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KR20210101554A - 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 Download PDF

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KR20210101554A
KR20210101554A KR1020200015656A KR20200015656A KR20210101554A KR 20210101554 A KR20210101554 A KR 20210101554A KR 1020200015656 A KR1020200015656 A KR 1020200015656A KR 20200015656 A KR20200015656 A KR 20200015656A KR 20210101554 A KR20210101554 A KR 20210101554A
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KR
South Korea
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group
ring
sub
organic
layer
Prior art date
Application number
KR1020200015656A
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English (en)
Inventor
윤진호
고윤종
박용욱
이선희
문성윤
강병엽
Original Assignee
덕산네오룩스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/KR2021/001655 priority patent/WO2021162384A1/ko
Priority to US17/760,042 priority patent/US20230331654A1/en
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Abstract

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

Description

유기전기소자용 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 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 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.
유기전기발광소자에 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 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 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 유기전기발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 반드시 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층이 존재하여야 하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 따른 서로 다른 발광보조층의 개발이 필요한 시점이다.
일반적으로 전자수송층에서 발광층으로 전자(electron)가 전달되고 정공(hole)이 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 계면에서 발광하게 된다.
정공수송층 계면에서 발광될 경우, 유기전기소자의 색순도 및 효율이 저하되고 수명이 짧아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 높은 T1 값을 가지며, 정공 수송층 HOMO 에너지 준위와 발광층의 HOMO 에너지 준위 사이의 HOMO 준위를 갖는 발광보조층의 개발이 절실히 요구된다.
한편, 유기전기소자의 수명단축 원인 중 하나인 양극전극(ITO)으로부터 금속 산화물이 유기층으로 침투확산되는 것을 지연시키면서, 소자 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 대해서도 안정된 특성, 즉 높은 유리 전이온도를 갖는 정공 주입층 재료에 대한 개발이 필요하다. 정공수송층 재료의 낮은 유리전이 온도는 소자 구동시, 박막 표면의 균일도를 저하시키는 특성이 있는바, 이는 소자수명에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 또한, OLED 소자는 주로 증착 방법에 의해 형성되는데, 증착시 오랫동안 견딜 수 있는 재료, 즉 내열특성이 강한 재료 개발이 필요한 실정이다.
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 있다.
KR 1020130076842 A
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 신규한 구조를 갖는 화합물을 밝혀내었으며, 또한 이 화합물을 유기전기소자에 적용시 소자의 발광효율, 안정성 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다는 사실을 밝혀내었다.
이에 본 발명은 신규한 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 제공한다.
Figure pat00001
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 고내열성을 달성할 수 있으며, 소자의 색순도 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 화학식을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 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 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 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 "알켄일기", "알케닐기" 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 "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 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 다른 설명이 없는 한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 2 내지 60의 탄소수를 가지며, 단일 고리 및 다중 고리 중 적어도 하나를 포함하며, 헤테로지방족 고리 및 헤테로방향족 고리를 포함한다. 이웃한 작용기가 결합하여 형성될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타낸다.
또한 "헤테로고리기"는 고리를 형성하는 탄소 대신 SO2를 포함하는 고리도 포함할 수 있다. 예컨대, "헤테로고리기"는 다음 화합물을 포함한다.
Figure pat00002
본 발명에 사용된 용어 "플루오렌일기" 또는 "플루오렌일렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하기 구조에서 R, R' 및 R"이 모두 수소인 1가 또는 2가 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌일기" 또는 "치환된 플루오렌일렌기"는 치환기 R, R', R" 중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, R과 R'이 서로 결합되어 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성한 경우를 포함한다.
Figure pat00003
본 발명에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결(spiro union)'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
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 불포화고리를 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.
Figure pat00004
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하며, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 각각 다음과 같이 결합하며 이때 R1은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, a가 4 내지 6의 정수인 경우 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, 한편 벤젠 고리를 형성하는 탄소에 결합된 수소의 표시는 생략한다.
Figure pat00005
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물 및 이를 포함하는 유기전기소자에 대하여 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 제공한다.
Figure pat00006
{상기 화학식 (1)에서,
1) R1, R2, R3, R4, A 및 B는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 상기 a, b, c 및 d가 2 이상인 경우 R1, R2, R3 및 R4는 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, 이웃한 복수의 R1끼리, 혹은 복수의 R2끼리, 혹은 복수의 R3끼리, 혹은 복수의 R4끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
2) 단, A 및 B 중 적어도 하나는 하기 화학식 (A)로 표시되는 치환기이며,
Figure pat00007
3) a는 0 내지 3의 정수이고, b, c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
4) Ar1은 C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 화학식 (A)에서,
5) L1은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 C2~C60의 헤테로고리기;이며,
6) Ar2 및 Ar3은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 Ar2 및 Ar3은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
7)
Figure pat00008
는 화학식 (1)과 결합되는 위치를 나타내며,
8) 여기서, 상기 아릴기, 아릴렌기, 아릴아민기, 헤테로고리기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알콕시기 및 아릴옥시기는 각각 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; C8-C20의 아릴알켄일기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며(여기서, L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택됨), 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 C3-C60의 지방족고리 또는 C6-C60의 방향족고리 또는 C2-C60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화 고리를 포함한다.}
또한, 본 발명은 상기 화학식 (1)이 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (4) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00009
Figure pat00010
{상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)에서, R1, R2, R3, R4, A, B, a, b, c, d 및 Ar1은 상기 화학식 (1)에서 정의한 바와 동일하다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 (1)이 하기 화학식 (5) 내지 화학식 (7) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00011
Figure pat00012
{상기 화학식 (5) 내지 화학식 (7)에서,
1) R1, R2, R3, R4, a, b, c, d, L1, Ar1, Ar2 및 Ar3은 상기 화학식 (1) 및 화학식 (A)에서 정의한 바와 동일하며,
2) L2는 L1의 정의와 동일하고, 단, L1과 L2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며,
3) Ar4 및 Ar5는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 Ar4 및 Ar5는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
4) a'은 0 내지 4의 정수이다.}
또한, 본 발명은 상기 화학식 (1)이 하기 화학식 (8) 내지 화학식(10) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00013
Figure pat00014
{상기 화학식 (8) 내지 화학식(10)에서, R1, R2, R4, A, B, a, b, d 및 Ar1은 상기 화학식 (1)에서 정의한 바와 동일하다.}
또한, 본 발명은 상기 화학식 (A)가 하기 화학식 (B) 내지 화학식 (D) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00015
Figure pat00016
{상기 화학식 (B) 내지 화학식 (D)에서,
1) L1 및 Ar2는 상기 화학식 (1) 및 화학식 (A)에서 정의한 바와 동일하며,
2) X는 O, S, NR' 또는 CR'R"이고,
3) R' 및 R"은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 R' 및 R"은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
4) R5, R6, R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 상기 e, f, g 및 h가 2 이상인 경우 R5, R6, R7 및 R8은 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, 이웃한 복수의 R5끼리, 혹은 복수의 R6끼리, 혹은 복수의 R7끼리, 혹은 복수의 R8끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
5) e는 0 내지 3의 정수이며, f 및 g는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, h는 0 내지 5의 정수이다.}
구체적으로, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물이 하기 화합물 1-1 내지 1-132 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
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Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 유기전기소자(100)는 제 1전극(110), 제 2전극(170) 및 제 1전극(110)과 제 2전극(170) 사이에 화학식 (1)로 표시되는 단독화합물 또는 2종 이상의 화합물을 포함하는 유기물층을 구비한다. 이때, 제 1전극(110)은 애노드 또는 양극이고, 제 2전극(170)은 캐소드 또는 음극일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제 1전극이 캐소드이고 제 2전극이 애노드일 수 있다.
유기물층은 제 1전극(110) 상에 순차적으로 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)을 포함할 수 있다. 이때, 발광층(140)을 제외한 나머지 층들이 형성되지 않을 수 있다. 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(220), 버퍼층(210) 등을 더 포함할 수도 있고, 전자수송층(150) 등이 정공저지층의 역할을 할 수도 있을 것이다.(도 2 참조)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 보호층 또는 광효율 개선층(180)을 더 포함할 수 있다. 이러한 광효율 개선층은 제 1전극의 양면 중 유기물층과 접하지 않는 면 또는 제 2전극의 양면 중 유기물층과 접하지 않는 면에 형성될 수 있다. 상기 유기물층에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물은 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광보조층(220), 전자수송보조층, 전자수송층(150), 전자주입층(160), 발광층(140)의 호스트 또는 도펀트, 또는 광효율 개선층의 재료로 사용될 수 있을 것이다. 바람직하게는 예컨대, 본 발명의 화학식 (1)에 따른 화합물은 정공수송층, 발광층의 호스트 및/또는 발광보조층의 재료로 사용될 수 있다.
상기 유기물층은 상기 양극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함할 수 있으며, 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함할 수 있다.(도 3 참조)
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(sub)-치환체의 조합도 아주 중요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 level 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 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 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 및 롤투롤 공정 중 어느 하나에 의해 형성되며, 상기 유기물층은 전자수송재료로 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또 다른 구체적인 예로서, 본 발명은 상기 유기물층에 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 동종 또는 이종의 화합물이 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함하는 정공수송층, 발광보조층 또는 발광층 조성물을 제공하고, 상기 정공수송층, 발광보조층 또는 발광층을 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서 상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치를 본 발명에서 제공한다. 이때, 전자 장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말기일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자 장치를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 합성예 및 본 발명의 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[ 합성예 ]
본 발명에 따른 화학식 (1)로 표시되는 화합물(final products)은 하기 반응식 1 내지 반응식 3의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Sub 1 합성 예시
상기 반응식 1 내지 반응식 3의 Sub 1은 하기 반응식 4 내지 반응식 6의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
상기 Sub 1에 속하는 구체적 화합물의 합성예는 다음과 같다.
1. Sub 1-1 합성예
Figure pat00056
9-(4-bromophenyl)-9-methyl-9H-fluorene (50 g, 149.1 mmol), 2-(2-chlorophenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (35.6 g, 149.1 mmol), Pd(PPh3)4 (10.34 g, 8.95 mmol), K2CO3 (61.8 g, 447.4 mmol)에 THF (750 ml)를 넣고 녹인 후 물(380 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-1을 44.3 g (수율: 81%) 얻었다.
2. Sub 1-5 합성예
Figure pat00057
9-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-fluorene (50 g, 125.8 mmol), 2-(3-chlorophenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (30 g, 125.8 mmol), Pd(PPh3)4 (8.73 g, 7.55 mmol), K2CO3 (52.2 g, 377.5 mmol)에 THF (630 ml)를 넣고 녹인 후 물(310 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-5를 43.2 g (수율: 80%) 얻었다.
3. Sub 1-7 합성예
Figure pat00058
9-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-fluorene (50 g, 125.8 mmol), 2-(2-chlorophenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (30 g, 125.8 mmol), Pd(PPh3)4 (8.73 g, 7.55 mmol), K2CO3 (52.2 g, 377.5 mmol)에 THF (630 ml)를 넣고 녹인 후 물(310 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-7을 42.6 g (수율: 79%) 얻었다.
4. Sub 1- 10 합성예
Figure pat00059
9-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9-(2-bromophenyl)-9H-fluorene (50 g, 105.6 mmol), 2-(3-chlorophenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (25.2 g, 105.6 mmol), Pd(PPh3)4 (7.32 g, 6.34 mmol), K2CO3 (43.8 g, 316.9 mmol)에 THF (530 ml)를 넣고 녹인 후 물(260 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-10을 36.3 g (수율: 68%) 얻었다.
5. Sub 1- 25 합성예
Figure pat00060
9-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-fluorene (50 g, 125.8 mmol), 2-(1-chlorodibenzo[b,d]furan-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (41.4 g, 125.8 mmol), Pd(PPh3)4 (8.73 g, 7.55 mmol), K2CO3 (52.2 g, 377.5 mmol)에 THF (630 ml)를 넣고 녹인 후 물(310 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-25를 52.3 g (수율: 80%) 얻었다.
6. Sub 1- 31 합성예
Figure pat00061
9-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-fluorene (50 g, 125.8 mmol), 2-(3-(4-chloronaphthalen-1-yl)phenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (45.9 g, 125.8 mmol), Pd(PPh3)4 (8.73 g, 7.55 mmol), K2CO3 (52.2 g, 377.5 mmol)에 THF (630 ml)를 넣고 녹인 후 물(310 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-31을 54.5 g (수율: 78%) 얻었다.
7. Sub 1- 36 합성예
Figure pat00062
9-(4-bromophenyl)-9-phenyl-9H-fluorene (50 g, 125.8 mmol), 2-(3',6-dichloro-[1,1'-biphenyl]-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (43.9 g, 125.8 mmol), Pd(PPh3)4 (8.73 g, 7.55 mmol), K2CO3 (52.2 g, 377.5 mmol)에 THF (630 ml)를 넣고 녹인 후 물(310 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-36을 49.6 g (수율: 73%) 얻었다.
8. Sub 1- 52 합성예
Figure pat00063
11-(3-bromophenyl)-11-phenyl-11H-benzo[b]fluorene (50 g, 111.8 mmol), 2-(3-chlorophenyl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (26.7 g, 111.8 mmol), Pd(PPh3)4 (7.75 g, 6.71 mmol), K2CO3 (46.3 g, 335.3 mmol)에 THF (560 ml)를 넣고 녹인 후 물(280 ml)을 첨가하고 90℃에서 교반하였다. 이후, 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고 MC로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 실리카겔 필터로 분리하여 생성물 Sub 1-52를 42.8 g (수율: 80%) 얻었다.
상기 Sub 1의 예시는 하기와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 표 1은 Sub 1에 속하는 화합물의 FD-MS (Field Desorption-Mass Spectrometry) 값을 나타낸 것이다.
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
Sub 1-1 m/z=366.12(C26H19Cl=366.89) Sub 1-2 m/z=366.12(C26H19Cl=366.89)
Sub 1-3 m/z=366.12(C26H19Cl=366.89) Sub 1-4 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96)
Sub 1-5 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96) Sub 1-6 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96)
Sub 1-7 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96) Sub 1-8 m/z=366.12(C26H19Cl=366.89)
Sub 1-9 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96) Sub 1-10 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-11 m/z=593.19(C43H28ClN=594.15) Sub 1-12 m/z=366.12(C26H19Cl=366.89)
Sub 1-13 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-14 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-15 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-16 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-17 m/z=432.16(C31H17D4Cl=432.98) Sub 1-18 m/z=453.13(C32H20ClN=453.97)
Sub 1-19 m/z=446.12(C31H20ClF=446.95) Sub 1-20 m/z=518.14(C37H23ClO=519.04)
Sub 1-21 m/z=484.2(C35H29Cl=485.07) Sub 1-22 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-23 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-24 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-25 m/z=518.14(C37H23ClO=519.04) Sub 1-26 m/z=458.14(C32H23ClO=458.99)
Sub 1-27 m/z=583.18(C40H26ClN3=584.12) Sub 1-28 m/z=428.13(C31H21Cl=428.96)
Sub 1-29 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-30 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-31 m/z=554.18(C41H27Cl=555.12) Sub 1-32 m/z=554.18(C41H27Cl=555.12)
Sub 1-33 m/z=554.18(C41H27Cl=555.12) Sub 1-34 m/z=580.2(C43H29Cl=581.16)
Sub 1-35 m/z=611.15(C42H26ClNS=612.19) Sub 1-36 m/z=538.13(C37H24Cl2=539.5)
Sub 1-37 m/z=588.14(C41H26Cl2=589.56) Sub 1-38 m/z=614.16(C43H28Cl2=615.6)
Sub 1-39 m/z=628.14(C43H26Cl2O=629.58) Sub 1-40 m/z=538.13(C37H24Cl2=539.5)
Sub 1-41 m/z=671.24(C49H34ClN=672.27) Sub 1-42 m/z=588.14(C41H26Cl2=589.56)
Sub 1-43 m/z=554.18(C41H27Cl=555.12) Sub 1-44 m/z=447.12(C30H19ClFN=447.94)
Sub 1-45 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-46 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-47 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-48 m/z=416.13(C30H21Cl=416.95)
Sub 1-49 m/z=416.13(C30H21Cl=416.95) Sub 1-50 m/z=416.13(C30H21Cl=416.95)
Sub 1-51 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-52 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-53 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-54 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-55 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-56 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-57 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02) Sub 1-58 m/z=416.13(C30H21Cl=416.95)
Sub 1-59 m/z=416.13(C30H21Cl=416.95) Sub 1-60 m/z=478.15(C35H23Cl=479.02)
Sub 1-61 m/z=482.17(C35H19D4Cl=483.04) Sub 1-62 m/z=503.14(C36H22ClN=504.03)
Sub 1-63 m/z=554.18(C41H27Cl=555.12) Sub 1-64 m/z=670.24(C50H35Cl=671.28)
Sub 1-65 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-66 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-67 m/z=484.2(C35H29Cl=485.07) Sub 1-68 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 1-69 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06) Sub 1-70 m/z=504.16(C37H25Cl=505.06)
Sub 2 합성 예시
상기 반응식 1 내지 반응식 3의 Sub 2는 하기 반응식 7의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
Figure pat00082
상기 Sub 2에 속하는 구체적 화합물의 합성예는 다음과 같다.
1. Sub 2-1 합성예
Figure pat00083
Bromobenzene (50 g, 318.45 mmol)에 aniline (29.65 g, 318.45 mmol), Pd2(dba)3 (8.74 g, 9.55 mmol), P(t-Bu)3 (6.44 g, 31.84 mmol), NaOt-Bu (61.20 g, 636.9 mmol), Toluene (900 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 Sub 2-1을 (40.41 g, 수율: 75%) 얻었다.
2. Sub 2-4 합성예
Figure pat00084
2-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene (50 g, 183 mmol)에 aniline (17 g, 183 mmol), Pd2(dba)3 (5.03 g, 5.49 mmol), P(t-Bu)3 (2.22 g, 10.98 mmol), NaOt-Bu (35.2 g, 366.1 mmol), Toluene (900 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물인 Sub 2-4를 (38.1 g, 수율: 73%) 얻었다.
3. Sub 2- 11 합성예
Figure pat00085
2-bromodibenzo[b,d]furan (50 g, 202.4 mmol)에 dibenzo[b,d]thiophen-2-amine (40.3 g, 202.4 mmol), Pd2(dba)3 (5.56 g, 6.07 mmol), P(t-Bu)3 (2.46 g, 12.14 mmol), NaOt-Bu (38.9 g, 404.7 mmol), Toluene (1000 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 Sub 2-11을 (51.8 g, 수율: 70%) 얻었다.
4. Sub 2- 14 합성예
Figure pat00086
2-bromonaphthalene (50 g, 241.5 mmol)에 naphthalen-2-amine (34.6 g, 241.5 mmol), Pd2(dba)3 (6.63 g, 7.24 mmol), P(t-Bu)3 (2.93 g, 14.49 mmol), NaOt-Bu (46.4 g, 482.9 mmol), Toluene (1200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물인 Sub 2-14를 (48.1 g, 수율: 74%) 얻었다.
5. Sub 2- 22 합성예
Figure pat00087
(1) Sub 2-22a 합성
dibenzo[b,e][1,4]dioxine (50 g, 271.45 mmol)에 디클로로메탄 500 ml에 녹인 후 0℃에서 30분 동안 교반하였다. Br2 (43.16 g, 271.45 mmol)을 천천히 적가한 뒤, 상기 반응 용액을 실온으로 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물인 Sub 2-22a를 (64.27 g, 수율: 90%) 얻었다.
(2) Sub 2-22 합성
Sub 2-22a (50 g, 190.04 mmol)에 aniline (17.69 g, 190.04 mmol), Pd2(dba)3 (5.22 g, 5.70 mmol), P(t-Bu)3 (3.84 g, 19.00 mmol), NaOt-Bu (36.52 g, 380.08 mmol), Toluene (600 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물인 Sub 2-22를 (41.33 g, 수율: 79%) 얻었다.
6. Sub 2- 36 합성예
Figure pat00088
2-bromonaphtho[2,3-b]benzofuran (50 g, 168.3 mmol)에 aniline (15.7 g, 168.3 mmol), Pd2(dba)3 (4.62 g, 5.05 mmol), P(t-Bu)3 (2.04 g, 10.1 mmol), NaOt-Bu (32.3 g, 336.5 mmol), Toluene (850 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 Sub 2-36을 (38 g, 수율: 73%) 얻었다.
7. Sub 2- 39 합성예
Figure pat00089
2-bromodibenzo[b,d]furan (50 g, 202.4 mmol)에 [1,1'-biphenyl]-4-amine (34.2 g, 202.4 mmol), Pd2(dba)3 (5.56 g, 6.07 mmol), P(t-Bu)3 (2.46 g, 12.14 mmol), NaOt-Bu (38.9 g, 404.7 mmol), Toluene (1000 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 Sub 2-39를 (48.9 g, 수율: 72%) 얻었다.
8. Sub 2- 57 합성예
Figure pat00090
4-bromo-1,1'-biphenyl (50 g, 214.5 mmol)에 [1,1'-biphenyl]-4-amine (36.3 g, 214.5 mmol), Pd2(dba)3 (5.89 g, 6.43 mmol), P(t-Bu)3 (2.6 g, 12.87 mmol), NaOt-Bu (41.2 g, 429 mmol), Toluene (1000 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 Sub 2-57을 (48.3 g, 수율: 70%) 얻었다.
상기 Sub 2의 예시는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 표 2는 Sub 2에 속하는 화합물의 FD-MS (Field Desorption-Mass Spectrometry) 값을 나타낸 것이다.
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
Sub 2-1 m/z=169.09(C12H11N=169.23) Sub 2-2 m/z=219.1(C16H13N=219.29)
Sub 2-3 m/z=245.12(C18H15N=245.33) Sub 2-4 m/z=285.15(C21H19N=285.39)
Sub 2-5 m/z=259.1(C18H13NO=259.31) Sub 2-6 m/z=269.12(C20H15N=269.35)
Sub 2-7 m/z=334.15(C24H18N2=334.42) Sub 2-8 m/z=275.08(C18H13NS=275.37)
Sub 2-9 m/z=293.12(C22H15N=293.37) Sub 2-10 m/z=407.17(C31H21N=407.52)
Sub 2-11 m/z=365.09(C24H15NOS=365.45) Sub 2-12 m/z=259.1(C18H13NO=259.31)
Sub 2-13 m/z=295.14(C22H17N=295.39) Sub 2-14 m/z=269.12(C20H15N=269.35)
Sub 2-15 m/z=319.14(C24H17N=319.41) Sub 2-16 m/z=334.15(C24H18N2=334.42)
Sub 2-17 m/z=409.18(C31H23N=409.53) Sub 2-18 m/z=485.21(C37H27N=485.63)
Sub 2-19 m/z=351.11(C24H17NS=351.47) Sub 2-20 m/z=174.12(C12H6D5N=174.26)
Sub 2-21 m/z=285.15(C21H19N=285.39) Sub 2-22 m/z=275.09(C18H13NO2=275.31)
Sub 2-23 m/z=307.05(C18H13NS2=307.43) Sub 2-24 m/z=377.18(C27H23NO=377.49)
Sub 2-25 m/z=423.16(C31H21NO=423.52) Sub 2-26 m/z=299.09(C20H13NO2=299.33)
Sub 2-27 m/z=301.15(C21H19NO=301.39) Sub 2-28 m/z=423.16(C31H21NO=423.52)
Sub 2-29 m/z=341.12(C23H19NS=341.47) Sub 2-30 m/z=315.07(C20H13NOS=315.39)
Sub 2-31 m/z=317.12(C21H19NS=317.45) Sub 2-32 m/z=335.17(C25H21N=335.45)
Sub 2-33 m/z=309.12(C22H15NO=309.37) Sub 2-34 m/z=335.17(C25H21N=335.45)
Sub 2-35 m/z=325.09(C22H15NS=325.43) Sub 2-36 m/z=309.12(C22H15NO=309.37)
Sub 2-37 m/z=384.16(C28H20N2=384.48) Sub 2-38 m/z=309.12(C22H15NO=309.37)
Sub 2-39 m/z=335.13(C24H17NO=335.41) Sub 2-40 m/z=334.15(C24H18N2=334.42)
Sub 2-41 m/z=425.18(C31H23NO=425.53) Sub 2-42 m/z=391.14(C27H21NS=391.53)
Sub 2-43 m/z=449.21(C34H27N=449.6) Sub 2-44 m/z=321.15(C24H19N=321.42)
Sub 2-45 m/z=410.18(C30H22N2=410.52) Sub 2-46 m/z=366.12(C24H18N2S=366.48)
Sub 2-47 m/z=376.19(C27H24N2=376.5) Sub 2-48 m/z=347.17(C26H21N=347.46)
Sub 2-49 m/z=409.18(C31H23N=409.53) Sub 2-50 m/z=167.07(C12H9N=167.21)
Sub 2-51 m/z=285.15(C21H19N=285.39) Sub 2-52 m/z=170.08(C11H10N2=170.22)
Sub 2-53 m/z=498.21(C37H26N2=498.63) Sub 2-54 m/z=412.19(C30H24N2=412.54)
Sub 2-55 m/z=412.19(C30H24N2=412.54) Sub 2-56 m/z=295.14(C22H17N=295.39)
Sub 2-57 m/z=321.15(C24H19N=321.42) Sub 2-58 m/z=245.12(C18H15N=245.33)
Sub 2-59 m/z=259.14(C19H17N=259.35) Sub 2-60 m/z=285.15(C21H19N=285.39)
Sub 2-61 m/z=400.19(C29H24N2=400.53) Sub 2-62 m/z=335.13(C24H17NO=335.41)
Sub 2-63 m/z=410.18(C30H22N2=410.52) Sub 2-64 m/z=361.18(C27H23N=361.49)
Sub 2-65 m/z=497.18(C37H23NO=497.6) Sub 2-66 m/z=295.14(C22H17N=295.39)
Sub 2-67 m/z=335.17(C25H21N=335.45) Sub 2-68 m/z=371.17(C28H21N=371.48)
Sub 2-69 m/z=385.15(C28H19NO=385.47) Sub 2-70 m/z=351.11(C24H17NS=351.47)
Sub 2-71 m/z=295.14(C22H17N=295.39) 　 　
Final Products 합성 예시
1. 1-5 합성예
Figure pat00109
Sub 1-5 (20 g, 46.6 mmol)에 Sub 2-4 (13.3 g, 46.6 mmol), Pd2(dba)3 (1.28 g, 1.4 mmol), P(t-Bu)3 (0.57 g, 2.8 mmol), NaOt-Bu (9.0 g, 93.2 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-5를 (22.4 g, 수율: 71%) 얻었다.
2. 1-9 합성예
Figure pat00110
Sub 1-7 (20 g, 46.6 mmol)에 Sub 2-4 (13.3 g, 46.6 mmol), Pd2(dba)3 (1.28 g, 1.4 mmol), P(t-Bu)3 (0.57 g, 2.8 mmol), NaOt-Bu (9.0 g, 93.2 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-9를 (21.8 g, 수율: 69%) 얻었다.
3. 1- 32 합성예
Figure pat00111
Sub 1-16 (20 g, 39.6 mmol)에 Sub 2-22 (10.9 g, 39.6 mmol), Pd2(dba)3 (1.09 g, 1.19 mmol), P(t-Bu)3 (0.48 g, 2.38 mmol), NaOt-Bu (7.6 g, 79.2 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-32를 (18.3 g, 수율: 62%) 얻었다.
4. 1- 56 합성예
Figure pat00112
Sub 1-9 (20 g, 46.6 mmol)에 Sub 2-42 (18.3 g, 46.6 mmol), Pd2(dba)3 (1.28 g, 1.4 mmol), P(t-Bu)3 (0.57 g, 2.8 mmol), NaOt-Bu (9.0 g, 93.2 mmol), Toluene (230 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-56을 (25.6 g, 수율: 70%) 얻었다.
5. 1- 57 합성예
Figure pat00113
Sub 1-22 (20 g, 39.6 mmol)에 Sub 2-3 (9.7 g, 39.6 mmol), Pd2(dba)3 (1.09 g, 1.19 mmol), P(t-Bu)3 (0.48 g, 2.38 mmol), NaOt-Bu (7.6 g, 79.2 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-57을 (18.9 g, 수율: 67%) 얻었다.
6. 1- 75 합성예
Figure pat00114
Sub 1-31 (20 g, 36.0 mmol)에 Sub 2-7 (12.0 g, 36.0 mmol), Pd2(dba)3 (0.99 g, 1.08 mmol), P(t-Bu)3 (0.44 g, 2.16 mmol), NaOt-Bu (6.9 g, 72.1 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-75를 (21.5 g, 수율: 70%) 얻었다.
7. 1- 82 합성예
Figure pat00115
Sub 1-38 (20 g, 32.5 mmol)에 Sub 2-1 (11.0 g, 65.0 mmol), Pd2(dba)3 (1.78 g, 1.95 mmol), P(t-Bu)3 (0.79 g, 3.9 mmol), NaOt-Bu (12.5 g, 130.0 mmol), Toluene (180 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-82를 (19.5 g, 수율: 68%) 얻었다.
8. 1- 109 합성예
Figure pat00116
Sub 1-52 (20 g, 41.8 mmol)에 Sub 2-4 (11.9 g, 41.8 mmol), Pd2(dba)3 (1.15 g, 1.25 mmol), P(t-Bu)3 (0.51 g, 2.51 mmol), NaOt-Bu (8.0 g, 83.5 mmol), Toluene (200 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-109를 (21.9 g, 수율: 72%) 얻었다.
9. 1- 115 합성예
Figure pat00117
Sub 1-59 (20 g, 48.0 mmol)에 Sub 2-8 (13.2 g, 48.0 mmol), Pd2(dba)3 (1.32 g, 1.44 mmol), P(t-Bu)3 (0.58 g, 2.88 mmol), NaOt-Bu (9.2 g, 95.9 mmol), Toluene (240 mL)을 첨가하고 2시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후, 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 1-115를 (22.0 g, 수율: 70%) 얻었다.
한편, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 1-1 내지 1-132의 FD-MS 값은 하기 표 3과 같다.
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
1-1 m/z=499.23(C38H29N=499.66) 1-2 m/z=499.23(C38H29N=499.66)
1-3 m/z=549.25(C42H31N=549.72) 1-4 m/z=637.28(C49H35N=637.83)
1-5 m/z=677.31(C52H39N=677.89) 1-6 m/z=561.25(C43H31N=561.73)
1-7 m/z=651.26(C49H33NO=651.81) 1-8 m/z=661.28(C51H35N=661.85)
1-9 m/z=677.31(C52H39N=677.89) 1-10 m/z=664.29(C50H36N2=664.85)
1-11 m/z=605.22(C44H31NS=605.8) 1-12 m/z=685.28(C53H35N=685.87)
1-13 m/z=799.32(C62H41N=800.02) 1-14 m/z=687.29(C53H37N=687.89)
1-15 m/z=757.24(C55H35NOS=757.95) 1-16 m/z=726.3(C55H38N2=726.92)
1-17 m/z=589.24(C44H31NO=589.74) 1-18 m/z=687.29(C53H37N=687.89)
1-19 m/z=711.29(C55H37N=711.91) 1-20 m/z=711.29(C55H37N=711.91)
1-21 m/z=739.32(C57H41N=739.96) 1-22 m/z=677.31(C52H39N=677.89)
1-23 m/z=611.26(C47H33N=611.79) 1-24 m/z=726.3(C55H38N2=726.92)
1-25 m/z=677.31(C52H39N=677.89) 1-26 m/z=815.36(C63H45N=816.06)
1-27 m/z=819.30(C61H41NS=820.07) 1-28 m/z=637.28(C49H35N=637.83)
1-29 m/z=566.28(C43H26D5N=566.76) 1-30 m/z=681.33(C52H35D4N=681.92)
1-31 m/z=586.24(C44H30N2=586.74) 1-32 m/z=743.28(C55H37NO2=743.91)
1-33 m/z=817.31(C62H40FN=818.01) 1-34 m/z=699.21(C49H33NS2=699.93)
1-35 m/z=769.33(C58H43NO=769.99) 1-36 m/z=651.26(C49H33NO=651.81)
1-37 m/z=617.31(C47H39N=617.84) 1-38 m/z=691.25(C51H33NO2=691.83)
1-39 m/z=693.3(C52H39NO=693.89) 1-40 m/z=815.32(C62H41NO=816.02)
1-41 m/z=815.32(C62H41NO=816.02) 1-42 m/z=671.26(C49H37NS=671.9)
1-43 m/z=707.23(C51H33NOS=707.89) 1-44 m/z=785.31(C58H43NS=786.05)
1-45 m/z=727.32(C56H41N=727.95) 1-46 m/z=727.32(C56H41N=727.95)
1-47 m/z=655.23(C48H33NS=655.86) 1-48 m/z=701.27(C53H35NO=701.87)
1-49 m/z=677.31(C52H39N=677.89) 1-50 m/z=701.27(C53H35NO=701.87)
1-51 m/z=776.32(C59H40N2=776.98) 1-52 m/z=701.27(C53H35NO=701.87)
1-53 m/z=677.31(C52H39N=677.89) 1-54 m/z=665.27(C50H35NO=665.84)
1-55 m/z=726.3(C55H38N2=726.92) 1-56 m/z=783.3(C58H41NS=784.03)
1-57 m/z=713.31(C55H39N=713.92) 1-58 m/z=727.32(C56H41N=727.95)
1-59 m/z=817.33(C62H43NO=818.03) 1-60 m/z=611.26(C47H33N=611.79)
1-61 m/z=841.37(C65H47N=842.1) 1-62 m/z=713.31(C55H39N=713.92)
1-63 m/z=651.26(C49H33NO=651.81) 1-64 m/z=802.33(C61H42N2=803.02)
1-65 m/z=829.33(C63H43NO=830.04) 1-66 m/z=758.28(C55H38N2S=758.98)
1-67 m/z=768.35(C58H44N2=769) 1-68 m/z=716.29(C52H36N4=716.89)
1-69 m/z=801.34(C62H43N=802.03) 1-70 m/z=559.23(C43H29N=559.71)
1-71 m/z=739.32(C57H41N=739.96) 1-72 m/z=637.28(C49H35N=637.83)
1-73 m/z=753.34(C58H43N=753.99) 1-74 m/z=638.27(C48H34N2=638.81)
1-75 m/z=852.35(C65H44N2=853.08) 1-76 m/z=777.3(C59H39NO=777.97)
1-77 m/z=687.29(C53H37N=687.89) 1-78 m/z=713.31(C55H39N=713.92)
1-79 m/z=744.26(C54H36N2S=744.96) 1-80 m/z=804.35(C61H44N2=805.04)
1-81 m/z=970.43(C74H54N2=971.26) 1-82 m/z=880.38(C67H48N2=881.14)
1-83 m/z=894.36(C67H46N2O=895.12) 1-84 m/z=804.35(C61H44N2=805.04)
1-85 m/z=804.35(C61H44N2=805.04) 1-86 m/z=804.35(C61H44N2=805.04)
1-87 m/z=804.35(C61H44N2=805.04) 1-88 m/z=854.37(C65H46N2=855.1)
1-89 m/z=828.35(C63H44N2=829.06) 1-90 m/z=763.32(C59H41N=763.98)
1-91 m/z=713.31(C55H39N=713.92) 1-92 m/z=637.28(C49H35N=637.83)
1-93 m/z=615.29(C47H37N=615.82) 1-94 m/z=687.29(C53H37N=687.89)
1-95 m/z=651.29(C50H37N=651.85) 1-96 m/z=656.26(C48H33FN2=656.8)
1-97 m/z=803.36(C62H45N=804.05) 1-98 m/z=792.35(C60H44N2=793.03)
1-99 m/z=802.33(C61H42N2=803.02) 1-100 m/z=727.29(C55H37NO=727.91)
1-101 m/z=829.37(C64H47N=830.09) 1-102 m/z=753.34(C58H43N=753.99)
1-103 m/z=802.33(C61H42N2=803.02) 1-104 m/z=889.33(C68H43NO=890.1)
1-105 m/z=549.25(C42H31N=549.72) 1-106 m/z=549.25(C42H31N=549.72)
1-107 m/z=599.26(C46H33N=599.78) 1-108 m/z=687.29(C53H37N=687.89)
1-109 m/z=727.32(C56H41N=727.95) 1-110 m/z=611.26(C47H33N=611.79)
1-111 m/z=701.27(C53H35NO=701.87) 1-112 m/z=711.29(C55H37N=711.91)
1-113 m/z=727.32(C56H41N=727.95) 1-114 m/z=714.3(C54H38N2=714.91)
1-115 m/z=655.23(C48H33NS=655.86) 1-116 m/z=737.31(C57H39N=737.95)
1-117 m/z=616.29(C47H28D5N=616.82) 1-118 m/z=731.35(C56H37D4N=731.98)
1-119 m/z=636.26(C48H32N2=636.8) 1-120 m/z=793.3(C59H39NO2=793.97)
1-121 m/z=875.36(C68H45N=876.12) 1-122 m/z=775.24(C55H37NS2=776.03)
1-123 m/z=825.4(C62H51NO=826.1) 1-124 m/z=803.36(C62H45N=804.05)
1-125 m/z=877.37(C68H47N=878.13) 1-126 m/z=803.36(C62H45N=804.05)
1-127 m/z=789.34(C61H43N=790.02) 1-128 m/z=839.36(C65H45N=840.08)
1-129 m/z=829.37(C64H47N=830.09) 1-130 m/z=715.29(C54H37NO=715.9)
1-131 m/z=819.3(C61H41NS=820.07) 1-132 m/z=687.29(C53H37N=687.89)
유기전기소자의 제조평가
[ 실시예 1] 녹색유기전기발광소자 ( 정공수송층 )
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (이하, 2-TNATA로 약기함)을 60 nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 본 발명의 화합물 1-5를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 상에 호스트로 4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl (이하, CBP로 약기함)을, 도펀트로 tris(2-phenylpyridine)-iridium (이하, "Ir(ppy)3으로 약기함)을 90:10 중량비로 사용하여 30 nm 두께의 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 상에 (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum (이하, BAlq로 약기함)를 10 nm 두께로 증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium (이하, BeBq2로 약칭함)을 35 nm 두께로 증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, LiF를 0.2 nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150 nm 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
[ 실시예 2] 내지 [ 실시예 10]
정공수송층의 물질로 화합물 1-5 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[ 비교예 1] 및 [ 비교예 2]
정공수송층의 물질로 본 발명의 화합물 1-5 대신 하기 비교화합물 A 또는 B를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
Figure pat00118
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 10, 비교예 1 및 비교예 2에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비로 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4와 같다.
　 화합물 구동전압 전류
(mA/cm2)		 휘도
(cd/m2)		 효율
(cd/A)		 T(95) CIE
X Y
비교예(1) 비교화합물 A 6.3 19.3 5000 25.9 87.1 0.31 0.61
비교예(2) 비교화합물 B 6.1 15.9 5000 31.4 94.5 0.30 0.62
실시예(1) 1-5 5.3 12.0 5000 41.8 119.3 0.33 0.61
실시예(2) 1-9 5.3 11.9 5000 42.0 118.8 0.33 0.60
실시예(3) 1-15 5.4 12.4 5000 40.2 115.4 0.31 0.62
실시예(4) 1-24 5.4 12.2 5000 41.1 117.2 0.33 0.61
실시예(5) 1-32 5.4 12.4 5000 40.4 119.5 0.30 0.60
실시예(6) 1-82 5.4 12.9 5000 38.7 106.4 0.33 0.60
실시예(7) 1-88 5.5 12.7 5000 39.3 107.7 0.30 0.61
실시예(8) 1-109 5.1 13.2 5000 38.0 110.9 0.32 0.61
실시예(9) 1-113 5.1 13.0 5000 38.5 110.8 0.32 0.62
실시예(10) 1-115 5.2 13.3 5000 37.6 109.6 0.31 0.61
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 정공수송층 재료로 사용하여 녹색 유기전기발광소자를 제작한 경우, 비교화합물 A, B를 정공수송층 재료로 사용한 비교예 1, 2보다 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명이 현저히 향상되었다.
더욱 자세하게는, 플루오렌 모이어티와 아미노기 사이에 페닐렌이 치환된 비교화합물 A를 사용하여 정공수송층을 형성한 비교예 1보다는 본 발명의 화합물과 유사하게 플루오렌 모이어티와 아미노기 사이에 바이페닐렌이 치환된 비교화합물 B를 사용하여 정공수송층을 형성한 비교예 2의 소자결과가 개선된 값을 나타내었다.
본 발명의 화합물과 비교화합물 B는 플루오렌 모이어티와 아미노기 사이에 바이페닐렌 모이어티가 치환된다는 점에서 동일하지만, 본 발명의 화합물은 바이페닐렌 모이어티 중 아미노기가 치환되는 벤젠고리를 기준으로 봤을 때, 플루오렌 모이어티와 아미노기가 ortho 또는 meta 위치로 치환된다는 점에서 차이가 있다.
이에, 비교예와 실시예들의 소자결과를 살펴보면, 비교화합물 A, B와 본 발명 화합물들이 유사한 구성요소로 이루어졌음에도 플루오렌 모이어티와 아미노기 사이의 아릴렌기의 구조, 상기 아릴렌기의 치환 위치에 따라 화합물의 물성이 현저히 달라지는 것을 확인할 수 있으며, 본 발명의 화합물과 같이 바이페닐렌 모이어티 중 아미노기가 치환되는 벤젠고리를 기준으로 봤을 때, 플루오렌 모이어티와 아미노기가 ortho 또는 meta 위치로 치환됨으로써, hole 특성, 광효율 특성, 에너지 레벨(LUMO 및 HOMO 레벨, T1 레벨), hole injection & mobility 특성, electron blocking 특성과 같은 화합물의 물성이 정공수송층에 더 적합하게 되고, 이로 인해 비교예 1, 2의 소자 특성과는 전혀 다른 실시예 1 내지 실시예 10의 소자 결과가 도출될 수 있음을 알 수 있다.
아울러, 전술한 소자 제작의 평가 결과에서는 본 발명의 화합물을 정공수송층에 적용한 소자 특성을 설명하였으나, 본 발명의 화합물을 발광층, 정공수송층, 발광보조층 및 캡핑층 중 어느 하나 이상의 층에 적용할 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, 200, 300 : 유기전기소자 110 : 제 1 전극
120 : 정공주입층 130 : 정공수송층
140 : 발공층 150 : 전자수송층
160 : 전자주입층 170 : 제 2 전극
160 : 전자수송층 170 : 전자주입층
180 : 광효율 개선층 210 : 버퍼층
220 : 발광보조층 320 : 제1 정공주입층
330 : 제1 정공수송층 340 : 제1 발광층
350 : 제1 전자수송층 360 : 제1 전하생성층
361 : 제2 전하생성층 420 : 제2 정공주입층
430 : 제2 정공수송층 440 : 제2 발광층
450 : 제2 전자수송층 CGL : 전하생성층
ST1 : 제1 스택 ST2 : 제2 스택

Claims (16)

  1. 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물
    Figure pat00119

    {상기 화학식 (1)에서,
    1) R1, R2, R3, R4, A 및 B는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 상기 a, b, c 및 d가 2 이상인 경우 R1, R2, R3 및 R4는 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, 이웃한 복수의 R1끼리, 혹은 복수의 R2끼리, 혹은 복수의 R3끼리, 혹은 복수의 R4끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    2) 단, A 및 B 중 적어도 하나는 하기 화학식 (A)로 표시되는 치환기이며,
    Figure pat00120

    3) a는 0 내지 3의 정수이고, b, c 및 d는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
    4) Ar1은 C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 화학식 (A)에서,
    5) L1은 단일결합; C6-C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 C2~C60의 헤테로고리기;이며,
    6) Ar2 및 Ar3은 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 Ar2 및 Ar3은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    7)
    Figure pat00121
    는 화학식 (1)과 결합되는 위치를 나타내며,
    8) 여기서, 상기 아릴기, 아릴렌기, 아릴아민기, 헤테로고리기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알콕시기 및 아릴옥시기는 각각 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; C8-C20의 아릴알켄일기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 C3-C60의 지방족고리 또는 C6-C60의 방향족고리 또는 C2-C60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리를 말하며, 포화 또는 불포화 고리를 포함하고,
    상기 L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.}
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 나타낸 화합물이 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (4) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물
    Figure pat00122

    Figure pat00123

    {상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)에서, R1, R2, R3, R4, A, B, a, b, c, d 및 Ar1은 상기 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.}
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 나타낸 화합물이 하기 화학식 (5) 내지 화학식 (7) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물
    Figure pat00124

    Figure pat00125

    {상기 화학식 (5) 내지 화학식 (7)에서,
    1) R1, R2, R3, R4, a, b, c, d, L1, Ar1, Ar2 및 Ar3은 상기 청구항 1에서 정의한 바와 동일하며,
    2) L2는 L1의 정의와 동일하고, L1과 L2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며,
    3) Ar4 및 Ar5는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 Ar4 및 Ar5는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    4) a'은 0 내지 4의 정수이다.}
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 나타낸 화합물이 하기 화학식 (8) 내지 화학식(10) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물
    Figure pat00126

    Figure pat00127

    {상기 화학식 (8) 내지 화학식(10)에서, R1, R2, R4, A, B, a, b, d 및 Ar1은 상기 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.}
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (A)가 하기 화학식 (B) 내지 화학식 (D) 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물
    Figure pat00128

    Figure pat00129

    {상기 화학식 (B) 내지 화학식 (D)에서,
    1) L1 및, Ar2는 상기 청구항 1에서 정의한 바와 동일하며,
    2) X는 O, S, NR' 또는 CR'R"이고,
    3) R' 및 R"은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 R' 및 R"은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    4) R5, R6, R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C1~C60의 알킬기; C2~C60의 알켄일기; C2~C60의 알킨일기; C1~C60의 알콕실기; C6~C60의 아릴옥시기; 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; 및 C6~C60의 아릴아민기;로 이루어진 군에서 선택되며, 또는 상기 e, f, g 및 h가 2 이상인 경우 R5, R6, R7 및 R8은 각각 복수로서 서로 동일하거나 상이하며, 이웃한 복수의 R5끼리, 혹은 복수의 R6끼리, 혹은 복수의 R7끼리, 혹은 복수의 R8끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    5) e는 0 내지 3의 정수이며, f 및 g는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, h는 0 내지 5의 정수이다.}
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물이 하기 화합물들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화합물
    Figure pat00130

    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    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

    Figure pat00161

    Figure pat00162

  7. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서, 상기 유기물층은 제1항의 화학식 (1)로 표시되는 단독화합물 또는 2 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  8. 제7항에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  9. 제7항에 있어서, 상기 화합물은 정공수송층의 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  10. 제7항에 있어서, 상기 화합물은 발광보조층의 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  11. 제7항에 있어서, 상기 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  12. 제7항에 있어서, 상기 양극과 음극의 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 적어도 일면에 형성되는 광효율 개선층을 더 포함하는 유기전기소자
  13. 제7항에 있어서, 상기 유기물층은 양극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  14. 제7항에 있어서, 상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자
  15. 제7항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자 장치
  16. 제15항에 있어서, 상기 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치
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