WO2015030484A1 - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

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최연희
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Definitions

  • the present invention relates to a compound for an organic electric device, an organic electric device using the same, and an electronic device thereof.
  • organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon of converting electrical energy into light energy using an organic material.
  • An organic electric element using an organic light emitting phenomenon usually has a structure including an anode, a cathode, and an organic material layer therebetween.
  • the organic layer is often made of a multi-layer structure composed of different materials in order to increase the efficiency and stability of the organic electric device, for example, it may be made of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
  • the material used as the organic material layer in the organic electric element may be classified into a light emitting material and a charge transport material such as a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material and the like according to a function.
  • the light emitting material may be classified into a polymer type and a low molecular type according to molecular weight, and may be classified into a fluorescent material derived from a singlet excited state of electrons and a phosphorescent material derived from a triplet excited state of electrons according to a light emitting mechanism. Can be.
  • the light emitting material may be classified into blue, green, and red light emitting materials and yellow and orange light emitting materials required to achieve a better natural color according to the light emitting color.
  • a host / dopant system may be used. The principle is that when a small amount of dopant having an energy band gap smaller than that of the host forming the light emitting layer is mixed in the light emitting layer, excitons generated in the light emitting layer are transported to the dopant, thereby producing high efficiency light. At this time, since the wavelength of the host is shifted to the wavelength of the dopant, light having a desired wavelength can be obtained according to the type of dopant to be used.
  • electrons are transferred from the electron transport layer to the light emitting layer, and holes are transferred from the hole transport layer to the light emitting layer to generate excitons by recombination.
  • holes move faster than electrons, and excitons generated in the light emitting layer are transferred to the electron transport layer, resulting in charge unbalance in the light emitting layer, thereby emitting light at the electron transport layer interface.
  • the present invention provides a high luminous efficiency, low driving voltage, high heat resistance, color purity and high light emission efficiency of the device through the development of a material having high electron mobility and high high temperature stability and more efficient hole blocking ability with a high T 1 value.
  • An object of the present invention is to provide a compound capable of improving lifespan, an organic electric element using the same, and an electronic device thereof.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula.
  • the present invention provides an organic electronic device using the compound represented by the above formula and an electronic device thereof.
  • FIG. 1 is an exemplary view of an organic electroluminescent device according to the present invention.
  • halo or halogen as used herein is fluorine (F), bromine (Br), chlorine (Cl) or iodine (I) unless otherwise indicated.
  • alkyl or “alkyl group” has a single bond of 1 to 60 carbon atoms, unless otherwise indicated, and is a straight chain alkyl group, branched chain alkyl group, cycloalkyl (alicyclic) group, alkyl-substituted cyclo Radicals of saturated aliphatic functional groups, including alkyl groups, cycloalkyl-substituted alkyl groups.
  • heteroalkyl group means that at least one of the carbon atoms constituting the alkyl group has been replaced with a heteroatom.
  • alkenyl group or “alkynyl group”, unless stated otherwise, has a double or triple bond of 2 to 60 carbon atoms, and includes a straight or branched chain group, and is not limited thereto. It is not.
  • cycloalkyl refers to alkyl forming a ring having 3 to 60 carbon atoms, without being limited thereto.
  • alkoxyl group means an alkyl group to which an oxygen radical is attached, and unless otherwise specified, has a carbon number of 1 to 60, and is limited herein. It is not.
  • alkenoxyl group means an alkenyl group to which an oxygen radical is attached, and unless otherwise stated, it is 2 to 60 It has carbon number of, It is not limited to this.
  • aryloxyl group or “aryloxy group” means an aryl group to which an oxygen radical is attached, and unless otherwise specified, has a carbon number of 6 to 60, but is not limited thereto.
  • aryl group and “arylene group” have a carbon number of 6 to 60 unless otherwise stated, but is not limited thereto.
  • an aryl group or an arylene group means an aromatic of a single ring or multiple rings, and includes an aromatic ring formed by neighboring substituents participating in a bond or a reaction.
  • the aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, a fluorene group, a spirofluorene group.
  • aryl or "ar” means a radical substituted with an aryl group.
  • an arylalkyl group is an alkyl group substituted with an aryl group
  • an arylalkenyl group is an alkenyl group substituted with an aryl group
  • the radical substituted with an aryl group has the carbon number described herein.
  • an arylalkoxy group means an alkoxy group substituted with an aryl group
  • an alkoxylcarbonyl group means a carbonyl group substituted with an alkoxyl group
  • an arylcarbonylalkenyl group means an alkenyl group substituted with an arylcarbonyl group.
  • the arylcarbonyl group is a carbonyl group substituted with an aryl group.
  • heteroalkyl means an alkyl including one or more heteroatoms unless otherwise indicated.
  • heteroaryl group or “heteroarylene group” means an aryl group or arylene group having 2 to 60 carbon atoms, each containing one or more heteroatoms, unless otherwise specified. It may include at least one of a single ring and multiple rings, and may be formed by combining adjacent functional groups.
  • heterocyclic group includes one or more heteroatoms, unless otherwise indicated, and has from 2 to 60 carbon atoms, and includes at least one of single and multiple rings, heteroaliphatic rings and hetero Aromatic rings. Adjacent functional groups may be formed in combination.
  • heteroatom refers to N, O, S, P or Si unless otherwise stated.
  • Heterocyclic groups may also include rings comprising SO 2 in place of the carbon forming the ring.
  • a “heterocyclic group” includes the following compounds.
  • aliphatic as used herein means an aliphatic hydrocarbon having 1 to 60 carbon atoms
  • aliphatic ring means an aliphatic hydrocarbon ring having 3 to 60 carbon atoms.
  • saturated or unsaturated ring as used herein means a saturated or unsaturated aliphatic ring or an aromatic ring or heterocyclic ring having 6 to 60 carbon atoms.
  • heterocompounds or heteroradicals other than the aforementioned heterocompounds include, but are not limited to, one or more heteroatoms.
  • carbonyl used in the present invention is represented by -COR ', wherein R' is hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and 3 to 30 carbon atoms. Cycloalkyl group, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, or a combination thereof.
  • ether as used herein is represented by -RO-R ', wherein R or R' are each independently of each other hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, It is an aryl group, a C3-C30 cycloalkyl group, a C2-C20 alkenyl group, a C2-C20 alkynyl group, or a combination thereof.
  • substituted in the term “substituted or unsubstituted” as used in the present invention is deuterium, halogen, amino group, nitrile group, nitro group, C 1 ⁇ C 20 alkyl group, C 1 ⁇ C 20 alkoxyl group, C 1 ⁇ C 20 alkylamine group, C 1 ⁇ C 20 alkylthiophene group, C 6 ⁇ C 20 arylthiophene group, C 2 ⁇ C 20 alkenyl group, C 2 ⁇ C 20 alkynyl, C 3 ⁇ C 20 cycloalkyl group, C 6 ⁇ C 20 aryl group, of a C 6 ⁇ C 20 substituted by deuterium aryl group, a C 8 ⁇ C 20 aryl alkenyl group, a silane group, a boron Group, germanium group, and C 2 ⁇ C 20 It is meant to be substituted with one or more substituents selected from the group consist
  • the substituent R 1 when a is an integer of 0, the substituent R 1 is absent, when a is an integer of 1, one substituent R 1 is bonded to any one of carbons forming the benzene ring, and a is an integer of 2 or 3 are each bonded as follows, where R 1 may be the same or different from each other, and when a is an integer from 4 to 6, it is bonded to the carbon of the benzene ring in a similar manner, while the indication of hydrogen bonded to the carbon forming the benzene ring Is omitted.
  • FIG. 1 is an exemplary view of an organic electric device according to an embodiment of the present invention.
  • the organic electric device 100 includes a first electrode 120, a second electrode 180, a first electrode 110, and a second electrode 180 formed on a substrate 110.
  • the first electrode 120 may be an anode (anode)
  • the second electrode 180 may be a cathode (cathode)
  • the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
  • the organic layer may include a hole injection layer 130, a hole transport layer 140, a light emitting layer 150, an electron transport layer 160, and an electron injection layer 170 on the first electrode 120 in sequence. At this time, the remaining layers except for the light emitting layer 150 may not be formed.
  • the hole blocking layer, the electron blocking layer, the light emitting auxiliary layer 151, the buffer layer 141 may be further included, and the electron transport layer 160 may serve as the hole blocking layer.
  • the organic electric device according to the present invention may further include a protective layer or a light efficiency improving layer (Capping layer) formed on one surface of the at least one surface of the first electrode and the second electrode opposite to the organic material layer.
  • a protective layer or a light efficiency improving layer Capping layer
  • the compound according to the present invention applied to the organic material layer of the hole injection layer 130, the hole transport layer 140, the electron transport layer 160, the electron injection layer 170, the host of the dopant or light efficiency improvement layer of the light emitting layer 150 Can be used as a material.
  • the organic electroluminescent device may be manufactured using a PVD method.
  • the anode 120 is formed by depositing a metal or a conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate, and the hole injection layer 130, the hole transport layer 140, the light emitting layer 150, and the electron transport layer are formed thereon.
  • the organic material layer including the 160 and the electron injection layer 170 it can be prepared by depositing a material that can be used as the cathode 180 thereon.
  • the organic material layer is a solution or solvent process (e.g., spin coating process, nozzle printing process, inkjet printing process, slot coating process, dip coating process, roll-to-roll process, doctor blading) using various polymer materials. It can be produced in fewer layers by methods such as ding process, screen printing process, or thermal transfer method. Since the organic material layer according to the present invention may be formed in various ways, the scope of the present invention is not limited by the forming method.
  • the organic electric element according to the present invention may be a top emission type, a bottom emission type or a double-sided emission type depending on the material used.
  • WOLED White Organic Light Emitting Device
  • Various structures for white organic light emitting devices mainly used as backlight devices have been proposed and patented. Representatively, a side-by-side method in which R (Red), G (Green) and B (Blue) light emitting parts are mutually planarized, and a stacking method in which R, G, and B light emitting layers are stacked up and down. And a color conversion material (CCM) method using photo-luminescence of an inorganic phosphor by using electroluminescence by a blue (B) organic light emitting layer and light therefrom. May also be applied to these WOLEDs.
  • CCM color conversion material
  • the organic electroluminescent device according to the present invention may be one of an organic electroluminescent device (OLED), an organic solar cell, an organic photoconductor (OPC), an organic transistor (organic TFT), a monochromatic or white illumination device.
  • OLED organic electroluminescent device
  • OPC organic photoconductor
  • organic TFT organic transistor
  • Another embodiment of the present invention may include a display device including the organic electric element of the present invention described above, and an electronic device including a control unit for controlling the display device.
  • the electronic device may be a current or future wired or wireless communication terminal, and includes all electronic devices such as a mobile communication terminal such as a mobile phone, a PDA, an electronic dictionary, a PMP, a remote controller, a navigation device, a game machine, various TVs, and various computers.
  • the compound according to one aspect of the present invention is represented by the following formula (1).
  • m is an integer of 0 to 4; n is an integer from 0 to 3; R 1 and R 2 are each the same as or different from each other when m and n are each 2 or more, i) independently from each other deuterium; halogen; C 6 ⁇ C 60 Aryl group; Fluorenyl group; C 2 ⁇ C 60 Heterocyclic group containing at least one heteroatom of O, N, S, Si and P; Fused ring group of an aromatic ring of C 3 ⁇ C 60 of aliphatic rings and C 6 ⁇ C 60; C 1 ⁇ C 50 Alkyl group; C 2 ⁇ C 20 Alkenyl group; Alkynyl groups of C 2 to C 20 ; C 1 -C 30 alkoxyl group; C 6 -C 30 aryloxy group; And -L a - (R a); selected from the group consisting of: or (wherein L is a C 6 ⁇ C 60 arylene group; fluorenyl group; C
  • the aryl group, fluorenyl group, heterocyclic group, fused ring group, alkyl group, alkenyl group, alkoxyl group, aryloxy group is deuterium; halogen; Silane group; Siloxane groups; Boron group; Germanium group; Cyano group; Nitro group; -L b -N (R b ) (R c ), wherein L b is C 6 ⁇ C 60 arylene group; Fluorenylene group; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring and C 6 ⁇ C 60 aromatic ring A divalent fused ring group and C 2 ⁇ C 60 bivalent heterocyclic group including at least one heteroatom of O, N, S, Si, and P; and R b and R c is independently of each other C 6 ⁇ C 60 aryl group; fluorenyl group; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring and C 6 ⁇ C 60 aromatic ring fused ring group; and O, N, S, Si,
  • the compound represented by formula (1) may be any one of the following formulas (2) to (9).
  • the compound represented by the formula (1) may be any one represented by the following formula.
  • the first electrode In another embodiment of the invention, the first electrode; Second electrode; And an organic material layer disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer contains a compound represented by Chemical Formula (1).
  • the organic material layer includes a light emitting layer and an electron transport layer, and at least one of the light emitting layer and the electron transport layer provides an organic electric device, characterized in that containing the compound.
  • an organic electric device comprising a light efficiency improving layer formed on at least one side of the one side of the first electrode opposite to the organic material layer or one side of the second electrode opposite to the organic material layer
  • the organic material layer is provided by any one of a spin coating process, a nozzle printing process, an inkjet printing process, a slot coating process, a dip coating process and a roll-to-roll process do.
  • an organic electric element comprises a first electrode; Second electrode; And an organic material layer disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer comprises an organic electric device containing a compound represented by Chemical Formula (1); And a controller for driving the display device.
  • the organic electroluminescent device according to the present invention is at least one of an organic electroluminescent device (OLED), an organic solar cell, an organic photoconductor (OPC), an organic transistor (organic TFT), and a device for monochrome or white illumination It can be one.
  • OLED organic electroluminescent device
  • OPC organic photoconductor
  • organic TFT organic transistor
  • a device for monochrome or white illumination It can be one.
  • the compound according to the present invention (Final Product) is prepared by reacting as shown in ⁇ Reaction Scheme 1>, but is not limited thereto.
  • Sub 1 may be synthesized by the reaction route of ⁇ Scheme 1>, but is not limited thereto. Synthesis examples of specific compounds belonging to Sub 1 are as follows.
  • DME 1,2-dimethoxyethane
  • Sub 1 (1 equivalent) is dissolved in toluene in a round bottom flask. (1.2 equiv), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.05 equiv), potassium carbonate (K 2 CO 3 ) (3 equiv) and water were added and stirred at 95 ° C. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride (CH 2 Cl 2 ) and water, the organic layer was dried over magnesium sulfate (MgSO 4 ) and concentrated, and the resulting compound was purified by a silica gel column and recrystallized to obtain a final product.
  • CH 2 Cl 2 methylene chloride
  • MgSO 4 magnesium sulfate
  • ⁇ Reaction Scheme 10>, ⁇ Reaction Scheme 12>, ⁇ Reaction Scheme 14>, ⁇ Reaction Scheme 16> to ⁇ Reaction Scheme 20> are based on the Suzuki cross-coupling reaction, and in ⁇ Reaction Scheme 1>, starting materials-> Sub 1 reaction, ⁇ Scheme 11, Scheme 13, Scheme 15, Scheme 21, and Scheme 22 are based on Orthogonal tandem intermolecular Pd-Catalyzed and Intramolecular Cu-Catalyzed Amination reactions. The reactions will proceed even if substituents not specifically specified in these are attached.
  • NPD N-(1,4-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl)
  • CBP 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl
  • a dopant material was doped with tris (2-phenylpyridine) -iridium (III) (Ir (ppy) 3 ) at a 95: 5 weight ratio to deposit a 30 nm thick light emitting layer.
  • BAlq bis (2-methyl-8-quinolinolato-N1, O8)-(1,1'-biphenyl-4-oleato) aluminum (Bis (2-methyl-8-quinolinolato- N1, O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato) aluminum) (hereinafter abbreviated as BAlq) was vacuum deposited to a thickness of 10 nm to form a hole blocking layer, and the compound of the present invention on the hole blocking layer.
  • One of P-1 to P-100 was vacuum-deposited to a thickness of 40 nm to form an electron transport layer, and then an electron injection layer was formed by depositing LiF, an alkali metal halide, to a thickness of 0.2 nm on the electron transport layer. Subsequently, Al was deposited to a thickness of 150 nm to form a cathode, thereby manufacturing an organic electroluminescent device.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in [Experimental Example I], except that ⁇ Comparative Compound 1> was used instead of the compound according to the present invention as an electron transport layer material.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in [Experimental Example I], except that ⁇ Comparative Compound 2> was used instead of the compound according to the present invention as the electron transport layer material.
  • Ir (ppy) T 1 value (2.4eV) than Alq 3 in the T 1 value (2.0eV) used for the electron transport layer 3 is to represent the other hand significantly lower value T 1 used in the light emitting layer
  • the T 1 value (2.5 eV to 2.6 eV) is generally higher than the T 1 value (2.4 eV) of Ir (ppy) 3 to improve hole blocking ability as well as excitons in the light emitting layer. This is because the relative probability of staying well increases.
  • Comparative Compound 2 is a type having an imidazo [1,2- a ] pyridine core similar to the compounds of the present invention, but has a band gap depending on where the fusion of nitrogen (N) and aromatic rings is introduced. (band gap), electrical characteristics and interfacial characteristics can be greatly changed, and when these characteristics change and have fast electron mobility like the compounds of the present invention, holes and electrons are charged in the light emitting layer. The balance (charge balance) to achieve the optimum luminous efficiency through efficient recombination.
  • charge balance charge balance to achieve the optimum luminous efficiency through efficient recombination.
  • the aromatic ring is additionally fused to the imidazopyridine core, the planarity is increased with high thermal stability, thereby lowering the driving voltage and acting as a major factor in improving the device performance.
  • the materials used as the electron transport layer are generally organic electrons such as the electron injection layer, hole transport layer, hole injection layer, light emitting layer and light emitting auxiliary layer
  • the organic layer of the device can be used in combination with a single or other material. Therefore, the compounds of the present invention can be used in combination with a single or other materials in addition to the electron transport layer, for example, other organic material layers, for example, an electron injection layer, a hole transport layer, a hole injection layer, a light emitting layer and a light emitting auxiliary layer.

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Abstract

본 발명은 소자의 발광효율, 안정성 및 수명을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 전자 장치를 제공한다.

Description

유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물 층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다.
유기전기소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 그리고, 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기전기 발광소자에 있어 가장 문제시되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대 면적화되면서 이러한 효율이나 수명 문제는 반드시 해결해야 하는 상황이다. 효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동 시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다.
하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없으며, 각 유기물층 간의 에너지 준위(energy level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도(mobility), 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 비로소 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
일반적으로, 전자수송층에서 발광층으로 전자(electron)가 전달되고 정공(hole)이 정공수송층에서 발광층으로 전달되어 재결합(recombination)에 의해 엑시톤(exciton)이 생성된다. 하지만 정공이 전자보다 빠르게 이동되어 발광층 내에서 생성된 엑시톤이 전자수송층으로 넘어가게 되어 결과적으로 발광층 내 전하 불균형(charge unbalance)을 초래하여 전자수송층 계면에서 발광하게 된다.
전자수송층 계면에서 발광될 경우, 유기전기 발광소자의 색순도 및 효율이 저하되는 문제점이 발생되고 있으며, 특히 유기전기소자 제작 시 고온 안정성이 떨어져 유기전기소자의 수명이 짧아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 고온 안정성과 높은 전자 이동도를 가지면서 높은 T1 값으로 정공저지능력을 향상시키는 전자수송 물질의 개발이 절실히 요구된다.
본 발명은 높은 전자 이동도와 높은 고온안정성을 가지며, 높은 T1 값으로 보다 효율적인 정공저지능력(hole blocking ability)을 갖는 물질의 개발을 통해 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000001
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 바와 같이, 달리 언급하지 않는 한, 하기 용어의 의미는 하기와 같다:
본 명세서에서 사용된 용어 "할로" 또는 "할로겐"은 다른 설명이 없는 한 불소(F), 브롬(Br), 염소(Cl) 또는 요오드(I)이다.
본 발명에 사용된 용어 "알킬" 또는 "알킬기"는 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수의 단일결합을 가지며, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 사이클로알킬(지환족)기, 알킬-치환된 사이클로알킬기, 사이클로알킬-치환된 알킬기를 비롯한 포화 지방족 작용기의 라디칼을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "할로알킬기" 또는 "할로겐알킬기"는 다른 설명이 없는 한 할로겐으로 치환된 알킬기를 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로알킬기"는 알킬기를 구성하는 탄소 원자 중 하나 이상이 헤테로원자로 대체된 것을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "알켄일기" 또는 "알킨일기"는 다른 설명이 없는 한 각각 2 내지 60의 탄소수의 이중결합 또는 삼중결합을 가지며, 직쇄형 또는 측쇄형 사슬기를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "시클로알킬"은 다른 설명이 없는 한 3 내지 60의 탄소수를 갖는 고리를 형성하는 알킬을 의미하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "알콕실기", "알콕시기", 또는 "알킬옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알킬기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "알켄옥실기", "알켄옥시기", "알켄일옥실기", 또는 "알켄일옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알켄일기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 2 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "아릴옥실기" 또는 "아릴옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 아릴기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일 고리 또는 다중 고리의 방향족을 의미하며, 이웃한 치환기가 결합 또는 반응에 참여하여 형성된 방향족 고리를 포함한다. 예컨대, 아릴기는 페닐기, 비페닐기, 플루오렌기, 스파이로플루오렌기일 수 있다.
접두사 "아릴" 또는 "아르"는 아릴기로 치환된 라디칼을 의미한다. 예를 들어 아릴알킬기는 아릴기로 치환된 알킬기이며, 아릴알켄일기는 아릴기로 치환된 알켄일기이며, 아릴기로 치환된 라디칼은 본 명세서에서 설명한 탄소수를 가진다.
또한 접두사가 연속으로 명명되는 경우 먼저 기재된 순서대로 치환기가 나열되는 것을 의미한다. 예를 들어, 아릴알콕시기의 경우 아릴기로 치환된 알콕시기를 의미하며, 알콕실카르보닐기의 경우 알콕실기로 치환된 카르보닐기를 의미하며, 또한 아릴카르보닐알켄일기의 경우 아릴카르보닐기로 치환된 알켄일기를 의미하며 여기서 아릴카르보닐기는 아릴기로 치환된 카르보닐기이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로알킬"은 다른 설명이 없는 한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 알킬을 의미한다. 본 발명에 사용된 용어 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 아릴기 또는 아릴렌기를 의미하며, 여기에 제한되는 것은 아니며, 단일 고리 및 다중 고리 중 적어도 하나를 포함하며, 이웃한 작용기기가 결합하여 형성될 수도 있다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 다른 설명이 없는 한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 2 내지 60의 탄소수를 가지며, 단일 고리 및 다중 고리 중 적어도 하나를 포함하며, 헤테로지방족 고리 및 헤테로방향족 고리를 포함한다. 이웃한 작용기가 결합하여 형성될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타낸다.
또한 "헤테로고리기"는, 고리를 형성하는 탄소 대신 SO2를 포함하는 고리도 포함할 수 있다. 예컨대, "헤테로고리기"는 다음 화합물을 포함한다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000002
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "지방족"은 탄소수 1 내지 60의 지방족 탄화수소를 의미하며, "지방족고리"는 탄소수 3 내지 60의 지방족 탄화수소 고리를 의미한다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "포화 또는 불포화 고리"는 포화 또는 불포화 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 헤테로고리를 의미한다.
전술한 헤테로화합물 이외의 그 밖의 다른 헤테로화합물 또는 헤테로라디칼은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "카르보닐"이란 -COR'로 표시되는 것이며, 여기서 R'은 수소, 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 30 의 아릴기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알켄일기, 탄소수 2 내지 20의 알킨일기, 또는 이들의 조합인 것이다.
다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 "에테르"란 -R-O-R'로 표시되는 것이며, 여기서 R 또는 R'은 각각 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알켄일기, 탄소수 2 내지 20의 알킨일기, 또는 이들의 조합인 것인 것이다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용된 용어 "치환 또는 비치환된"에서 "치환"은 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C20의 알킬기, C1~C20의 알콕실기, C1~C20의 알킬아민기, C1~C20의 알킬티오펜기, C6~C20의 아릴티오펜기, C2~C20의 알켄일기, C2~C20의 알킨일기, C3~C20의 시클로알킬기, C6~C20의 아릴기, 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기, C8~C20의 아릴알켄일기, 실란기, 붕소기, 게르마늄기, 및 C2~C20의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환됨을 의미하며, 이들 치환기에 제한되는 것은 아니다.
또한 명시적인 설명이 없는 한,　본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에　의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000003
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하며, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 각각 다음과 같이 결합하며 이때 R1은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, a가 4 내지 6의 정수인 경우 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, 한편 벤젠 고리를 형성하는 탄소에 결합된 수소의 표시는 생략한다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000004
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자에 대한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기전기소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제 1전극(120), 제 2전극(180) 및 제 1전극(110)과 제 2전극(180) 사이에 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기물층을 구비한다. 이때, 제 1전극(120)은 애노드(양극)이고, 제 2전극(180)은 캐소드(음극)일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제 1전극이 캐소드이고 제 2전극이 애노드일 수 있다.
유기물층은 제 1전극(120) 상에 순차적으로 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함할 수 있다. 이때, 발광층(150)을 제외한 나머지 층들이 형성되지 않을 수 있다. 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(151), 버퍼층(141) 등을 더 포함할 수도 있고, 전자수송층(160) 등이 정공저지층의 역할을 할 수도 있을 것이다.
또한, 미도시하였지만, 본 발명에 따른 유기전기소자는 제 1전극과 제 2전극 중 적어도 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 일면에 형성된 보호층 또는 광효율 개선층(Capping layer)을 더 포함할 수 있다.
상기 유기물층에 적용되는 본 발명에 따른 화합물은 정공주입층(130), 정공수송층(140), 전자수송층(160), 전자주입층(170), 발광층(150)의 호스트 또는 도펀트 또는 광효율 개선층의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극(120)을 형성하고, 그 위에 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(180)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
또한, 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
WOLED(White Organic Light Emitting Device)는 고해상도 실현이 용이하고 공정성이 우수한 한편, 기존의LCD의 칼라필터 기술을 이용하여 제조될 수 있는 이점이 있다. 주로 백라이트 장치로 사용되는 백색 유기발광소자에 대한 다양한 구조들이 제안되고 특허화되고 있다. 대표적으로, R(Red),G(Green),B(Blue) 발광부들을 상호평면적으로 병렬배치(side-by-side) 방식, R,G,B 발광층이 상하로 적층되는 적층(stacking) 방식이 있고, 청색(B) 유기발광층에 의한 전계발광과 이로부터의 광을 이용하여 무기형광체의 자발광(photo-luminescence)을 이용하는 색변환물질(color conversion material, CCM) 방식 등이 있는데, 본 발명은 이러한 WOLED에도 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 단색 또는 백색 조명용 소자 중 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일측면에 따른 화합물은 하기 화학식 (1)로 표시된다.
화학식 (1)
Figure PCTKR2014007975-appb-I000005
상기 화학식 (1)에서, m은 0 내지 4의 정수이며; n은 0 내지 3의 정수이며; R1 및 R2는 상기 m 및 n이 각각 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, i) 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기;O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-(Ra);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 La는 C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ra는 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택됨), 또는 ii) R1 및 R2는 각각 이웃하는 치환기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 수 있으며(단,
Figure PCTKR2014007975-appb-I000006
구조는 제외),
여기서, 상기 아릴기, 플루오렌일기,헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알콕실기, 아릴옥시기는 중수소; 할로겐; 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; -Lb-N(Rb)(Rc)(여기서 상기Lb는 C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 상기Rb 및 Rc는 각각 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택됨); C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕실기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (9)로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000007
Figure PCTKR2014007975-appb-I000008
상기 화학식 (2) 내지 화학식 (9)에서, o는 0 내지 2의 정수이며; p는 0 내지 1의 정수이며; R1, R2, m 및 n은 각각 상기 화학식 (1)의 R1, R2, m 및 n의 정의와 동일하다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000009
Figure PCTKR2014007975-appb-I000010
Figure PCTKR2014007975-appb-I000011
Figure PCTKR2014007975-appb-I000012
Figure PCTKR2014007975-appb-I000013
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 유기물층은 발광층 및 전자수송층을 포함하며, 상기 발광층 및 전자수송층 중 적어도 한 층이 상기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 형성되는 광효율 개선층을 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성됨을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 본 발명에 따르는 유기전기소자는 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하는 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구체 예에서, 본 발명에 따르는 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나일 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
합성예
예시적으로 본 발명에 따른 화합물(Final Product)은 하기 <반응식 1>과 같이 반응시켜 제조되나, 이에 한정된 것은 아니다.
<반응식 1>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000014
(a는 0 내지 4의 정수이며; b는 0 내지 4의 정수이며; a+b는 0 내지 4의 정수로 m과 동일하며, R1, R2, m 및 n은 상기 화학식 (1)에서 정의한 것과 동일함)
Ⅰ. Sub1의 합성
Sub 1은 상기 <반응식 1>의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. Sub 1에 속하는 구체적 화합물의 합성예는 다음과 같다.
1. Sub 1-1 합성
<반응식 2>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000015
트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.08g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.11g, 0.2mmol)을 둥근바닥플라스크에 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane)(이하, DME로 약기함)로 녹이고 10분 동안 교반하였다. 그 후에, 출발물질인 2,3-디브로모피리딘(2,3-dibromopyridine) (1.02g, 4.3mmol), 5-클로로피리딘-2-아민(5-chloropyridin-2-amine) (0.66g, 5.2mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.08g, 0.4mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (5.61g, 17.2mmol)을 압력관(pressure tube)에 넣고 앞서 제작한 Pd 촉매 용액 (Pd2(dba)3, XANTPHOS in DME)을 첨가하여 160℃ (내부온도: 140℃)에서 24시간 동안 교반하였다. 반응완료 후 상온까지 냉각시키고 농축한 후, 생성된 화합물을 실리카겔 칼럼(silicagel column) 및 재결정하여 생성물 0.73g (수율: 83%)를 얻었다.
2. Sub 1-2 합성
<반응식 3>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000016
출발물질인 2,3-디브로모피리딘(2,3-dibromopyridine) (1.16g, 4.9mmol), 4-클로로피리딘-2-아민(4-chloropyridin-2-amine) (0.76g, 5.9mmol), 요오드화제일구리(Ⅰ)(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.38g, 19.6mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.12g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 0.81g (수율: 81%)를 얻었다.
3. Sub 1-5 합성
<반응식 4>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000017
출발물질인 2,3,-디브로모피리딘(2,3-dibromopyridine) (1.08g, 4.6mmol), 4-클로로퀴놀린-2-아민(4-chloroquinolin-2-amine) (0.98g, 5.5mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (5.94g, 18.2mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.08g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.12g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 1.01g (수율: 87%)를 얻었다.
4. Sub 1-10 합성
<반응식 5>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000018
출발물질인 2,3-디브로모퀴놀린(2,3-dibromoquinoline) (1.29g, 4.5mmol), 5-클로로피리딘-2-아민(5-chloropyridin-2-amine) (0.69g, 5.4mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.4mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (5.86g, 18mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.08g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.11g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 0.91g (수율: 80%)를 얻었다.
5. Sub 1-11 합성
<반응식 6>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000019
출발물질인 2,3-디브로모퀴놀린(2,3-dibromoquinoline) (1.33g, 4.6mmol), 4-클로로피리딘-2-아민(4-chloropyridin-2-amine) (0.72g, 5.6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.04g, 18.5mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.08g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.12g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 0.89g (수율: 76%)를 얻었다.
6. Sub 1-12 합성
<반응식 7>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000020
출발물질인 3,4,-디브로모이소퀴놀린(3,4-dibromoisoquinoline) (1.41g, 4.9mmol), 5-클로로피리딘-2-아민(5-chloropyridin-2-amine) (0.76g, 5.9mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.4g, 19.7mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 1.02g (수율: 82%)를 얻었다.
7. Sub 1-16 합성
<반응식 8>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000021
출발물질인 3,4-디브로모-1-페닐이소퀴놀린(3,4-dibromo-1-phenylisoquinoline) (1.83g, 5mmol), 4-클로로퀴놀린-2-아민(4-chloroquinolin-2-amine) (1.08g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.1g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.57g, 20.2mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 1.42g (수율: 74%)를 얻었다.
8. Sub 1-17 합성
<반응식 9>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000022
출발물질인 2,3-디브로퀴놀린(2,3-dibromoquinoline) (1.43g, 5mmol), 4-클로로퀴놀린-2-아민(4-chloroquinolin-2-amine) (1.07g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.49g, 19.9mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 1.09g (수율: 72%)를 얻었다.
한편, Sub 1의 예시는 아래와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 하기 [표 1]과 같다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000023
[표 1]
Figure PCTKR2014007975-appb-I000024
Ⅱ. 최종 생성물(Final Product)의 합성
Method 1 (b가 1 내지 4 일 때)
Sub 1 (1당량)을 둥근바닥플라스크에 톨루엔(Toluene)으로 녹인 후에,
Figure PCTKR2014007975-appb-I000025
(1.2당량), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.05당량), 탄산칼륨(K2CO3) (3당량), 물을 첨가하고 95℃에서 교반하였다. 반응이 완료된 후 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2)와 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘(MgSO4)으로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 실리카겔 칼럼(silicagel column) 및 재결정하여 최종 생성물을 얻었다.
Method 2 (b가 0 일 때)
트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.02당량), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthen) (0.044당량)을 둥근바닥플라스크에 DME로 녹이고 10분 동안 교반하였다. 그 후에,
Figure PCTKR2014007975-appb-I000026
(1당량),
Figure PCTKR2014007975-appb-I000027
(1.2당량), 요오드화제일구리(CuI) (0.1당량), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (4당량)을 압력관(pressure tube)에 넣고 앞서 제작한 Pd 촉매 용액 (Pd2(dba)3, XANTPHOS in DME)을 첨가하여 160℃ (내부온도: 140℃)에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 상온까지 냉각시키고 농축한 후, 생성된 화합물을 실리카겔 칼럼(silicagel column) 및 재결정하여 최종생성물을 얻었다.
1. P-2 합성
<반응식 10>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000028
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-1 (0.73g, 3.6mmol)를 둥근바닥플라스크에 톨루엔(Toluene)으로 녹인 후에, 4,4,5,5-테트라메틸-2-(10-(나프탈렌-1-일)안트라센-9-일)-1,3,2-디옥사보로레인(4,4,5,5-tetramethyl-2-(10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl)-1,3,2-dioxaborolane) (1.85g, 4.3mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.21g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.49g, 10.8mmol), 물을 첨가하고 95℃에서 교반하였다. 반응이 완료된 후 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2)와 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘(MgSO4)으로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 실리카겔 칼럼(silicagel column) 및 재결정하여 생성물 1.54g (수율: 91%)를 얻었다.
2. P-3 합성
<반응식 11>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000029
트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol)을 둥근바닥플라스크에 DME로 녹이고 10분 동안 교반하였다. 그 후에, 2,3-디브로모-5-(페난트렌-9-일)피리딘(2,3-dibromo-5-(phenanthren-9-yl)pyridine) (2.05g, 5mmol), 피리딘-2-아민(pyridin-2-amine) (0.56g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.47g, 19.8mmol)을 압력관(pressure tube)에 넣고 앞서 제작한 Pd 촉매 용액 (Pd2(dba)3, XANTPHOS in DME)을 첨가하여 160℃ (내부온도: 140℃)에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 상온까지 냉각시키고 농축한 후, 생성된 화합물을 실리카겔 칼럼(silicagel column) 및 재결정하여 생성물 1.29g (수율: 75%)를 얻었다.
3. P-5 합성
<반응식 12>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000030
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-2 (0.81g, 4mmol)에 2,4-디([1,1'-바이페닐]-4-일)-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)피리미딘(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)pyrimidine) (2.8g, 4.8mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.23g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.65g, 11.9mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 2.17g (수율: 87%)를 얻었다.
4. P-18 합성
<반응식 13>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000031
2,3-디브로모-5-(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)피리딘(2,3-dibromo-5-(9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)pyridine) (2.76g, 5mmol), 퀴놀린-2-아민(quinolin-2-amine) (0.86g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.1g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.5g, 20mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 P-3 합성법(Method 2)을 사용하여 생성물 1.84g (수율: 69%)를 얻었다.
5. P-24 합성
<반응식 14>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000032
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-5 (1.01g, 4mmol)에 2,2'-(4'-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)-[1,1'-바이페닐]-3,5-디일)디퀴놀린(2,2'-(4'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3,5-diyl)diquinoline) (2.55g, 4.8mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.23g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.65g, 11.9mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 2.22g (수율: 89%)를 얻었다.
6. P-35 합성
<반응식 15>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000033
4-(4'-(5,6-디브로모피리딘-3-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)-2,6-디페닐피리미딘(4-(4'-(5,6-dibromopyridin-3-yl)-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-2,6-diphenylpyrimidine) (3.09g, 5mmol), 이소퀴놀린-3-아민(isoquinolin-3-amine) (0.86g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.1g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.5g, 20mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 P-3 합성법(Method 2)을 사용하여 생성물 1.62g (수율: 54%)를 얻었다.
7. P-39 합성
<반응식 16>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000034
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-11 (0.89g, 3.5mmol)에 2-(페난트렌-9-일)-6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)퀴놀린(2-(phenanthren-9-yl)-6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)quinoline) (1.82g, 4.2mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.2g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.45g, 10.5mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 1.45g (수율: 79%)를 얻었다.
8. P-46 합성
<반응식 17>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000035
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-10 (0.91g, 3.6mmol)에 2,4-디페닐-6-(4'-(4,4,5,5-테르라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)-1,3,5-트라아진(2,4-diphenyl-6-(4'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-1,3,5-triazine) (2.2g, 4.3mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.21g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.49g, 10.8mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 1.86g (수율: 86%)를 얻었다.
9. P-50 합성
<반응식 18>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000036
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-12 (1.02g, 4mmol)에 10-(5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)티오펜-2-일)피리도[1',2':1,2]이미다조[4,5-c]이소퀴놀린(10-(5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)thiophen-2-yl)pyrido[1',2':1,2]imidazo[4,5-c]isoquinoline) (2.06g, 4.8mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.23g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.67g, 12.1mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 1.52g (수율: 73%)를 얻었다.
10. P-60 합성
<반응식 19>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000037
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-16 (1.42 g, 3.7 mmol)에 2-페닐-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)피리딘(2-phenyl-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)pyridine) (1.26g, 4.5mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.22g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.55g, 11.2mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 1.49g (수율: 80%)를 얻었다.
11. P-74 합성
<반응식 20>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000038
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-17 (1.09 g, 3.6 mmol)에 4-페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로레인-2-일)페닐)퀴나졸린(4-phenyl-2-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)quinazoline) (1.76g, 4.3mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4) (0.21g, 0.2mmol), 탄산칼륨(K2CO3) (1.49g, 10.8mmol), 톨루엔(Toluene), 물을 상기 P-2 합성법(Method 1)을 사용하여 생성물 1.68g (수율: 85%)를 얻었다.
12. P-80 합성
<반응식 21>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000039
3,4-디브로모-1-(10-페닐안트라센-9-일)이소퀴놀린(3,4-dibromo-1-(10-phenylanthracen-9-yl)isoquinoline) (2.61g, 4.8mmol), 이소퀴놀린-3-아민(isoquinolin-3-amine) (0.84g, 5.8mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.31g, 19.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.12g, 0.2mmol), DME를 상기 P-3 합성법(Method 2)을 사용하여 생성물 1.57g (수율: 62%)를 얻었다.
13. P-98 합성
<반응식 22>
Figure PCTKR2014007975-appb-I000040
2,3-디브로모퀴놀린(2,3-dibromoquinoline) (1.43g, 5mmol), 4-(5-페닐퓨란-2-일)이소퀴놀린-3-아민(4-(5-phenylfuran-2-yl)isoquinolin-3-amine) (1.71g, 6mmol), 요오드화제일구리(CuI) (0.09g, 0.5mmol), 세슘카보네이트(Cs2CO3) (6.49g, 19.9mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Pd2(dba)3) (0.09g, 0.1mmol), 9,9-디메틸-4,5-비스(디페닐포스피노)-9H-크산텐(9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)-9H-xanthene) (0.13g, 0.2mmol), DME를 상기 P-3 합성법(Method 2)을 사용하여 생성물 1.41g (수율: 69%)를 얻었다.
한편, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 P-1 내지 P-100의 FD-MS 값은 하기 [표 2]와 같다.
[표2]
Figure PCTKR2014007975-appb-I000041
Figure PCTKR2014007975-appb-I000042
한편, 상기에서는 화학식 (1)로 표시되는 본 발명의 예시적 합성예를 설명하였지만, 이들은 모두 Suzuki cross-coupling 반응, Orthogonal tandem intermolecular Pd-Catalyzed and Intramolecular Cu-Catalyzed Amination 반응 (J. Org. Chem. 2006, 71, 260.)등에 기초한 것으로 구체적 합성예에 명시된 치환기 이외에 화학식 (1)에 정의된 치환기 (R1, R2, m 및 n)가 결합되더라도 상기 반응이 진행된다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 예컨데, <반응식 10>, <반응식 12>, <반응식 14>, <반응식 16> 내지 <반응식 20>은 Suzuki cross-coupling 반응에 기초한 것이고, <반응식 1>에서 출발물질 -> Sub 1 반응, <반응식 11>, <반응식 13>, <반응식 15>, <반응식 21>, <반응식 22>는 Orthogonal tandem intermolecular Pd-Catalyzed and Intramolecular Cu-Catalyzed Amination 반응에 기초한 것이다. 이들에 구체적으로 명시되지 않은 치환기가 결합되더라도 상기 반응들은 진행할 것이다.
유기전기소자의 제조평가
[실험예 I] 그린유기전기발광소자(전자수송층)
먼저, 유리기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 4,4',4''-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민(4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine) (이하, 2-TNATA로 약기함)을 60nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 정공주입층 위에 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(4,4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl) (이하, NPD로 약기함)을 60nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 다음으로, 정공수송층 상에 호스트 물질로 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl) (이하, CBP로 약기함)을, 도판트 물질로 트리스(2-페닐피리딘)-이리듐(Ⅲ)(Ir(ppy)3)을 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서, 상기 발광층 상에 (비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토-N1,O8)-(1,1'-바이페닐-4-올레이토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum) (이하, BAlq로 약기함)을 10nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층상에 본 발명의 화합물(P-1~P-100 중 하나)을 40nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층상에 할로젠화 알칼리금속인 LiF를 0.2nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 Ⅰ]
전자수송층 물질로 본 발명에 따른 화합물 대신 <비교화합물 1>을 사용한 점을 제외하고는 [실험예 I]과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2014007975-appb-I000043
[비교예 Ⅱ]
전자수송층 물질로 본 발명에 따른 화합물 대신 <비교화합물 2>를 사용한 점을 제외하고는 [실험예 I]과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
이와 같이 제조된 [실험예 I](실험예(1) 내지 실험예(100)), [비교예 Ⅰ](비교예(1)) 및 [비교예 Ⅱ](비교예(2))에 의한 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정결과 5000cd/㎡ 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.
하기 [표 3]은 본 발명에 따른 화합물을 적용한 [실험예 I](실험예(1) 내지 실험예(100)), [비교예 Ⅰ](비교예(1)) 및 [비교예 Ⅱ](비교예(2))에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.
[표 3]
Figure PCTKR2014007975-appb-I000044
Figure PCTKR2014007975-appb-I000045
Figure PCTKR2014007975-appb-I000046
Figure PCTKR2014007975-appb-I000047
상기 [표 3]의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 전자수송층 재료로 사용하여 유기전기발광소자를 제작한 경우, 기존부터 전자수송층 재료로 널리 사용되고 있는 Alq3인 비교화합물 1보다 낮은 구동전압과 높은 효율 및 높은 수명을 나타내었다. 이는 발광층 내에 도판트로 사용한 Ir(ppy)3의 T1값(2.4eV)보다 전자수송층으로 사용한 Alq3의 T1값(2.0eV)이 현저히 낮은 T1값을 나타내는데 반해 본 발명의 화합물들의 경우, Ir(ppy)3의 T1값(2.4eV)보다 대체적으로 높은 T1 값(2.5eV~2.6eV)을 나타내어 정공 저지 능력(hole blocking ability)이 향상될 뿐만 아니라, 발광층 내에서 여기자(exciton)가 잘 머무를 수 있는 확률을 상대적으로 높이기 때문인 것으로 판단된다.
이어서, 본 발명의 화합물들과 비교화합물 2의 유기전기발광소자 결과를 비교해 보면, 본 발명의 화합물들을 사용하였을 때에 비교적 낮은 구동전압과 효율 및 수명 면에서 현저한 개선을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 비교화합물 2가 본 발명의 화합물들과 유사하게 이미다조피리딘 (imidazo[1,2-a]pyridine) 코어를 가지는 유형이지만, 질소(N) 및 방향족고리의 융합을 어느 위치에 도입하느냐에 따라밴드 갭(band gap), 전기적 특성 및 계면 특성 등이 크게 변화될 수 있으며, 이러한 특성 변화를 통해 본 발명의 화합물들과 같이 빠른 전자이동도(electron mobility)를 갖는 경우, 발광층 내에서 정공과 전자가 전하균형(charge balance)을 이루어 효율적인 재결합을 통한 최적의 발광효율을 구현하게 된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 이미다조피리딘 코어에 방향족고리를 추가적으로 융합시킨 경우, 높은 열적 안정성과 함께 평면성(Planarity)을 증가시켜 구동전압을 비교적 낮춤과 동시에 소자의 성능향상에 주요 인자로 작용하게 된다.
아울러, 전술한 소자 제작의 평가 결과에서는 전자수송층 관점에서 소자 특성을 설명하였으나, 통상적으로 전자수송층으로 사용되는 재료들은 전술한 전자주입층, 정공수송층, 정공주입층, 발광층 및 발광보조층 등 유기전기소자의 유기물층으로 단일 또는 다른 재료와 혼합으로 사용될 수 있다. 따라서 전술한 이유로 본 발명의 화합물은 전자수송층 이외에 다른 유기물층, 예를 들어 전자주입층, 정공수송층, 정공주입층, 발광층 및 발광보조층 등에 단일 또는 다른 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (9)

  1. 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물.
    화학식 (1)
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000048
    [상기 화학식 (1)에서,
    m은 0 내지 4의 정수이며;
    n은 0 내지 3의 정수이며;
    R1 및 R2는 상기 m 및 n이 각각 2 이상인 경우 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, i) 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기;O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -La-(Ra);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서 상기 La는 C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ra는 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택됨), 또는 ii) R1 및 R2는 각각 이웃하는 치환기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 수 있으며(단,
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000049
    구조는 제외),
    여기서, 상기 아릴기, 플루오렌일기,헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알콕실기, 아릴옥시기는 중수소; 할로겐; 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; -Lb-N(Rb)(Rc)(여기서 상기 Lb는 C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 2가의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 2가의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Rb 및 Rc는 각각 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택됨); C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕실기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있다]
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (9)로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 화합물.
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000050
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000051
    [상기 화학식 (2) 내지 화학식 (9)에서,
    o는 0 내지 2의 정수이며;
    p는 0 내지 1의 정수이며;
    R1, R2, m 및 n은 각각 상기 화학식 (1)의 R1, R2, m 및 n의 정의와 동일함]
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 것 중 어느 하나임을 특징으로 하는 화합물.
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000052
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000053
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000054
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000055
    Figure PCTKR2014007975-appb-I000056
  4. 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 유기물층은 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따르는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유기물층은 발광층 및 전자수송층을 포함하며, 상기 발광층 및 전자수송층 중 적어도 한 층이 상기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 형성되는 광효율 개선층을 포함하는 유기전기소자.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성됨을 특징으로 하는 유기전기소자.
  8. 제 4 항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
    상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치.
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