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KR102288034B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR102288034B1
KR102288034B1 KR1020190151334A KR20190151334A KR102288034B1 KR 102288034 B1 KR102288034 B1 KR 102288034B1 KR 1020190151334 A KR1020190151334 A KR 1020190151334A KR 20190151334 A KR20190151334 A KR 20190151334A KR 102288034 B1 KR102288034 B1 KR 102288034B1
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compound
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홍성길
이성재
문현진
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 명세서는 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 2018년 11월 23일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0146254호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
미국 특허 출원 공개 제2004-0251816호
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019120452389-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
a는 0 내지 7의 정수이고, a가 2 이상인 경우, R1은 서로 같거나 상이하고,
b는 0 내지 5의 정수이고, b가 2 이상인 경우, R2은 서로 같거나 상이하고,
m 및 n은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
m이 2인 경우, 상기 L1은 서로 같거나 상이하고,
n이 2인 경우, 상기 L2은 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 아민기와 나프틸기가 분지쇄형태의 비페닐렌기를 링커로하여 연결된 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치, 즉 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 2 이상의 치환기가 연결된다는 것은 어느 하나의 치환기의 수소가 다른 치환기와 연결된 것을 말한다. 예컨대, 2개의 치환기가 연결되는 것은 페닐기와 나프틸기가 연결되어
Figure 112019120452389-pat00002
또는
Figure 112019120452389-pat00003
의 치환기가 될 수 있다. 또한, 3개의 치환기가 연결되는 것은 (치환기 1)-(치환기 2)-(치환기 3)이 연속하여 연결되는 것뿐만 아니라, (치환기 1)에 (치환기 2) 및 (치환기 3)이 연결되는 것도 포함한다. 예컨대, 페닐기, 나프틸기 및 이소프로필기가 연결되어,
Figure 112019120452389-pat00004
,
Figure 112019120452389-pat00005
또는
Figure 112019120452389-pat00006
의 치환기가 될 수 있다. 4 이상의 치환기가 연결되는 것에도 전술한 정의가 동일하게 적용된다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기; 에틸기; 프로필기; n-프로필기; 이소프로필기; 부틸기; n-부틸기; 이소부틸기; tert-부틸기; sec-부틸기; 1-메틸부틸기; 1-에틸부틸기; 펜틸기; n-펜틸기; 이소펜틸기; 네오펜틸기; tert-펜틸기; 헥실기; n-헥실기; 1-메틸펜틸기; 2-메틸펜틸기; 4-메틸-2-펜틸기; 3,3-디메틸부틸기; 2-에틸부틸기; 헵틸기; n-헵틸기; 1-메틸헥실기; 시클로펜틸메틸기; 시클로헥실메틸기; 옥틸기; n-옥틸기; tert-옥틸기; 1-메틸헵틸기; 2-에틸헥실기; 2-프로필펜틸기; n-노닐기; 2,2-디메틸헵틸기; 1-에틸프로필기; 1,1-디메틸프로필기; 이소헥실기; 2-메틸펜틸기; 4-메틸헥실기; 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 3 내지 20인 것이 더 바람직하다. 구체적으로 시클로프로필기; 시클로부틸기; 시클로펜틸기; 3-메틸시클로펜틸기; 2,3-디메틸시클로펜틸기; 시클로헥실기; 3-메틸시클로헥실기; 4-메틸시클로헥실기; 2,3-디메틸시클로헥실기; 3,4,5-트리메틸시클로헥실기; 4-tert-부틸시클로헥실기; 시클로헵틸기; 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 더 구체적으로 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시기; 에톡시기; n-프로폭시기; 이소프로폭시기; i-프로필옥시기; n-부톡시기; 이소부톡시기; tert-부톡시기; sec-부톡시기; n-펜틸옥시기; 네오펜틸옥시기; 이소펜틸옥시기; n-헥실옥시기; 3,3-디메틸부틸옥시기; 2-에틸부틸옥시기; n-옥틸옥시기; n-노닐옥시기; n-데실옥시기; 벤질옥시기; p-메틸벤질옥시기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기; 디메틸아민기; 에틸아민기; 디에틸아민기; 페닐아민기; 나프틸아민기; 바이페닐아민기; 안트라세닐아민기; 9-메틸안트라세닐아민기; 디페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; 디톨릴아민기; N-페닐톨릴아민기; 트리페닐아민기; N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 ―SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기; 트리에틸실릴기; t-부틸디메틸실릴기; 비닐디메틸실릴기; 프로필디메틸실릴기; 트리페닐실릴기; 디페닐실릴기; 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 6 내지 20인 것이 더 바람직하다. 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 6 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하고 더 구체적으로 탄소수 10 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기; 안트라세닐기; 페난트릴기; 트리페닐기; 파이레닐기; 페날레닐기; 페릴레닐기; 크라이세닐기; 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오르토(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 즉 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 2 내지 20인 것이 더 바람직하고, 상기 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기; 퓨라닐기; 피롤기; 이미다졸릴기; 티아졸릴기; 옥사졸릴기; 옥사디아졸릴기; 피리딜기; 바이피리딜기; 피리미딜기; 트리아지닐기; 트리아졸릴기; 아크리딜기; 피리다지닐기; 피라지닐기; 퀴놀리닐기; 퀴나졸리닐기; 퀴녹살리닐기; 프탈라지닐기; 피리도 피리미딜기; 피리도 피라지닐기; 피라지노 피라지닐기; 이소퀴놀리닐기; 인돌릴기; 카바졸릴기; 벤즈옥사졸릴기; 벤즈이미다졸릴기; 벤조티아졸릴기; 벤조카바졸릴기; 벤조티오펜기; 디벤조티오펜기; 벤조퓨라닐기; 페난쓰롤리닐기(phenanthroline); 이소옥사졸릴기; 티아디아졸릴기; 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가인 것을 제외하고, 상기 아릴기의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112019120452389-pat00007
[화학식 1-2]
Figure 112019120452389-pat00008
상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서, 상기 R1, R2, L1, L2, Ar1, Ar2, a, b, m 및 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 비페닐기, 치환 또는 비치환된 2가의 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 안트라센기, 치환 또는 비치환된 2가의 페난트렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 트리페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐릴렌기, 2가의 비페닐기, 2가의 터페닐기, 나프탈렌기, 2가의 안트라센기, 2가의 페난트렌기, 2가의 트리페닐렌기, 또는 2가의 플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐렌기, 나프탈렌기, 또는 2가의 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 나프탈렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 2가의 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 나프탈렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 2가의 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 나프탈렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 2가의 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 상이하고, 각각 탄소수 6 내지 20의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같고 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같고 치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같고 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 상이하고, 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 상이하고, 각각 치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 상이하고, 각각 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 은 탄소수 6 내지 20의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2 는 탄소수 6 내지 20의 아릴기다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 은 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2 는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2 는 서로 같고, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이고,
상기 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 또는 트리아진기이고,
상기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 또는 트리아진기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 또는 트리아진기이고,
상기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 카바졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 퀴놀린기, 또는 트리아진기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기의 치환기 중 어느 하나이다.
Figure 112019120452389-pat00009
상기 점선은 L1, L2와 결합하는 부분을 의미하고,
상기 R6은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 디메틸플루오렌기, 카바졸기, N-페닐카바졸기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 디메틸플루오렌기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 또는 디메틸플루오렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 카바졸기, N-페닐카바졸기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 니트로기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환된 실릴기, 탄소수 1 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소; 중수소; 니트릴기; F; Br; Cl; I; 니트로기; 메틸기; 에틸기; 프로필기; 이소프로필기; 부틸기; 터부틸기; 메톡시기; 에톡시기; 부톡시기; 터부톡시기; 메틸기, 에틸기, 또는 터부틸기로 치환된 실릴기; 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 터페닐기; 페난트렌기; 안트라센기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 카바졸기; 또는 트라이진기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기끼리 결합하여, 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기끼리 결합하여, 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 인접한 치환기끼리 결합하여, 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기끼리 결합하여, 치환 또는 비치환된 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기끼리 결합하여, 방향족 고리 또는 N, O 또는 S를 포함하는 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이거나, 서로 결합하여 알킬기로 치환된 방향족 고리, 또는 N, O 또는 S를 포함하는 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소, 페닐기, 나프틸기, 페난트렌기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 서로 결합하여 알킬기로 치환된 방향족 고리, 또는 N, O 또는 S를 포함하는 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure 112019120452389-pat00010
Figure 112019120452389-pat00011
Figure 112019120452389-pat00012
Figure 112019120452389-pat00013
Figure 112019120452389-pat00014
Figure 112019120452389-pat00015
Figure 112019120452389-pat00016
Figure 112019120452389-pat00017
Figure 112019120452389-pat00018
Figure 112019120452389-pat00019
Figure 112019120452389-pat00020
Figure 112019120452389-pat00021
Figure 112019120452389-pat00022
Figure 112019120452389-pat00023
Figure 112019120452389-pat00024
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 제1 전극(2), 유기물층(3), 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 본 발명의 화합물은 유기물층에 포함된다. 상기 도 1은 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되지 않는다.
도 2에는 기판(1) 위에 제1 전극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자억제층(7), 발광층(8) 정공저지층(9), 전자주입 및 수송층(10), 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 본 발명의 화합물은 바람직하게는 정공주입층(5), 정공수송층(6), 전자억제층(7)에 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도 1 및 도 2은 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되지 않고, 각 층 사이에 추가의 층을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자억제층, 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자억제층, 또는 정공저지층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자억제층을 포함하고, 상기 전자억제층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 유기물층 및 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸화합물의), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)화합물의](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리화합물의 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물을 이용하여 형성되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
본 명세서는 또한, 상기 화합물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
도펀트 재료로는 방향족 화합물, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3을 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 캐소드로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 캐소드 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물의 제조방법 및 이들을 이용한 유기 발광 소자의 제조는 이하의 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
하기 반응식에 있어서, 치환기의 종류 및 개수는 당업자가 공지된 출발물질을 적절히 선택함에 따라 다양한 종류의 중간체를 합성할 수 있다. 반응 종류 및 반응 조건은 당기술분야에 알려져 있는 것들이 이용될 수 있다.
Figure 112019120452389-pat00025
Figure 112019120452389-pat00026
본 명세서의 실시예에 기재된 제조식과 상기 중간체들을 통상의 기술상식을 바탕으로 적절히 조합하면, 본 명세서에 기재되어 있는 상기 화학식 1의 화합물들을 모두 제조할 수 있다.
제조예 1
Figure 112019120452389-pat00027
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-1(10.60 g, 23.72mmol), 및 화합물 a1(7.50 g, 22.59 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.26 g, 33.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180 mL으로 재결정하여 화합물 1(10.28 g, 수율: 65%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 700
제조예 2
Figure 112019120452389-pat00028
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-2(15.28 g, 27.93mmol), 및 화합물 a2(7.50 g, 26.60 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.83 g, 39.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210 mL으로 재결정하여 화합물 2(10.28 g, 수율: 65%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 750
제조예 3
Figure 112019120452389-pat00029
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-3(13.88 g, 27.93mmol), 및 화합물 a3(7.50 g, 26.60 mmol)을 자일렌 240 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.83 g, 39.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 톨루엔 210 mL으로 재결정하여 화합물 3(8.76 g, 수율: 44%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 750
제조예 4
Figure 112019120452389-pat00030
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-4(14.39 g, 28.95mmol), 및 화합물 a4(7.50 g, 27.57 mmol)을 자일렌 260 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.26 g, 33.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180 mL으로 재결정하여 화합물 4(7.76 g, 수율: 41%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 690
제조예 5
Figure 112019120452389-pat00031
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-5(16.68 g, 32.01mmol), 및 화합물 a5(7.50 g, 30.49 mmol)을 자일렌 260 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(4.39 g, 45.73 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.16 g, 0.30 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180 mL으로 재결정하여 화합물 5(12.37 g, 수율: 59%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 688
제조예 6
Figure 112019120452389-pat00032
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-6(14.64 g, 30.06mmol), 및 화합물 a6(7.50 g, 28.63 mmol)을 자일렌 280 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(4.13 g, 42.94 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.15 g, 0.29 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180 mL으로 재결정하여 화합물 6(7.39 g, 수율: 39%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 670
제조예 7
Figure 112019120452389-pat00033
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-1(11.50 g, 25.74mmol), 및 화합물 a7(7.50 g, 24.51 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.53 g, 36.76 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.13 g, 0.25 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210 mL으로 재결정하여 화합물 7(9.15 g, 수율: 55%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 674
제조예 8
Figure 112019120452389-pat00034
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-2(15.28 g, 27.93mmol), 및 화합물 a8(7.50 g, 26.60 mmol)을 자일렌 250 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.83 g, 39.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 210 mL으로 재결정하여 화합물 8(11.64 g, 수율: 51%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 700
제조예 9
Figure 112019120452389-pat00035
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-3(19.00 g, 38.23mmol), 및 화합물 a9(7.50 g, 36.41 mmol)을 자일렌 240 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.25 g, 54.61 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.19 g, 0.36 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 톨루엔 210 mL으로 재결정하여 화합물 9(8.29 g, 수율: 36%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 624
제조예 10
Figure 112019120452389-pat00036
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-4(19.00 g, 38.23mmol), 및 화합물 a10(7.50 g, 36.41 mmol)을 자일렌 260 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.25 g, 54.61 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.19 g, 0.36 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 180 mL으로 재결정하여 화합물 10(7.95 g, 수율: 32%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 690
제조예 11
Figure 112019120452389-pat00037
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-5(16.68 g, 32.01mmol), 및 화합물 a11(7.50 g, 30.49 mmol)을 자일렌 260 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(4.39 g, 45.73 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.16 g, 0.30 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 150 mL으로 재결정하여 화합물 11(12.37 g, 수율: 59%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 688
제조예 12
Figure 112019120452389-pat00038
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-6(15.14 g, 31.10mmol), 및 화합물 a12(7.50 g, 30.49 mmol)을 자일렌 280 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(4.39 g, 45.73 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.16 g, 0.30 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 160 mL으로 재결정하여 화합물 12(7.14 g, 수율: 36%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 670
제조예 13
Figure 112019120452389-pat00039
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-1(10.60 g, 23.72mmol), 및 화합물 a13(7.50 g, 22.59 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.26 g, 33.89 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.14 g, 0.27 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 아세톤 230 mL으로 재결정하여 화합물 13(9.26 g, 수율: 60%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 700
제조예 14
Figure 112019120452389-pat00040
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-1(13.05 g, 29.20mmol), 및 화합물 a14(7.50 g, 28.63 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(4.13 g, 42.94 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.15 g, 0.29 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 아세톤 220 mL으로 재결정하여 화합물 14(10.17 g, 수율: 70%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 764
제조예 15
Figure 112019120452389-pat00041
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-1(11.10 g, 24.84mmol), 및 화합물 a15(7.50 g, 24.35 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.53 g, 36.76 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.12 g, 0.24 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 230 mL으로 재결정하여 화합물 15(9.52 g, 수율: 58%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 676
제조예 16
Figure 112019120452389-pat00042
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B-1(10.62 g, 23.76mmol), 및 화합물 a16(7.50 g, 23.29 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.36 g, 34.94 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.12 g, 0.23 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260 mL으로 재결정하여 화합물 16(10.69 g, 수율: 67%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 690
제조예 17
Figure 112019120452389-pat00043
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A-1(10.12 g, 22.63mmol), 및 화합물 a17(7.50 g, 22.19 mmol)을 자일렌 220 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(3.20 g, 33.28 mmol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀) 팔라듐(0)(0.11 g, 0.22 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염기를 제거한 후 자일렌을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 260 mL으로 재결정하여 화합물 17(10.69 g, 수율: 67%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 706
실시예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(여과)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 양극인 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 HI1 및 하기 화합물 HI2의 화합물을 98:2(몰비)의 비가 되도록 100Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 하기 화학식 HT1으로 표시되는 화합물(1150Å)을 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 50Å으로 화합물 1을 진공 증착하여 전자억제층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자억제층 위에 막 두께 200Å으로 하기 화학식 BH로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 BD로 표시되는 화합물을 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 막 두께 50Å으로 하기 화학식 HB1으로 표시되는 화합물을 진공 증착하여 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공저지층 위에 하기 화학식 ET1으로 표시되는 화합물과 하기 화학식 LiQ로 표시되는 화합물을 1:1의 중량비로 진공증착하여 310Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure 112019120452389-pat00044
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2ⅹ10-7 ~ 5ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1-2 내지 실시예 1-17
화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1-1 내지 1-7
화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 1에서 사용한 EB2 내지 EB8 의 화합물을 하기와 같다.
Figure 112019120452389-pat00045
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(1600 nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
화합물
(전자억제층)		 전압
(V@10mA
/cm2)		 효율
(cd/A@10mA
/cm2)		 색좌표
(x,y)		 T95
(hr)
실시예 1-1 화합물 1 4.38 6.55 (0.145, 0.046) 280
실시예 1-2 화합물 2 4.52 6.23 (0.144, 0.045) 245
실시예 1-3 화합물 3 4.54 6.26 (0.144, 0.043) 240
실시예 1-4 화합물 4 4.56 6.27 (0.146, 0.045) 235
실시예 1-5 화합물 5 4.58 6.21 (0.147, 0.044) 250
실시예 1-6 화합물 6 4.47 6.48 (0.146, 0.044) 245
실시예 1-7 화합물 7 4.32 6.54 (0.144, 0.046) 280
실시예 1-8 화합물 8 4.39 6.45 (0.146, 0.046) 265
실시예 1-9 화합물 9 4.52 6.27 (0.145, 0.047) 260
실시예 1-10 화합물 10 4.45 6.43 (0.144, 0.045) 265
실시예 1-11 화합물 11 4.51 6.27 (0.144, 0.045) 260
실시예 1-12 화합물 12 4.53 6.22 (0.144, 0.044) 265
실시예 1-13 화합물 13 4.36 6.58 (0.144, 0.044) 280
실시예 1-14 화합물 14 4.38 6.57 (0.144, 0.043) 285
실시예 1-15 화합물 15 4.37 6.59 (0.144, 0.043) 285
실시예 1-16 화합물 16 4.39 6.58 (0.146, 0.045) 280
실시예 1-17 화합물 17 4.37 6.53 (0.147, 0.044) 285
비교예 1-1 EB2 5.22 5.78 (0.142, 0.047) 130
비교예 1-2 EB3 4.86 5.19 (0.141, 0.045) 165
비교예 1-3 EB4 5.13 5.35 (0.143, 0.046) 35
비교예 1-4 EB5 6.13 4.38 (0.142, 0.047) 80
비교예 1-5 EB6 4.75 5.82 (0.144, 0.047) 180
비교예 1-6 EB7 5.06 5.05 (0.145, 0.046) 135
비교예 1-7 EB8 5.36 5.56 (0.143, 0.045) 120
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물을 전자억제층으로 사용한 유기 발광 소자는, 유기 발광 소자의 효율, 구동 전압 및 안정성 면에서 우수한 특성을 나타내었다.아민-비페닐-페닐의 결합순서를 가지는 EB2 또는 아민기와 비페닐기가 메타(meta)형태로 결합한 EB3 또는 분지쇄 형태 비페닐기가 고리를 형성하는 EB4 또는 아민기와 분지쇄 비페닐기 사이에 추가의 페닐기가 있는 EB5 물질들을 사용하여 제조된 비교예 1-1 내지 1-4의 유기 발광 소자보다 저전압, 고효율 및 장수명의 특성을 나타내었다.
EB6 및 EB7는 비페닐기를 포함하나, 말단의 치환기이거나, 연결기의 형태가 본 발명의 화합물과는 상이하고, EB8은 비페닐기를 화합물 내에 포함하지 않는다. 실시예 1-1 내지 1-16의 경우, EB6 내지 EB8을 이용한 비교예 1-5 내지 1-7에 비하여, 저전압, 고효율, 장수명의 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(전자억제층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 제1 전극
3: 유기물층
4: 제2 전극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자억제층
8: 발광층
9: 정공저지층
10: 전자주입 및 수송층

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112021038975481-pat00046

    상기 화학식 1에 있어서,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이고,
    R1는 수소 또는 중수소이고,
    R2는 수소, 중수소, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이거나, 인접한 치환기끼리 결합하여, 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환된 플루오렌 고리, 디벤조퓨란고리, 또는 디벤조티오펜고리를 형성하고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기이고,
    a는 0 내지 7의 정수이고, a가 2 이상인 경우, 상기 R1은 서로 같거나 상이하고,
    b는 0 내지 5의 정수이고, b가 2 이상인 경우, 상기 R2은 서로 같거나 상이하고,
    m 및 n은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
    m이 2인 경우, 상기 L1은 서로 같거나 상이하고,
    n이 2인 경우, 상기 L2은 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112019120452389-pat00047

    [화학식 1-2]
    Figure 112019120452389-pat00048

    상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서, 상기 R1, R2, L1, L2, Ar1, Ar2, a, b, m 및 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019120452389-pat00049

    Figure 112019120452389-pat00050

    Figure 112019120452389-pat00051

    Figure 112019120452389-pat00052

    Figure 112019120452389-pat00053

    Figure 112019120452389-pat00054

    Figure 112019120452389-pat00055

    Figure 112019120452389-pat00056

    Figure 112019120452389-pat00057

    Figure 112019120452389-pat00058

    Figure 112019120452389-pat00059

    Figure 112019120452389-pat00060

    Figure 112019120452389-pat00061

    Figure 112019120452389-pat00062

    Figure 112019120452389-pat00063
  6. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1, 2 및 5 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 전자억제층을 포함하고, 상기 전자억제층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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