WO2012093861A2 - 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an organic compound that can be used as a material for an organic electroluminescent device and an organic electroluminescent device using the same.
  • An organic electronic device is an electronic device using an organic semiconductor material, and requires an exchange of holes and / or electrons between an electrode and an organic semiconductor material.
  • Organic electronic devices may be classified into two types according to operating principles. First, when photons flow from the external light source into the organic semiconductor material layer in the organic electronic device, an exciton is formed, and the exciton is separated into electrons and holes and then transferred to different electrodes to be used as current sources (voltage sources). There is an organic electronic device in the form. Second, when voltage or current is applied to two or more electrodes, holes and / or electrons are injected into the organic semiconductor material layer in contact with the electrode, and there is an organic electronic device in a form of operating by the injected electrons and holes.
  • Examples of the organic electronic device include an organic light emitting device, an organic solar cell, an organic photoconductor (OPC) drum, and an organic transistor. They all require electron / hole injection materials, electron / hole extraction materials, electron / hole transport materials or luminescent materials to drive the devices, and these materials also work on similar principles within each organic electronic device.
  • OPC organic photoconductor
  • the organic electroluminescent device is a device using an organic electroluminescence phenomenon that converts electrical energy into light energy using an organic material, and generally includes an anode, a cathode, and an organic material layer interposed therebetween. It has a structure to include. When a voltage is applied between two electrodes in the structure of the organic light emitting diode, holes are injected into the organic material layer in the anode and electrons in the cathode. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and when the excitons fall to the ground, they shine.
  • the organic material layer interposed between the anode and the cathode is often composed of a multi-layer structure composed of different materials, instead of a single layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer And an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • the material used as the organic material layer may be classified into a light emitting layer material, a charge transport layer material, a hole injection layer material, a hole transport layer material, an electron transport layer material, an electron injection layer material and the like according to its function.
  • the light emitting layer material may be classified into a blue, green, and red light emitting layer material and yellow and orange light emitting layer materials necessary to realize a better natural color according to the light emitting color.
  • a host / dopant system may be used as the light emitting layer material. That is, when a small amount of dopant having a smaller energy band gap than the host constituting the light emitting layer and excellent luminous efficiency is mixed in the light emitting layer, excitons generated in the host may be transported to the dopant, thereby producing high efficiency light. At this time, since the wavelength of the host shifts to the wavelength of the dopant, light having a desired wavelength can be obtained according to the type of dopant to be used.
  • the organic material layer in the device such as a hole injection layer material, a hole transport layer material, a light emitting layer material, an electron transport layer material, an electron injection layer material, etc., must be more stable and efficient.
  • a stable and efficient organic material layer for an organic electroluminescent device has not been made yet, and thus, development of new materials is continuously required.
  • the present invention is to provide an organic compound and an organic electroluminescent device using the same to improve the embankment characteristics such as luminous efficiency, brightness, power efficiency, thermal stability and device life.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1, a compound represented by Formula 2, and a compound represented by Formula 3.
  • Ar 1 to Ar 3 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 alkynyl, C 6 ⁇ C 40 of aryl, the nuclear atoms of 5 to 40 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 40 of the aryloxy, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy, C 6 ⁇ C 40 arylamino, C 6 ⁇ C 40 of the diarylamino, ( C 6 -C 40 aryl) C 1 -C 40 alkyl, C 3 -C 40 cycloalkyl and nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • R 1 and R 2 are the same or different and are each independently hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 of the alkynyl, C 6 ⁇ C 40 the aryl, the number of nuclear atoms of 5 to 40 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 40 of the aryloxy, C 1 ⁇ C 40 alkyl-oxy, C 6 ⁇ C 40 aryl, amino, C 6 ⁇ C 40 of diarylamino, (C 6 -C 40 aryl) C 1 -C 40 alkyl, C 3 -C 40 cycloalkyl and nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • the A 1 and A 2 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ alkenyl of C 40 alkyl, C 2 ⁇ C 40 of, C 2 ⁇ C 40 of the alkynyl, C 6 ⁇ C 40 the aryl, the number of nuclear atoms of 5 to 40 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 40 of the aryloxy, C 1 ⁇ C 40 alkyl-oxy, C 6 ⁇ C 40 aryl, amino, C 6 ⁇ C 40 of diarylamino, (C 6 -C 40 aryl) C 1 -C 40 alkyl, C 3 -C 40 cycloalkyl and a nuclear atom of 3 to 40 heterocycloalkyl, or A 1 and A 2 is It can be combined with each other to form a 5-6 membered ring.
  • Ar 1, Ar 2 and Ar 4 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 of the alkynyl, C 6 ⁇ C 40 aryl, C 5 -C 40 heteroaryl, C 6 -C 40 aryloxy, C 1 -C 40 alkyloxy, C 6 -C 40 arylamino, C 6 -C 40 diaryl amino, (C 6 ⁇ C 40 aryl) C 1 ⁇ C 40 alkyl, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl and nuclear atoms is selected from the group consisting of 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • R 1 to R 4 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 alkynyl, C 6 ⁇ C 40 of aryl, the nuclear atoms of 5 to 40 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 40 of the aryloxy, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy, C 6 ⁇ C 40 arylamino, C 6 ⁇ C 40 of the diarylamino, ( C 6 -C 40 aryl) C 1 -C 40 alkyl, C 3 -C 40 cycloalkyl and nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • a 1 and A 2 are as defined in the general formula (1).
  • Ar 1, Ar 4 and Ar 5 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 of the alkynyl, C 6 ⁇ C 40 aryl, C 5 -C 40 heteroaryl, C 6 -C 40 aryloxy, C 1 -C 40 alkyloxy, C 6 -C 40 arylamino, C 6 -C 40 diaryl amino, (C 6 ⁇ C 40 aryl) C 1 ⁇ C 40 alkyl, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl and nuclear atoms is selected from the group consisting of 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • R 1 to R 6 are the same or different, each independently represent hydrogen, deuterium, C 1 ⁇ C 40 alkyl, alkenyl of C 2 ⁇ C 40, C 2 ⁇ C 40 alkynyl, C 6 ⁇ C 40 of aryl, the nuclear atoms of 5 to 40 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 40 of the aryloxy, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy, C 6 ⁇ C 40 arylamino, C 6 ⁇ C 40 of the diarylamino, ( C 6 -C 40 aryl) C 1 -C 40 alkyl, C 3 -C 40 cycloalkyl and nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl;
  • a 1 and A 2 are as defined in the general formula (1).
  • the present invention is an anode; cathode; And one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the organic material layers is a compound represented by Formula 1, a compound represented by Formula 2, and a formula:
  • an organic electroluminescent device comprising at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by 3.
  • Compounds of formula (1), compounds of formula (2) and compounds of formula (3) according to the present invention may have both fluorescence and phosphorescence properties and thus are used as materials for organic light emitting devices, preferably as light emitting layers, especially green fluorescent or phosphorescent host materials Can be.
  • the present invention by applying at least one of the compounds to the organic electroluminescent device, it is possible to improve various characteristics such as luminous efficiency, brightness, power efficiency, thermal stability and device life of the organic electroluminescent device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
  • the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 according to the present invention may have both fluorescent and phosphorescent properties, they may be used as phosphorescent or fluorescent light emitting layer materials, specifically green phosphorescent or fluorescent host materials in organic light emitting devices. Can be.
  • the compound when used as a phosphorescent or fluorescent host material in the organic electroluminescent device, energy transfer from the host to the dopant may be smooth, thereby lowering the driving voltage.
  • the organic EL device including the compound may not only improve driving voltage and lifespan characteristics, but also various characteristics such as luminous efficiency, brightness, power efficiency, and thermal stability.
  • At least one of Ar 1 to Ar 3 is C 6 ⁇ C 40 aryl, 5 to 40 nuclear aryl, C 6 ⁇ C 40 aryloxy, C 6 a ⁇ C 40 arylamino, C 6 ⁇ C 40 of the diaryl amino, (C 6 ⁇ C 40 aryl) C 1 ⁇ C 40 alkyl, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl and nuclear atoms 3 to 40 of the It is preferred that it is selected from the group consisting of heterocycloalkyl.
  • examples of Ar 1 may be represented by a chemical formula selected from the group consisting of Chemical Formulas 4 to 9, but is not limited thereto.
  • Q 1 and Q 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, , , , , And Is selected from the group consisting of
  • E 1 is hydrogen or Is
  • Z and Z 1 are each independently C or Si.
  • Examples of the compound represented by Formula 1 according to the present invention include a compound represented by the following Formula 1a, but is not limited thereto.
  • Ar 1 of Formula 1a may be represented by a formula selected from the group consisting of Formulas 4 to 9.
  • examples of the compound represented by Formula 2 according to the present invention include a compound represented by the following Formula 2a, but is not limited thereto.
  • Ar 1 , X, X 1 , Y and Y 1 are the same as defined in Formula 2.
  • Ar 1 of Formula 2a may be represented by a formula selected from the group consisting of Formulas 4 to 9.
  • Examples of the compound represented by Formula 3 according to the present invention include, but are not limited to, a compound represented by Formula 3a.
  • Ar 1 , X, X 1 , X 2 , Y, Y 1 and Y 2 are the same as defined in Formula 3 above.
  • Ar 1 of Chemical Formula 3a may be represented by a chemical formula selected from the group consisting of Chemical Formulas 4 to 9.
  • Specific examples of the compound represented by Formulas 1 to 3 include the following compounds In-A-1 to In-A-16, compounds In-B-1 to In-B-20, and compounds In-C-1 to In- C-14, but are not limited thereto.
  • the following compounds In-A-1 to In-A-16 are examples of compounds represented by Formula 1
  • the following compounds In-B-1 to In-B-20 are examples of compounds represented by Formula 2
  • In-C-1 to In-C-14 are examples of the compound represented by Chemical Formula 3.
  • the present invention provides an organic electroluminescent device comprising at least one of the compounds represented by the above formulas (1) to (3).
  • the organic electroluminescent device is an organic electroluminescent device comprising (i) an anode, (ii) a cathode, and (iii) one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, wherein the one layer At least one of the organic material layers is characterized in that the organic material layer containing at least one compound of the compounds represented by the formula (1) to (3).
  • the organic material layer including at least one compound of the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 is a light emitting layer.
  • the organic material layer other than the organic material layer containing the compound represented by Formula 1 to 3 may be a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer and / or an electron transport layer.
  • any one of the compounds represented by Formulas 1 to 3 is used as a light emitting layer material, specifically a phosphorescent or fluorescent host material of the organic electroluminescent device, the luminous efficiency and lifetime characteristics of the organic electroluminescent device Can be improved.
  • the light emitting layer includes one or more compounds of the compounds represented by Formulas 1 to 3, they may be used alone, or may be used in combination with conventional light emitting layer materials known in the art, specifically, other host materials. have.
  • Examples of such conventional host materials include aluminum tris (8-hydroxyquinoline) (Alq3), a light emitting host that emits green, red or yellow light depending on the dopant, and 4,4'-bis (carbazole) which is a green light emitting host.
  • Alq3 8-hydroxyquinoline
  • DPVBi 4,4'-bis (2,2-diphenyl-ethen-1-yl) -diphenyl
  • DPVTP 4,4 "-bis (2 , 2-diphenylvinyl-1-yl) p-terphenylene
  • a substrate, an anode, a hole injection layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, and a cathode may be sequentially stacked, and the light emitting layer may be represented by Formula 1 according to the present invention. It includes at least one compound of the compounds represented by 2-3.
  • an electron injection layer may be located on the electron transport layer.
  • the organic electroluminescent device has a structure in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked as described above, and an insulating layer or an adhesive layer may be inserted between an electrode and an organic material layer interface.
  • the organic material layer including the compound represented by Chemical Formula 1 may be formed by a vacuum deposition method or a solution coating method.
  • the solution coating method include, but are not limited to, spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, or thermal transfer.
  • the organic electroluminescent device according to the present invention forms an organic material layer and an electrode using materials and methods known in the art, except that at least one layer of the organic material layer is formed to include the compound represented by Formula 1 of the present invention. It can be manufactured by.
  • a silicon wafer, quartz or glass plate, metal plate, plastic film or sheet may be used as the substrate.
  • the anode material may be a metal such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or an alloy thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDT), polypyrrole and polyaniline; Or carbon black, but is not limited thereto.
  • Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb
  • Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDT),
  • the negative electrode material may be a metal such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, or lead or an alloy thereof; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • materials such as a hole injection layer, a hole transport layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer are not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used.
  • FIG. 1 A schematic structure of an organic EL device according to an example of the present invention is shown in FIG. 1.
  • the substrate 1, the anode 2, the hole injection layer 3, the hole transport layer 4, the light emitting layer 5, the hole blocking layer 6, the electron injection layer 7 and the cathode ( 8) are sequentially stacked.
  • a glass substrate coated with ITO (Indium tin oxide) to a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water ultrasonically. After the washing of distilled water, ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, and the like was dried, transferred to a plasma cleaner, and then the substrate was cleaned for 5 minutes using an oxygen plasma, and then the substrate was transferred to a vacuum depositor.
  • ITO Indium tin oxide
  • DS-205 Doosan Co., Ltd. was thermally vacuum deposited to a thickness of 800 kPa to form a hole injection layer, and thereon, N , N- di (naphthalene-1-yl) N , N- diphenylbenzidine ( ⁇ -NPB) was vacuum deposited to a thickness of 150 kPa to form a hole transport layer.
  • Example 2 Thereafter, the compound In-A-1 and Ir (ppy) 3 synthesized in Example 1 were vacuum deposited on the hole transport layer to a thickness of 300 kPa to form a light emitting layer. Subsequently, on the light emitting layer, BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) was vacuum deposited to a thickness of 200 kPa to form a hole blocking layer, and then Alq3 Vacuum deposition to a thickness formed an electron transport layer. Thereafter, LiF was deposited to a thickness of 10 kPa on the electron transport layer to form an electron injection layer, and aluminum was then vacuum deposited to a thickness of 2000 kPa on the electron injection layer to form a cathode.
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-A-2 synthesized in Example 2-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 Except for using the compound In-A-3 synthesized in Example 3-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, it is the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-1 except that 2- (9H-carbazol-9-yl) phenylboronic acid was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1. Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Step 4, to obtain 21 g of a compound In-A-4 as a white solid (a yield: 79.1%).
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-A-4 synthesized in Example 4-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-A-5 synthesized in Example 5-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • a white solid was prepared in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 1, except that 9H-carbazole was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1. 13.2 g (yield 84%) of compound In-A-6 were obtained.
  • Example 6-1 Except for using the compound In-A-6 synthesized in Example 6-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2, except for using the compound In-A-7 synthesized in Example 7-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 8-1 Except for using the compound In-A-8 synthesized in Example 8-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-1 Except for using 3,6-diphenyl-9H-carbazole instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1, the same as in Synthesis Step 4 of Example 1 17.4 g (yield: 85.7%) of the compound In-A-9 was obtained as a white solid.
  • Example 9-1 Except for using the compound In-A-9 synthesized in Example 9-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 10-1 Except for using the compound In-A-10 synthesized in Example 10-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1 Synthesis of Example 1 except that 2- (9H-carbazol-9-yl) phenylboronic acid was used instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1 In the same manner as in Step 4, 21 g of a white solid compound In-A-11 (yield: 79.1%) was obtained.
  • Example 11-1 Except for using the compound In-A-11 synthesized in Example 11-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 12-1 Except for using the compound In-A-12 synthesized in Example 12-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • a white solid was prepared in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 1, except that (chloromethanetriyl) tribenzene was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1. 9.1 g (yield: 71.2%) of compound In-A-13 was obtained.
  • Example 1-2 Except for using the compound In-A-13 synthesized in Example 13-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-1 Except for using 3- (triphenylsilyl) phenylboronic acid in place of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1, was carried out in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 1 9.4 g (yield: 74.1%) of the compound In-A-14 as a white solid was obtained.
  • Example 14-1 Except for using the compound In-A-14 synthesized in Example 14-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • a white solid was prepared in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 1, except that 3-tritylphenylboronic acid was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1. 8.45 g (yield: 70.4%) of compound In-A-15 was obtained.
  • Example 15-1 Except for using the compound In-A-15 synthesized in Example 15-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 16-1 Except for using the compound In-A-16 synthesized in Example 16-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Except for using the compound In-B-1 synthesized in Example 17-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Synthesis of Example 17-1 except for using dibenzo [b, d] thiophen-2-ylboronic acid instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1 8.7 g (yield: 71.6%) of the compound In-B-2 as a white solid was obtained in the same manner as in step 4.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-2 synthesized in Example 18-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Synthesis of Example 17-1 except for using dibenzo [b, d] thiophen-2-ylboronic acid instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1 7.9 g (yield: 69.7%) of the compound In-B-3 as a white solid was obtained in the same manner as in step 4.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-3 synthesized in Example 19-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-4 synthesized in Example 20-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 except that 2- (9H-carbazol-9-yl) phenylboronic acid was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1. 11.4 g (yield: 74.5%) of compound In-B-5 as a white solid was obtained in the same manner as in synthesis step 4.
  • Example 21-1 Except for using the compound In-B-5 synthesized in Example 21-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Synthesis of Example 17-1 except for using 9-phenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1 9.8 g (yield: 71.7%) of compound In-B-6 as a white solid was obtained in the same manner as in step 4.
  • Example 22-1 Except for using the compound In-B-6 synthesized in Example 22-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 23-1 Except for using the compound In-B-7 synthesized in Example 23-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 except that 6,9-diphenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1. Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Step 4, to obtain 12.4 g (yield: 79.2%) of the compound In-B-8 as a white solid.
  • Example 24-1 Except for using the compound In-B-8 synthesized in Example 24-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-9 synthesized in Example 25-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Except for using 2- (6-phenyldibenzo [b, d] thiophen-4-yl) phenylboronic acid instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1, In the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 17-1, 10.5 g of a compound In-B-10 (yield: 80.1%) was obtained as a white solid.
  • Example 26-1 Except for using the compound In-B-10 synthesized in Example 26-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2 The organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 except that 2- (9H-carbazol-9-yl) phenylboronic acid was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1. 8.6 g (yield: 70.2%) of compound In-B-11 as a white solid was obtained in the same manner as in synthesis step 4.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-11 synthesized in Example 27-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • a white solid compound was prepared in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 17-1, except that chlorotriphenylsilane was used instead of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1. 7.5 g (Yield 68.2%) of In-B-12 was obtained.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-12 synthesized in Example 28-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Except for using (chloromethanetriyl) tribenzene in place of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1, and was carried out in the same manner as in the synthesis step 4 of Example 17-1 to white 6.3 g (yield: 62.7%) of solid compound In-B-13 was obtained.
  • Example 29-1 Except for using the compound In-B-13 synthesized in Example 29-1 instead of the compound In-A-1 used as a light emitting layer material in Example 1-2, the same as in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured by the above procedure.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-14 synthesized in Example 30-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 17-1 Except for using 3-tritylphenylboronic acid in place of the dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 17-1, and was carried out in the same manner as in the synthesis step 4 of Example 17-1 to white 8.23 g (yield: 62.7%) of solid compound In-B-15 was obtained.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-15 synthesized in Example 31-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-1 Except for using 3 '-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) biphenyl-3-ylboronic acid instead of dibenzo [b, d] thiophen-4-ylboronic acid used in Example 1-1. Was carried out in the same manner as in Synthesis Step 4 of Example 17-1, to obtain 13.7 g (yield: 79.6%) of a compound In-B-16 as a white solid.
  • Example 1-2 Same as Example 1-2 except for using the compound In-B-16 synthesized in Example 32-1 instead of the compound In-A-1 used as the light emitting layer material in Example 1-2
  • the organic electroluminescent device was manufactured.
  • Example 1-2 CBP [4,4'-di (9H-carbazol-9-yl) biphenyl] was used instead of the compound In-A-1 used as the emission layer material in Example 1-2. Except for using the organic electroluminescent device was performed in the same manner as in Example 1-2.
  • Example 1 Host substance Current density (mA / cm2) Driving voltage (v) Luminous Efficiency (cd / A)
  • Example 1 Compound In-A-1 10 6.01 73.2
  • Example 2 Compound In-A-2 10 5.9 59.8
  • Example 3 Compound In-A-3 10 6.2 66.9
  • Example 4 Compound In-A-4 10 5.7 72.9
  • Example 5 Compound In-A-5 10 5.7 54.2
  • Example 6 Compound In-A-6 10 5.6 55.4
  • Example 7 Compound In-A-7 10 5.9 63.7
  • Example 8 Compound In-A-8 10 5.9 60.5
  • Example 9 Compound In-A-9 10 6 60.1
  • Example 10 Compound In-A-10 10 6.2 66.9
  • Example 11 Compound In-A-11 10 5.9 62.4
  • Example 12 Compound In-A-12 10 5.9 55.9
  • Example 13 Compound In-A-13 10 6.2 69.7
  • Example 14 Compound In-A-14 10 5.9 53.5
  • Example 15 Com
  • the organic electroluminescent devices (Examples 1 to 32) using the compound according to the present invention was shown to have better life characteristics than the organic electroluminescent devices (Comparative Example 1) using the conventional CBP.

Abstract

본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 대한 것으로서, 상기 유기 화합물을 유기 발광 소자용 재료로서, 바람직하게는 발광층, 특히 녹색의 형광 또는 인광 호스트 재료로서 이용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 소자 수명 등의 제반 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전자 소자는 유기 반도체 물질을 이용한 전자 소자로서, 전극과 유기 반도체 물질 사이에서의 정공 및/또는 전자의 교류를 필요로 한다. 유기 전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지 형태로 분류될 수 있다. 첫째, 외부의 광원으로부터 광자가 유기 전자 소자 내 유기물 반도체 물질층에 유입되면 엑시톤(exiton)이 형성되고, 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리된 후 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 유기 전자 소자가 있다. 둘째, 2 개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 인가하면, 전극과 접촉하고 있는 유기 반도체 물질층에 정공 및/또는 전자가 주입되고, 주입된 전자 및 정공에 의해 작동하는 형태의 유기 전자 소자가 있다.
상기 유기 전자 소자의 예로는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지, 유기 감광체(OPC) 드럼, 유기 트랜지스터 등이 있다. 이들은 모두 소자의 구동을 위해 전자/정공 주입 물질, 전자/정공 추출 물질, 전자/정공 수송 물질 또는 발광 물질을 필요로 하며, 이들 물질은 각 유기 전자 소자 내에서 유사한 원리도 작용한다.
이러한 유기 전자 소자 중에서, 유기 전계 발광 소자는 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 주는 유기 전계 발광 현상을 이용하는 소자로서, 일반적으로 양극과 음극 및 이들 사이에 개재(介在)된 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면, 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 각각 유기물층에 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되고, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
유기 발광 소자의 경우, 소자의 효율 및 안정성을 높이기 위해, 양극과 음극 사이에 개재되는 유기물층을 단층 대신 각각 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함할 수 있다.
상기 유기물층으로 사용되는 재료는 그 기능에 따라, 발광층 재료, 전하 수송층 재료, 정공 주입층 재료, 정공 수송층 재료, 전자 수송층 재료, 전자 주입층 재료 등으로 분류될 수 있다.
발광층 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광층 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광층 재료로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광층 재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 즉, 발광층을 주로 구성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작고 발광 효율이 우수한 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 호스트에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 낼 수 있다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
한편, 전자 주입층에서 주입된 전자와 정공 주입층에서 전달된 정공은 발광층에서 재결합하여 엑시톤을 형성하게 되며 일중항 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 것을 형광이라고 하고, 삼중항 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 것을 인광이라고 한다. 이론적으로, 인광은 형광과 달리 100 %의 발광 효과를 기대할 수 있다. 이로 인해, 인광 호스트 재료의 경우, 25 %의 발광효율을 갖는 발광 호스트 재료보다 높은 발광 효율을 가질 수 있다. 그러나, 현재 인광 호스트 재료의 경우, 형광 호스트 재료에 비해 개발 속도도 느리고, 짧은 수명으로 인해 시제품에 적용 시키기 어렵다.
전술한 유기 전계 발광 소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 정공 주입층 재료, 정공 수송층 재료, 발광층 재료, 전자 수송층 재료, 전자 주입층 재료 등과 같이 소자 내 유기물층 재료가 보다 안정적이고 효율적이어야 한다. 그러나, 아직까지 안정적이고 효율적인 유기 전계 발광 소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이며, 따라서 새로운 물질의 개발이 계속 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자, 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 소자 수명 등의 제방 특성을 향상시킬 수 있는 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제공한다.
화학식 1
Figure PCTKR2012000099-appb-C000001
상기 화학식 1에서,
Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
상기 R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 X 및 Y는 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O), S(=O)2, 및 SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되고;
상기 A1 및 A2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 A1 및 A2가 서로 결합하여 5원 ~ 6원 고리를 형성할 수 있다.
화학식 2
Figure PCTKR2012000099-appb-C000002
상기 화학식 2에서,
Ar1, Ar2 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며;
X, X1, Y 및 Y1은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O), S(=O)2, 및 SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되고;
A1 및 A2는 상기 화학식 1에 정의한 바와 같다.
화학식 3
Figure PCTKR2012000099-appb-C000003
상기 화학식 3에서,
Ar1, Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
R1 내지 R6는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며;
X, X1, X2, Y, Y1 및 Y2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O) 및 S(=O)2, SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되고;
A1 및 A2는 상기 화학식 1에 정의한 바와 같다.
또한, 본 발명은 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기물 층 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물, 화학식 2의 화합물 및 화학식 3의 화합물은 형광 특성 및 인광 특성을 모두 가질 수 있어 유기 발광 소자용 재료, 바람직하게는 발광층, 특히 녹색의 형광 또는 인광 호스트 재료로서 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 화합물 중 적어도 하나를 유기 전계 발광 소자에 적용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 소자 수명 등의 제반 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
1: 기판, 2: 양극,
3: 정공 주입층, 4: 정공 수송층,
5: 발광층, 6: 정공 저지층,
7: 전자 주입층, 8: 음극
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물은 형광 특성 및 인광 특성을 모두 가질 수 있기 때문에, 유기 발광 소자에서 인광 또는 형광 발광층 재료, 구체적으로 녹색의 인광 또는 형광 호스트(host) 재료로서 사용될 수 있다. 또한, 유기 전계 발광 소자에서 상기 화합물을 인광 또는 형광 호스트 재료로서 사용할 경우, 호스트에서 도판트로의 에너지 이동이 원활하여 구동 전압을 낮출 수 있다. 이로써, 상기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 구동 전압 및 수명 특성이 향상될 뿐만 아니라, 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 등 제반 특성이 향상될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar3 중 적어도 어느 하나는 C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택된 것인 것이 바람직하다.
또, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물에 있어서, 상기 Ar1의 예로는 하기 화학식 4 내지 화학식 9로 이루어진 군에서 선택된 화학식으로 표시되는 것일 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.
화학식 4
Figure PCTKR2012000099-appb-C000004
화학식 5
Figure PCTKR2012000099-appb-C000005
화학식 6
Figure PCTKR2012000099-appb-C000006
화학식 7
Figure PCTKR2012000099-appb-C000007
화학식 8
Figure PCTKR2012000099-appb-C000008
화학식 9
Figure PCTKR2012000099-appb-C000009
상기 화학식 4 내지 9에서, Q1 및 Q2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소,
Figure PCTKR2012000099-appb-I000001
,
Figure PCTKR2012000099-appb-I000002
,
Figure PCTKR2012000099-appb-I000003
,
Figure PCTKR2012000099-appb-I000004
, 및
Figure PCTKR2012000099-appb-I000005
로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 E1은 수소 또는
Figure PCTKR2012000099-appb-I000006
이며,
상기 Z 및 Z1은 각각 독립적으로 C 또는 Si이다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 1a]
Figure PCTKR2012000099-appb-I000007
상기 화학식 1a에서, Ar1, X 및 Y는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
바람직하게는, 상기 화학식 1a의 Ar1은 상기 화학식 4 내지 화학식 9로 이루어진 군에서 선택된 화학식으로 표시될 수 있다.
또, 본 발명에 따른 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 2a]
Figure PCTKR2012000099-appb-I000008
상기 화학식 2a에서, Ar1, X, X1, Y 및 Y1는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
바람직하게는, 상기 화학식 2a의 Ar1은 상기 화학식 4 내지 화학식 9로 이루어진 군에서 선택된 화학식으로 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 3a로 표시되는 화합물이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 3a]
Figure PCTKR2012000099-appb-I000009
상기 화학식 3a에서, Ar1, X, X1, X2, Y, Y1 및 Y2는 상기 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
바람직하게는, 상기 화학식 3a의 Ar1은 상기 화학식 4 내지 화학식 9로 이루어진 군에서 선택된 화학식으로 표시될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물 In-A-1 내지 In-A-16, 화합물 In-B-1 내지 In-B-20, 및 화합물 In-C-1 내지 In-C-14 등이 있는데, 이에 제한되지 않는다. 여기서, 하기 화합물 In-A-1 내지 In-A-16은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 예이고, 하기 화합물 In-B-1 내지 In-B-20은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 예이며, 화합물 In-C-1 내지 In-C-14는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 예이다.
Figure PCTKR2012000099-appb-I000010
Figure PCTKR2012000099-appb-I000011
Figure PCTKR2012000099-appb-I000012
Figure PCTKR2012000099-appb-I000013
Figure PCTKR2012000099-appb-I000014
Figure PCTKR2012000099-appb-I000015
Figure PCTKR2012000099-appb-I000016
Figure PCTKR2012000099-appb-I000017
Figure PCTKR2012000099-appb-I000018
Figure PCTKR2012000099-appb-I000019
Figure PCTKR2012000099-appb-I000020
Figure PCTKR2012000099-appb-I000021
Figure PCTKR2012000099-appb-I000022
Figure PCTKR2012000099-appb-I000023
Figure PCTKR2012000099-appb-I000024
Figure PCTKR2012000099-appb-I000025
Figure PCTKR2012000099-appb-I000026
Figure PCTKR2012000099-appb-I000027
Figure PCTKR2012000099-appb-I000028
Figure PCTKR2012000099-appb-I000029
Figure PCTKR2012000099-appb-I000030
Figure PCTKR2012000099-appb-I000031
Figure PCTKR2012000099-appb-I000032
Figure PCTKR2012000099-appb-I000033
Figure PCTKR2012000099-appb-I000034
본 발명의 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물은 일반적인 화합물의 합성방법에 따라 합성될 수 있다. 본 발명의 화합물에 대한 상세한 합성 과정은 후술하는 합성예에서 구체적으로 기술하도록 한다.
한편, 본 발명은 전술한 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 (i) 양극, (ii) 음극, 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상의 화합물을 포함하는 유기물층인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에서, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에서, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층 이외의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및/또는 전자수송층일 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 어느 하나가 유기 전계 발광 소자의 발광층 물질, 구체적으로 인광 또는 형광 호스트(host) 재료로서 사용될 경우, 유기 전계 발광 소자의 발광효율 및 수명 특성이 향상될 수 있다.
이와 같이 발광층에 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상의 화합물이 포함되는 경우, 단독으로 사용될 수 있고, 또는 당 업계에 알려진 통상적인 발광층 물질, 구체적으로 다른 호스트 물질들과 혼합하여 사용될 수도 있다.
상기 통상적인 호스트 물질의 예로는, 도판트에 따라 녹색, 적색 또는 황색 발광을 하는 발광 호스트인 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린)(Alq3), 녹색 발광 호스트인 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐(CBP), 청색 발광 호스트인 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-디페닐(DPVBi), 4,4"-비스(2,2-디페닐비닐-1-일)p-터페닐렌(DPVTP) 등이 있는데, 이에 제한되지 않는다
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 구조의 비제한적인 예를 들면, 기판, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 것일 수 있으며, 이때 상기 발광층은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상의 화합물을 포함한다. 선택적으로, 상기 전자 수송층 위에 전자 주입층이 위치할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 전술한 바와 같이 양극, 1 층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조를 가질 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 상기 유기물층은 진공증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상을 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 유기물층 및 전극을 형성함으로써 제조될 수 있다.
예컨대, 기판으로는 실리콘 웨이퍼, 석영 또는 유리판, 금속판, 플라스틱 필름이나 시트 등이 사용될 수 있다.
양극 물질로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 또는 카본블랙 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이외에 정공 주입층, 전공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 물질들은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 통상의 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 구조가 도 1에 나타나 있다. 도 1을 참조하면, 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 발광층(5), 정공 저지층(6), 전자 주입층(7) 및 음극(8)이 순차적으로 적층되어 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
<실시예 1-1> 화합물 In-A-1의 합성
(합성 단계 1) 중간체 1의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000035
트리페닐렌(triphenylene) 40 g (1 eq, 0.175 mol) 및 2-bromophthalic anhydride 43.7 g (1.1 eq, 0.192 mol)을 디클로로메탄(dichloromethane) 1.5 ℓ에 용해시켰다. 이후, 0 ℃의 온도하에서 상기 반응 용액에 aluminum chloride 38.4 g (1.5 eq, 0.288 mol)을 서서히 첨가한 후 상온으로 올린 다음 12 시간 동안 교반하였다.
반응이 종료된 후, 0 ℃의 온도 하에서 반응 용액에 증류수를 서서히 첨가한 후, 과량의 dichloromethane으로 추출한 다음, 증류수로 여러 번 세척하였다. 이후, 용매를 제거하여 얻은 고체를 hexane 2ℓ로 세척한 다음 필터링하고 건조하여 중간체 1 [4-bromo-2-(triphenylene-2-carbonyl)benzoic acid] 70.1 g (수율: 88 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 455.30g/mol, 측정치: 454g/mol)
(합성 단계 2) 중간체 2의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000036
상기 합성 단계 1에서 합성한 화합물 4-bromo-2-(triphenylene-2-carbonyl)benzoic acid 70 g (1 eq, 0.153 mol)을 polyphosphoric acid 250 ㎖에 넣은 후 2 시간 동안 140 ℃의 온도에서 가열 교반하였다. 이후, 상기 반응 용액의 온도를 50 ℃ 이하까지 냉각시킨 후, 상기 반응 용액에 증류수를 서서히 첨가한 다음 용매를 제거하여 고체를 얻었다. 생성된 고체를 필터링한 후, 소량의 methanol로 세척한 다음 건조하여 중간체 2 (12-bromodibenzo[a,c]tetracene-10,15-dione) 52.1 g (수율: 78 %)을 얻었다.
1H-NMR: 8.29 (t, 3H), 8.09 (s, 2H), 7.85 (m, 4H), 7.60 (m, 4H), GC-Mass (이론치: 437.28g/mol, 측정치: 436g/mol)
(합성 단계 3) 중간체 3의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000037
상기 합성 단계 2에서 합성한 화합물 12-bromodibenzo[a,c]tetracene-10,15-dione 50 g (1 eq, 0.114 mol)을 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 250 ㎖에 용해시켰다. 이후, 상기 반응 용액의 온도를 0 ℃까지 냉각시킨 후, 여기에 methylmagnesium bromide 38.6 g (4.4 eq, 0.33 mol)를 서서히 첨가한 다음, 약 2시간 동안 상온에서 교반하였다.
반응이 종결된 후, 반응 용액에 증류수를 첨가한 다음 30 분간 교반한 후, dichloromethane 300 ㎖및 증류수 200 ㎖로 세척하고 추출하여 용매를 제거한 후 고체를 얻었다. 얻은 고체를 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여 중간체 3 (12-bromo-10,10,15,15-tetramethyl-10,10a,14a,15-tetrahydrodibenzo[a,c]tetracene) 57.5 g (수율: 88 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 467.44g/mol, 측정치: 466g/mol)
(합성 단계 4) 화합물 In-A-1의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000038
상기 합성 단계 3에서 합성한 화합물 12-bromo-10,10,15,15-tetramethyl-10,10a,14a,15-tetrahydrodibenzo[a,c]tetracene 10 g (1 eq, 0.016 mol), dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 3.2 g (1.2 eq, 0.019 mol), 및 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)[Pd(PPh3)4] 0.65 g (0.03 eq, 5.7 mmol)을 2 M의 K2CO3 포화 수용액 15 ㎖ 및 toluene 150 ㎖에 용해시킨 후 12 시간 동안 가열 교반하였다.
반응이 종료된 후, 상기 반응 용액을 Celite를 통해 필터링한 다음, dichloromethane으로 추출하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여 최종 화합물 In-A-1 9.5 g (수율: 88.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.38 ; H, 6.00 ; S, 5.62
HRMS for [M]+: 570
<실시예 1-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 층착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극(양극) 위에, DS-205(두산社)을 800 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성한 후, 이 위에, N, N-di(naphthalene-1-yl)-N, N-diphenylbenzidine(α-NPB)를 150 Å의 두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이후, 상기 정공 수송층 위에, 상기 실시예 1에서 합성된 화합물 In-A-1 및 Ir(ppy)3를 300 Å의 두께로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 위에, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)를 200 Å의 두께로 진공 증착하여 정공 저지층을 형성한 다음, 여기에 Alq3을 250 Å의 두께로 진공 증착하여 전자 수송층을 형성하였다. 이후, 상기 전자 수송층 위에 LiF를 10 Å의 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 상기 전자 주입층 위에 알루미늄을 2000 Å의 두께로 진공 증착하여 음극을 형성하였다.
<실시예 2>
<실시예 2-1> 화합물 In-A-2의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 dibenzo[b,d]thiophen-2-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-2 37g (수율: 85%)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.38 ; H, 6.00 ; S, 5.62
HRMS for [M]+: 570
<실시예 2-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 2-1에서 합성된 화합물 In-A-2를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 3>
<실시예 3-1> 화합물 In-A-3의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 2-(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 화합물 In-A-3 14g (수율: 75.3%)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 89.12 ; H, 5.92 ; S, 4.96
HRMS for [M]+: 646
<실시예 3-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 3-1에서 합성된 화합물 In-A-3을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 4>
<실시예 4-1> 화합물 In-A-4의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 2-(9H-carbazol-9-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-4 21 g (수율: 79.1 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.53 ; H, 6.24 ; N, 2.22
HRMS for [M]+: 629
<실시예 4-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 4-1에서 합성된 화합물 In-A-4를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 5>
<실시예 5-1> 화합물 In-A-5의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 9-phenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-5 11 g (수율: 89 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.53 ; H, 6.24 ; N, 2.22
HRMS for [M]+: 629
<실시예 5-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 5-1에서 합성된 화합물 In-A-5를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 6>
<실시예 6-1> 화합물 In-A-6의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 9H-carbazole을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-6 13.2 g (수율: 84 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.10 ; H, 6.37 ; N, 2.53
HRMS for [M]+: 553
<실시예 6-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 6-1에서 합성된 화합물 In-A-6을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 7>
<실시예 7-1> 화합물 In-A-7의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 3-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-7 9.8 g (수율: 77.2 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 89.12 ; H, 5.92 ; S, 4.96
HRMS for [M]+: 646
<실시예 7-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 7-1에서 합성된 화합물 In-A-7를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 8>
<실시예 8-1> 화합물 In-A-8의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 6,9-diphenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-8 9.3 g (수율: 81.4 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.88 ; H, 6.14 ; N, 1.98
HRMS for [M]+: 672.
<실시예 8-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 8-1에서 합성된 화합물 In-A-8을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 9>
<실시예 9-1> 화합물 In-A-9의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 3,6-diphenyl-9H-carbazole을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-9 17.4 g (수율: 85.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.88 ; H, 6.14 ; N, 1.98;
HRMS for [M]+: 705
<실시예 9-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 9-1에서 합성된 화합물 In-A-9를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 10>
<실시예 10-1> 화합물 In-A-10의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 2-(6-phenyldibenzo[b,d]thiophen-4-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-10 12.9 g (수율: 76.1 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 89.71 ; H, 5.86 ; S, 4.44;
HRMS for [M]+: 722
<실시예 10-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 10-1에서 합성된 화합물 In-A-10을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 11>
<실시예 11-1> 화합물 In-A-11의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 2-(9H-carbazol-9-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-11 21 g (수율: 79.1 %) 을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.53 ; H, 6.24 ; N, 2.22;
HRMS for [M]+: 672.
<실시예 11-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 11-1에서 합성된 화합물 In-A-11를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 12>
<실시예 12-1> 화합물 In-A-12의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 chlorotriphenylsilane을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-12 8.2 g (수율: 72 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for C, 89.11 ; H, 4.34 ; Si, 4.34;
HRMS for [M]+: 646
<실시예 12-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 12-1에서 합성된 화합물 In-A-12를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 13>
<실시예 13-1> 화합물 In-A-13의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 (chloromethanetriyl)tribenzene을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-13 9.1 g (수율: 71.2 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 93.29 ; H, 6.71 ;
HRMS for [M]+: 630
<실시예 13-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 13-1에서 합성된 화합물 In-A-13을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 14>
<실시예 14-1> 화합물 In-A-14의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 3-(triphenylsilyl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-14 9.4 g (수율: 74.1 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 89.70 ; H, 6.41 ; Si, 3.88;
HRMS for [M]+: 723
<실시예 14-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 14-1에서 합성된 화합물 In-A-14를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 15>
<실시예 15-1> 화합물 In-A-15의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 3-tritylphenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-15 8.45 g (수율: 70.4 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 93.44 ; H, 6.56 ;
HRMS for [M]+: 706
<실시예 15-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 15-1에서 합성된 화합물 In-A-15를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 16>
<실시예 16-1> 화합물 In-A-16의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신에 3'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-A-16 17 g (수율: 76.5 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 92.15 ; H, 6.06 ; N, 1.79;
HRMS for [M]+: 782
<실시예 16-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 16-1에서 합성된 화합물 In-A-16을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 17>
<실시예 17-1> 화합물 In-B-1의 합성
(합성 단계 1) 중간체 4의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000039
2-bromotriphenylene 40 g (1 eq, 0.13 mol) 및 4-chloro-2-(phenylamino)benzoic acid 35.4 g (1.1 eq, 0.143 mol)을 혼합한 후, 여기에 tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) [Pd2(dba)3] 3.56 g (0.03 eq, 0.0039 mol), tri-tert-butyl phosphine [P(t-Bu)3] 1.41 g(0.06 eq, 0.0078 mol), sodium tert-butoxide [NaO(t-Bu)] 15 g (1.2 eq, 0.156 mol) 및 Toluene 2 ℓ를 첨가한 다음 12 시간 동안 가열 교반하였다.
반응이 종료된 후, 상기 반응 용액을 과량의 dichloromethane으로 추출한 다음, 증류수로 여러 번 세척하고, 이후 용매를 제거하여 고체를 얻었다. 생성된 고체를 hexane 2 ℓ에 넣고 가열 세척한 다음, 필터링하고 건조하여 중간체 4 [4-chloro-2-(phenyl(triphenylen-2-yl)amino)benzoic acid] 50.5 g (수율: 82 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 473.95g/mol, 측정치: 473g/mol)
(합성 단계 2) 중간체 5의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000040
상기 합성 단계 1에서 합성한 화합물 4-chloro-2-(phenyl(triphenylen-2-yl)amino)benzoic acid 50 g (1 eq, 0.105 mol)을 polyphosphoric acid 250 ㎖에 첨가하여 용해시킨 후, 2시간 동안 140 ℃의 온도에서 가열교반하였다. 이후, 상기 반응 용액의 온도를 50 ℃ 이하까지 냉각시킨 후 증류수를 서서히 첨가하여 고체를 얻었다. 생성된 고체를 필터링한 다음, 소량의 methanol로 세척하고 건조시켜 중간체 5 [12-chloro-10-phenylphenanthro[9,10-b]acridin-15(10H)-one] 29.8 g (수율: 62 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 455.93g/mol, 측정치: 455g/mol)
(합성 단계 3) 중간체 6의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000041
상기 합성 단계 2에서 합성한 화합물 12-chloro-10-phenylphenanthro[9,10-b]acridin-15(10H)-one 25 g (1 eq, 0.054 mol)을 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 200 ㎖에 첨가하여 용해시켰다. 이후, 상기 반응 용액의 온도를 0 ℃까지 냉각시킨 후, 여기에 methylmagnesium bromide 28.1 g (4.4 eq, 0.241 mol)를 서서히 첨가한 다음, 약 2시간 정도 상온에서 교반하였다.
반응이 종결된 후, 반응 용액에 증류수를 첨가한 다음 30 분간 교반하고, 이후 dichloromethane 200 ㎖ 및 증류수 150 ㎖로 세척하고 추출한 후, 용매를 제거하여 고체를 얻었다. 생성된 고체를 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제한 후 중간체 6 [12-chloro-15,15-dimethyl-10-phenyl-10,15-dihydrophenanthro[9,10-b]acridine] 19.1 g (수율: 75 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 470g/mol, 측정치: 469g/mol)
(합성 단계 4) 화합물 In-B-1의 합성
Figure PCTKR2012000099-appb-I000042
상기 실시예 17-1의 합성 단계 3에서 합성한 화합물 12-chloro-15,15-dimethyl-10-phenyl-10,15-dihydrophenanthro[9,10-b]acridine 10 g (1 eq, 0.016 mol), dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 3.2 g (1.2 eq, 0.019 mol) 및 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)[Pd(PPh3)4] 0.65 g (0.03 eq, 5.7 mmol)을 2 M의 K2CO3 포화 수용액 15 ㎖ 및 toluene 150 ㎖에 용해시킨 후 12 시간 동안 가열 교반하였다.
반응이 종료된 후, 상기 반응 용액을 Celite를 통해 필터링한 다음, dichloromethane으로 추출하고 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여 최종 화합물 In- B-1 10.2 g (수율: 74 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 87.48; H, 5.06; N, 2.27; S, 5.19
HRMS for [M]+: 616
<실시예 17-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 17-1에서 합성된 화합물 In-B-1을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 18>
<실시예 18-1> 화합물 In-B-2의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 dibenzo[b,d]thiophen-2-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-2 8.7 g (수율: 71.6 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 87.48 ; H, 5.06 ; N, 2.27 ; S, 5.19
HRMS for [M]+: 617
<실시예 18-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 18-1에서 합성된 화합물 In-B-2를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 19>
<실시예 19-1> 화합물 In-B-3의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 dibenzo[b,d]thiophen-2-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-3 7.9 g (수율: 69.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 87.48 ; H, 5.06 ; N, 2.27 ; S, 5.19
HRMS for [M]+: 617
<실시예 19-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 19-1에서 합성된 화합물 In-B-3을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 20>
<실시예 20-1> 화합물 In-B-4의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 2-(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-4 7.8 g (수율: 74 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 90.23 ; H, 5.64 ; N, 4.13
HRMS for [M]+: 678
<실시예 20-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 20-1에서 합성된 화합물 In-B-4를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 21>
<실시예 21-1> 화합물 In-B-5의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 2-(9H-carbazol-9-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-5 11.4 g (수율: 74.5 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 90.23 ; H, 5.64 ; N, 4.13
HRMS for [M]+: 678
<실시예 21-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 21-1에서 합성된 화합물 In-B-5를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 22>
<실시예 22-1> 화합물 In-B-6의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 9-phenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-6 9.8 g (수율: 71.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 89.67 ; H, 5.69 ; N, 4.65
HRMS for [M]+: 602
<실시예 22-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 22-1에서 합성된 화합물 In-B-6을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 23>
<실시예 23-1> 화합물 In-B-7의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 3-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-7 7.9 g (수율: 75.1 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.02 ; H, 5.36 ; N, 2.01 ; S, 4.61
HRMS for [M]+: 695
<실시예 23-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 23-1에서 합성된 화합물 In-B-7을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 24>
<실시예 24-1> 화합물 In-B-8의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 6,9-diphenyl-9H-carbazol-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-8 12.4 g (수율: 79.2%)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 90.68 ; H, 5.61 ; N, 3.71
HRMS for [M]+: 754
<실시예 24-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 24-1에서 합성된 화합물 In-B-8을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 25>
<실시예 25-1> 화합물 In-B-9의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 3,6-diphenyl-9H-carbazole을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-9 11.1 g (수율: 70.8 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 90.68 ; H, 5.61 ; N, 3.71
HRMS for [M]+: 754
<실시예 25-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 25-1에서 합성된 화합물 In-B-9를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 26>
<실시예 26-1> 화합물 In-B-10의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 2-(6-phenyldibenzo[b,d]thiophen-4-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-10 10.5 g (수율: 80.1%)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.68 ; H, 5.35 ; N, 1.81 ; S, 4.15
HRMS for [M]+: 772
<실시예 26-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 26-1에서 합성된 화합물 In-B-10을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 27>
<실시예 27-1> 화합물 In-B-11의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 2-(9H-carbazol-9-yl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-11 8.6 g (수율: 70.2 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 90.23 ; H, 5.64 ; N, 4.13
HRMS for [M]+: 678
<실시예 27-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 27-1에서 합성된 화합물 In-B-11을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 28>
<실시예 28-1> 화합물 In-B-12의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 chlorotriphenylsilane을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-12 7.5 g (수율: 68.2 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.01 ; H, 5.94 ; N, 2.01 ; Si, 4.04
HRMS for [M]+: 695.
<실시예 28-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 28-1에서 합성된 화합물 In-B-12를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 29>
<실시예 29-1> 화합물 In-B-13의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 (chloromethanetriyl)tribenzene을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-13 6.3 g (수율: 62.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.86 ; H, 6.08 ; N, 2.06
HRMS for [M]+: 679
<실시예 29-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 29-1에서 합성된 화합물 In-B-13을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 30>
<실시예 30-1> 화합물 In-B-14의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 3-(triphenylsilyl)phenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-14 7.64 g (수율: 68.9%)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 88.67 ; H, 5.87 ; N, 1.81 ; Si, 3.64
HRMS for [M]+: 772
<실시예 30-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 30-1에서 합성된 화합물 In-B-14를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 31>
<실시예 31-1> 화합물 In-B-15의 합성
상기 실시예 17-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 3-tritylphenylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-15 8.23 g (수율: 62.7 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 92.15 ; H, 6.00 ; N, 1.85
HRMS for [M]+: 755
<실시예 31-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 31-1에서 합성된 화합물 In-B-15를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 32>
<실시예 32-1> 화합물 In-B-16의 합성
상기 실시예 1-1에서 사용된 dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 대신 3'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-3-ylboronic acid을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 17-1의 합성 단계 4와 동일하게 수행하여 흰색 고체의 화합물 In-B-16 13.7 g (수율: 79.6 %)을 얻었다.
Elemental Analysis for : C, 91.05 ; H, 5.58 ; N, 3.37
HRMS for [M]+: 831
<실시예 32-2> 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 상기 실시예 32-1에서 합성된 화합물 In-B-16을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1-2에서 발광층 물질로서 사용된 화합물 In-A-1 대신에 CBP [4,4'-di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl]를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-2와 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실험예 1>
실시예 1 ~ 32 및 비교예 1에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10mA/㎠에서의 발광 효율 및 구동 전압을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
호스트 물질 전류 밀도(mA/㎠) 구동 전압(v) 발광 효율(cd/A)
실시예 1 화합물 In-A-1 10 6.01 73.2
실시예 2 화합물 In-A-2 10 5.9 59.8
실시예 3 화합물 In-A-3 10 6.2 66.9
실시예 4 화합물 In-A-4 10 5.7 72.9
실시예 5 화합물 In-A-5 10 5.7 54.2
실시예 6 화합물 In-A-6 10 5.6 55.4
실시예 7 화합물 In-A-7 10 5.9 63.7
실시예 8 화합물 In-A-8 10 5.9 60.5
실시예 9 화합물 In-A-9 10 6 60.1
실시예 10 화합물 In-A-10 10 6.2 66.9
실시예 11 화합물 In-A-11 10 5.9 62.4
실시예 12 화합물 In-A-12 10 5.9 55.9
실시예 13 화합물 In-A-13 10 6.2 69.7
실시예 14 화합물 In-A-14 10 5.9 53.5
실시예 15 화합물 In-A-15 10 6 48.2
실시예 16 화합물 In-A-16 10 5.9 67.8
실시예 17 화합물 In-B-1 10 7.2 47.9
실시예 18 화합물 In-B-2 10 5.8 58.2
실시예 19 화합물 In-B-3 10 6.9 77.3
실시예 20 화합물 In-B-4 10 7.9 74.3
실시예 21 화합물 In-B-5 10 5.2 65.7
실시예 22 화합물 In-B-6 10 5.4 61.2
실시예 23 화합물 In-B-7 10 6.7 63.8
실시예 24 화합물 In-B-8 10 6.5 63.2
실시예 25 화합물 In-B-9 10 6.1 59.7
실시예 26 화합물 In-B-10 10 6.9 54.8
실시예 27 화합물 In-B-11 10 6.4 55.9
실시예 28 화합물 In-B-12 10 5.9 69.7
실시예 29 화합물 In-B-13 10 6.7 53.5
실시예 30 화합물 In-B-14 10 5.5 47.2
실시예 31 화합물 In-B-15 10 4.2 74.3
실시예 32 화합물 In-B-16 10 6.8 65.7
비교예 1 CBP 10 6.7 43.1
실험 결과, 본 발명에 따른 화합물을 사용한 유기 전계 발광 소자(실시예 1 ~ 32)는 종래 CBP를 사용한 유기 전계 발광 소자(비교예 1)보다 구동 전압 및 발광 효율이 월등히 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다(표 1 참조).
<실험예 2> 유기 전계 발광 소자의 수명 특성
실시예 1 ~ 32 및 비교예 1에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 9000 nit로 하여 소자의 구동 시간 경과에 따라 구동 시작시 휘도의 97 %에 해당되는 휘도로 감소하는 데까지 걸린 시간의 평균값을 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
T=97 % / hr
실시예 1 화합물 In-A-1 104
실시예 2 화합물 In-A-2 127
실시예 3 화합물 In-A-3 107
실시예 4 화합물 In-A-4 150
실시예 5 화합물 In-A-5 96
실시예 6 화합물 In-A-6 89
실시예 7 화합물 In-A-7 109
실시예 8 화합물 In-A-8 120
실시예 9 화합물 In-A-9 115
실시예 10 화합물 In-A-10 78
실시예 11 화합물 In-A-11 79
실시예 12 화합물 In-A-12 114
실시예 13 화합물 In-A-13 102
실시예 14 화합물 In-A-14 111
실시예 15 화합물 In-A-15 101
실시예 16 화합물 In-A-16 92
실시예 17 화합물 In-B-1 99
실시예 18 화합물 In-B-2 102
실시예 19 화합물 In-B-3 59
실시예 20 화합물 In-B-4 88
실시예 21 화합물 In-B-5 115
실시예 22 화합물 In-B-6 109
실시예 23 화합물 In-B-7 121
실시예 24 화합물 In-B-8 62
실시예 25 화합물 In-B-9 153
실시예 26 화합물 In-B-10 64
실시예 27 화합물 In-B-11 89
실시예 28 화합물 In-B-12 79
실시예 29 화합물 In-B-13 114
실시예 30 화합물 In-B-14 102
실시예 31 화합물 In-B-15 91
실시예 32 화합물 In-B-16 101
비교예 1 CBP 58
시험 결과, 본 발명에 따른 화합물을 사용한 유기 전계 발광 소자(실시예 1 ~ 32)는 종래 CBP를 사용한 유기 전계 발광 소자(비교예 1)보다 수명 특성이 우수한 것으로 나타났다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000043
    (상기 화학식 1에서,
    Ar1 내지 Ar3는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    상기 R1 및 R2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    상기 X 및 Y는 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O), S(=O)2, 및 SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 A1 및 A2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 A1 및 A2가 서로 결합하여 5원 ~ 6원 고리를 형성할 수 있음).
  2. 하기 화학식 2로 표시되는 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000044
    (상기 화학식 2에서,
    Ar1, Ar2 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며;
    X, X1, Y 및 Y1은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O), S(=O)2, 및 SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되고;
    A1 및 A2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 A1 및 A2가 서로 결합하여 5원 ~ 6원 고리를 형성할 수 있음).
  3. 하기 화학식 3으로 표시되는 표시되는 화합물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000045
    (상기 화학식 3에서,
    Ar1, Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    R1 내지 R6는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며;
    X, X1, X2, Y, Y1 및 Y2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O) 및 S(=O)2, SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되고
    A1 및 A2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 A1 및 A2가 서로 결합하여 5원 ~ 6원 고리를 형성할 수 있음).
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물인 것이 특징인 화합물:
    [화학식 1a]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000046
    (상기 화학식 1a에서, Ar1, X 및 Y는 제1항에서 정의한 바와 동일함).
  5. 제2항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물인 것이 특징인 화합물:
    [화학식 2a]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000047
    (상기 화학식 2a에서, Ar1, X, X1, Y 및 Y1는 제2항에서 정의한 바와 동일함).
  6. 제3항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3a로 표시되는 화합물인 것이 특징인 화합물:
    [화학식 3a]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000048
    (상기 화학식 3a에서, Ar1, X, X1, X2, Y, Y1 및 Y2는 제3항에서 정의한 바와 동일함).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서, 상기 Ar1은 하기 화학식 4 내지 화학식 9로 이루어진 군에서 선택된 화학식으로 표시되는 것이 특징인 화합물:
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000049
    ;
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000050
    ;
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000051
    ;
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000052
    ;
    [화학식 8]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000053
    ; 및
    [화학식 9]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000054
    (상기 화학식 4 내지 9에서, Q1 및 Q2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소,
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000055
    ,
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000056
    ,
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000057
    ,
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000058
    및
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000059
    로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 E1은 수소 또는
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000060
    이며,
    상기 Z 및 Z1은 각각 독립적으로 C 또는 Si임).
  8. 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 유기물 층 적어도 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000061
    ;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000062
    ; 및
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012000099-appb-I000063
    (상기 화학식 1 내지 3에서,
    Ar1 내지 Ar5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    상기 R1 내지 R6는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되고;
    X, X1, X2, Y, Y1 및 Y2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 CA1A2, NA1, O, S, S(=O), S(=O)2, 및 SiA1A2 로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 A1 및 A2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬, C2~C40의 알케닐, C2~C40의 알키닐, C6~C40의 아릴, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴, C6~C40의 아릴옥시, C1~C40의 알킬옥시, C6~C40의 아릴아미노, C6~C40의 디아릴아미노, (C6~C40의 아릴)C1~C40의 알킬, C3~C40의 시클로알킬 및 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 A1 및 A2가 서로 결합하여 5원 ~ 6원 고리를 형성할 수 있음).
  9. 제8항에 있어서, 상기 화합물은 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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