KR20220117840A - 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

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이승수
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김경태
김명준
이태균
김준호
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Abstract

본 발명은 특징적 구조를 갖는 파이렌 유도체 화합물 및 이를 발광층에 채용하여 우수한 발광 특성을 갖는 장수명, 고효율 유기발광소자에 관한 것이다.

Description

유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 {Organic light-emitting compound and organic light-emitting device comprising the same}
본 발명은 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 특징적 구조의 파이렌 유도체 화합물 및 이를 발광층에 호스트 화합물로 채용한 장수명, 고효율 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.
특히, 발광층에서 최대의 효율을 얻기 위해서는 홀과 전자가 각각 안정적인 전기화학적 경로를 통하여 도펀트로 이동하여 엑시톤을 형성할 수 있도록 호스트와 도펀트의 에너지 밴드갭이 적절한 조합을 이루어야 하고, 이에 따라 호스트 재료 및 도펀트 재료에 대한 개발이 계속하여 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 유기발광소자 내의 발광층에 채용되는 특징적 구조의 호스트 재료 및 이를 채용하여 수명 및 발광효율 특성이 현저히 향상된 장수명, 고효율 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 소자 내 유기층, 바람직하게는 발광층 호스트 화합물로 채용되는 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 파이렌 골격에 하기 [구조식 1]로 표시되는 특징적인 구조체를 도입한 파이렌 유도체 화합물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ]
Figure pat00001
[구조식 1]
Figure pat00002
상기 [화학식 Ⅰ] 및 [구조식 1]의 특징적인 구조 및 각 치환기, 이에 따라 구현되는 구체적인 화합물에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고, 상기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물을 상기 발광층에 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 특징적 구조를 갖는 파이렌 유도체 화합물을 호스트로 발광층에 채용하여 수명 및 발광효율 등에 있어서 우수한 발광 특성을 갖는 장수명, 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있어서 조명 소자는 물론이고, 평판, 플렉시블, 웨어러블 디스플레이 등 다양한 디스플레이 소자에 유용하게 활용할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면은 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물에 관한 것으로서, 파이렌 골격에 하기 [구조식 1]로 표시되는 특징적인 구조체를 도입한 것을 특징으로 하고, 이를 통하여 유기발광소자의 발광층에 호스트 화합물로 채용되어 장수명 및 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
[화학식 Ⅰ]
Figure pat00003
상기 [화학식 Ⅰ]에서,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴옥시기 중에서 선택된다.
상기 R1 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 [구조식 1]과 연결된다.
[구조식 1]
Figure pat00004
상기 [구조식 1] 에서,
R11 내지 R18 은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴옥시기 중에서 선택된다.
또한, 상기 R11 내지 R18은 서로 또는 인접한 치환기와 결합하여 지환족 또는 방향족고리, 지방족방향족 혼합고리를 형성할 수 있다.
상기 R11 내지 R14 및 R' 중 어느 하나는 X와 결합하고, '-*' 는 상기 R1 내지 R10과 결합되는 사이트를 의미한다.
Ar은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
Z는 CR19R20, O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R19 및 R20은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
또한, 상기 R19 및 R20은 서로 결합하여 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있다.
X는 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 30의 헤테로아릴렌기 중에서 선택된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 R1, R3, R6 및 R8 중 적어도 하나는 상기 [구조식 1]과 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에서 '치환 또는 비치환된'이라는 용어는 [화학식 Ⅰ] 및 [구조식 1]에서의 각 치환기 등이 각각 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기, 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로사이클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴옥시기로로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 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 10의 알킬기', '치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 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, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 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, 시클로알킬기는 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 헤테로시클로알킬기는 O, S, Se, N 또는 Si 등의 이종원자를 포함하는 것으로서, 역시 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 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, 헤테로아릴기는 이종원자를 포함하는 헤테로고리기로서, 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, 알콕시기는 구체적으로 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등일 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 실릴기는 알킬로 치환된 실릴기 또는 아릴로 치환된 실릴기를 의미하는 것으로서, 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 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기 및 헤테로아릴기는 단환식 아릴기, 단환식 헤테로아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기, 다환식 헤테로아릴기일 수 있으며, 상기 아릴기, 헤테로아릴기를 2 이상을 포함하는 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기는 단환식 아릴기(헤테로아릴기), 다환식 아릴기(헤테로아릴기), 또는 단환식 아릴기(헤테로아릴기)와 다환식 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.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 Ⅰ]은 하기 [1] 내지 [123]으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 다만 이에 의하여 그 범위가 제한되는 것은 아니다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
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Figure pat00009
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Figure pat00011
Figure pat00012
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Figure pat00014
Figure pat00015
본 발명에 따른 유기발광소자는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기층으로 이루어진 유기발광소자에 관한 것으로서, 상기 유기층에, 바람직하게는 발광층에 상기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 파이렌 유도체 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 소자 내 발광층에 도펀트 화합물을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서 "(유기층이) 유기 화합물을 1종 이상 포함한다" 란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기 화합물 또는 상기 유기 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
이때, 본 발명의 상기 유기발광소자내 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 바람직한 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 유기층이 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지고, 본 발명에서의 상기 [화학식 I] 로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 발광층내 호스트 물질로서 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 발광층에 사용되는 도판트 화합물로서, 하기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10] 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 적어도 1종 포함할 수 있다.
[화학식 D1]
Figure pat00016
[화학식 D2]
Figure pat00017
상기 [화학식 D1] 및 [화학식 D2]에서,
A31, A32, E1 및 F1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이다.
상기 A31의 방향족 고리내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A32의 방향족 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 치환기 R51 및 R52에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성할 수 있다.
L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 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 선택된다.
W 및 W'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N-R53, CR54R55, SiR56R57, GeR58R59, O, S 및 Se 중에서 선택되는 어느 하나이다.
R51 내지 R59 및 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 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 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 선택되는어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있다.
p11 내지 p14, r11 내지 r14 및 s11 내지 s14는 각각 1 내지 3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하다.
x1은 1 이고, y1, z1 및 z2은 각각 독립적으로 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 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성한다.
상기 [화학식 D2]에서 A31 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q12의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A32 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다.
[화학식 D3]
Figure pat00018
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 고리, 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 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 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 추가적으로 형성할 수 있다.
[화학식 D4] [화학식 D5]
Figure pat00019
상기 [화학식 D4] 및 [화학식 D5]에서,
X2는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T4 내지 T6는 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하다.
Y4는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y5는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y6은 N-R71, CR72R73, O, S 및 SiR74R75 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R61 내지 R75는 상기 [화학식 D3]에서의 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.
[화학식 D6] [화학식 D7]
Figure pat00020
상기 [화학식 D6] 및 [화학식 D7]에서,
X3는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T7 내지 T9는 상기 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하다.
Y6는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 R61 내지 R65, R71 내지 R72은 각각 상기 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.
또한, 상기 R71 및 R72는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성하거나 또는 상기 T7 고리 또는 T9 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
[화학식 D8] [화학식 D9]
Figure pat00021
Figure pat00022
[화학식 D10]
Figure pat00023
상기 [화학식 D8] 내지 [화학식 D10]에서,
X는 B, P alc 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 하나이며,
상기 R3 내지 R5는 상기 [화학식 D3]에서의 R61 내지 R70의 정의와 동일하고, 상기 R3 내지 R5은 각각 상기 Q2 고리 또는 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 R4 및 R5은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
Cy1에 의해 형성되는 고리는 질소 (N) 원자, 상기 질소 (N) 원자가 결합된 Q1 고리 내 방향족 탄소원자 및 상기 Cy1과 결합될 Q1 고리내 방향족 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 기이다.
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 알킬렌 기이다.
상기 [화학식 D10]에서,
Cy3에 의해 형성되는 고리는 상기 Cy3와 결합될 Q3 고리 내 방향족 탄소원자, 질소(N)원자와 결합될 Q3내 방향족 탄소원자, 질소(N)원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Cy1내 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
한편, 상기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10]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 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 디헤테로 아릴아미노기, 탄소수 7 내지 24의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미하며, 보다 바람직한 예로서, 이는 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 1 내지 12의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 12의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 알킬아미노기, 탄소수 12 내지 18의 디아릴아미노기, 탄소수 2 내지 18의 디헤테로 아릴아미노기, 탄소수 7 내지 18의 아릴(헤테로아릴)아미노기, 탄소수 1 내지 12의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 18의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 18의 아릴옥시기 및 탄소수 6 내지 18의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도판트 화합물 중 상기 [화학식 D3] 내지 [화학식 D10] 중 어느 하나로 표시되는 보론 화합물의 경우에, 상기 T1 내지 T9 또는 Q1 내지 Q3의 방향족 탄화수소 고리, 또는 방향족 헤테로고리에 치환가능한 치환기로서, 중수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기가 치환될 수 있고, 여기서, 상기 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기 및 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기에서의 각각의 알킬기 또는 아릴기는 서로 연결될 수 있으며, 더욱 바람직한 치환기로서는, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 탄소수 1 내지 12의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 18의 아릴아미노기가 치환될 수 있으며, 상기 탄소수 1 내지 12의 알킬아미노기 및 탄소수 6 내지 18의 아릴아미노기에서의 각각의 알킬기 또는 아릴기는 서로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유기발광소자내 발광층에 사용되는 도판트 화합물 중 상기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D2] 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 구체적인 예로서는, 아래 d1 내지 d239 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
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Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
또한, 본 발명에서, 상기 발광층 내 도판트 화합물 중 [화학식 D3]로 표시되는 화합물은 하기 <D 101> 내지 <D 130> 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
또한, 본 발명에서, 발광층 내 도판트 화합물 중 상기 [화학식 D4], [화학식 D5], [화학식 D8] 내지 [화학식 D10] 중 어느 하나로 표시되는 화합물은 하기 <D201> 내지 <D476> 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
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Figure pat00050
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Figure pat00053
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Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
또한, 본 발명에서, 상기 발광층 내 도판트 화합물 중 [화학식 D6] 및 [화학식 D7] 중 어느 하나로 표시되는 화합물은 하기 <D501> 내지 <D587> 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
이때, 상기 발광층내 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 발광층은 상기 도판트와 호스트 이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자의 유기층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층, 발광층, 전자저지층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기층을 포함할 수도 있으며, 본 발명에 따른 바람직한 유기발광소자의 유기물층 구조 등에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 기판, 제1 전극 (양극), 유기물층, 제2전극 (음극) 및 캡핑층을 포함하며, 상기 캡핑층은 제1 전극 하부 (Bottom emission) 또는 제2 전극 상부 (Top emission)에 형성될 수 있다.
제2 전극 상부 (Top emission)에 형성되는 방식은 발광층에서 형성된 빛이 캐소드쪽으로 방출되는데 캐소드쪽으로 방출되는 빛이 굴절률이 상대적으로 높은 본 발명에 따른 화합물로 형성된 캡핑층 (CPL)을 통과하면서 빛의 파장이 증폭되고 따라서 광효율이 상승하게 된다. 또한, 제1 전극 하부 (Bottom emission)에 형성되는 방식 역시 마찬가지 원리에 의해 본 발명에 따른 화합물을 캡핑층에 채용하여 유기전기소자의 광효율이 향상된다.
이하에서는 본 발명에 따른 유기발광소자의 일 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 애노드, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하며, 필요에 따라서는 애노드와 정공수송층 사이에 정공주입층을 더 포함할 수 있고, 또한 전자수송층과 캐소드 사이에 전자주입층을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있으며, 상술한 바와 같이 캡핑층 등과 같이 소자의 특성에 따라 다양한 기능을 갖는 유기층을 더 포함할 수 있다.
한편, 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] 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 정공수송층 재료 역시 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 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 있다.
이어서, 상기 정공수송층의 상부에 정공보조층 및 발광층을 이어서 적층하고 상기 발광층의 상부에 선택적으로 정공저지층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
상기 정공저지층에 사용되는 물질로서, BAlq, BCP, Bphen, TPBI, NTAZ, BeBq2, OXD-7, Liq 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
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-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
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), ADN, 옥사디아졸 유도체 (PBD, BMD, BND 등)와 같은 재료를 사용할 수도 있다.
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 구체 적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
합성예 1. [ 1]의 합성
합성예 1-1. <1-a>의 합성
Figure pat00068
<1-a>
둥근바닥 플라스크에 4-브로모페닐하이드라진하이드로클로라이드 100 g (0.447 mol), 3,3-디메틸-1-인다논 107.5 g (0.671 mol), 초산 800 mL 및 염산 30 mL를 넣고 24 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각 후 물 1000 ml에 붓고 1시간 교반 후 에틸아세테이트와 물로 추출하였다. 유기층을 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <1-a> 80 g (수율 57%)을 얻었다.
합성예 1-2. <1-b>의 합성
Figure pat00069
<1-b>
둥근바닥 플라스크에 <1-a> 80 g (0.256 mol), 파이렌-1-보론산 75.7 g (0.307 mol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 5.9 g (0.005 mol), 탄산칼륨 60.2 g (0.436 mol), 톨루엔 560 mL, 에탄올 140 mL 및 물 217 mL를 넣고 6 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각 한 후 생성된 고체를 여과하여 얻었다. 얻어진 고체를 모노클로로벤젠으로 재결정하여 <1-b> 86 g (수율 77%)을 얻었다.
합성예 1-3. [ 1]의 합성
Figure pat00070
[1]
둥근바닥 플라스크에 <1-b> 12 g (0.028 mol), 아이오도벤젠 6.8 g (0.033 mol), 쿠퍼아이오다이드 0.26 g (0.001 mol), 인산칼륨 14.7 g (0.069 mol), 1,2-사이클로헥산다이아민(시스:트랜스 50:50) 9.5 g (0.083 mol) 및 1,4-다이옥산 120 mL를 넣고 12 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각 한 후 물 300 ml 반응액을 붓고 1 시간 교반한 후 셀라이트 여과하였다. 여과액을 에틸아세테이트와 물로 추출하고 유기층을 감압농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 [1] 7.5 g(수율 53%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 509.21 [M]+
합성예 2. [ 2]의 합성
Figure pat00071
[2]
상기 합성예 1-3에서 사용한 아이오도벤젠 대신 아이오도바이페닐을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [2] (수율 58%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 585.25 [M]+
합성예 3. [ 5]의 합성
Figure pat00072
[5]
상기 합성예 1-3에서 사용한 아이오도벤젠 대신 아이오도벤젠(D5)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [5] (수율 51%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 514.25 [M]+
합성예 4. [ 92]의 합성
Figure pat00073
[92]
상기 합성예 1-3에서 사용한 아이오도벤젠 대신 1-브로모다이벤조퓨란을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [92] (수율 42%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 599.22 [M]+
합성예 5. [ 38]의 합성
합성예 5-1. <5-a>의 합성
Figure pat00074
<5-a>
둥근바닥 플라스크에 질소 퍼지하고 1,6-다이브로모파이렌 100 g (0.278 mol), 페닐보론산(D5) 35.3 g (0.278 mol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(Pd[PPh3]4) 6.4 g (0.006 mol), 탄산나트륨 88.3 g (0.833 mol), 톨루엔 1400 mL 및 물 420 mL을 넣고 9 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 상온으로 냉각 후 생성된 고체를 여과하여 폐기하고 여액을 에틸아세테이트와 물로 추출한 후 유기층을 무수처리하였다. 무수처리 후 감압농축 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <5-a> 46 g (수율 46%)을 얻었다.
합성예 5-2. <5-b>의 합성
Figure pat00075
<5-b>
둥근바닥 플라스크에 <1-a> 30 g (0.096 mol), 아이오도벤젠(D5) 30.1 g (0.144 mol), 쿠퍼아이오다이드 0.9 g (0.005 mol), 인산칼륨 51 g (0.240 mol), 1,2-사이클로헥산다이아민(시스:트랜스 50:50) 32.9 g (0.288 mol)및 1,4-다이옥산 240 mL를 넣고 12 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각 후 셀라이트 여과를 하고 여과액을 감압농축하였다. 농축 후 메탄올로 결정석출한 후 여과하고 걸러진 고체를 디클로로메탄과 메탄올로 재결정하여 <5-b> 26 g (수율 69%)을 얻었다.
합성예 5-3. <5-c>의 합성
Figure pat00076
<5-c>
둥근바닥 플라스크에 <5-b> 26 g (0.066 mol), 비스피나콜디보론 21.8 g (0.086 mol), 비스디페닐포스피노페로센디클로로팔라듐 1.1 g (0.001 mol), 칼슘아세테이트 13.0 g (0.132 mol) 및 1,4-다이옥산 260 mL를 넣고 12 시간 환류하였다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 냉각 후 셀라이트 여과를 하고 여액을 농축한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <5-c> 24 g (수율 82%)을 얻었다.
합성예 5-4. [ 38]의 합성
Figure pat00077
[38]
둥근바닥 플라스크에 <5-a> 9 g (0.025 mol), <5-c> 13.1 g (0.030 mol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 0.6 g, 탄산칼륨 5.8 g (0.042 mol), 톨루엔 70 mL, 에탄올 15 mL 및 물 21 mL를 넣고 7 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각한 후 반응액을 메탄올 200 mL에 부어 결정을 석출시켰다. 석출된 결정을 여과하여 얻은 후 톨루엔/아세톤을 이용하여 재결정하여 [38] 8.3 g (수율 56%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 597.32 [M]+
합성예 6. [ 37]의 합성
합성예 6-1. <6-a>의 합성
Figure pat00078
<6-a>
상기 합성예 5-1에서 사용한 페닐보론산(D5) 대신 페닐보론산(H5) 을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <6-a> (수율 46%)을 얻었다.
합성예 6-2. <6-b>의 합성
Figure pat00079
<6-b>
상기 합성예 5-2에서 사용한 아이오도벤젠(D5) 대신 아이오도벤젠(H5)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <6-b> (수율 84%)을 얻었다.
합성예 6-3. <6-c>의 합성
Figure pat00080
<6-c>
상기 합성예 5-3에서 사용한 <5-b>대신 <6-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <6-c> (수율 54%)을 얻었다.
합성예 6-4. [ 37]의 합성
Figure pat00081
[37]
상기 합성예 5-4에서 사용한 <5-a> 대신 <6-a>를 사용하고, <5-c> 대신 <6-c>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [37] (수율 53%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 585.25 [M]+
합성예 7. [ 45]의 합성
합성예 7-1. <7-a>의 합성
Figure pat00082
<7-a>
상기 합성예 5-1에서 사용한 페닐보론산(D5) 대신 나프탈렌-1-일보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <7-a> (수율 43%)을 얻었다.
합성예 7-2. [ 45]의 합성
Figure pat00083
[45]
상기 합성예 6-4에서 사용한 <6-a> 대신 <7-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [45] (수율 46%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 635.26 [M]+
합성예 8. [ 76]의 합성
합성예 8-1. <8-a>의 합성
Figure pat00084
<8-a>
상기 합성예 5-1에서 사용한 페닐보론산(D5) 대신 다이벤조퓨란-1-일보론산를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <8-a> (수율 44%)을 얻었다.
합성예 8-2. [ 76]의 합성
Figure pat00085
[76]
상기 합성예 6-4에서 사용한 <6-a> 대신 <8-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [76] (수율 67%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 675.26 [M]+
합성예 9. [ 68]의 합성
합성예 9-1. <9-a>의 합성
Figure pat00086
<9-a>
둥근바닥 플라스크에 2-브로모나이트로벤젠 25 g (0.124 mol), 벤조퓨란-2-일보론산 24.1 g (0.149 mol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 4.3 g (0.004 mol), 탄산칼륨 51.3 g (0.371 mol), 톨루엔 175 mL, 에탄올 44 mL 및 물 185 mL를 넣고 12 시간 환류하였다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 냉각 후 에틸아세테이트와 물로 추출을 하고 감압농축하였다. 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <9-a> 21.6 g(수율 73%)을 얻었다.
합성예 9-2. <9-b>의 합성
Figure pat00087
<9-b>
둥근바닥 플라스크에 <9-a> 21.6 g (0.090 mol), 트리페닐포스핀 72.9 g (0.271 mol) 및 1,2-디클로로벤젠 216 mL를 넣고 24 시간 환류하였다. 반응이 종결되면 반응액을 상온으로 냉각 한 후 물 300 mL에 반응액을 붓고 1 시간 교반하였고, 그 후 디클로로메탄과 물로 추출하였다. 유기층을 감압농축한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <9-b> 15 g (수율 80%)을 얻었다.
합성예 9-3. <9-c>의 합성
Figure pat00088
<9-c>
둥근바닥 플라스크에 <9-b> 15 g (0.072 mol)과 다이메틸포름아마이드 150 mL를 넣고 0 ℃ 이하로 냉각한 뒤 N-브로모숙신이미드 20.7 g (0.072 mol)를 5번에 나누어 넣어줬다. 그 후 반응액을 상온으로 올린 후 24 시간 교반하였다. 반응이 종결되면 반응액을 물 500 mL에 부어 결정을 석출시키고 1 시간 교반하였다. 여과를 통해 결정을 얻은 후 디클로로메탄과 메탄올을 이용해 재결정을하여 <9-c> 15 g (수율 72%)을 얻었다.
합성예 9-4. <9-d>의 합성
Figure pat00089
<9-d>
상기 합성예 5-2에서 사용한 <1-a> 대신 <9-c>를 사용하고, 아이오도벤젠(D5) 대신 아이오도벤젠(H5)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <9-d> 18 g (수율 73%)을 얻었다.
합성예 9-5. <9-e>의 합성
Figure pat00090
<9-e>
상기 합성예 5-3에서 사용한 <5-b> 대신 <9-d>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <9-e> 14 g (수율 57%)을 얻었다
합성예 9-6. [ 68]의 합성
Figure pat00091
[68]
상기 합성예 6-4에서 사용한 <6-c> 대신 <9-e>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [68] (수율 53%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 559.19 [M]+
합성예 10. [ 93]의 합성
합성예 10-1. <10-a>의 합성
Figure pat00092
<10-a>
상기 합성예 9-1에서 사용한 벤조퓨란-2-일보론산 대신 벤조티오펜-2-일보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-a> (수율 76%)을 얻었다.
합성예 10-2. <10-b>의 합성
Figure pat00093
<10-b>
상기 합성예 9-2에서 사용한 <9-a> 대신 <10-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-b> (수율 77%)을 얻었다.
합성예 10-3. <10-c>의 합성
Figure pat00094
<10-c>
상기 합성예 9-3에서 사용한 <9-b> 대신 <10-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-c> (수율 68%)을 얻었다.
합성예 10-4. <10-d>의 합성
Figure pat00095
<10-d>
합성예 9-4에서 사용한 <9-c> 대신 <10-c>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-d> (수율 80%)을 얻었다.
합성예 10-5. <10-e>의 합성
Figure pat00096
<10-e>
합성예 9-5에서 사용한 <9-d> 대신 <10-d>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-e> (수율 78%)을 얻었다.
합성예 10-6. [ 93]의 합성
Figure pat00097
[93]
상기 합성예 6-4에서 사용한 <6-c> 대신 <10-e>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [93] (수율 59%)을 얻었다.
MS(MALDI-TOF) : m/z 575.17 [M]+
합성예 11. [ 112]의 합성
합성예 11-1. <11-a>의 합성
Figure pat00098
<11-a>
질소 분위기의 2000 mL 반응기에 파이렌(D10) 40 g (0.188 mol)과 디클로로메탄 800 mL를 넣고 교반한다. 반응기 내부온도를 0 ℃ 이하로 냉각한 후 브로민 58.7 g (0.367 mol)과 디클로로메탄 200 mL를 섞은 용액을 천천히 적가한다. 적가완료 후 상온으로 승온하고 3시간 교반한다. 반응종결 후 반응액에 소듐사이오설페이트 수용액을 넣고 1시간 교반 한 후 여과한다. 고체를 1,2-다이클로로벤젠으로 정제하여 <11-a> 31 g을 얻었다. (수율 44.7%)
합성예 11-2. <11-b>의 합성
Figure pat00099
<11-b>
상기 합성예 5-1에서 사용한 1,6-다이브로모파이렌 대신 <11-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <4-k>를 얻었다. (수율 45%)
합성예 11-3. [ 112]의 합성
Figure pat00100
[112]
상기 합성예 5-4에서 사용한 <5-a> 대신 <11-b>, <5-c> 대신 <9-e>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 [112] 를 얻었다. (수율 61%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 572.28 [M]+
실시예 1 내지 11 : 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 2-TNATA (400 ÅHT (200 Å순으로 성막한다. 발광층으로서, 본 발명에 따른 호스트 화합물과 하기 기재된 도판트 화합물 (BD) 3 wt%를 혼합하여 성막 (250 Å)한 다음, 전자 수송층으로 [화학식 E-1]을 (300 Å), 전자 주입층으로 Liq (10 Å)를 차례로 성막하고, 음극인 Al (1000 Å을 성막하여 유기발광소자를 제작하였다. 상기 유기발광소자의 발광 특성은 10 mA/cm2에서 측정을 하였다.
[2-TNATA] [HT] [BD]
Figure pat00101
[화학식 E-1]
Figure pat00102
비교예 1 내지 3
비교예를 위한 유기발광소자는 상기 실시예의 소자구조에서 호스트로 사용한 본 발명에 따른 화합물 대신 [BH1] 내지 [BH3]을 사용한 점을 제외하고는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광 소자의 발광 특성은 10 mA/cm2에서 측정하였다. 상기 [BH1] 내지 [BH3]의 구조는 아래와 같다.
[BH1] [BH2] [BH3]
Figure pat00103
구 분 호스트 V EQE T97
실시예 1 [1] 3.7 11.9 250
실시예 2 [2] 3.7 12.0 242
실시예 3 [5] 3.7 12.2 245
실시예 4 [92] 3.5 12.3 260
실시예 5 [38] 3.5 12.4 261
실시예 6 [37] 3.5 12.6 249
실시예 7 [45] 3.5 12.4 243
실시예 8 [76] 3.6 12.6 240
실시예 9 [68] 3.7 12.4 238
실시예 10 [93] 3.7 12.3 253
실시예 11 [112] 3.7 12.1 270
비교예 1 [BH1] 4.1 9.2 150
비교예 2 [BH2] 3.8 10.0 180
비교예 3 [BH3] 3.9 9.7 135
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 유기발광소자 내의 발광층 호스트 화합물로 채용한 소자는 본 발명에 따른 화합물의 특징적 구조 대비 차이를 갖는 화합물 및 종래 널리 사용된 안트라센 유도체를 채용한 소자 (비교예 1 내지 3)에 비하여 보다 더 저전압 구동이 가능하고 양자효율 및 수명 특성이 우수하여 고효율 장수명의 유기발광소자를 구현할 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 [화학식 Ⅰ]로 표시되는 화합물:
    [화학식 Ⅰ]
    Figure pat00104

    상기 [화학식 Ⅰ]에서,
    R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴옥시기 중에서 선택되는 어느 하나이며,

    상기 R1 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 [구조식 1]과 연결되고,
    [구조식 1]
    Figure pat00105

    상기 [구조식 1] 에서,
    R11 내지 R18 은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 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 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴옥시기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R11 내지 R18은 서로 또는 인접한 치환기와 결합하여 지환족 또는 방향족고리, 지방족방향족 혼합고리를 형성할 수 있고,
    상기 R11 내지 R14 중 어느 하나는 X와 결합하며, '-*' 는 상기 R1 내지 R10과 결합되는 사이트를 의미하고,
    Ar은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    Z는 CR19R20, O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R19 및 R20은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R19 및 R20은 서로 결합하여 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    X는 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 30의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1, R3, R6 및 R8 중 적어도 하나는 상기 [구조식 1]과 연결되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 Ⅰ]은 하기 [1] 내지 [123]으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광소자:
    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116
  4. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 상기 제1항의 [화학식 I]로 표시되는 화합물은 1 종 이상 포함하는 유기발광소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자수송층, 및 전자 주입층, 전자 주입 기능 및 전자 수송기능을 동시에 갖는 기능층 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 유기층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트와 도판트로 이루어지며, 상기 [화학식 I]로 표시되는 화합물은 호스트로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도판트는 하기 [화학식 D1] 내지 [화학식 D10] 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자:
    [화학식 D1]
    Figure pat00117


    [화학식 D2]
    Figure pat00118

    상기 [화학식 D1] 및 [화학식 D2]에서,
    A31, A32, E1 및 F1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이고,
    상기 A31의 방향족 고리내 서로 이웃한 두 개의 탄소원자와, 상기 A32의 방향족 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 치환기 R51 및 R52에 연결된 탄소원자와 5원환을 형성함으로써 각각 축합고리를 형성할 수 있으며,
    L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 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 선택되며,
    W 및 W'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N-R53, CR54R55, SiR56R57, GeR58R59, O, S 및 Se 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    R51 내지 R59 및 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 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬게르마늄기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30 의 아릴게르마늄기 시아노기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R51 및 R52는 서로 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있고 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택되는어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며,
    p11 내지 p14, r11 내지 r14 및 s11 내지 s14는 각각 1 내지 3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상인 경우에 각각의 연결기 L21 내지 L32는 서로 동일하거나 상이하며,
    x1은 1 이고, y1, z1 및 z2은 각각 독립적으로 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 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성하며,
    상기 [화학식 D2]에서 A31 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q12의 *와 결합하여 축합고리를 형성하고, 상기 A32 고리내 서로 이웃한 두개의 탄소원자는 상기 구조식 Q11의 *와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다.

    [화학식 D3]
    Figure pat00119

    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 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 방향족 헤테로고리이며,
    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 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 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 추가적으로 형성할 수 있다.

    [화학식 D4] [화학식 D5]
    Figure pat00120

    상기 [화학식 D4] 및 [화학식 D5]에서,
    X2는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T4 내지 T6는 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
    Y4는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y5는 N-R66, CR67R68, O, S 및 SiR69R70 중에서 선택되는 어느 하나이며, Y6은 N-R71, CR72R73, O, S 및 SiR74R75 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R61 내지 R75는 상기 [화학식 D3]에서의 R61 내지 R70의 정의와 동일하다.

    [화학식 D6] [화학식 D7]
    Figure pat00121

    상기 [화학식 D6] 및 [화학식 D7]에서,
    X3는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, T7 내지 T9는 상기 [화학식 D3]에서 T1 내지 T3의 정의와 동일하며,
    Y6는 N-R61, CR62R63, O, S 및 SiR64R65 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 R61 내지 R65, R71 내지 R72은 각각 상기 [화학식 D3]에서 R61 내지 R70의 정의와 동일하고,
    상기 R71 및 R72는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성하거나 또는 상기 T7 고리 또는 T9 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.

    [화학식 D8] [화학식 D9]
    Figure pat00122
    Figure pat00123

    [화학식 D10]
    Figure pat00124

    상기 [화학식 D8] 내지 [화학식 D10]에서,
    X는 B, P alc 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 상기 [화학식 D3]에서의 R61 내지 R70의 정의와 동일하고, 상기 R3 내지 R5은 각각 상기 Q2 고리 또는 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
    상기 R4 및 R5은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
    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 Q3내 방향족 탄소원자, 질소(N)원자, 상기 질소(N) 원자가 결합된 Cy1내 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 층 중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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