KR102167038B1 - 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Condensed compound and organic light emitting diode comprising the same}
유기 발광 소자용 화합물 및 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다.
상기 애노드 및 캐소드간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 구조를 갖는 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자를 제공한다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112013026692474-pat00001
<화학식 2>
Figure 112013026692474-pat00002
상기 화학식 1 중,
A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 서로 축합되어 있고;
A2 고리는 상기 화학식 2로 표시되되, 상기 화학식 2 중 Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab이고;
A1 고리, A3 고리, A4 고리 및 A5 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 및 치환 또는 비치환된 나프탈렌 고리 중에서 선택되고;
R1 및 R2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되되, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하지 않는 고리 비-형성 치환기(non-ring forming substituent)이고;
L1은 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되고;
aa는 0 내지 5의 정수이고;
R11은 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되고;
ab는 1 내지 10의 정수이다.
다른 구현예에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 상기 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 축합환 화합물을 포함한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율 및 고색순도를 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure 112013026692474-pat00003
상기 화학식 1 중 A1 고리, A2 고리 및 A3 고리는 서로 축합되어 있다. A1 고리, A4 고리 및 A5 고리 각각도 이웃한 고리와 서로 축합되어 있다.
상기 화학식 1 중, A2 고리는 하기 화학식 2로 표시된다. 하기 화학식 2 중 Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab일 수 있다. 이 중, L1, aa, R11 및 ab에 대한 설명은 후술하기로 한다.
<화학식 2>
Figure 112013026692474-pat00004
상기 화학식 1 중 A1 고리, A3 고리, A4 고리 및 A5 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 및 치환 또는 비치환된 나프탈렌 고리 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1은 A1 고리, A2 고리, A3 고리, A4 고리 및 A5 고리가 축합된 방식에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1은 A2 고리가 축합된 방식에 따라 하기 화학식 3 또는 4로 표시될 수 있다:
<화학식 3> <화학식 4>
Figure 112013026692474-pat00005
Figure 112013026692474-pat00006
상기 화학식 3 및 4에서 C1 내지 C10은 해당 위치의 탄소 원자를 나타낸 것으로서, 탄소들이 서로 구별되도록 번호와 함께 기재한 것이다.
상기 화학식 3 및 4 중 A1 고리는 하기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 5(1)> <화학식 5(2)>
Figure 112013026692474-pat00007
Figure 112013026692474-pat00008
상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 ac는 1 또는 2일 수 있다. ac가 2일 경우, 2개의 R21은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 3 및 4 중 A3 고리는 하기 화학식 6(1) 내지 6(4) 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 6(1)> <화학식 6(2)> <화학식 6(3)> <화학식 6(4)>
Figure 112013026692474-pat00009
Figure 112013026692474-pat00010
Figure 112013026692474-pat00011
Figure 112013026692474-pat00012
상기 화학식 6(1) 내지 6(4) 중 ae는 1 내지 4의 정수이고, af는 1 내지 6의 정수일 수 있다. ae가 2 이상일 경우, 2 이상의 R22는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. af가 2 이상일 경우, 2 이상의 R22는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 3 및 4 중 A4 고리는 하기 화학식 7(1) 내지 7(4) 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 7(1)> <화학식 7(2)> <화학식 7(3)> <화학식 7(4)>
Figure 112013026692474-pat00013
Figure 112013026692474-pat00014
Figure 112013026692474-pat00015
Figure 112013026692474-pat00016
상기 화학식 7(1) 내지 7(4) 중 ag는 1 내지 3의 정수이고, ah는 1 내지 5의 정수일 수 있다. ag가 2 이상일 경우, R23은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. ah가 2 이상일 경우, R23은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 3 및 4 중 A5 고리는 하기 화학식 8(1) 내지 8(4) 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 8(1)> <화학식 8(2)> <화학식 8(3)> <화학식 8(4)>
Figure 112013026692474-pat00017
Figure 112013026692474-pat00018
Figure 112013026692474-pat00019
Figure 112013026692474-pat00020
상기 화학식 8(1) 내지 8(4) 중 ai는 1 내지 4의 정수이고, aj는 1 내지 7의 정수일 수 있다. ai가 2 이상일 경우, 2 이상의 R24는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, aj는 2 이상일 경우, 2 이상의 R24는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 5(1) 내지 5(2), 6(1) 내지 6(4), 7(1) 내지 7(4) 및 8(1) 내지 8(4) 중 C1 내지 C10으로 표시된 탄소 원자의 위치는 상기 화학식 3 및 4에 표시된 바와 동일하다.
상기 화학식 5(1) 내지 5(2), 6(1) 내지 6(4), 7(1) 내지 7(4) 및 8(1) 내지 8(4) 중 R21 내지 R24는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, 및 -(L2)ao-(R12)ap 중에서 선택될 수 있다. 여기서, 상기 -(L2)ao-(R12)ap 중 L2는 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기이고, ao는 0 내지 5의 정수이고, R12는 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기이고, ap는 1 내지 10의 정수일 수 있다.
예를 들어, 상기 R21 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기 등) 및 C1-C20알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
C6-C14아릴기(예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등) 및 C2-C14헤테로아릴기(예를 들면, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기 등);
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C14아릴기 및 C2-C14헤테로아릴기; 및
-(L2)ao-(R12)ap; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 및 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene) 중에서 선택되고; ao는 0, 1 또는 2이고; R12는 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 포함한 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택되고; ap는 1 또는 2일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 R21 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기;
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기; 및
-(L2)ao-(R12)ap; 중에서 선택될 수 있다.
여기서, 상기 L2는 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기 및 안트릴렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택되고; ao는 0, 1 또는 2이고; R12는 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 중에서 선택되고; ap는 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 상기 화학식 3으로 표시되되, 상기 화학식 3 중, A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시될 수 있다. 상기 화학식 5(1) 및 5(2)에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
다른 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 상기 화학식 3으로 표시되되, 상기 화학식 3 중 A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시되고, A3 고리는 상기 화학식 6(1) 및 6(2) 중 하나로 표시되고, A4 고리는 상기 화학식 7(1) 및 7(3) 중 하나로 표시되고, A5 고리는 상기 화학식 8(1) 및 8(3) 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 5(1), 5(2), 6(1), 6(2), 7(1), 7(3), 8(1) 및 8(3)에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
상기 화학식 2 중 Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2 중, Y1은 N-(L1)aa-(R11)ab일 수 있다.
상기 N-(L1)aa-(R11)ab 중 L1은 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, L1은 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 L1은, 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 및 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene) 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 안트릴렌기 및 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 L1은 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 안트릴렌기 및 파이레닐렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 안트릴렌기 및 파이레닐렌기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 N-(L1)aa-(R11)ab 중 aa는 0 내지 5의 정수일 수 있다. 예를 들어, aa는 0, 1 또는 2일 수 있다. 상기 aa가 2 이상일 경우, 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 N-(L1)aa-(R11)ab 중 R11은 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다.
상기 R11은 치환 또는 비치환된 C6-C14아릴기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 R11은, 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11은 치환 또는 비치환된 피롤일기, 치환 또는 비치환된 피라졸일기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퓨리닐기, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 및 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기 중에서 선택될 수 있다.
상기 R11은
피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 N-(L1)aa-(R11)ab 중 R11은 하기 화학식 9 내지 15 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 9> <화학식 10>
Figure 112013026692474-pat00021
Figure 112013026692474-pat00022
<화학식 11> <화학식 12>
Figure 112013026692474-pat00023
Figure 112013026692474-pat00024
<화학식 13> <화학식 14>
Figure 112013026692474-pat00025
Figure 112013026692474-pat00026
<화학식 15>
Figure 112013026692474-pat00027
상기 화학식 9 내지 15 중,
X1는 N 또는 C(R33)이고, X2는 N 또는 C(R34)이고, X3는 N 또는 C(R35)이되, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는 N이고; R31 내지 R35는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중에서 선택되고; ak는 1 내지 6의 정수이고; am은 1 내지 5의 정수이고; *는 Y1 중 L1 또는 질소와의 결합 사이트일 수 있다.
상기 화학식 9 중, X1는 N 또는 C(R33)이고, X2는 N 또는 C(R34)이고, X3는 N 또는 C(R35)이되, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는 N이고; R31 내지 R35는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 9 중, X1, X2 및 X3가 모두 N이거나; X1 및 X3는 N이고, X2는 C(R34)이거나; X1 및 X2는 N이고, X3는 C(R35)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 화학식 1 중, Y1은 S 또는 O일 수 있다. 이 때, 화학식 1 중 A5 고리는 상기 화학식 8(1) 내지 8(4) 중 하나로 표시되되, 화학식 8(1) 중 ai개의 R24 중 적어도 하나 및 화학식 8(2) 내지 8(4) 중 aj개의 R24 중 적어도 하나는 상술한 바와 같은 -(L2)ao-(R12)ap일 수 있다. 상기 -(L2)ao-(R12)ap에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 1의 축합환 화합물은 하기 화학식 3A로 표시될 수 있다:
<화학식 3A>
Figure 112013026692474-pat00028
상기 화학식 3A 중 상기 A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시되고, 상기 A3 고리는 상기 화학식 6(1) 내지 6(4) 중 하나로 표시되고, 상기 A4 고리는 상기 화학식 7(1) 내지 7(4) 중 하나로 표시되고, 상기 A5 고리는 상기 화학식 8(1) 내지 8(4) 중 하나로 표시될 수 있다. 여기서, 상기 5(1), 5(2), 6(1) 내지 6(4), 7(1) 내지 7(4) 및 8(1) 내지 8(4) 중 R21 내지 R24는 수소일 수 있다.
또는, 상기 화학식 3A 중 상기 A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시되고, A3 고리는 상기 화학식 6(1) 및 6(2) 중 하나로 표시되고, A4 고리는 상기 화학식 7(1) 및 7(3) 중 하나로 표시되고, A5 고리는 상기 화학식 8(1) 및 8(3) 중 하나로 표시될 수 있다. 여기서, 상기 5(1) 내지 5(3), 6(1), 6(2), 7(1), 7(3), 8(1) 및 8(3) 중 R21 내지 R24는 수소일 수 있다.
또는, 상기 화학식 1의 축합환 화합물은, 하기 화학식 3B 또는 3C로 표시될 수 있다:
<화학식 3B>
Figure 112013026692474-pat00029
<화학식 3C>
Figure 112013026692474-pat00030
상기 화학식 3B 및 C 중 상기 A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시되고, 상기 A3 고리는 상기 화학식 6(1) 내지 6(4) 중 하나로 표시되고, 상기 A4 고리는 상기 화학식 7(1) 내지 7(4) 중 하나로 표시될 수 있다. 여기서, 상기 5(1), 5(2), 6(1) 내지 6(4) 및 7(1) 내지 7(4) 중 R21 내지 R23은 수소일 수 있다. 상기 화학식 3B 및 3C 중 L2, ao, R12 및 ap에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
또는, 상기 화학식 3B 및 3C 중 상기 A1 고리는 상기 화학식 5(1) 및 5(2) 중 하나로 표시되고, A3 고리는 상기 화학식 6(1) 및 6(2) 중 하나로 표시되고, A4 고리는 상기 화학식 7(1) 및 7(3) 중 하나로 표시될 수 있다. 여기서, 상기 5(1), 5(2), 6(1), 6(2), 7(1) 및 7(3) 중 R21 내지 R23은 수소일 수 있다. 상기 화학식 3B 및 3C 중 L2, ao, R12 및 ap에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되되, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하지 않는 고리 비-형성 치환기(non-ring forming substituent)이다. 즉, 화학식 1 중 R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하지 않는다.
상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 치환 또는 비치환된 C6-C14아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기; C6-C14아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C14아릴기; 중에서 선택될 수 있다.
구체적으로, 예를 들어, 상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 하기 화학식 3-1 내지 3-20 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 3-1> <화학식 3-2>
Figure 112013026692474-pat00031
Figure 112013026692474-pat00032
<화학식 3-3> <화학식 3-4>
Figure 112013026692474-pat00033
Figure 112013026692474-pat00034
<화학식 3-5> <화학식 3-6>
Figure 112013026692474-pat00035
Figure 112013026692474-pat00036
<화학식 3-7> <화학식 3-8>
Figure 112013026692474-pat00037
Figure 112013026692474-pat00038
<화학식 3-9> <화학식 3-10>
Figure 112013026692474-pat00039
Figure 112013026692474-pat00040
<화학식 3-11> <화학식 3-12>
Figure 112013026692474-pat00041
Figure 112013026692474-pat00042
<화학식 3-13> <화학식 3-14>
Figure 112013026692474-pat00043
Figure 112013026692474-pat00044
<화학식 3-15> <화학식 3-16>
Figure 112013026692474-pat00045
Figure 112013026692474-pat00046
<화학식 3-17> <화학식 3-18>
Figure 112013026692474-pat00047
Figure 112013026692474-pat00048
<화학식 3-19> <화학식 3-20>
Figure 112013026692474-pat00049
Figure 112013026692474-pat00050
상기 화학식 3-1 내지 3-20 중 R1, R2, R21 내지 R24, Y1 및 ac 내지 aj에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 3-1 내지 3-2 중, Y1은 N-(L1)aa-(R11)ab이고; R21 내지 R24는 수소일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 화학식 3-1 내지 3-20 중, Y1이 S 또는 O이고; R21 내지 R23이 수소이고; ai 및 aj는 1이고; R24는 -(L2)ao-(R12)ap일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 L2, ao, R12 및 ap에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
다른 일 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 4-20 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 4-1> <화학식 4-2>
Figure 112013026692474-pat00051
Figure 112013026692474-pat00052
<화학식 4-3> <화학식 4-4>
Figure 112013026692474-pat00053
Figure 112013026692474-pat00054
<화학식 4-5> <화학식 4-6>
Figure 112013026692474-pat00055
Figure 112013026692474-pat00056
<화학식 4-7> <화학식 4-8>
Figure 112013026692474-pat00057
Figure 112013026692474-pat00058
<화학식 4-9> <화학식 4-10>
Figure 112013026692474-pat00059
Figure 112013026692474-pat00060
<화학식 4-11> <화학식 4-12>
Figure 112013026692474-pat00061
Figure 112013026692474-pat00062
<화학식 4-13> <화학식 4-14>
Figure 112013026692474-pat00063
Figure 112013026692474-pat00064
<화학식 4-15> <화학식 4-16>
Figure 112013026692474-pat00065
Figure 112013026692474-pat00066
<화학식 4-17> <화학식 4-18>
Figure 112013026692474-pat00067
Figure 112013026692474-pat00068
<화학식 4-19> <화학식 4-20>
Figure 112013026692474-pat00069
Figure 112013026692474-pat00070
상기 화학식 4-1 내지 4-20 중 R1, R2, R21 내지 R24, Y1 및 ac 내지 aj에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 3-1 내지 3-20 및 4-1 내지 4-20 중 R1 및 R2는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 치환 또는 비치환된 C6-C14아릴기 중에서 선택되고; R21 내지 R24는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기; 및 -(L2)ao-(R12)ap ; 중에서 선택되고; Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab이고; ac 내지 aj는 1 또는 2일 수 있다. 여기서, 상기 L1는 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기 및 치환 또는 비치환된 안트릴렌기 중에서 선택되고; aa는 0, 1 또는 2이고; R11은 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 및 이소퀴놀리닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 및 이소퀴놀리닐기; 중에서 선택되고; ab는 1 또는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 3-1 내지 3-20 내지 4-1 내지 4-20 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기; 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택되고; R21 내지 R24는 서로 독립적으로, 수소이고; Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab이고; ac 내지 aj는 1 또는 2일 수 있다. 여기서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기 및 치환 또는 비치환된 안트릴렌기 중에서 선택되고; aa는 0, 1 또는 2이고; R11은 상기 화학식 9로 표시되고; ab는 1 또는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 축합환 화합물은 상기 화학식 3-1, 3-6, 3-9, 3-11 및 3-14 중 하나로 표시되되, 상기 화학식 3-1, 3-6, 3-9, 3-11 및 3-14 중 Y1은 N-(L1)aa-(R11)ab이고; 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene) 및 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene) 중에서 선택되고; aa는 0, 1 또는 2이고; R11은 상기 화학식 9로 표시되고; ab는 1 또는 2이고; R1 및 R2는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 상기 화학식 3-1, 3-6, 3-9, 3-11 및 3-14 중 하나로 표시되되, 상기 화학식 3-1, 3-6, 3-9, 3-11 및 3-14 중 Y1은 O 또는 S이고, R24는-(L2)ao-(R12)ap이고; 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 및 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene) 중에서 선택되고; ao는 0, 1 또는 2이고; R12은 상기 화학식 9로 표시되고; ap는 1 또는 2이고; R1 및 R2는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 13 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013026692474-pat00071
Figure 112013026692474-pat00072
Figure 112013026692474-pat00073
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중 A2 고리일 수 있는 화학식 2 중 Y1은 O, S 또는 N-(L1)aa-(R11)ab인 바, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 홀 이동도와 전자 이동도를 균형있게 증대시킬 수 있는 장점을 가질 수 있다. 따라서, 유기 발광 소자의 발광층 재료, 구체적으로는 인광 호스트 재료로서 유용하게 사용될 수 있다.
<화학식 1> <화학식 2>
Figure 112013026692474-pat00074
Figure 112013026692474-pat00075
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 중 R1 및 R2는 서로 연결되지 않는다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 합성이 용이하며, 증착에 적합한 분자량을 갖고 내열성을 가질 수 있는 바, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 장수명을 가질 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고구동 전압, 고효율, 고휘도 및 장수명의 효과를 가질 수 있다.
상기 화학식 1을 갖는 축합환 화합물은 공지의 유기 합성 방법을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 축합환 화합물의 합성 방법은 후술하는 실시예를 참조하여 당업자에게 용이하게 인식될 수 있다.
상기 화학식 1의 축합환 화합물은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 축합환 화합물은 발광층에 사용될 수 있다.
따라서, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하되, 상기 유기층은 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시된 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 상기 발광층에 존재할 수 있다. 여기서, 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물은 호스트의 역할을 하고, 상기 발광층은 상기 축합환 화합물 외에 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는, Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb 또는 Tm를 포함한 유기 금속 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 "(유기층이) 축합환 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 축합환 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 축합환 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 축합환 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 축합환 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1은 발광층에 존재하고 상기 화합물 2는 전자 수송층에 존재할 수 있음)할 수 있다.
상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "H-기능층(H-functional layer)"이라 함), 버퍼층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송 기능 및 전자 주입 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "E-기능층(E-functional layer)"이라 함) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 기판(11)으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(13)은 기판 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(13)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(13)은 반사형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 이용하면, 상기 제1전극(13)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.
상기 제1전극(13)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(13)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(13) 상부로는 유기층(15)이 구비되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(13) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 물질로는 공지된 정공 주입 물질을 사용할 수 있는데, 공지된 정공 주입 물질로는, 예를 들면, N,N′-디페닐-N,N′-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4′-디아민(N,N′-diphenyl-N,N′-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4′-diamine: DNTPD), 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA [4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine], NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA, 2-TNATA, Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013026692474-pat00076
Figure 112013026692474-pat00077
Figure 112013026692474-pat00078
상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
공지된 정공 수송 재료로는, 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013026692474-pat00079
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 H-기능층(정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층)에는 상술한 바와 같은 정공 주입층 물질 및 정공 수송층 물질 중에서 1 이상의 물질이 포함될 수 있으며, 상기 H-기능층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 H-기능층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 및 수성 특성을 얻을 수 있다.
한편, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화학식 300으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 350으로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
<화학식 300>
Figure 112013026692474-pat00080
<화학식 350>
Figure 112013026692474-pat00081
상기 화학식 300 중, Ar11 및 Ar12는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기일 수 있다.
예를 들어, 상기 Ar11 및 Ar12는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 300 중, 상기 e 및 f는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 e는 1이고, f는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 및 350 중, R51 내지 R58, R61 내지 R69 및 R71 내지 R72는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기일 수 있다.
예를 들어, 상기 R51 내지 R58, R61 내지 R69 및 R71 내지 R72은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 및 350 중, R109, Ar21 및 Ar22는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 중 하나일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 300으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 300A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 300A>
Figure 112013026692474-pat00082
상기 화학식 300A 중, R51, R61, R62 및 R59에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화합물 301 내지 320 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013026692474-pat00083
Figure 112013026692474-pat00084
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 공지된 정공 주입 물질, 공지된 정공 수송 물질 및/또는 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 물질 외에, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-CTNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 200 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 200> <F4-TCNQ>
Figure 112013026692474-pat00085
Figure 112013026692474-pat00086
상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층이 상기 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나와 상기 발광층 사이에는 버퍼층이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층은 공지된 정공 주입 재료, 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 또는, 상기 버퍼층은 버퍼층 하부에 형성된 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층에 포함된 물질 중 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이어서, 정공 수송층, H-기능층 또는 버퍼층 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트로서, 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 사용할 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다.
한편, 상기 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 적어도 하나는 하나는 하기 도펀트를 포함할 수 있다(ppy = 페닐피리딘)
에를 들어, 청색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013026692474-pat00087
Figure 112013026692474-pat00088
Figure 112013026692474-pat00089
Figure 112013026692474-pat00090
Figure 112013026692474-pat00091
Figure 112013026692474-pat00092
DPAVBi
Figure 112013026692474-pat00093
TBPe
에를 들어, 적색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상기 적색 도펀트로서, 후술한 DCM 또는 DCJTB를 사용할 수도 있다.
Figure 112013026692474-pat00094
Figure 112013026692474-pat00095
Figure 112013026692474-pat00096
Figure 112013026692474-pat00097
에를 들어, 녹색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 녹색 도펀트로서, 하기 C545T를 사용할 수 있다.
Figure 112013026692474-pat00098
Figure 112013026692474-pat00099
한편, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013026692474-pat00100
Figure 112013026692474-pat00101
Figure 112013026692474-pat00102
Figure 112013026692474-pat00103
Figure 112013026692474-pat00104
Figure 112013026692474-pat00105
Figure 112013026692474-pat00106
Figure 112013026692474-pat00107
Figure 112013026692474-pat00108
또한, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Os-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013026692474-pat00109
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송층(ETL)을 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 전자 수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), ADN, 화합물 201, 화합물 202 등과 같은 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013026692474-pat00110
Figure 112013026692474-pat00111
<화합물 201> <화합물 202>
Figure 112013026692474-pat00112
Figure 112013026692474-pat00113
Figure 112013026692474-pat00114
BCP
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
또는, 상기 전자 수송층은 공지의 전자 수송성 유기 화합물 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 화합물은 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체의 비제한적인 예로는, 리튬 퀴놀레이트(LiQ) 또는 하기 화합물 203 등을 들 수 있다:
<화합물 203>
Figure 112013026692474-pat00115
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
이와 같은 유기층(15) 상부로는 제2전극(17)이 구비되어 있다. 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 박막으로 형성하여 투과형 전극을 얻을 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용한 투과형 전극을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 발광층에 인광 도펀트를 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 정공 수송층과 발광층 사이 또는 H-기능층과 발광층 사이에에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 정공 저지층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 정공 저지층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 될 수 있다. 공지의 정공 저지 재료도 사용할 수 있는데, 이의 예로는, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 예를 들면, 하기와 같은 BCP를 정공 저지층 재료로 사용할 수 있다.
Figure 112013026692474-pat00116
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중, 비치환된 C1-C60알킬기(또는 C1-C60알킬기)의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등과 같은 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 알킬기를 들 수 있고, 치환된 C1-C60알킬기 중 적어도 하나의 치환기는, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀일기, 및 이소퀴놀일기 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 및 -N(Q11)(Q12); 및 -Si(Q13)(Q14)(Q15) (여기서, 상기 Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기이고, Q13 내지 Q15는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기임); 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 비치환된 C1-C60알콕시기(또는 C1-C60알콕시기)는 -OA(단, A는 상술한 바와 같은 비치환된 C1-C60알킬기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 등이 있고, 치환된 C1-C60알콕시기의 치환기 구체예는, 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 치환기 구체예를 참조한다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알케닐기(또는 C2-C60알케닐기)는 상기 비치환된 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 있다. 치환된 C2-C60알케닐기의 치환기 구체예는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 치환기 구체예를 참조한다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알키닐기(또는 C2-C60알키닐기)는 상기 정의된 바와 같은 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 삼중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에티닐(ethynyl), 프로피닐(propynyl), 등이 있다. 상기 치환된 C2-C60알키닐기의 치환기 구체예는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 치환기 구체예를 참조한다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C60아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 비치환된 C6-C60아릴렌기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 아릴기 및 아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 치환된 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기의 치환기 구체예는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 치환기 구체예를 참조한다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예로는 페닐기, C1-C10알킬페닐기(예를 들면, 에틸페닐기), C1-C10알킬비페닐기(예를 들면, 에틸비페닐기), 할로페닐기(예를 들면, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기), 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, o-, m-, 및 p-톨일기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 할로나프틸기(예를 들면, 플루오로나프틸기), C1-C10알킬나프틸기(예를 들면, 메틸나프틸기), C1-C10알콕시나프틸기(예를 들면, 메톡시나프틸기), 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기 등을 들 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 여기서, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리는 서로 융합될 수 있다. 상기 치환된 C2-C60헤테로아릴기 및 치환된 C2-C60헤테로아릴렌기의 치환기 구체예는 상술한 C1-C60알킬기 치환기 구체예를 참조한다.
상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴기의 예에는, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 티아졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이미다졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 등을 들 수 있다. 상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기의 예는 상기 상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기는 -OA2(여기서, A2는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기는 -SA3(여기서, A3는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
[실시예]
합성예 1: 화합물 1의 합성
하기 반응식 1에 따라 화합물 1을 합성하였다:
<반응식 1>
Figure 112013026692474-pat00117
중간체 1-1 중간체 1-2
Figure 112013026692474-pat00118
중간체 1-3 중간체 1-4 중간체 1-5
Figure 112013026692474-pat00119
중간체 1-6 화합물 1
중간체 1-1의 합성
카바졸 20g(119.61mmol)을 2-브로모아이도벤젠 67.68g(239.22mmol), 카파 아이오다이드 11.40g(59.81mmol), 포타슘카보네이트 33.06g(239.22mmol)을 질소 분위기 하에서 자이렌에 용해시키고, 환류 교반하였다. 12 시간 후, 상온까지 냉각하고 증류수를 추가한 다음, 메틸클로라이드(MC)로 추출한 후, 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 칼럼 분리하여, 중간체 1-1 32.64g(101.67mmol, 85%)을 수득하였다.
중간체 1-2의 합성
중간체 1-1 20g(62.30mmol)을 THF 100ml에 녹이고 -78℃에서 n-buLi 24.91ml(62.30mmol, 2.5M in hexane)을 천천히 추가하였다. 2 시간 교반 후, 아세톤 4.70ml(80.99mmol)을 넣은 다음, 천천히 상온까지 승온하고, NaHCO3 수용액을 추가한 후, MC로 추출하였다. 이로부터 수득한 결과물을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류한 다음, 별도의 2구 플라스크에 넣어 100ml의 아세트산(acetic acid)과 혼합하였다. 촉매량의 HCl 수용액 (5mol%, 12N)을 넣고 환류 교반한 다음, 12 시간 후, 상온으로 냉각하고 증류수를 넣어 MC로 추출한 후, 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 칼럼 분리하여 중간체 1-2 11.47g(40.50mmol, 65%)를 수득하였다.
중간체 1-3의 합성
중간체 1-2 20g(70.64mmol)을 디메틸포름아미드(DMF) 200ml에 용해시키고, N-브로모숙신이미디(NBS) 13.83g(77.70mmol)을 추가하였다. 상온에서 10시간 교반 후 유기 용매를 감압 증류한 다음, 증류수를 넣고 EA로 추출하였다. 이로부터 얻은 결과물을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류한 다음, 컬럼 분리하여 중간체 1-3 22.19g(61.45mmol, 87%)을 수득하였다.
중간체 1-4의 합성
중간체 1-3 20g(55.39mmol)을 테트라히드로퓨란(THF) 200ml에 용해시키고, -78℃에서 n-buLi 22.15ml (55.39mmol, 2.5M in hexane)을 천천히 추가하였다. 1 시간 교반 후, 트리메틸보레이트 8.02ml(72.01mmol)를 추가하고, 천천히 상온까지 승온시키고, 12 시간 교반하였다. 증류수를 넣고 EA로 추출한 후, 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 컬럼 분리 하여 중간체 1-4 10.87g(33.24mmol, 60%)을 수득하였다.
중간체 1-5의 합성
중간체 1-4 20g(61.14mmol), 브로모-2-니트로벤젠 14.81g(73.36mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Pd(PPh3)4) 1.78g(1.53mmol), 2M K2CO3 수용액 49.98ml(101.89mmol), 톨루엔 160ml 및 에탄올 60ml를 넣고 환류 교반하였다. 4 시간 후 상온까지 냉각하고 증류수를 추가한 후, EA로 추출하고 황산마그네슘으로 건조한 다음, 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 컬럼 분리하여 중간체 1-6 18.78g(46.46mmol, 76%)을 수득하였다.
중간체 1-6의 합성
중간체 1-5 10g(24.74mmol)을 트리에틸포스파이트 100ml와 혼합하고, 180℃에서 교반하였다. 10 시간 후 상온까지 냉각하고 유기 용매를 감압 증류한 다음, 증류수를 넣고 EA로 추출한 후, 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 컬럼 분리하여 중간체 1-6 5.51g(14.85mmol, 60%)을 수득하였다.
화합물 1의 합성
중간체 1-6 10g(26.92mmol)을 디메틸포름아미드(DMF) 100ml에 용해시킨 후, NaH 1.62g(40.38mmol, 60% dispersion in mineral oil)가 DMF 100ml에 용해되어 있는 반응 용기에 넣었다. 1 시간 후, DMF 100ml에 용해시킨 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 8.65g(32.31mmol)을 추가하였다. 12 시간 교반 후 증류수를 넣고 생성된 고체를 감압 여과하고, 에틸 아세테이트(EA) 및 DMF로 재결정하여 화합물 1 8.77g(14.54mmol, 54%)을 수득하였다.
MS : m/z 603.24 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.28 (4H), 8.12 (1H), 7.94 (1H), 7.63 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 7.37 (1H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.29 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 2: 화합물 2의 합성
중간체 1-2 합성시 아세톤 대신 벤조페논을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2 (수율: 52%)를 합성하였다.
MS : m/z 727.27 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.28 (4H), 8.25 (1H), 8.12 (1H), 7.94 (1H), 7.63 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.39 (1H), 7.33 (6H), 7.29 (1H), 7.26 (2H), 7.25 (1H), 7.23 (1H), 7.22 (1H), 7.11 (4H)
합성예 3: 화합물 3의 합성
하기 반응식 3에 따라 화합물 3을 합성하였다:
<반응식 2>
Figure 112013026692474-pat00120
중간체 3-1 중간체 3-2
Figure 112013026692474-pat00121
중간체 3-3 중간체 3-4 화합물3
중간체 3-1의 합성
1,4-디브로모-2,5-디니트로벤젠 20g(61.76mmol), 1-페닐보론산 18.83g(154.40mmol), Pd(PPh3)4 4.32g(3.71mmol), 2M K2CO3 수용액 90.88ml(185.28mmol), 톨루엔 200mL 및 에탄올 100mL을 혼합한 후, 환류 교반 하였다. 10 시간 후에 상온까지 냉각한 다음, 증류수를 넣고 EA로 추출한 후, 황산마그네슘으로 건조하고 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 컬럼 분리하여 중간체 3-1 17.79g(55.58mmol, 90%)을 수득하였다.
중간체 3-2의 합성
중간체 1-5 대신 중간체 3-1을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 중간체 1-6의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 3-2를 수득하였다.
중간체 3-3의 합성
중간체 1-6 대신 중간체 3-2를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 3-3을 수득하였다.
중간체 3-4의 합성
카바졸 대신 중간체 3-3을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 중간체 1-1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 3-4를 수득하였다.
화합물 3의 합성
중간체 1-1 대신 중간체 3-4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 중간체 1-2의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 3 (수율: 56%)을 수득하였다.
MS : m/z 603.24 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.28 (4H), 8.12 (1H), 7.94 (1H), 7.63 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 7.37 (2H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.29 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 4: 화합물 4의 합성
화합물 1 합성시 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐트리아진을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 4 (수율: 60%)를 합성하였다.
MS : m/z 679.27 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.28 (4H), 8.12 (1H), 7.94 (1H), 7.79 (2H), 7.68 (2H), 7.63 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 7.37 (1H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.29 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 5: 화합물 5의 합성
중간체 1-1 합성시 카바졸 대신 벤조카바졸을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 5 (수율: 58%)를 합성하였다.
MS : m/z 653.26 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.28 (4H), 8.16 (2H), 7.94 (1H), 7.67 (2H), 7.55 (1H), 7.51 (4H), 7.41 (2H), 7.40 (2H), 7.37 (1H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 6: 화합물 6의 합성
중간체 1-1 합성시 카바졸 대신 벤조카바졸을 사용하고 화합물 1 합성시 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-클로로-4,6-디페닐피리미딘을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 6 (수율: 62%)를 합성하였다.
MS : m/z 652.26 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.63 (1H), 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.16 (2H), 7.94 (1H), 7.79 (4H), 7.67 (2H), 7.55 (1H), 7.51 (4H), 7.40 (2H), 7.37 (1H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 7: 화합물 7의 합성
중간체 3-1 합성시 1-페닐보론산 대신 1-나프탈렌보론산을 사용하고, 중간체 3-3 합성시 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-클로로-4,6-디페닐피리미딘을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 3과 동일한 방법을 이용하여 화합물 7 (수율: 54%)를 합성하였다.
MS : m/z 652.26 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.63 (1H), 8.54 (1H), 8.16 (1H), 8.12 (1H), 7.96 (1H), 7.94 (1H), 7.79 (4H), 7.67 (2H), 7.63 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 7.37 (2H), 7.30 (1H), 7.29 (1H), 7.26 (1H), 1.72 (6H)
합성예 8: 화합물 8의 합성
중간체 1-1 합성시 카바졸 대신 벤조카바졸을 사용하고 화합물 1 합성시 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-(4-클로로페닐)-4,6-디페닐피리미딘을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 8 (수율: 58%)을 합성하였다.
MS : m/z 728.29 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.23 (1H), 8.16 (2H), 7.94 (1H), 7.79 (6H), 7.68 (2H), 7.67 (2H), 7.55 (1H), 7.51 (4H), 7.41 (2H), 7.40 (2H), 7.37 (1H), 7.33 (1H), 7.30 (1H), 7.26 (1H), 7.25 (1H), 1.72 (6H)
합성예 9: 화합물 9의 합성
중간체 1-1 합성시 2-브로모아이도벤젠 대신 2-브로모아이도나프탈렌을 사용하고 화합물 1 합성시 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 대신 2-클로로-4,6-디페닐피리미딘을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 9 (수율: 52%)를 합성하였다.
MS : m/z 652.26 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.63 (1H), 8.55 (1H), 8.32 (1H), 8.12 (1H), 8.01 (1H), 7.97 (1H), 7.94 (1H), 7.79 (4H), 7.77 (1H), 7.73 (1H), 7.63 (1H), 7.58 (1H), 7.55 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.33 (1H), 7.29 (1H), 7.25 (1H), 1.78 (6H)
합성예 10: 화합물 10의 합성
하기 반응식 3에 따라 화합물 10을 합성하였다:
<반응식 3>
Figure 112013026692474-pat00122
중간체 10-1 중간체 10-2
Figure 112013026692474-pat00123
중간체 10-3 중간체 10-4 화합물 10
중간체 10-1의 합성
중간체 1-1 합성시 2-브로모아이도벤젠 대신 2-(3-브로모-4-아이도페닐)-4,6-디페닐-1,3-,5-트리아진을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 10-1을 합성하였다.
중간체 10-2, 10-3 및 10-4의 합성
중간체 1-1 대신 중간체 10-1을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-2, 1-3 및 1-4의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 10-2, 10-3 및 10-4를 차례로 합성하였다.
화합물 10의 합성
중간체 1-4 대신 중간체 10-4를 사용하고 브로모-2-니트로벤젠 대신 2-브로모벤젠싸이올을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1의 중간체 1-5의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 10 (수율: 48%)을 합성하였다.
MS : m/z 620.20 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.45 (1H), 8.28 (4H), 8.12 (1H), 7.98 (1H), 7.86 (1H), 7.68 (1H), 7.63 (1H), 7.61 (1H), 7.60 (1H), 7.52 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (2H), 7.41 (2H), 7.29 (1H), 1.72 (6H)
합성예 11: 화합물 11의 합성
화합물 10 합성시 2-브로모벤젠싸이올 대신 2-브로모페놀을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법을 이용하여 화합물 11 (수율: 50%)을 합성하였다.
MS : m/z 604.23 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.28 (4H), 8.12 (1H), 7.89 (1H), 7.86 (1H), 7.66 (1H), 7.63 (1H), 7.61 (1H), 7.60 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.38 (1H), 7.36 (1H), 7.32 (1H), 7.29 (1H), 1.72 (6H)
합성예 12: 화합물 12의 합성
중간체 10-1 합성시 카바졸 및 2-(3-브로모-4-아이도페닐)-4,6-디페닐-1,3-,5-트리아진 대신 벤조카바졸 및 2-(3-브로모-4-아이도페닐)-4,6-디페닐피리미딘을 각각 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법을 이용하여 화합물 12 (수율: 48%)을 합성하였다.
MS : m/z 669.22 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.45 (1H), 8.23 (1H), 8.16 (2H), 7.98 (1H), 7.86 (1H), 7.79 (4H), 7.68 (1H), 7.67 (2H), 7.61 (1H), 7.60 (1H), 7.55 (1H), 7.52 (1H), 7.51 (4H), 7.50 (1H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 1.72 (6H)
합성예 13: 화합물 13의 합성
중간체 10-1 합성시 카바졸 및 2-(3-브로모-4-아이도페닐)-4,6-디페닐-1,3-,5-트리아진 대신 벤조카바졸 및 2-(3-브로모-4-아이도페닐)-4,6-디페닐피리미딘을 각각 사용하고 화합물 10 합성시 2-브로모벤젠싸이올 대신 2-브로모페놀을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법을 이용하여 화합물 13 (수율: 52%)을 합성하였다.
MS : m/z 653.25 [M]+
1H NMR (CDCl3) δ 8.23 (1H), 8.16 (2H), 7.89 (1H), 7.86 (1H), 7.79 (4H), 7.67 (2H), 7.66 (1H), 7.61 (1H), 7.60 (1H), 7.55 (1H), 7.51 (4H), 7.41 (2H), 7.40 (1H), 7.38 (1H), 7.36 (1H), 7.32 (1H), 1.72 (6H)
실시예 1
OLED용 글라스 (삼성-코닝사 제품)기판인 ITO 유리 기판(50X50 mm, 15 Ω/□)을, 증류수 및 이소프로판올을 사용하여 초음파 세척을 순차적으로 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, ITO 전극(애노드) 상에 2T-NATA(4,4',4"-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine)를 증착(저항 가열 증착)하여 60nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 증착하여 20nm 두께의 정공 수송층을 형성하고, 상기 정공 수송층 상에 화합물 1(호스트) 및 Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium(III))(도펀트, 8중량%)를 공증착하여 30nm 두께의 발광층을 형성한 후, Alq3(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminium-(III))를 증착하여 20nm 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에 LiQ(8-Hydroxyquinolinolato-lithium)를 증착하여 1nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상에 Al을 증착하여 100nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 2를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 3을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 4
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 5
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 10을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 6
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 11을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 CBP를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 하기의 화합물 A를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 A>
Figure 112013026692474-pat00124

실시예 7
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 화합물 5를 사용하고, 도펀트로서 Ir(ppy)3 대신 Ir(piq)2(acac)를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 8
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 6을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 9
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 7을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 10
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 8을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 11
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 9를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 12
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 12를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 13
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 화합물 13을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3
발광층 형성시 호스트로서 화합물 5 대신 CBP를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 7와 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 1
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 3에서 제작된 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율, 색순도를 하기 방법을 이용하여 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다:
- 색좌표 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
- 휘도 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
- 효율 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
한편, 수명 T95는 초기 휘도(at 10mA/cm2)를 100%로 하였을 때, 휘도가 95%가 되는데 걸리는 시간(hr)을 나타낸 것이다.

 발광층 구동 전압
(V)		 효율
(cd/A)		 색좌표 수명 T95
(hr)
호스트 도펀트
실시예 1 화합물 1 Ir(ppy)3 6.2 29.7 (0.282, 0.606) 180
실시예 2 화합물 2 Ir(ppy)3 6.2 29.5 (0.280, 0.606) 225
실시예 3 화합물 3 Ir(ppy)3 6.3 28.7 (0.281, 0.606) 200
실시예 4 화합물 4 Ir(ppy)3 6.4 27.0 (0.282, 0.608) 170
실시예 5 화합물 10 Ir(ppy)3 6.5 27.1 (0.282, 0.605) 155
실시예 6 화합물 11 Ir(ppy)3 6.3 27.5 (0.282, 0.605) 150
비교예 1 CBP Ir(ppy)3 7.3 24.2 (0.312, 0.605) 70
비교예 2 화합물 A Ir(ppy)3 7.8 21.5 (0.320, 0.602) 120
실시예 7 화합물 5 Ir(piq)2(acac) 6.2 12.8 (0.642, 0.351) 530
실시예 8 화합물 6 Ir(piq)2(acac) 5.3 15.2 (0.645, 0.352) 500
실시예 9 화합물 7 Ir(piq)2(acac) 5.6 14.5 (0.646, 0.350) 450
실시예 10 화합물 8 Ir(piq)2(acac) 5.9 13.0 (0.646, 0.349) 430
실시예 11 화합물 9 Ir(piq)2(acac) 5.5 12.8 (0.646, 0.349) 480
실시예 12 화합물 12 Ir(piq)2(acac) 5.6 13.1 (0.645, 0.350) 420
실시예 13 화합물 13 Ir(piq)2(acac) 6.0 10.2 (0.635, 0.355) 410
비교예 3 CBP Ir(piq)2(acac) 6.8 10.2 (0.635, 0.355) 230
상기 표 1로부터 실시예 1 내지 6의 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율 및 색순도는 비교예 1 내지 2의 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율 및 색순도에 비하여 우수하고, 실시예 7 내지 13의 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율 및 색순도는 비교예 3의 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율 및 색순도에 비하여 우수함을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 기판
13: 제1전극
15: 유기층
17: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 3-2 내지 3-10 및 3-12 내지 3-20 중 하나로 표시되는, 축합환 화합물:
    <화학식 3-2>
    Figure 112020067184068-pat00229

    <화학식 3-3> <화학식 3-4>
    Figure 112020067184068-pat00230
    Figure 112020067184068-pat00231

    <화학식 3-5> <화학식 3-6>
    Figure 112020067184068-pat00232
    Figure 112020067184068-pat00233

    <화학식 3-7> <화학식 3-8>
    Figure 112020067184068-pat00234
    Figure 112020067184068-pat00235

    <화학식 3-9> <화학식 3-10>
    Figure 112020067184068-pat00236
    Figure 112020067184068-pat00237

    <화학식 3-12>
    Figure 112020067184068-pat00238

    <화학식 3-13> <화학식 3-14>
    Figure 112020067184068-pat00239
    Figure 112020067184068-pat00240

    <화학식 3-15> <화학식 3-16>
    Figure 112020067184068-pat00241
    Figure 112020067184068-pat00242

    <화학식 3-17> <화학식 3-18>
    Figure 112020067184068-pat00243
    Figure 112020067184068-pat00244

    <화학식 3-19> <화학식 3-20>
    Figure 112020067184068-pat00245
    Figure 112020067184068-pat00246

    상기 화학식 3-2 내지 3-10 및 3-12 내지 3-20 중,
    Y1은 O, S 및 N-(L1)aa-(R11)ab 중에서 선택되고;
    R1 및 R2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되되, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하지 않는 고리 비-형성 치환기(non-ring forming substituent)이고;
    L1은 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기 중에서 선택되고;
    aa는 0 내지 5의 정수이고;
    R11은 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 포함한 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택되고;
    ab는 1 내지 10의 정수이고,
    R21 내지 R24은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기이고 및 -(L2)ao-(R12)ap 중에서 선택되고;
    ac는 1이고;
    ag는 1 내지 3의 정수이고;
    ae 및 ai는 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고;
    ah는 1 내지 5의 정수이고;
    af 및 aj는 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수이고;
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 및 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene) 중에서 선택되고;
    상기 ao은 0, 1 또는 2이고;
    상기 R12는 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 포함한 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택되고;
    ap는 1 또는 2이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 R21 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    C6-C14아릴기 및 C2-C14헤테로아릴기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C14아릴기 및 C2-C14헤테로아릴기; 및
    -(L2)ao-(R12)ap; 중에서 선택되고,
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 및 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene) 중에서 선택되고;
    ao은 0, 1 또는 2이고;
    R12는 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 포함한 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택되고;
    ap는 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R21 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 펜톡시기;
    페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기 및 트리아지닐기; 및
    -(L2)ao-(R12)ap; 중에서 선택되고;
    상기 L2는
    페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기 및 안트릴렌기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택되고;
    상기 ao는 0, 1 또는 2이고;
    상기 R12는
    피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 중에서 선택되고;
    ap는 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3-2 내지 3-10 및 3-12 내지 3-20 중 Y1은 N-(L1)aa-(R11)ab이고;
    상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 및 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene) 중에서 선택되고;
    aa는 0, 1 또는 2이고;
    R11은 적어도 하나의 N을 고리-형성 원자(ring-forming atom)로서 포함한 치환 또는 비치환된 5원(5-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 6원(6-membered) 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 9원(9-membered) 헤테로 고리, 및 치환 또는 비치환된 10원(10-membered) 헤테로 고리 중에서 선택되고;
    ab는 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 R11이
    피롤일기, 피라졸일기, 트리아진기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 트리아진기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 중에서 선택된, 축합환 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 R11이 하기 화학식 9 내지 15 중 하나로 표시되는, 축합환 화합물:
    <화학식 9> <화학식 10>
    Figure 112020009633153-pat00151
    Figure 112020009633153-pat00152

    <화학식 11> <화학식 12>
    Figure 112020009633153-pat00153
    Figure 112020009633153-pat00154

    <화학식 13> <화학식 14>
    Figure 112020009633153-pat00155
    Figure 112020009633153-pat00156

    <화학식 15>
    Figure 112020009633153-pat00157

    상기 화학식 9 내지 15 중,
    X1는 N 또는 C(R33)이고, X2는 N 또는 C(R34)이고, X3는 N 또는 C(R35)이되, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는 N이고;
    R31 내지 R35는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중에서 선택되고;
    ak는 1 내지 6의 정수이고;
    am은 1 내지 5의 정수이고;
    *는 Y1 중 L1 또는 질소와의 결합 사이트이다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화학식 9 중, X1, X2 및 X3가 모두 N이거나; X1 및 X3는 N이고, X2는 C(R34)이거나; X1 및 X2는 N이고, X3는 C(R35)인, 축합환 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    Y1이 S 또는 O이고;
    화학식 3-2 내지 3-7 및 3-12 내지 3-17 중 ai개의 R24 중 적어도 하나 및 화학식 3-8 내지 3-10 및 3-18 내지 3-20 중 aj개의 R24 중 적어도 하나는 -(L2)ao-(R12)ap이고;
    상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene) 및 치환 또는 비치환된 안트릴렌기(anthrylene) 중에서 선택되고;
    상기 ao은 0, 1 또는 2이고;
    상기 R12는 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 인돌일기, 퓨리닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살린기, 퀴나졸리닐기 및 시놀리닐기; 중에서 선택되고;
    상기 ap는 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3-2 내지 3-10 및 3-12 내지 3-20 중, Y1이 N-(L1)aa-(R11)ab이고; R21 내지 R24가 수소인, 축합환 화합물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3-2 내지 3-10 및 3-12 내지 3-20 중, Y1이 S 또는 O이고; R21 내지 R23이 수소이고; ai 및 aj는 1이고; R24는 -(L2)ao-(R12)ap인, 축합환 화합물.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 5 내지 9, 12 및 13 중 하나인, 축합환 화합물:
    Figure 112020009633153-pat00225

    Figure 112020009633153-pat00226

    Figure 112020009633153-pat00227
    Figure 112020009633153-pat00228
  17. 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 제1항, 제4항, 제5항, 제7항 내지 제11항, 제13항, 제14항 및 제16항 중 어느 한 항의 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유기층이, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함한, 유기 발광 소자.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 발광층에 상기 축합환 화합물이 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 발광층에 포함된 상기 축합환 화합물이 호스트의 역할을 하고, 상기 발광층이 도펀트를 더 포함한, 유기 발광 소자.
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