KR20180010167A - 신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자 - Google Patents

신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자 Download PDF

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KR20180010167A
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Abstract

본 발명은 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광 소자{Novel hetero-cyclic compound and organic light emitting device comprising the same}
본 발명은 신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 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.
상기와 같은 유기 발광 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 신규한 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1는 O, NR1, S, 또는 CR2R3 이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
Ar1은 1개 내지 3개의 시아노기를 포함하고, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴기이고,
Ar2는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
Figure pat00016
X2는 O, NR1, S, 또는 CR2R3이고,
X3는 C 또는 Si이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 니트릴; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로고리기이고,
n은 0 내지 5의 정수이다.
또한, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용될 수 있으며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입 및 수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에서,
Figure pat00017
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00018
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00019
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00020
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 사이클로펜틸메틸,사이클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00021
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1에서, L2-Ar2의 치환위치는 아래의 1번, 2번, 3번, 또는 4번이며, 바람직하게는 3번 위치에 치환된다:
Figure pat00022
바람직하게는, X1은 O, N-(페닐), S, 또는 C(CH3)2이다.
바람직하게는, L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 또는 페닐렌이다.
바람직하게는, Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다:
Figure pat00023
,
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 화학식에서, m은 1 내지 3의 정수이고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, p+q는 1 이상이고, X4는 O, N-(페닐), S, 또는 C(CH3)2이다.
더욱 바람직하게는, Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
Figure pat00036
바람직하게는, Ar2은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다:
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
Figure pat00051
상기 화학식에서, X2는 O, N-(페닐), S, C(CH3)2 또는 C-(페닐)2 이고, X3는 C 또는 Si이고, R4는 수소, 또는 페닐이고, n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다:
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1과 같은 제조 방법으로 제조할 수 있다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00060
상기 반응식 1에서, X1, L1, L2, Ar1 및 Ar2는 앞서 정의한 바와 같다. 상기 반응식에 사용된 반응기 및 촉매의 종류는 적절하게 변경 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 일례로, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물 층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물 층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 전자수송층, 또는 전자주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자수송층, 또는 전자주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 전자수송층, 전자주입층, 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층 및 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물 층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물 층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 유기물 층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물 층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이거나, 또는 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조를 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[ 합성예 ]
< 합성예 1> 중간체 1의 합성
Figure pat00061
화학식 1A 화학식 1B 화학식 1C 중간체 1
질소 분위기에서 (2-브로모-6-플로로페닐)보로닉 에시드(30.0 g, 137 mmol, 화학식1A)와 4-클로로-2-아이오도페놀(43.6 g, 150 mmol, 화학식 1B)를 테트라하이드로퓨란 400 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후, 포타슘카보네이트(56.8 g, 411 mmol)를 물 150 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(4.8 g, 4 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압 증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이 후 유기층을 건조하고, 다이메틸로픔아마이드 200 ml에 넣고 교반하였다. 다음으로, 포타슘카보네이트(56 g, 140 mmol)를 투입한 후 환류하였다. 2시간 후 상온으로 온도를 낮추고 반응물을 물에 역침전 시킨 다음 1시간 교반하고 이를 여과하였다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 에탄올를 이용해 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 중간체 1(27 g, 70%)을 제조하였다. 화학식 1A는 alfa aesar, 1B는 TCI로부터 구입하였다.
< 합성예 2> 중간체 2의 합성
Figure pat00062
중간체 1 화학식 2B 중간체 2
질소 분위기에서 중간체 1(20 g, 71 mmol)와 4-사이아노(페닐)보로닉에시드(12 g, 78 mmol, 화학식 2B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반하고, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 헥산과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 중간체 2(14 g, 62%)을 제조하였다.
< 합성예 3> 중간체 3의 합성
Figure pat00063
중간체 1 화학식 3B 중간체 3
질소 분위기에서 중간체 1(20 g, 71 mmol)와 3-사이아노(페닐)보로닉에시드(12 g, 78 mmol, 화학식 3B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 헥산과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 중간체 3(13 g, 59%)을 제조하였다.
< 합성예 4> 중간체 4의 합성
Figure pat00064
중간체 1 화학식 4B 중간체 4
질소 분위기에서 중간체 1(20 g, 71 mmol)와 2-사이아노(페닐)보로닉에시드(12 g, 78 mmol, 화학식 4B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 헥산과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 중간체 4(15 g, 68%)을 제조하였다.
< 합성예 5> 중간체 5의 합성
Figure pat00065
중간체 1 화학식 5B 중간체 5
질소 분위기에서 중간체 1(20 g, 71 mmol)와 (3,5-다이사이아노페닐)보로닉에시드(13 g, 78 mmol, 화학식 5B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과한 후 테트라하이드로 퓨란과 물 에탄올로 씻어 주었다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 에틸아세테이트 재결정을 통해 중간체 5(17 g, 71%)을 제조하였다.
< 합성예 6> 중간체 6의 합성
Figure pat00066
화학식 6A 화학식 6B 화학식 6C
Figure pat00067
화학식 6C 화학식 6D
Figure pat00068
중간체 1 화학식 6D 중간체 6
1) 화학식 6C의 제조
질소 분위기에서 3-브로모-5-클로로벤조나이트릴 (20 g, 92 mmol, 화학식 6A)와 4-사이아노(페닐)보로닉에시드(15 g, 102 mmol, 화학식 6B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(38 g, 277 mmol)를 물 100 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(3.2 g, 3 mmol)을 투입하였다. 6시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 화학식 6C (15 g, 70%)을 제조하였다.
2) 화학식 6D의 제조
질소 분위기에서 화학식 6C(15 g, 63 mmol) 및 피나콜다이보론(15g, 18 mmol), 아세트산칼륨(19 g, 189 mmol)을 섞고, 디옥산 150 ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(1.1 g, 2 mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(1.1 g, 4 mmol)을 넣고 12시간 동안 가열 및 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에탄올로 재결정하여 화합물 6D(17 g, 83%)를 제조하였다.
3) 중간체 6의 제조
질소 분위기에서 중간체 1(13 g, 47 mmol)와 화학식 6D (17 g, 52 mmol)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(19 g, 141 mmol)를 물 60 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (1.6 g, 1 mmol)을 투입하였다. 7시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 헥산 컬럼을 통해 중간체 6(13 g, 67%)을 제조하였다.
< 합성예 7> 중간체 7의 합성
Figure pat00069
화학식 7A 화학식 7B 화학식 7C
Figure pat00070
화학식 7C 화학식 7D
Figure pat00071
중간체 1 화학식 7D 중간체 7
1) 화학식 7C의 제조
질소 분위기에서 3-브로모-5-클로로벤조나이트릴 (20 g, 92 mmol, 화학식 7A)와 3-사이아노(페닐)보로닉에시드(15 g, 102 mmol, 화학식 7B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(38 g, 277 mmol)를 물 100 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(3.2 g, 3 mmol)을 투입하였다. 6시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 화학식 7C (14 g, 65%)을 제조하였다.
2) 화학식 7D의 제조
질소 분위기에서 화학식 7C(14 g, 59 mmol) 및 피나콜다이보론(16g, 64 mmol), 아세트산칼륨(17 g, 176 mmol)을 섞고, 디옥산 150 ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(1.0 g, 2 mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(1.0 g, 4 mmol)을 넣고 12시간 동안 가열 및 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에탄올로 재결정하여 화합물 7D(16 g, 80%)를 제조하였다.
3) 중간체 7의 제조
질소 분위기에서 중간체 1(12 g, 43 mmol)와 화학식 7D (16 g, 47 mmol)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(18 g, 128 mmol)를 물 60 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (1.5 g, 1 mmol)을 투입하였다. 7시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 헥산 컬럼을 통해 중간체 7(10 g, 60%)을 제조하였다.
< 합성예 8> 중간체 8의 합성
Figure pat00072
화학식 8A 화학식 8B 화학식 8C
Figure pat00073
화학식 8C 화학식 8D
Figure pat00074
중간체 1 화학식 8D 중간체 8
1) 화학식 8C의 제조
질소 분위기에서 3-브로모-5-클로로벤조나이트릴 (20 g, 92 mmol, 화학식 8A)와 2-사이아노(페닐)보로닉에시드(15 g, 102 mmol, 화학식 8B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(38 g, 277 mmol)를 물 100 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(3.2 g, 3 mmol)을 투입하였다. 6시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 화학식 8C (11 g, 51%)을 제조하였다.
2) 화학식 8D의 제조
질소 분위기에서 화학식 8C(11 g, 47 mmol) 및 피나콜다이보론(13g, 51 mmol), 아세트산칼륨(14 g, 138 mmol)을 섞고, 디옥산 150 ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(1.0 g, 2 mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(1.0 g, 4 mmol)을 넣고 12시간 동안 가열 및 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에탄올로 재결정하여 화합물 8D(11 g, 70%)를 제조하였다.
3) 중간체 8의 제조
질소 분위기에서 중간체 1(9 g, 30 mmol)와 화학식 8D (11 g, 33 mmol)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(13 g, 91 mmol)를 물 60 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (1.0 g, 1 mmol)을 투입하였다. 7시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 헥산 컬럼을 통해 중간체 8(7 g, 55%)을 제조하였다.
< 합성예 9> 중간체 9의 합성
Figure pat00075
화학식 9A 화학식 9B 화학식 9C
Figure pat00076
화학식 9C 화학식 9D
Figure pat00077
중간체 1 화학식 9D 중간체 9
1) 화학식 9C의 제조
질소 분위기에서 3-브로모-5-클로로벤조나이트릴 (20 g, 92 mmol, 화학식 9A)와 3,5-다이사이아노(페닐)보로닉에시드(18 g, 102 mmol, 화학식 9B)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(38 g, 277 mmol)를 물 100 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(3.2 g, 3 mmol)을 투입하였다. 6시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트 컬럼을 통해 화학식 9C (19 g, 77%)을 제조하였다.
2) 화학식 9D의 제조
질소 분위기에서 화학식 9C(11 g, 47 mmol) 및 피나콜다이보론(20g, 79 mmol), 아세트산칼륨(21 g, 216 mmol)을 섞고, 디옥산 200 ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(1.2 g, 2 mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(1.2 g, 4 mmol)을 넣고 12시간 동안 가열 및 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액에 물을 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에탄올로 재결정하여 화합물 9D(21 g, 80%)를 제조하였다.
3) 중간체 9의 제조
질소 분위기에서 중간체 1(14 g, 50 mmol)와 화학식 9D (19 g, 55 mmol)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(21 g, 150 mmol)를 물 70 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (1.7 g, 1 mmol)을 투입하였다. 7시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 헥산 컬럼을 통해 중간체 9(17 g, 79%)을 제조하였다.
< 합성예 10> 화합물 1의 합성
Figure pat00078
중간체 2 화학식 10A 화합물 1
질소 분위기에서 중간체 2 (10g, 32mmol) 및 트라이페닐렌-2-일 보로닉 에시드 (10g, 36mmol)를 테트라하이드로퓨란 200ml에 넣고 교반 및 환류 하였다. 이 후 포타슘포스페이트(21g, 99mmol)를 물 60ml에 녹여 투입한 후 충분히 교반 후 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0.6g, 1mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(0.6mg, 2mmol)을 투입하였다. 24시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과하였다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 클로로포름과 에틸 아세테이트를 이용해 컬럼 정제 후 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 화합물 1(12g, 74%)(실시예 1)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 496
< 합성예 11> 화합물 2의 합성
Figure pat00079
중간체 2 화학식 11A 화합물 2
상기 반응식과 같이, 중간체 11A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 2(11 g, 75%)(실시예 2)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 452
< 합성예 12> 화합물 3의 합성
Figure pat00080
중간체 2 화학식 12A 화합물 3
상기 반응식과 같이, 중간체 12A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 3(12 g, 71%)(실시예 3)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 511
< 합성예 13> 화합물 4의 합성
Figure pat00081
중간체 3 화학식 13A 화합물 4
상기 반응식과 같이, 중간체 13A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 4(10 g, 60%)(실시예 4)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 511
< 합성예 14> 화합물 5의 합성
Figure pat00082
중간체 3 화학식 14A 화합물 5
상기 반응식과 같이, 중간체 14A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 5(9 g, 56%)(실시예 5)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 452
< 합성예 15> 화합물 6의 합성
Figure pat00083
중간체 3 화학식 15A 화합물 6
상기 반응식과 같이, 중간체 15A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 6(13 g, 78%)(실시예 6)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 511
< 합성예 16> 화합물 7의 합성
Figure pat00084
중간체 3 화학식 16A 화합물 7
상기 반응식과 같이, 중간체 16A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 7(13 g, 79%)(실시예 7)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 498
< 합성예 17> 화합물 8의 합성
Figure pat00085
중간체 4 화학식 17A 화합물 8
상기 반응식과 같이, 중간체 17A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 8(8 g, 50%)(실시예 8)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 496
< 합성예 18> 화합물 9의 합성
Figure pat00086
중간체 5 화학식 18A 화합물 9
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 18A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 9(11 g, 78%)(실시예 9)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 477
< 합성예 19> 화합물 10의 합성
Figure pat00087
중간체 5 화학식 19A 화합물 10
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 19A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 10(9 g, 61%)(실시예 10)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 477
< 합성예 20> 화합물 11의 합성
Figure pat00088
중간체 5 화학식 20A 화합물 11
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 20A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 11(9 g, 62%)(실시예 11)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 477
< 합성예 21> 화합물 12의 합성
Figure pat00089
중간체 5 화학식 21A 화합물 12
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 21A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 12(10 g, 70%)(실시예 12)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 416
< 합성예 22> 화합물 13의 합성
Figure pat00090
중간체 5 화학식 22A 화합물 13
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 22A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 13(12 g, 75%)(실시예 13)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 535
< 합성예 23> 화합물 14의 합성
Figure pat00091
중간체 5 화학식 23A 화합물 14
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 23A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 14(15 g, 81%)(실시예 14)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 610
< 합성예 24> 화합물 15의 합성
Figure pat00092
중간체 5 화학식 24A 화합물 15
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 24A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 15(12 g, 77%)(실시예 15)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 521
< 합성예 25> 화합물 16의 합성
Figure pat00093
중간체 5 화학식 25A 화합물 16
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 25A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 16(13 g, 70%)(실시예 16)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 629
< 합성예 26> 화합물 17의 합성
Figure pat00094
중간체 5 화학식 26A 화합물 17
질소 분위기에서 중간체 5 (10g, 32mmol) 및 카바졸 (2g, 36mmol)를 자일렌 200ml에 넣고 교반 및 환류 하였다. 이 후 세슘카보에이트(g, mmol)를 투입한 후 충분히 교반 후 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0.6g, 1mmol) 을 투입하였다. 24시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과하였다. 여과액을 증류한 후 클로로포름에 녹인 후 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 클로로포름과 에틸 아세테이트를 이용해 컬럼 정제 후 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 화합물 17(12g, 74%)(실시예 17)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 460
< 합성예 27> 화합물 18의 합성
Figure pat00095
중간체 5 화학식 26A 화합물 18
상기 반응식과 같이, 중간체 5, 26A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 24과 동일한 방법으로, 화합물 18(8 g, 48%)(실시예 18)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 576
< 합성예 28> 화합물 19의 합성
Figure pat00096
중간체 6 화학식 26A 화합물 19
상기 반응식과 같이, 중간체 6, 26A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 19(13 g, 71%)(실시예 19)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 612
< 합성예 29> 화합물 20의 합성
Figure pat00097
중간체 7 화학식 27A 화합물 20
상기 반응식과 같이, 중간체 7, 27A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 20(13 g, 71%)(실시예 20)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 612
< 합성예 30> 화합물 21의 합성
Figure pat00098
중간체 8 화학식 28A 화합물 21
상기 반응식과 같이, 중간체 8, 28A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 21(11 g, 60%)(실시예 21)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 612
< 합성예 31> 화합물 22의 합성
Figure pat00099
중간체 9 화학식 29A 화합물 22
상기 반응식과 같이, 중간체 9, 29A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 22(10 g, 70%)(실시예 22)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 637
< 합성예 32> 중간체 10의 합성
Figure pat00100
화학식 30A 화학식 30B 화학식 30C 중간체 10
질소 분위기에서 (2-브로모-6-플로로페닐)보로닉 에시드(30.0 g, 137 mmol, 화학식30A)와 6-클로로-2-아이오도페놀(43.6 g, 150 mmol, 화학식 30B)를 테트라하이드로퓨란 400 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(56.8 g, 411 mmol)를 물 150 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(4.8 g, 4 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압 증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 다이메틸로픔아마이드 200 ml에 넣고 교반하였다. 이후 포타슘카보네이트(56 g, 140 mmol)를 투입한 후 환류하였다. 2시간 후 상온으로 온도를 낮추고 반응물을 물에 역침전 시킨 후 1시간 교반 후 여과하였다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 에탄올를 이용해 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 중간체 1(18 g, 50%)을 제조하였다. 화학식 30A는 alfa aesar, 30B는 오크우드사로부터 구입하였다.
< 합성예 33> 중간체 11의 합성
Figure pat00101
중간체 10 화학식 31A 중간체 11
질소 분위기에서 중간체 10(20 g, 71 mmol)와 (3,5-다이사이아노페닐)보로닉에시드(13 g, 78 mmol, 화학식 31A)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과한 후 테트라하이드로 퓨란과 물 에탄올로 씻어 주었다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 에틸아세테이트 재결정을 통해 중간체 11(16 g, 68%)을 제조하였다.
< 합성예 34> 화합물 23의 합성
Figure pat00102
중간체 11 화학식 32A 화합물 23
상기 반응식과 같이, 중간체 11, 32A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 23(10 g, 61%)(실시예 23)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 536
< 합성예 35> 중간체 12의 합성
Figure pat00103
화학식 33A 화학식 33B 화학식 33C 중간체 12
질소 분위기에서 (2-브로모-6-플로로페닐)보로닉 에시드(30.0 g, 137 mmol, 화학식33A)와 5-클로로-2-아이오도페놀(43.6 g, 150 mmol, 화학식 33B)를 테트라하이드로퓨란 400 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(56.8 g, 411 mmol)를 물 150 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(4.8 g, 4 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 유기층과 물층을 분리한 후 유기층을 감압 증류하였다. 증류물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 다이메틸로픔아마이드 200 ml에 넣고 교반하였다. 이후 포타슘카보네이트(56 g, 140 mmol)를 투입한 후 환류하였다. 2시간 후 상온으로 온도를 낮추고 반응물을 물에 역침전 시킨 후 1시간 교반 후 여과하였다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 감압증류 후 에탄올를 이용해 재결정하였다. 생성된 고체를 여과 후 건조하여 중간체 12(22 g, 60%)을 제조하였다. 화학식 33A는 alfa aesar, 33B는 플로로캠으로부터 구입하였다.
< 합성예 36> 중간체 13의 합성
Figure pat00104
중간체 12 화학식 31A 중간체 13
질소 분위기에서 중간체 12(20 g, 71 mmol)와 (3,5-다이사이아노페닐)보로닉에시드(13 g, 78 mmol, 화학식 31A)를 테트라하이드로퓨란 200 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(30 g, 213 mmol)를 물 90 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2.5 g, 2 mmol)을 투입하였다. 12시간 반응 후 상온으로 온도를 낮추고 여과한 후 테트라하이드로 퓨란과 물 에탄올로 씻어 주었다. 여과물을 클로로포름과 물로 추출한 후 유기층을 황산마그네슘을 이용해 건조하였다. 이후 유기층을 건조한 후 클로로포름과 에틸아세테이트 재결정을 통해 중간체 11(19 g, 81%)을 제조하였다.
< 합성예 37> 화합물 24의 합성
Figure pat00105
중간체 13 화학식 34A 화합물 24
상기 반응식과 같이, 중간체 11, 34A와 반응하는 물질을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법으로, 화합물 24(13 g, 80%)(실시예 24)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 536
비교예
비교예로 하기의 화합물을 사용하였다.
Figure pat00106
(비교예 1) (비교예 2) (비교예 3)
Figure pat00107
(비교예 4) (비교예 5) (비교예 6)
Figure pat00108
Figure pat00109
(비교예 7) (비교예 8)
실험예 1: 유기 발광 소자의 제조
실험예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1,300Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-1 화합물을 50Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 하기 HT-1 화합물을 250Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공수송층을 형성하고, HT-1 증착막 위에 하기 HT-2 화합물을 50Å 두께로 진공 증착하여 전자저지층을 형성하였다.
상기 HT-2 증착막 위에 발광층으로서 화합물 1(실시예 1), 상기 YGH1 화합물, 및 도펀트 YGD-1을 44:44:12의 중량비로 공증착하여 400Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 하기 ET-1 물질을 250Å의 두께로 진공 증착하고, 추가로 하기 ET-2 물질을 100Å 두께로 2% 중량비의 Li과 공증착하여 전자수송층 및 전자주입층을 형성하였다. 상기 전자주입층 위에 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
Figure pat00110
실험예 1-1 내지 1-24
상기 실험예 1-1에서 화합물 1(실시예 1) 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
실험예
번호
화합물 전압(V)
(@10mA/cm2)
효율(Cd/A)
(@10mA/cm2)
색좌표
(x,y)
수명(h)
T95 at 50mA/cm2
1-1 실시예 1 3.8 71 0.46, 0.54 160
1-2 실시예 2 3.7 71 0.46, 0.54 172
1-3 실시예 3 3.6 75 0.46, 0.53 155
1-4 실시예 4 3.7 73 0.46, 0.53 161
1-5 실시예 5 3.6 75 0.46, 0.52 160
1-6 실시예 6 3.6 74 0.46, 0.54 175
1-7 실시예 7 3.7 71 0.46, 0.53 121
1-8 실시예 8 4.0 72 0.46, 0.52 170
1-9 실시예 9 3.8 78 0.46, 0.53 220
1-10 실시예 10 3.7 77 0.46, 0.54 225
1-11 실시예 11 3.7 78 0.46, 0.53 211
1-12 실시예 12 3.6 78 0.46, 0.54 222
1-13 실시예 13 3.6 79 0.46, 0.54 211
1-14 실시예 14 3.7 77 0.46, 0.53 220
1-15 실시예 15 3.7 80 0.46, 0.53 277
1-16 실시예 16 3.8 75 0.45, 0.54 242
1-17 실시예 17 4.2 77 0.46, 0.54 228
1-18 실시예 18 3.7 83 0.46, 0.54 288
1-19 실시예 19 3.6 69 0.46, 0.53 150
1-20 실시예 20 3.6 70 0.46, 0.53 160
1-21 실시예 21 3.7 70 0.46, 0.52 165
1-22 실시예 22 3.8 71 0.46, 0.54 169
1-23 실시예 23 3.9 72 0.46, 0.53 178
1-24 실시예 24 3.7 73 0.46, 0.52 145
비교 실험예 2-1 내지 2-8
상기 실험예 1-1에서 화합물 1(실시예 1) 대신 하기 표 2에 기재된 비교 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교 실험예
번호
화합물 전압
(V)
효율
(Cd/A)
색좌표
(x,y)
수명(h)
T95 at 50mA/cm2
2-1 비교예 1 3.6 74 0.45, 0.54 159
2-2 비교예 2 3.5 68 0.45, 0.54 140
2-3 비교예 3 4.0 72 0.46, 0.53 97
2-4 비교예 4 3.7 66 0.46, 0.52 95
2-5 비교예 5 3.7 71 0.46, 0.53 91
2-6 비교예 6 3.7 74 0.46, 0.54 11
2-7 비교예 7 3.6 75 0.46, 0.54 68
2-8 비교예 8 3.8 70 0.46, 0.55 12
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화합물을 발광층으로 사용할 경우 전압, 효율, 수명 면에서 우수한 효과가 나타났다. 특히, 본 발명의 화합물을 YGH1 화합물과 함께 사용한 경우, 뛰어난 수명특성을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3의 화합물에서 CN을 제외한 치한기의 종류에 따라 효율 수명 차이가 남을 확인 할 수 있다. 또한 실시예 1, 3, 17을 살펴보면 CN의 치환방향에 의해 수명의 차가 극명함을 살펴 볼수 있다.
실시예 5와 실시예 10을 비교해 보면 CN의 개수 차이에 의해서도 효율 수명 차이가 나며 특히 수명에서 CN의 개수가 2개일 때 수명이 훨씬 더 개선 됨을 알 수 있다.
이외에도 물질들의 CN 개수 방향, 이에 치환기의 종류에 따라 전압, 효율, 수명 특성이 달라지는 것을 표1을 통해 살펴 볼 수 있고 비교예 물질들에 비해 동등 혹은 동등 이상의 소자 특성을 살펴 봄으로써, 해당 특허에 사용된 물질의 효율 및 전압, 수명 면에서 뛰어난 물질특성을 살펴볼 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 화합물들이 비교예 화합물들에 비하여 치환체의 개수 및 결합 정도의 차이에 의해 효율 및 수명 면에서 뛰어난 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 발광층 8: 전자수송층

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00111

    상기 화학식 1에서,
    X1는 O, NR1, S, 또는 CR2R3 이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    Ar1은 1개 내지 3개의 시아노기를 포함하고, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴기이고,
    Ar2는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,
    Figure pat00112
    ,
    Figure pat00113
    ,
    Figure pat00114
    ,
    Figure pat00115
    ,
    Figure pat00116
    ,
    Figure pat00117
    ,
    Figure pat00118
    ,
    Figure pat00119
    ,
    Figure pat00120
    ,
    Figure pat00121
    ,
    Figure pat00122
    ,
    Figure pat00123
    ,
    Figure pat00124
    ,
    Figure pat00125
    Figure pat00126

    X2는 O, NR1, S, 또는 CR2R3이고,
    X3는 C 또는 Si이고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 니트릴; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C2-60 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 C2-60 헤테로고리기이고,
    n은 0 내지 5의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure pat00127
    ,
    Figure pat00128
    Figure pat00129

    상기 화학식에서,
    m은 1 내지 3의 정수이고,
    p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이되, p+q는 1 이상이고,
    X4는 O, N-(페닐), S, 또는 C(CH3)2이다.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar2는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure pat00130
    ,
    Figure pat00131
    ,
    Figure pat00132
    ,
    Figure pat00133
    ,
    Figure pat00134
    ,
    Figure pat00135
    ,
    Figure pat00136
    ,
    Figure pat00137
    ,
    Figure pat00138
    ,
    Figure pat00139
    ,
    Figure pat00140
    ,
    Figure pat00141
    ,
    Figure pat00142
    ,
    Figure pat00143
    Figure pat00144

    상기 화학식에서,
    X2는 O, N-(페닐), S, C(CH3)2 또는 C-(페닐)2 이고,
    X3는 C 또는 Si이고,
    R4는 수소, 또는 페닐이고,
    n은 1 내지 3의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152
    .
  5. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자주입층; 전자수송층; 또는 전자주입과 전자수송을 동시에 하는 층인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
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