KR102109485B1 - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

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{COMPOUND FOR ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT, ORGANIC ELECTRONIC ELEMENT USING THE SAME, AND AN ELECTRONIC DEVICE THEREOF}

본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기발광현상이란 유기물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기발광현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른물질로 구성된다. 층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다.

유기전기소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광재료와 전하수송재료, 예컨대 정공주입재료, 정공수송재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등으로 분류될 수 있다. 그리고, 상기 발광재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광재료로 구분될 수 있다.

한편, 발광재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호작용에 의하여 최대발광파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광감쇄효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지전이를 통한 발광효율을 증가시키기 위하여 발광재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 그 원리는발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.

유기전기 발광소자에 있어 가장 문제시되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대면적화되면서 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(Jouleheating)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. 따라서 높은 열적 안정성을 가지며 발광층 내에서 효율적으로 전하 균형(charge balance)을 이룰 수 있는 발광 재료의 개발이 필요한 실정이다. 즉,유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입물질, 정공수송물질, 발광물질, 전자수송물질, 전자주입물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하며, 그 중에서도 특히 발광층의 호스트 물질에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일측면에서, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.

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.

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.

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, 스롯코팅 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)

상기 화학식에서,

n 은 2 또는 3의 정수이고,

n이 2인 경우, Z는 단일결합; C₆~C₆₀의 아릴렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₃~C₆₀의 헤테로아릴렌기; C₃~C₆₀의 지방족고리와 C₆~C₆₀의 방향족고리의 융합고리기; C₁~C₆₀의 알킬렌기; C₂~C₆₀의 알켄일렌기; 및 C₂~C₆₀의 알킨일렌기;로 구성된 군에서 선택되며,

n이 3인 경우, Z는 3가의 C₆~C₆₀의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 3가의 C₃~C₆₀의 헤테로아릴기; 및 C₃~C₆₀의 지방족고리와 C₆~C₆₀의 방향족고리의 융합고리기;로 구성된 군에서 선택되며,

Y는 단일결합; C₆~C₆₀의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C₃~C₆₀의 지방족고리와 C₆~C₆₀의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로아릴렌기; C₁~C₆₀의 알킬렌기; C₂~C₆₀의 알켄일렌기; 및 C₂~C₆₀의 알킨일렌기;로 구성된 군에서 선택되며(단, Y와 Z가 동시에 단일결합인 것은 제외함),

R¹ 내지 R¹²는 각각 서로 독립적으로 수소; 중수소; 삼중수소; 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; 실란기; C₆~C₃₀의 아릴옥시기; 및 -L-N(Ar²)(Ar³);로 구성된 군에서 선택되거나(여기서, 상기 L은 단일결합; C₆~C₆₀의 아릴렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로아릴렌기; 플루오렌일렌기; C₃~C₆₀의 지방족고리와 C₆~C₆₀의 방향족고리의 융합고리기; C₁~C₆₀의 알킬렌기; C₂~C₆₀의 알켄일렌기; 및 C₂~C₆₀의 알킨일렌기;로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 Ar² 및 Ar³은 서로 독립적으로, C₆~C₆₀의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로고리기; C₁~C₅₀의 알킬기; C₂~C₂₀의 알켄일기; C₁~C₃₀의 알콕실기; 및 플루오렌일기;로 구성된 군에서 선택됨), 또는 이들 중 서로 이웃하는 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하며,

X는 N(Ar¹) 또는 C(R')(R")이고, 이때, 상기 R' 및 R"은 서로 독립적으로, C₆~C₆₀의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로고리기; 및 C₁~C₅₀의 알킬기;로 구성된 군에서 선택되며,

상기 Ar¹은 C₆~C₆₀의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로고리기; C₁~C₅₀의 알킬기; C₂~C₂₀의 알켄일기; 플루오렌일기; C₁~C₃₀의 알콕실기; 및 -L'-N(Ar⁴)(Ar⁵);로 구성된 군에서 선택되며(여기서 상기 L', Ar⁴ 및 Ar⁵는 각각 상기 L, Ar² 및 Ar³의 정의와 동일함),

상기 아릴기, 플루오렌일기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕실기, 아릴옥시기, 아릴렌기 및 플루오렌일렌기는 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기, 시아노기, 니트로기, -L"-N(Ar⁶)(Ar⁷)(여기서 L", Ar⁶ 및 Ar⁷은 각각 상기 L, Ar² 및 Ar³의 정의와 동일함), 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 아릴알켄일기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있다.

상기 단일결합이라 함은 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, 화학식 1에서 Y가 단일결합인 경우 모핵 원자단에 있는 원자 N과 Z가 직접 연결되어 하기 화학식 1 중 화학식 1-1, 1-2 또는 1-9가 해당하는 구조를 형성할 수 있다.

한편, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (2) 또는 화학식 (3)으로 표시될 수 있다.

<화학식 2> <화학식 3>

상기 화학식에서, R¹ 내지 R¹², X, Y 및 Z는 화학식 (1)에서 정의된 것과 같다.

구체적으로, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나로 표시되는 화합물이며, 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층은 본 발명의 일 실시예에 따르는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 제 1전극의 하부 또는 제 2전극의 상부 중 적어도 일면에 형성된 광효율 개선층을 더 포함하는 유기전기소자를 제공한다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 유기물층을 스핀코팅공정, 노즐 프린팅공정, 잉크젯 프린팅공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 또는 롤투롤 공정에 의해 형성하는 유기전기소자를 제공한다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 발광층의 호스트 물질로서 본 발명의 일 실시예에 따르는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 전술한 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부를 포함하는 전자장치를 제공한다.

본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 본 발명은 전술한 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치를 제공한다.

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

상기 화합물의 합성은 하기와 같은 방법으로 수행하였다.

최종 생성물( final products ) 합성법 예시

예시적으로 본 발명에 따른 화합물(Final Products: product 1-1 내지 2-24)은 하기 반응식 1과 같이 반응시켜 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 화합물(final products)은 하기 반응식 1과 같이 반응하여 제조되나, 이에 한정된 것은 아니다.

<반응식 1> X= N(Ar¹) 또는 CR'R", n= 2 또는 3, Hal= Br 또는 I

1. Sub 1 화합물

반응식 1의 sub 1은 하기 반응식 2의 반응경로에 의해 합성될 수 있다.

<반응식 2> X= N(Ar¹) 또는 CR'R", R= R' 또는 R"

Sub 1에 속하는 구체적 화합물의 합성예는 다음과 같다.

(1) Sub 1-1 화합물 합성

<반응식 3>

중간체 M 1-I-1 합성

출발물질인 1,4-dibromonaphthalene (181.32 g, 634.1 mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF로 녹인 후에, methyl 2-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)benzoate (110.8 g, 422.7 mmol), Pd(PPh₃)₄ (24.42 g, 21.1 mmol), K₂CO₃ (175.27 g, 1268.2 mmol), 물을 첨가하고 80℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH₂Cl₂와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 102.41 g (수율71%)를 얻었다.

중간체 M 1- II -1 합성

상기 합성에서 얻어진 M 1-I-1 (102.41 g, 300.1 mmol)를 Methanesulfonic acid (974ml, 15007.3 mmol)에 녹이고 50~60℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 0 ℃까지 낮추고 물을 투입 후, 고체로 석출된 것을 여과하여 소량의 물로 세척하였다. CH₂Cl₂에 다시 녹여 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 77.95 g (수율: 84%)를 얻었다.

중간체 M 1- III -1 합성

상기 합성에서 얻어진 M 1-II-1 (77.95 g, 252.1 mmol)을 Ethylene glycol에 녹인 후에, Hydrazine monohydrate (378.66 g, 7564 mmol), KOH (35.37 g, 630.3 mmol)첨가한 후, 185 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 0℃까지 낮추고 물을 투입 후, 고체로 석출된 것을 여과하여 소량의 물로 세척하였다. CH₂Cl₂에 다시 녹여 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 69.96 g (수율: 94%)를 얻었다.

중간체 Sub 1-I-1 합성

상기 합성에서 얻어진 M 1-III-1 (69.96 g, 237 mmol), KOt-Bu (79.79 g, 711 mmol)를 DMSO에 녹인 후에 0℃에서 5분 동안 교반시키고 상온으로 올려서 Iodomethane (100.93 g, 711 mmol)를 첨가하였다. 반응이 완료되면 CH₂Cl₂와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 70.48 g (수율: 92%)를 얻었다.

중간체 Sub 1- II -1 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-1 (70.48 g, 218 mmol)를 둥근바닥플라스크에 DMF로 녹인 후에, Bis(pinacolato)diboron (60.91 g, 239.9 mmol), Pd(dppf)Cl₂ (5.34 g, 6.5 mmol), KOAc (64.2 g, 654.1 mmol)를 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 DMF를 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 63.79 g (수율: 79%)를 얻었다.

중간체 Sub 1- III -1 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-1 (63.79 g, 172.3 mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF로 녹인 후에, 1-bromo-2-nitrobenzene (61.82 g, 206.7 mmol), Pd(PPh₃)₄ (9.95 g, 8.6 mmol), K₂CO₃ (71.43 g, 516.8 mmol), 물을 첨가하고 80℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH₂Cl₂와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 56.66 g (수율: 90%)를 얻었다.

Sub 1-1 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-1 (56.66 g, 155.1 mmol)를 둥근바닥플라스크에 o-dichlorobenzene으로 녹인 후에, triphenylphosphine (101.67 g, 387.6 mmol)을 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 o-dichlorobenzene을 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 40.33 g (수율: 78%)를 얻었다.

(2) Sub 1-7 화합물 합성

<반응식 4>

중간체 M 2-I-7 합성

출발물질인 1,4-dibromonaphthalene (223.81 g, 782.7 mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF로 녹인 후에, (2-nitrophenyl)boronic acid (87.1 g, 521.8 mmol), Pd(PPh₃)₄ (26.1 g, 30.15 mmol), K₂CO₃ (216.34 g, 1565.3 mmol), 물을 첨가하고 80℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH₂Cl₂와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 124.99 g (수율73%)를 얻었다.

중간체 M 2- II -7 합성

상기 합성에서 얻어진 M 2-I-7 (124.99 g, 380.9 mmol)를 둥근바닥플라스크에 o-dichlorobenzene으로 녹인 후에, triphenylphosphine (249.75 g, 952.2 mmol)을 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 o-dichlorobenzene을 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 78.96 g (수율: 70%)를 얻었다.

중간체 Sub 1-I-7 합성

상기 합성에서 얻어진 M 2-II-7 (78.96 g, 266.6 mmol)을 둥근바닥플라스크에 nitrobenzene으로 녹인 후, iodobenzene (81.59 g, 399.9 mmol), Na₂SO₄ (37.87 g, 266.6 mmol), K₂CO₃ (36.85 g, 266.6 mmol), Cu (5.08 g, 80 mmol)를 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 nitrobenzene을 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 74.44 g (수율: 75%)를 얻었다.

중간체 Sub 1- II -7 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-I-7 (74.44 g, 200 mmol)에 Bis(pinacolato)diboron (55.86 g, 220 mmol), Pd(dppf)Cl₂ (4.9 g, 6 mmol), KOAc (58.87 g, 599.9 mmol), DMF를 상기 Sub 1-II-1 합성법을 사용하여 생성물 64.56 g (수율: 77%)를 얻었다.

중간체 Sub 1- III -7 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-II-7 (64.56 g, 154 mmol)에 1-bromo-2-nitrobenzene (55.25 g, 184.8 mmol), Pd(PPh₃)₄ (8.9 g, 7.7 mmol), K₂CO₃ (63.84 g, 461.9 mmol), THF, 물을 상기 Sub 1-III-1 합성법을 사용하여 생성물 55.65 g (수율: 87%)를 얻었다.

Sub 1-7 합성

상기 합성에서 얻어진 Sub 1-III-7 (55.65 g, 134 mmol)에 triphenylphosphine (87.84 g, 334.9 mmol), o-dichlorobenzene을 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 38.94 g (수율: 76%)를 얻었다.

(3) Sub 1-11 화합물 합성

<반응식 5>

Sub 1-III-11 (16.15 g, 38.9 mmol)에 triphenylphosphine (25.49 g, 97.2 mmol), o-dichlorobenzene을 상기 Sub 1-1 합성법을 사용하여 생성물 10.29 g (수율: 69%)를 얻었다.

한편, Sub 1의 예시는 아래와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 FD-MS는 하기 표 1과 같다.

2. 최종생성물( Final Product) 합성

(Br-Y)_n-Z (1 당량)을 둥근바닥플라스크에 nitrobenzene으로 녹인 후에, Sub 1 (n+(0.2~1) 당량), 18-crown-6 (0.8 당량), K₂CO₃ (5 당량), Cu (2.5 당량)를 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 nitrobenzene을 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 Final products를 얻었다.

(1) 화합물 1-4 합성예시

<반응식 6>

상기 합성에서 얻어진 4,4'-diiodo-1,1'-biphenyl (5.16 g, 12.7 mmol)을 둥근바닥플라스크에 nitrobenzene으로 녹인 후, Sub 1-1 (9.32 g, 28 mmol), 18-crown-6 (2.69 g, 10.2 mmol), K₂CO₃ (8.78 g, 63.5 mmol), Cu (2.02 g, 31.8 mmol)를 첨가하고 200℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 증류를 통해 nitrobenzene을 제거하고 CH₂Cl₂와 물로 추출하였다. 유기층을 MgSO₄로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 6.65 g (수율: 64%)를 얻었다.

(2) 화합물 1-15 합성예시

<반응식 7>

상기 합성에서 얻어진 4,6-bis(4-bromophenyl)pyrimidine (4.91 g, 12.6 mmol)에 Sub 1-1 (9.23 g, 27.7 mmol), 18-crown-6 (2.66 g, 10.1 mmol), K₂CO₃ (8.7 g, 62.9 mmol), Cu (2 g, 31.5 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.87 g (수율: 61%)를 얻었다.

(3) 화합물 1-19 합성예시

<반응식 8>

상기 합성에서 얻어진 2,4,6-tris(4-bromophenyl)-1,3,5-triazine (5.02 g, 9.2 mmol)에 Sub 1-1 (12.26 g, 36.8 mmol), 18-crown-6 (1.94 g, 7.4 mmol), K₂CO₃ (6.35 g, 46 mmol), Cu (1.46 g, 23 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.23 g (수율: 52%)를 얻었다.

(4) 화합물 1-21 합성예시

<반응식 9>

상기 합성에서 얻어진 3,6-diiodo-9-phenyl-9H-carbazole (5.94 g, 12 mmol)에 Sub 1-1 (8.8 g, 26.4 mmol), 18-crown-6 (2.54 g, 9.6 mmol), K₂CO₃ (8.29 g, 60 mmol), Cu (1.91 g, 30 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 7.07 g (수율: 65%)를 얻었다.

(5) 화합물 2-2 합성예시

<반응식 10>

상기 합성에서 얻어진 4,4'-diiodo-1,1'-biphenyl (4.64 g, 11.4 mmol)에 Sub 1-7 (9.62 g, 25.1 mmol), 18-crown-6 (2.42 g, 9.1 mmol), K₂CO₃ (7.9 g, 57.1 mmol), Cu (1.82 g, 28.6 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.07 g (수율: 58%)를 얻었다

(6) 화합물 2-5 합성예시

<반응식 11>

상기 합성에서 얻어진 4,4''-diiodo-1,1':4',1''-terphenyl (5.43 g, 11.3 mmol)에 Sub 1-11 (9.5 g, 24.8 mmol), 18-crown-6 (2.38 g, 9 mmol), K₂CO₃ (7.78 g, 56.3 mmol), Cu (1.79 g, 28.2 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.94 g (수율: 62%)를 얻었다

(7) 화합물 2-12 합성예시

<반응식 12>

상기 합성에서 얻어진 2,6-bis(3-bromophenyl)pyridine (4.72 g, 12.1 mmol)에 Sub 1-7 (10.21 g, 26.7 mmol), 18-crown-6 (2.57 g, 9.7 mmol), K₂CO₃ (8.38 g, 60.7 mmol), Cu (1.93 g, 30.3 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.74 g (수율: 56%)를 얻었다

(8) 화합물 2-15 합성예시

<반응식 13>

상기 합성에서 얻어진 4,4''-dibromo-5'-(4-bromophenyl)-1,1':3',1''-terphenyl (5.07 g, 9.3 mmol)에 Sub 1-7 (14.28 g, 37.3 mmol), 18-crown-6 (1.97 g, 7.5 mmol), K₂CO₃ (6.45 g, 46.7 mmol), Cu (1.48 g, 23.3 mmol), nitrobenzene을 상기 Product 1-4 합성법을 사용하여 생성물 6.62 g (수율: 49%)를 얻었다

한편, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 1-1~1-28, 2-1~2-24의 FD-MS 값은 하기 표 2와 같다.

한편, 상기에서는 화학식 1로 표시되는 본 발명의 예시적 합성예를 설명하였지만, 이들은 모두 Suzuki cross-coupling 반응, Methanesulfonic acid-catalyzed ring closure 반응 (J. Med . Chem. 1996, 39, 4897), Wolff-Kishner Reduction 반응, Nucleophilic substitution 반응, PPh₃-mediated reductive cyclization 반응 (J. Org . Chem. 2005, 70, 5014.), Miyaura boration 반응 및 Ullmann 반응 반응 등에 기초한 것으로 구체적 합성예에 명시된 치환기 이외에 화학식 1에 정의된 다른 치환기(X, Y, Z, R₁~R₁₂ 등의 치환기)가 결합되더라도 상기 반응이 진행된다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 예컨데, 반응식 2에서 출발물질 -> M 1-I, 출발물질 -> M 2-I, Sub 1-II -> Sub 1-III로의 반응 등은 모두 Suzuki cross-coupling 반응에 기초한 것이고, 반응식 2에서 M 1-I -> M 1-II 반응은 Methanesulfonic acid-catalyzed ring closure 반응에 기초한 것이며, 반응식 2에서 M 1-II -> M 1-III 반응은 Wolff-Kishner Reduction 반응에 기초한 것이며, 반응식 2에서 M 1-III -> Sub 1-I 반응은 Nucleophilic substitution 반응에 기초한 것이다. 이어서, 반응식 2에서 M 2-I -> M 2-II, Sub 1-III -> Sub 1 반응은 PPh₃-mediated reductive cyclization 반응에 기초한 것이고, 반응식 2에서 Sub 1-I -> Sub 1-II 반응은 Miyaura boration 반응에 기초한 것이며, 반응식 2에서 M 2-II -> Sub 1-I, Product 합성 반응식(반응식 6 내지 반응식 13)은 Ullmann 반응에 기초한 것으로, 이들에 구체적으로 명시되지 않은 치환기가 결합되더라도 상기 반응들이 진행할 것이다.

유기전기소자의 제조평가

[ 실험예 1] 내지 [ 실험예 44] 레드유기전기발광소자 (인광 레드 호스트)

합성을 통해 얻은 본 발명의 화합물(1-1 내지 2-24 중 하나)을 발광층의 발광 호스트 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전기 발광소자를 제작하였다.

먼저, 유기 기판에 형성된 ITO층 (양극) 위에 4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하, 2-TNATA로 약기함)를 진공증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성하였다. 이어서, 정공주입층 위에 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (이하, NPD로 약기함)을 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 다음으로, 정공수송층 위에 호스트 물질로 본 발명의 화합물을, 도판트 물질로 (piq)₂Ir(acac) [bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(III)acetylacetonate]를 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 발광층을 증착하였다. 이어서 상기 발광층 상에 (1,1’-비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올레이토)알루미늄 (이하, BAlq로 약기함)을 10 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 (이하, Alq₃로 약기함)을 40 nm 두께로 전자수송층을 성막하였다. 이후, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전계발광소자를 제조하였다.

[ 비교예 1] 내지 [ 비교예 3]

발광층의 호스트 물질로 본 발명의 화합물 대신 비교예 1은 하기 비교화합물 1을, 비교예 2는 하기 비교화합물 2를, 비교예 3은 하기 비교화합물 3을 사용한 점을 제외하고는 실험예와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.

<비교 화합물 1> CBP <비교 화합물 2> <비교 화합물 3>

이와 같이 제조된 실험예 및 비교예 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정 결과 2500cd/m² 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.

하기 표 3은 발명에 따른 화합물을 적용한 실험예 1 내지 실험예 30과 비교예 1 내지 비교예 3에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다

상기 표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물을 유기전기발광소자용 재료를 레드 발광층 재료로 사용할 경우 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광효율과 수명을 현저히 개선시킬 수 있다.

특히, CBP인 비교화합물 1보다 벤젠고리가 하나 더 융합된 오원자 헤테로 고리가 한쪽에 도입된 비교화합물 2 및 비교화합물 3을 유기전기발광소자용 재료로 사용하였을 때 더 좋은 발광효율을 나타내었고, 벤젠고리가 하나 더 융합된 오원자 헤테로 고리가 양쪽에 도입된 본 발명의 화합물을 사용한 경우 비교화합물 2 및 비교화합물 3을 사용한 경우보다 비교적 낮은 구동전압과 높은 효율 및 높은 수명을 나타내었다.

이는 오원자 헤테로 고리에 벤젠 고리를 하나 더 추가로 융합시킨 경우 높은 열적 안정성을 나타내며, 이 코어를 도입함에 따라 깊은 HOMO 에너지 준위를 가지기 때문이다.

다시 말해, 본 발명 화합물과 같이 코어가 양쪽에 도입된 경우는 더욱 깊은 HOMO 에너지 준위를 가지며, 이로 인해 정공이 보다 빠르게 발광층으로 넘어와 수명을 증가시킬 뿐만 아니라 발광이 정공수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 이루어져 보다 높은 효율을 나타낸다. 또한 높은 열적 안정성으로 낮은 구동전압을 갖는 유기전기소자의 구현이 가능하다.

[ 실험예 45] 및 [ 실험예 46] 그린 유기전기발광소자(인광 그린 호스트)

기판 상에 ITO(Indium Tin Oxide)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝 한 후 세정하였다. 상기 기판을 spin coater에 장착한 후 ITO층 위에 PEDOT : PSS를 50nm 두께로 spin-coating 한다. 그런 후에 150℃ 의 Hot plate에 10분간 건조시켜 용매를 제거한 다음, 정공수송물질인 HTL1을 자일렌에 녹여 30nm 두께로 spin-coating 한다. 그 다음 100℃ 의 Hot plate에 10분간 건조 시킨 후, 200℃에서 30분간 가열하여 가교 결합시켰다. 정공 수송층 위에 발광층 호스트로 본 발명 화합물(1-28 또는 2-17)을 도펀트 물질로 Ir(mppy)₃ [tris(2-(4-tolyl)phenylpyridine)iridium(III)]를 95:5로 도핑하여 자일렌에 녹인 용액을 30nm 두께로 spin-coating 하고 100℃ 의 Hot plate에 10분간 건조 시킨 후, 진공 챔버에 장착하고 base pressure 가 1X10^-6 torr가 되도록 한다.

이어서 홀 저지층으로 BAlq를 10 nm 두께로 진공증착하고, 전자수송층으로 Alq₃를 40 nm 두께로 성막하였다. 이후, 전자주입층으로 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.5 nm 두께로 증착하고, 이어서 Al을 150 nm의 께로 증착하여 음극으로 사용함으로서 유기전기발광소자를 제조하였다.

[ 비교예 4]

발광층의 호스트 물질로 본 발명의 화합물 대신 비교화합물 1을 사용한 점을 제외하고는 실험예 2와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.

이와 같이 제조된 실험예 45 및 46 및 비교예 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정 결과 500cd/m² 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다.

하기 표 4는 발명에 따른 화합물을 적용한 실험예 2와 비교예 4에 대한 소자제작 및 그 평가 결과를 나타낸다.

상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물을 유기전기발광소자용 재료를 그린 발광층 재료로 사용할 경우 CBP인 비교화합물 1보다 낮은 구동전압과 높은 효율 및 높은 수명을 나타낸다.

그리고 본 발명 화합물은 스핀코팅방법에 의해 대면적 유기전기발광소자의 적용이 가능하다는 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.

100: 유기전기소자 110: 기판
120: 제 1전극 130: 정공주입층
140: 정공수송층 141: 버퍼층
150: 발광층 151: 발광보조층
160: 전자수송층 170: 전자주입층
180: 제 2전극

Claims (9)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
   <화학식 1>
   

   

   
   상기 화학식 1에서,
   n 은 2 또는 3의 정수이고,
   n이 2인 경우, Z는 단일결합; C₆~C₃₀의 아릴렌기; 및 O, N 및 S 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₃~C₃₀의 헤테로아릴렌기;로 구성된 군에서 선택되며,
   n이 3인 경우, Z는 3가의 C₆~C₃₀의 아릴기; 및 O, N 및 S 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 3가의 C₃~C₃₀의 헤테로아릴기;로 구성된 군에서 선택되며,
   Y는 단일결합; C₆~C₃₀의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; 및 O, N 및 S 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₃₀의 헤테로아릴렌기;로 구성된 군에서 선택되며,
   Y와 Z가 동시에 단일결합인 것은 제외하며,
   R¹ 내지 R¹²는 각각 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C₆~C₆₀의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₆₀의 헤테로고리기; C₁~C₅₀의 알킬기; C₂~C₂₀의 알켄일기; C₁~C₃₀의 알콕실기; 실란기; 및 C₆~C₃₀의 아릴옥시기;로 구성된 군에서 선택되며,
   X는 N(Ar¹) 또는 C(R')(R")이고, 이때,
   상기 Ar¹은 C₆~C₃₀의 아릴기; O, N 및 S 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₃₀의 헤테로고리기; 및 플루오렌일기;로 구성된 군에서 선택되며,
   상기 R' 및 R"은 서로 독립적으로, C₆~C₃₀의 아릴기; 플루오렌일기; O, N 및 S 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C₂~C₃₀의 헤테로고리기; 및 C₁~C₅₀의 알킬기;로 구성된 군에서 선택되며,
   상기 아릴기, 플루오렌일기, 헤테로고리기, 알킬기, 알켄일기, 알콕실기, 아릴옥시기, 아릴렌기 및 플루오렌일렌기는 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐, 실란기, 실록산기, 붕소기, 게르마늄기, 시아노기, 니트로기, C₁~C₂₀의 알킬싸이오기, C₁~C₂₀의 알콕실기, C₁~C₂₀의 알킬기, C₂~C₂₀의 알켄일기, C₆~C₂₀의 아릴기, 중수소로 치환된 C₆~C₂₀의 아릴기, 플루오렌일기, C₂~C₂₀의 헤테로고리기, C₃~C₂₀의 시클로알킬기, C₇~C₂₀의 아릴알킬기, 및 C₈~C₂₀의 아릴알켄일기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있다.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
   <화학식 2> <화학식 3>
   

   

   

   
   상기 화학식 2 및 3에서, R¹ 내지 R¹², X, Y 및 Z는 제1항에서 정의된 것과 같다.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 화합물:
   

   

   
   

   

   
   

   
4. 제 1전극, 제 2전극, 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
   상기 유기물층은 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제 1전극의 일면과 상기 제 2전극의 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 적어도 일면에 형성된 광효율 개선층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 스롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성됨을 특징으로 하는 유기전기소자.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 화합물은 발광층의 물질로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
8. 제 4항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
   상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED ), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자장치.
   
   
   

Images