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KR20150135070A - 유기 화합물, 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

유기 화합물, 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 Download PDF

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KR20150135070A
KR20150135070A KR1020150053922A KR20150053922A KR20150135070A KR 20150135070 A KR20150135070 A KR 20150135070A KR 1020150053922 A KR1020150053922 A KR 1020150053922A KR 20150053922 A KR20150053922 A KR 20150053922A KR 20150135070 A KR20150135070 A KR 20150135070A
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이상신
이승재
이한일
이현규
정수영
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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 유기 화합물, 상기 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물, 상기 유기 화합물 또는 상기 조성물을 적용한 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00223

상기 화학식 1에서, Z, R1 내지 R3 및 Ar1은 명세서에서 정의한 바와 같다.

Description

유기 화합물, 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치{ORGANIC COMPOUND AND COMPOSITION AND ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
유기 화합물, 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectric diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 상기 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기 층이 삽입된 구조로 이루어져 있다. 여기서 유기 층은 발광층과 선택적으로 보조층을 포함할 수 있으며, 상기 보조층은 예컨대 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위한 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 1층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자의 성능은 상기 유기 층의 특성에 의해 영향을 많이 받으며, 그 중에서도 상기 유기 층에 포함된 유기 재료에 의해 영향을 많이 받는다.
특히 상기 유기 발광 소자가 대형 평판 표시 장치에 적용되기 위해서는 정공 및 전자의 이동성을 높이는 동시에 전기화학적 안정성을 높일 수 있는 유기 재료의 개발이 필요하다.
일 구현예는 고효율 및 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기 화합물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 화합물 또는 상기 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 유기 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
R1 내지 R3 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합이다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 화합물인 제1 유기 화합물, 그리고 카바졸 모이어티를 가지는 적어도 하나의 제2 유기 화합물을 포함하는 유기광전자소자용 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 그리고 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 유기 화합물 또는 상기 유기광전자소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
고효율 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환된 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C30 헤테로고리기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또 다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴기(aryl group)"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 의미하며 넓게는 탄화수소 방향족 모이어티들이 단일 결합으로 연결된 형태 및 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리 또한 포함한다. 아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합된 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 개념이며, 이에 추가하여 아릴기, 사이클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에서 탄소(C) 대신에 N, O, S, P 및 Si에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 치환 또는 비치환된 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기는 위에서 정의한 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기에서 연결기가 2개 있는 것을 의미하는 것이며, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기, 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기, 치환 또는 비치환된 피레닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 크리세닐렌기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기, 치환 또는 비치환된 인데닐렌기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐렌기, 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 피롤릴렌기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일렌기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일렌기, 치환 또는 비치환된 티아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐렌기, 치환 또는 비치환된 피라지닐렌기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일렌기, 치환 또는 비치환된 인돌일렌기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일렌기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일렌기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 페나진일렌기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일렌기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸렌기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일예에서, 치환 또는 비치환된 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기는 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 치환 또는 비치환된 피리미딘렌기 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 화합물을 설명한다.
일 구현예에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표현된다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
R1 내지 R3 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1로 표현되는 유기 화합물은 메타(meta) 위치로 결합된 두 개의 페닐렌기를 중심으로 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합과 적어도 하나의 질소를 가지는 융합고리를 각각 포함한다.
일 예로, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 o-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 m-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 p-쿼터페닐기 또는 정공 특성을 가지는 치환 또는 비치환된 융합고리일 수 있고, 상기 정공 특성을 가지는 치환 또는 비치환된 융합고리는 예컨대 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기일 수 있다.
일 예로, 상기 Z 중 1개 또는 2개는 질소일 수 있고 상기 Z 중 적어도 하나는 CRa 일 수 있고, 여기서 Ra는 예컨대 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 Ra는 예컨대 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기는 예컨대 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐 또는 트리아지닐일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 화합물은 적어도 하나의 질소를 가지는 융합고리를 포함함으로써 전기장 인가시 전자를 받기 쉬운 구조가 될 수 있고, 이에 따라 상기 유기 화합물을 적용한 유기 광전자 소자의 구동 전압을 낮출 수 있다.
또한 상기 유기 화합물은 정공을 받기 쉬운 복수의 치환 또는 비치환된 페닐기 부분 또는 융합고리 부분과 전자를 받기 쉬운 질소 함유 융합고리 부분을 함께 포함함으로써 바이폴라(bipolar) 구조를 형성하여 정공 및 전자의 흐름을 적절히 균형 맞출 수 있고, 이에 따라 상기 유기 화합물을 적용한 유기 광전자 소자의 효율을 개선할 수 있다.
또한 메타 위치로 결합된 두 개의 페닐렌기를 포함함으로써 전술한 바이폴라 구조의 화합물 내에서 정공을 받기 쉬운 복수의 치환 또는 비치환된 아릴기 부분과 전자를 받기 쉬운 질소 함유 고리 부분을 적절히 구역화(localization)하고 공액계의 흐름을 제어함으로써 우수한 바이폴라(bipolar) 특성을 나타낼 수 있다. 이때 상기 두 개의 페닐렌기 중 하나 또는 두 개는 비치환된 페닐펜기일 수 있다. 이에 따라 상기 유기 화합물을 적용한 유기 광전자 소자의 수명을 개선할 수 있다.
또한 상기 유기 화합물은 실질적인 선형 구조를 가짐으로써 증착시 자기배열(self-arrangement)되어 공정 안정성을 높일 수 있고 박막 균일성을 높일 수 있다.
상기 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서, Z, R1, R2 및 Ar1은 전술한 바와 같다.
상기 화학식 2는 메타 위치로 결합된 두 개의 페닐렌기가 모두 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
상기 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 3 내지 7 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00004
Figure pat00005
[화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00006
Figure pat00007
[화학식 7]
Figure pat00008
상기 화학식 3 내지 7에서, R1 내지 R3 및 Ar1은 전술한 바와 같고 Ra1 및 Ra2는 전술한 Ra와 같다.
상기 화학식 3 내지 7에서, Ra1은 예컨대 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다. Ra1는 예컨대 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기는 예컨대 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐 또는 트리아지닐일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 3 내지 7에서, 일 예로, 상기 Ar1은 예컨대 치환 또는 비치환된 o-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 m-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-바이페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 p-쿼터페닐기, 또는 정공 특성을 가지는 치환 또는 비치환된 융합고리일 수 있고, 상기 정공 특성을 가지는 융합고리는 예컨대 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기일 수 있다.
상기 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 8 내지 10 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00009
[화학식 9]
Figure pat00010
[화학식 10]
Figure pat00011
상기 화학식 8 내지 10에서,
Z는 전술한 바와 같고,
L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
R1 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9, R10 및 R11, R12 및 R13, R14 및 R15, R16 및 R17, 그리고 R18 및 R19 는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 융합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 8 내지 10에서, 일 예로, Z 중 1개 또는 2개는 질소일 수 있고 Z 중 적어도 하나는 CRa 일 수 있고, 여기서 Ra는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있다. Ra는 예컨대 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 질소를 가지는 헤테로고리기는 예컨대 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐 또는 트리아지닐일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 8로 표현되는 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 8a 내지 8c 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 8a]
Figure pat00012
[화학식 8b]
Figure pat00013
[화학식 8c]
Figure pat00014
상기 화학식 8a 내지 8c에서, Z 및 R1 내지 R9는 전술한 바와 같다.
상기 화학식 9로 표현되는 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 9a로 표현되는 유기 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 9a]
Figure pat00015
상기 화학식 9a에서, Z, R1 내지 R3 및 R10 내지 R15 는 전술한 바와 같다.
상기 유기 화합물은 예컨대 하기 그룹 1에 나열된 유기 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 1]
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
상술한 유기 화합물은 유기 광전자 소자에 적용될 수 있다.
상술한 유기 화합물은 단독으로 또는 다른 유기 화합물과 함께 유기 광전자 소자에 적용될 수 있다. 상술한 유기 화합물이 다른 유기 화합물과 함께 사용되는 경우, 조성물의 형태로 적용될 수 있다.
이하, 상술한 유기 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자용 조성물의 일 예를 설명한다.
상기 유기 광전자 소자용 조성물의 일 예로, 상술한 유기 화합물과 카바졸 모이어티를 가지는 적어도 하나의 유기 화합물을 포함하는 조성물일 수 있다. 이하에서 상술한 유기 화합물은 '제1 유기 화합물'이라 하고 카바졸 모이어티를 가지는 적어도 하나의 유기 화합물은 '제2 유기 화합물'이라 한다.
상기 제2 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 11로 표현되는 화합물일 수 있다.
[화학식 11]
Figure pat00037
상기 화학식 11에서,
Y1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R21 내지 R24 및 Ar2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함한다.
상기 화학식 11로 표현되는 제2 유기 화합물은 예컨대 하기 화학식 11-I 내지 11-III 중 적어도 하나로 표현될 수 있다:
[화학식 11-I] [화학식 11-II]
Figure pat00038
Figure pat00039
[화학식 11-III]
Figure pat00040
상기 화학식 11-I 내지 11-III에서,
Y1, Y4 및 Y5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar2 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R21 내지 R24 및 R29 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 11로 표현되는 제2 유기 화합물은 예컨대 하기 그룹 2에 나열된 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
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Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
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Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
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Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
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Figure pat00084
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
Figure pat00090
상기 제2 유기 화합물은 하기 화학식 12로 표현되는 모이어티와 하기 화학식 13으로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 화합물일 수 있다.
[화학식 12] [화학식 13]
Figure pat00091
상기 화학식 12 및 13에서,
Y2 및 Y3는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R25 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
상기 화학식 12의 인접한 두 개의 *는 상기 화학식 13의 두 개의 *와 결합하여 융합고리를 형성하고 상기 화학식 12에서 융합고리를 형성하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb이고, Rb는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 12로 표현되는 모이어티와 상기 화학식 13으로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 제2 유기 화합물은 예컨대 하기 그룹 3에 나열된 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 3]
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
상기 제2 유기 화합물은 상기 화학식 11로 표현되는 화합물 및 하기 화학식 12로 표현되는 모이어티와 하기 화학식 13으로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 상기 제1 유기 화합물과 상기 제2 유기 화합물을 약 1:10 내지 10:1의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 조성물은 유기 광전자 소자의 유기층에 적용될 수 있으며, 상기 제1 유기 화합물과 상기 제2 유기 화합물은 호스트(host)로서 역할을 할 수 있다. 이때 상기 제1 유기 화합물은 전자 특성이 상대적으로 강한 바이폴라 특성을 가지는 화합물일 수 있고 상기 제2 유기 화합물은 정공 특성이 상대적으로 강한 바이폴라 특성을 가지는 화합물로, 상기 제1 유기 화합물과 함께 사용되어 전하의 이동성 및 안정성을 높임으로써 발광 효율 및 수명 특성을 더욱 개선시킬 수 있다.
상기 조성물은 전술한 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물 외에 1종 이상의 유기 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 적색, 녹색 또는 청색의 도펀트일 수 있으며, 예컨대 인광 도펀트일 수 있다.
상기 도펀트는 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물에 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 상기 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
상기 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 상기 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
L2MX
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L 및 X는 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 L 및 X는 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
상기 조성물은 화학기상증착과 같은 건식 성막법 또는 용액 공정으로 형성될 수 있다. 상기 건식 성막법은 예컨대 화학기상증착법, 스퍼터링, 플라즈마 도금 및 이온도금 일 수 있고, 둘 이상의 화합물을 동시에 성막하거나 증착 온도가 같은 화합물을 혼합하여 같이 성막할 수 있다. 상기 용액 공정은 예컨대 잉크젯 인쇄법, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 및/또는 딥 코팅일 수 있다.
이하 상술한 유기 화합물 또는 상술한 조성물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
상기 유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
상기 유기 광전자 소자는 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함할 수 있고, 상기 유기층은 전술한 유기 화합물 또는 전술한 조성물을 포함할 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(100)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
양극(120)은 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 양극(120)은 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극(110)은 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 음극(110)은 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(105)은 전술한 유기 화합물 또는 전술한 조성물을 포함하는 발광층(130)을 포함한다.
발광층(130)은 예컨대 전술한 유기 화합물을 단독으로 포함할 수도 있고 전술한 유기 화합물 중 적어도 두 종류를 혼합하여 포함할 수도 있고 전술한 조성물을 포함할 수도 있다.
도 2를 참고하면, 유기 발광 소자(200)는 발광층(130) 외에 정공 보조층(140)을 더 포함한다. 정공 보조층(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다. 정공 보조층(140)은 예컨대 정공 수송층, 정공 주입층 및/또는 전자 차단층일 수 있으며, 적어도 1층을 포함할 수 있다.
또한, 일 예로 도 1 또는 도 2의 유기층(105)에 추가로 전자 수송층, 전자주입층, 정공주입층 등을 더 포함할 수 있다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
제1 유기 화합물의 합성
중간체의 합성
합성예 1: 중간체 I-1의 합성
[반응식 1]
Figure pat00099
질소 환경에서 2-(biphenyl-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (20 g, 71 mmol)을 THF(Tetrahydrofuran) 1 L에 녹인 후, 여기에 1-bromo-3-iodobenzene (22 g, 78 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4)(0.8 g, 0.71 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(25 g, 177 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-1 (20 g, 91 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H13Br: 308.0201, found: 308 Elemental Analysis: C, 70 %; H, 4 %
합성예 2: 중간체 I-2의 합성
[반응식 2]
Figure pat00100
질소 환경에서 중간체 I-1 (50 g, 162 mmol)을 dimethylforamide(DMF) 1L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (49 g, 194 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl2)(1.3 g, 1.62 mmol) 그리고 potassium acetate(KOAc)(40 g, 405 mmol)을 넣고 150℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-2 (47 g, 82 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H25BO2: 356.1948, found: 356
Elemental Analysis: C, 81 %; H, 7 %
합성예 3: 중간체 I-3의 합성
[반응식 3]
Figure pat00101
질소 환경에서 중간체 I-2 (50 g, 140 mmol)을 THF 1 L에 녹인 후, 여기에 3-bromo-3'-chlorobiphenyl (56 g, 210 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (8.1 g, 7.02 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(39 g, 280 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-3 (57 g, 70 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H21Cl: 416.94, found 416
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
합성예 4: 중간체 I-4의 합성
[반응식 4]
Figure pat00102
질소 환경에서 중간체 I-3 (55 g, 132 mmol)을 dimethylforamide(DMF) 1L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (40 g, 158 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl2)(4.55 g, 7.9 mmol) 그리고 potassium acetate(KOAc)(38.8 g, 396 mmol)을 넣고 150℃에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-4 (50 g, 75 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H33BO2: 508.46, found: 508
Elemental Analysis: C, 85 %; H, 6 %
합성예 5: 중간체 I-5의 합성
[반응식 5]
Figure pat00103
질소 환경에서 4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyl-1,3,2-dioxaborolane (20 g, 100 mmol)을 THF 1 L에 녹인 후, 여기에 2,4-dichloroquinazoline (20.5 g, 100 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (2.9 g, 2.51 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(28 g, 200 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-5 (17 g, 70 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C14H9ClN2: 240.69, found 240
Elemental Analysis: C, 69 %; H, 3 %
합성예 6: 중간체 I-6의 합성
[반응식 6]
Figure pat00104
질소 환경에서 2-(biphenyl-4-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (20 g, 100 mmol)을 THF 1 L에 녹인 후, 여기에 2,4-dichloroquinazoline (28.2 g, 100 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium (Pd(PPh3)4)(2.9 g, 2.51 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(28 g, 200 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-6 (22.3 g, 70 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C20H13ClN2: 316.78, found 316
Elemental Analysis: C, 75 %; H, 4 %
합성예 7: 중간체 I-7의 합성
[반응식 7]
Figure pat00105
질소 환경에서 2-(terphenyl-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (20 g, 56 mmol)을 THF 250 ml에 녹인 후, 여기에 3-bromo-3'-chlorobiphenyl (22.5 g, 84 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (3.24 g, 2.8 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(15.5 g, 112 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-7 (21 g, 65 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H21Cl: 416.94, found 416
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 5 %
합성예 8: 중간체 I-8의 합성
[반응식 8]
Figure pat00106
질소 환경에서 중간체 I-7 (55 g, 132 mmol)을 dimethylforamide(DMF) 1L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (40 g, 158 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl2)(4.55 g, 7.9 mmol) 그리고 potassium acetate(KOAc)(38.8 g, 396 mmol)을 넣고 150 ℃에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-8 (47 g, 70 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H33BO2: 508.46, found: 508
Elemental Analysis: C, 85 %; H, 6 %
합성예 9: 중간체 I-9의 합성
[반응식 9]
Figure pat00107
질소 환경에서 triphenylen-2-ylboronic acid (20 g, 73.5 mmol)을 THF 300 ml에 녹인 후, 여기에 3-bromo-3'-chlorobiphenyl (30 g, 110 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (4.25 g, 3.67 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(20.32 g, 138 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-9 (20 g, 65 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H19Cl: 414.92, found 414
Elemental Analysis: C, 86 %; H, 4 %
합성예 10: 중간체 I-10의 합성
[반응식 10]
Figure pat00108
질소 환경에서 중간체 I-9 (20 g, 48.2 mmol)을 dimethylforamide(DMF) 1L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (14.7 g, 57.84 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl2)(1.66 g, 3 mmol) 그리고 potassium acetate(KOAc)(14.2 g, 144 mmol)을 넣고 150℃에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-10 (16 g, 65 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H33BO2: 506.44, found: 506
Elemental Analysis: C, 85 %; H, 6 %
합성예 11: 중간체 I-11의 합성
[반응식 11]
Figure pat00109
질소 환경에서 biphenyl-4-ylboronic acid (15 g, 75.8 mmol)을 THF 300 ml에 녹인 후, 여기에 3-bromo-3'-chlorobiphenyl (30.4 g, 113.6 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (4.38 g, 3.8 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(21 g, 151 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-11 (14 g, 55 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C24H17Cl: 340.84, found 340
Elemental Analysis: C, 84 %; H, 5 %
합성예 12: 중간체 I-12의 합성
[반응식 12]
Figure pat00110
질소 환경에서 중간체 I-11 (20 g, 58.7 mmol)을 dimethylforamide(DMF) 300ml에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron (17.9 g, 70.4 mmol)와 (1,1'-bis(diphenylphosphine)ferrocene)dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl2)(2 g, 3.5 mmol) 그리고 potassium acetate(KOAc)(17.3 g, 176 mmol)을 넣고 150℃에서 5시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-12 (20.3 g, 80 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H29BO2: 432.36, found: 432
Elemental Analysis: C, 83 %; H, 6 %
최종 화합물의 합성
합성예 13: 화합물 19의 합성
[반응식 13]
Figure pat00111
질소 환경에서 중간체 I-4 (13 g, 25.6 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 중간체 I-5 (6.78 g, 28.1 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.5 g, 1.28 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(7 g, 51.1 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 19 (12 g, 80 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C44H30N2: 586.72, found 586
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 5 %
합성예 14: 화합물 20의 합성
[반응식 14]
Figure pat00112
질소 환경에서 중간체 I-4 (13 g, 25.6 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 중간체 I-6 (8.9 g, 28.1 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.5 g, 1.28 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(7 g, 51.1 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 20 (12.7 g, 75 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 662.82, found 662
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 5 %
합성예 15: 화합물 73의 합성
[반응식 15]
Figure pat00113
질소 환경에서 중간체 I-8 (10 g, 19.7 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 중간체 I-5 (5.21 g, 21.6 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.14 g, 0.98 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(5.4 g, 39.3 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 73 (9.2 g, 80 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C44H30N2: 586.72, found 586
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 5 %
합성예 16: 화합물 74의 합성
[반응식 16]
Figure pat00114
질소 환경에서 중간체 I-8 (10 g, 19.6 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 중간체 I-6 (6.85 g, 21.6 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium (Pd(PPh3)4)(1.14 g, 0.98 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(5.4 g, 39.3 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 74 (11 g, 85 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 662.82, found 662
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 5 %
합성예 17: 화합물 128의 합성
[반응식 17]
Figure pat00115
질소 환경에서 중간체 I-10 (10 g, 19.8 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 중간체 I-6 (6.88 g, 21.7 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium (Pd(PPh3)4)(1.14 g, 0.99 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(5.4 g, 39.5 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 128 (10 g, 75 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 660.80, found 660
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 4 %
합성예 18: 화합물 186의 합성
[반응식 18]
Figure pat00116
질소 환경에서 중간체 I-10 (10 g, 19.8 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 2-(biphenyl-4-yl)-4-chloroquinazoline (6.88 g, 21.7 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.14 g, 0.99 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(5.4 g, 39.5 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 186 (9.3 g, 70 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 660.80, found 660
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 4 %
합성예 19: 화합물 187의 합성
[반응식 19]
Figure pat00117
질소 환경에서 중간체 I-8 (10 g, 19.6 mmol)을 THF 100 ml에 녹인 후, 여기에 2-(biphenyl-4-yl)-4-chloroquinazoline (6.85 g, 21.6 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.14 g, 0.98 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(5.4 g, 39.3 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 187 (10.4 g, 80 %)를 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 662.82, found 662
Elemental Analysis: C, 90 %; H, 5 %
합성예 20: 화합물 188의 합성
[반응식 20]
Figure pat00118
질소 환경에서 중간체 I-12 (19 g, 44.2 mmol)을 THF 150 ml에 녹인 후, 여기에 2,4-dichloroquinazoline (4 g, 20.1 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(Pd(PPh3)4) (1.16 g, 1.00 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(K2CO3)(11.11 g, 80.4 mmol)을 넣고 80℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 188 (10g, 67 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C50H34N2: 738.91, found 738
Elemental Analysis: C, 91 %; H, 5 %
평가 1: 화합물의 에너지 레벨
합성예 13 내지 17에서 얻은 화합물의 에너지 준위를 슈퍼컴퓨터 GATA(IBA power 6)을 사용하여 Gaussian 09 방법으로 계산하였다.
그 결과는 표 1과 같다.
화합물 HOMO LUMO
합성예 13 화합물 19 -5.835 -1.923
합성예 14 화합물 20 -5.833 -1.967
합성예 15 화합물 73 -5.851 -1.926
합성예 16 화합물 74 -5.849 -1.971
합성예 17 화합물 128 -5.626 -1.973
CBP -5.315 -1.234
표 1을 참고하면, 합성예 13 내지 17에서 얻은 화합물은 비교적 낮은 LUMO 에너지 준위를 가지는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 합성예 13 내지 17에서 얻은 화합물을 유기 발광 소자의 발광층에 적용한 경우 전자 이동이 용이할 것을 예상할 수 있고 이에 따라 상기 유기 발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및 양호한 수명 특성을 가질 것을 예상할 수 있다.
유기 발광 소자의 제작 I
실시예 1
합성예 13에서 얻은 화합물 19를 호스트로 사용하고, (piq)2Ir(acac)를 도펀트로 사용하여 유기발광소자를 제작하였다.
양극으로는 ITO를 1000Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000Å의 두께로 사용하였다. 구체적으로, 유기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15 Ω/㎠의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm × 50 mm × 0.7 mm의 크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필알코올과 순수물 속에서 각 15 분 동안 초음파세정한 후, 30 분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 기판 상부에 진공도 650×10-7 Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine (NPB) (80 nm)를 증착하여 800Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착 조건에서 합성예 13에서 얻은 화합물 19를 이용하여 막 두께 300Å의 발광층을 형성하였고, 이때 인광 도펀트인 (piq)2Ir(acac)을 동시에 증착하였다. 이때, 인광 도펀트의 증착속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 하였을 때, 인광 도펀트의 배합량이 2 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium (BAlq)를 증착하여 막 두께 50Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 Alq3를 증착하여, 막 두께 200Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 음극으로서 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기광전소자를 제작하였다.
상기 유기광전소자의 구조는 ITO/ NPB (80 nm)/ EML (화합물 19 (98 중량%) + (piq)2Ir(acac) (2 중량%), 30 nm)/ Balq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시예 2
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 14에서 얻은 화합물 20을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 3
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 15에서 얻은 화합물 73을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 4
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 16에서 얻은 화합물 74를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 5
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 17에서 얻은 화합물 128을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 6
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 18에서 얻은 화합물 186을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 7
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 19에서 얻은 화합물 187을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 8
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 합성예 20에서 얻은 화합물 188을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
비교예 1
합성예 13에서 얻은 화합물 19 대신 하기 구조의 CBP를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
상기 유기발광소자 제작에 사용된 NPB, BAlq, CBP 및 (piq)2Ir(acac)의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00119

평가 2
실시예 1 내지 8과 비교예 1에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도 변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 2와 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 2200 cd/m2로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
No. 화합물 구동전압 (V) 색
(EL color)		 효율
(cd/A)		 90% 수명 (h)
At 2200 cd/m2
실시예 1 화합물 19 4.5 Red 15.8 100
실시예 2 화합물 20 4.4 Red 12.4 95
실시예 3 화합물 73 4.8 Red 10.7 80
실시예 4 화합물 74 4.7 Red 10.7 75
실시예 5 화합물 128 5.2 Red 6.6 90
실시예 6 화합물 186 5.0 Red 8.0 85
실시예 7 화합물 187 5.6 Red 20.4 70
실시예 8 화합물 188 4.7 Red 18.8 70
비교예 1 CBP 6.5 Red 4.5 10
표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 8에 따른 유기발광소자는 비교예 1과 비교하여 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및 양호한 수명 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 전자 특성이 강한 구조적 특성상 전자 전달을 용이하게 할 수 있는 에너지 준위를 갖고 있어 낮은 구동 전압과 높은 발광효율 특성을 나타내고 있다. 또한 선형의 메타 결합이 연속적으로 들어가 있는 화합물을 사용한 실시예의 수명이 좀 더 좋았다. 이는 정공 특성 역할을 하는 말단의 페닐기와 전자 특성 역할을 하는 퀴나졸린 구조가 양호하게 구역화(localization)되어 서로의 간섭효과를 최소화 한 것에 기인했으리라 예상된다.
제2 호스트 화합물의 합성예
제2 호스트 화합물의 합성예 1: 화합물 C-10의 합성
[반응식 54]
Figure pat00120
질소 환경에서 상기 화합물 phenylcarbazolyl boronic acid (10 g, 34.83 mmol)을 Toluene 0.2 L에 녹인 후, 여기에 2-bromotriphenylene (11.77 g, 38.31 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0.80 g, 0.7 mmmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(14.44 g, 104.49 mmol)을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 C-10 　(14.4 g, 88 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H23N: 469.18, found: 469
Elemental Analysis: C, 92 %; H, 5 %
제2 호스트 화합물의 합성예 2: 화합물 B-10의 합성
[반응식 55]
Figure pat00121
제 1 단계: 화합물 J의 합성
질소 환경에서 상기 화합물 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole (26.96 g, 81.4 mmol)을 Toluene/THF 0.2 L에 녹인 후, 여기에 3-bromo-9H-carbazole (23.96 g, 97.36 mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0.90 g, 0.8 mmmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(28 g, 203.49 mmol)을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 J 　(22.6 g, 68%)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H20N2: 408.16, found: 408
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 5 %
제 2단계: 화합물 B-10의 합성
질소 환경에서 상기 화합물 J (22.42 g, 54.88 mmol)을 Toluene 0.2 L에 녹인 후, 여기에 2-bromo-4,6-diphenylpyridine (20.43 g, 65.85 mmol)와 NaOtBu (7.92 g, 82.32 mmol), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(1.65 g, 1.65 mmol), Tri-tert-butylphosphine (1.78 g, 4.39 mmol) 을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 B-10 (28.10 g, 80%)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C47H31N3: 637.25, found: 637
Elemental Analysis: C, 89 %; H, 5 %
제2 호스트 화합물의 합성예 3: 화합물 B-31의 합성
[반응식 56]
Figure pat00122
질소 환경에서 상기 화합물 phenylcarbazolyl bromide (9.97 g, 30.95 mmol)을 Toluene 0.2 L에 녹인 후, 여기에 phenylcarbazolylboronic acid (9.78 g, 34.05 mmol) 와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07 g, 0.93 mmmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(12.83 g, 92.86 mmol)을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 B-31 (13.8 g, 92 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C36H24N2: 484.19, found: 484
Elemental Analysis: C, 89 %; H, 5 %
제2 호스트 화합물의 합성예 4: 화합물 B-34의 합성
[반응식 57]
Figure pat00123
질소 환경에서 상기 화합물 triphenylcarbazolyl bromide (14.62 g, 30.95 mmol)을 Toluene 0.2 L에 녹인 후, 여기에 phenylcarbazolylboronic acid (9.78 g, 34.05 mmol) 와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07 g, 0.93 mmmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(12.83 g, 92.86 mmol)을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 B-34 (16.7 g, 85 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C47H29N2: 621.23, found: 621
Elemental Analysis: C, 91 %; H, 5 %
제2 호스트 화합물의 합성예 5: 화합물 B-43의 합성
[반응식 58]
Figure pat00124
질소 환경에서 상기 화합물 Biphenylcarbazolyl bromide (12.33 g, 30.95　mmol)을 Toluene 0.2 L에 녹인 후, 여기에 biphenylcarbazolylboronic acid (12.37 g, 34.05 mmol) 와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07 g, 0.93 mmmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 potassuim carbonate(12.83 g, 92.86 mmol)을 넣고 120 ℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 B-43 (18.7 g, 92 　%)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C48H32N2: 636.26, found: 636
Elemental Analysis: C, 91 %; H, 5 %
제2 호스트 화합물의 합성예 6: 화합물 E-1의 합성
[반응식 59]
Figure pat00125
제 1 단계: 화합물 K의 합성
phenylhydrazine hydrochloride를 증류수에 녹인 후 2M NaOH 수용액을 넣는다. 생성된 고체를 필터하여 phenylhydrazine 를 얻는다. 질소 환경에서 상기 화합물 cyclohexane-1,3-dione (30 g, 267.5 mmol)을 ethanol 1000ml에 녹인 phenylhydrazine 을 천천히 넣은 후 20분 간 반응시켰다. 반응 완료 후 얼음물은 넣는다. 생성된 고체를 에탄올로 씻어주며 필터한다. 감압 건조하여 화합물 K(46.2 g, 38 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H20N4: 292.3782, found: 292
Elemental Analysis: C, 74 %; H, 7%
제 2단계: 화합물 L 의 합성
질소 환경 O℃ 에서 상기 화합물 K (46.2 g, 102.6 mmol)을 아세트산과 황산 혼합용액(1:4) 140ml에 천천히 넣는다. 5분 교반 후 빨리 50 ℃로 올린 후 110℃까지 천천히 올린다. 20분 후 상온으로 냉각하고 12시간 교반한다. 에탄올을 넣고 한시간 후 고체가 생기고 생성된 고체를 감압 필터하고 중성으로 만든다. 감압 건조하면 상기 화합물 L (21.7 g, 51 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C18H12N2: 256.3013, found: 256
Elemental Analysis: C, 84 %; H, 5 %
제 3단계: 화합물 E-1의 합성
질소 환경에서 상기 화합물 L (10 g, 39.0 mmol), iodobenzene (10.4 ml, 93.6 mmol)와 18-crown-6 (4.2 g, 15.6 mmol), copper (3 g, 46.8 mmol), potassuim carbonate (48.6 g, 351 mmol) 을 넣고 180 ℃에서 20시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 ethyl acetate(e.a)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 E-1 (6.7 g, 17.3 %)을 얻었다.
HRMS (70 eV, EI+): m/z calcd for C30H20N2: 408.4932, found: 408
Elemental Analysis: C, 88 %; H, 5 %
유기 발광 소자의 제작 II
실시예 9
합성예 14에서 얻은 화합물 20과 제2 호스트 화합물의 합성예 5에 따른 화합물 B-43을 동시에 호스트로 사용하고, (piq)2Ir(acac)를 도펀트로 사용하여 유기발광소자를 제작하였다.
양극으로는 ITO를 1000Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000Å의 두께로 사용하였다. 구체적으로, 유기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15 Ω/㎠의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm × 50 mm × 0.7 mm의 크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필알코올과 순수물 속에서 각 15 분 동안 초음파세정한 후, 30 분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 기판 상부에 진공도 650×10-7Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine (NPB) (80 nm)를 증착하여 800Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착 조건에서 화합물 20과 화합물 B-43을 동시에 호스트로 이용하여 막 두께 300Å의 발광층을 형성하였고, 이때, 인광 도펀트인 (piq)2Ir(acac)을 동시에 증착하였다. 이 때, 인광 도펀트의 증착속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 하였을 때, 인광 도펀트의 배합량이 2 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium (BAlq)를 증착하여 막 두께 50Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 Alq3를 증착하여, 막 두께 200Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 음극으로서 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기광전소자를 제작하였다.
상기 유기광전소자의 구조는 ITO/ NPB (80 nm)/ EML ((화합물 20:화합물 B-43=7:3(중량비)(총 호스트= 98 중량%) + (piq)2Ir(acac) (2 중량%), 30 nm)/ Balq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시예 10
화합물 20과 화합물 B-43을 5:5로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 11
화합물 20과 화합물 B-43을 3:7로 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 12
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 1에서 얻은 화합물 C-10을 사용하고 화합물 20과 화합물 C-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 13
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 2에서 얻은 화합물 B-10을 사용하고 화합물 20과 화합물 B-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 14
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 3에서 얻은 화합물 B-31을 사용하고 화합물 20과 화합물 B-31이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 15
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 4에서 얻은 화합물 B-34를 사용하고 화합물 20과 화합물 B-34가 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 16
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 6에서 얻은 화합물 E-1을 사용하고 화합물 20과 화합물 E-1이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 17
화합물 20 대신 합성예 17에서 얻은 화합물 128을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 18
화합물 128과 화합물 B-43을 5:5 로 사용한 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 19
화합물 128과 화합물 B-43을 3:7 로 사용한 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 20
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 1에서 얻은 화합물 C-10을 사용하고 화합물 128과 화합물 C-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 21
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 2에서 얻은 화합물 B-10을 사용하고 화합물 128과 화합물 B-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 22
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 3에서 얻은 화합물 B-31을 사용하고 화합물 128과 화합물 B-31이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 23
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 4에서 얻은 화합물 B-34를 사용하고 화합물 128과 화합물 B-34가 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 24
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 6에서 얻은 화합물 E-1을 사용하고 화합물 128과 화합물 E-1이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 25
화합물 20 대신 합성예 19에서 얻은 화합물 187을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 26
화합물 187과 화합물 B-43을 5:5 로 사용한 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 27
화합물 187과 화합물 B-43을 3:7 로 사용한 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 28
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 1에서 얻은 화합물 C-10을 사용하고 화합물 187과 화합물 C-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 29
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 2에서 얻은 화합물 B-10을 사용하고 화합물 187과 화합물 B-10이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 30
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 3에서 얻은 화합물 B-31을 사용하고 화합물 187과 화합물 B-31이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 31
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 4에서 얻은 화합물 B-34를 사용하고 화합물 187과 화합물 B-34가 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 32
화합물 B-43 대신 제2 호스트 화합물의 합성예 6에서 얻은 화합물 E-1을 사용하고 화합물 187과 화합물 E-1이 1:1의 비율로 포함된 것을 제외하고는 실시예 25와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 2
화합물 20과 화합물 B-43의 2종 호스트 대신 화합물 B-43 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 3
화합물 20과 화합물 C-10의 2종 호스트 대신 화합물 C-10 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 12와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 4
화합물 20과 화합물 B-10의 2종 호스트 대신 화합물 B-10 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 13과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 5
화합물 20과 화합물 B-31의 2종 호스트 대신 화합물 B-31 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 14와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 6
화합물 20과 화합물 B-34의 2종 호스트 대신 화합물 B-34 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 7
화합물 20과 화합물 E-1의 2종 호스트 대신 화합물 E-1 단독 호스트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 16과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
평가 3
실시예 9 내지 32와 비교예 2 내지 7에 따른 유기발광소자의 발광효율 및 수명특성을 평가하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 3 및 표 4와 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기 (1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 2200 cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
제1유기화합물 제2유기화합물 제1유기화합물:제2유기화합물 발광효율
(cd/A)		 수명T90
(h)
실시예9 화합물 20 B-43 7:3 12.5 380
실시예10 화합물 20 B-43 5:5 14.5 450
실시예11 화합물 20 B-43 3:7 13.2 400
실시예12 화합물 20 C-10 1:1 12.1 250
실시예13 화합물 20 B-10 1:1 13.5 280
실시예14 화합물 20 B-31 1:1 12.5 180
실시예15 화합물 20 B-34 1:1 12.8 250
실시예16 화합물 20 E-1 1:1 11.5 150
실시예17 화합물 128 B-43 7:3 8.4 450
실시예18 화합물 128 B-43 5:5 12.3 550
실시예19 화합물 128 B-43 3:7 15.6 400
실시예20 화합물 128 C-10 1:1 10.8 300
실시예21 화합물 128 B-10 1:1 11.3 280
실시예22 화합물 128 B-31 1:1 13.0 400
실시예23 화합물 128 B-34 1:1 10.5 350
실시예24 화합물 128 E-1 1:1 11.5 200
실시예25 화합물 187 B-43 7:3 20.0 120
실시예26 화합물 187 B-43 5:5 16.8 150
실시예27 화합물 187 B-43 3:7 14.1 250
실시예28 화합물 187 C-10 1:1 13.5 130
실시예29 화합물 187 B-10 1:1 14.5 150
실시예30 화합물 187 B-31 1:1 15.5 180
실시예31 화합물 187 B-34 1:1 16.0 170
실시예32 화합물 187 E-1 1:1 12.5 190
비교예2 B-10 - 5.0 -
비교예3 B-31 - 4.0 -
비교예4 C-10 - 4.0 -
비교예5 B-34 - 4.2 -
비교예6 B-43 - 5.5 -
비교예7 E-1 _ 4.0 -
표 3을 참고하면, 실시예 9 내지 32에 따른 유기발광소자는 비교예 2 내지 7에 따른 유기발광소자와 비교하여 발광효율이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 9 내지 32에 따른 유기발광소자는 전술한 실시예 1 내지 8에 따른 유기발광소자보다도 더욱 우수한 수명특성을 나타내는 것을 또한 확인할 수 있다.
실시예 9 내지 32에서, 상기 제1 유기 화합물은 전자 특성이 상대적으로 강한 화합물이고 상기 제2 유기 화합물은 정공 특성이 상대적으로 강한 화합물로, 이들이 함께 사용됨으로써 전자 및 정공의 흐름을 더욱 더 적절히 균형 맞춤으로써 유기발광소자의 효율 및 수명특성이 더욱 개선되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 보조층

Claims (19)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00126

    상기 화학식 1에서,
    Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
    Z 중 적어도 하나는 N 이고,
    R1 내지 R3 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합이다.
  2. 제1항에서,
    하기 화학식 2로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00127

    상기 화학식 2에서,
    Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
    Z 중 적어도 하나는 N 이고,
    R1, R2 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합이다.
  3. 제1항에서,
    하기 화학식 3 내지 7 중 어느 하나로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00128
    Figure pat00129

    [화학식 5] [화학식 6]
    Figure pat00130
    Figure pat00131

    [화학식 7]
    Figure pat00132

    상기 화학식 3 내지 7에서,
    R1 내지 R3, Ra1 및 Ra2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 융합고리 또는 이들의 조합이다.
  4. 제3항에서,
    Ra1는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합인 유기 화합물.
  5. 제1항에서,
    하기 화학식 8 내지 10 중 어느 하나로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 8]
    Figure pat00133

    [화학식 9]
    Figure pat00134

    [화학식 10]
    Figure pat00135

    상기 화학식 8 내지 10에서,
    Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
    Z 중 적어도 하나는 N 이고,
    L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
    R1 내지 R20 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9, R10 및 R11, R12 및 R13, R14 및 R15, R16 및 R17, 그리고 R18 및 R19 는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 융합하여 고리를 형성한다.
  6. 제5항에서,
    상기 화학식 8로 표현되는 유기 화합물은 하기 화학식 8a 내지 8c 중 어느 하나로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 8a]
    Figure pat00136

    [화학식 8b]
    Figure pat00137

    [화학식 8c]
    Figure pat00138

    상기 화학식 8a 내지 8c에서,
    Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
    Z 중 적어도 하나는 N 이고,
    R1 내지 R9 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R4 및 R5, R6 및 R7, 그리고 R8 및 R9는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 융합하여 고리를 형성한다.
  7. 제5항에서,
    상기 화학식 9로 표현되는 유기 화합물은 하기 화학식 9a로 표현되는 유기 화합물:
    [화학식 9a]
    Figure pat00139

    상기 화학식 9a에서,
    Z는 각각 독립적으로 C, N 또는 CRa 이고,
    Z 중 적어도 하나는 N 이고,
    R1 내지 R3, R10 내지 R15 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R10 및 R11, 그리고 R14 및 R15는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 융합하여 고리를 형성한다.
  8. 제1항에서,
    하기 그룹 1에 나열된 유기 화합물:
    [그룹 1]
    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156

    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

  9. 제1항에 따른 제1 유기 화합물, 그리고
    카바졸 모이어티를 가지는 적어도 하나의 제2 유기 화합물
    을 포함하는 유기광전자소자용 조성물.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 유기 화합물은 하기 화학식 11로 표현되는 화합물, 및 하기 화학식 12로 표현되는 모이어티와 하기 화학식 13으로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기광전자소자용 조성물:
    [화학식 11]
    Figure pat00161

    상기 화학식 11에서,
    Y1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R21 내지 R24 및 Ar2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함하고,
    [화학식 12] [화학식 13]
    Figure pat00162

    상기 화학식 12 및 13에서,
    Y2 및 Y3는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R25 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    상기 화학식 12의 인접한 두 개의 *는 상기 화학식 13의 두 개의 *와 결합하여 융합고리를 형성하고 상기 화학식 12에서 융합고리를 형성하지 않은 *는 각각 독립적으로 CRb이고,
    Rb는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
  11. 제10항에서,
    상기 화학식 11로 표현되는 제2 유기 화합물은 하기 화학식 11-I 내지 11-III 중 적어도 하나로 표현되는 유기광전자소자용 조성물:
    [화학식 11-I]
    Figure pat00163

    [화학식 11-II]
    Figure pat00164

    [화학식 11-III]
    Figure pat00165

    상기 화학식 11-I 내지 11-III에서,
    Y1, Y4 및 Y5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    Ar2 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
    R21 내지 R24 및 R29 내지 R40은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로고리기 또는 이들의 조합이다.
  12. 제10항에서,
    상기 화학식 11로 표현되는 제2 유기 화합물은 그룹 2에 나열된 화합물에서 선택되는 유기광전자소자용 조성물:
    [그룹 2]
    Figure pat00166

    Figure pat00167
    Figure pat00168
    Figure pat00169
    Figure pat00170
    Figure pat00171

    Figure pat00172
    Figure pat00173

    Figure pat00174
    Figure pat00175

    Figure pat00176
    Figure pat00177

    Figure pat00178
    Figure pat00179
    Figure pat00180
    Figure pat00181
    Figure pat00182
    Figure pat00183
    Figure pat00184
    Figure pat00185
    Figure pat00186
    Figure pat00187
    Figure pat00188
    Figure pat00189
    Figure pat00190
    Figure pat00191
    Figure pat00192
    Figure pat00193
    Figure pat00194
    Figure pat00195
    Figure pat00196
    Figure pat00197
    Figure pat00198
    Figure pat00199
    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204
    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208
    Figure pat00209

    Figure pat00210
    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    Figure pat00215


  13. 제10항에서,
    상기 화학식 12로 표현되는 모이어티와 상기 화학식 13으로 표현되는 모이어티의 조합으로 이루어진 제2 유기 화합물은 하기 그룹 3에 나열된 화합물에서 선택되는 유기광전자소자용 조성물:
    [그룹 3]
    Figure pat00216

    Figure pat00217
    Figure pat00218
    Figure pat00219

    Figure pat00220

    Figure pat00221

    Figure pat00222

  14. 제9항에서,
    상기 제1 유기 화합물과 상기 제2 유기 화합물은 1:10 내지 10:1의 중량비로 포함되어 있는 유기광전자소자용 조성물.
  15. 제9항에서,
    인광 도펀트를 더 포함하는 유기광전자소자용 조성물.
  16. 서로 마주하는 양극과 음극, 그리고
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층
    을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 화합물 또는 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 유기광전자소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  17. 제16항에서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 유기 화합물 또는 상기 유기광전자소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  18. 제17항에서,
    상기 유기 화합물 또는 상기 유기광전자소자용 조성물은 상기 발광층의 호스트로서 포함되는 유기 광전자 소자.
  19. 제16항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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