KR102250355B1 - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 효율 및 우수한 색구현을 나타내며, 수명이 향상된 신규 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{ORGANIC COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
유기전계발광 소자(OLED)는 기존 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 전계 방출 디스플레이(FED) 등의 타 평판 표시 소자에 비해 구조가 간단하고, 제조 공정상의 다양한 장점이 있으며, 높은 휘도 및 시야각 특성이 우수하고, 응답속도가 빠르며, 구동전압이 낮아 벽걸이 TV등의 평판 디스플레이 또는 디스플레이의 배면광, 조명, 광고판 등의 광원으로서 사용되도록 활발하게 개발 및 제품화되고 있다.
유기전계발광 소자는 이스트만 코닥사의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 최초의 유기 EL 소자가 보고(C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51권 913페이지, 1987년)되었으며, 이의 발광 원리는 일반적으로, 전압을 인가하였을 때, 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 재결합하여 전자-정공 쌍인 엑시톤을 형성하며, 이 엑시톤의 에너지를 발광 재료에 전달함에 의해 빛으로 변환되는 것을 기초로 한다.
더욱 구체적으로, 유기전계발광 소자는 음극(전자주입전극)과 양극(정공주입전극), 및 상기 두 전극 사이에 하나 이상의 유기층을 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 유기전계발광 소자는 양극으로부터 정공주입층(HIL, hole injection layer), 정공수송층(HTL, hole transport layer), 발광층(EML, light emitting layer), 전자수송층 (ETL, electron transport layer) 또는 전자주입층(EIL, electron injection layer)의 순서로 적층되며, 발광 층의 효율을 높이기 위하여 정공수송보조층 또는 정공차단층(HBL, hole blocking layer)을 각각 발광층의 앞뒤에 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광층은 호스트(host)와 도펀트(dopant)의 두 물질로 구성되며 도펀트는 양자 효율이 높아야 하며, 호스트 물질은 도펀트 물질보다 에너지 갭이 커서 도펀트로의 에너지 전이가 용이하게 일어나게 하는 것이 바람직하다.
기존의 청색 도펀트로 사용되는 물질은 페릴렌(Perylene), 쿠마린(Coumarine), 안트라센(Anthracene), 파이렌(Pyrene) 등의 형광 분자의 활용이 많은 비중을 차지했지만, 도펀트의 발광 스펙트럼 반치폭(Full width half the maximum)이 ~40nm 수준으로 넓어 진청색(Deep Blue)을 구현하기 어려우며, 전면발광 소자에서 광학적인 공진을 통해 일정 파장 구간을 증폭시킬 때에도 광학적인 손실이 발생한다.
이를 해결하고자, 최근 소자의 발광 스텍트럼이 좁고 소자 효율이 높은 보론계 도펀트가 대두되고 있으나, 높은 효율과 우수한 색구현에도 불구하고, 낮은 수명으로 인해 더 높은 수명 성능이 요구된다.
(비특허 문헌 1) Krebs, Frederik C., et al. "Synthesis, Structure, and Properties of 4, 8, 12- Trioxa-12c-phospha-4, 8, 12, 12c-tetrahydrodibenzo [cd, mn] pyrene, a Molecular Pyroelectric." Journal of the American Chemical Society 119.6 (1997): 1208-1216.
본 발명의 목적은 신규한 유기화합물과 이를 포함하는 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 기존 보론계 도펀트 대비 높은 효율 및 우수한 색구현을 유지하면서, 수명을 향상시킬 수 있는 유기화합물로서 발광층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기화합물을 이용하여 보론 도펀트의 우수한 특성을 유지하며, AM-OLED에 적합한 청색 계열의 호스트/도펀트 조합으로, 유기전계발광소자의 색순도를 향상시키고, 수명 감소 문제를 해결할 수 있는 유기전계발광소자를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020084578918-pat00001
여기서,
n은 0 내지 3의 정수이며,
Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 내지 R7는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R7는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전계 발광소자로서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공할 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112020084578918-pat00002
[화학식 7]
Figure 112020084578918-pat00003
여기서,
n은 0 내지 3의 정수이며,
Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 내지 R7는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R7는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알케닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 6내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30개의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
R16 내지 R23은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R16 내지 R23 중 적어도 하나는 중수소이다.
본 발명에서 “수소”는 특별히 한정하지 않는 한, 수소, 경수소, 중수소 또는 삼중수소이다.
본 발명에서 “할로겐기”는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이다.
본 발명에서 “알킬”은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬티오"는 황 연결(-S-)을 통해 결합된 상기 기재된 알킬기를 의미한다.
본 발명에서 “아릴”은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오닐, 다이메틸플루오레닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “헤테로아릴”은 탄소수 6 내지 30개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “아릴옥시”는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 6 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알킬옥시”는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알콕시”는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 "아르알킬"은, 아릴 및 알킬이 상기한 바와 같은 아릴-알킬 그룹을 의미한다. 바람직한 아르알킬은 저급 알킬 그룹을 포함한다. 적합한 아르알킬 그룹의 비제한적인 예는 벤질, 2-펜에틸 및 나프탈레닐메틸을 포함한다. 모 잔기에 대한 결합은 알킬을 통해 이루어진다.
본 발명에서 “아릴아미노기”는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 “알킬아미노기”는 탄소수 1 내지 30의 알킬기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 “아르알킬아미노기”는 탄소수 6 내지 30의 아릴-알킬기로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 “헤테로아릴아미노기”는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 헤테로고리기로 치환된 아민기를 의미한다.
본 발명에서 “헤테로아르알킬기”는 헤테로고리기로 치환된 아릴-알킬 그룹을 의미한다.
본 발명에서 “시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “헤테로시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 “알킬실릴”은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, “아릴실릴”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서 “축합고리”는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에서　“인접하는　기와 서로 결합하여 고리를 형성한다”는 것은　인접하는　기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 발명에서 “방향족 탄화수소고리”의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 “지방족 헤테로고리”란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다.
본 발명에서 “방향족 헤테로고리”란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다.
본 발명에서 “보론계 원소”, “보론계 화합물”, “보론계 도펀트”라 함은 원자번호 5인 보론(B) 원소, 보론을 포함하는 화합물 또는 도펀트를 의미한다.
본 발명에서 "치환"은 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. 상기 치환기는 수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기 및 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.
본 발명은 기존 보론계 도펀트 대비 높은 효율 및 우수한 색구현을 유지하면서, 수명을 향상시킬 수 있는 유기화합물로서 발광층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 상기 유기화합물을 이용하여 보론 도펀트의 우수한 특성을 유지하며, AM-OLED에 적합한 청색 계열의 호스트/도펀트 조합으로, 유기전계발광소자의 색순도를 향상시키고, 수명 감소 문제를 해결할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 화합물은 평면 구조를 가지며 분자 내의 분자의 파이(ð -ð) 상호 인력을 최소화키면서, 분자의 진동모드(Vibration Mode)의 에너지 레벨(Energy Level)이 거의 유사하여 좁은 발광 스펙트럼 및 반치폭을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 화합물은 평면구조를 제공하는 원자를 포함하여 분자 내 들뜬 이합체(Excimer) 생성을 방해하고, 코어의 전자 밀도와 도펀트의 안정성을 증가시켜 소자의 효율 및 수명 증가를 가능하게 할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112020084578918-pat00004
여기서,
n은 0 내지 3의 정수이며,
Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 내지 R7는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R7는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
Figure 112020084578918-pat00005
[화학식 3]
Figure 112020084578918-pat00006
여기서,
Y1, X1, X2, Z1, Z3, Cy1, R1 및 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
m 및 p는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며,
R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R8 및 R9는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Cy1은 하기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
[화학식 4]
Figure 112020084578918-pat00007
[화학식 5]
Figure 112020084578918-pat00008
[화학식 6]
Figure 112020084578918-pat00009
여기서,
:은 결합되는 부분을 의미하며,
q는 0 내지 2의 정수이며,
r 및 s는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 O, S, N(R13) 및 C(R14)(R15)로 이루어진 군으로부터 선택되며,
R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R8 및 R9는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Y1은 B일 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112020084578918-pat00010
Figure 112020084578918-pat00011
Figure 112020084578918-pat00012
Figure 112020084578918-pat00013
Figure 112020084578918-pat00014
Figure 112020084578918-pat00015
Figure 112020084578918-pat00016
Figure 112020084578918-pat00017
Figure 112020084578918-pat00018
Figure 112020084578918-pat00019
Figure 112020084578918-pat00020
Figure 112020084578918-pat00021
Figure 112020084578918-pat00022
Figure 112020084578918-pat00023
Figure 112020084578918-pat00024
Figure 112020084578918-pat00025
Figure 112020084578918-pat00026
Figure 112020084578918-pat00027
Figure 112020084578918-pat00028
Figure 112020084578918-pat00029
Figure 112020084578918-pat00030
Figure 112020084578918-pat00031
여기서,
n은 치환기의 수를 의미하며, 0 내지 3의 정수 또는 0 내지 4의 정수 일 수 있고,
R은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 화학식 1의 화합물은 발광층의 도펀트(Dopant) 물질로 유용하게 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기화합물은 도펀트(Dopant) 물질로서 기존 보론계 도펀트에 비해 높은 효율과 우수한 색구현을 유지하며, 발광층 재료로 적용 시, 수명을 향상할 수 있는 유기화합물을 제공할 수 있다.
본 발명의 유기화합물은 발광층 형성용 재료로 유용하게 사용될 수 있다. 상기에서 발광층 형성용 재료는 상기 유기화합물을 발광층을 형성하는데 사용하기 위하여 필요한 형태로 제조할 때 통상적으로 첨가되는 물질, 예컨대, 호스트 물질 등을 더 포함할 수 있다.
상기 발광층 형성용 재료는 도펀트(Dopant)용 재료일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유기화합물을 포함하는 발광층 형성용 재료에 관한 것이다.
상기에서 발광층 형성용 재료는 상기 유기화합물을 발광층을 형성하는데 사용하기 위하여 필요한 형태로 제조할 때 통상적으로 첨가되는 물질, 예컨대, 호스트 물질 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기 박막층이 적층되어 있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure 112020084578918-pat00032
[화학식 7]
Figure 112020084578918-pat00033
여기서,
n은 0 내지 3의 정수이며,
Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 내지 R7는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R7는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알케닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 6내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30개의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
R16 내지 R23은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R16 내지 R23 중 적어도 하나는 중수소이다.
상기 R16 내지 R23 중 적어도 4개는 중수소일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112020084578918-pat00034
Figure 112020084578918-pat00035
Figure 112020084578918-pat00036
Figure 112020084578918-pat00037
Figure 112020084578918-pat00038
Figure 112020084578918-pat00039
Figure 112020084578918-pat00040
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Figure 112020084578918-pat00042
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Figure 112020084578918-pat00070
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상기 유기전계발광소자는 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극이 적층된 구조를 가질 수 있으며, 필요에 따라 전자 차단층, 정공 차단층 등이 추가로 더 적층될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 유기전계발광소자에 대하여 예를 들어 설명한다. 그러나, 하기에 예시된 내용이 본 발명의 유기전계발광소자를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 유기전계발광소자는 양극(정공주입전극), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 음극(전자주입전극)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 바람직하게는, 양극과 발광층 사이에 전자 차단층(EBL)을, 그리고 음극과 발광층 사이에 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL)을 추가로 포함할 수 있다. 또한 음극과 발광층 사이에 정공차단층(HBL)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법으로는, 먼저 기판 표면에 양극용 물질을 통상적인 방법으로 코팅하여 양극을 형성한다. 이때, 사용되는 기판은 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 또한, 양극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 양극 표면에 정공주입층(HIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층을 형성한다. 이러한 정공주입층 물질로는 구리프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)페녹시벤젠(m-MTDAPB), 스타버스트(starburst)형 아민류인 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐아미노)-트리페닐아민(2-TNATA) 또는 이데미츠사(Idemitsu)에서 구입가능한 IDE406을 예로 들 수 있다.
상기 정공주입층 표면에 정공수송층(HTL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다. 이때, 정공수송층 물질로는 비스(N-(1-나프틸-n-페닐))벤지딘(α-NPD), N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N'-바이페닐-벤지딘(NPB) 또는 N,N'-바이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민(TPD)을 예로 들 수 있다.
상기 정공수송층 표면에 발광층(EML) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 발광층을 형성한다. 이때, 사용되는 발광층 물질 중 단독 발광물질 또는 발광 호스트 물질은 본 발명의 상기 화학식 7로 표시되는 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
발광층 물질 중 발광 호스트와 함께 사용될 수 있는 도펀트(Dopant)의 경우, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
선택적으로는, 정공수송층과 발광층 사이에 전자차단층(EBL)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 발광층 표면에 전자수송층(ETL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 전자수송층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자수송층 물질의 경우 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 트리스(8-하이드록시퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)을 사용할 수 있다.
선택적으로는, 발광층과 전자수송층 사이에 정공차단층(HBL)을 추가로 형성하고 발광층에 인광 도펀트(Dopant)를 함께 사용함으로써, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지할 수 있다.
정공차단층의 형성은 정공차단층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 및 스핀 코팅하여 실시할 수 있으며, 정공차단층 물질의 경우 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 (8-하이드록시퀴놀리놀라토)리튬(Liq), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄비페녹사이드(BAlq), 바쏘쿠프로인 (bathocuproine, BCP) 및 LiF 등을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층 표면에 전자주입층(EIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 전자주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자주입층 물질로는 LiF, Liq, Li2O, BaO, NaCl, CsF 등의 물질이 사용될 수 있다.
상기 전자주입층 표면에 음극용 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착하여 음극을 형성한다.
이때, 사용되는 음극용 물질로는 리튬(Li), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 사용될 수 있다. 또한, 전면 발광 유기전계발광소자의 경우 산화인듐주석(ITO) 또는 산화인듐아연(IZO)를 사용하여 빛이 투과할 수 있는 투명한 음극을 형성할 수도 있다.
상기 음극의 표면에는 캡핑층 형성용 조성물에 의해 캡핑층(CPL)이 형성될 수 있다.
이하에서, 상기 화합물들의 합성 방법을 대표적인 예를 들어 하기에 설명한다. 그러나, 본 발명의 화합물들의 합성 방법이 하기 예시된 방법으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 화합물들은 하기에 예시된 방법과 이 분야의 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다.
[합성예 1-1]
Figure 112020084578918-pat00079
출발물질 1-1-A, 9.16 g (10.0 mmol)과 Boron tribromide 1.90 mL (20.0 mmol)를 tert-Butylbenzene (100 ml)이 들어있는 250 ml 플라스크에 N2 조건에서 투입하였다. 이후 온도를 130℃로 올려 24시간 교반한 후 얇은 막 크로마토그래피 방법을 이용해 반응이 완결되는 것을 확인하였다. 반응액을 실온까지 냉각 후 냉각된 Water를 투입하여 유기층을 Ethyl acetate를 이용하여 추출하였다. 추출한 유기층의 용매를 MgSO4로 건조하고 여과, 농축한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (Dichloromethane/Hexane) 방법을 이용하여 정제하였다. 이 후 Dichloromethane /Acetone 혼합 용매로 재결정 정제하여, 상기 화합물 1-1을 30 % 수율로 2.77 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 924 [M]+
[합성예 1-2]
Figure 112020084578918-pat00080
출발물질 1-2-A, 9.00 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-1 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-1과 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-2를 21 % 수율로 1.91 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 908 [M]+
[합성예 1-3]
Figure 112020084578918-pat00081
출발물질 1-3-A, 9.16 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-1 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-1과 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-3을 24 % 수율로 2.22 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 924 [M]+
[합성예 1-4]
Figure 112020084578918-pat00082
출발물질 1-4-A, 9.00 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-1 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-1과 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-4를 16 % 수율로 1.45 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 908 [M]+
[합성예 1-5]
Figure 112020084578918-pat00083
출발물질 1-5-A, 8.50 g (10.0 mmol)을 tert-Butylbenzene (70 ml)에 녹인 후 0℃까지 냉각하였다. N2 분위기 하에서 2.5M n-Butyllithium 용액(in hexane) 8.0 mL (20.0 mmol)을 첨가하고 실온에서 3시간 교반하였다. 이 후 다시 반응물을 0 ℃까지 냉각하고 Boron tribromide 1.90 mL (20.0 mmol)를 첨가한 후 상온에서 0.5시간 교반하였다. 다시 반응물을 0 ℃까지 냉각하고 N,N-Diisopropylethylamine 3.48 mL (20 mmol)를 첨가한 후 60 내지 70℃에서 2시간 교반하였다. 반응액을 실온까지 냉각시키고 Ethyl acetate와 Water를 이용하여 유기층을 추출하였다. 추출한 유기층의 용매를 MgSO4로 건조한 후, 여과하였다. 여액을 감압 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (Dichloromethane/Hexane) 방법을 이용하여 정제하였다. 이 후 Dichloromethane/Acetone 혼합 용매로 재결정 정제하여, 상기 화합물 1-5를 11 % 수율로 0.86 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 778 [M]+
[합성예 1-6]
Figure 112020084578918-pat00084
출발물질 1-6-A, 8.18 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-5 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-5와 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-6를 10 % 수율로 0.75 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 746 [M]+
[합성예 1-7]
Figure 112020084578918-pat00085
출발물질 1-7-A, 10.2 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-5 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-5와 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-7을 17 % 수율로 1.61 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 946 [M]+
[합성예 1-8]
Figure 112020084578918-pat00086
출발물질 1-8-A, 10.0 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-5 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-5와 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-8을 13 % 수율로 1.21 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 930 [M]+
[합성예 1-9]
Figure 112020084578918-pat00087
출발물질 1-9-A, 10.6 g (10.0 mmol)을 출발물질 1-5 대신 사용한 것을 제외하고 합성예 1-5와 동일한 방법을 이용하여 상기 화합물 1-9를 9 % 수율로 0.89 g 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 984 [M]+
<합성예 2-1: 화합물 2-12의 합성>
Figure 112020084578918-pat00088
출발물질 2-1-A, 17.1 g (50 mmol)과 출발물질 2-1-B 14.4 g (55 mmol), Pd(PPh3)4 1.7 g (1.5 mmol), K2CO3 20.7 g (150 mmol)을 2,000 ml 플라스크에 투입한 후 Toluene 500 ml, Ethanol 100 ml, H2O 100 ml를 넣었다. 실온에서 30분 동안 교반하며 N2를 Bubbling한 후, 승온하여 6시간 동안 교반 환류하였다. 실온으로 냉각한 후 반응물을 Methanol 1,000 ml에 넣어 생성된 침전을 여과하였다. Dichloromethane/Hexane을 전개 용매로 컬럼 크포마토그래피를 진행하여 화합물 2-12, 13.2 g을 55 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 478 [M]+
<합성예 2-2: 화합물 2-15의 합성>
Figure 112020084578918-pat00089
출발물질 2-1-B를 출발물질 2-2-B, 17.2 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-15, 14.3 g을 54 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 528 [M]+
<합성예 2-3: 화합물 2-22의 합성>
Figure 112020084578918-pat00090
출발물질 2-1-B를 출발물질 2-3-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-22, 15.8 g을 68% 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 464 [M]+
<합성예 2-4: 화합물 2-131의 합성>
Figure 112020084578918-pat00091
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-4-A, 17.3 g, (50 mmol), 2-4-B, 14.0 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-131, 13.8 g을 58 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 475 [M]+
<합성예 2-5: 화합물 2-47의 합성>
Figure 112020084578918-pat00092
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-5-A, 20.8 g, (50 mmol), 2-5-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-47, 18.1 g을 67 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 540 [M]+
<합성예 2-6: 화합물 2-28의 합성>
Figure 112020084578918-pat00093
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-6-A, 20.9 g, (50 mmol), 2-6-B, 9.5 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-28, 15.8 g을 68 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 464 [M]+
<합성예 2-7: 화합물 2-50 합성>
Figure 112020084578918-pat00094
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-7-A, 24.7 g, (50 mmol), 2-7-B, 12.2 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-50, 16.8 g을 57 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 590 [M]+
<합성예 2-8: 화합물 2-70의 합성>
Figure 112020084578918-pat00095
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-7-B, 12.2 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-70, 12.5 g을 51 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 488 [M]+
<합성예 2-9: 화합물 2-57의 합성>
Figure 112020084578918-pat00096
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-9-B, 11.7 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-57, 14.4 g을 60 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 478 [M]+
<합성예 2-10: 화합물 2-135의 합성>
Figure 112020084578918-pat00097
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-10-A, 19.9 g, (50 mmol), 2-10-B, 12.1 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-135, 15.8 g을 64 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 492 [M]+
<합성예 2-11: 화합물 2-61의 합성>
Figure 112020084578918-pat00098
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-11-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-61, 18.5 g을 72 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 514 [M]+
<합성예 2-12: 화합물 2-62의 합성>
Figure 112020084578918-pat00099
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-12-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-62, 17.0 g을 66 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 514 [M]+
<합성예 2-13: 화합물 2-13의 합성>
Figure 112020084578918-pat00100
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-5-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-13, 14.9 g을 58 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 514 [M]+
<합성예 2-14: 화합물 2-66의 합성>
Figure 112020084578918-pat00101
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-14-B, 15.8 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-66, 18.3 g을 66 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
<합성예 2-15: 화합물 2-67의 합성>
Figure 112020084578918-pat00102
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-15-B, 18.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-67, 19.4 g을 64 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 604 [M]+
<합성예 2-16: 화합물 2-76의 합성>
Figure 112020084578918-pat00103
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-16-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-12-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-76, 14.4 g을 56 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 514 [M]+
<합성예 2-17: 화합물 2-79의 합성>
Figure 112020084578918-pat00104
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-16-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-7-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-79, 14.9 g을 58 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 514 [M]+
<합성예 2-18: 화합물 2-80의 합성>
Figure 112020084578918-pat00105
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-16-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-18-B, 15.8 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-80, 18.3 g을 66 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
<합성예 2-19: 화합물 2-90의 합성>
Figure 112020084578918-pat00106
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-19-A, 22.1 g, (50 mmol), 2-11-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-90, 18.9 g을 67 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 564 [M]+
<합성예 2-20: 화합물 2-99의 합성>
Figure 112020084578918-pat00107
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-20-A, 23.4 g, (50 mmol), 2-18-B, 15.8 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-99, 18.3 g을 58 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 630 [M]+
<합성예 2-21: 화합물 2-102의 합성>
Figure 112020084578918-pat00108
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-21-A, 23.4 g, (50 mmol), 2-2-B, 11.7 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-102, 21.0 g을 63 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 654 [M]+
<합성예 2-22: 화합물 2-98 합성>
Figure 112020084578918-pat00109
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-22-A, 23.4 g, (50 mmol), 2-12-B, 13.6 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-98, 17.4 g을 59 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 590 [M]+
<합성예 2-23: 화합물 2-106의 합성>
Figure 112020084578918-pat00110
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-23-A, 23.4 g, (50 mmol), 2-9-B, 11.7 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-106, 15.8 g을 57 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 554 [M]+
<합성예 2-24: 화합물 2-115의 합성>
Figure 112020084578918-pat00111
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-24-A, 21.6 g, (50 mmol), 2-9-B, 11.7 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-115, 15.0 g을 58 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 518 [M]+
<합성예 2-25: 화합물 2-119의 합성>
Figure 112020084578918-pat00112
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-24-A, 21.6 g, (50 mmol), 2-15-B, 14.4 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-119, 15.4 g을 54 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 568 [M]+
<합성예 2-26: 화합물 2-151의 합성>
Figure 112020084578918-pat00113
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-8-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-26-B, 12.5 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-57, 14.8 g을 60 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 494.19 [M]+
<합성예 2-27: 화합물 2-158의 합성>
Figure 112020084578918-pat00114
출발물질 2-1-A, 2-1-B를 출발물질 2-16-A, 19.6 g, (50 mmol), 2-27-B, 16.7 g (55 mmol)로 변경하여 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2-158, 20.7 g을 66 % 수율로 얻었다.
MS (MALDI-TOF) m/z: 570 [M]+
<실시예 1: 유기전계 발광소자의 제조>
광-반사층인 Ag와 유기 전계 발광 소자의 양극인 ITO(10nm)가 순차적으로 적층된 기판을 노광(Photo-Lithograph)공정을 통해 음극과 양극영역 그리고 절연층으로 구분하여 패터닝(patterning)하였고, 이후 양극(ITO)의 일함수(work-function) 증대와 세정을 목적으로 O-2:N2 플라즈마로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사카보니트릴(hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile)(HAT-CN)을 100 Å 두께로 형성하였다.
이어 상기 정공주입층 상부에, N4,N4,N4',N4'-테트라([1,1'-비페닐]-4-일)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 진공 증착하여 950Å 두께의 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 (HTL) 상부에 전자차단층(EBL)으로써 N-페닐-N-(4-(스피로[벤조[de]안트라센-7,9'-플루오렌]-2'-일)페닐)디벤조[b,d]푸란-4-아민을 100 Å 두께로 형성하고, 상기 전자차단층(EBL) 상부에 발광층의 호스트로 화합물 2-12를 증착시키면서 동시에 도펀트로 화합물 1-1을 2% 농도로 도핑하여 200 Å 두께로 발광층(EML)을 형성하였다.
발광층 상부에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸과 Liq를 1:1로 함께 증착하여 360 Å 두께로 전자수송층(ETL)을 형성하였으며, 음극으로 마그네슘(Mg)과 은(Ag)을 9:1 비율로 160 Å 두께로 증착시켰다. 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4'-디페닐-N4,N4'-비스(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민을 63~65nm 두께로 증착시켰다. 캡핑층(CPL) 위에 UV 경화형 접착제로 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기 전계 발광 소자를 보호할 수 있게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 2 내지 27: 유기전계 발광소자의 제조>
호스트로서 상기 화합물 2-12 대신 하기 표 1에 기재된 바와 같은 화합물을 사용하고, 도펀트로서 상기 화합물 1-1 또는 그 대신 하기 표 1에 기재된 바와 같은 화합물을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계 발광소자를 제조하였다.
<비교예 1 내지 4: 유기전계발광소자의 제조>
도펀트로서 상기 화합물 1-1 대신 화합물 1-A 또는 화합물 1-B를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계 발광소자를 제조하였다.
[화합물 1-A] [화합물 1-B]
Figure 112020084578918-pat00115
Figure 112020084578918-pat00116
<비교예 5 내지 8: 유기전계 발광소자의 제조>
호스트로서 상기 화합물 2-12 대신 하기 화합물 2-A 내지 화합물 2-D를 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기전계 발광소자를 제조하였다.
[화합물 2-A] [화합물 2-B] [화합물 2-C] [화합물 2-D]
Figure 112020084578918-pat00117
Figure 112020084578918-pat00118
Figure 112020084578918-pat00119
Figure 112020084578918-pat00120
<실험예 1: 유기전계발광소자의 특성 분석>
이하 실시예 1 내지 27 및 비교예 1 내지 8에서 제조한 유기전계발광소자를 이용하여 10 mA/cm2의 전류 구동 시, 효율 및 전압 특성과 20 mA/cm2의 정전류 구동 초기 휘도 대비 5% 감소 수명 특성을 비교하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112020084578918-pat00121
Figure 112020084578918-pat00122
본 발명의 호스트/도펀트 조합에 의한 유기전계발광소자의 경우, 비교예에 비해, 동등 또는 낮은 구동 전압 하에서 높은 외부양자효율(EOQ) 및 장수명의 특성을 나타냄을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112020138191357-pat00131

    [화학식 3]
    Figure 112020138191357-pat00132


    여기서,
    n은 0 내지 3의 정수이며,
    m 및 p는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며,
    Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
    Z1 및 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R1 내지 R9는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    단, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 Y1을 기준으로 X1 및 X2가 서로 상이하거나;
    Cy1이 치환 또는 비치환된 탄소수 4의 헤테로 아릴기가 아니거나; 또는
    Cy1이 치환 또는 비치환된 탄소수 4의 헤테로 아릴기로 축합되는 경우, R9와 대칭되지 않는 위치의 탄소에 R9와 동일한 치환기로 결합 또는 R9와 상이한 치환기로 결합된다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Y1은 B인 화합물.
  5. 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 발광층은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자:
    [화학식 2]
    Figure 112020138191357-pat00133

    [화학식 3]
    Figure 112020138191357-pat00134

    [화학식 7]
    Figure 112020138191357-pat00135

    여기서,
    n은 0 내지 3의 정수이며,
    m 및 p는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며,
    Y1은 B, N, P=O 및 P=S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N(R2), O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    Cy1은 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며,
    Z1 및 Z3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3)(R4), N(R5), O, S 및 Si(R6)(R7)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R1 내지 R9는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며,
    단, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 Y1을 기준으로 X1 및 X2가 서로 상이하거나;
    Cy1이 치환 또는 비치환된 탄소수 4의 헤테로 아릴기가 아니거나; 또는
    Cy1이 치환 또는 비치환된 탄소수 4의 헤테로 아릴기로 축합되는 경우, R9와 대칭되지 않는 위치의 탄소에 R9와 동일한 치환기로 결합 또는 R9와 상이한 치환기로 결합되며,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환의 핵원자수 6 내지 30개의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 10의 헤테로시클로알케닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30개의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    R16 내지 R23은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R16 내지 R23 중 적어도 하나는 중수소이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 R16 내지 R23 중 적어도 4개는 중수소인 유기전계발광소자.
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