과 톨루엔 10mL를 투입한다. 120℃에서 12시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 포화 염화암모니아 수용액을 넣고 반응을 종결시키고, 물과 디클로로메탄를 투입한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. Na2SO4로 건조한 후 여과한다. 여액을 농축시킨 후，이소프로판올을 투입한다. 생성된 고체를 여과하고 column하여 중간체-11 1.94g (91%, 삼중수소 전환 43%)을 얻었다.
중간체-11 MS(FAB): 213(M+)
중간체-12의 합성
Figure pat00084
질소 하에서 중간체-6 2.09g(10mmol)을 무수 THF 40ml에 녹이고, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고, 2.5M n-BuLi 4ml를 천천히 적가하고 난 후, 반응물을 0℃에서 1시간동안 교반시켰다. 이후, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고 트리메틸보레이트 12.47g(12mmol)을 적가하고 난 후 상온에서 12시간동안 교반시켰다. 반응이 종결되면 2N-HCl 수용액을 넣고, 30분간 교반시킨 후 에테르로 추출하였다.
무수 MgSO4로 유기층 내의 물을 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 컬럼하여 중간체-12 1.48g(85%)을 얻었다.
중간체-12 MS(FAB): 174(M+)
중간체-13의 합성
Figure pat00085
질소 하에서 중간체-3 2.21g(10mmol)을 무수 THF 40ml에 녹이고, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고, 2.5M n-BuLi 4ml를 천천히 적가하고 난 후, 반응물을 0℃에서 1시간동안 교반시켰다. 이후, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고 트리메틸보레이트 12.47g(12mmol)을 적가하고 난 후 상온에서 12시간동안 교반시켰다. 반응이 종결되면 2N-HCl 수용액을 넣고, 30분간 교반시킨 후 에테르로 추출하였다.
무수 MgSO4로 유기층 내의 물을 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 컬럼하여 중간체-13 1.54g(83%)을 얻었다.
중간체-13 MS(FAB): 186(M+)
<중간체-15의 합성>
Figure pat00086
중간체-14(9-bromophenanthrene) 2.57g(10mmol)과 Pt/C 98mg(0.50mmol), 이소프로판올 3.0mL, 시클로핵산 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 T2분위기하에서 140℃에서 24시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 중간체-15 2.33g (90%, 삼중수소 전환 11%)을 얻었다.
중간체-15 MS(FAB): 259(M+)
중간체-16의 합성
Figure pat00087
질소 하에서 중간체-15 2.59g(10mmol)을 무수 THF 40ml에 녹이고, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고, 2.5M n-BuLi 4ml를 천천히 적가하고 난 후, 반응물을 0℃에서 1시간동안 교반시켰다. 이후, 반응물의 온도를 -78℃로 낮추고 트리메틸보레이트 12.47g(12mmol)을 적가하고 난 후 상온에서 12시간동안 교반시켰다. 반응이 종결되면 2N-HCl 수용액을 넣고, 30분간 교반시킨 후 에테르로 추출하였다.
무수 MgSO4로 유기층 내의 물을 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 중간체-16 1.88g(84%)을 얻었다.
중간체-16 MS(FAB): 224(M+)
<중간체-18의 합성>
Figure pat00088
중간체-17(4-bromo-2-phenylpyridine) 2.34g(10mmol)과 실버카보네이트 668mg(2.4mmol), 시클로헥실디페닐포스핀 1.63g(6.1mmol), 포타슘카보네이트 1.67g(12mmol), 삼중수소수(T2O) 5.34g(0.24mol)과 톨루엔 10mL를 투입한다. 120℃에서 12시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 포화 염화암모니아 수용액을 넣고 반응을 종결시키고, 물과 디클로로메탄를 투입한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. Na2SO4로 건조한 후 여과한다. 여액을 농축시킨 후，이소프로판올을 투입한다. 생성된 고체를 여과하고 column하여 중간체-18 2.03g (86%, 삼중수소 전환 12%)을 얻었다.
중간체-18 MS(FAB): 236(M+)
<중간체-20의 합성>
Figure pat00089
중간체-19(9-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylic acid) 2.26g(10mmol)과 PtO2 114mg(0.50mmol), 삼중수소수(DTO) 2mL, 2-펜탄올 3.0mL, 데카하이드로나프탈렌 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 140℃에서 12시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 디클로로메탄를 투입한 후，층분리하고 유기층을 얻는다. MgSO4로 건조한 후 여과한다. 여액을 농축시킨 후，이소프로판올을 투입한다. 생성된 고체를 여과하고 column하여 중간체-20 1.99g (87%, 삼중수소 전환 9%)을 얻었다.
중간체-20 MS(FAB): 229(M+)
<중간체-22의 합성>
Figure pat00090
중간체-21(10-(trifluoromethyl)benzo[h]imidazo[2,1-f][1,6]naphthyridine) 2.87g(10mmol)과 Pt/C 98mg(0.50mmol), 이소프로판올 3.0mL, 시클로핵산 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 T2분위기하에서 140℃에서 24시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 중간체-22 2.34g (81%, 삼중수소 전환 12%)을 얻었다.
중간체-22 MS(FAB): 289(M+)
중간체-24의 합성
Figure pat00091
질소 하에서 중간체-6 2.09g(10mmol)과 중간체-23(2-phenyl-4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)pyridine) 2.81g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 40ml에 녹인 후, Pd(PPh3)4 0.58g(0.5mmol)과 2M K2CO3 15ml(30mmol)를 각각 넣은 다음 24시간 동안 환류시켰다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, MC 150ml, H2O 150ml를 첨가하여 MC층을 추출한 후 무수 MgSO4로 건조하고 농축한 후 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 중간체-24 2.04g(72%)을 얻었다.
중간체-24 MS(FAB): 283(M+)
중간체-25의 합성
Figure pat00092
질소 하에서 중간체-13 1.86g(10mmol)과 중간체-17(4-bromo-2-phenylpyridine) 2.34g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 40ml에 녹인 후, Pd(PPh3)4 0.58g(0.5mmol)과 2M K2CO3 15ml(30mmol)를 각각 넣은 다음 24시간 동안 환류시켰다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, MC 150ml, H2O 150ml를 첨가하여 MC층을 추출한 후 무수 MgSO4로 건조하고 농축한 후 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 중간체-25 2.01g(68%)을 얻었다.
중간체-25 MS(FAB): 295(M+)
<중간체-27의 합성>
Figure pat00093
중간체-26(2-(3,5-dimethylphenyl)-5-isobutylquinoline) 2.89g(10mmol)과 Pt/C 98mg(0.50mmol), 이소프로판올 3.0mL, 시클로핵산 60mL를 투입한다. 고압반응기에서 T2분위기하에서 140℃에서 24시간 교반한 후，실온으로 냉각한다. 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 중간체-27 2.45g (84%, 삼중수소 전환 4%)을 얻었다.
중간체-27 MS(FAB): 291(M+)
< 합성예 1 : 화합물-2의 합성>
1-1. 이리듐 중간체의 합성
Figure pat00094
질소 하에서 중간체-24 42.51g(150mmol)과 Iridium(III) chloride trihydrate(IrCl3-3H2O) 10.58g(30mmol), 2-에톡시에탄올 450 mL, 증류수 150mL을 넣고 24시간동안 환류교반하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 침전물을 여과하였다. 얻어진 고체를 물과 메탄올로 씻어주고, 핵산으로 재결정하여 Ir-2 8.8 g(37%)를 얻었다.
Ir-2 MS(FAB): 1584(M+)
1-2. 이리듐 화합물의 합성
Figure pat00095
Ir-2 15.84g(10mmol)와 2-phenylpyridine 4.66g(30mmol), AgOTf(trifluoromethanesulfonic acid silver salt) 7.71g(30 mmol), 2-메톡시-에틸에테르(Diglyme) 50 mL을 12시간동안 환류교반하고 실온으로 냉각한다. 그 혼합물을 물과 메탄올로 씻고 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물의 결정 화합물-2 8.4 g(46%)을 얻었다.
화합물-2 MS(FAB): 911(M+)
< 합성예 2 : 화합물-5의 합성>
2-1. 이리듐 중간체의 합성
Figure pat00096
질소 하에서 중간체-22 43.39g(150mmol)과 Iridium(III) chloride trihydrate(IrCl3-3H2O) 10.58g(30mmol), 2-에톡시에탄올 450 mL, 증류수 150mL을 넣고 24시간동안 환류교반하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 침전물을 여과하였다. 얻어진 고체를 물과 메탄올로 씻어주고, 핵산으로 재결정하여 Ir-5 11.26g(35%)를 얻었다.
Ir-5 MS(FAB): 1608(M+)
2-2. 이리듐 화합물의 합성
Figure pat00097
Ir-5 16.08g(10mmol)와 중간체-20 6.88g(30mmol), 소디움 카보네이트 무수물 3.18g을 150ml 에톡시에탄올 내에서 48시간동안 환류교반하고 실온으로 냉각한다. 그 혼합물을 물과 메탄올로 씻고 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물의 결정 화합물-5 8.17g(41%)을 얻었다.
화합물-5 MS(FAB): 995(M+)
<합성예 3 : 화합물-9의 합성>
3-1. 이리듐 중간체의 합성
Figure pat00098
질소 하에서 중간체-27 43.71g(150mmol)과 Iridium(III) chloride trihydrate(IrCl3-3H2O) 10.58g(30mmol), 2-에톡시에탄올 450 mL, 증류수 150mL을 넣고 24시간동안 환류교반하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 침전물을 여과하였다. 얻어진 고체를 물과 메탄올로 씻어주고, 핵산으로 재결정하여 Ir-9 9.22g(38%)를 얻었다.
Ir-9 MS(FAB): 1617(M+)
3-2. 이리듐 화합물의 합성
Figure pat00099
Ir-9 16.17g(10mmol)와 pentane-2,4-dione 3g(30mmol), 소디움 카보네이트 무수물 3.18g을 150ml 에톡시에탄올 내에서 48시간동안 환류교반하고 실온으로 냉각한다. 그 혼합물을 물과 메탄올로 씻고 생성된 화합물을 진공건조하여 고체로 얻었다. 이를 다시 디클로로메탄으로 수회 세정하고, 이소프로판올을 첨가하여 세정하였다. 셍성된 고체를 Hex : EA = 5 : 1로 column하여 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물의 결정 화합물-9 7.86g(45%)을 얻었다.
화합물-9 MS(FAB): 873(M+)
<합성예 4 내지 21>
다른 화합물의 합성은 합성예 1내지 합성예 3과 유사한 방법으로 합성하였다.
상기 합성예 4 내지 21의 이리듐 중간체 및 최종 이리듐 화합물의 반응식은 다음과 같다.
[이리듐 중간체의 합성 반응식]
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
Figure pat00117
[이리듐 화합물의 합성 반응식]
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
Figure pat00121
Figure pat00122
Figure pat00123
Figure pat00124
Figure pat00125
Figure pat00126
Figure pat00127
Figure pat00128
Figure pat00129
Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
<화학식 2의 화합물 합성>
중간체-30의 합성
Figure pat00136
질소 하에서 중간체-28([1,1'-비페닐]-4-아민) 1.69g(10mmol)과 중간체-29(4-요오도-1,1':4',1''-터페닐) 3.56g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 50ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 중간체-30 3.02g(76%)을 얻었다.
중간체-30 MS(FAB): 397(M+)
중간체-33의 합성
Figure pat00137
질소 하에서 중간체-31(di([1,1'-비페닐]-4-yl)아민) 3.21g(10mmol)과 중간체-32(4-브로모-4'-요오도-1,1'-비페닐) 3.59g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 60ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 3 : 1로 컬럼하여 중간체-33 3.98g(72%)을 얻었다.
중간체-33 MS(FAB): 552(M+)
중간체-35의 합성
Figure pat00138
질소 하에서 중간체-34(아닐린) 0.93g(10mmol)과 중간체-29(4-요오도-1,1':4',1''-터페닐) 3.56g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 50ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 컬럼하여 중간체-35 2.38g(74%)을 얻었다.
중간체-35 MS(FAB): 321(M+)
중간체-37의 합성
Figure pat00139
질소 하에서 중간체-34(아닐린) 0.93g(10mmol)과 중간체-36(4-요오도-1,1'-비페닐) 2.80g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 50ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 5 : 1로 컬럼하여 중간체-37 1.99g(81%)을 얻었다.
중간체-37 MS(FAB): 245(M+)
중간체-38의 합성
Figure pat00140
질소 하에서 중간체-37 2.45g(10mmol)과 중간체-32(4-브로모-4'-요오도-1,1'-비페닐) 3.59g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 60ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 중간체-38 3.57g(75%)을 얻었다.
중간체-38 MS(FAB): 476(M+)
화합물-273의 합성
Figure pat00141
질소 하에서 중간체-33 5.53g(10mmol)과 중간체-30 3.98g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 80ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 250ml와 H2O 250ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 3 : 1로 컬럼하여 화합물-273 6.69g(77%)을 얻었다.
화합물-273 MS(FAB): 869(M+)
화합물-275의 합성
Figure pat00142
질소 하에서 중간체-33 5.53g(10mmol)과 중간체-35 3.21g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 70ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 250ml와 H2O 250ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 3 : 1로 컬럼하여 화합물-275 5.95g(75%)을 얻었다.
화합물-275 MS(FAB): 793(M+)
화합물-284의 합성
Figure pat00143
질소 하에서 중간체-38 4.76g(10mmol)과 중간체-35 3.21g(10mmol)을 주입하고 톨루엔 60ml에 녹인 후, Pd2dba3 0.18g(0.2mmol), 1M t-Bu3P 0.4ml(0.4mmol), t-BuONa 2.88g(30mmol)을 각각 넣은 다음 8시간 동안 환류하였다.
반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식힌 다음 톨루엔 200ml와 H2O 200ml를 사용하여 추출한 후 유기층 내의 소량의 물을 무수 MgSO4로 제거하고 감압 여과 후, 유기용매를 농축하여 생성된 화합물을 Hex : EA = 4 : 1로 컬럼하여 화합물-284 5.59g(78%)을 얻었다.
화합물-284 MS(FAB): 716(M+)
상기 화학식 2의 화합물은 공지되어 있는 화합물들로서 그의 합성방법은 공지된 문헌에 개시된 방법을 사용할 수도 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시에 및 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 제한되는 것은 아니다.
<유기전계발광소자 제조>
실시예 1
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 NPD를 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML을 형성할 수 있는 BPCINC와 AZCBFC이 5.5 : 4.5의 비율로 구성된 Premix를 35nm 증착시키면서 도펀트로 본 발명의 화학식 1의 화합물로서 화합물 2를 11%정도 도핑하였다. 그 위에 ET254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 2 내지 20
상기 실시예 1에서 EML의 도펀트로 화학식 1의 화합물 2대신, 각각 화학식 1의 화학물 5, 9, 16, 26, 37, 42, 54, 62, 73, 81, 108, 120, 148, 163, 190, 197, 214, 240 및 267의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 실시예 2 내지 20의 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 21
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 화학식 2의 화합물로서 화합물 273을 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML을 형성할 수 있는 BPCINC와 AZCBFC이 5.5 : 4.5의 비율로 구성된 Premix를 35nm 증착 시키면서 도펀트로 본 발명의 화학식 1의 화합물로서 화합물 2를 11%정도 도핑하였다. 그 위에 ET254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 22 내지 40
상기 실시예 21에서 발광층(EML)의 도펀트로 화학식 1의 화합물 2대신, 각각 화학식 1의 화학물 5, 9, 16, 26, 37, 42, 54, 62, 73, 81, 108, 120, 148, 163, 190, 197, 214, 240 및 267의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 21과 동일하게 실시하여 실시예 22 내지 40의 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 41
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 화학식 2의 화합물로서 화합물 275를 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML을 형성할 수 있는 BPCINC와 AZCBFC이 5.5 : 4.5의 비율로 구성된 Premix를 35nm 증착 시키면서 도펀트로 본 발명의 화학식 1의 화합물로서 화합물 5를 11%정도 도핑하였다. 그 위에 ET254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 42
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 화학식 2의 화합물로서 화합물 284를 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML을 형성할 수 있는 BPCINC와 AZCBFC이 5.5 : 4.5의 비율로 구성된 Premix를 35nm 증착 시키면서 도펀트로 본 발명의 화학식 1의 화합물로서 화합물 5를 11%정도 도핑하였다. 그 위에 ET254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
비교예 1
발광층(EML)으로 EML의 도펀트로 FUJI를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1와 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
비교예 2
발광층(EML)으로 EML의 도펀트로 FUJI를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 21과 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 40, 41, 42 비교예 1, 2에서 사용한 화합물을 하기에 나타내었다.
Figure pat00144
Figure pat00145
시험예: 유기전계발광소자의 특성 평가
1. 실시예 1 내지 20 및 비교예 1의 유기전계발광소자의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 20 및 비교예 1에서 제조한 유기전계발광소자의 특성을 전류 밀도 10mA/cm2에서 측정하였으며, 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Voltage
(V)		 CIE_x CIE_y EQE
(%)		 T95(hr)
실시예 1 3.5 0.206 0.735 29.2 1351
실시예 2 3.6 0.145 0.095 11.5 607
실시예 3 3.8 0.663 0.337 23.2 729
실시예 4 3.7 0.211 0.734 28.7 1485
실시예 5 3.5 0.148 0.097 11.1 637
실시예 6 3.4 0.146 0.093 10.6 614
실시예 7 3.4 0.145 0.093 10.7 605
실시예 8 3.6 0.145 0.092 10.8 611
실시예 9 3.5 0.147 0.094 11.8 619
실시예 10 3.4 0.148 0.095 10.5 602
실시예 11 3.6 0.146 0.096 11.8 603
실시예 12 3.4 0.148 0.099 12.3 654
실시예 13 3.5 0.147 0.096 12.5 642
실시예 14 3.6 0.144 0.091 10.2 611
실시예 15 3.6 0.144 0.089 10.1 615
실시예 16 3.7 0.145 0.092 10.6 638
실시예 17 3.6 0.145 0.094 10.8 642
실시예 18 3.4 0.207 0.754 28.6 1427
실시예 19 3.7 0.665 0.336 22.7 758
실시예 20 3.9 0.667 0.333 24.1 712
비교예 1 4.7 0.167 0.158 8.6 261
상기 실험 결과, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도펀트로서 발광층에 포함한 실시예 1 내지 20의 유기전계발광소자가 비교예 1의 종래의 유기전계발광소자와 비교하여 효율 및 전압 특성에서 향상된 결과를 보였다. 특히 비교예 1과 유사한 Blue 색좌표상의 실시예의 유기전계발광소자에 있어서 효율, 전압 및 색좌표 특성에서 비교예 1과 비교해 향상된 결과를 보였다.
또한, 잔상 수명(T95)을 측정한 결과에서 비교예 1의 유기전계발광소자는 300 시간이하의 수명을 가진 반면에, 실시예 1 내지 20의 경우는 600시간 이상의 장수명을 갖는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도펀트로서 발광층에 포함하는 유기전계발광소자는 효율, 전압 및 수명의 특성이 우수함을 알 수 있다.
2. 실시예 21 내지 40 및 비교예 2의 유기전계발광소자의 특성 평가
상기 실시예 21내지 40 및 비교예 2에서 제조한 유기전계발광소자의 특성을 전류 밀도 10mA/cm2에서 측정하였으며, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Voltage
(V)		 CIE_x CIE_y EQE
(%)		 T95(hr)
실시예 21 3.5 0.204 0.731 30.1 1384
실시예 22 3.5 0.142 0.094 12.2 619
실시예 23 3.7 0.652 0.355 23.9 744
실시예 24 3.6 0.207 0.751 29.6 1532
실시예 25 3.5 0.145 0.097 11.4 650
실시예 26 3.3 0.143 0.093 11.1 626
실시예 27 3.4 0.142 0.092 11.0 617
실시예 28 3.5 0.141 0.091 11.1 623
실시예 29 3.4 0.144 0.093 12.2 631
실시예 30 3.3 0.145 0.094 10.8 614
실시예 31 3.5 0.143 0.095 12.2 648
실시예 32 3.4 0.144 0.099 12.7 667
실시예 33 3.4 0.145 0.095 13.1 655
실시예 34 3.5 0.141 0.090 10.5 623
실시예 35 3.5 0.141 0.088 10.7 627
실시예 36 3.6 0.142 0.091 10.9 651
실시예 37 3.5 0.143 0.093 11.1 663
실시예 38 3.3 0.205 0.749 29.5 1456
실시예 39 3.7 0.657 0.334 23.4 773
실시예 40 3.8 0.658 0.331 24.8 726
비교예 2 4.6 0.164 0.156 8.9 278
상기 실험 결과, 본 발명의 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 발광층 및 정공수송층에 사용한 실시예 21 내지 40의 유기전계발광소자는 비교예 2의 종래의 유기전계발광소자와 비교하여 효율 및 전압 특성에서 향상된 결과를 보였다. 특히 비교예 2와 유사한 Blue 색좌표상의 실시예의 유기전계발광소자에 있어서 효율, 전압 및 색좌표 특성에서 비교예 2과 비교해 향상된 결과를 보였다.
또한, 잔상 수명(T95)을 측정한 결과에서 비교예 2의 유기전계발광소자는 300 시간이하의 수명을 가진 반면에, 실시예 21 내지 40의 경우는 600시간 이상의 장수명을 갖는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도펀트로서 발광층에 포함하고, 화학식 2의 화합물을 정공수송층에 포함한 유기전계발광소자는 효율, 전압 및 수명의 특성이 종래이 기술과 비교하여 현저히 우수함을 알 수 있다.
3. 실시예 2, 22, 41, 42 및 비교예 1, 2의 유기전계발광소자의 특성 평가
상기 실시예 2, 22, 41, 42 및 비교예 1, 2에서 제조한 유기전계발광소자의 특성을 전류 밀도 10mA/cm2에서 측정하였으며, 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Voltage
(V)		 CIE_x CIE_y EQE
(%)		 T95(hr)
실시예 2 3.6 0.145 0.095 11.5 607
실시예 22 3.5 0.142 0.094 12.2 619
실시예 41 3.5 0.142 0.093 12.3 632
실시예 42 3.4 0.140 0.092 12.1 625
비교예 1 4.7 0.167 0.158 8.6 261
비교예 2 4.6 0.164 0.156 8.9 278
상기 실험 결과, 본 발명의 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 발광층 및 정공수송층에 사용한 실시예 22, 41, 42의 유기전계발광소자가 비교예 1 및 2는 물론, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도펀트로서 발광층에 포함한 실시예 2와 비교해서도 현저히 우수한 전압 특성, 발광 효율 및 수명 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 실시예 1와 실시예 21, 실시예 3과 실시예 23, 실시예 4와 실시예 24, 실시예 5와 실시예 25 등의 비교를 통해서도 명백히 확인된다.
따라서, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물을 도펀트로서 발광층에 포함하고, 화학식 2의 화합물을 정공수송층에 포함한 유기전계발광소자는 효율, 전압 및 수명의 특성이 종래이 기술과 비교하여 현저히 우수함을 알 수 있다.
상기와 같은 결과는 화학식 1의 화합물의 도펀트 구조에 잘 호응하는 화학식 2의 화합물을 정공수송물질로 사용함으로써 얻어진 것으로 볼 수 있다.
일반적인 유기전계발광소자의 경우, 정공수송층과 발광층의 계면에서 열화가 진행되면서 전자가 상기 계면을 거쳐 정공수송층으로 확산되어 열화가 가속화되고, 유기전계발광소자의 수명이 저하된다.
그러나 본 발명에서는 정공수송물질로 화학식 2의 화합물을 사용함에 따라 소자의 전하 균형이 이루어지는 동시에 엑시톤이 발광층 내에서 이동할 수 없게 되어 유기전계발광소자의 효율이 향상된 것으로 보인다. 또한, 화학식 2의 화합물이 엑시톤이 정공수송층으로 확산되는 것을 막아줌으로써 전체적인 열화를 방지하여 유기전계발광소자의 수명을 증가시킨 것으로 보인다.

Claims (7)

  1. 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 유기박막층을 구성하는 화합물은 화학구조내 삼중 수소(Tritium)를 포함하고 것을 특징으로 하는 하는 유기전계발광소자,
  2. 청구항 1에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 유기화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 유기전계발광소자
    [화학식 1]
    Figure pat00146

    상기 식에서
    M은 Ir, Os 또는 Pt이고,
    Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, pyridine, pyrimidine, pyrazine, 1,3,5-triazine, quinolone, isoquinoline, indolizine, 1-phenyl1H-indole, 2-phenyl-2H-isoindole, benzofuran, benzo[b]thiophene, benzo[d]thiazole, 4H-quinolizine, cinnoline, furan, phthalazine, quinazoline, quinoxaline, 1,8-naphthyridine, pteridine, thiophene, oxazole, thiazole, isoxazole, isothiazole, 1,2,3-oxadiazole, 1,2,3-thiadiazole, 1,3,4-thiadiazole, pyridazine, furo[2,3-b]pyridine, furo[2,3-c]pyridine, furo[3,2-c]pyridine furo[3,2-b]pyridine benzo[d]oxazole furo[2,3-d]pyrimidine, furo[3,2-d]pyrimidine, furo[2,3-b]pyrazine, thieno[2,3-, b]pyridine, thieno[3,2-c]pyridine, thieno[3,2-b]pyridine, benzo[d]thiazole, thieno[2,3-d]pyrimidine, thieno[2,3-d]pyridazine, thieno[2,3-b]pyrazine, benzofuro[2,3-b]pyridine, benzofuro[2,3-c]pyridine, benzofuro[3,2-c]pyridine, benzofuro[3,2-b]pyridine, benzofuro[2,3-d]pyrimidine, benzofuro[2,3- b]pyrazine, benzo[4,5]thieno[2,3-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-c]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2- b]pyridine, benzo[4,5]thieno[3,2-b]pyridine, benzo[4,5]thieno[2,3-d]pyrimidine, benzo[4,5]thieno[2,3- b]pyrazine, furo[2,3-b:5,4-b']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-c']dipyridine, furo[2,3-b:5,4-c']dipyridine, furo[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]furo[3,2-d]pyrimidine, thieno[2,3-b:5,4-b']dipyridine, thieno[2,3-b:5,4-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-c']dipyridine, thieno[2,3-b:4,5-b']dipyridine, pyrido[3',2':4,5]thieno[2,3-d]pyridazine, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기이거나,
    삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기 로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아 졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또 는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 80 의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
    삼중수소, 중수소, 수소, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 60의 알콕시, 탄소수 1 내지 60의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 60의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이 레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유기화합물은 하기 화합물 1 내지 272 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기화합물.
    Figure pat00147
    Figure pat00148
    Figure pat00149
    Figure pat00150
    Figure pat00151
    Figure pat00152
    Figure pat00153
    Figure pat00154
    Figure pat00155
    Figure pat00156
    Figure pat00157
    Figure pat00158
    Figure pat00159
    Figure pat00160
    Figure pat00161
    Figure pat00162
    Figure pat00163
    Figure pat00164
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    Figure pat00167
    Figure pat00168
    Figure pat00169
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    Figure pat00172
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    Figure pat00174
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    Figure pat00178
    Figure pat00179
    Figure pat00180
    Figure pat00181
    Figure pat00182
    Figure pat00183
    Figure pat00184
    Figure pat00185
    Figure pat00186
    Figure pat00187
    Figure pat00188
    Figure pat00189
    Figure pat00190
    Figure pat00191
    Figure pat00192
    Figure pat00193
    Figure pat00194
    Figure pat00195
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    Figure pat00197
    Figure pat00198
    Figure pat00199
    Figure pat00200
    Figure pat00201
    Figure pat00202
    Figure pat00203
    Figure pat00204
    Figure pat00205
    Figure pat00206
    Figure pat00207
    Figure pat00208
    Figure pat00209
    Figure pat00210
    Figure pat00211
    Figure pat00212
    Figure pat00213
    Figure pat00214
  4. 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 발광층이 청구항 1의 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 청구항 4에있어서,
    상기 유기박막층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하며,
    상기 정공수송층은 하기 화학식 2의 유기화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00215

    상기 식에서,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기; C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기; 또는 C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C1~C10의 알콕시, 할로겐, CN, CF3 및 Si(CH3)3기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 60의 헤테로 방향족 탄화수소기;로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 R1, R2, R3 및 R4 각각 독립적으로 기본 구조의 페닐기와 결합하여 방향족 탄화수소 또는 헤테로 방향족 탄화수소를 형성할 수도 있다.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 펜안트레닐, 플루오레닐 카르바졸 또는 피레닐(pyrenyl)기이거나,
    상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 기본 구조의 페닐기와 결합하여 나프탈렌, 안트라센, 또는 펜안트렌을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기화합물은 하기 화합물 273 내지 284 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기화합물:
    Figure pat00216
    Figure pat00217
    Figure pat00218
    Figure pat00219
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