KR102611315B1 - 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102611315B1
KR102611315B1 KR1020220137629A KR20220137629A KR102611315B1 KR 102611315 B1 KR102611315 B1 KR 102611315B1 KR 1020220137629 A KR1020220137629 A KR 1020220137629A KR 20220137629 A KR20220137629 A KR 20220137629A KR 102611315 B1 KR102611315 B1 KR 102611315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
aryl
layer
compound
Prior art date
Application number
KR1020220137629A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220151575A (ko
Inventor
손효석
엄민식
박우재
이혜미
Original Assignee
솔루스첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 솔루스첨단소재 주식회사 filed Critical 솔루스첨단소재 주식회사
Priority to KR1020220137629A priority Critical patent/KR102611315B1/ko
Publication of KR20220151575A publication Critical patent/KR20220151575A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102611315B1 publication Critical patent/KR102611315B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D251/14—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrogen or carbon atoms directly attached to at least one ring carbon atom
    • C07D251/24—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hydrogen or carbon atoms directly attached to at least one ring carbon atom to three ring carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/14—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C07D491/044—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • C07D491/048—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring the oxygen-containing ring being five-membered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H10K50/166—Electron transporting layers comprising a multilayered structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 캐리어 수송능, 발광능 및 열안정성이 우수한 신규 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{ORGANIC LIGHT-EMITTING COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
*본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자수송능, 발광능과 열적 안정성이 우수한 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 저전압, 고효율, 및 장수명 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent) 소자에 대한 연구는 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물 층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 발광층 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 상기 도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다. 현재까지 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 수송층에 사용되는 물질로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 물질로는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
그러나 종래 발광 물질들은 발광 특성 측면에서 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자에서의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 우수한 성능을 가지는 발광 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전자 수송능이 개선되고, 발광능과 내열성이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물 층 재료, 구체적으로 발광층 재료, 수명 개선층 재료, 전자수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료 등으로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또, 본 발명은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것도 또 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X3은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R9) 또는 N이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
이때 C(R9)이 복수인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
L1 내지 L5은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
A는 적어도 하나의 N을 포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
R1 내지 R8은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;
Y는 CRaRb, SiRaRb, O 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, 또는 C6~C60의 아릴기이거나, 이들이 결합하여 축합고리를 형성하고,
a와 b는 각각 0 내지 2의 정수이며,
상기 L1~L5의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기와, 상기 A의 탄화수소 고리기와, 상기 R1~R9, Ar1~Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
다만, a+b의 합이 1 이상이거나; 또는 Y가 CRaRb 또는 SiRaRb인 경우, Ra와 Rb 중 적어도 하나는 시아노기를 갖는다.
또한 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
여기서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이때 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 캐리어 수송능, 발광능, 내열성 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 인광 호스트, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료로 사용할 경우 종래의 호스트 재료 또는 전자 수송 재료에 비해 높은 열적 안정성, 낮은 구동전압, 빠른 모빌리티, 높은 전류효율 및 장수명 특성을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 상기 화학식 1로 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 우수한 발광성능, 낮은 구동전압, 장수명, 및 높은 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있고, 따라서 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<유기 화합물>
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 페닐환을 중심으로 서로 다른 3개의 모이어티가 도입되고 적어도 하나의 시아노기를 포함하는 구조를 가지며, 구체적으로 페닐의 1번과 3번 위치에 각각 적어도 하나의 질소가 함유된 환 A와 아진기(예, X1~X3 환)를 치환하고, 5번 위치에 하나 이상의 시아노기가 도입된 플루오렌 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)를 포함하되, 이들이 직접 연결되거나 또는 별도의 링커(예, L1~L3)를 통해 연결되는 기본 골격구조를 갖는다.
구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 페닐기의 1,3번 위치에 함질소 헤테로환과 같이 전자 흡수성이 큰 2개의 전자 끌개기(EWG)를 도입함으로써 전자이동속도를 향상시켜 전자수송능을 높일 수 있다. 이러한 화학식 1의 화합물은 전자주입 및 전자수송에 더욱 적합한 물리화학적 성질을 갖게 되므로, 이를 전자수송층 또는 전자수송 보조층의 재료로 적용시, 음극으로부터 전자를 잘 수용할 수 있어 발광층으로 전자를 원활히 전달할 수 있으며, 이에 따라 소자의 구동전압을 낮추고 고효율 및 장수명을 유도할 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 결과적으로 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명에서는 정공(hole)과 전자(electron)에 대한 양쪽성의 물리화학적 성질을 가진 디벤조계 모이어티[예, dibenzofuran (DBF), dibenzothiophene (DBT)] 또는 전자주게기(EDG)인 플루오렌기를 포함하되, 상기 디벤조계 모이어티 또는 플루오렌기에 강한 전자끌게기(EWG)인 시아노기(-CN)가 적어도 하나 이상 결합된다. 상기와 같이, 분자 구조 내에 2개의 강한 전자끌개능력(EWG)을 가진 작용기인 함질소 환 A와 아진기(예, X1~X3 환)를 포함할 뿐만 아니라, 추가로 적어도 하나의 시아노기(-CN)가 도입됨으로써, 전자수송능을 보다 상승시킬 수 있다. 그리고 수소결합(Hydrogen bonding)에 의한 수평배향을 유도하여 낮은 구동전압과 우수한 효율을 유지함과 동시에 장수명 특성을 갖는 시아노기(-CN)를 도입하여 우수한 초기특성과 장수명 특성을 동시에 달성할 수 있다.
아울러, 상기 화합물은 약한 전자주게기(EDG) 특성을 가진 플루오렌/디벤조계 모이어티와 전자흡수성이 큰 전자끌게기(EWG)인 아진기의 일종인 함질소 방향족환을 포함하여 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 갖는 양극성 화합물이다. 이에 따라, 정공과 전자의 재결합이 높아 정공 주입/수송 능력, 발광 효율, 구동 전압, 수명 특성, 내구성 등을 향상시킬 수 있으며, 구조의 안정성을 높여 열적 안정성을 높일 수 있다. 또한 2개의 강한 EWG기에 약한 EDG기가 결합된 구조적 특징을 가짐에 따라 분자 전체에 넓게 분포된 HOMO 및 LUMO orbital을 갖게 되며, 도입되는 치환체의 종류에 따라 전자 수송 능력 등도 향상시킬 수 있다. 그리고, 높은 삼중항 에너지에 의해 최신 ETL 재료로서 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인한 우수한 효율 상승을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 전자수송층, 전자수송 보조층 재료 및 발광층 재료로 사용될 수 있다. 특히, 페닐을 중심으로 플루오렌 또는 디벤조퓨란을 가지고 있어 공통층 또는 발광층에서 우수한 수명 특성을 갖는다.
한편 유기 전계 발광 소자의 적색 및 녹색 발광층은 각각 인광 재료를 이용하고 있으며, 현재 이들의 기술 성숙도는 높은 상태이다. 이에 비해, 청색 발광층은 형광 재료와 인광 재료가 있는데, 이중 형광 재료는 성능 향상이 필요한 상태이며, 청색 인광재료는 아직 개발 중이어서 진입 장벽이 높은 상태이다. 즉, 청색 발광층은 개발 가능성이 큰 반면 기술난이도가 상대적으로 높기 때문에, 이를 구비하는 청색 유기발광소자의 성능(예, 구동전압, 효율, 수명 등)을 향상시키는데 한계가 있다. 이에, 본 발명에서는 상기 화학식 1의 화합물을 발광층(EML) 이외에, 전자수송층(ETL) 또는 전자수송 보조층 재료로 적용할 수 있다. 이와 같이, 유기 전계 발광 소자에서 공통층(common layer)으로 사용되는 전자수송층 또는 전자수송 보조층의 재료 변화를 통해 발광층, 구체적으로 청색 발광층의 성능과 이를 구비하는 유기 전계 발광 소자의 성능을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 페닐환을 중심으로 소정 위치(예, 1번과 3번 위치)에 적어도 하나의 질소가 함유된 환 A와, 또 다른 함질소 헤테로환(예, X1~X3 환)을 도입하고, 5번 위치에 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)를 포함하며, 이들이 직접 연결되거나 또는 별도의 링커(예, L1~L3)를 통해 연결되는 기본 골격구조를 갖는다.
상기 화학식 1에서, 함질소 헤테로환(예, X1 ~ X3 함유 환)은 적어도 하나의 질소 원자를 포함하는 단환식 헤테로아릴기(예, azine)일 수 있다. 함질소 헤테로방향족환(예, X1~X3 함유 환)의 일 실시예를 들면, X1 내지 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 N 또는 CR9이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이다. 구체적인 일례를 들면, Z1 내지 Z3는 2 내지 3개의 N을 포함하며, 바람직하게는 3개의 N을 포함한다. 이와 같이 2~3개의 질소를 함유하는 헤테로환을 포함함으로써 보다 우수한 전자흡수 특성을 나타내어 전자 주입 및 수송에 유리하다.
일 구체예를 들면, 상기 함질소 헤테로환(X1~X3 함유 환)은 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 A-1 내지 A-5에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
여기서, CR9은 복수일 수 있으며, 이때 복수의 R9는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, R9는 수소, 중수소, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 X1 내지 X3 함유 헤테로환에는 다양한 치환체로서 Ar1 및 Ar2가 치환될 수 있다.
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
일례로, Ar1 및 Ar2는 하기 화학식 2의 아릴기 모이어티와 화학식 3의 디벤조계 모이어티 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 또는 3에서,
*는 상기 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하며,
Z는 O, S, Se, SiR10R11, POR12, 및 BR13로 이루어진 군에서 선택되며,
R10 내지 R13은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 R10 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
n은 1 내지 3의 정수이다.
일 구체예를 들면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
전술한 Ar1 및 Ar2는 함질소 방향족환(예, X1 ~ X3 함유 환)에 직접 결합되거나 또는 링커(L4~L5)를 통해 결합된다. 이러한 링커(예, L4 ~ L5)는 특별히 제한되지 않으며, 단일결합이거나 또는 당 분야에 알려진 통상적인 2가(divalent) 그룹의 연결기(Linker)일 수 있다. 구체적으로, L4 및 L5은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합(예, 직접결합)이거나 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 각각 독립적으로 단일결합이거나 또는 C6~C12의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 12개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 후술되는 L1~L3의 정의부 및 그 구체 예시와 동일할 수 있다.
상기 화학식 1에서, A는 적어도 하나의 N을 포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기일 수 있다. 이러한 A는 당분야에 알려진 축합되거나 융합된 단환 또는 다환 형태의 함질소 고리일 수 있으며, 일례로 적어도 하나의 N을 함유하는 단일환 또는 다환의 지환족 고리, 단일환 또는 다환의 헤테로지환족 고리, 단일환 또는 다환의 방향족 고리, 혹은 단일환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 바람직하게는 1 내지 6개의 N을 함유하는 단환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, A는 하기 구조식에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R9의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
상기 화학식 1에서, 중심 페닐환의 소정 위치(예, 5번 위치)에는 적어도 하나의 시아노기(-CN)가 치환된 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)가 연결된다. 이때 상기 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)에 치환되는 시아노기(-CN)의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 1개 이상일 수 있다.
상기 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)에서, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다. 구체적으로, R1 내지 R8은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
또한 Y는 CRaRb, SiRaRb, O 및 S로 구성된 군에서 선택된다. 이때 Y가 CRaRb 일 경우 플루오렌 또는 이의 유도체일 수 있으며, Y가 O 또는 S일 경우 각각 디벤조퓨란(X = O), 또는 디벤조티오펜(X = S)일 수 있다.
여기서, Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, 또는 C6~C60의 아릴기이거나, 이들이 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다. 이때 축합고리는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당분야에 알려진 축합되거나 융합된 단환 또는 다환 형태의 고리(스피로 고리 포함)일 수 있다. 이러한 축합고리는 단일환 또는 다환의 지환족 고리, 단일환 또는 다환의 헤테로지환족 고리, 단일환 또는 다환의 방향족 고리, 혹은 단일환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있으며, 일례로 탄소수 6 내지 18의 단일환 또는 다환의 방향족 고리, 혹은 핵원자수 5 내지 18의 단일환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다.
또한 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)에 치환되는 시아노기의 개수(a, b)는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 각각 0 내지 2의 정수이며, 구체적으로 0 또는 1일 수 있다. 이때 본 발명의 화합물이 분자 구조 내 적어도 하나의 시아노기(-CN)를 갖기 위해서, a+b의 합이 1 이상이거나(a+b ≥ 1); 또는 a와 b가 0인 경우 전술한 Y가 CRaRb 또는 SiRaRb인 경우, Ra와 Rb 중 적어도 하나가 시아노기를 갖게 된다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 적어도 하나의 시아노기(-CN)가 치환된 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)는 하기 구조식에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
전술한 3개의 상이한 모이어티, 예컨대 적어도 하나의 질소가 함유된 환 A, 또 다른 함질소 헤테로환(예, X1~X3 환); 및 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)는 각각 중심 페닐환에 직접 결합되거나 또는 링커(L1~L3)를 통해 결합된다. 이와 같이, 3개의 모이어티와 페닐환 사이에 별도의 링커가 존재할 경우, HOMO 영역을 확장시켜 HOMO-LUMO 분포에 이득을 주고, HOMO-LUMO의 적절한 중첩을 통하여 전하 이동 효율을 높일 수 있다.
이러한 링커(예, L1 ~ L3)는 특별히 제한되지 않으며, 단일결합이거나 또는 당 분야에 알려진 통상적인 2가(divalent) 그룹의 연결기(Linker)일 수 있다. 구체적으로, L1 내지 L3은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합(예, 직접결합)이거나 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 아릴렌기와 헤테로아릴렌기의 구체적인 예로는 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 인데닐렌기, 피란트레닐렌기, 카르바졸릴렌기, 티오페닐렌기, 인돌일렌기, 푸리닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 피롤일렌기, 이미다졸릴렌기, 옥사졸릴렌기, 티아졸릴렌기, 트리아졸릴렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기 등이 있다. 보다 구체적으로, L1 내지 L3은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합이거나 또는 C6~C12의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 12개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
일 구체예를 들면, L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일결합이거나 또는 하기 구조식에 선택되는 연결기일 수 있다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R9의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
본 발명에서, 상기 L1~L5의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기와, 상기 A의 탄화수소 고리기와, 상기 R1~R9, Ar1~Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)의 종류에 따라 하기 화학식 4 내지 7 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112022112145822-pat00011
[화학식 5]
Figure 112022112145822-pat00012
[화학식 6]
Figure 112022112145822-pat00013
[화학식 7]
Figure 112022112145822-pat00014
상기 화학식 4 내지 7에서,
A, X1~X3, L1~L5, Ar1~Ar2, R1~R8, Ra~Rb, Ar1~Ar2, a와 b는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 다른 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌계 또는 디벤조계 모이어티(예, Y 함유 환)에 형성되는 축합환(예, B)의 결합위치에 따라 하기 화학식 8 내지 11 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8]
*
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
상기 화학식 8 내지 11에서,
A, X1~X3, L1~L5, Ar1~Ar2, Ar1~ Ar2, a와 b는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
또한 환 B는 당 업계에 공지된 통상의 단일환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며, 일례로 단일환 또는 다환의 지환족 고리, 단일환 또는 다환의 헤테로지환족 고리, 단일환 또는 다환의 방향족 고리, 혹은 단일환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 구체적으로, 단일환 또는 다환의 방향족 고리일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 예시되는 화합물, 예컨대 A1 내지 E160으로 표시되는 화합물로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40의 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 가진탄소수 2 내지 40의 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 가진탄소수 2 내지 40의 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 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된탄소수 6 내지 40의 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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 40의 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 5 내지 40의 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 40의 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 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 40의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 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 40의 알킬로 치환된 실릴이고, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 40의 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.
<전자수송층 재료>
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송층을 제공한다.
상기 전자수송층(ETL)은 음극에서 주입되는 전자를 인접하는 층, 구체적으로 발광층으로 이동시키는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송층(ETL) 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송층 재료는, 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 사용 가능한 전자 수송 물질의 비제한적인 예로는 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아다아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예: Alq3 (트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolato)-aluminium) BAlq, SAlq, Almq3, 갈륨 착물(예: Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2)) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
<전자수송 보조층 재료>
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송 보조층을 제공한다.
상기 전자수송층은 발광층과 전자수송층 사이에 배치되어, 상기 발광층에서 생성된 엑시톤 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송 보조층 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송 보조층 재료는, 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 일례로, 상기 전자수송 보조층은 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송 보조층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
<유기 전계 발광 소자>
한편, 본 발명의 다른 측면은 상기한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 수명개선층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층(보다 구체적으로, 인광 발광 호스트 재료), 전자수송층, 전자수송 보조층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하는데, 이때 호스트 재료로서 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 발광층은 상기 화학식 1의 화합물 이외의 당 분야의 공지된 화합물을 호스트로서 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 청색, 녹색, 적색의 인광 호스트 재료로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트, 형광 호스트, 또는 도펀트 재료로서 유기 전계 발광 소자에 포함되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 고효율을 가진 발광층의 그린 인광 exciplex N-type 호스트 재료인 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 기판, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 발광층, 보다 바람직하게는 인광 호스트가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 한편 상기 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 전술한 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는, 당 업계에 공지된 재료 및 방법으로 유기물층 및 전극을 형성하여 제조할 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등을 사용할 수 있다.
또, 양극 물질은 당 분야에 공지된 양극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질은 당 분야에 공지된 음극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 공지된 통상의 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1-1]
7-(3-bromo-5-chlorophenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 1-bromo-3-chloro-5-iodobenzene (50.0 g, 157.55 mmol), (7-cyano-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (41.45 g, 157.55 mmol), Pd(PPh3)4 (5.46 g, 4.73 mmol), K2CO3 (65.33 g, 472.66 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 51 g (yield: 80 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 408.72 g/mol, 측정치: 408 g/mol)
[준비예 1-2]
7-(3-chloro-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile의 합성
상기 <준비예 1-1>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 122.33 mmol), bis(pinacolato)diboron (37.28 g, 146.80 mmol), PdCl2(dppf) (3.00 g, 3.67 mmol), KOAc (24.01 g, 244.67 mmol) 및 1,4-dioxane 1000 ml를 혼합하고 110℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 실리카겔 및 셀라이트로 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 47 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 455.79 g/mol, 측정치: 455 g/mol)
[준비예 2]
F1의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 1-2>에서 얻은 화합물 (17.02 g, 37.35 mmol), 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (10.00 g, 37.35 mmol), Pd(PPh3)4 (1.29 g, 1.12 mmol), K2CO3 (15.49 g, 112.06 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 16 g (yield: 80 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 561.09 g/mol, 측정치: 561 g/mol)
[준비예 3]
F2의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 1-2>에서 얻은 화합물 (17.09 g, 37.49 mmol), 4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine (10.00 g, 37.49 mmol), Pd(PPh3)4 (1.30 g, 1.12 mmol), K2CO3 (15.54 g, 112.47 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 15 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 560.10 g/mol, 측정치: 560 g/mol)
[준비예 4]
F3의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 1-2>에서 얻은 화합물 (13.29 g, 29.17 mmol), 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-2-phenylpyrimidine (10.00 g, 29.17 mmol), Pd(PPh3)4 (1.01 g, 0.88 mmol), K2CO3 (12.09 g, 87.51 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 14 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 636.20 g/mol, 측정치: 636 g/mol)
[준비예 5]
F4의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 1-2>에서 얻은 화합물 (13.26 g, 29.09 mmol), 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine (10.00 g, 29.09 mmol), Pd(PPh3)4 (1.01 g, 0.87 mmol), K2CO3 (12.06 g, 87.26 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 13 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 637.18 g/mol, 측정치: 637 g/mol)
[준비예 6-1]
=
질소 기류 하에서 1-bromo-3-chloro-5-iodobenzene (50.0 g, 157.55 mmol), (7-cyano-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (45.39 g, 157.55 mmol), Pd(PPh3)4 (5.46 g, 4.73 mmol), K2CO3 (65.33 g, 472.66 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 58 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 433.73 g/mol, 측정치: 433 g/mol)
[준비예 6-2]
7-(3-chloro-5-(pyridin-3-yl)phenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2,4-dicarbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 6-1>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 115.28 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (14.17 g, 115.28 mmol), Pd(PPh3)4 (4.00 g, 3.46 mmol), K2CO3 (47.80 g, 345.84 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 35 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 431.92 g/mol, 측정치: 431 g/mol)
[준비예 6-3]
F5의 합성
상기 [준비예 6-2]에서 얻은 화합물 (50.0 g, 115.76 mmol), bis(pinacolato)diboron (35.28 g, 138.91 mmol), PdCl2(dppf) (2.84 g, 3.47 mmol), KOAc (22.72 g, 231.52 mmol), X-Phos (5.52g, 11.58 mmol) 및 1,4-dioxane 1000 ml를 혼합하고 110℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 실리카겔 및 셀라이트로 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 51 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 523.44 g/mol, 측정치: 523 g/mol)
[준비예 7-1]
2-(3-bromo-5-chlorophenyl)-9,9'-spirobi[fluorene]-7-carbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 1-bromo-3-chloro-5-iodobenzene (50.0 g, 158.55 mmol), (2-cyano-9,9'-spirobi[fluoren]-7-yl)boronic acid (61.08 g, 158.55 mmol), Pd(PPh3)4 (5.50 g, 4.76 mmol), K2CO3 (65.74 g, 475.66 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 71 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 530.85 g/mol, 측정치: 530 g/mol)
[준비예 7-2]
2-(3-chloro-5-(pyridin-3-yl)phenyl)-9,9'-spirobi[fluorene]-7-carbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 7-1>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 94.19 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (94.19 g, 115.28 mmol), Pd(PPh3)4 (3.27 g, 2.83 mmol), K2CO3 (39.05 g, 282.57 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 42 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 529.04 g/mol, 측정치: 529 g/mol)
[준비예 7-3]
F6의 합성
상기 <준비예 7-2>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 94.51 mmol), bis(pinacolato)diboron (28.80 g, 113.41 mmol), PdCl2(dppf) (2.32 g, 2.84 mmol), X-Phos (4.51g, 9.45 mmol), KOAc (18.55 g, 189.02 mmol) 및 1,4-dioxane 1000 ml를 혼합하고 110℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 실리카겔 및 셀라이트로 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 49 g (yield: 85 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 620.56 g/mol, 측정치: 620 g/mol)
[준비예 8-1]
7-(3-bromo-5-chlorophenyl)dibenzo[b,d]furan-3-carbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 1-bromo-3-chloro-5-iodobenzene (50.0 g, 157.55 mmol), (7-cyanodibenzo[b,d]furan-3-yl)boronic acid (37.34 g, 157.55 mmol), Pd(PPh3)4 (5.46 g, 4.73 mmol), K2CO3 (65.33 g, 472.66 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 48 g (yield: 80 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 382.64 g/mol, 측정치: 382 g/mol)
[준비예 8-2]
7-(3-chloro-5-(pyridin-3-yl)phenyl)dibenzo[b,d]furan-3-carbonitrile의 합성
질소 기류 하에서 상기 <준비예 8-1>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 130.67 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (16.06 g, 130.67 mmol), Pd(PPh3)4 (4.53 g, 3.92 mmol), K2CO3 (54.18 g, 392.01 mmol)와 1,4-dioxane 1000 ml 및 H2O 250 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 34 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 380.83 g/mol, 측정치: 380 g/mol)
[준비예 8-3]
F7의 합성
상기 <준비예 8-2>에서 얻은 화합물 (50.0 g, 131.29 mmol), bis(pinacolato)diboron (40.01 g, 157.55 mmol), PdCl2(dppf) (3.22 g, 3.94 mmol), X-Phos (6.26g, 13.13 mmol), KOAc (25.77 g, 262.58 mmol) 및 1,4-dioxane 1000 ml를 혼합하고 110℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 실리카겔 및 셀라이트로 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 43 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 472.35 g/mol, 측정치: 472 g/mol)
[합성예 1]
A47의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F1 (20.00 g, 35.64 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (6.57 g, 53.47 mmol), Pd(OAc)2 (0.24 g, 1.07 mmol), Cs2CO3 (34.84 g, 106.93 mmol), X-Phos (2.55g, 5.35 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 16 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 603.73 g/mol, 측정치: 603 g/mol)
[합성예 2]
B1의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 quinolin-8-ylboronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 17 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 653.79 g/mol, 측정치: 653 g/mol)
[합성예 3]
B35의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 (3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)boronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 756.91 g/mol, 측정치: 756 g/mol)
[합성예 4]
A46의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F2 (20.00 g, 35.71 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (6.58 g, 53.56 mmol), Pd(OAc)2 (0.24 g, 1.07 mmol), Cs2CO3 (34.90 g, 107.12 mmol), X-Phos (2.55g, 5.36 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 16 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 602.74 g/mol, 측정치: 602 g/mol)
[합성예 5]
B81의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 quinolin-8-ylboronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 4와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 16 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 652.80 g/mol, 측정치: 652 g/mol)
[합성예 6]
B111의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 (9-phenyl-9-(pyridin-3-yl)-9H-fluoren-2-yl)boronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 4와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 19 g (yield: 65 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 843.05 g/mol, 측정치: 843 g/mol)
[합성예 7]
A53의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F3 (20.00 g, 31.44 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (5.80 g, 47.15 mmol), Pd(OAc)2 (0.21 g, 0.94 mmol), Cs2CO3 (30.73 g, 94.31 mmol), X-Phos (2.25g, 4.72 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 15 g (yield: 72 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 678.84 g/mol, 측정치: 678 g/mol)
[합성예 8]
B151의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 (9-phenyl-9-(pyridin-3-yl)-9H-fluoren-2-yl)boronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 7과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 65 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 919.14 g/mol, 측정치: 919 g/mol)
[합성예 9]
B155의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 (3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)boronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 7과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 65 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 832.02 g/mol, 측정치: 832 g/mol)
[합성예 10]
A54의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F4 (20.00 g, 29.71 mmol), pyridin-3-ylboronic acid (5.48 g, 44.56 mmol), Pd(OAc)2 (0.20 g, 0.89 mmol), Cs2CO3 (29.04 g, 89.13 mmol), X-Phos (2.12g, 4.46 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 15 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 679.83 g/mol, 측정치: 679 g/mol)
[합성예 11]
B41의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 quinolin-8-ylboronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 15 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 729.89 g/mol, 측정치: 729 g/mol)
[합성예 12]
B75의 합성
pyridin-3-ylboronic acid 대신 (3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)boronic acid를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 17 g (yield: 72 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 833.01 g/mol, 측정치: 833 g/mol)
[합성예 13]
C112의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F5 (20.00 g, 38.21 mmol), 4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine (15.29 g, 57.31 mmol), Pd(OAc)2 (0.26 g, 1.15 mmol), Cs2CO3 (37.35 g, 114.63 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 16 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 627.75 g/mol, 측정치: 627 g/mol)
[합성예 14]
C122의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-2-phenylpyrimidine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 13과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 20 g (yield: 76 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 703.85 g/mol, 측정치: 703 g/mol)
*[합성예 15]
C132의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 13과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 16 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 628.74 g/mol, 측정치: 628 g/mol)
[합성예 16]
C142의 합성
*
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 13과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 704.84 g/mol, 측정치: 704 g/mol)
[합성예 17]
E44의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F6 (20.00 g, 32.23 mmol), 4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine (12.89 g, 48.34 mmol), Pd(OAc)2 (0.22 g, 0.97 mmol), Cs2CO3 (31.50 g, 96.69 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 16 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 724.87 g/mol, 측정치: 724 g/mol)
[합성예 18]
E51의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-2-phenylpyrimidine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 17과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 72 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 800.97 g/mol, 측정치: 800 g/mol)
[합성예 19]
E45의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 18과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 17 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 725.86 g/mol, 측정치: 725 g/mol)
[합성예 20]
E52의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 13과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 704.84 g/mol, 측정치: 704 g/mol)
[합성예 21]
E54의 합성
질소 기류 하에서 상기 [준비예]에서 얻은 화합물 F7 (20.00 g, 42.34 mmol), 4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine (16.94 g, 63.51 mmol), Pd(OAc)2 (0.29 g, 1.27 mmol), Cs2CO3 (41.39 g, 127.02 mmol)와 1,4-dioxane 200 ml 및 H2O 50 ml를 혼합하고 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄 으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물 18 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 576.66 g/mol, 측정치: 576 g/mol)
[합성예 22]
E91의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-2-phenylpyrimidine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 20 g (yield: 75 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 652.76 g/mol, 측정치: 652 g/mol)
[합성예 23]
E85의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 17 g (yield: 70 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 577.65 g/mol, 측정치: 577 g/mol)
[합성예 24]
E92의 합성
4-chloro-2,6-diphenylpyrimidine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18 g (yield: 65 %)을 획득하였다.
GC-Mass (이론치: 653.75 g/mol, 측정치: 653 g/mol)
[실시예 1] 유기 EL 소자의 제조
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 DS-205(80 nm)/ NPB(15nm)/ ADN + 5% DS-405(30nm)/ A47(80nm)/ LiF(1nm)/Al(200nm) 순서로 유기 EL 소자를 제조하였다.
이때 소자 제작에 사용된 DS-205 및 DS-405는 ㈜두산 전자 BG의 제품이며, NPB, AND, Alq3 및 화합물 Comp 1 내지 Comp 3의 구조는 각각 하기와 같다.
[실시예 2 ~ 24] 유기 EL 소자의 제조
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A47 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 EL 소자를 제조하였다.
[비교예 1] 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A47 대신 Alq3를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다.
[비교예 2] 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A47 대신 화합물 Comp1을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다.
[비교예 3] 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A47 대신 화합물 Comp2를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다.
[비교예 4] 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A47 대신 화합물 Comp3을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다.
[소자예 1]
실시예 1 내지 24 및 비교예 1 내지 4에서 각각 제조된 유기 EL 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 전자수송층 재료 구동전압 (V) 전류효율 (cd/A)
실시예 1 A47 3.2 8.2
실시예 2 B1 3.7 8.5
실시예 3 B35 3.5 7.2
실시예 4 A46 3.5 8.8
실시예 5 B81 3.7 9.1
실시예 6 B111 3.8 8.5
실시예 7 A53 3.5 8.5
실시예 8 B151 3.8 7.8
실시예 9 B155 3.2 8.4
실시예 10 A54 3.9 7.9
실시예 11 B41 3.6 8.2
실시예 12 B75 3.3 8.1
실시예 13 C112 3.9 7.9
실시예 14 C122 3.6 8.2
실시예 15 C132 3.9 7.9
실시예 16 C142 3.6 8.2
실시예 17 E44 3.3 8.1
실시예 18 E51 3.9 7.9
실시예 19 E45 3.6 8.2
실시예 20 E52 3.3 8.1
실시예 21 E54 3.9 7.9
실시예 22 E91 3.8 9.2
실시예 23 E85 3.2 9
실시예 24 E92 3.7 8.8
비교예 1 Alq3 4.7 5.6
비교예 2 Comp1 4.2 6.8
비교예 3 Comp2 4.1 6.7
비교예 4 Comp3 4.4 6.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 전자수송층 재료로 사용한 실시예 1 내지 24의 유기 EL 소자는, 종래 Alq3을 전자수송층 재료로 사용하는 비교예 1; 및 본원발명의 화합물 구조와 유사하나 헤테로환을 비포함하거나 시아노기를 비포함하는 화합물(예, Comp1 ~ Comp3)을 전자수송층 재료로 사용하는 비교예 2 내지 4의 유기 EL 소자에 비해 전류효율 및 구동전압 면에서 현저히 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112023111572567-pat00079

    상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X3은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R9) 또는 N이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
    R9는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 이때 C(R9)이 복수인 경우, 복수의 R9는 서로 동일하거나 또는 상이하며;
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    L1, L2, L4 내지 L5은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    L3은 단일결합이고,
    A는 적어도 하나의 N을 포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기로서, 하기 구조식 중에서 선택되며,


    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
    R1 내지 R8은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;
    Y는 CRaRb, 및 SiRaRb로 구성된 군에서 선택되며,
    Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, 또는 C6~C60의 아릴기이거나, 이들이 결합하여 축합고리를 형성하고,
    a와 b는 각각 0 내지 2의 정수이며,
    상기 L1, L2, L4~L5의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기와, 상기 R1~R9, Ar1~Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴실릴기는, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기, C6~C40의 아릴포스핀기, C6~C40의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
    다만, a+b의 합이 1 이상이거나; 또는 Y가 CRaRb 또는 SiRaRb인 경우, Ra와 Rb 중 적어도 하나는 시아노기를 갖는다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 는 하기 화학식 A-1 내지 A-5로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:

    상기 A-1 내지 A-5에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
    R9, Ar1 및 Ar2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  4. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되는 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인 화합물:

    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
  6. 제1항에 있어서,
    L1, L2, L4 내지 L5은 각각 독립적으로 단일결합이거나 또는 하기 구조식에서 선택되는 링커인 화합물:

    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 6]
    Figure 112022112145822-pat00086

    [화학식 7]
    Figure 112022112145822-pat00087

    상기 화학식 6 내지 7에서,
    A, X1~X3, L1~L5, Ar1~Ar2, R1~R8, Ra~Rb, a와 b는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 8]

    [화학식 9]

    [화학식 10]

    [화학식 11]

    상기 화학식 8 내지 11에서,
    B는 단일환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
    A, X1~X3, L1~L5, Ar1~Ar2, a와 b는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Y 함유 환은 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인 화합물:


    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
    a는 제1항에서 정의된 바와 같다.
  10. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R9는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되는, 화합물
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료인 화합물.
  12. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 구성된 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함되는 유기 전계 발광 소자.
KR1020220137629A 2020-12-23 2022-10-24 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 KR102611315B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220137629A KR102611315B1 (ko) 2020-12-23 2022-10-24 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182491A KR102577792B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR1020220137629A KR102611315B1 (ko) 2020-12-23 2022-10-24 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182491A Division KR102577792B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220151575A KR20220151575A (ko) 2022-11-15
KR102611315B1 true KR102611315B1 (ko) 2023-12-08

Family

ID=82158128

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182491A KR102577792B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR1020220137629A KR102611315B1 (ko) 2020-12-23 2022-10-24 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182491A KR102577792B1 (ko) 2020-12-23 2020-12-23 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240122067A1 (ko)
KR (2) KR102577792B1 (ko)
CN (1) CN116635379A (ko)
WO (1) WO2022139360A1 (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102191991B1 (ko) * 2013-09-06 2020-12-17 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102399010B1 (ko) * 2015-06-18 2022-05-17 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
CN108003865B (zh) * 2017-12-04 2021-06-11 吉林奥来德光电材料股份有限公司 有机发光化合物及其制备方法和有机电致发光器件
CN112236879A (zh) * 2018-09-03 2021-01-15 株式会社Lg化学 有机发光器件
US11968892B2 (en) * 2018-09-20 2024-04-23 Lg Chem, Ltd. Organic light emitting device containing a light emitting layer an anthracene derivative, and an organic material layer containing a compound including as sustituents a cyano group and a nitrogen-containing heteroring
WO2020209679A1 (ko) * 2019-04-11 2020-10-15 두산솔루스 주식회사 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102517278B1 (ko) * 2020-11-12 2023-04-05 주식회사 랩토 트리아진 또는 피리미딘 유도체, 및 이를 포함한 유기전계발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220151575A (ko) 2022-11-15
KR102577792B1 (ko) 2023-09-13
US20240122067A1 (en) 2024-04-11
CN116635379A (zh) 2023-08-22
WO2022139360A1 (ko) 2022-06-30
KR20220091692A (ko) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102617944B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102199112B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20220063558A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102643057B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102559638B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102577794B1 (ko) 유기 전계 발광 소자
KR20190007706A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102692891B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102703937B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102703933B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20190030391A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102537898B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102611315B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102611320B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20200067064A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102530092B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102611312B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102530093B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102599598B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102661528B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20240103079A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20240103075A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20240009894A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20230095190A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20240102122A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant