KR20220029447A - 페난트렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

페난트렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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KR20220029447A
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Abstract

본 발명은 유기발광소자 내의 유기층에 채용할 수 있는 페난트렌 유도체 화합물과 이를 포함한 고효율 및 장수명의 유기발광소자에 관한 것이다.

Description

페난트렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 {Phenanthrene derivatives and organic light emitting diodes comprising the derivatives}
본 발명은 페난트렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 고효율 및 장수명 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 전자 주입 전극 (캐소드 전극)으로부터 주입된 전자 (electron)와 정공 주입 전극 (애노드 전극)으로부터 주입된 정공 (hole)이 발광층에서 결합하여 엑시톤 (exiton)을 형성하고 그 엑시톤이 에너지를 방출하면서 발광하는 자체 발광형 소자이며, 이와 같은 유기발광소자는 낮은 구동 전압, 높은 휘도, 넓은 시야각 및 빠른 응답속도를 가지며 풀-컬러 평판 발광 디스플레이에 적용 가능하다는 이점 때문에 차세대 광원으로서 각광을 받고 있다.
이러한 유기발광소자가 상기와 같은 특징을 발휘하기 위해서는 소자 내 유기층의 구조를 최적화하고, 각 유기층을 이루는 물질인 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 전자저지 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 여전히 안정하고 효율적인 유기발광소자용 유기층의 구조 및 각 재료의 개발이 계속하여 필요한 실정이다.
이와 같이 유기발광소자의 발광 특성을 개선할 수 있는 소자의 구조와 이를 뒷받침하는 새로운 재료에 대한 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 소자의 유기층에 채용되어 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있는 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 골격 구조체 및 이에 도입되는 아민기를 갖는 화합물을 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
[화학식 B]
Figure pat00002
상기 [화학식 A] 내지 [화학식 B]의 구체적인 구조 및 이에 따라 구현되는 화합물, 그리고 L1 내지 L6, Ar1 내지 Ar2 및 R1 내지 R4의 정의에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 본 발명은 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 구현되는 화합물을 1 종 이상 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 구현되는 화합물을 1 종 이상 포함하는 유기층은 정공수송층층일 수 있다.
본 발명에 따른 페난트렌 유도체 화합물은 소자 내 유기층, 특히 정공수송 재료로 채용되어 고효율, 장수명의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 페난트렌 유도체 화합물은 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되며, 페난트렌에 아민기를 도입한 것으로서, 구조적으로 페난트렌의 3번, 10번 위치에 특징적 구조체를 도입한 것을 특징으로 하고, 특히 페난트렌의 3번, 10번 위치 중 어느 하나에 아민 구조체 (아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 등)를 도입한 것을 특징으로 하여 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00003
[화학식 A]는 페난트렌의 10번 위치에 아릴기, 헤테로아릴기 등이 도입되고, 3번 위치에 연결기 등을 통한 아민 구조체가 도입된 것을 특징으로 한다.
상기 [화학식 A]에서,
Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 Ar1이 아릴기인 경우 탄소수가 10 이상인 것으로서 페닐을 포함하지 않는 것을 구조적 특징으로 한다.
L1 내지 L3은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, n, o, p는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, L1 내지 L3이 복수인 경우 각각 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 L2 및 L3은 각각 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기일 수 있고, o+p는 1 이상의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 L2 및 L3은 각각 단일결합이거나, 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 5] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1] [구조식 2] [구조식 3]
Figure pat00004
[구조식 4] [구조식 5]
Figure pat00005
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴아민기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴헤테로아릴아민기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 R1 및 R2는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기 및 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기 및 치환 또는 비치환된 아민기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 B]
Figure pat00006
[화학식 B]는 페난트렌의 3번 위치에 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등이 도입되고, 10번 위치에 연결기 등을 통한 아민 구조체가 도입된 것을 특징으로 한다.
상기 [화학식 B]에서,
Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기 및 치환 또는 비치환된 나프틸기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
L4 내지 L6은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, m, q, r은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, L4 내지 L6이 각각 복수인 경우 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 L5 및 L6은 각각 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기일 수 있고, q+r은 1 이상의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 L5 및 L6은 각각 단일결합이거나, 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 5] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1] [구조식 2] [구조식 3]
Figure pat00007
[구조식 4] [구조식 5]
Figure pat00008
R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴아민기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴헤테로아릴아민기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 R3 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기 및 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기 및 치환 또는 비치환된 아민기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명에서 '치환 또는 비치환'은 L1 내지 L6, Ar1 내지 Ar2 및 R1 내지 R4 등이 각각 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 아미노기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기, 알킬실릴기 및 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
또한, 상기 '치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기', '치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기' 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지환족, 방향족 고리를 형성할 수 있는 것을 의미하며, '인접하는 치환기'는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체 구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘 (ortho) 위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 '인접하는 치환기'로 해석될 수 있다.
본 발명에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥틸메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 구체적으로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 알키닐기 역시 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 에티닐 (ethynyl), 2-프로피닐 (2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 방향족 탄화수소 고리 또는 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 단환식 아릴기의 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 스틸벤기 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오란텐기 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 방향족 헤테로고리 또는 헤테로아릴기는 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리로서, 그 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, 디벤조퓨라닐기, 페난트롤린기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 지방족 탄화수소 고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미하고, 그 예로서 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 지방족 탄화수소 고리일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 지방족 헤테로고리, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 아다만틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등의 시클로알킬, 그리고 시클로헥세인, 시클로펜테인 등의 시클로알케인, 그리고 시클로헥센, 시클로뷰텐 등의 시클로시클로알켄을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 지방족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미하고, O, S, Se, N 또는 Si 등의 이종원자를 포함하는 것으로서, 역시 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 헤테로시클로알킬, 헤테로시클알케인, 헤테로시클로알겐기 등이 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 지방족헤테로고리일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 지방족 탄화수소 고리, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 지방족 방향족 혼합 고리는 2 이상의 고리가 서로 연결, 축합되어 있고, 지방족 고리 및 방향족 고리가 축합되어 전체적으로 비방향족성 (non-aromaticity)을 갖는 고리를 의미하며, 또한 다환의 지방족 방향족 혼합 고리에서 C 외에 N, O, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 알콕시기는 구체적으로 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등일 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 실릴기는 -SiH3, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬아릴실릴기, 아릴헤테로아릴실릴기 등일 수 있고, 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 아민기는 -NH2, 알킬아민기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 등일 수 있고, 아릴아민기는 아릴로 치환된 아민을 의미하고, 알킬아민기는 알킬로 치환된 아민을 의미하는 것이며, 아릴헤테로아릴아민기는 아릴 및 헤테로아릴기로 치환된 아민을 의미하는 것으로서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있고, 상기 아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기중의 아릴기 및 헤테로아릴기는 단환식 아릴기, 단환식 헤테로아릴기일 수있고, 다환식 아릴기, 다환식 헤테로아릴기일 수 있으며, 상기 아릴기, 헤테로아릴기를 2 이상을 포함하는 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기는 단환식 아릴기(헤테로아릴기), 다환식 아릴기(헤테로아릴기), 또는 단환식 아릴기(헤테로아릴기)와다환식 아릴기(헤테로아릴기)를 동시에 포함할 수 있다. 또한, 상기 아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기, 헤테로아릴기는 전술한 아릴기, 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 아릴옥시기,　아릴티옥시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같으며, 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시기, p-토릴옥시기, m-토릴옥시기, 3,5-디메틸-페녹시기, 2,4,6-트리메틸페녹시기, p-tert-부틸페녹시기, 3-바이페닐옥시기, 4-바이페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 4-메틸-1-나프틸옥시기, 5-메틸-2-나프틸옥시기, 1-안트릴옥시기, 2-안트릴옥시기, 9-안트릴옥시기, 1-페난트릴옥시기, 3-페난트릴옥시기, 9-페난트릴옥시기 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 [화학식 A]로 표시되는 페난트렌 유도체 화합물은 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 54] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 이를 통하여 구체적인 치환기를 명확하게 확인할 수 있으며, 다만, 이에 의해서 본 발명에 따른 [화학식 A]의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
보다 구체적으로 본 발명에 따른 [화학식 B]로 표시되는 페난트렌 유도체 화합물은 하기 [화합물 101] 내지 [화합물 169] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 이를 통하여 구체적인 치환기를 명확하게 확인할 수 있으며, 다만, 이에 의해서 본 발명에 따른 [화학식 B]의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 구체적인 화합물에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물은 각각 페난트렌의 3, 10번 위치에 특징적 구조체를 도입한 화합물로서, 골격 및 치환기의 고유 특성을 갖는 유기발광 재료를 합성할 수 있으며, 이를 통하여 고효율, 장수명의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기층으로 이루어진 유기발광소자에 관한 것으로서, 상기 유기층에 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 본 발명에 따른 유기발광 화합물을 최소한 1 개 이상 포함할 수 있다.
상기 유기층은 전자주입층, 전자수송층, 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 정공차단층 및 발광층 중 1층 이상을 포함하는 것으로서, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정공수송층이 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정공수송층은 복수의 정공수송층으로 이루어질 수 있으며, 상기 복수의 정공수송층 중 어느 하나의 정공수송층에 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 유기층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에 따른 [화학식 A] 또는 [화학식 B]의 유기발광 화합물을 소자의 유기층에 사용한다는 것을 제외하고는 통상의 소자의 제조 방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자의 유기층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 정공주입층, 정공수송층, 정공차단층, 발광층, 전자차단층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 각각의 층이 복수개의 층으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기층을 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지고, 이때, 상기 발광층 내 도판트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 호스트는 하기 [화학식 C]로 표시되는 안트라센 유도체일 수 있다.
[화학식 C]
Figure pat00020
상기 [화학식 C]에서,
R11 내지 R18은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택된다.
Ar5 및 Ar6은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기이다.
L11 및 L12는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴렌기 중에서 선택된다.
n11 및 n12는 1 내지 2의 정수이고, n11 및 n12가 2인 경우 각각의 연결기 L11 및 L12는 서로 동일하거나 상이하다.
한편, 상기 [화학식 C]에서의 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, 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 및 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 유기발광소자 내 발광층에 사용되는 상기 [화학식 C]로 표시되는 호스트 화합물은 구체적으로 하기 <화합물 201> 내지 <화합물 671> 중 어느 하나일 수 있다.
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또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도판트는 하기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10] 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
[화학식 D1]
Figure pat00069
[화학식 D2]
Figure pat00070
상기 [화학식 D1] 및 [화학식 D2]에서,
A31, A32, E1 및 F1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이다.
상기 A31의 방향족 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A32의 방향족 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 치환기 R51 및 R52에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성한다.
L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일 결합이거나, 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 60의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
W 및 W'는 각각 N-R53, CR54R55, SiR56R57, GeR58R59, O, S, Se 중에서 선택되는 어느 하나이다.
R51 내지 R59, Ar21 내지 Ar28은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 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 30의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴게르마늄기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R51 및 R52는 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 있다.
p11 내지 p14, r11 내지 r14 및 s11 내지 s14는 각각 1 내지 3의 정수이되, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하다.
x1은 1 이고, y1, z1 및 z2은 각각 0 내지 1의 정수이다.
상기 Ar21 과 Ar22, Ar23과 Ar24, Ar25와 Ar26 및 Ar27과 Ar28은 각각 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
상기 [화학식 D1]에서 A32 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성한다.
상기 [화학식 D2]에서 상기 A31 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q12의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A32 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다.
[화학식 D3]
Figure pat00071
상기 [화학식 D3]에서,
X1는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이다.
T1 내지 T3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이다.
Y1은 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y2는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R61 내지 R70은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 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, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R61 내지 R70은 각각 상기 T1 내지 T3 중에서 선택되는 하나 이상의 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.
[화학식 D4] [화학식 D5]
Figure pat00072
상기 [화학식 D4] 및 [화학식 D5]에서,
X2는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T4 내지 T6은 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하다.
Y4는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이고, Y5는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y6는 N-R71, CR72R73, O, S 및 SiR74R75 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R61 내지 R75는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.
[화학식 D6] [화학식 D7]
Figure pat00073
X3는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T7 내지 T9는 각각 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
Y6는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 R61 내지 R65, R71 내지 R72는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하며,
상기 R71 및 R72는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성하거나 또는 상기 T7 내지 T9 고리 중 어느 하나와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.
[화학식 D8] [화학식 D9]
Figure pat00074
Figure pat00075
[화학식 D10]
Figure pat00076
상기 [화학식 D8] 내지 [화학식 D10]에서,
X는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, Q1 내지 Q3은 각각 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하다.
Y는 N-R3, CR4R5, O, S 및 Se 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 R3 내지 R5는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.
상기 R3 내지 R5은 각각 상기 Q2 고리 또는 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.
상기 R4 및 R5은 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.
상기 Cy1에 의해 형성되는 고리는 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Q1 고리 내 방향족 탄소원자 및 상기 Cy1과 결합될 Q1 고리 내 방향족 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
상기 [화학식 D9]에서, 'Cy2'는 상기 Cy1에 부가되어 포화 탄화수소 고리를 형성가능하며, 상기 Cy2에 의해 형성되는 고리는 Cy1에 포함되는 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
상기 [화학식 D10]에서, Cy3에 의해 형성되는 고리는 상기 Cy3와 결합될 Q3 고리 내 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자와 결합될 Q3 내 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Cy1 내 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다
한편, 상기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10]에서 '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 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 24의 디아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 디헤테로아릴아미노기, 탄소수 7 내지 24의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기 및 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 유기발광소자 내 발광층에 사용되는 상기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10]으로 표시되는 도판트 화합물은 구체적으로 하기 화합물일 수 있다.
<화학식 D1 또는 D2>
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
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Figure pat00081
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<화학식 D3>
Figure pat00094
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Figure pat00096
<화학식 D4 또는 D5>
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
<화학식 D6 또는 D7>
Figure pat00102
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Figure pat00108
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Figure pat00110
<화학식 D8 내지 D10>
Figure pat00111
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Figure pat00117
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
Figure pat00121
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 구체적인 구조, 그 제조방법 및 각 유기층 재료에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 기판 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드를 형성한다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기발광소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 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 전극 상부에 정공주입층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층을 형성하고, 그 다음으로 상기 정공주입층의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다.
상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 예시로서, 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] HAT-CN [1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile] 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 정공수송층 재료의 경우 본 발명에 따른 화합물을 채용할 수 있으며, 특히 본 발명에 유기발광소자에서 정공수송층을 복수로 구성하는 경우에, 예를 들어 제1정공수송층과 제2정공수송층으로 구성하는 경우 한 층은 본 발명에 따른 화합물을 채용하고, 다른 한 층에는 당업계에 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다.
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 (α-NPD) 등을 사용할 수 있으며, 또한, 본 발명을 도출하는 시점에서 종래 사용되고 있는 정공수송 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 정공수송층의 상부에 정공보조층 및 발광층을 이어서 적층할 수 있으며, 상기 발광층의 상부에 선택적으로 정공차단층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공차단층은 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 정공차단 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
상기 정공차단층에 사용되는 물질로서, BAlq, BCP, Bphen, TPBI, NTAZ, BeBq2, OXD-7, Liq 및 [화학식 501] 내지 [화학식 507] 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
BAlq BCP Bphen
Figure pat00122
Figure pat00123
Figure pat00124
TPBI NTAZ BeBq2
Figure pat00125
OXD-7 Liq
Figure pat00126
[화학식 501] [화학식 502] [화학식 503]
Figure pat00127
[화학식 504] [화학식 505] [화학식 506]
Figure pat00128
[화학식 507]
Figure pat00129
이러한 정공저지층 위에 전자수송층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층을 형성하고 상기 전자주입층의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드 전극을 형성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자가 완성된다.
여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(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.
상기 전자수송층 재료로는 캐소드로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, BAlq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), [화학식 401], [화학식 402], 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있다.
Figure pat00130
TAZ
Figure pat00131
[화학식 401] [화학식 402] BCP
Figure pat00132
Figure pat00133
Figure pat00134
또한, 상기 유기층 각각은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 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 발명에 따른 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치, 플렉시블 디스플레이 장치, 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치에서 선택되는 장치에 사용될 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.
합성예 1. 화합물 1의 합성
Figure pat00135
(1) 중간체 1-1의 합성
Na2CO3 (72.66 g, 0.772 mol), Et2NH (91.94 mL, 1.260 mol)와 methyl tert-butyl ether (1.6 L, 8 vol.) 넣고 교반한다. H2O (600 mL) 넣고 15 ℃를 유지하면서 출발물질 (200 g, 1.143 mol)을 적가하고 2시간 교반하였다. 반응물을 EA/H2O로 추출하고 유기층을 모아 농축한 후 건조하여 투명한 고체 결정의 중간체 1-1 (241 g, 수율 97%)을 합성하였다.
(2) 중간체 1-2의 합성
중간체 1-1 (200 g, 0.945 mol)과 DME (1.2 L, 6 vol.)를 반응기에 넣고 N2 가스를 불어주면서 교반하고 Tripropyl borate (371.9 g, 1.512 mol) 넣은 후에 -35 ℃에서 LDA를 넣었다. 반응이 종료되면 물로 quenching하고, 반응물을 EA/H2O로 추출하고 유기층을 농축하여 중간체 1-2 를 합성하였다.
(3) 중간체 1-3의 합성
중간체 1-2 (241 g, 0.943 mol)와 1-bromotoluene (174.1 g, 1.018 mol), Pd(PPh3)4 (10.4 g, 0.009 mol), Pd(OAc)2 (1.05 g, 0.005 mol), K2CO3 (325.9 g, 2.358 mol)을 반응기에 넣고 DME (860 mL)를 넣고 밤새 환류교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 1-3 (180 g, 수율 63%)을 합성하였다.
(4) 중간체 1-4의 합성
중간체 1-3 (180 g, 0.596 mol)과 DME를 반응기에 넣고 N2 가스를 불어주고 -45 ℃에서 LDA를 적가한 후 2시간 교반하였다. 6 M HCl로 quenching 후, EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 Tol에 끓여서 녹여 식히고 저온에서 heptane을 넣어 재결정을 통해 정제하여 중간체 1-4 (110 g, 수율 84%)을 합성하였다.
(5) 화합물 1-5의 합성
화합물 1-4 (40 g, 0.175 mol)와 MC (280 mL, 7 vol.) 넣고 TEA (44.27 g, 0.438 mol)을 넣는다. 0 ℃에서 Tf2O (59.24 g, 0.210 mol)을 dropwise하게 넣어주고 상온이 될 때까지 TLC로 반응을 확인하면서 교반한다. 반응이 완료되면 반응물을 EA/H2O로 추출하고 유기층을 모아 농축한다. 컬럼정제(MC/Hep)하여 중간체 1-5 (47 g, 수율 74%)을 합성하였다.
(6) 화합물 1-6의 합성
화합물 1-5 (10 g, 0.028 mol)와 1-naphthylbronic acid (5.4 g, 0.031 mol), Pd(PPh3)4 (0.96 g, 0.84 mmol), K2CO3 (11.6 g, 0.084 mol)을 반응기에 넣고 Tol (70 mL), EtOH (30 mL), H2O (20 mL)를 넣고 75 ℃에서 reflux overnight한다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한다. 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 1-6 (6.86 g, 수율 73%)을 합성하였다.
(7) 화합물 1의 합성
Figure pat00136
중간체 1-6 (6.86 g, 0.02 mol)과 di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine (7.2 g, 0.022 mol), Pd(Pt-Bu3)2 (0.21 g, 0.0004 mol), STB (3.9 g, 0.04 mol), 톨루엔 (70 mL)을 반응기에 넣고 3시간 환류교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 1 (6 g, 수율 48%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 623.26 [M]+
합성예 2. 화합물 2의 합성
Figure pat00137
중간체 1-6 (6.86 g, 0.02 mol)과 di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine (6.6 g, 0.022 mol), Pd(Pt-Bu3)2 (0.21 g, 0.0004 mol), STB (3.9 g, 0.04 mol), 톨루엔 (70 mL)을 반응기에 넣고 3시간 환류교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 2 (5.32 g, 수율 43%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 597.25 [M]+
합성예 3. 화합물 30의 합성
Figure pat00138
(1) 중간체 3-1의 합성
중간체 1-5 (10 g, 0.028 mol)와 2-(dibenzo[b,d]furan-1-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (11.56 g, 0.031 mol), Pd(PPh3)4 (0.96 g, 0.84 mmol), K2CO3 (11.6 g, 0.084 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (70 mL), EtOH (30 mL), H2O (20 mL)를 넣고 75 ℃에서 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 3-1 (8.61 g, 수율 82%)을 합성하였다.
(2) 화합물 30의 합성
중간체 3-1 (8.61 g, 0.023 mol)과 di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine (9.2 g, 0.025 mol), Pd(Pt-Bu3)2 (0.23 g, 0.0004 mol), STB (4.4 g, 0.04 mol), 톨루엔 (86 mL)를 반응기에 넣고 3시간 환류교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 30 (7.3 g, 수율 45%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 713.27 [M]+
합성예 4. 화합물 104의 합성
Figure pat00139
(1) 중간체 4-1의 합성
중간체 1-5 (50 g, 0.139 mol)와 B2Pin2 (42.2 g, 0.166 mol), Pd(dppf)2 (3.4 g, 4.0 mmol), KOAc (40.8 g, 0.416 mol)을 반응기에 넣고 1,4-Dioxane (550 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 농축 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 4-1 (35.0 g, 수율 74.6%)을 합성하였다.
(2) 중간체 4-2의 합성
중간체 4-1 (9.22 g, 0.027 mol)와 N-(4-bromophenyl)-N-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-[1,1':4',1"-terphenyl]-4-amine (15.0 g, 0.025 mol), Pd(PPh3)4 (0.58 g, 0.42 mmol), K2CO3 (8.60 g, 0.062 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (105 mL), EtOH (45 mL), H2O (30 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 4-2 (16 g, 수율 86.9%)을 합성하였다.
(3) 화합물 104의 합성
중간체 4-2 (9 g, 0.012 mol)와 phenylboronic acid (1.8 g, 0.015 mol), Pd2(dba)3 (0.56 g, 1 mmol), P(cy)3 (0.69 g, 2 mmol) K3PO4 (5.2 g, 0.025 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (50 mL), Dioxane (50 mL), H2O (20 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 104 (4.3 g, 수율 45.3%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 775.32 [M]+
합성예 5. 화합물 103의 합성
Figure pat00140
(1) 중간체 5-1의 합성
중간체 1-5 (23.5 g, 0.065 mol)와 4-bromophenylboronic acid (13.1 g, 0.065 mol), Pd(PPh3)4 (1.51 g, 1 mmol), K2CO3 (20.71 g, 0.150 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (170 mL), EtOH (70 mL), H2O (50 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 MeOH 재결정하여 중간체 5-1 (18 g, 수율 75%)을 합성하였다.
(2) 중간체 5-2의 합성
중간체 5-1 (9 g, 0.024 mol)와 N-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine (10.4 g, 0.028 mol), Pd2(dba)3 (0.44 g, 0.4 mmol), P(t-Bu)3 (0.20 g, 0.9 mmol), STB (1.29 g, 0.013 mol), 톨루엔 (100 mL)을 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 5-2 (8.45 g, 수율 76.8%)을 합성하였다.
(3) 화합물 103의 합성
중간체 5-2 (8.5 g, 0.013 mol)와 phenylboronic acid (1.9 g, 0.015 mol), Pd2(dba)3 (0.56 g, 1 mmol), P(cy)3 (0.69 g, 2 mmol) K3PO4 (5.2 g, 0.025 mol), 톨루엔 (50 mL), Dioxane (50 mL), H2O (20 mL)를 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 103 (2.33 g, 수율 25.9%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 699.29 [M]+
합성예 6. 화합물 112의 합성
Figure pat00141
(1) 중간체 6-1의 합성
중간체 4-1 (10 g, 0.029 mol)와 N1-(4-bromophenyl)-N1,N3,N3-triphenylbenzene-1,3-diamine (14.5 g, 0.029 mol), Pd(PPh3)4 (0.68 g, 0.59 mmol), K2CO3 (10.2 g, 0.073 mol)을 반응기에 넣고 Tol (70 mL), EtOH (30 mL), H2O (20 mL)를 넣고 75 ℃에서 reflux overnight한다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한다. 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 5-1 (14.14 g, 수율 76.8%)을 합성하였다.
(2) 화합물 112의 합성
중간체 6-1 (14.14 g, 0.023 mol)와 phenylboronic acid (3.3 g, 0.027 mol), Pd2(dba)3 (1.03 g, 1.1 mmol), P(cy)3 (0.64 g, 2.2 mmol) K3PO4 (9.6 g, 0.045 mol)을 반응기에 넣고 Tol (75 mL), Dioxane (75 mL), H2O (30 mL)를 넣고 100 ℃에서 reflux overnight한다. Tol hot filter하고 농축한다. Silica 흡착하고 컬럼 정제 하여 화합물 112 (6.3 g, 수율 42.1%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 664.29 [M]+
합성예 7. 화합물 158의 합성
Figure pat00142
(1) 중간체 7-1의 합성
N-(4-bromophenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine (25 g, 77 mmol)와 phenanthren-9-ylboronic acid (20.55 g, 65 mmol), Pd(PPh3)4 (1.78 g, 2 mmol), K2CO3 (24.51 g, 177 mmol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (170 mL), EtOH (70 mL), H2O (50 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제(MC/Hep)하여 MeOH 재결정 하여 중간체 7-1 (31 g, 수율 95%)을 합성하였다.
(2) 중간체 7-2의 합성
중간체 7-1 (31 g, 0.074 mol)와 1-Bromo-4-iodobenzene (22.9 g, 0.081 mol), Pd(OAc)2(0.17 g, 0.1 mmol), Xantphos (0.43 g, 0.1 mmol), STB (7.77 g, 0.081 mol), 톨루엔 (300 mL)을 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 7-2 (35 g, 수율 82.5%)을 합성하였다.
(3) 중간체 7-3의 합성
중간체 7-2 (15 g, 0.026 mol)와 중간체 4-1 (9.63 g, 0.029 mol), Pd(PPh3)4 (0.60 g, 0.42 mmol), K2CO3 (8.99 g, 0.062 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (105 mL), EtOH (45 mL), H2O (30 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 7-3 (14 g, 수율 76.1%)을 합성하였다.
(4) 화합물 158의 합성
Figure pat00143
중간체 7-3 (14 g, 0.020 mol)와 phenylboronic acid (2.9 g, 0.024 mol), Pd2(dba)3 (0.90 g, 1 mmol), P(cy)3 (1.11 g, 4 mmol) K3PO4 (8.4 g, 0.040 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (75 mL), Dioxane (75 mL), H2O (30 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 158 (3.2 g, 수율 21.4%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 749.31 [M]+
합성예 8. 화합물 138의 합성
Figure pat00144
(1) 중간체 8-1의 합성
di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine (12.5 g, 0.042 mol)와 1-Bromo-4-iodobenzene (13.2 g, 0.047 mol), Pd(OAc)2 (0.10 g, 0.1 mmol), Xantphos (0.24 g, 0.1 mmol), STB(4.47 g, 0.047 mol), 톨루엔 (150 mL)을 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제(MC/Hep)하여 중간체 8-1 (16.3 g, 수율 85.3%)을 합성하였다.
(2) 중간체 8-2의 합성
중간체 8-1 (24.3 g, 0.054 mol)와 중간체 4-1 (19.9 g, 0.059 mol), Pd(PPh3)4 (1.25 g, 0.18 mmol), K2CO3 (18.6 g, 0.135 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (140 mL), EtOH (60 mL), H2O (40 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 8-2 (23 g, 수율 73.2%)을 합성하였다.
(3) 화합물 138의 합성
중간체 8-2 (27.2 g, 0.047 mol)와 phenylboronic acid (6.84 g, 0.056 mol), Pd2(dba)3 (2.14 g, 2 mmol), P(cy)3 (2.62 g, 9 mmol) K3PO4 (19.9 g, 0.093 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (150 mL), Dioxane (150 mL), H2O (60 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 138 (14.1 g, 수율 48.5%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 623.26 [M]+
합성예 9. 화합물 107의 합성
Figure pat00145
(1) 중간체 9-1의 합성
N-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine (27.1 g, 0.073 mol)와 1-Bromo-4-iodobenzene (22.7 g, 0.080 mol), Pd(OAc)2 (0.16 g, 0.1 mmol), Xantphos (0.42 g, 0.1 mmol), STB (7.71 g, 0.080 mol), 톨루엔 (300 mL)을 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 9-1 (35 g, 수율 91.1%)을 합성하였다.
(2) 중간체 9-2의 합성
중간체 9-1 (28.0 g, 0.053 mol)와 중간체 4-1 (19.9 g, 0.059 mol), Pd(PPh3)4 (1.25 g, 0.18 mmol), K2CO3 (18.6 g, 0.135 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (210 mL), EtOH (90 mL), H2O (60 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 9-2 (29 g, 수율 82.8%)을 합성하였다.
(3) 화합물 107의 합성
중간체 9-2 (10 g, 0.015 mol)와 phenylboronic acid (2.22 g, 0.018 mol), Pd2(dba)3 (0.70 g, 1 mmol), P(cy)3 (0.85 g, 3 mmol) K3PO4 (6.45 g, 0.030 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (50 mL), Dioxane (50 mL), H2O (20 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 107 (3.3 g, 수율 31.0%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 699.29 [M]+
합성예 10. 화합물 106의 합성
Figure pat00146
(1) 중간체 10-1의 합성
N-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-[1,1':4',1"-terphenyl]-4-amine (22.0 g, 0.049 mol)와 1-Bromo-4-iodobenzene (15.3 g, 0.054 mol), Pd(OAc)2 (0.11 g, 0.1 mmol), Xantphos (0.28 g, 0.1 mmol), STB (5.20 g, 0.054 mol), 톨루엔 (220 mL)을 반응기에 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 10-1 (21 g, 수율 70.9%)을 합성하였다.
(2) 중간체 10-2의 합성
중간체 10-1 (15.0 g, 0.025 mol)와 중간체 4-1 (9.22 g, 0.027 mol), Pd(PPh3)4 (0.58 g, 0.08 mmol), K2CO3 (8.6 g, 0.062 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (105 mL), EtOH (45 mL), H2O (30 mL)를 넣고 75 ℃에서 밤새 교반하였다. EA/H2O 추출하고 유기층을 농축한 후 컬럼정제 (MC/Hep)하여 중간체 10-2 (18 g, 수율 86.9%)을 합성하였다.
(3) 화합물 106의 합성
중간체 10-2 (9 g, 0.012 mol)와 phenylboronic acid (1.79 g, 0.015 mol), Pd2(dba)3 (0.56 g, 1 mmol), P(cy)3 (0.69 g, 2 mmol) K3PO4 (5.20 g, 0.025 mol)을 반응기에 넣고 톨루엔 (50 mL), Dioxane (50 mL), H2O (20 mL)를 넣고 100 ℃에서 밤새 교반하였다. 톨루엔 핫필터, 농축한 후 컬럼정제하여 화합물 106 (3.1 g, 수율 32.6%)을 합성하였다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 775.32 [M]+
실시예 1 내지 14. 유기발광소자의 제조
ITO 글래스의 발광면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-7 torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 DNTPD (450 Å), [화합물 G] (200 Å), 제2 정공수송층 재료로서 본 발명에 따른 하기 [표 1]에 기재된 화합물 (50 Å)을 각각 성막하였다. 이후 발광층에 [화합물 313]:[D 280]을 중량비 (97:3)로 혼합하여 성막 (200 Å)한 다음, 전자수송층으로 [화합물 E-2] (300 Å), 전자주입층으로 [화합물 E-1] (10 Å), Al (1000 Å)의 순서로 성막하여 유기발광소자를 제조하였다. 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다.
Figure pat00147
Figure pat00148
Figure pat00149
[DNTPD] [화합물 G] [화합물 E-1]
Figure pat00150
Figure pat00151
Figure pat00152
[화합물 E-2] [화합물 313] [D 280]
비교예 1 내지 4
상기 본 발명에 따른 실시예의 유기발광소자 구조에서, 제2 정공수송층 화합물을 본 발명에 따른 화합물 대신 하기 [화합물 B] 내지 [화합물 E]를 사용한 것 이외에는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다.
[화합물 B] [화합물 C]
Figure pat00153
[화합물 D] [화합물 E]
Figure pat00154
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 유기발광소자에 대하여, 구동전압, 효율 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
구분 화합물 전압(V) 효율 (Cd/A) 외부양자효율 (EQE) 수명(T97, h)
실시예 1 화합물 1 3.43 8.5 10 100
실시예 2 화합물 2 3.43 8.5 10 98
실시예 3 화합물 8 3.47 8.8 10.3 120
실시예 4 화합물 9 3.43 8.6 10.1 115
실시예 5 화합물 14 3.44 8.7 10.2 110
실시예 6 화합물 30 3.39 8.5 10 103
실시예 7 화합물 103 3.47 9.2 11.1 123
실시예 8 화합물 104 3.45 9.4 11.2 131
실시예 9 화합물 106 3.44 8.9 10.7 142
실시예 10 화합물 107 3.41 9.0 10.9 156
실시예 11 화합물 112 3.42 9.6 11.5 102
실시예 12 화합물 137 3.48 8.9 10.5 127
실시예 13 화합물 138 3.41 9.1 11 173
실시예 14 화합물 158 3.48 9.9 11.9 143
비교예 1 화합물 B 3.48 8.1 9.5 74
비교예 2 화합물 C 3.50 8.4 9.9 65
비교예 3 화합물 D 3.48 8.3 9.7 69
비교예 4 화합물 E 3.53 8.5 10 53
상기 [표 1] 및 소자 실시예를 살펴보면, 본 발명에 따른 화합물을 제2 정공수송층 화합물로 소자에 채용한 경우에, 본 발명에 따른 [화학식 A] 화합물 (실시예 1 내지 6)은 비교 화합물을 채용한 종래 소자 (비교예 1 내지 4) 대비 현저히 향상된 장수명 특성을 가지며, 본 발명에 따른 [화학식 B] 화합물 (실시예 7 내지 14)은 비교 화합물을 채용한 종래 소자 (비교예 1 내지 4) 대비 더 나은 효율 특성 및 현저히 향상된 장수명 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

Claims (17)

  1. 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 A]
    Figure pat00155

    상기 [화학식 A]에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    L1 내지 L3은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    n, o, p는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, L1 내지 L3이 각각 복수인 경우 서로 동일하거나 상이하고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴아민기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴헤테로아릴아민기 중에서 선택되는 어느 하나이고;

    [화학식 B]
    Figure pat00156

    상기 [화학식 B]에서,
    Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    L4 내지 L6은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    m, q, r은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, L4 내지 L6이 각각 복수인 경우 서로 동일하거나 상이하고,
    R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴아민기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴헤테로아릴아민기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 L1 내지 L6, Ar1 내지 Ar2 및 R1 내지 R4가 각각 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기, 알킬실릴기 및 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되는 것을 의미하는 유기 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 L2, L3, L5 및 L6은 각각 단일결합이거나, 아래 [구조식 1] 내지 [구조식 5] 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물:
    [구조식 1] [구조식 2] [구조식 3]
    Figure pat00157

    [구조식 4] [구조식 5]
    Figure pat00158
  4. 제1항에 있어서,
    상기 L2 및 L3는 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기이고, o+p는 1 이상의 정수이며,
    상기 L5 및 L6은 각각 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기이고, q+r은 1 이상의 정수인 유기 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기 및 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R3 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기 및 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 R1 내지 R2는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기 및 치환 또는 비치환된 아민기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R3 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기 및 치환 또는 비치환된 아민기 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기 및 치환 또는 비치환된 나프틸기 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 A]는 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 54] 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물:
    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

    Figure pat00163
  9. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 B]는 하기 [화합물 101] 내지 [화합물 169] 중에서 선택되는 어느 하나인 유기 화합물:
    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    Figure pat00167

    Figure pat00168

    Figure pat00169
  10. 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 유기층을 포함하고,
    상기 유기층이 제1항에 따른 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함하는 유기발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기층은 전자주입층, 전자수송층, 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 정공차단층 및 발광층 중 1층 이상을 포함하고,
    상기 층들 중 1층 이상이 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 유기발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정공수송층이 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 유기발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정공수송층은 복수의 정공수송층으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 복수의 정공수송층 중 어느 하나의 정공수송층에 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 유기발광 화합물을 포함하는 유기발광소자.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 유기층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지며,
    상기 호스트는 하기 [화학식 C]로 표시되는 안트라센 유도체인 유기발광소자:
    [화학식 C]
    Figure pat00170

    상기 [화학식 C]에서,
    R11 내지 R18은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    Ar5 및 Ar6은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기이며,
    L11 및 L12는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    n11 및 n12는 1 내지 2의 정수이고, n11 및 n12가 2인 경우 각각의 연결기 L11 및 L12는 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 [화학식 C]에서의 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, 탄소수2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기 및 탄소수6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도판트는 아래 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10] 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어진 유기발광소자:
    [화학식 D1]
    Figure pat00171


    [화학식 D2]
    Figure pat00172

    상기 [화학식 D1] 및 [화학식 D2]에서,
    A31, A32, E1 및 F1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고,
    상기 A31의 방향족 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A32의 방향족 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 치환기 R51 및 R52에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성하며,
    L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일 결합이거나, 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 60의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이며;
    W 및 W'는 각각 N-R53, CR54R55, SiR56R57, GeR58R59, O, S 및 Se 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    R51 내지 R59, Ar21 내지 Ar28은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 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 30의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴게르마늄기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R51 및 R52는 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 및 Te 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있고,
    p11 내지 p14, r11 내지 r14 및 s11 내지 s14는 각각 1 내지 3의 정수이되, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하고,
    x1은 1 이고, y1, z1 및 z2은 각각 0 내지 1의 정수이며,
    상기 Ar21 과 Ar22, Ar23과 Ar24, Ar25와 Ar26 및 Ar27과 Ar28은 각각 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고,
    상기 [화학식 D1]에서 A32 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고,
    상기 [화학식 D2]에서 상기 A31 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q12의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A32 고리 내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다.

    [화학식 D3]
    Figure pat00173

    상기 [화학식 D3]에서,
    X1는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    T1 내지 T3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고,
    Y1은 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    Y2는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R61 내지 R70은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 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, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R61 내지 R70은 각각 상기 T1 내지 T3 중에서 선택되는 하나 이상의 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.

    [화학식 D4] [화학식 D5]
    Figure pat00174

    상기 [화학식 D4] 및 [화학식 D5]에서,
    X2는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T4 내지 T6은 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
    Y4는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이고, Y5는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y6는 N-R71, CR72R73, O, S 및 SiR74R75 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R61 내지 R75는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.

    [화학식 D6] [화학식 D7]
    Figure pat00175

    X3는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T7 내지 T9는 각각 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
    Y6는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R61 내지 R65, R71 내지 R72는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하며,
    상기 R71 및 R72는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성하거나 또는 상기 T7 내지 T9 고리 중 어느 하나와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있다.

    [화학식 D8] [화학식 D9]
    Figure pat00176
    Figure pat00177

    [화학식 D10]
    Figure pat00178

    상기 [화학식 D8] 내지 [화학식 D10]에서,
    X는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, Q1 내지 Q3은 각각 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
    Y는 N-R3, CR4R5, O, S 및 Se 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 R3 내지 R5는 각각 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하며,
    상기 R3 내지 R5은 각각 상기 Q2 고리 또는 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있으며,
    상기 R4 및 R5은 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가 형성할 수 있으며,
    상기 Cy1에 의해 형성되는 고리는 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Q1 고리 내 방향족 탄소원자 및 상기 Cy1과 결합될 Q1 고리 내 방향족 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
    상기 [화학식 D9]에서, 'Cy2'는 상기 Cy1에 부가되어 포화 탄화수소 고리를 형성가능하며, 상기 Cy2에 의해 형성되는 고리는 Cy1에 포함되는 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
    상기 [화학식 D10]에서, Cy3에 의해 형성되는 고리는 상기 Cy3와 결합될 Q3 고리 내 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자와 결합될 Q3 내 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Cy1 내 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며,
    상기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10]에서 '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 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 24의 디아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 디헤테로아릴아미노기, 탄소수 7 내지 24의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기 및 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 각각의 층 중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치; 중에서 선택되는 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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