WO2015126090A1 - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents
유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 Download PDFInfo
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- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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- H10K50/15—Hole transporting layers
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- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
- H10K85/324—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising aluminium, e.g. Alq3
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- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
- H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
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.
- Efficiency, lifespan, and driving voltage are related to each other, and as the efficiency increases, the driving voltage decreases relatively, and the crystallization of organic materials due to Joule heating generated during driving decreases as the driving voltage decreases.
- the lifespan tends to increase.
- a light emitting auxiliary layer is formed between the hole transport layer and the light emitting layer, and according to the light emitting layer pixel regions (R, G, B), It is time to develop.
- 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.
- the materials used in the hole transport layer have a low TMO value because they have a low HOMO value, which causes the excitons generated in the light emitting layer to pass to the hole transport layer, resulting in charge unbalance in the light emitting layer. ) And emits light in the hole transport layer or at the interface of the hole transport layer, resulting in a decrease in color purity, efficiency and life.
- the light emitting auxiliary layer should be formed of a material having a hole mobility, a high T1 (electron block) value, and a wide bandgap to have a suitable driving voltage to solve the problem of the hole transport layer.
- This requirement is not satisfied only by the structural characteristics of the core of the light emitting auxiliary layer material, and is possible only when all properties such as the core and the sub substituent of the material are properly combined, so that the efficiency and lifetime of the organic electronic device In order to improve the performance, there is an urgent need for development of a light emitting auxiliary layer material having a high T1 value and a wide band gap.
- the materials constituting the organic material layer in the device such as a hole injection material, a hole transport material, a light emitting material, an electron transport material, an electron injection material, a light emitting auxiliary layer material, etc.
- a hole injection material such as a hole injection material, a hole transport material, a light emitting material, an electron transport material, an electron injection material, a light emitting auxiliary layer material, etc.
- the material should be preceded, but development of a stable and efficient organic material layer for an organic electric device has not been made yet. Therefore, the development of new materials continues to be required, and in particular, the development of materials for the light emitting auxiliary layer and the hole transport layer is urgently required.
- An object of the present invention is to provide a compound capable of improving the luminous efficiency, stability and lifetime of the device, an organic electric device 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.
- the compound according to the present invention By using a non-linear coupler in the carbazole core, by using the compound according to the present invention having a wide bandgap and a high T1 value, high luminous efficiency and high heat resistance of the device can be achieved. The color purity and lifespan of the device can be improved.
- FIG. 1 is an exemplary view of an organic electroluminescent device according to the present invention.
- first, second, A, B, (a), and (b) can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be “connected”, “coupled” or “connected”. In addition, if a component such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another component, it is not only when the other component is “on top of” but also another component in between. It is to be understood that this may also include cases. On the contrary, when a component is said to be “directly above” another part, it should be understood to mean that there is no other part in the middle.
- 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.
- 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, a spirobifluorene group.
- 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.
- 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.
- ring refers to a fused ring consisting of an aliphatic ring having 3 to 60 carbon atoms or an aromatic ring having 6 to 60 carbon atoms or a hetero ring having 2 to 60 carbon atoms or a combination thereof. Saturated or unsaturated rings.
- heterocompounds or heteroradicals other than the aforementioned heterocompounds include, but are not limited to, one or more heteroatoms.
- substituted in the term “substituted or unsubstituted” refers to deuterium, halogen, amino groups, nitrile groups, nitro groups, C 1 -C 20 alkyl groups, 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 aryl group substituted with a heavy hydrogen, C 8 -C 20 aryl alkenyl group, a silane group, a boron Group, germanium group, and C 2 -C 20 heterocyclic group means one or more substituents selected from the group consisting of, without being limited to
- 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 least one of these layers may be omitted, or may further include a hole blocking layer, an electron blocking layer, a light emitting auxiliary layer 151, a buffer layer 141, and the like.
- the electron transport layer 160 may serve as a hole blocking layer. You can do it.
- 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
- Compound according to the present invention applied to the organic layer is a hole injection layer 130, a hole transport layer 140, an electron transport layer 160, an electron injection layer 170, a light emitting layer 150, light efficiency improvement layer, light emitting auxiliary layer, etc. It can be used as a material. In one example, the compound of the present invention may be used as a material for the hole transport layer 140 and / or the light emitting auxiliary layer 151.
- the band gap, the electrical properties, and the interfacial properties may vary depending on which substituents are bonded at which positions, and therefore, the selection of the cores and the combination of sub substituents bonded thereto are very important. Long life and high efficiency can be achieved at the same time when an optimal combination of energy level and T1 value and intrinsic properties (mobility, interfacial properties, etc.) of each organic material layer is achieved.
- a light emitting auxiliary layer between the hole transport layer and the light emitting layer, and correspond to each light emitting layer (R, G, B). Therefore, it is necessary to form different emission auxiliary layers. Meanwhile, in the case of the light emitting auxiliary layer, it is difficult to infer the characteristics of the organic material layer used even if a similar core is used, since the correlation between the hole transport layer and the light emitting layer (host) must be understood.
- the present invention by forming a hole transport layer or a light emitting auxiliary layer using a compound represented by the formula (1) by optimizing the energy level (level) and T1 value between each organic material layer, the intrinsic properties (mobility, interface characteristics, etc.) The lifetime and efficiency of the organic electric element can be improved at the same time.
- the organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention may be manufactured using a deposition method, for example, each layer may be formed using a deposition method such as PVD, CVD, or the like.
- the anode 120 is formed by depositing a metal or conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate, and the hole injection layer 130 and the hole transport layer 140 thereon. ), And an organic material layer including the emission layer 150, the electron transport layer 160, and the electron injection layer 170, and then deposit a material that can be used as the cathode 180 thereon.
- the organic layer may be formed using a variety of polymer materials, such as a solution process or a solvent process such as a spin coating process, a nozzle printing process, an inkjet printing process, a slot coating process, a dip coating process, a roll-to-roll process, a doctor blading process, It can be produced in fewer layers by a method such as a screen printing process or a 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.
- L is , or to be.
- the mark * indicates a position to be bonded to the nitrogen (N) of the amine group in the formula (1)
- a and b are each an integer of 0 to 4.
- R 3 and R 4 are independently of each other, i) deuterium; halogen; C 6 -C 60 aryl group; Fluorenyl group; C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; An alkyl group of C 1 -C 50 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; An alkoxyl group of C 1 -C 30 ; C 6 -C 30 aryloxy group; And -L'-N (R a ) (R b );
- the ring formed by bonding of adjacent groups to each other may be monocyclic or polycyclic, and may be a C 6 -C 60 aromatic ring, a C 2 -C 60 hetero ring, a C 3 -C 60 alicyclic ring, or a combination thereof. Fused ring, etc., and may be a saturated or unsaturated ring.
- R 3 When a is an integer of 2 or more, R 3 may be the same as or different from each other. When b is an integer of 2 or more, R 4 may also be the same or different from each other.
- R 3 and R 4 may be hydrogen, an aryl group of C 6 -C 16 , a heterocyclic group of C 5 -C 9 , and preferably an aryl of C 6 , C 10 , C 12 or C 16 Group, C 5 , C 8 or C 9 heterocyclic group.
- R 3 and R 4 may be selected from the following structures independently of each other.
- the ring formed by combining R 3 , R 4, and / or neighboring groups with each other may include deuterium, halogen, silane, siloxane, boron, and germanium; Cyano group; Nitro group; Import alkylthio of C 1 -C 20; An alkoxyl group of C 1 -C 20 ; An alkyl group of C 1 -C 20 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; Of C 6 -C 20 Aryl group; C 6 -C 20 aryl group substituted with deuterium; Fluorenyl group; C 2 -C 20 heterocyclic group; A cycloalkyl group of C 3 -C 20 ; C 7 -C 20 arylalkyl group; And an arylalkenyl group of C 8 -C 20. It may be further substituted with one or more substituents selected from the group consisting of.
- Ar 1 to Ar 3 are each independently a C 6 -C 60 aryl group; Fluorenyl group; C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; An alkyl group of C 1 -C 50 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; An alkoxyl group of C 1 -C 30 ; And an aryloxy group of C 6 -C 30 It may be selected from the group consisting of or a combination thereof.
- Ar 1 may be one of the following structures.
- X is O, S or C (R ') (R "), wherein R' and R" are independently of each other, hydrogen; heavy hydrogen; Tritium; Aryl group of C 6 -C 20 ; An alkyl group of C 1 -C 20 ; And an alkenyl group of C 2 -C 20 ; and R ′ and R ′′ may be bonded to each other to form a spiro compound together with the carbon to which they are bonded.
- Ar 1 is , or Where R ′ and R ′′, o, p and the like are the same as defined above.
- R 5 and R 6 are independently of each other, i) deuterium; Tritium; halogen; C 6 -C 60 aryl group; Fluorenyl group; C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; An alkyl group of C 1 -C 50 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; An alkoxyl group of C 1 -C 30 ; And an aryloxy group of C 6 -C 30 ; or ii) adjacent groups may combine with each other to form at least one ring, provided that R 5 and R 6 not forming a ring are Same as defined in i) above.
- adjacent R 5 may be bonded to each other to form a ring
- R 6 may be an aryl group or a heterocyclic group independently from each other even if adjacent to each other.
- o is an integer of 2 or more
- a plurality of R 5 may be the same or different from each other, and some of the adjacent groups may be bonded to each other to form a ring, and the remaining groups that do not form a ring are selected from the substituent groups defined above Can be.
- p is an integer of 2 or more.
- Ar 1 is an aryl group of C 6 -C 25 , more preferably an aryl group of C 6 -C 18 , and preferably an aryl group such as C 6 , C 10 , C 12 , C 18, etc. And they may be substituted with at least one deuterium.
- Ar 1 may be a phenyl group, a naphthyl group, a biphenylyl group, a terphenyl group, a phenyl group substituted with a biphenylyl group, and the like, which may be further substituted with at least one deuterium.
- Ar 1 May be a benzo [c] fluorene group-fluorenyl group, 9,9-diphenyl -9 H-fluorene group or a 7,7-diphenyl -7 H.
- Ar 1 may be preferably a heterocyclic group of C 3 -C 12 , more preferably a heterocyclic group of C 12 , and may preferably be a dibenzothienyl group or a dibenzofuryl group. .
- Ar 2 and Ar 3 are independently of each other an aryl group of C 6 -C 25 , and also preferably an aryl group of C 6 -C 18 , more preferably C 6 , C 10 , C 12 , C It may be an aryl group such as 18 .
- Ar 2 and Ar 3 may be independently of each other a phenyl group, naphthyl group, biphenylyl group or terphenylyl group (including p -terphenyl, m -terphenyl, etc.), the phenyl group deuterium, methyl group, methoxyl group , t -butyl group and the like can be further substituted.
- Ar 2 and Ar 3 are each independently a 9,9-dimethyl-9 H -fluorenyl group, a 9,9-diphenyl-9 H -fluorenyl group or a 9,9'-spiro Bifluorenyl group, and the like.
- Ar 2 and Ar 3 may be a C 3 -C 12 heterocyclic group, specifically, a pyrimidyl group, dibenzothienyl, dibenzofuryl group, or the like unsubstituted or substituted with phenyl Can be.
- Ar 2 and Ar 3 may be selected independently of each other in the following structure.
- Ar 1 to Ar 3 is independently of each other deuterium, halogen, silane group, siloxane group, boron group, germanium group; Cyano group; Nitro group; Import alkylthio of C 1 -C 20; An alkoxyl group of C 1 -C 20 ; An alkyl group of C 1 -C 20 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; Of C 6 -C 20 Aryl group; C 6 -C 20 aryl group substituted with deuterium; Fluorenyl group; C 2 -C 20 heterocyclic group; A cycloalkyl group of C 3 -C 20 ; C 7 -C 20 arylalkyl group; And an arylalkenyl group of C 8 -C 20 It may be further substituted with one or more substituents selected from the group consisting of.
- R 1 and R 2 are independently from each other, i) deuterium; halogen; C 6 -C 60 aryl group; Fluorenyl group; C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; An alkyl group of C 1 -C 50 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; An alkoxyl group of C 1 -C 30 ; C 6 -C 30 aryloxy group; And -L'-N (R a ) (R b ); or ii) adjacent groups, ie, adjacent R 1 , adjacent R 2 and / or adjacent R 1 and R 2 may combine with each other to form at least one ring, wherein R 1 and R 2 which do not form
- the ring formed by bonding with neighboring groups may be a C 6 -C 60 aromatic ring, a C 2 -C 60 hetero ring, a C 3 -C 60 alicyclic ring, or a fused ring consisting of a combination thereof, It may be a ring or a poly ring, or may be a saturated or unsaturated ring.
- m is an integer of 0 to 4
- n is an integer of 0 to 3
- a plurality of R 1 may be the same or different from each other
- n is an integer of 2 or more
- R 2 may also be the same as or different from each other.
- R 1 may be hydrogen, an aryl group of C 6 -C 18 , a heterocyclic group of C 3 -C 10 , an alkenyl group of C 2 -C 5 , or the like, and preferably an aryl group of C 6 , It may be a C 3 , C 8 , C 9 , C 10 heterocyclic group or a C 3 alkenyl group, specifically substituted or unsubstituted with a phenyl group, dibenzothienyl group, triazineyl group, quinolyl group, phenyl Quinazolyl group, propenyl group and the like.
- adjacent R 1 may be bonded to each other to form one or two benzene rings to form naphthalene, phenanthrene, etc. together with the benzene rings to which they are bonded.
- adjacent R 2 may be bonded to each other to form one or two benzene rings to form naphthalene, phenanthrene, etc. together with the benzene ring to which they are bonded.
- R 1 and R 2 are independently of each other deuterium, halogen, silane group, siloxane group, boron group, germanium group; Cyano group; Nitro group; Import alkylthio of C 1 -C 20; An alkoxyl group of C 1 -C 20 ; An alkyl group of C 1 -C 20 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; Of C 6 -C 20 Aryl group; C 6 -C 20 aryl group substituted with deuterium; Fluorenyl group; C 2 -C 20 heterocyclic group; A cycloalkyl group of C 3 -C 20 ; C 7 -C 20 arylalkyl group; And an arylalkenyl group of C 8 -C 20. It may be further substituted with one or more substituents selected from the group consisting of.
- L ' is a single bond; C 6 -C 60 arylene group; Fluorenylene groups; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; And a C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si, and P, wherein R a and R b are independent of each other An aryl group of C 6 -C 60 ; Fluorenyl group; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; And a C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si, and P.
- Formula 1 when adjacent R 1 and / or adjacent R 2 are bonded to each other to form a ring, it may be represented by any one of the following Formulas 2 to 10.
- the following Chemical Formulas 2 to 5 are examples of the case where adjacent R 1 are bonded to each other to form a benzene ring, and the following Chemical Formulas 6 to 9 may be adjacent to each other R 1 and adjacent R 2 to form a benzene ring.
- An example of one case, Formula 10 is an example of the case where the adjacent R 2 are bonded to each other to form a benzene ring.
- Ar 1 to Ar 3 , L, R 1 , R 2 , m and n may be defined in the same manner as defined in Formula 1.
- Ar 1 is In Formula 1, Formula 1 may be represented by one of Formulas 11 to 20 below.
- the following Chemical Formulas 12 to 15 are examples of the case where adjacent R 1 are bonded to each other to form a benzene ring, and the following Chemical Formulas 16 to 19 may be adjacent to each other R 1 and adjacent R 2 to form a benzene ring.
- An example of one case, Formula 20 is an example of the case where the adjacent R 2 are bonded to each other to form a benzene ring.
- Ar 2 , Ar 3 , L, R 1 , R 2 , m, n, and the like may be defined in the same manner as defined in Formula 1 above.
- X is O, S or C (R ') (R "), wherein R' and R" are each independently hydrogen; heavy hydrogen; Tritium; Aryl group of C 6 -C 20 ; An alkyl group of C 1 -C 20 ; And an alkenyl group of C 2 -C 20 ; and R ′ and R ′′ may be bonded to each other to form a spiro compound together with the carbon to which they are bonded.
- R 5 and R 6 are independently of each other, i) deuterium; Tritium; halogen; C 6 -C 60 aryl group; Fluorenyl group; C 2 -C 60 heterocyclic group including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; A fused ring group of an aliphatic ring of C 3 -C 60 and an aromatic ring of C 6 -C 60 ; An alkyl group of C 1 -C 50 ; Alkenyl groups of C 2 -C 20 ; An alkynyl group of C 2 -C 20 ; An alkoxyl group of C 1 -C 30 ; And an aryloxy group of C 6 -C 30 ; or ii) adjacent groups may combine with each other to form at least one ring, provided that R 5 and R 6 not forming a ring are Same as defined in
- the compound represented by Formula 1 to Formula 20 may be any one of the following compounds.
- the present invention provides a compound for an organic electric device represented by Chemical Formula 1.
- the present invention provides an organic electric device containing the compound represented by the formula (1).
- the organic electric element includes a first electrode; Second electrode; And an organic material layer positioned between the first electrode and the second electrode.
- the organic material layer may include a compound represented by Chemical Formula 1, and Chemical Formula 1 may include a hole injection layer, a hole transport layer, and an emission auxiliary layer of the organic material layer. Or it may be contained in at least one layer of the light emitting layer. That is, the compound represented by Formula 1 may be used as a material of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting auxiliary layer or a light emitting layer.
- an organic electroluminescent device comprising at least one of the compounds represented by Formula 2 to Formula 10 in the organic material layer, more specifically, at least one of the compounds represented by Formula 11 to Formula 20 in the organic layer
- It provides an organic electroluminescent device comprising, more specifically, the individual chemical formulas P1-1 to P1-112, P2-1 to P2-112, P3-1 to P3-112, P4-1 to P4-48
- It provides an organic electric device comprising at least one of the compounds represented by. That is, the compound included in the organic material layer or forming the organic material layer may be one kind of compound represented by Formula 1 or a mixture of two or more kinds.
- the present invention provides 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. It provides an organic electric element further comprising.
- Sub 1 of Scheme 1 may be synthesized by the reaction route of Scheme 2 below.
- phenylboronic acid (76.84g, 630.2mmol) was dissolved in THF (2780ml) in a round bottom flask, 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (309.96g, 945.3mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (36.41 g, 31.5 mmol), K 2 CO 3 (261.3 g, 1890.6 mmol), water (1390 ml) were added and stirred at 80 ° C.
- Sub 1-I-7 (103g, 223.7mmol), o- dichlorobenzene (917ml) and triphenylphosphine (146.7g, 559.3mmol) obtained in the above synthesis were obtained using the synthesis example of Sub 1-II-1, 69g (yield). : 72%).
- Sub 1-III-7 (57g, 113mmol), DMF (712ml), Bis (pinacolato) diboron (31.6g, 124.3mmol), Pd (dppf) Cl 2 (2.8g, 3.4mmol), KOAc obtained in the above synthesis 33.3 g, 339 mmol) was used to obtain 49.2 g (yield: 79%) of the product using the synthesis example of Sub 1-IV-1.
- Sub 1-II-1 (70g, 284.4mmol) obtained from the above synthesis, dissolved with nitrobenzene (570ml), 2-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (189.6g, 426.7mmol), Na 2 SO 4 (40.4g, 284.4mmol), K 2 CO 3 (39.3g, 284.4mmol), Cu (5.42g, 85.3mmol), using the synthesis example of Sub 1-III-1, product 108.8g (yield: 68% )
- Sub 1-IV-13 (86.1 g, 141.2 mmol), THF (620 ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (76.1 g, 211.9 mmol) obtained in the above synthesis, Pd (PPh 3 ) 4 (8.2 g, 7.06 mmol), K 2 CO 3 (58.6 g, 423.7 mmol), and water (310 ml) were obtained using 68.6 g (yield: 68%) of the product using the synthesis example of Sub 1-1.
- Sub 1-II-1 (63 g, 255.9 mmol), nitrobenzene (512 ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (170.6 g, 383.9 mmol), Na 2 SO 4 (36.4 g) , 256 mmol), K 2 CO 3 (35.4 g, 256 mmol) and Cu (4.88 g, 76.8 mmol) were obtained using the synthesis example of Sub 1-III-1 to obtain 99.3 g (yield: 69%) of product.
- Sub 1-IV-14 (80.7g, 132.3mmol), THF (582ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (71.3g, 198.6mmol) obtained in the above synthesis, Pd (PPh 3 ) 4 (7.65 g, 6.62 mmol), K 2 CO 3 (54.9 g, 397.2 mmol) and water (291 ml) were obtained using 62.4 g (yield: 66%) of the product using the synthesis example of Sub 1-1.
- Sub 1-I-32 (94.8g, 288.9mmol), o- dichlorobenzene (1184ml), triphenylphosphine (189.4g, 722.2mmol) obtained in the above synthesis was obtained using the synthesis example of Sub 1-II-1, 61.2g. (Yield 75%) was obtained.
- Sub 1-II-32 (61.2 g, 206.6 mmol), nitrobenzene (413 ml), 2-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (137.7 g, 310 mmol), Na 2 SO 4 (29.35 g) obtained in the above synthesis , 206.6 mmol), K 2 CO 3 (28.6 g, 206.6 mmol) and Cu (3.9 g, 62 mmol) were obtained using the synthesis examples of Sub 1-III-1 to give 89.86 g (yield: 71%) of the product.
- Sub 1-II-34 (65.1 g, 220 mmol), nitrobenzene (440 ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (146.5 g, 330 mmol), Na 2 SO 4 (31.2 g, 220 mmol), K 2 CO 3 (30.4 g, 220 mmol) and Cu (4.2 g, 66 mmol) were obtained using the synthesis example of Sub 1-III-1 to obtain 95.6 g (yield: 71%) of product.
- Sub 1-III-34 (95.6 g, 156.1 mmol) obtained in the above synthesis was dissolved in DMF (980 ml) in a round bottom flask, followed by Bis (pinacolato) diboron (43.6 g, 171.7 mmol), Pd (dppf) Cl 2 ( 3.82 g, 4.7 mmol) and KOAc (46 g, 468.2 mmol) were obtained using the synthesis of Sub 1-IV-1 to obtain 77.2 g (yield: 75%) of product.
- Sub 1-II-35 (60.5 g, 174.7 mmol), nitrobenzene (350 ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (116.5 g, 262.1 mmol), Na 2 SO 4 (24.8) g, 174.7 mmol), K 2 CO 3 (24.2 g, 174.7 mmol), Cu (3.33 g, 52.4 mmol) were obtained using 84.5 g (yield: 73%) of the product using the synthesis example of Sub 1-III-1. Got it.
- Sub 1-III-35 (84.5 g, 127.5 mmol) obtained in the above synthesis, DMF (854 ml), Bis (pinacolato) diboron (35.6 g, 140.3 mmol), Pd (dppf) Cl 2 (3.12 g, 3.82 mmol), KOAc (37.5 g, 382.5 mmol) was obtained using the synthesis example of Sub 1-IV-1 to give 70.6 g (yield: 78%) of product.
- Sub 1-IV-35 (70.6 g, 99.5 mmol) obtained in the above synthesis was dissolved in THF (438 ml) in a round bottom flask, followed by 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (53.6 g, 149.2 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (5.75g, 4.97mmol), K 2 CO 3 (41.2g, 298.4mmol), water (219ml) using the synthesis example of Sub 1-1, product 55.1g (yield) : 68%).
- Sub 1-III-44 (68.4g, 166mmol), DMF (1045ml), Bis (pinacolato) diboron (46.3g, 182.5mmol), Pd (dppf) Cl 2 (4.06g, 5mmol), KOAc obtained in the above synthesis 48.8g, 497.7mmol) was used to obtain 56.4g (yield: 74%) of the product using the synthesis example of Sub 1-IV-1.
- Sub 1-IV-117 (51.5g, 84.5mmol), THF (370ml), 4'-bromo-2-iodo-1,1'-biphenyl (45.5g, 126.7mmol) obtained in the above synthesis, Pd (PPh 3 ) 4 (4.88 g, 4.22 mmol), K 2 CO 3 (35.03 g, 253.5 mmol) and water (185 ml) were obtained using 36.2 g (yield: 60%) of the product using the synthesis example of Sub 1-1.
- Examples of Sub 1 are as follows, but are not limited thereto, and field desorption mass spectrometry (FD-MS) thereof is shown in Table 1 below.
- FD-MS field desorption mass spectrometry
- Sub 2 of Scheme 1 may be synthesized by the reaction route of Scheme 46, but is not limited thereto.
- Bromobenzene (37.1g, 236.2mmol) was added to a round bottom flask and dissolved with toluene (2200ml), aniline (20g, 214.8mmol), Pd 2 (dba) 3 (9.83g, 10.7mmol), P ( t -Bu) 3 (4.34 g, 21.5 mmol) and NaO t -Bu (62 g, 644.3 mmol) were added in this order and stirred at 100 ° C. After the reaction was completed, the mixture was extracted with ether and water, the organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated, and the resulting compound was purified by silicagel column and recrystallized to obtain a product 28g (yield: 77%).
- Sub 2-1 (8g, 47.3mmol) was added to a round bottom flask and dissolved with toluene (500ml), then Sub 1-1 (24.7g, 52.0mmol), Pd 2 (dba) 3 (2.2g, 2.4mmol), P ( t- Bu) 3 (1 g, 4.73 mmol) and NaO t -Bu (13.6 g, 141.8 mmol) were added and stirred at 100 ° C. After the reaction was completed, the mixture was extracted with CH 2 Cl 2 and water, the organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated, and the resulting compound was purified by silicagel column and recrystallized to give 20.2g (yield: 76%) of the product.
- An organic electroluminescent device was manufactured according to a conventional method using the compound of the present invention as a hole transport layer material.
- 2-TNATA tris [2-naphthyl (phenyl) amino] triphenylamine
- Electroluminescence (EL) characteristics by PR-650 of photoresearch by applying a forward bias DC voltage to the organic electroluminescent devices prepared by Examples 1 to 348 and Comparative Examples 1 to 4 of the present invention The T95 lifetime was measured using a life measurement instrument manufactured by McScience Inc. at a luminance of 5000 cd / m 2. The measurement results are shown in Table 4 below.
- the device using the compound of the present invention as the material of the hole transport layer shows a higher efficiency and longer life than the device using Comparative Compound 1 to Comparative Compound 4 as the material of the hole transport layer Confirmed.
- the device using the compound of the present invention exhibits significantly higher efficiency and longer life compared to the comparative example 1 using the comparative compound 1 having a different structure from the compound of the present invention.
- Comparative Examples 2 to 4 which is a structure in which carbazole is used as a mother nucleus
- Comparative Example 2 when a linking group is bonded to position 3 of carbazole ( Comparative Example 2) can be seen that the efficiency is slightly lower than the case where the linking group is bonded to the position 2 of the carbazole (Comparative Example 3, Comparative Example 4), but shows a relatively long life, the linking group of the non-linear Comparative Example 4, which is a structure, confirmed that the connector exhibits higher efficiency than Comparative Example 3, which is a linear structure.
- the band gap, electrical properties, and interfacial properties can be greatly changed depending on the bonding position of carbazole and amine group. It can be seen that this is a major factor in improving the performance of the device.
- An organic electroluminescent device was manufactured according to a conventional method using the compound of the present invention as a light emitting auxiliary layer material.
- a hole injection layer is formed by vacuum depositing 2-TNATA with a thickness of 60 nm on an ITO layer (anode) formed on an organic substrate, and then N, N'-Bis (1-naphthalenyl) -N on the hole injection layer.
- NPD N'-bis-phenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine
- compound P1-1 of the present invention was vacuum-deposited on the hole transport layer to form a light emitting auxiliary layer by vacuum deposition at a thickness of 20 nm, and then CBP was used as a host material on the light emitting auxiliary layer, and (piq) 2 Ir (acac) [ Bis- (1-phenylisoquinolyl) iridium (III) acetylacetonate] was doped in a 95: 5 weight ratio using a dopant material to form a light emitting layer by vacuum deposition at a thickness of 30 nm.
- a hole blocking layer was formed by vacuum depositing BAlq to a thickness of 10 nm on the light emitting layer, and an electron transport layer was formed by vacuum depositing Alq 3 to a thickness of 40 nm on the hole blocking layer.
- LiF an alkali metal halide
- Al was deposited to a thickness of 150 nm to form a cathode, thereby manufacturing an organic electroluminescent device.
- Comparative Example 5 uses Comparative Compound 2
- Comparative Example 6 uses Comparative Compound 3
- Comparative Example 7 uses Comparative Compound 4, and Comparative Example 8 emits light.
- An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 349, except that an auxiliary layer was not formed.
- Electroluminescence (EL) characteristics by PR-650 of photoresearch by applying a forward bias DC voltage to the organic electroluminescent devices prepared in Examples 349 to 476 and Comparative Examples 5 to 8 of the present invention The T95 lifetime was measured using a lifespan measuring instrument manufactured by McScience Inc. at 2500 cd / m 2 reference luminance. The measurement results are shown in Table 5 below.
- An organic electroluminescent device was manufactured according to a conventional method using the compound of the present invention as a light emitting auxiliary layer material.
- a hole injection layer was formed by vacuum depositing 2-TNATA with a thickness of 60 nm on an ITO layer (anode) formed on an organic substrate, and then a NPD was vacuum deposited with a thickness of 60 nm on the hole injection layer to form a hole transport layer.
- the compound P1-21 of the present invention is vacuum-deposited on the hole transport layer to form a light emitting auxiliary layer by vacuum deposition at a thickness of 20 nm, and then CBP is a host material and Ir (ppy) 3 is a dopant material on the light emitting auxiliary layer.
- Comparative Example 9 uses Comparative Compound 2
- Comparative Example 10 uses Comparative Compound 3
- Comparative Example 11 uses Comparative Compound 4
- An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 477, except that no light emitting auxiliary layer was formed.
- the electroluminescence (EL) characteristics of the photoresearch company PR-650 by applying a forward bias DC voltage to the organic electroluminescent devices prepared in Examples 417 to 516 and Comparative Examples 9 to 12 of the present invention.
- the T95 lifetime was measured using a life measurement instrument manufactured by McScience Inc. at a luminance of 5000 cd / m 2. The measurement results are shown in Table 6 below.
- the device using the compound of the present invention as the material of the light emitting auxiliary layer is a device and the light emitting auxiliary layer using Comparative Compound 2 to Comparative Compound 4 as the material of the light emitting auxiliary layer It was confirmed that high efficiency and long life were shown compared with the device which was not formed.
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Abstract
화학식 1로 표시되는 화합물이 개시된다. 또한, 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이의 유기물층을 포함하는 유기전기소자가 개시되며, 이때 상기 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 유기물층에 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되면, 유기전기소자의 발광효율, 안정성 및 수명이 향상될 수 있다.
Description
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.
현재 휴대용 디스플레이 시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 기존 휴대용 디스플레이에서 요구하던 소비전력보다 더 큰 소비전력이 요구되고 있다. 따라서, 배터리라는 제한적인 전력 공급원을 가지고 있는 휴대용 디스플레이 입장에서는 소비전력이 매우 중요한 요소가 되었고, 효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 되는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 늘어나는 경향을 나타낸다.
하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
또한, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층을 형성하는데, 발광층 화소영역(R, G, B)에 따라 서로 다른 발광 보조층의 개발이 필요한 시점이다.
일반적으로, 전자수송층에서 발광층으로 전자가 전달되고 정공이 정공수송층에서 발광층으로 전달되어 재조합(recombination)에 의해 엑시톤(exciton)이 생성된다.
하지만, 정공수송층에 사용되는 물질의 경우 낮은 HOMO 값을 가져야 하기 때문에 대부분 낮은 T1 값을 가지며, 이로 인해 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 정공수송층으로 넘어가게 되어 결과적으로 발광층 내 전하 불균형(charge unbalance)을 초래하여 정공수송층 내 또는 정공수송층 계면에서 발광하게 되어 색순도 저하, 효율 감소 및 수명 저하 현상을 나타낸다.
또한, 낮은 구동전압을 만들기 위해 정공이동도(hole mobility)가 빠른 물질을 사용할 경우 이로 인해 효율이 감소하는 경향을 나타낸다. 이는 일반적인 유기전기발광소자에서 정공이동도(hole mobility)가 전자이동도(electron mobility)보다 빠르기 때문에 발광층 내의 전하 불균형(charge unbalance)을 초래하여 효율 감소 및 수명 저하 현상이 나타나는 것이다.
따라서, 발광보조층은 정공수송층의 문제점 등을 해결할 수 있는 적당한 구동전압을 갖기 위한 정공이동도, 높은 T1(electron block)값, 넓은 밴드갭 (wide bandgap)을 갖는 물질로 형성되어야 한다. 이러한 요구사항은 발광보조층 물질의 코어에 대한 구조적 특성만으로 충족되지 않으며, 물질의 코어 및 서브(Sub) 치환기 등의 특성이 모두 적절하게 조합되었을 때 가능하다는 점에서, 유기전기소자의 효율과 수명을 향상시키기 위해, 높은 T1 값, 넓은 밴드갭을 가지는 발광보조층 재료에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
즉, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 발광보조층 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정되고 효율적인 유기전기소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 특히 발광보조층과 정공수송층의 재료에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 소자의 발광효율, 안정성 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.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
카바졸 코어에 비선형(non-linear)의 연결기를 사용하여 넓은 밴드갭(wide bandgap)과 높은 T1값을 갖는 본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율 및 고내열성을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
[부호의 설명]
100: 유기전기소자 110: 기판
120: 제 1전극 130: 정공주입층
140: 정공수송층 141: 버퍼층
150: 발광층 151: 발광보조층
160: 전자수송층 170: 전자주입층
180: 제 2전극
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.
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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 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 "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, 스파이로플루오렌기, 스파이로바이플루오렌기일 수 있다.
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 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.
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 "고리"는 탄소수 3 내지 60의 지방족고리 또는 탄소수 6 내지 60의 방향족고리 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화 고리를 포함한다.
전술한 헤테로화합물 이외의 그 밖의 다른 헤테로화합물 또는 헤테로라디칼은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
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.
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.
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, 이들 층 중 적어도 하나가 생략되거나, 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(151), 버퍼층(141) 등이 더 포함될 수도 있으며, 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), 광효율 개선층, 발광보조층 등의 재료로 사용될 수 있을 것이다. 일례로, 본 발명의 화합물은 정공수송층(140) 및/또는 발광보조층(151) 재료로 사용될 수 있다.
한편, 동일한 코어일지라도 어느 위치에 어느 치환기를 결합시키냐에 따라 밴드갭(band gap), 전기적 특성, 계면 특성 등이 달라질 수 있으므로, 코어의 선택 및 이에 결합된 서브 치환체의 조합도 아주 중요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
이미 설명한 것과 같이, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층을 형성하는 것이 바람직하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 대응하여 서로 다른 발광 보조층을 형성하는 것이 필요하다. 한편, 발광보조층의 경우 정공수송층 및 발광층(호스트)과의 상호관계를 파악해야하므로 유사한 코어를 사용하더라도 사용되는 유기물층이 달라지면 그 특징을 유추하기는 매우 어려울 것이다.
따라서, 본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용하여 정공수송층 또는 발광보조층을 형성함으로써 각 유기물층 간의 에너지 레벨(level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 증착 방법을 이용하여 제조될 수 있는데, 예컨대 PVD, CVD 등과 같은 증착법을 이용하여 각 층을 형성할 수 있다. 본발명에 따른 유기전기발광소자는, 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 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 제조될 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, 기존의 LCD의 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 일 측면에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, L은 , 또는 이다. 여기서, 표시 *는 화학식 1 중 아민기의 질소(N)와 결합되는 위치를 나타내며, a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이다. 또한, R3과 R4는 서로 독립적으로, i) 중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리, 즉 이웃한 R3끼리, 이웃한 R4끼리 및/또는 이웃한 R3와 R4끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 이때 고리를 형성하지 않는 R3과 R4는 i)에서 정의된 것과 같다. 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, C6-C60의 방향족고리, C2-C60의 헤테로고리, C3-C60의 지환족 고리, 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리 등일 수 있으며, 포화 또는 불포화 고리일 수 있다.
a가 2이상의 정수인 경우 R3는 서로 같거나 상이할 수 있고, b가 2이상의 정수인 경우 R4 또한 서로 같거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, R3과 R4는 수소, C6-C16의 아릴기, C5-C9의 헤테로고리기일 수 있으며, 또한 바람직하게는 C6, C10, C12 또는 C16의 아릴기, C5, C8 또는 C9의 헤테로고리기일 수 있다.
또한, 바람직하게는, R3과 R4는 서로 독립적으로 하기 구조에서 선택될 수 있다.
한편, 상기 R3, R4 및/또는 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕실기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 시클로알킬기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar1 내지 Ar3은 서로 독립적으로, C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되거나 이들의 조합일 수 있다.
바람직하게는, Ar1은 하기 구조 중 하나일 수 있다.
상기 구조에서, X는 O, S 또는 C(R')(R")이고, 여기서 R' 및 R"은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 삼중수소; C6-C20의 아릴기; C1-C20의 알킬기; 및 C2-C20의 알켄일기;로 이루어진 군에서 선택되며, R' 및 R"은 서로 결합하여 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성할 수 있다.
상기 구조에서, R5 및 R6은 서로 독립적으로, i) 중수소; 삼중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 단 고리를 형성하지 않는 R5 및 R6은 상기 i)에서 정의된 것과 동일하다.
예컨대, o와 p가 모두 2인 경우, 이웃한 R5 끼리는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, R6은 이웃하더라도 서로 독립적으로 아릴기 또는 헤테로고리기가 될 수 있다. 물론, o가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R5는 서로 같거나 상이할 수 있으며, 이웃한 기 중 일부끼리 서로 결합하여 고리를 형성하고, 고리를 형성하지 않는 나머지 기는 상기 정의된 치환기 그룹에서 선택될 수 있다. p가 2 이상의 정수인 경우도 마찬가지이다.
바람직하게는, Ar1은 C6-C25의 아릴기이고, 또한 바람직하게는 C6-C18의 아릴기이며, 또한 바람직하게는 C6, C10, C12, C18 등의 아릴기일 수 있고 이들은 적어도 하나의 중수소로 치환될 수도 있다. 예컨대, Ar1은 페닐기, 나프틸기, 바이페닐릴기, 터페닐기, 바이페닐릴기로 치환된 페닐기 등일 수 있고 이들은 적어도 하나의 중수소로 더 치환될 수 있다.
또한, 바람직하게는 Ar1은 플루오렌일기, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기 또는 7,7-디페닐-7H-벤조[c]플루오렌일기일 수 있다.
또한, Ar1은 바람직하게는 C3-C12의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C12의 헤테로고리기일 수 있으며, 또한 바람직하게는 디벤조싸이엔일기(dibenzothienyl) 또는 디벤조퓨릴기일 수 있다.
바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 서로 독립적으로 C6-C25의 아릴기이고, 또한 바람직하게는 C6-C18의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6, C10, C12, C18 등의 아릴기일 수 있다. 구체적으로, Ar2 및 Ar3는 서로 독립적으로 페닐기, 나프틸기, 바이페닐릴기 또는 터페닐릴기(p-터페닐, m-터페닐 등을 포함)일 수 있고, 페닐기는 중수소, 메틸기, 메톡실기, t-부틸기 등으로 더욱 치환될 수 있다.
또한, 바람직하게는 Ar2 및 Ar3는 서로 독립적으로, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌일기, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기 또는 9,9'-스파이로바이플루오렌일기 등일 수 있다.
또한, 바람직하게는 Ar2 및 Ar3는 C3-C12의 헤테로고리기일 수 있고, 구체적으로 페닐로 치환 또는 비치환된 피리미딜기, 디벤조싸이엔일기(dibenzothienyl), 디벤조퓨릴기 등일 수 있다.
또한, 바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 서로 독립적으로 하기 구조에 선택될 수 있다.
바람직하게는, Ar1 내지 Ar3는 서로 독립적으로 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕실기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 시클로알킬기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로, i) 중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리, 즉 이웃한 R1끼리, 이웃한 R2끼리 및/또는 이웃한 R1과 R2끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 이때 고리를 형성하지 않는 R1 및 R2는 i)에서 정의된 것과 같다. 이웃한 기끼리 결합하여 형성된 고리는 C6-C60의 방향족고리, C2-C60의 헤테로고리, C3-C60의 지환족 고리, 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리 등일 수 있으며, 단일 고리 또는 다중 고리일 수도 있고 포화 또는 불포화 고리일 수도 있다.
또한, 화학식 1에서, m은 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 3의 정수이며, m이 2이상의 정수인 경우 복수의 R1은 서로 같거나 상이할 수 있고, n이 2이상의 정수인 경우 복수의 R2도 서로 같거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, R1은 수소, C6-C18의 아릴기, C3-C10의 헤테로고리기, C2-C5의 알켄일기 등일 수 있고, 또한 바람직하게는 C6의 아릴기, C3, C8, C9, C10의 헤테로고리기 또는 C3의 알켄일기 일 수 있고, 구체적으로 페닐기, 디벤조싸이엔일기, 트리아진일기, 퀴놀릴기, 페닐로 치환 또는 비치환된 퀴나졸릴기, 프로펜일기 등일 수 있다.
또한, 바람직하게는 이웃한 R1끼리 서로 결합하여 1개 또는 2개의 벤젠링을 형성하여 이들이 결합된 벤젠링과 함께 나프탈렌, 페난트렌 등을 형성할 수 있다.
또한, 바람직하게는 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 1개 또는 2개의 벤젠링을 형성하여 이들이 결합된 벤젠링과 함께 나프탈렌, 페난트렌 등을 형성할 수 있다.
한편, R1 및 R2는 서로 독립적으로 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕실기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 시클로알킬기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
상기 R1 내지 R4의 -L'-N(Ra)(Rb)에서, L'은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1에서, 이웃한 R1 및/또는 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 경우 하기 화학식 2 내지 화학식 10 중에서 하나로 나타낼 수 있다. 하기 화학식 2 내지 화학식 5는 이웃하는 R1끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이고, 하기 화학식 6 내지 화학식 9는 이웃하는 R1끼리 및 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이며, 화학식 10은 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이다.
상기 화학식 2 내지 화학식 10에서, Ar1 내지 Ar3, L, R1, R2, m 및 n은 상기 화학식 1에서 정의된 것과 동일하게 정의될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서, Ar1이 인 경우, 화학식 1은 하기 화학식 11 내지 화학식 20 중에서 하나로 표시될 수 있다. 하기 화학식 12 내지 화학식 15는 이웃하는 R1끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이고, 하기 화학식 16 내지 화학식 19는 이웃하는 R1끼리 및 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이며, 화학식 20은 이웃한 R2끼리 서로 결합하여 벤젠링을 형성한 경우의 예이다.
상기 화학식 11 내지 20에서, Ar2, Ar3, L, R1, R2, m, n 등은 상기 화학식 1에서 정의된 것과 동일하게 정의될 수 있다.
또한, 상기 화학식 11 내지 20에서, X는 O, S 또는 C(R')(R")이고, 여기서 R' 및 R"은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 삼중수소; C6-C20의 아릴기; C1-C20의 알킬기; 및 C2-C20의 알켄일기;로 이루어진 군에서 선택되며, R' 및 R"은 서로 결합하여 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 11 내지 20에서, o는 0 내지 4의 정수이고, p는 0 내지 3의 정수이며, R5 및 R6은 서로 독립적으로, i) 중수소; 삼중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 단 고리를 형성하지 않는 R5 및 R6은 상기 i)에서 정의된 것과 동일하다.
더욱 구체적으로, 상기 화학식 1 내지 화학식 20으로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
다른 실시예로서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 유기전기소자용 화합물을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 유기전기소자를 제공한다.
이때, 유기전기소자는 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함할 수 있으며, 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으며, 화학식 1은 유기물층의 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층 또는 발광층 중 적어도 하나의 층에 함유될 수 있을 것이다. 즉, 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층 또는 발광층의 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 유기물층에 상기 화학식 2 내지 화학식 10으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 보다 구체적으로, 상기 유기물층에 상기 화학식 11 내지 화학식 20으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 더욱 구체적으로, 상기 유기물층에 상기 개별 화학식 P1-1 내지 P1-112, P2-1 내지 P2-112, P3-1 내지 P3-112, P4-1 내지 P4-48로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공한다. 즉, 상기 유기물층에 포함되거나 유기물층을 형성하는 화합물은 화학식 1로 표시되는 1종의 단독 화합물 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명은 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 더 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
이하에서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
합성예
본 발명에 따른 화합물(final products)은 하기 반응식 1과 같이 sub 1과 sub 2를 반응시켜 제조될 수 있다.
<반응식 1>
I. Sub 1의 합성예
반응식 1의 sub 1은 하기 반응식 2의 반응경로에 의해 합성될 수 있다.
<반응식 2>
1. Sub 1-1의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-I-1 합성예
<반응식 3>
출발물질인 phenylboronic acid (76.84g, 630.2mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF (2780ml)로 녹인 후에, 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (309.96g, 945.3mmol), Pd(PPh3)4 (36.41g, 31.5mmol), K2CO3 (261.3g, 1890.6mmol), 물 (1390ml)을 첨가하고 80℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 122.68g (수율: 70%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-II-1 합성예
<반응식 4>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-1 (122.68g, 441.1mmol)을 둥근바닥플라스크에 o-dichlorobenzene (1810ml)으로 녹인 후에, triphenylphosphine (289.26g, 1102.8mmol)을 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 o-dichlorobenzene을 제거하고 CH2Cl2와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 80.34g (수율: 74%)을 얻었다.
(3) 중간체 Sub 1-III-1 합성예
<반응식 5>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (80.34g, 326.5mmol)을 둥근바닥플라스크에 nitrobenzene (653ml)으로 녹인 후, iodobenzene (99.9g, 489.7mmol), Na2SO4 (46.37g, 326.5mmol), K2CO3 (45.12g, 326.5mmol), Cu (6.22g, 97.9mmol)를 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 nitrobenzene을 제거하고 CH2Cl2와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 76.78g (수율: 73%)을 얻었다.
(4) 중간체 Sub 1-IV-1 합성예
<반응식 6>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-1 (76.78g, 238.3mmol)을 둥근바닥플라스크에 DMF로 녹인 후에, Bis(pinacolato)diboron (66.57g, 262.1mmol), Pd(dppf)Cl2 (5.84g, 7.1mmol), KOAc (70.16g, 714.9mmol)를 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 DMF를 제거하고 CH2Cl2와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 73.92g (수율: 84%)을 얻었다.
(5) Sub 1-1 합성
<반응식 7>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-1 (73.92g, 200.2mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF (880ml)로 녹인 후에, 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (108g, 300.3mmol), Pd(PPh3)4 (11.6g, 10mmol), K2CO3 (83g, 600.6mmol), 물 (440ml)을 첨가하고 80℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 63.6g (수율: 67%)을 얻었다.
2. Sub 1-7의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-I-7 합성예
<반응식 8>
출발물질인 (4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)phenyl)boronic acid (95.8g, 315.1mmol), THF (1390ml), 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (155g, 472.7mmol), Pd(PPh3)4 (18.2g, 15.8mmol), K2CO3 (130.7g, 945.3mmol), 물 (695ml)을 상기 Sub 1-I-1의 합성예를 이용하여 생성물 103g (수율: 71%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-II-7 합성예
<반응식 9>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-7 (103g, 223.7mmol), o-dichlorobenzene (917ml), triphenylphosphine (146.7g, 559.3mmol)을 상기 Sub 1-II-1의 합성예를 이용하여 생성물 69g (수율: 72%)을 얻었다.
(3) 중간체 Sub 1-III-7 합성예
<반응식 10>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-7 (69g, 161.1mmol), nitrobenzene (322ml), iodobenzene (49.4g, 242mmol), Na2SO4 (22.9g, 161.1mmol), K2CO3 (22.3g, 161.1mmol), Cu (3.1g, 48.3mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 57g (수율: 70%)을 얻었다.
(4) 중간체 Sub 1-IV-7 합성예
<반응식 11>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-7 (57g, 113mmol), DMF (712ml), Bis(pinacolato)diboron (31.6g, 124.3mmol), Pd(dppf)Cl2 (2.8g, 3.4mmol), KOAc (33.3g, 339mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 49.2g (수율: 79%)을 얻었다.
(5) Sub 1-7 합성
<반응식 12>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-7 (49.2g, 89.2mmol)을 둥근바닥플라스크에 THF (392ml)로 녹인 후에, 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (48.1g, 134mmol), Pd(PPh3)4 (5.2g, 4.5mmol), K2CO3 (37g, 268mmol), 물 (196ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 40.4g (수율:69%)을 얻었다.
3. Sub 1-13의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-13 합성예
<반응식 13>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (70g, 284.4mmol), nitrobenzene (570ml)로 녹인 후, 2-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (189.6g, 426.7mmol), Na2SO4 (40.4g, 284.4mmol), K2CO3 (39.3g, 284.4mmol), Cu (5.42g, 85.3mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 108.8g (수율: 68%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-13 합성예
<반응식 14>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-13 (108.8g, 193.4mmol), DMF (1220ml), Bis(pinacolato)diboron (54.0g, 212.76mmol), Pd(dppf)Cl2 (4.73g, 5.8mmol), KOAc (56.94g, 580.3mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 86.1g (수율: 73%)을 얻었다.
(3) Sub 1-13 합성
<반응식 15>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-13 (86.1g, 141.2mmol), THF (620ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (76.1g, 211.9mmol), Pd(PPh3)4 (8.2g, 7.06mmol), K2CO3 (58.6g, 423.7mmol), 물 (310ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 68.6g (수율: 68%)을 얻었다.
4. Sub 1-14의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-14 합성예
<반응식 16>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (63g, 255.9mmol), nitrobenzene (512ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (170.6g, 383.9mmol), Na2SO4 (36.4g, 256mmol), K2CO3 (35.4g, 256mmol), Cu (4.88g, 76.8mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 99.3g (수율: 69%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-14 합성예
<반응식 17>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-14 (99.3g, 193.4mmol), DMF (1110ml), Bis(pinacolato)diboron (49.3g, 194.2mmol), Pd(dppf)Cl2 (4.32g, 5.3mmol), KOAc (52g, 529.6mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 80.7g (수율: 75%)을 얻었다.
(3) Sub 1-14 합성
<반응식 18>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-14 (80.7g, 132.3mmol), THF (582ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (71.3g, 198.6mmol), Pd(PPh3)4 (7.65g, 6.62mmol), K2CO3 (54.9g, 397.2mmol), 물 (291ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 62.4g (수율:66%)을 얻었다.
5. Sub 1-17의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-17 합성예
<반응식 19>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (60g, 244mmol), nitrobenzene (487ml), 5'-iodo-1,1':3',1"-terphenyl (130.3g, 365.7mmol), Na2SO4 (34.6g, 244mmol), K2CO3 (33.7g, 244mmol), Cu (4.65g, 73.1mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 82.1g (수율: 71%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-17 합성예
<반응식 20>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-17 (82.1g, 173.1mmol), DMF (1090ml), Bis(pinacolato)diboron (48.3g, 190.4mmol), Pd(dppf)Cl2 (4.24g, 5.2mmol), KOAc (51g, 519.2mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 65.9g (수율: 73%)을 얻었다.
(3) Sub 1-17 합성
<반응식 21>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-17 (65.9g, 126.4mmol), THF (556ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (68.1g, 190mmol), Pd(PPh3)4 (7.3g, 6.32mmol), K2CO3 (52.4g, 319.1mmol), 물 (278ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 53.1g (수율: 67%)을 얻었다.
6. Sub 1-32의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-I-32 합성예
<반응식 22>
출발물질인 naphthalen-1-ylboronic acid (70g, 407mmol), THF (1790ml), 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (200g, 610.5mmol), Pd(PPh3)4 (23.5g, 20.35mmol), K2CO3 (168.8g, 1221mmol), 물 (895ml)을 상기 Sub 1-I-1의 합성예를 이용하여 생성물 94.8g (수율: 71%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-II-32 합성예
<반응식 23>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-32 (94.8g, 288.9mmol), o-dichlorobenzene (1184ml), triphenylphosphine (189.4g, 722.2mmol)을 상기 Sub 1-II-1의 합성예를 이용하여 생성물 61.2g (수율: 75%)을 얻었다.
(3) 중간체 Sub 1-III-32 합성예
<반응식 24>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-32 (61.2g, 206.6mmol), nitrobenzene (413ml), 2-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (137.7g, 310mmol), Na2SO4 (29.35g, 206.6mmol), K2CO3 (28.6g, 206.6mmol), Cu (3.9g, 62mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 89.86g (수율: 71%)을 얻었다.
(4) 중간체 Sub 1-IV-32 합성예
<반응식 25>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-32 (89.86g, 146.7mmol), DMF (924ml), Bis(pinacolato)diboron (41g, 161.4mmol), Pd(dppf)Cl2 (3.59g, 4.4mmol), KOAc (43.2g, 440.1mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 74.5g (수율: 77%)을 얻었다.
(5) Sub 1-32 합성
<반응식 26>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-32 (74.5g, 112.9mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF (496ml)로 녹인 후에, 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (60.8g, 169.4mmol), Pd(PPh3)4 (6.53g, 5.65mmol), K2CO3 (46.8g, 338.8mmol), 물 (248ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 59.6g (수율: 69%)을 얻었다.
7. Sub 1-34의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-I-34 합성예
<반응식 27>
출발물질인 naphthalen-2-ylboronic acid (70g, 407mmol), THF (1790ml), 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (200g, 610.5mmol), Pd(PPh3)4 (23.5g, 20.35mmol), K2CO3 (168.8g, 1221mmol), 물 (895ml)을 상기 Sub 1-I-1의 합성예를 이용하여 생성물 97.5g (수율: 73%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-II-34 합성예
<반응식 28>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-34 (97.5g, 297.1mmol), o-dichlorobenzene (1220ml), triphenylphosphine (194.8g, 742.8mmol)을 상기 Sub 1-II-1의 합성예를 이용하여 생성물 65.1g (수율: 74%)을 얻었다.
(3) 중간체 Sub 1-III-34 합성예
<반응식 29>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-34 (65.1g, 220mmol), nitrobenzene (440ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (146.5g, 330mmol), Na2SO4 (31.2g, 220mmol), K2CO3 (30.4g, 220mmol), Cu (4.2g, 66mmol)를 상기 Sub 1-III-1 의 합성예를 이용하여 생성물 95.6g (수율: 71%)을 얻었다.
(4) 중간체 Sub 1-IV-34 합성예
<반응식 30>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-34 (95.6g, 156.1mmol)를 둥근바닥플라스크에 DMF (980ml)로 녹인 후에, Bis(pinacolato)diboron (43.6g, 171.7mmol), Pd(dppf)Cl2 (3.82g, 4.7mmol), KOAc (46g, 468.2mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 77.2g (수율: 75%)을 얻었다.
(5) Sub 1-34 합성
<반응식 31>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-34 (77.2g, 117mmol), THF (510ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (63g, 175.6mmol), Pd(PPh3)4 (6.76g, 5.85mmol), K2CO3 (48.5g, 351mmol), 물 (255ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 58.2g (수율:65%)을 얻었다.
8. Sub 1-35의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-I-35 합성예
<반응식 32>
출발물질인 phenanthren-9-ylboronic acid (70g, 315.2mmol), THF (1388ml), 4-bromo-1-iodo-2-nitrobenzene (155.1g, 472.9mmol), Pd(PPh3)4 (18.2g, 15.8mmol), K2CO3 (130.7g, 945.7mmol), 물 (694ml)을 상기 Sub 1-I-1의 합성예를 이용하여 생성물 85.8g (수율: 72%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-II-35 합성예
<반응식 33>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-35 (85.8g, 226.9mmol), o-dichlorobenzene (930ml), triphenylphosphine (148.8g, 567.1mmol)을 상기 Sub 1-II-1의 합성예를 이용하여 생성물 60.5g (수율: 77%)을 얻었다.
(3) 중간체 Sub 1-III-35 합성예
<반응식 34>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-35 (60.5g, 174.7mmol), nitrobenzene (350ml), 3-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (116.5g, 262.1mmol), Na2SO4 (24.8g, 174.7mmol), K2CO3 (24.2g, 174.7mmol), Cu (3.33g, 52.4mmol)를 상기 Sub 1-III-1 의 합성예를 이용하여 생성물 84.5g (수율: 73%)을 얻었다.
(4) 중간체 Sub 1-IV-35 합성예
<반응식 35>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-35 (84.5g, 127.5mmol), DMF (854ml), Bis(pinacolato)diboron (35.6g, 140.3mmol), Pd(dppf)Cl2 (3.12g, 3.82mmol), KOAc (37.5g, 382.5mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 70.6g (수율: 78%)을 얻었다.
(5) Sub 1-35 합성
<반응식 36>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-35 (70.6g, 99.5mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF (438ml)로 녹인 후에, 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (53.6g, 149.2mmol), Pd(PPh3)4 (5.75g, 4.97mmol), K2CO3 (41.2g, 298.4mmol), 물 (219ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 55.1g (수율: 68%)을 얻었다.
9. Sub 1-44의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-44 합성예
<반응식 37>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (60g, 244mmol), nitrobenzene (487ml), 2-iododibenzo[b,d]furan (107.6g, 365.7mmol), Na2SO4 (34.6g, 244mmol), K2CO3 (33.7g, 244mmol), Cu (4.65g, 73.1mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 68.4g (수율: 68%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-44 합성예
<반응식 38>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-44 (68.4g, 166mmol), DMF (1045ml), Bis(pinacolato)diboron (46.3g, 182.5mmol), Pd(dppf)Cl2 (4.06g, 5mmol), KOAc (48.8g, 497.7mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 56.4g (수율: 74%)을 얻었다.
(3) Sub 1-44 합성
<반응식 39>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-44 (56.4g, 122.8mmol), THF (540ml), 2-bromo-2'-iodo-1,1'-biphenyl (66.1g, 184mmol), Pd(PPh3)4 (7.1g, 6.14mmol), K2CO3 (50.9g, 368.4mmol), 물 (270ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 47.8g (수율: 69%)을 얻었다.
10. Sub 1-54의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-54 합성예
<반응식 40>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (50g, 203.2mmol), nitrobenzene (406ml), 4-iodo-1,1'-biphenyl (85.4g, 304.7mmol), Na2SO4 (28.9g, 203.2mmol), K2CO3 (28.1g, 203.2mmol), Cu (3.87g, 61mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 54.2g (수율: 68%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-54 합성예
<반응식 41>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-54 (54.2g, 136.1mmol), DMF (857ml), Bis(pinacolato)diboron (38.0g, 150mmol), Pd(dppf)Cl2 (3.33g, 4.1mmol), KOAc (40.1g, 408mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 42.4g (수율: 70%)을 얻었다.
(3) Sub 1-54 합성
<반응식 42>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-54 (42.4g, 95.2mmol), THF (418ml), 3'-bromo-2-iodo-1,1'-biphenyl (51.3g, 142.8mmol), Pd(PPh3)4 (5.5g, 4.76mmol), K2CO3 (39.5g, 285.6mmol), 물 (209ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 34.1g (수율: 65%)을 얻었다.
11. Sub 1-117의 합성예
(1) 중간체 Sub 1-III-117 합성예
<반응식 43>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (50g, 203.2mmol), nitrobenzene (406ml), 1-iodo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (135.4g, 305mmol), Na2SO4 (28.9g, 203.2mmol), K2CO3 (28.1g, 203.2mmol), Cu (3.87g, 61mmol)를 상기 Sub 1-III-1의 합성예를 이용하여 생성물 70.9g (수율: 62%)을 얻었다.
(2) 중간체 Sub 1-IV-117 합성예
<반응식 44>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-117 (70.9g, 126mmol), DMF (794ml), Bis(pinacolato)diboron (35.2g, 138.7mmol), Pd(dppf)Cl2 (3.09g, 3.78mmol), KOAc (37.11g, 378.1mmol)를 상기 Sub 1-IV-1의 합성예를 이용하여 생성물 51.5g (수율: 67%)을 얻었다.
(3) Sub 1-117 합성
<반응식 45>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-117 (51.5g, 84.5mmol), THF (370ml), 4'-bromo-2-iodo-1,1'-biphenyl (45.5g, 126.7mmol), Pd(PPh3)4 (4.88g, 4.22mmol), K2CO3 (35.03g, 253.5mmol), 물 (185ml)을 상기 Sub 1-1의 합성예를 이용하여 생성물 36.2g (수율: 60%)을 얻었다.
(4) Sub 1-148 합성
<반응식 46>
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-IV-1(31.2 g, 84.5 mmol), THF 370 mL, 3-bromo-2'-iodo-1,1':4',1''-terphenyl(55.1g, 126.7 mmol), Pd(PPh3)4(4.88 g, 4.22 mmol), K2CO3 (35.03 g, 253.5 mmol), 물 185 mL을 Sub 1-1의 실험방법과 동일하게 실험을 하여 생성물 31.6g (수율 : 68%)를 얻었다.
한편, Sub 1의 예시는 다음과 같으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS(Field desorption mass spectrometry)는 하기 표 1과 같다.
[표 1]
II. Sub 2의 합성예
상기 반응식 1의 Sub 2는 하기 반응식 46의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 47>
Sub 2에 속하는 구체적 화합물의 합성예는 다음과 같다.
1. Sub 2-1 합성예
<반응식 48>
둥근바닥플라스크에 bromobenzene (37.1g, 236.2mmol)을 넣고 toluene (2200ml)으로 녹인 후 aniline (20g, 214.8mmol), Pd2(dba)3 (9.83g, 10.7mmol), P(t-Bu)3 (4.34g, 21.5mmol), NaOt-Bu (62g, 644.3mmol)을 순서대로 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 28g (수율: 77%)을 얻었다.
2. Sub 2-3 합성예
<반응식 49>
3-bromo-1,1'-biphenyl (55.1g, 236.2mmol), aniline (20g, 214.8mmol), Pd2(dba)3 (9.83g, 10.7mmol), P(t-Bu)3 (4.34g, 21.5mmol), NaOt-Bu (62g, 644.3mmol), toluene (2200ml)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 41.1g (수율: 78%)을 얻었다.
3. Sub 2-4 합성예
<반응식 50>
4-bromo-1,1'-biphenyl (37.88g, 162.5mmol), [1,1'-biphenyl]-4-amine (25g, 147.7mmol), Pd2(dba)3 (6.76g, 7.4mmol), P(t-Bu)3 (3g, 14.8mmol), NaOt-Bu (66.62g, 693.2mmol), toluene을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 35.6g (수율: 75%)을 얻었다.
4. Sub 2-7 합성예
<반응식 51>
2-bromonaphthalene(39.8g, 192.1mmol), naphthalen-1-amine (25g, 174.6mmol), Pd2(dba)3 (8.0g, 8.73mmol), P(t-Bu)3 (3.53g, 17.5mmol), NaOt-Bu (50.3g, 523.8mmol), toluene (1800ml)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 36.2g (수율: 77%)을 얻었다.
5. Sub 2-9 합성예
<반응식 52>
2-bromo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (93.9g, 236.2mmol), toluene (2250ml), aniline (20g, 214.8mmol), Pd2(dba)3 (9.83g, 10.7mmol), P(t-Bu)3 (4.34g, 21.5mmol), NaOt-Bu (62g, 644.3mmol)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 63.3g (수율: 72%)을 얻었다.
6. Sub 2-12 합성예
<반응식 53>
2-bromo-9,9-diphenyl-9H-fluorene (64.6g, 162.5mmol), toluene (1550ml), [1,1'-biphenyl]-4-amine (25g, 147.7mmol), Pd2(dba)3 (6.76g, 162.5mmol), P(t-Bu)3 (3g, 14.8mmol), NaOt-Bu (42.6g, 443.2mmol)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 53.8g (수율: 75%)을 얻었다.
7. Sub 2-13 합성예
<반응식 54>
3-bromodibenzo[b,d]thiophene (42.8g, 162.5mmol), toluene (1550ml), [1,1'-biphenyl]-4-amine (25g, 147.7mmol), Pd2(dba)3 (6.76g, 162.5mmol), P(t-Bu)3 (3g, 14.8mmol), NaOt-Bu (42.6g, 443.2mmol)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 37.9g (수율: 73%)을 얻었다.
8. Sub 2-17 합성예
<반응식 55>
1-bromo-4-methoxybenzene (36g, 192.1mmol), naphthalen-1-amine (25g, 174.6mmol), Pd2(dba)3 (8.0g, 8.73mmol), P(t-Bu)3 (3.53g, 17.5mmol), NaOt-Bu (50.3g, 523.8mmol), toluene (1800ml)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 32.2g (수율: 74%)을 얻었다.
9. Sub 2-26 합성예
<반응식 56>
5'-bromo-1,1':3',1"-terphenyl (73.04g, 236.2mmol), aniline (20g, 214.8mmol), Pd2(dba)3 (9.83g, 10.7mmol), P(t-Bu)3 (4.34g, 21.5mmol), NaOt-Bu (62g, 644.3mmol), toluene (2250ml)을 상기 Sub 2-1의 합성예를 이용하여 생성물 49g (수율: 71%)을 얻었다.
한편, Sub 2의 예시는 다음과 같으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 하기 표 2와 같다.
[표 2]
III. 최종생성물(Final Products)의 합성예
Sub 2 (1 당량)를 둥근바닥플라스크에 toluene으로 녹인 후에, Sub 1 (1.1 당량), Pd2(dba)3 (0.05 당량), P(t-Bu)3 (0.1 당량), NaOt-Bu (3 당량)을 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 최종생성물(Final products)을 얻었다.
1. Product P1-1 합성예
<반응식 57>
Sub 2-1 (8g, 47.3mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 toluene (500ml)으로 녹인 후에, Sub 1-1 (24.7g, 52.0mmol), Pd2(dba)3 (2.2g, 2.4mmol), P(t-Bu)3 (1g, 4.73mmol), NaOt-Bu (13.6g, 141.8mmol)을 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 20.2g (수율: 76%)을 얻었다.
2. Product P1-4 합성예
<반응식 58>
Sub 2-4 (8g, 24.9mmol)에 Sub 1-1 (13g, 27.4mmol), Pd2(dba)3 (1.14g, 1.24mmol), P(t-Bu)3 (0.5g, 2.49mmol), NaOt-Bu (7.17g, 74.7mmol), toluene (265ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 13g (수율: 73%)을 얻었다.
3. Product P1-8 합성예
<반응식 59>
Sub 2-9 (10g, 24.4mmol)에 Sub 1-1 (12.7g, 26.9mmol), Pd2(dba)3 (1.12g, 1.22mmol), P(t-Bu)3 (0.5g, 2.44mmol), NaOt-Bu (7.04g, 73.3mmol), toluene (260ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 15.1g (수율: 77%)을 얻었다.
4. Product P1-17 합성예
<반응식 60>
Sub 2-13 (10g, 28.5mmol)에 Sub 1-1 (16.4g, 31.3mmol), Pd2(dba)3 (1.3g, 1.42mmol), P(t-Bu)3 (0.6g, 2.85mmol), NaOt-Bu (8.2g, 85.4mmol), toluene (300ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 16.1g (수율: 71%)을 얻었다.
5. Product P2-49합성예
<반응식 61>
Sub 2-6 (10g, 37.13mmol)에 Sub 1-65 (29.2g, 40.84mmol), Pd2(dba)3 (1.7g, 1.9mmol), P(t-Bu)3 (0.8g, 3.7mmol), NaOt-Bu (10.7g, 111.4mmol), toluene (390ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 25.1g (수율: 75%)을 얻었다.
6. Product P2-77 합성예
<반응식 62>
Sub 2-1 (8g, 47.3mmol)에 Sub 1-68 (32.6g, 52mmol), Pd2(dba)3 (2.2g, 2.4mmol), P(t-Bu)3 (1g, 4.73mmol), NaOt-Bu (13.6g, 141.8mmol), toluene (500ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 23.7g (수율: 70%)을 얻었다.
7. Product P3-4 합성예
<반응식 63>
Sub 2-4 (8g, 24.9mmol)에 Sub 1-103 (13g, 27.4mmol), Pd2(dba)3 (1.14g, 1.24mmol), P(t-Bu)3 (0.5g, 2.49mmol), NaOt-Bu (7.17g, 74.7mmol), toluene (265ml)을 상기 Product P1-1의 합성예를 이용하여 생성물 13g (수율: 73%)을 얻었다.
(7) Product P4-3 합성예
<반응식 64>
Sub 1-147 (26.0g, 47.3 mmol)에 Sub 2-13 (18.3g, 52 mmol), Pd2(dba)3(2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3(1 g, 4.73 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol), toluene (500 mL)을 Product P1-1 합성법을 사용하여 생성물 23.7g (수율: 61%)를 얻었다.
(8) Product P4-23 합성예
<반응식 65>
Sub 1-155 (26.0g, 47.3 mmol)에 Sub 2-10 (25.1g, 52 mmol), Pd2(dba)3(2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3(1 g, 4.73 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol), toluene (500 mL)을 상기 Product P1-1 합성법을 사용하여 생성물 28.9g (수율: 64%)를 얻었다.
(9) Product P4-17 합성예
<반응식 66>
Sub 1-148 (26.0g, 47.3 mmol)에 Sub 2-1 (8.8g, 52 mmol),Pd2(dba)3(2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3(1 g, 4.73 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol), toluene (500 mL)을 상기 Product P1-1 합성법을 사용하여 생성물 19.0g (수율: 63%)를 얻었다.
(10) Product P4-41 합성예
<반응식 67>
Sub 1-156 (28.4g, 47.3 mmol)에 Sub 2-1 (8.8g, 52 mmol),Pd2(dba)3(2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3(1 g, 4.73 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol), toluene (500 mL)을 Product P1-1 합성법을 사용하여 생성물 21.2g (수율: 65%)를 얻었다.
(11) Product P4-48 합성예
<반응식 68>
Sub 1-154 (33.2g, 47.3 mmol)에 Sub 2-1 (8.8g, 52 mmol), Pd2(dba)3(2.2 g, 2.4 mmol), P(t-Bu)3(1 g, 4.73 mmol), NaOt-Bu (13.6 g, 141.8 mmol), toluene (500 mL)을 Product P1-1 합성법을 사용하여 생성물 20.6g (수율: 55%)를 얻었다.
한편, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 P1-1 내지 P1-112, P2-1 내지 P2-112, P3-1 내지 P3-112, 및 P4-1 내지 P4-48의 FD-MS는 하기 표 3과 같다.
[표 3]
유기전기소자의 제조평가
[실시예 1] 그린유기발광소자(정공수송층)
본 발명의 화합물을 정공수송층 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전기발광소자를 제작하였다. 먼저, 유기 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하 "2-TNATA"로 약기함)을 60nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 본 발명의 화합물 P1-1을 60nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 상에 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (이하 "CBP"로 약기함)을 호스트 물질로, tris(2-phenylpyridine)-iridium (이하 "Ir(ppy)3"으로 약기함)을 도판트 물질로 하여 90:10 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 상에 (1,1’-비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄(이하 "BAlq"로 약기함)을 10nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 (이하 "Alq3"로 약기함)을 40nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 348] 그린유기발광소자(정공수송층)
정공수송층 물질로 본 발명의 화합물 P1-1 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물 P1-2 내지 P1-112, P2-1 내지 P2-112, P3-1 내지 P3-112, P4-1 내지 P4-21 내지 P4-24, P4-37 내지 P4-4-40 중 하나를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 1] 내지 [비교예 4]
정공수송층 물질로 본 발명의 화합물 P1-1 대신, 비교예 1에서는 하기 비교화합물 1을, 비교예 2에서 하기 비교화합물 2를, 비교예 3에서는 하기 비교화합물 3을, 비교예 4에서는 하기 비교화합물 4를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
<비교화합물 1>
<비교화합물 2>
<비교화합물 3>
<비교화합물 4>
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 348 및 비교예 1 내지 비교예 4에 의해 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000cd/㎡ 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 그 측정 결과는 하기 표 4와 같다.
[표 4]
상기 표 4의 소자 측정 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물을 정공수송층의 재료로 사용한 소자가 비교화합물 1 내지 비교화합물 4를 정공수송층의 재료로 사용한 소자에 비해 높은 효율과 긴 수명을 나타내는 것을 확인하였다.
즉, 본 발명의 화합물과 상이한 구조인 비교화합물 1을 사용한 비교예 1에 비해 본 발명의 화합물을 사용한 소자가 현저히 높은 효율과 긴 수명을 나타내는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 화합물과 유사하게 카바졸을 모핵으로 사용하는 구조인 비교화합물 2 내지 비교화합물 4를 사용한 비교예 2 내지 비교예 4를 살펴보면, 카바졸의 3번 위치에 연결기가 결합되는 경우(비교예 2)는 카바졸의 2번 위치에 연결기가 결합되는 경우(비교예 3, 비교예 4)보다 효율은 조금 낮으나 비교적 긴 수명을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 연결기가 비선형(non-linear)의 구조인 비교예 4는 연결기가 선형(linear)의 구조인 비교예 3에 비해 높은 효율을 나타내는 것을 확인하였다.
최종적으로 표 4의 결과를 살펴보면, 카바졸의 2번 위치에 오쏘-오쏘(ortho-ortho), 오쏘-메타(ortho-meta), 오쏘-파라(ortho-para) 위치로 연결기-아민기가 결합되어 있는 본 발명의 화합물을 사용한 소자가 메타-파라(meta-para)로 연결기-아민기가 결합되어 있는 비교예 4보다 높은 효율 및 긴 수명을 나타내는 것을 확인하였다. 한편, 본 발명의 화합물을 사용한 소자 중에서는 P2 타입(오쏘-메타; ortho-meta)이 P1 타입(오쏘-오쏘; orthe-ortho) 및 P3 타입(오쏘-파라; ortho-para)보다 높은 효율 및 긴 수명을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이는 다음과 같이 설명할 수 있는데, 연결기가 카바졸의 2번 위치에 연결되는 경우가 카바졸의 3번 위치에 연결되는 경우보다 콘쥬게이션 길이(conjugation length)가 짧아지게 되며, 이로 인해 밴드갭(band gap)이 넓어지게 되어 깊은 HOMO값을 갖게 된다. 또한 연결기-아민기가 선형(linear)으로 결합된 것보다 본 발명의 화합물과 같이 비선형(non-linear), 특히 오쏘(ortho) 위치로 결합됨에 따라 결합각이 작아져 높은 T1값을 갖게 되고 이로 인해 전자 블로킹 능력이 향상되었다. 따라서 본 발명의 화합물을 사용한 소자는 결과적으로 깊은 HOMO값과 향상된 전자 블로킹 능력으로 인해 엑시톤이 발광층 내에서 더욱 쉽게 생성되면서 효율이 향상되고, 수명이 길어지는 것으로 판단된다.
앞에서 설명한 특성(깊은 HOMO 에너지 레벨, 높은 T1값, 열적 안정성)들을 종합해보면 카바졸의 결합위치와 아민기의 결합 위치에 따라 밴드갭(band gap) 및 전기적 특성, 계면 특성 등이 크게 변화될 수 있다는 것을 보여주며 이는 소자의 성능 향상에 주요한 인자로 작용한다는 것을 확인할 수 있다.
또한 정공수송층의 경우에는 발광층(호스트)과의 상호관계를 파악해야 하는바, 유사한 코어를 사용하더라도 본 발명의 화합물이 사용된 정공수송층에서 나타내는 특징을 유추하는 것은 통상의 기술자라 하더라도 매우 어려울 것이다.
[실시예 349] 발광보조층 Red에 적용
본 발명의 화합물을 발광보조층 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전기발광소자를 제작하였다. 먼저, 유기 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 2-TNATA를 60nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 N,N'-Bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하, "NPD"로 약기함)을 60nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 상에 본 발명의 화합물 P1-1을 20nm 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성한 후, 상기 발광보조층 상에 CBP를 호스트 물질로, (piq)2Ir(acac)[bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(Ⅲ)acetylacetonate]를 도판트 물질로 하여 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 상에 BAlq를 10nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 Alq3을 40nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[실시예 350] 내지 [실시예 476] 발광보조층 Red에 적용
발광보조층 물질로 본 발명의 화합물 P1-1 대신 하기 표 5에 기재된 본 발명의 화합물 P1-2 내지 P1-16, P1-63, P1-64, P1-101 내지 P1-108, P2-1 내지 P2-20, P2-45 내지 P2-52, P2-61 내지 P2-64, P3-17 내지 P3-20, P3-45 내지 P3-52, P3-61, P3-62, P3-101 내지 P3-108, P4-1 내지 P4-48 중 하나를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 349와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 5] 내지 [비교예 8]
발광보조층 물질로 본 발명의 화합물 P1-1 대신 비교예 5는 상기 비교화합물 2를, 비교예 6은 상기 비교화합물 3을, 비교예 7은 상기 비교화합물 4를 사용하고, 비교예 8은 발광보조층을 형성하지 않은 점을 제외하고는 실시예 349와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
본 발명의 실시예 349 내지 실시예 476 및 비교예 5 내지 비교예 8에 의해 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 2500cd/㎡ 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 그 측정 결과는 하기 표 5와 같다.
[표 5]
[실시예 477] 그린유기발광소자(발광보조층)
본 발명의 화합물을 발광보조층 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전기발광소자를 제작하였다. 먼저, 유기 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 2-TNATA를 60nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 NPD를 60nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 상에 본 발명의 화합물 P1-21을 20nm 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성한 후, 상기 발광보조층 상에 CBP를 호스트 물질로, Ir(ppy)3을 도판트 물질로 하여 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 상에 BAlq를 10nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 Alq3을 40nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[실시예 478] 내지 [실시예 516] 그린유기발광소자(발광보조층)
발광보조층 물질로 본 발명의 화합물 P1-21 대신 하기 표 6에 기재된 본 발명의 화합물 P1-22 내지 P1-30, P2-31 내지 P2-38, P3-39 내지 P3-44 및 P3-77 내지 P3-92 중 하나를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 477과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 9] 내지 [비교예 12] 그린유기발광소자(발광보조층)
발광보조층 물질로 본 발명의 화합물 P1-21 대신, 비교예 9는 상기 비교화합물 2를, 비교예 10은 상기 비교화합물 3을, 비교예 11은 상기 비교화합물 4를 사용하고, 비교예12는 발광보조층을 형성하지 않은 점을 제외하고는 상기 실시예 477과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
본 발명의 실시예 417 내지 실시예 516 및 비교예 9 내지 비교예 12에 의해 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000cd/㎡ 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 그 측정 결과는 하기 표 6과 같다.
[표 6]
상기 표 5 및 표 6의 소자 측정 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물을 발광보조층의 재료로 사용한 소자가 비교화합물 2 내지 비교화합물 4를 발광보조층의 재료로 사용한 소자 및 발광보조층을 형성하지 않은 소자에 비해 높은 효율과 긴 수명을 나타내는 것을 확인하였다.
즉, 비교화합물 2 내지 비교화합물 4를 사용한 비교예 5 내지 비교예 7 및 비교예 9 내지 비교예 11에 비해 본 발명의 화합물을 사용한 소자가 효율 및 수명이 향상되는 것을 확인하였다. 특히, 발광보조층을 형성하지 않은 비교예 8 및 비교예 12에 비해 본 발명의 화합물을 사용한 소자가 현저히 높은 효율 및 긴 수명을 나타내는 것을 확인하였다.
또한, 카바졸의 2번 위치에 연결기가 결합되어 있더라도 아민기가 연결기의 어느 위치에 결합되느냐에 따라 수명에서 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이는 아민기가 연결기의 어느 위치에 결합되느냐에 따라 결합각의 차이가 발생하며, 이로 인해 T1값의 차이가 발생하여 전자 블로킹 능력의 차이가 발생하기 때문인 것으로 판단된다.
또한, 레드 발광보조층의 소자 결과인 표 5를 보면, 본발명의 화합물에서 R3또는 R4가 수소 이외의 치환기로 치환되어 있는 화합물 (P4-1 내지 P4-48)이 수소로치환된 화합물보다 레드 발광보조층으로 사용하였을 시, 효율은 유사하였으나 구동전압과 수명면에서 보다 더 향상된 결과를 나타내는 것을 확인하였다.
상기에서 설명한 바와 같이 카바졸과 연결기의 결합 위치 및 연결기와 아민기의 결합 위치에 따라 정공수송층뿐만 아니라 발광보조층에서의 소자 성능 향상에 주요 인자로 작용하여 비슷한 경향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 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 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2014년 2월 19일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0018889호 및 2014년 6월 13일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2014-0072377호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.
Claims (14)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:<화학식 1>상기 화학식 1에서, Ar1 내지 Ar3은 서로 독립적으로, C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되며,a, b 및 m은 각각 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 3의 정수이며,R1 내지 R4는 서로 독립적으로, i) 중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 이때 고리를 형성하지 않는 R1 내지 R4는 각각 상기 i)에서 정의된 것과 동일하며,상기 L'은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3-C60의 지방족고리와 C6-C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,상기 아릴기, 플루오렌일기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕실기, 아릴옥시기, 아릴렌기 및 플루오렌일렌기 각각은 중수소; 할로겐; 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 니트로기; 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 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 시클로알킬기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환될 수 있다.
- 제 1항에 있어서,R1 및 R2 중 적어도 하나는 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 화합물.
- 제 1항에 있어서,상기 Ar1은 하기 구조에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:상기 구조에서, X는 O, S 또는 C(R')(R")이고, 여기서 R' 및 R"은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 삼중수소; C6-C20의 아릴기; C1-C20의 알킬기; 및 C2-C20의 알켄일기;로 이루어진 군에서 선택되며, R' 및 R"은 서로 결합하여 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성할 수 있고,o는 0 내지 4의 정수이고, p는 0 내지 3의 정수이며, R5 및 R6은 서로 독립적으로, i) 중수소; 삼중수소; 할로겐; C6-C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 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; 및 C6-C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 ii) 이웃한 기끼리 서로 결합하여 적어도 하나의 고리를 형성할 수 있으며, 단 고리를 형성하지 않는 R5 및 R6은 상기 i)에서 정의된 것과 동일하다.
- 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하며,상기 유기물층에는 제 1항의 화합물이 함유된 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 9항에 있어서,상기 화합물은 상기 유기물층의 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층 및 발광층 중 적어도 하나의 층에 함유되며, 상기 화합물은 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 9항에 있어서,상기 제 1전극과 제 2전극의 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 적어도 일면에 형성되는 광효율 개선층을 더 포함하는 유기전기소자.
- 제 9항에 있어서,상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 또는 롤투롤 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
- 제 9항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
- 제 13항에 있어서,상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치.
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