KR20170056431A - 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20170056431A
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유정호
김지환
박상우
신유나
임재건
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Abstract

본 발명은 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
[화학식 A]
Figure pat00190

[화학식 B]
Figure pat00191

상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]에서 고리그룹 A1 및 A2, 구조식 Q1 및 Q2, R1 및 R2, L1 및 L2, Ar1 및 Ar2, E 및 F는 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같다.

Description

신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Novel heterocyclic compound and organic light-emitting diode including the same}
본 발명은 신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동전압을 낮출 수 있으며, 발광 효율이 우수한 소자특성을 보여줄 수 있는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고, 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있으며, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있으며, 최근에는 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다.
유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기 발광 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 한다.
이들 중에서, 전자 수송층용 재료에 관한 종래기술로서, 전자 수송능력과 정공 저지능력이 우수하며 발광 효율이 우수하며 박막 상태에서의 안정성이 높은 유기 화합물을 제조하기 위해 등록특허공보 제10-0691543호(2007.03.09)에서는 안트라센의 4 개의 치환장소에 1 개 내지 2 개의 헤테로작용기가 도입된 유기 화합물에 관해 기재되어 있고, 공개특허공보 제10-2012-0104204호(2012.09.20)에서는 치환된 안트라센환 구조에 피리도인돌 유도체가 결합된 유기화합물에 관해 기재되어 있으며, 일본공개특허공보 특개2010-168363 호(2010.08.05)에서는 외부 양자 효율 및 구동 전압의 특성이 우수한 특성을 가지는, 피리딘 나프틸기를 가지는 안트라센 유도체에 관해 기재되어 있다.
그러나, 상기와 같은 유기 발광 소자에 사용하기 위한 전자 수송층용 재료를 제조하기 위한 노력에도 불구하고 아직까지 저 구동전압화 또는 고 발광효율화를 위한 재료의 개발이 충분하다고는 할 수 없어, 저전압에서 구동이 가능하면서도 발광 효율이 우수한 유기 발광 소자에서 사용될 수 있는 전자 수송층용 재료의 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
등록특허공보 제10-0691543호(2007.03.09)
공개특허공보 제10-2012-0104204호(2012.09.20)
일본공개특허공보 특개2010-168363 호(2010.08.05)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 전자수송층용으로 사용될 수 있으며, 보다 개선된 특성을 가진 유기 발광 소자용 유기 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 유기 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 유기 발광 소자의 전자수송층에 사용될 수 있는 유기 화합물로서, 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
[화학식 B]
Figure pat00002
상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고;
상기 A1의 방향족 고리내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A2의 방향족 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 치환기 R1 및 R2에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성하며;
상기 연결기 L1 및 L2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며;
상기 M은 N-R3, CR4R5, SiR6R7, GeR8R9, O, S, Se 중에서 선택되는 어느 하나이며;
상기 Ar1 및 Ar2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기이로서, 적어도 하나이상의 질소원자를 포함하고,
상기 n1 및 n2는 1 내지 3의 정수이되, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
상기 x 및 y는 각각 0 또는 1의 정수이되, 단, x + y = 1 또는 x + y = 2 이고,
상기 치환기 R1 내지 R9 는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30 의 아릴게르마늄기 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느하나이되,
화학식 B에서, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
상기 화학식 A에서 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고,
상기 화학식 B에서 상기 A1 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q2의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성가능하며,
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한 본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 본 발명에서의 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기화합물은 기존 물질에 비하여 보다 개선된 소자 특성을 가지고 있고, 안정적이고 우수한 소자의 제조에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 개략도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않으며, 또한 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 유기 발광 소자의 전자수송층에 사용될 수 있는 화합물로서, 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00003
[화학식 B]
Figure pat00004
상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고;
상기 A1의 방향족 고리내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A2의 방향족 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 치환기 R1 및 R2에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성하며;
상기 연결기 L1 및 L2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며;
상기 M은 N-R3, CR4R5, SiR6R7, GeR8R9, O, S, Se 중에서 선택되는 어느 하나이며;
상기 Ar1 및 Ar2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기이로서, 적어도 하나이상의 질소원자를 포함하고,
상기 n1 및 n2는 1 내지 3의 정수이되, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
상기 x 및 y는 각각 0 또는 1의 정수이되, 단, x + y = 1 또는 x + y = 2 이고,
상기 치환기 R1 내지 R9 는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30 의 아릴게르마늄기 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느하나이되,
화학식 B에서, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
상기 화학식 A에서 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고,
상기 화학식 B에서 상기 A1 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q2의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성가능하며,
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 화합물에서 사용되는 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 상기 아릴기가 치환기가 있는 경우 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 2 내지 24의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 융합(fused)되어 고리를 형성할 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
본 발명에 따른 상기 화학식 A또는 화학식 B로 표시되는 유기화합물은 상기 화학식 A및 화학식 B 에서, 1) A2 고리에만 연결기 L1과 연결된 헤테로아릴기 Ar1이 결합(x + y = 1 로서, x는 1이고 y는 0)하거나, 또는 A1 고리에만 연결기 L2와 연결된 헤테로아릴기 Ar2가 결합(x + y = 1 로서, x는 0이고 y는 1) 하는 화합물이거나, 또는 2) A2 고리에는 연결기 L1과 연결된 헤테로아릴기 Ar1이 결합되고 A1 고리에는 연결기 L2와 연결된 헤테로아릴기 Ar2가 결합(x + y = 2 로서, x 및 y 가 각각 1)하는 화합물인 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 화합물을 유기발광소자의 전자 수송층에 사용하는 경우에 발광 효율 및 저전압 구동 등의 개선된 소자 특성을 나타낼 수 있다.
일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 상기 화학식 A에서 x가 1, y가 0으로서, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 Ar1을 포함하는 연결기 L1만이 A2 고리에 결합할 수 있다.
또 다른 일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 상기 화학식 A에서 x가 0, y가 1로서, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 Ar2를 포함하는 연결기 L2만이 A1 고리에 결합할 수 있다.
또 다른 일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 상기 화학식 A에서 x가 1, y가 1로서, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 Ar1을 포함하는 연결기 L1이 A2 고리에 결합되고, 상기 Ar2를 포함하는 연결기 L2가 A1 고리에 결합할 수 있다.
또 다른 일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 화학식 B 에서 x가 1, y가 0으로서, 구조식 Q2가 A1고리에 연결되며, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 A2 고리에만 Ar1을 포함하는 연결기 L1이 결합될 수 있다.
또 다른 일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 화학식 B 에서 x가 0, y가 1로서, 구조식 Q2가 A1고리에 연결되며, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 A1 고리에만 Ar2를 포함하는 연결기 L2가 결합될 수 있다.
또 다른 일 실시예로서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 상기 화학식 B에서 x가 1, y가 1로서, 구조식 Q2가 A1고리에 연결되며, 구조식 Q1이 A2고리에 연결되는 경우에 상기 Ar1을 포함하는 연결기 L1이 A2 고리에 결합되고, 상기 Ar2를 포함하는 연결기 L2가 A1 고리에 결합할 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 A 또는 화학식 B에서의 A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리일 수 있다.
상기와 같이, 화학식 A 또는 화학식 B에서의 A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리에 해당하는 경우에, 상기 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리는 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 [구조식 10] 내지 [구조식 21] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 10] [구조식 11] [구조식 12]
Figure pat00005
[구조식 13] [구조식 14] [구조식 15]
Figure pat00006
[구조식 16] [구조식 17] [구조식 18]
Figure pat00007
[구조식 19] [구조식 20] [구조식 21]
Figure pat00008
상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 "-*"는 상기 R1과 R2에 연결된 탄소원자를 포함하는 5원환을 형성하거나, 또는 상기 구조식 Q1 및 Q2에서의 M을 포함하는 5원환을 형성하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]의 방향족 탄화수소 고리가 A1고리 또는 A2고리에 해당하면서 구조식 Q1 또는 구조식 Q2와 결합하는 경우에는 이들중 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1 의 *와 결합하거나 또는 구조식 Q2의 *와 결합하여 축합고리를 형성하며;
상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 상기 R은 앞서 정의한 R1 및 R2과 동일하고, m은 1 내지 8의 정수이며, m이 2이상인 경우 또는 R이 2이상인 경우에는 각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한 상기 화학식 A 및 화학식 B에서의 연결기 L1 및 L2는 단일결합이거나, 하기 [구조식 22] 내지 [구조식 30] 중에서 선택되는 어느 하나이며, n1 및 n2 는 각각 1 또는 2일 수 있다.
[구조식 22] [구조식 23] [구조식 24] [구조식 25]
Figure pat00009
[구조식 26] [구조식 27] [구조식 28] [구조식 29]
Figure pat00010
[구조식 29] [구조식 30]
Figure pat00011
여기서, 상기 연결기 L1 및 L2에서의 방향족 고리의 탄소자리는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기화합물에서 상기 화학식 A 및 화학식 B내 x + y가 1 일 수 있다.
한편, 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 치환기 Ar1 및 Ar2 가 적어도 하나이상의 질소원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기인 경우, 상기 헤테로아릴기는 구조식 1 내지 구조식 3중에서 선택되는 어느 하나의 치환기일 수 있다.
[구조식 1]
Figure pat00012
[구조식 2]
Figure pat00013
[구조식 3]
Figure pat00014
상기 구조식 1 내지 구조식 3에서
T1 내지 T6은 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로, C(R11), C(R11)(R12), N, N(R13), O, S 중에서 선택되는 어느 하나이고;
상기 R11 내지 R13, R21 및 R22 는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이되,
상기 각각의 구조식 1 내지 구조식 3에서 상기 R11 내지 R13, R21 및 R22 중 하나는 상기 화학식 A 및 화학식 B내의 연결기 L1 또는 L와 결합을 이루는 단일결합이다.
또한 상기 구조식 1 내지 구조식 3 의 치환기는 각각 상기 치환기내 방향족 탄소자리에 1 내지 3개의 질소원자가 치환되어 헤테로아릴기를 이룰 수 있다.
여기서 상기 구조식 2는 전자의 이동에 따른 공명구조에 의해 구조식 2-1과 같이 표시되는 화합물이 포함될 수 있다.
[구조식 2-1]
Figure pat00015
여기서, 상기 구조식 1 내지 구조식 3의 치환기는 각각 상기 치환기내 방향족 탄소자리에 1 내지 3개의 질소원자가 치환되어 헤테로아릴기를 이룰 수 있다.
또한, 상기 화학식 A 및 화학식 B 의 치환기 Ar1 및 Ar2는 각각 하기 치환기 201 내지 치환기 413 중 어느 하나일 수 있다.
[치환기 201] [치환기 202] [치환기 203]
Figure pat00016
[치환기 204] [치환기 205] [치환기 206]
Figure pat00017
[치환기 301] [치환기 302] [치환기 303]
Figure pat00018
[치환기 304] [치환기 305] [치환기 306]
Figure pat00019
[치환기 307] [치환기 308]
Figure pat00020
[치환기 401] [치환기 402] [치환기 403]
Figure pat00021
[치환기 404] [치환기 405] [치환기 406]
Figure pat00022
[치환기 407] [치환기 408] [치환기 409]
Figure pat00023
[치환기 410] [치환기 411][치환기 412] [치환기 413]
Figure pat00024
여기서, R은 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론중에서 선택될 수 있으며, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 융합되어 고리를 형성할 수 있고,
n은 0 내지 9의 정수이며,
상기 치환기 201 내지 치환기 413의 헤테로아릴기내 방향족고리의 탄소에 치환기 R이 결합되지 않은 경우에는 수소가 결합되어 있고,
상기 R 중의 하나는 [화학식 A] 및 [화학식 B]의 L1 및 L2에 결합되는 단일결합이다.
본 발명에서의 Ar1 및 Ar2의 헤테로아릴기로서 구체적인 예로서는 치환 또는 비치환된 이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 테트라졸릴기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사다이아졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 싸이아트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 벤조트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 피리다지닐기, 치환 또는 비치환된 퓨리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 프탈라지닐기, 치환 또는 비치환된 나프피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페난트롤리닐기, 치환 또는 비치환된 페나지닐기 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 상기 치환기에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서의 상기 화학식 A 또는 화학식 B로 표시되는 유기 화합물의 구체적인 예로서는 하기 화학식 1 내지 화학식 101로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
<화학식 1 > <화학식 2 > <화학식 3>
Figure pat00025
<화학식 4 > <화학식 5 > <화학식 6>
Figure pat00026
<화학식 7 > <화학식 8 > <화학식 9>
Figure pat00027
<화학식 10 > <화학식 11 > <화학식 12>
Figure pat00028
<화학식 13 > <화학식 14 > <화학식 15>
Figure pat00029
<화학식 16 > <화학식 17 > <화학식 18>
Figure pat00030
<화학식 19 > <화학식 20 > <화학식 21>
Figure pat00031
<화학식 22 > <화학식 23 > <화학식 24>
Figure pat00032
<화학식 25 > <화학식 26 > <화학식 27>
Figure pat00033
<화학식 28 > <화학식 29 > <화학식 30>
Figure pat00034
<화학식 31 > <화학식 32 > <화학식 33>
Figure pat00035
<화학식 34 > <화학식 35 > <화학식 36>
Figure pat00036
<화학식 37 > <화학식 38 > <화학식 39>
Figure pat00037
<화학식 40 > <화학식 41 > <화학식 42>
Figure pat00038
<화학식 43 > <화학식 44 > <화학식 45>
Figure pat00039
<화학식 46 > <화학식 47 > <화학식 48>
Figure pat00040
<화학식 49 > <화학식 50 > <화학식 51>
Figure pat00041
<화학식 52 > <화학식 53 > <화학식 54>
Figure pat00042
<화학식 55 > <화학식 56 > <화학식 57>
Figure pat00043
<화학식 58 > <화학식 59 > <화학식 60>
Figure pat00044
<화학식 61 > <화학식 62 > <화학식 63>
Figure pat00045
<화학식 64 > <화학식 65 > <화학식 66>
Figure pat00046
<화학식 67 > <화학식 68 > <화학식 69>
Figure pat00047
<화학식 70 > <화학식 71 > <화학식 72>
Figure pat00048
<화학식 73 > <화학식 74 > <화학식 75>
Figure pat00049
<화학식 76 > <화학식 77 > <화학식 78>
Figure pat00050
<화학식 79 > <화학식 80 > <화학식 81>
Figure pat00051
<화학식 82> <화학식 83> <화학식 84>
Figure pat00052
<화학식 85> <화학식 86> <화학식 87>
Figure pat00053
<화학식 88> <화학식 89> <화학식 90>
Figure pat00054
<화학식 91> <화학식 92> <화학식 93>
Figure pat00055
<화학식 94> <화학식 95> <화학식 96>
Figure pat00056
<화학식 97> <화학식 98> <화학식 99>
Figure pat00057
<화학식 100> <화학식 101>
Figure pat00058
한편, 본 발명은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 본 발명에서의 상기 유기 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서 "(유기층이) 유기 화합물을 1종 이상 포함한다" 란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기금속 화합물 또는 상기 유기 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
이때, 상기 본 발명의 유기 화합물이 포함된 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 정공수송층의 재료로는, 통상적으로 이온화 포텐셜이 작은 전자공여성 분자가 사용되는데, 주로 트리페닐아민을 기본 골격으로 하는 디아민, 트리아민 또는 테트라아민 유도체가 많이 사용되고 있고, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘 (a-NPD) 등을 추가적으로 사용할 수 있다.
상기 정공수송층의 하부에는 정공주입층(HIL, Hole Injecting Layer)을 추가적으로 더 적층할 수 있는데, 상기 정공주입층 재료 역시 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-TNATA [4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 바람직한 유기발광소자는 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 전자수송층과 발광층을 포함할 수 있고, 이 경우에 본 발명의 상기 유기 화합물은 전자수송층에 포함되며, 발광층은 호스트와 도판트로 이루어질 수 있다.
이때, 본 발명에서 상기 호스트는 하기 화학식 1A 로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00059
상기 화학식 1A에서,
상기 Ar7 , Ar8 및 Ar9은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C5-C60 방향족 연결기(aromatic linking group), 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60 헤테로방향족 연결기이고;
상기 R31내지 R40은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 e와 f와 g는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 0 또는 1 내지 4의 정수이고;
상기 화합물의 *로 표시된 2개의 부위는 서로 동일하거나 상이할 수 있고 각각 독립적으로 상기 P 또는 Q 구조와 결합하여 하기 화학식 1Aa-1 내지 1Aa-3 중에서 선택되는 안트라센계 유도체를 구성할 수 있다.
[화학식 1Aa-1] [화학식 1Aa-2] [화학식 1Aa-3]
Figure pat00060
여기서, 상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 호스트는 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 47]로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[화합물1] [화합물2] [화합물3] [화합물4]
Figure pat00061
[화합물5] [화합물6] [화합물7] [화합물8]
Figure pat00062
[화합물9] [화합물10] [화합물11] [화합물12]
Figure pat00063
[화합물13] [화합물14] [화합물15] [화합물16]
Figure pat00064
[화합물17] [화합물18] [화합물19] [화합물20]
Figure pat00065
[화합물21] [화합물22] [화합물23] [화합물24]
Figure pat00066
[화합물25] [화합물26] [화합물27] [화합물28]
Figure pat00067
[화합물29] [화합물30] [화합물31] [화합물32]
Figure pat00068
[화합물33] [화합물34] [화합물35] [화합물36]
Figure pat00069
[화합물37] [화합물38] [화합물39] [화합물40]
Figure pat00070
[화합물41] [화합물42] [화합물43] [화합물44]
Figure pat00071
[화합물45] [화합물46] [화합물47]
Figure pat00072
또한, 본 발명에서 발광층에 사용되는 도펀트는 하기 [화학식 D1] 또는 [화학식 D2]로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 D1] [화학식 D2]
Figure pat00073
Figure pat00074
상기 [화학식 D1]와 [화학식 D2] 중,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, 바람직하게는 안트라센, 파이렌, 페난트렌, 인데노페난트렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 트리페닐렌, 페릴렌, 펜타센이다.
이때, 상기 A는 하기 화학식 A1 내지 화학식A10으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식A1] [화학식A2] [화학식A3] [화학식A4] [화학식A5]
Figure pat00075
[화학식A6] [화학식A7] [화학식A8] [화학식A9] [화학식A10]
Figure pat00076
여기서 상기 [화학식 A3]의 Z1 내지 Z2는 수소, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Z1 내지 Z2 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
또한 상기 [화학식 D1] 중,
상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이거나 단일결합이고, X1과 X2는 서로 결합될 수 있고,
상기 Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Y1내지 Y2 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며.
상기 l, m 은 각각 1내지 20의 정수이고, n은 1 내지 4의 정수이다.
또한 상기 [화학식 D2] 중,
Cy는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬이고, b은 1 내지 4 의 정수이되, b이 2 이상인 경우 각각의 시클로알칸은 융합된 형태일 수 있고, 또한, 이에 치환된 수소는 각각 중수소 또는 알킬로 치환될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 B 는 단일 결합 또는 -[C(R5)(R6)]p-이고, 상기 p는 1 내지 3의 정수이되, p가 2 이상인 경우 2 이상의 R5 및 R6은 서로 동일하거나 상이하고;
상기 R1, R2, R3, R5 및 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬 아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택될 수 있으며,
a는 1 내지 4의 정수이되, a가 2 이상인 경우 2 이상의 R3는 서로 동일하거나 상이하고, R3 이 복수인 경우, 각각의 R3은 융합된 형태일 수 있고, n은 1 내지 4의 정수이다.
또한, 상기 [화학식 D1]과 [화학식 D2]의 A에 결합되는 아민기는 하기 [치환기 1] 내지 [치환기 52]로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[치환기1] [치환기2] [치환기3] [치환기4]
Figure pat00077
[치환기5] [치환기6] [치환기7] [치환기8]
Figure pat00078
[치환기9] [치환기10] [치환기11] [치환기12]
Figure pat00079
[치환기13] [치환기14] [치환기15] [치환기16]
Figure pat00080
[치환기17] [치환기18] [치환기19] [치환기20]
Figure pat00081
[치환기21] [치환기22] [치환기23] [치환기24]
Figure pat00082
[치환기25] [치환기26]
Figure pat00083
[치환기27] [치환기28] [치환기29] [치환기30]
Figure pat00084
[치환기31] [치환기32] [치환기33] [치환기34]
Figure pat00085
[치환기35] [치환기36] [치환기37] [치환기38]
Figure pat00086
[치환기39] [치환기40] [치환기41] [치환기42]
Figure pat00087
[치환기43] [치환기44] [치환기45] [치환기46]
Figure pat00088
[치환기47] [치환기48] [치환기49] [치환기50]
Figure pat00089
[치환기51] [치환기52]
Figure pat00090
상기 치환기에서 R은 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며, 각각 1에서 12개까지 치환될 수 있고, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
또한 상기 발광층은 상기 도판트와 호스트이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 구체적인 예에 의하면, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å인 것이 바람직하다
한편, 본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 화학식 F로 표시되는 유기 금속 화합물이 본 발명의 상기 유기 화합물 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 F]
Figure pat00091
상기 [화학식 F]에서,
Y는 C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이고; 상기 M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이고, 상기 OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서,
상기 O는 산소이며,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고,
상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고,
상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m +n=3을 만족한다.
본 발명에서 Y 는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[구조식 C1] [구조식 C2] [구조식 C3]
Figure pat00092
[구조식 C4] [구조식 C5] [구조식 C6]
Figure pat00093
[구조식 C7] [구조식 C8] [구조식 C9] [구조식 C10]
Figure pat00094
[구조식 C11] [구조식 C12] [구조식 C13]
Figure pat00095
[구조식 C14] [구조식 C15] [구조식 C16]
Figure pat00096
[구조식 C17] [구조식 C18] [구조식 C19] [구조식 C20]
Figure pat00097
[구조식 C21] [구조식 C22] [구조식 C23]
Figure pat00098
[구조식 C24] [구조식 C25] [구조식 C26]
Figure pat00099
[구조식 C27] [구조식 C28] [구조식 C29] [구조식 C30]
[구조식 C31] [구조식 C32] [구조식 C33]
Figure pat00101
[구조식 C34] [구조식 C35] [구조식 C36]
Figure pat00102
[구조식 C37] [구조식 C38] [구조식 C39]
Figure pat00103
상기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30이 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다. 단, 여기서 상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 상기 전자수송층의 상부에는 캐소드로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 파워효율을 개선시키는 기능을 수행하는 전자주입층(EIL, Electron Injecting Layer)을 더 적층시킬 수도 있는데, 상기 전자주입층 재료 역시 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO등의 물질을 이용할 수 있다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 CsF, NaF, LiF, NaCl, Li2O, BaO등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1 Å 내지 약 100 Å, 약 3 Å 내지 약 90 Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 음극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등의 음극 형성용 금속으로는 사용하거나, 또는 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 음극을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 본 발명에서의 유기 발광 소자는 380 nm 내지 800 nm의 파장범위에서 발광하는 청색 발광재료, 녹색 발광재료 또는 적색 발광재료의 발광층을 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에서의 발광층은 복수의 발광층으로서, 상기 추가적으로 형성되는 발광층내 청색 발광재료, 녹색 발광재료 또는 적색 발광재료는 형광재료 또는 인광재료일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있다.
여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한 본 발명에서의 상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및, 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 유기 발광 소자를 도 1을 통해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)를 순차적 순서로 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로, 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
합성예 1: 화학식 1의 합성
합성예 1-(1): [중간체 1-a]의 합성
Figure pat00104
<중간체 1-a>
500 mL 둥근바닥 플라스크 반응기에 메틸 메틸 2-아이오도벤조에이트 (19.1 g, 73 mmol), 4-디벤조퓨란보론산 (18.7 g, 88 mmol), 테트라키스 (트리페닐포스핀)팔라듐 (1.7 g, 0.15 mmol), 포타슘카보네이트 (20.2 g, 146.7 mmol)을 넣고 톨루엔 125 mL, 테트라하이드로퓨란 125 mL, 물 50 mL를 넣었다. 반응기의 온도를 80 도로 승온시키고 10 시간 교반시켰다. 반응이 종료되면 반응기의 온도를 실온으로 낮추고 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 분리하였다. 유기층은 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <중간체 1-a>를 얻었다. (9.5 g, 43%)
합성예 1-(2): 중간체 1-b의 합성
Figure pat00105
<중간체 1-a> <중간체 1-b>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 브로모벤젠 (13.2 g, 83.97 mmol), 테트라하이드로퓨란 250ml을 넣고 저온의 질소환경에서 교반하였다. 영하 78도에서 n-부틸리튬 약 58ml를 2 시간동안 천천히 적가한 후 <중간체 1-a> (9.4 g 31.1 mmol)를 넣어주었다. 반응 완료 후 물 100 ml 넣고 30분간 교반한 후 추출하여 <중간체 1-b>를 얻었다. (3.2 g, 24%)
합성예 1-(3): 중간체 1-c의 합성
Figure pat00106
<중간체 1-b> <중간체 1-c>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 1-b> (55.0g, 129mmol)과 아세트산 500ml, 황산 10ml을 넣고 5시간 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각하였고, 생성된 고체는 여과하였다. 메탄올로 씻어준 후 <중간체 1-c>를 얻었다. (50 g, 95%)
합성예 1-(4): 중간체 1-d의 합성
Figure pat00107
<중간체 1-c> <중간체 1-d>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체1-c> (50 g, 122 mmol>, 디클로로메탄 600ml을 넣고 상온에서 교반하였다. 브롬(13.7ml, 85mmol)을 디클로로메탄 50ml에 희석하여 적가한 뒤 약 3 시간 교반하였다. 메탄올으로 재결정하여 <중간체 1-d>를 얻었다. (45 g, 76%)
합성예 1-(5): 중간체 1-e의 합성
Figure pat00108
<중간체 1-d> <중간체 1-e>
500ml 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 1-d> (39.5 g, 81 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (26.7 g, 105 mmol), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐 (1.3 g, 0.002 mol), 포타슘아세테이트 (19.9 g, 202 mmol), 1,4-다이옥산 200ml을 넣고 10시간 환류 교반하였다. 감압농축 한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하였다. 디클로로메탄과 헵탄으로 재결정하여 <중간체 1-e>를 얻었다. (23.4 g, 68%)
합성예 1-(6): 화학식 1의 합성
Figure pat00109
<중간체 1-e> <화학식 1>
300 mL반응기에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (12.3 g, 46 mmol), <중간체 1-e> (24.8 g, 55 mmol), 탄산칼륨 (15.2 g, 91 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (5.6 g, 9 mmol), 물80mL, 톨루엔 150mL 및 1,4-다이옥산 150mL를 넣고 12 시간동안 환류 교반한다. 반응종결 후 반응물을 층분리하여 유기층을 감압 농축한다. 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <화학식 1>을 얻었다. (18.8 g. 64%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 639.23 [M+]
합성예 2: 화학식 4의 합성
합성예 2-(1): 중간체 2-a의 합성
Figure pat00110
<중간체 2-a>
둥근바닥 플라스크에 1-브로모-3-아이오도벤젠 (60.0g, 212mmol)와 테트라하이드로퓨란 480 mL를 넣어준 후 질소상태하에서 온도를 -78도로 낮춘다. 30분 후 1.6M 노르말 부틸리튬 (126ml, 202mmol)을 천천히 적가해준다. 1시간 후 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (62.4 g, 233mmol)을 테트라하이드로퓨란 250mL에 녹인 용액을 천천히 적가한 후 30분간 교반 후 상온으로 온도를 올린다. 상온에서 약 1 시간 정도 교반 후 2N 염산 수용액으로 산성화 시킨다. 추출하여 컬럼 크로마토그래피로 분리하여, <중간체 2-a>를 얻었다. (24.7 g, 30%)
합성예 2-(2): 화학식 4의 합성
Figure pat00111
<중간체 1-e> <중간체 2-a> <화학식 4>
상기 합성예 1-(6)에서 사용한 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 <중간체 2-a>를 사용하여 동일한 방법으로 <화학식 4>를 얻었다. (14.8 g, 57%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 715.26 [M+]
합성예 3: 화학식 46의 합성
합성예 3-(1): 중간체 3-a의 합성
Figure pat00112
<중간체 3-a>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 4-디벤조퓨란보론산 (85.0 g, 401 mmol), 비스무스(III)나이트레이트 펜타하이드레이트 (99.2 g, 200 mmol), 톨루엔 400ml을 넣고 질소분위기에서 70도로 3시간 교반하였다. 반응완료 후 상온 냉각하고 생성된 고체를 여과하였다. 톨루엔으로 씻어준 후 <중간체 3-a>를 얻었다. (61.5 g, 72%)
합성예 3-(2): 중간체 3-b의 합성
Figure pat00113
<중간체 3-a> <중간체 3-b>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 에틸시아노아세테이트 (202.9 g, 1.794 mol)와 디메틸포름아마이드 500ml을 넣었다. 수산화칼륨 (67.10 g, 1.196 mol), 사이안화칼륨 (38.95 g, 0.598 mol)을 넣고 디메틸포름아마이드 200ml을 넣고 상온 교반하였다. 반응 용액에 <중간체 3-a> (127. g, 0.737 mol)을 조금씩 넣은 후 50도에서 72시간 교반하였다. 반응 완료 후 수산화나트륨 수용액(25%) 200ml을 넣고 환류 교반하였다. 3시간 교반 후 상온 냉각 하였고, 에텔아세테이트와 물로 추출 하였다. 유기층은 분리하여 감압 농축 하였고 컬럼 크로마토그래피고 분리정제하여 <중간체 3-b>를 얻었다. (20.0 g, 16%)
합성예 3-(3): 중간체 3-c의 합성
Figure pat00114
<중간체 3-b> <중간체 3-c>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-b> (20.0 g, 96 mmol), 에탄올 600ml, 수산화칼륨 수용액 (142.26 g, 2.53 mol) 170ml을 넣고 12시간 환류 교반하였다. 반응이 완료되면 상온 냉각하였다. 반응 용액에 6노말 염산 400ml을 넣고 산성화하였고 생성된 고체는 20분 교반 후 여과하였다. 고체는 에탄올로 씻어준 후 <중간체 3-c>를 얻었다. (17.0 g, 88.5%)
합성예 3-(4): 중간체 3-d의 합성
Figure pat00115
<중간체 3-c> <중간체 3-d>
2L 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-c> (17.0 g, 75 mmol), 황산 15ml을 넣과 72시간 환류교반하였다. 반응 완료 후 상온 냉각 후 에틸아세테이트와 물로 추출하였다. 유기층은 분리하여 탄산수소나트륨 수용액으로 씻어주었다. 유기층은 감압 농축중에 메탄올을 과량 넣고 생성된 고체를 여과하여 <중간체 3-d>를 얻었다. (14.0 g, 77.6%)
합성예 3-(5): 중간체 3-e의 합성
Figure pat00116
<중간체 3-d> <중간체 3-e>
500mL 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-d> (12 g, 50 mmol)과 염산 15ml, 물 75ml을 넣고 0도로 냉각하여 1시간 교반하였다. 동일 온도에서 소듐나이트리트 (5.6 g, 81 mmol)수용액 38ml을 반응용액에 적가 후 1시간 교반하였다. 요오드화칼륨 (22.4 g, 135 mmol) 수용액 38ml을 적가 할 때 반응 용액의 온도가 5도를 넘지않게 주의하며 적가하였다. 5시간 상온에서 교반해주고 반응 완료 후 소듐사이오설페이트 수용액으로 씻은 후 에틸아세테이트와 물로 추출 하였다. 유기층은 분리 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <중간체 3-e>를 얻었다. (11 g, 91%)
합성예 3-(6): 중간체 3-f의 합성
Figure pat00117
<중간체 3-f>
500ml 둥근바닥플라스크 반응기에 1-브로모디벤조퓨란 (20.0 g, 81 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (26.7 g, 105 mmol), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐 (1.3 g, 0.002 mol), 포타슘아세테이트 (19.9 g, 202 mmol), 1,4-다이옥산 200ml을 넣고 10시간 환류 교반하였다. 감압농축 한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하였다. 디클로로메탄과 헵탄으로 재결정하여 <중간체 3-f>를 얻었다. (17.0 g, 70%)
합성예 3-(7): 중간체 3-g의 합성
Figure pat00118
<중간체 3-e> <중간체 3-f> <중간체 3-g>
상기 합성예 1-(1)에서 사용한 메틸 2-아이오도벤조에이트 대신 <중간체 3-e>를 사용하고, 4-디벤조퓨란보론산 대신 <중간체 3-f>를 사용하여 동일한 방법으로 <중간체 3-g>를 얻었다. (10.1 g, 75%)
합성예 3-(8): 중간체 3-h의 합성
Figure pat00119
<중간체 3-g> <중간체 3-h>
500mL 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-g> (10.0 g, 25 mmol), 수산화나트륨 (1.1 g, 28 mmol), 에탄올 80ml을 넣고 48시간 환류 교반하였다. 얇은막 크로마토그래피로 반응 종결 확인 후 실온으로 냉각 하였다. 냉각된 용액에 2-노말 염산을 적가, 산성화하여 생성된 고체는 30분 교반 후 여과하였다. 디클로로메탄과 헥산으로 재결정하여 <중간체 3-h>를 얻었다. (7.3 g, 77%)
합성예 3-(9): 중간체 3-i의 합성
Figure pat00120
<중간체 3-h> <중간체 3-i>
250ml 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-h> (7 g, 18 mmol), 메탄설폰산 72ml를 넣고 80도로 승온 하여 3시간 교반 하였다. 얇은막크로마토그래피로 반응 종결확인 후 실온으로 냉각시켰다. 반응 용액은 얼음물 75ml에 천천히 적가 후 30분 교반 하였다. 생성된 고체는 여과 후 물과 메탄올로 씻어 주어 <중간체 3-i>를 얻었다. (6.1 g, 94%)
합성예 3-(10): 중간체 3-j의 합성
Figure pat00121
<중간체 3-i> <중간체 3-j>
상기 합성예 1-(4)에서 <중간체 1-c> 대신 <중간체 3-i>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 이용하여 <중간체 3-j>을 얻었다. (4.3 g, 85.3%)
합성예 3-(11): 중간체 3-k의 합성
Figure pat00122
<중간체 3-j> <중간체 3-k>
250ml 둥근바닥플라스크 반응기에 2-브로모바이페닐 (3.2 g, 13.7 mmol)과 테트라하이드로퓨란 40ml을 넣고 질소분위기에서 -78도로 냉각 하였다. 냉각된 반응 용액에 노말부틸리튬 (8 ml, 12 mmol)을 동일 온도에서 적가하였다. 반응용액은 2시간 교반 후 <중간체 3-j> (4 g, 9.1 mmol)를 조금씩 넣고 상온에서 교반하였다. 반응 용액색이 변하면 TLC로 반응 종결을 확인하였다. H2O 20ml을 넣어 반응 종료하고 에틸아세테이트와 물로 추출하였다. 유기층 분리하여 감압 농축 후 아세토나이트릴로 재결정하여 <중간체 3-k>를 얻었다. (4 g, 74%)
합성예 3-(12): 중간체 3-l의 합성
Figure pat00123
<중간체 3-k> <중간체 3-l>
250ml 둥근바닥플라스크 반응기에 <중간체 3-k> (4.0 g, 7 mmol)과 아세트산 30ml, 황산 1ml을 넣고 5시간 환류 교반 하였다. 고체가 생성되면 얇은막크로마토그래피로 반응 종결 확인 후 실온으로 냉각하였다. 생성된 고체는 여과 후 H2O, 메탄올로 씻어준 후 모노클로로벤젠에 녹여 실리카겔 여과, 농축 후 상온 냉각하여 <중간체 3-l>을 얻었다. (3.5 g, 86%)
합성예 3-(13): 중간체 3-m의 합성
Figure pat00124
<중간체 3-l> <중간체 3-m>
상기 합성예 1-(5)에서 <중간체 1-d> 대신 <중간체 3-l>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 이용하여 <중간체 3-m>을 얻었다. (3.9 g, 61%)
합성예 3-(13): <중간체 3-n>의 합성
Figure pat00125
<중간체 3-n>
상기 합성예 2-(1)에서 사용한 1-브로모-3-아이오도벤젠 대신 1,4-디브로모벤젠을 사용하고, 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-클로로-4,6-디페닐피리미딘을 사용하여 동일한 방법으로 <중간체 3-n>을 얻었다. (14.8 g, 34%)
합성예 3-(14): 화학식 46의 합성
Figure pat00126
<화학식 46>
상기 합성예 1-(6)에서 사용한 <중간체 1-e> 대신 <중간체 3-m>을 사용하고, 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 <중간체 3-n>을 사용하여 동일한 방법으로 <화학식 46>을 얻었다. (8.0 g, 51.8%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 802.26 [M+]
합성예 4: 화학식 95의 합성
합성예 4-(1): 중간체 4-a의 합성
Figure pat00127
<중간체 3-i> <중간체 4-a>
100mL 둥근바닥 플라스크에 <중간체 3-i> (3.8 g, 11 mmol>, 디클로로메탄 40 ml을 넣고 상온 교반 하였다. 브롬 (1.1 ml, 22 mmol)을 디클로로메탄 10 ml에 희석하여 적가하였고, 8 시간 상온 교반 하였다. 반응 완료 후 반응 용기에 아세톤 20 ml을 넣고 교반하였다. 생성된 고체는 여과 후 아세톤으로 씻어 주었다. 고체는 모노클로로벤젠으로 재결정하여 <중간체 4-a> (3.0 g, 55%)를 얻었다.
합성예 4-(2): 중간체 4-b의 합성
Figure pat00128
<중간체 4-a> <중간체 4-b>
100ml 둥근바닥 플라스크에 2-브로모바이페닐 (2.1 g, 0.009 mol)과 테트라하이드로퓨란 30 ml을 넣고 질소분위기에서 -78 도로 냉각 하였다. 냉각된 반응 용액에 노말부틸리튬 (4.8 ml, 0.008 mol)을 동일 온도에서 적가하였다. 반응용액은 2 시간 교반 후 <중간체 4-a> (3.0 g, 0.006 mol)를 조금씩 넣고 상온에서 교반 하였다. 반응 용액색이 변하면 TLC로 반응 종결을 확인하였다. H2O 10 ml을 넣어 반응 종료 하고 에틸아세테이트와 물로 추출하였다. 유기층 분리하여 감압 농축 후 아세토나이트릴로 재결정하여 <중간체 4-b> (2.5 g, 64%)를 얻었다.
합성예 4-(3): 중간체 4-c의 합성
Figure pat00129
<중간체 4-b> <중간체 4-c>
100ml 둥근바닥 플라스크에 <중간체 4-b> (2.5 g, 0.04 mol)과 아세트산 25 ml, 황산 0.5 ml을 넣고 5 시간 환류 교반 하였다. 고체가 생성되면 얇은막 크로마토그래피로 반응 종결 확인 후 실온으로 냉각 하였다. 생성된 고체는 여과 후 H2O, 메탄올로 씻어준 후 모노클로로벤젠에 녹여 실리카겔 여과, 농축 후 상온 냉각하여 <중간체 4-c> (2.2 g, 90%)를 얻었다.
합성예 4-(4): 중간체 4-d의 합성
Figure pat00130
<중간체 4-d>
상기 합성예 1-(5)에서 <중간체 1-d> 대신 <중간체 4-c>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 이용하여 <중간체 4-d>을 얻었다. (수율 72%)
합성예 4-(5): 화학식 95의 합성
Figure pat00131
<화학식 95>
상기 합성예 1-(6)에서 사용한 <중간체 1-e> 대신 <중간체 4-d>를 사용하여 동일한 방법으로 <화학식 95>를 얻었다. (수율 64%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 958.31 [M+]
실시예 1 내지 4 : 유기 발광 소자의 제조
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm x 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1x10-6 torr가 되도록 한 후 유기물을 상기 ITO위에 HATCN(50Å), NPD(650Å), [BH]+ 청색(Blue) 도판트(BD) 5% (200Å), 하기 표 1에 기재된, 본 발명에 의해 제조된 화합물 (300Å), Liq(10Å), Al(1,000Å)의 순서로 성막하여 유기발광소자를 제조하였다. 상기 유기발광 소자의 발광특성은 10 mA/cm2 에서 측정하였다. 상기 [HATCN], [NPD], [BD], [BH], [Liq] 의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00132
[HATCN] [NPD] [BD]
Figure pat00133
[BH] [Liq]
비교예 1
비교예 1을 위한 유기발광다이오드 소자는 본 발명에 의해 제조된 화합물 대신 일반적으로 전자수송층 물질로 많이 사용되고 있는 ET를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였으며 상기 ET 의 구조는 아래와 같다.
Figure pat00134
[ET]
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 에 따라 제조된 제조된 유기전계발광소자에 대하여, 전압, 휘도, 색 좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(2000cd/m2)에 비해 95 %로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다
구분 ETL V
구동전압 		Cd/A CIEx
색좌표 		CIEy
색좌표 		T 95 (Hrs)
비교예 1 ET 4.2 5.2 0.135 0.114 24
실시예 1 화학식 1 3.8 7.4 0.135 0.111 52
실시예 2 화학식 4 3.9 7.2 0.136 0.112 60
실시예 3 화학식 46 3.8 7.3 0.135 0.112 55
실시예 4 화학식 95 3.9 7.2 0.135 0.113 50
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의하여 확보된 유기화합물은 종래기술에 따른 비교예 1의 화합물에 비하여 구동전압이 낮고, 발광효율이 우수한 특성을 보이고 있어 유기발광소자로의 응용가능성이 높은 것을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물.
    [화학식 A]
    Figure pat00135

    [화학식 B]
    Figure pat00136

    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
    A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고;
    상기 A1의 방향족 고리내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A2의 방향족 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 치환기 R1 및 R2에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성하며;
    상기 연결기 L1 및 L2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며;
    상기 M은 N-R3, CR4R5, SiR6R7, GeR8R9, O, S, Se 중에서 선택되는 어느 하나이며;
    상기 Ar1 및 Ar2는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기이로서, 적어도 하나이상의 질소원자를 포함하고,
    상기 n1 및 n2는 1 내지 3의 정수이되, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 x 및 y는 각각 0 또는 1의 정수이되, 단, x + y = 1 또는 x + y = 2 이고,
    상기 치환기 R1 내지 R9 는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30 의 아릴게르마늄기 시아노기, 니트로기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느하나이며,
    화학식 B에서, 상기 R1 및 R2는 서로 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
    상기 화학식 A에서 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고,
    상기 화학식 B에서 상기 A1 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q2의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A2 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1의 *와 결합하여 축합고리를 형성가능하며,
    상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A 또는 화학식 B에서의 A1, A2, E 및 F는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리는 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 [구조식 10] 내지 [구조식 21] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
    구조식 10] [구조식 11] [구조식 12]
    Figure pat00137

    [구조식 13] [구조식 14] [구조식 15]
    Figure pat00138

    [구조식 16] [구조식 17] [구조식 18]
    Figure pat00139

    [구조식 19] [구조식 20] [구조식 21]
    Figure pat00140

    상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 "-*"는 상기 R1과 R2에 연결된 탄소원자를 포함하는 5원환을 형성하거나, 또는 상기 구조식 Q1 및 Q2에서의 M을 포함하는 5원환을 형성하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
    상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]의 방향족 탄화수소 고리가 A1고리 또는 A2고리에 해당하면서 구조식 Q1 또는 구조식 Q2와 결합하는 경우에는 이들중 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q1 의 *와 결합하거나 또는 구조식 Q2의 *와 결합하여 축합고리를 형성하며;
    상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 상기 R은 제1항에서 정의한 R1 및 R2과 동일하고, m은 1 내지 8의 정수이며, m이 2이상인 경우 또는 R이 2이상인 경우에는 각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 A 및 화학식 B에서의 연결기 L1 및 L2는 단일결합이거나, 하기 [구조식 22] 내지 [구조식 30] 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    n1 및 n2 는 각각 1 또는 2 인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
    [구조식 22] [구조식 23] [구조식 24] [구조식 25]
    Figure pat00141

    [구조식 26] [구조식 27] [구조식 28] [구조식 29]
    Figure pat00142

    [구조식 29] [구조식 30]
    Figure pat00143

    상기 연결기에서 방향족 고리의 탄소자리는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 A 및 화학식 B내 x + y가 1 인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]의 치환기 Ar1 및 Ar2 가 적어도 하나이상의 질소원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기인 경우, 상기 헤테로아릴기는 구조식 1 내지 구조식 3중에서 선택되는 어느 하나의 치환기인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
    [구조식 1]
    Figure pat00144

    [구조식 2]
    Figure pat00145

    [구조식 3]
    Figure pat00146

    상기 구조식 1 내지 구조식 3에서
    T1 내지 T6은 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로, C(R11), C(R11)(R12), N, N(R13), O, S 중에서 선택되는 어느 하나이고;
    상기 R11 내지 R13, R21 및 R22 는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이되,
    상기 각각의 구조식 1 내지 구조식 3에서 상기 R11 내지 R13, R21 및 R22 중 하나는 상기 화학식 A 및 화학식 B내의 연결기 L1 또는 L와 결합을 이루는 단일결합이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구조식 1 내지 구조식 3 의 치환기는 각각 상기 치환기내 방향족 탄소자리에 1 내지 3개의 질소원자가 치환되어 헤테로아릴기를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화학식 A 및 화학식 B 에서의 치환기 Ar1 및 Ar2는 각각 하기 치환기 201 내지 치환기 413 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
    [치환기 201] [치환기 202] [치환기 203]
    Figure pat00147

    [치환기 204] [치환기 205] [치환기 206]
    Figure pat00148

    [치환기 301] [치환기 302] [치환기 303]
    Figure pat00149

    [치환기 304] [치환기 305] [치환기 306]
    Figure pat00150

    [치환기 307] [치환기 308]
    Figure pat00151

    [치환기 401] [치환기 402] [치환기 403]
    Figure pat00152

    [치환기 404] [치환기 405] [치환기 406]
    Figure pat00153

    [치환기 407] [치환기 408] [치환기 409]
    Figure pat00154

    [치환기 410] [치환기 411][치환기 412] [치환기 413]
    Figure pat00155

    여기서, R은 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론중에서 선택될 수 있으며, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 융합되어 고리를 형성할 수 있고,
    n은 0 내지 9의 정수이며,
    상기 치환기 201 내지 치환기 413의 헤테로아릴기내 방향족고리의 탄소에 치환기 R이 결합되지 않은 경우에는 수소가 결합되어 있고,
    상기 R 중의 하나는 [화학식 A] 및 [화학식 B]의 L1 및 L2에 결합되는 단일결합이다.
  9. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1 내지 화학식 101로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나의 유기 화합물.
    <화학식 1 > <화학식 2 > <화학식 3>
    Figure pat00156

    <화학식 4 > <화학식 5 > <화학식 6>
    Figure pat00157

    <화학식 7 > <화학식 8 > <화학식 9>
    Figure pat00158

    <화학식 10 > <화학식 11 > <화학식 12>
    Figure pat00159

    <화학식 13 > <화학식 14 > <화학식 15>
    Figure pat00160

    <화학식 16 > <화학식 17 > <화학식 18>
    Figure pat00161

    <화학식 19 > <화학식 20 > <화학식 21>
    Figure pat00162

    <화학식 22 > <화학식 23 > <화학식 24>
    Figure pat00163

    <화학식 25 > <화학식 26 > <화학식 27>
    Figure pat00164

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    <화학식 100> <화학식 101>
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  10. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 제1항 내지 제9 항 중에서 선택되는 어느 한 항의 유기 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층이 전자수송층과 발광층을 포함하며,
    상기 유기 화합물이 전자수송층에 포함되며, 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 각각의 층중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및, 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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