KR20180115217A - 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광 소자 - Google Patents

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KR20180115217A
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Abstract

본 발명에서는 치환 또는 비치환된 비페닐 플루오레닐기를 중심구조로 포함하고, 상기 플루오레닐기에서의 어느 하나의 벤젠 고리부에 대해 서로 다른 구조의 작용기가 2개 결합된 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기발광 소자가 제공된다.

Description

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광 소자{Novel compound and organic light emitting device comprising the same}
본 발명은 신규한 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 발명의 목적은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용시 효율, 낮은 구동전압 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Ar1은 시아노기 또는 디페닐포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된, 탄소수 6 내지 20의 아릴; 시아노기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 및 1개 이상의 질소원자(N)를 포함하는 탄소수 2 내지 9의 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar2는 하기 화학식 2a 내지 2e의 작용기로 이루어진 군에서 선택되며,
[화학식 2a]
Figure pat00002
[화학식 2b]
Figure pat00003
[화학식 2c]
Figure pat00004
[화학식 2d]
Figure pat00005
[화학식 2e]
Figure pat00006
상기 화학식 2a 내지 2e에서,
Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 20의 알킬; 탄소수 6 내지 20의 아릴; 또는 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이며,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, c는 0 또는 1의 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 1의 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1의 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 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 명세서에서,
Figure pat00007
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; 할로알킬; 할로알콕시; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 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 pat00008
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 카르복실기의 수소가 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 pat00009
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 pat00010
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 pat00011
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1개 이상을 포함하는 헤테로아릴기 또는 헤테로사이클로알킬기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 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), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 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 전술한 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.
한편, 본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00012
상기 화학식 1에서,
Ar1은 시아노기 또는 디페닐포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된, 탄소수 6 내지 20의 아릴; 시아노기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 및 1개 이상의 N을 포함하는 탄소수 2 내지 9의 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar2는 하기 화학식 2a 내지 2e의 작용기로 이루어진 군에서 선택되며,
[화학식 2a]
Figure pat00013
[화학식 2b]
Figure pat00014
[화학식 2c]
Figure pat00015
[화학식 2d]
Figure pat00016
[화학식 2e]
Figure pat00017
상기 화학식 2a 내지 2e에서,
Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 20의 알킬; 탄소수 6 내지 20의 아릴; 또는 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이며,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시; 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, c는 0 또는 1의 정수이다.
구체적으로 상기 화학식 1의 화합물은, 치환 또는 비치환된 비페닐 플루오레닐기를 중심구조로 포함하고, 상기 플루오레닐기에서의 어느 하나의 벤젠 고리부에 대해 Ar1 및 Ar2의 작용기가 각각 L1 및 L2를 통해 결합된 비대칭 구조를 갖는 것으로, 비페닐플루오레닐기를 중심으로 하여 동일한 작용기들이 결합된 대칭구조를 가질 때와 비교하여, 다양한 조합을 통해 전자수송 능력, 밴드갭, 에너지 준위 및 열적 특성을 보다 용이하게 조절할 수 있다.
보다 구체적으로는 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1c 중 어느 하나의 구조를 갖는 것일 수 있다:
[화학식 1a]
Figure pat00018
[화학식 1b]
Figure pat00019
[화학식 1c]
Figure pat00020
상기 화학식 1a 내지 1c에 있어서,
X1 및 X2는 -L1-Ar1 및 -L2-Ar2 중 어느 하나이되, 서로 동일한 것은 아니며,
R1, R2, L1, L2, Ar1, Ar2, a 및 b는 상기에서 정의한 바와 같다.
일반적으로 화합물의 용해도 및 열적 특성은 분자의 결정성에 따라 달라지고, 보다 구조적인 장애가 클 때, 분자의 결정성이 저하되며, 공정상의 용해도 및 열적 특성이 개선된다. 따라서, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 -L1-Ar1 및 -L2-Ar2가 구조적으로 장애가 큰 위치에 치환된 화학식 1로 표시되는 화합물은, -L1-Ar1 및 -L2-Ar2가 구조적으로 장애가 적은 위치에 2개 치환된 화합물에 비하여, 분자의 공정상 용해도 및 열적 특성이 개선되어, 이에 따라, 화학식 1로 표시되는 화합물은 합성 시 공정상의 이점이 있으며, 유기 발광 소자에 이용 시, 열적 특성이 개선되는 이점이 있다.
또한, 상기 화학식 1a 내지 1c의 구조에서와 같이, 비페닐플루오레닐기에 결합되는 두 개의 작용기, -L1-Ar1 및 -L2-Ar2의 위치가 비대칭적으로 특정할 경우, 대칭적인 분자에 비해 공액 길이의 -L1과 -L2의 거리가 짧아, 전자 및 정공 수송 능력을 보다 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 화학식 1에서 Ar1은 보다 구체적으로, 시아노기 또는 디페닐포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된, 페닐, 나프탈레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 플루오레닐, 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 트리아지닐, 벤조피리디닐, 벤조피리다지닐, 벤조피리미디닐 및 벤조피리디닐로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 하기 작용기들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다:
Figure pat00021
상기 구조식들에 있어서, m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이다.
또, 상기 화학식 1에 있어서, Ar2는 상기 화학식 2a 내지 2e의 작용기 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 화학식 2a 내지 2e에 있어서, Ar3 내지 Ar5는 보다 구체적으로, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 및 페닐로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있고, 보다 구체적으로는 수소, 메틸 및 페닐로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
또, 상기 화학식 1에 있어서, 연결기인 L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌일 수 있으며, 치환된 페닐렌인 경우, 페닐렌에서의 적어도 하나의 수소가 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시; 또는 치환 또는 비치환된, O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴로 치환될 수 있다.
보다 구체적으로는 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합이거나; 또는 비치환된 페닐렌일 수 있다.
상기 L1 및 L2가 안트라센과 같이 크기가 큰 작용기일 경우, 작용기 골격 자체의 발광에 따른 색순도 저하의 우려가 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 화합물에 있어서, 비페닐플루오레닐기에 결합된 두 개의 작용기 -L1-Ar1 및-L2-Ar2는 서로 다른 구조를 갖는 것일 수 있다.
구체적으로는 두 개의 작용기 -L1-Ar1 및-L2-Ar2에 있어서, L1과 L2가 서로 다르거나, Ar1과 Ar2가 서로 다른 것일 수 있으며, 또는 L1과 L2, 그리고 Ar1과 Ar2 둘 모두가 서로 다른 구조를 갖는 것일 수 있다. 보다 더 구체적으로는 Ar1과 Ar2가 서로 다른 구조를 갖는 것일 수 있다. 이와 같이 비페닐플루오레닐기에 결합된 두 개의 작용기가 서로 다른 구조를 가질 경우, 동일한 구조를 갖는 경우에 비해 전자수송 능력, 밴드갭, 에너지 준위 및 열적 특성을 보다 용이하게 조절할 수 있다.
또, 상기 화학식 1에 있어서, 플루오레닐기에 결합된 두 개의 페닐기는 각각 치환기 R1 및 R2로 1 이상 치환될 수 있으며, 이때, R1 및 R2는 앞서 정의한 바와 같다. 보다 구체적으로 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 탄소수 1 내지 20의 알킬; 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴일 수 있고, 보다 더 구체적으로는 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 니트로, 메틸, 또는 페닐일 수 있다. 또, 각각의 페닐기에 대한 R1 또는 R2의 치환 수(a 및 b)는 각각 독립적으로 0 내지 3, 보다 구체적으로는 0 또는 1일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
상기 화학식 1은 화합물은 치환 또는 비치환된 비페닐플루오레닐기를 중심구조로 포함하고, 상기 플루오레닐기에서의 어느 하나의 벤젠 고리부에 대해 Ar1 및 Ar2의 작용기가 각각 L1 및 L2를 통해 결합된 두개의 작용기를 포함하는 비대칭 구조를 가지며, 더 나아가 상기 두개의 작용기 중 적어도 어느 하나는 질소원자를 포함하는 헤테로고리기의 작용기를 1개 이상 포함함으로써, 능동적인 전자수송 능력, 밴드갭, 에너지준위, 열적특성 조절 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 이를 이용한 유기 발광 소자는 플루오레닐기의 양측에 존재하는 벤젠 고리부에 각각 동일한 작용기가 결합되어 비페닐 플루오레닐기를 중심으로 대칭된 구조를 갖는 화합물을 채용한 유기 발광 소자에 비하여, 고효율, 저 구동 전압, 고휘도 및 장수명 등을 가질 수 있다.
한편, 상기 화학식 1의 화합물은, 하기 반응식 1에서와 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00036
상기 반응식 1에서, X는 클로로 또는 보로모 등과 같은 할로겐기이며, Y는 보론산기, 보론산 에스터기, 또는 보론산 피나콜에스터(boronic acid pinacol ester)기 등과 같은 붕소(B) 함유 유기기이고, R1, R2, L1, L2, Ar1, Ar2, a 및 b는 앞서 정의한 바와 같다.
또, 상기 반응식 1에서는 유기붕소 화합물(II)이 -L1-Ar1의 작용기를 포함하고, 할로겐화물(III)이 -L2-Ar2의 작용기를 포함하는 것으로 예시되었으나, 유기붕소 화합물(II)이 -L2-Ar2의 작용기를 포함하고, 할로겐화물(III)이 -L1-Ar1의 작용기를 포함할 수도 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물(I)은 상기 유기붕소 화합물(II)을 상기 할로겐화물(III)과, 염기 및 팔라듐 촉매의 존재 하에 스즈키 커플링 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 염기로는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 등이 사용될 수 있고, 또 상기 팔라듐 촉매로는 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (Pd(PPH3)4), 팔라듐아세테이트 등이 사용될 수 있다. 또 상기 반응은 테트라하이드로퓨란(THF), N,N-디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸술폭사이드(DMSO) 또는 톨루엔 등의 유기 용매 중에서 수행될 수 있다.
또, 상기 반응식 1의 스즈키 커플링 반응은 80℃ 내지 120℃ 범위에서 수행될 수 있다.
한편, 상기 유기붕소 화합물(II)은 직접 제조할 수도 있고, 상업적으로 입수할 수도 있다.
상기 유기붕소 화합물(II)은 최종 제조되는 화학식 1의 화합물에서의 비페닐플루오레닐기에 결합된 -L1-Ar1 및 -L2-Ar2 작용기의 위치에 따라 그 종류가 결정될 수 있다. 일 례로 본 발명의 화학식 1a 내지 1c의 화합물은 하기 반응식 2 내지 4의 방법에서와 같은 방법으로 제조된 유기 붕소 화합물을 이용하여 각각 제조될 수 있다. 하기 반응식 2 내지 4는 본 발명을 설명하기 위한 일 예일뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[반응식 2]
Figure pat00037
[반응식 3]
Figure pat00038
[반응식 4]
Figure pat00039
상기 반응식 2 내지 4에서, L1, L2, Ar1 및 Ar2는 앞서 정의한 바와 같으며, NBS는 n-브로모숙시닉이미드(n-bromosuccinimide), DMF는 디메틸 포름아미드(Dimethyl Formamide), THF는 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran), AN는 아세토니트릴(acetonitrile), 그리고 KOAc는 포타슘 아세테이트(potassium acetate)이다.
상기 화학식 1의 화합물은 상기 반응식 1 내지 4를 참고하여 제조하고자 하는 화합물의 구조에 맞추어 출발 물질을 적절히 대체하여 제조될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 화학식 1의 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 전자 주입 및 전자 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성이 우수하고 높은 삼중함 에너지(ET), 및 정공 안정성을 가지고 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자 주입 및 전자 수송을 동시에 할 수 있는 유기물 층에 사용할 경우, 당업계에서 사용하는 n-형 도펀트를 혼합하여 사용할 수 있다.
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, 사이클로알킬기 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. 도펀트 함유량은 발광층의 호스트양에 대비하여 1% 부터 99%까지 될 수 있다.
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.
< 제조예 1>
Figure pat00040
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (20.00g, 32.12mmol), 2-브로모나프탈렌 (6.61g, 32.12mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 300ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(1.11g, 0.96mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 화합물 1 (11.9g, 59%)을 제조하였다.
MS[M+H] + = 622
< 제조예 2>
Figure pat00041
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B (18.00g, 28.91mmol), 2-브로모피리딘 (4.57g, 28.91mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.00g, 0.87mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 화합물 2 (8.79g, 55%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 573
< 제조예 3>
Figure pat00042
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C (22.90g, 38.34mmol), 6-브로모퀴놀린 (7.97g, 38.34mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.32g, 1.15mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 화합물 3 (16.5g, 63%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 598
< 제조예 4>
Figure pat00043
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 D (19.80g, 29.30mmol), 7-브로모퀴놀린 (6.09g, 29.30mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.01g, 0.88mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 화합물 4 (12.3g, 62%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 676
< 제조예 5>
Figure pat00044
제조예 1에서 2-브로모나프탈렌 대신 3-(4-브로모페닐)피리딘을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 화합물5를 제조하였다.
MS[M+H]+= 648
< 제조예 6>
Figure pat00045
제조예 1에서 2-브로모나프탈렌 대신 4-브로모벤젠을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 화합물6을 제조하였다.
MS[M+H]+= 572
< 제조예 7>
Figure pat00046
제조예 1에서 2-브로모나프탈렌 대신 4-브로모-1,1'-바이페닐을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 화합물7을 제조하였다.
MS[M+H]+= 572
< 제조예 8>
Figure pat00047
제조예 1에서 2-브로모나프탈렌 대신 4-브로모벤조나이트릴을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 상기 화학식 화합물8을 제조하였다.
MS[M+H]+= 597
< 제조예 9>
Figure pat00048
제조예 3에서 6-브로모퀴놀린 대신 4-브로모벤젠을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 9를 제조하였다.
MS[M+H]+= 547
< 제조예 10>
Figure pat00049
제조예 3에서 6-브로모퀴놀린 대신 4-브로모-1,1'-바이페닐을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 10을 제조하였다.
MS[M+H]+= 623
< 제조예 11>
Figure pat00050
제조예 3에서 6-브로모퀴놀린 대신 4'-브로모-[1,1'-바이페닐]-4-카보나이트릴을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 11을 제조하였다.
MS[M+H]+= 648
< 제조예 12>
Figure pat00051
제조예 3에서 6-브로모퀴놀린 대신 1-브로모나프탈렌을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 12를 제조하였다.
MS[M+H]+= 597
< 제조예 13>
Figure pat00052
제조예 3에서 6-브로모퀴놀린 대신 2-브로모나프탈렌을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 13을 제조하였다.
MS[M+H]+= 597
< 제조예 14>
Figure pat00053
제조예 4에서 7-브로모퀴놀린 대신 4-브로모벤젠을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 14를 제조하였다.
MS[M+H]+= 625
< 제조예 15>
Figure pat00054
제조예 4에서 7-브로모퀴놀린 대신 4-브로모-1,1'-바이페닐을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 15를 제조하였다.
MS[M+H]+= 625
< 제조예 16>
Figure pat00055
제조예 4에서 7-브로모퀴놀린 대신 2-브로모나프탈렌을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 16을 제조하였다.
MS[M+H]+= 676
< 제조예 17>
Figure pat00056
제조예 4에서 7-브로모퀴놀린 대신 4'-브로모-[1,1'-바이페닐]-4-카보나이트릴을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 17을 제조하였다.
MS[M+H]+= 727
< 제조예 18>
Figure pat00057
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 F (19.80g, 29.30mmol), 2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로렌-2-일)-1,10-페난트롤린 (8.83g, 28.86mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1g, 0.87mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 상기 구조의 화합물 18 (10.5g, 64%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 572
< 제조예 19>
Figure pat00058
제조예 18에서 2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로렌-2-일)-1,10-페난트롤린 대신 2-페닐-9-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로렌-2-일)-1,10-페난트롤린을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 18와 동일한 방법으로 수행하여 상기 구조의 화합물 19를 제조하였다.
MS[M+H]+= 649
< 제조예 20>
Figure pat00059
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 G (20.00g, 33.50mmol), 브로모 벤젠(5.26g, 33.50mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.16g, 1.00mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 상기 구조의 화합물 20 (12.1g, 66%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 547
< 제조예 21>
Figure pat00060
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 H (20.00g, 33.50mmol), 2-(2-브로모페닐)피리딘(7.84g, 33.50mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.16g, 1.00mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 상기 구조의 화합물 21 (10.1g, 56%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 547
< 제조예 22>
Figure pat00061
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 I (20.00g, 33.50mmol), 브로모 벤젠(5.26g, 33.50mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.16g, 1.00mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 상기 구조의 화합물 22 (11.5g, 60%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 572
< 제조예 23>
Figure pat00062
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 J (20.00g, 33.50mmol), 브로모 벤젠(5.26g, 33.50mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.16g, 1.00mmol)을 넣은 후, 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온(23±5℃)으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고, 에틸아세테이트 180ml로 재결정하여 상기 구조의 화합물 23 (11.5g, 60%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 572
<실시예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(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, 이소프로필알코올, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 [HI-A]를 600Å의 두께로 열 진공증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 하기 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 50Å 및 하기 화합물 [HT-A] (600Å)를 순차적으로 진공증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 200Å으로 하기 화합물 [BH]와 [BD]를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 상기 제조예 1에서 제조한 화합물 1과, 하기 화합물 [LiQ](Lithiumquinolate)를 1:1 중량비로 진공증착하여 350Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 내지 5 × 10-8torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00063
<실시예 1-2 내지 1-23>
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
<비교예 1-1>
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 구조의 화합물 (I)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00064
(I)
<비교예 1-2>
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 구조의 화합물 (II)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00065
(II)
<비교예 1-3>
상기 실시예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 구조의 화합물 (III)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00066
(III)
<실험예 1>
상기 실시예 1-1 내지 1-23, 및 비교예 1-1 내지 1-3에서 제조한 유기 발광 소자에 대해 10 mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였으며, 또 20 mA/cm2의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
화합물 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명(h)
T90 at 20mA/Cm2
실시예 1-1 1 4.27 5.37 (0.142, 0.096) 160
실시예 1-2 2 4.34 5.23 (0.142, 0.096) 170
실시예 1-3 3 4.43 5.31 (0.142, 0.099) 151
실시예 1-4 4 4.55 5.17 (0.142, 0.097) 201
실시예 1-5 5 4.45 5.30 (0.142, 0.096) 149
실시예 1-6 6 4.35 5.45 (0.142, 0.099) 159
실시예 1-7 7 4.33 5.41 (0.142, 0.096) 161
실시예 1-8 8 4.29 5.39 (0.142, 0.096) 162
실시예 1-9 9 4.29 5.45 (0.142, 0.097) 162
실시예 1-10 10 4.28 5.41 (0.142, 0.096) 171
실시예 1-11 11 4.31 5.24 (0.142, 0.099) 150
실시예 1-12 12 4.25 5.23 (0.142, 0.096) 142
실시예 1-13 13 4.21 5.22 (0.142, 0.096) 140
실시예 1-14 14 4.51 5.21 (0.142, 0.097) 138
실시예 1-15 15 4.30 5.27 (0.142, 0.097) 142
실시예 1-16 16 4.38 4.99 (0.142, 0.096) 125
실시예 1-17 17 4.39 4.98 (0.142, 0.099) 126
실시예 1-18 18 4.36 5.52 (0.142, 0.096) 167
실시예 1-19 19 4.27 5.54 (0.142, 0.096) 180
실시예 1-20 20 4.44 4.96 (0.142, 0.097) 146
실시예 1-21 21 4.38 4.98 (0.142, 0.096) 137
실시예 1-22 22 4.38 4.98 (0.142, 0.096) 140
실시예 1-23 23 4.38 4.98 (0.142, 0.096) 161
비교예 1-1 I 4.67 3.94 (0.142, 0.099) 97
비교예 1-2 II 4.56 4.11 (0.151, 0.110) 110
비교예 1-3 III 4.57 4.15 (0.151, 0.108) 105
상기 표 1의 결과로부터, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물이 유기 발광 소자의 전자주입 및 전자수송을 동시에 할 수 있는 유기물층에 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
또, 실시예 1-1 내지 1-23과 비교예 1-1을 비교하면, 상기 화학식 1과 같이 플루오렌 골격에 한쪽으로만 치환된 화합물이, 플루오렌 골격의 양측에 대칭적으로 치환기를 가지는 화합물에 비하여 유기 발광 소자에서 구동전압, 효율 및 수명 면에서 보다 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이 같은 결과는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물이 열적 안정성이 우수하고, 6.0 eV 이상의 깊은 HOMO 준위, 높은 삼중항 에너지(ET) 및 정공 안정성을 갖기 때문이다.
또, 실시예 1-5 내지 1-8과, 비교예 1-2 및 1-3을 비교하면, 상기 화합물 (II) 또는 (III)과 같이 플루오렌 골격에 안트라센을 기반으로 한 치환기가 있을 경우, 색순도가 유의미하게 저하되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 안트라센 기반의 발광특성이 플루오렌 골격에도 영향을 미치기 때문이다.
특히, 실시예 1-1, 1-8, 1-9, 1-10, 1-12, 1-13 및 1-19에 포함된 헤테로 화합물의 경우, HOMO 에너지가 6.1eV 이상으로 깊어 전자이동도가 높기 때문에 유기 발광 소자에 이용시 구동전압, 효율 및 수명 면에서 보다 우수한 특성을 나타내었다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 전자 주입 및 전자수송을 동시에 할 수 있는 유기물층에 사용할 경우, 당업계에서 사용되는 n-형 도펀트를 혼합하여 사용 가능하다. 이에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 낮은 구동전압 및 높은 효율을 가지며, 화합물의 정공 안정성에 의하여 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다.
<실시예 2-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(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, 이소프로필알코올, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 화합물 [HI-A]를 600Å의 두께로 열 진공증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT) 50Å 및 화합물 [HT-A] (600Å)를 순차적으로 진공증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 200Å으로 화합물 [BH]와 [BD]를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 상기 제조예 1에서 제조한 화합물 1을 진공증착하여 200Å의 두께로 전자조절층을 형성하였다. 상기 전자조절층 위에 하기 화합물 [ET-1-J] 및 화합물 [LiQ](Lithiumquinolate)를 1:1 중량비로 진공증착하여 150Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 내지 5 × 10- 8torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00067
<실시예 2-2 내지 2-23>
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
<비교예 2-1>
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 상기 구조의 화합물 (I)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00068
(I)
<비교예 2-2>
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 하기 구조의 화합물 (II)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00069
(II)
<비교예 2-3>
상기 실시예 2-1에서 화합물 1 대신 하기 구조의 화합물 (III)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00070
(III)
<실험예 2>
상기 실시예 2-1 내지 2-23, 및 비교예 2-1 내지 2-2에서 제조한 유기 발광 소자에 대해 10 mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였으며, 또 20 mA/cm2의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
화합물 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명(h)
T90 at 20mA/cm2
실시예 2-1 1 4.14 5.64 (0.142, 0.097) 248
실시예 2-2 2 4.12 5.74 (0.142, 0.097) 239
실시예 2-3 3 4.20 5.62 (0.142, 0.096) 280
실시예 2-4 4 4.24 5.10 (0.142, 0.096) 171
실시예 2-5 5 4.18 5.54 (0.142, 0.096) 250
실시예 2-6 6 4.23 5.50 (0.142, 0.096) 263
실시예 2-7 7 4.39 5.07 (0.142, 0.096) 161
실시예 2-8 8 4.11 5.73 (0.142, 0.099) 227
실시예 2-9 9 4.26 5.00 (0.142, 0.096) 160
실시예 2-10 10 4.21 5.55 (0.142, 0.098) 236
실시예 2-11 11 4.23 5.52 (0.142, 0.096) 234
실시예 2-12 12 4.11 5.57 (0.142, 0.096) 270
실시예 2-13 13 4.14 5.61 (0.142, 0.096) 237
실시예 2-14 14 4.24 5.50 (0.142, 0.096) 265
실시예 2-15 15 4.09 5.75 (0.142, 0.096) 236
실시예 2-16 16 4.31 4.98 (0.142, 0.099) 157
실시예 2-17 17 4.29 4.98 (0.142, 0.097) 140
실시예 2-18 18 4.31 4.95 (0.142, 0.096) 142
실시예 2-19 19 4.18 5.54 (0.142, 0.096) 268
실시예 2-20 20 4.33 4.95 (0.142, 0.096) 155
실시예 2-21 21 4.32 4.94 (0.142, 0.096) 143
실시예 2-22 22 4.32 4.94 (0.142, 0.096) 143
실시예 2-23 23 4.32 4.94 (0.142, 0.096) 143
비교예 2-1 1 4.78 3.80 (0.142, 0.098) 86
비교예 2-2 1I 4.56 3.92 (0.151, 0.109) 89
비교예 2-3 III 4.55 3.95 (0.151, 0.112) 85
상기 표 2의 결과로부터, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물이 유기 발광 소자의 전자조절층에 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
또, 실시예 2-1 내지 2-23과 비교예 2-1을 비교하면, 상기 화학식 1과 같이 플루오렌 골격에 한쪽으로만 치환된 화합물은, 열적 안정성이 우수하고, 6.0 eV 이상의 깊은 HOMO 준위, 높은 삼중항 에너지(ET), 및 정공 안정성을 가져, 플루오렌 골격에 두 쪽에 대칭적으로 치환기를 가지는 화합물에 비하여 유기 발광 소자에서 구동전압, 효율 및 수명면에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또, 실시예 2-1 내지 2-23과, 비교예 2-2 및 2-3을 비교하면, 안트라센을 치환체로 한 화합물 (II) 또는 (III)과 달리 실시예 2-1 내지 2-23에서의 화합물 1 내지 23은 색순도가 높은 것을 확인할 수 있다.
1: 기판 2: 양극
3: 발광층 4: 음극
5: 정공주입층 6: 정공수송층
7: 발광층 8: 전자수송층

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1의 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00071

    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 시아노기 또는 디페닐포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴; 시아노기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐; 및 1개 이상의 N을 포함하는 탄소수 2 내지 9의 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar2는 하기 화학식 2a 내지 2e의 작용기로 이루어진 군에서 선택되며,
    [화학식 2a]
    Figure pat00072

    [화학식 2b]
    Figure pat00073

    [화학식 2c]
    Figure pat00074

    [화학식 2d]
    Figure pat00075

    [화학식 2e]
    Figure pat00076

    상기 화학식 2a 내지 2e에서,
    Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 20의 알킬; 탄소수 6 내지 20의 아릴; 또는 O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노; 니트로; 아미노; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 할로알콕시; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시; 또는 치환 또는 비치환된, O, N, Si 및 S로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴이고,
    a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, c는 0 또는 1의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1c 중 어느 하나의 구조를 갖는, 화합물:
    [화학식 1a]
    Figure pat00077

    [화학식 1b]
    Figure pat00078

    [화학식 1c]
    Figure pat00079

    상기 화학식 1a 내지 1c에 있어서,
    X1 및 X2는 -L1-Ar1 및 -L2-Ar2 중 어느 하나이되, 서로 동일한 것은 아니며,
    R1, R2, L1, L2, Ar1, Ar2, a 및 b는 제1항에서 정의한 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 시아노기 또는 디페닐포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된, 페닐, 나프탈레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 플루오레닐, 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 트리아지닐, 벤조피리디닐, 벤조피리다지닐, 벤조피리미디닐 및 벤조피리디닐로 이루어진 군에서 선택되는, 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 작용기들로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 화합물:
    Figure pat00080

    상기 구조식들에 있어서, m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 -L1-Ar1과 -L2-Ar2는 서로 다른 구조를 갖는, 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ar3 내지 Ar5는 각각 독립적으로 수소, 메틸 또는 페닐인, 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 화합물들로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인, 화합물.
    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083

    Figure pat00084

    Figure pat00085

    Figure pat00086

    Figure pat00087

    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091

    Figure pat00092

    Figure pat00093

    Figure pat00094

  8. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층 중 1층 이상은 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
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