WO2018038463A1 - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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WO2018038463A1
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aryl
alkyl
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손호준
김영배
김회문
배형찬
한송이
박우재
이용환
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주식회사 두산
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Definitions

  • the present invention relates to novel organic compounds that can be used as materials for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices comprising the same.
  • the material used as the organic material layer may be classified into a light emitting material, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material and the like according to its function.
  • the light emitting materials may be classified into blue, green, and red light emitting materials, and yellow and orange light emitting materials for better natural colors according to light emission colors.
  • a host / dopant system may be used as the light emitting material in order to increase the light emission efficiency through increase in color purity and energy transfer.
  • the dopant material may be divided into a fluorescent dopant using an organic material and a phosphorescent dopant using a metal complex compound containing heavy atoms such as Ir and Pt.
  • a metal complex compound containing heavy atoms such as Ir and Pt.
  • NPB hole blocking layer
  • BCP hole blocking layer
  • electron transporting layer material anthracene derivatives have been reported as the light emitting layer material.
  • metal complex compounds containing Ir such as Firpic, Ir (ppy) 3 , and (acac) Ir (btp) 2 , which have advantages in terms of efficiency improvement among the light emitting layer materials, are blue, green, and red. (red) is used as the phosphorescent dopant material, 4,4-dicarbazolybiphenyl (CBP) is used as the phosphorescent host material.
  • the conventional organic material has an advantageous aspect in terms of light emission characteristics, but the thermal stability is not very good due to the low glass transition temperature, it is not a satisfactory level in terms of the life of the organic EL device. Therefore, the development of the organic material layer material which is excellent in performance is calculated
  • an object of the present invention is to provide a novel compound and an organic electroluminescent device using the compound which can improve the efficiency, lifespan and stability of the organic electroluminescent device.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • A is represented by the following formula (2) or (3);
  • the dashed line means the part where condensation takes place
  • a is an integer from 0 to 3;
  • b is an integer from 0 to 4.
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, C 1 ⁇ C 30 alkyl group, C 2 ⁇ C 30 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group , 5 to 7 heterocycloalkyl groups, C 6 ⁇ C 30 aryl group, 5 to 30 heteroaryl groups, C 1 ⁇ C 30 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 30 aryl jade group, C group 1 ⁇ C 30 alkyl silyl, C 5 ⁇ C aryl silyl group of 30, C 1 ⁇ C 30 group of an alkyl boron, C 6 ⁇ C group 30 arylboronic of, C 6 ⁇ aryl phosphine of C 30 Selected from the group consisting of a panyl group, a C 6 -C 30 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 -C 30 arylamine group, and each of R 1 and
  • Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of R 1 and R 2 Boron, arylphosphanyl, mono or diarylphosphinyl and arylsilyl groups are each independently deuterium, halogen, cyano, nitro, C 1 -C 40 alkyl, C 2 -C 40 alkenyl, C Alkynyl group of 2 to C 40 , aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, aryloxy group of C 6 to C 60 , alkyloxy group of C 1 to C 40 , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms
  • Ar 1 is a substituent represented by the following formula (4);
  • Z 1 to Z 5 are each independently N or C (R 3 ), but at least one of Z 1 to Z 5 is N;
  • R 3 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 3 to C 40 cycloalkyl groups, 3 to 40 heterocycloalkyl groups , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phospha Or a C 6 to C 60 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 to C 60 arylsilyl group, or combine with an adjacent group to form a condensed ring, wherein R 3 is a plurality of If they are
  • the present invention includes an anode, a cathode and one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, and at least one of the one or more organic material layers provides an organic electroluminescent device comprising the compound of Formula 1. .
  • Alkyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a straight or branched chain saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms, examples of which are methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl and hexyl And the like, but are not limited thereto.
  • Alkenyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms having at least one carbon-carbon double bond, and examples thereof include vinyl, Allyl, isopropenyl, 2-butenyl, and the like, but is not limited thereto.
  • Alkynyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a C2-C40 straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having one or more carbon-carbon triple bonds, examples of which are ethynyl. , 2-propynyl, and the like, but is not limited thereto.
  • Aryl in the present invention means a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 60 carbon atoms in which a single ring or two or more rings are combined.
  • monovalent having two or more rings condensed with each other, containing only carbon as a ring forming atom for example, may have 8 to 60 carbon atoms
  • the whole molecule has non-aromacity Substituents may also be included. Examples of such aryl include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, fluorenyl, and the like.
  • Heteroaryl in the present invention means a monovalent substituent derived from a monoheterocyclic or polyheterocyclic aromatic hydrocarbon having 5 to 60 nuclear atoms. At least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons, is substituted with a heteroatom selected from N, O, P, S and Se. In addition, two or more rings are simply pendant or condensed with each other, and in addition to carbon as a ring forming atom, a hetero atom selected from N, O, P, S and Se, the entire molecule is non-aromatic (non- It is also interpreted to include monovalent groups having aromacity).
  • heteroaryl examples include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl; Polycides such as phenoxathienyl, indolinzinyl, indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl Click ring; 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl, 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, and the like, but are not limited thereto.
  • aryloxy is a monovalent substituent represented by RO-, wherein R means aryl having 5 to 60 carbon atoms.
  • R means aryl having 5 to 60 carbon atoms. Examples of such aryloxy include, but are not limited to, phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, and the like.
  • alkyloxy is a monovalent substituent represented by R'O-, wherein R 'means 1-40 alkyl, and is linear, branched or cyclic structure.
  • alkyloxy include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-propoxy, t-butoxy, n-butoxy, pentoxy and the like.
  • Arylamine in the present invention means an amine substituted with aryl having 6 to 60 carbon atoms.
  • cycloalkyl in the present invention is meant monovalent substituents derived from monocyclic or polycyclic non-aromatic hydrocarbons having 3 to 40 carbon atoms.
  • examples of such cycloalkyl include, but are not limited to, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl, adamantine, and the like.
  • Heterocycloalkyl in the present invention means a monovalent substituent derived from 3 to 40 non-aromatic hydrocarbons having 3 to 40 nuclear atoms, and at least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons is N, O, Substituted with a hetero atom such as S or Se.
  • heterocycloalkyl include, but are not limited to, morpholine, piperazine, and the like.
  • alkylsilyl means silyl substituted with alkyl having 1 to 40 carbon atoms
  • arylsilyl means silyl substituted with aryl having 5 to 60 carbon atoms.
  • Condensed ring in the present invention means a condensed aliphatic ring, a condensed aromatic ring, a condensed heteroaliphatic ring, a condensed heteroaromatic ring, or a combination thereof.
  • the compound represented by Formula 1 according to the present invention has excellent thermal stability, hole transporting, hole injection performance, electron transporting and electron injection performance, and has excellent phosphorescence characteristics as a light emitting layer, and thus can be used as an organic material layer material of an organic EL device. Can be.
  • novel compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention when used as a material of an electron transporting layer or an electron transporting auxiliary layer, an organic electroluminescent device having excellent luminous performance, low driving voltage, high efficiency and long life, as compared with the conventional materials. Can be manufactured, and further, a full color display panel with greatly improved performance and lifetime can be manufactured.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
  • organic layer 31 hole transport layer
  • A is represented by the following formula (2) or (3);
  • the dashed line means the part where condensation takes place
  • a is an integer from 0 to 3;
  • b is an integer from 0 to 4.
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, C 1 ⁇ C 30 alkyl group, C 2 ⁇ C 30 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group , 5 to 7 heterocycloalkyl groups, C 6 ⁇ C 30 aryl group, 5 to 30 heteroaryl groups, C 1 ⁇ C 30 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 30 aryl jade group, C group 1 ⁇ C 30 alkyl silyl, C 5 ⁇ C aryl silyl group of 30, C 1 ⁇ C 30 group of an alkyl boron, C 6 ⁇ C group 30 arylboronic of, C 6 ⁇ aryl phosphine of C 30 Selected from the group consisting of a panyl group, a C 6 -C 30 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 -C 30 arylamine group, and each of R 1 and
  • Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of R 1 and R 2 Boron, arylphosphanyl, mono or diarylphosphinyl and arylsilyl groups are each independently deuterium, halogen, cyano, nitro, C 1 -C 40 alkyl, C 2 -C 40 alkenyl, C Alkynyl group of 2 to C 40 , aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, aryloxy group of C 6 to C 60 , alkyloxy group of C 1 to C 40 , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms
  • Ar 1 is a substituent represented by the following formula (4);
  • Z 1 to Z 5 are each independently N or C (R 3 ), but at least one of Z 1 to Z 5 is N;
  • R 3 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 3 to C 40 cycloalkyl groups, 3 to 40 heterocycloalkyl groups , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phospha Or a C 6 to C 60 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 to C 60 arylsilyl group, or combine with an adjacent group to form a condensed ring, wherein R 3 is a plurality of If they are
  • the novel organic compound according to the present invention has a high electron-absorbing electron withdrawing group (EWG) such as a nitrogen-containing heterocycle (eg, pyridine, pyrimidine and triazine) in the naphthyl condensed benzofuran moiety.
  • EWG electron-absorbing electron withdrawing group
  • nitrogen-containing heterocycle eg, pyridine, pyrimidine and triazine
  • Compounds bonded to form a basic skeleton are represented by the formula (1).
  • A is represented by the following formula (2) or (3);
  • the dashed line means the part where condensation takes place
  • a is an integer from 0 to 3;
  • b is an integer from 0 to 4.
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, C 1 ⁇ C 30 alkyl group, C 2 ⁇ C 30 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group , 5 to 7 heterocycloalkyl groups, C 6 ⁇ C 30 aryl group, 5 to 30 heteroaryl groups, C 1 ⁇ C 30 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 30 aryl jade group, C group 1 ⁇ C 30 alkyl silyl, C 5 ⁇ C aryl silyl group of 30, C 1 ⁇ C 30 group of an alkyl boron, C 6 ⁇ C group 30 arylboronic of, C 6 ⁇ aryl phosphine of C 30 Selected from the group consisting of a panyl group, a C 6 -C 30 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 -C 30 arylamine group, and each of R 1 and
  • Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of R 1 and R 2 Boron, arylphosphanyl, mono or diarylphosphinyl and arylsilyl groups are each independently deuterium, halogen, cyano, nitro, C 1 -C 40 alkyl, C 2 -C 40 alkenyl, C Alkynyl group of 2 to C 40 , aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, aryloxy group of C 6 to C 60 , alkyloxy group of C 1 to C 40 , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms
  • Ar 1 is a substituent represented by the following formula (4);
  • Z 1 to Z 5 are each independently N or C (R 3 ), but at least one of Z 1 to Z 5 is N;
  • R 3 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 3 to C 40 cycloalkyl groups, 3 to 40 heterocycloalkyl groups , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phospha Or a C 6 to C 60 mono or diarylphosphinyl group and a C 6 to C 60 arylsilyl group, or combine with an adjacent group to form a condensed ring, wherein R 3 is a plurality of If they are
  • the compound represented by Chemical Formula 1 is a structural feature that the electron-withdrawing group (EWG) is bonded to the naphthyl condensed benzofuran moiety by an m-terphenyl linker, and has a particularly high electron mobility. Excellent transition temperature and thermal stability.
  • EWG electron-withdrawing group
  • the naphthyl condensed benzofuran moiety is an amphoteric substance having an electron donor (EDG) property with an electron donor and an electron withdrawal (EWG) property with high electron attraction.
  • EDG electron donor
  • EWG electron withdrawal
  • the entire molecule may have bipolar or slightly stronger electron withdrawing property. Can be. Therefore, the bonding force between the hole and the electron can be increased, and it can also be applied to an electron-friendly organic electroluminescent device.
  • the compound of the present invention to which the m-terphenyl linker group is introduced has a wide bandgap and a high triplet. You have the energy of the term. Therefore, when the compound of the present invention is applied to the organic material layer, the diffusion of excitons to other adjacent organic material layers is minimized.
  • the organic electroluminescent device including the organic material layer is a compound having no linker group introduced therein, or a terminator proposed by the present invention.
  • Luminous efficiency and lifespan can be improved compared to an organic electroluminescent device including an organic material layer to which monophenyl or biphenyl linker groups having a phenyl structure or less are applied.
  • the molecular weight is increased compared to the compound without the linker group, thereby improving thermal stability.
  • This effect is greatest when the effect is designed with m-terphenyl, which is the phosphorus structure proposed in the present invention, than the substitution position of o-terphenyl, p-terphenyl, and the like.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention since the compound represented by Formula 1 of the present invention has a high triplet energy, it can exhibit an excellent efficiency increase due to the triplet-triplet fusion effect, and most preferably as a material for the electron transport auxiliary layer. Can be used.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may prevent the exciton generated in the emission layer from diffusing into the electron transport layer or the hole transport layer adjacent to the emission layer. As a result, the number of excitons that contribute to light emission in the light emitting layer may be increased, and thus the light emitting efficiency of the device may be improved, and the durability and stability of the device may also be improved, thereby effectively increasing the life of the device. Most of the materials developed show physical characteristics that can be driven at low voltages, thereby improving their lifetime.
  • the compound may be a compound represented by any one of the following Formula 5 to Formula 7:
  • R 1 , R 2 , a, b and Ar 1 are each as defined in Chemical Formula 1.
  • a substituent is connected to a position 2 corresponding to the active site of the naphthyl condensed benzofuran-type core, so that the physical properties of the material to which the compound is to be applied Chemical properties can be stabilized and high current efficiency and low drive voltage can be ensured.
  • the m-terphenyl linker since the m-terphenyl linker has a steric hindrance effect, when the compound containing the m-terphenyl linker is used as a material for the electron transport auxiliary layer or the like, an increase in the T1 (triplet energy) value of the material is achieved. According to the TTF (triplet-triplet fusion) effect to prevent the excitons from falling in the light emitting layer can be expected to increase the efficiency of the additional efficiency.
  • Ar 1 is preferably a substituent represented by any one of the following Formulas A-1 to A-9 in terms of current efficiency and driving voltage, but is not limited thereto:
  • p is an integer from 0 to 4.
  • q is an integer from 0 to 3;
  • r is an integer from 0 to 2;
  • R 4 is deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 6 to C 60 arylamine group, C 1 to C 40 alkylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C 6 to C 60 aryl boron group, C 6 to C 60 arylphosphanyl group, C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, or may be combined with adjacent groups to form a condensed ring, when there are a plurality
  • Ar 1 may be a substituent represented by any one of Formulas A-4, A-6, and A-9, and more preferably Ar 1 may be represented by Formula A-9 It may be a substituent represented by.
  • p, q and r are each independently an integer of 0 to 2, preferably an integer of 1 or 2.
  • R 4 is selected from the group consisting of halogen, cyano group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group and 5 to 60 heteroaryl groups
  • the alkyl group, aryl group and heteroaryl group of R 4 are each independently substituted or one or more substituents selected from the group consisting of halogen, cyano group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group and C 6 ⁇ C 60 aryl group And when substituted with a plurality of substituents, they may be the same or different from each other.
  • R 4 is a C 6 ⁇ C 20 aryl group, wherein the aryl group of R 4 is one or more selected from the group consisting of halogen, cyano group and C 6 ⁇ C 20 aryl group
  • the aryl group of R 4 is one or more selected from the group consisting of halogen, cyano group and C 6 ⁇ C 20 aryl group
  • R 4 may be a phenyl group, a biphenyl group or a naphthalenyl group, wherein each of the phenyl group, biphenyl group and naphthalenyl group of R 4 is a fluorine group, cyano group and phenyl group When substituted or unsubstituted with the above substituents and substituted with a plurality of substituents, they may be the same or different from each other.
  • Formula 1 is a compound represented by Formula 5
  • Ar 1 is a triazinyl group substituted with at least one phenyl group as a material of the organic layer, in particular an electron transport auxiliary layer
  • high current efficiency and low voltage drive are possible, but are not limited thereto.
  • the compound is 2- (3 ''-(naphtho [2,1-b] benzofuran-10-yl)-[1,1 ': 3', 1 '' -Terphenyl] -3-yl) -4,6-diphenyl-1,3,5-triazine, 2-([1,1'-biphenyl] -4-yl) -4- (3 '' -(Naphtho [2,1-b] benzofuran-10-yl)-[1,1 ': 3', 1 ''-terphenyl] -3-yl) -6-phenyl-1,3,5 -Triazine, 2-([1,1'-biphenyl] -3-yl) -4-([1,1'-biphenyl] -4-yl) -6- (3 ''-(naphtho [2,1-b] benzofuran-10-yl)-[1,11 ': 3', 1
  • Compound represented by Formula 1 of the present invention may be represented by the following compounds, but is not limited thereto:
  • organic electroluminescent device comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention.
  • the present invention is an organic electroluminescent device comprising an anode, a cathode, and at least one organic layer interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the at least one organic layer It includes a compound represented by the formula (1).
  • the compound may be used alone or mixed two or more.
  • the at least one organic material layer may be any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a light emitting auxiliary layer, an electron transport layer, an electron transport auxiliary layer and an electron injection layer, wherein at least one organic material layer is represented by the formula (1) It may include a compound.
  • the structure of the organic EL device according to the present invention described above is not particularly limited, but referring to FIG. 1 as an example, for example, the anode 10 and the cathode 20 facing each other, and the anode 10 and the cathode ( 20) and an organic layer 30 positioned between them.
  • the organic layer 30 may include a hole transport layer 31, a light emitting layer 32, and an electron transport layer 34.
  • a hole transport auxiliary layer 33 may be included between the hole transport layer 31 and the light emitting layer 32
  • an electron transport auxiliary layer 35 may be included between the electron transport layer 34 and the light emitting layer 32. can do.
  • the organic layer 30 may further include a hole injection layer 37 between the hole transport layer 31 and the anode 10, the electron transport layer 34 and the cathode
  • the electron injection layer 36 may be further included between the holes 20.
  • the hole injection layer 37 stacked between the hole transport layer 31 and the anode 10 may not only improve the interface property between the ITO used as the anode and the organic material used as the hole transport layer 31.
  • the surface is applied to the upper surface of the uneven ITO to soften the surface of the ITO, a layer that can be used without particular limitation as long as it is commonly used in the art, for example, may be used an amine compound It is not limited to this.
  • the electron injection layer 36 is a layer that is stacked on top of the electron transport layer to facilitate the injection of electrons from the cathode and ultimately improves the power efficiency, which is specially used in the art. It can be used without limitation, and materials such as LiF, Liq, NaCl, CsF, Li 2 O, BaO and the like can be used.
  • a light emitting auxiliary layer may be further included between the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 32.
  • the emission auxiliary layer may serve to transport holes to the emission layer 32 and to adjust the thickness of the organic layer 30.
  • the emission auxiliary layer may include a hole transport material, and may be made of the same material as the hole transport layer 31.
  • an electron transport auxiliary layer may be further included between the electron transport layer 35 and the light emitting layer 32. Holes traveling through the ionization potential level in the organic light emitting device to the light emitting layer 32 are blocked by the high energy barrier of the electron transport auxiliary layer, and thus cannot diffuse or move to the electron transport layer, resulting in a function of limiting holes to the light emitting layer. do. Such a function of limiting holes to the light emitting layer prevents holes from diffusing into the electron transporting layer which moves electrons by reduction, thereby suppressing the lifespan phenomenon through irreversible decomposition reaction by oxidation and contributing to improving the life of the organic light emitting device. Can be.
  • the naphthyl condensed benzofuran moiety of the compound represented by Chemical Formula 1 is basically excellent in electrochemical stability, high glass transition temperature, excellent carrier transport ability, and very good electron mobility, and thus blue emission efficiency. This shows the rising characteristics.
  • the materials represented by Chemical Formula 1 are structural features that the core core and the electron-withdrawing group (EWG) are connected by m-terphenyl and combined, and the electron mobility is particularly excellent, and the glass transition temperature and thermal stability are high. This is excellent. Therefore, the organic material layer including the compound represented by Chemical Formula 1 may be a light emitting layer, an electron transporting layer, or an electron transporting auxiliary layer, and more preferably, an electron transporting layer or an electron transporting auxiliary layer.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 since the compound represented by Chemical Formula 1 has a high triplet energy, it may exhibit an excellent efficiency increase due to a triplet-triplet fusion (TTF) effect, and more preferably as a material for the electron transport auxiliary layer. Can be used.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may prevent the excitons generated in the light emitting layer from diffusing into the electron transporting layer or the hole transporting layer adjacent to the light emitting layer. As a result, the number of excitons that contribute to light emission in the light emitting layer may be increased, and thus the light emitting efficiency of the device may be improved.
  • Most of the materials developed show physical characteristics that can be driven at low voltages, thereby improving their lifetime.
  • the organic electroluminescent device may not only sequentially stack an anode, at least one organic material layer, and a cathode as described above, but may further include an insulating layer or an adhesive layer at an interface between the electrode and the organic material layer.
  • the organic electroluminescent device of the present invention uses materials and methods known in the art, except that at least one of the organic material layers (for example, an electron transport auxiliary layer) is formed to include the compound represented by Chemical Formula 1. It can be prepared by forming other organic material layer and electrode using.
  • the organic material layers for example, an electron transport auxiliary layer
  • the organic material layer may be formed by a vacuum deposition method or a solution coating method.
  • the solution coating method include, but are not limited to, spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, or thermal transfer.
  • the substrate usable in the present invention is not particularly limited, and silicon wafers, quartz, glass plates, metal plates, plastic films, sheets, and the like may be used.
  • the positive electrode material may be made of a high work function conductor, for example, to facilitate hole injection, and may include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDT), polypyrrole or polyaniline; And carbon black, but are not limited thereto.
  • metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold or alloys thereof
  • Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb
  • the cathode material may be made of a low work function conductor, for example, to facilitate electron injection, and may include magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, or lead. The same metal or alloys thereof; And multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like.
  • Target compound (5 g, 14.5 mmol) obtained in ⁇ Step 1> with 2- (3 ''-chloro- [1,1 ': 3', 1 ''-terphenyl] -3-yl) -4,6 -Diphenyl-1,3,5-triazine (7.2 g, 14.5 mmol) and Pd (OAc) 2 (0.3 g, 1.4 mmol), Xphos (1.4 g, 2.9 mmol), Cs 2 CO 3 (9.5 g, 29.5 mmol) was added to 100 ml of toluene, 20 ml of EtOH, and 20 ml of H 2 O, and the mixture was heated to reflux for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered. After removing the solvent of the filtered organic layer to obtain the target compound Compound 1 (6.9 g, yield 70%) by using column chromatography.
  • a blue organic EL device was manufactured as follows.
  • a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
  • ITO Indium tin oxide
  • a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol
  • UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwasin Tech
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Alq3 was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as the electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound A, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as an electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound B, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as an electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound C, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as the electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound D, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as the electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound E, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as the electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound F, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as an electron transport layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound G, as follows, was used instead of the compound synthesized in Synthesis Example 1 as the electron transport layer material.
  • NPB, ADN and Alq3 used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8 are as follows.
  • the compound of the present invention was used for the electron transport layer.
  • the blue organic electroluminescent devices (Examples 1 to 6) have excellent performances in terms of driving voltage, light emission peak, and current efficiency compared to the blue organic electroluminescent devices (Comparative Example 1) in which Alq3 is used in the electron transport layer.
  • the compounds having a terphenyl linker have improved driving voltage and efficiency characteristics than the compounds F and G having a monophenyl or biphenyl linker.
  • compounds A to E having different substitution positions of the linker in the terphenyl linker were found to have higher driving voltage and lower efficiency than compounds having specific substitution positions according to the present invention.
  • the device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that BCP having the following structure was used instead of Compound 1 as the electron transport auxiliary layer material.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound A was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound B was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound C was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound D was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound E was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was fabricated in the same manner as in Example 7, except that Compound F was used instead of Compound 1 as an electron transporter auxiliary layer.
  • a device was manufactured in the same manner as in Example 7, except that Compound G was used instead of Compound 1 as the electron transporter auxiliary layer.
  • Examples 7 to 12 of the organic electroluminescent device including the electron transport auxiliary layer of the present invention is superior in current efficiency and driving voltage than the organic electroluminescent device of Comparative Examples 9 to 17.
  • the compounds having a terphenyl linker have improved driving voltage and efficiency characteristics than the compounds F and G having a monophenyl or biphenyl linker.
  • compounds having a specific substitution position in accordance with the present invention compared to compounds A to E having different substitution positions of the linker in the terphenyl linker significantly improve the characteristics of the device in the use of the electron transport auxiliary layer as well as the electron transport layer. Confirmed.
  • the present invention relates to novel organic compounds that can be used as materials for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices comprising the same.

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Abstract

본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게는 발광층, 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층에 사용됨에 따라 유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 구동 전압, 수명 등을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 베르나소스(Bernanose)의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 하여, 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent, EL) 소자에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후, 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때, 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광물질, 정공주입 물질, 정공수송 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다.
도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도펀트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도펀트로 나눌 수 있다. 이때, 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 인광 도펀트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대한 연구도 많이 진행되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층 재료로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있으며, 발광층 재료로는 안트라센 유도체들이 보고되고 있다. 특히, 발광층 재료 중 효율 향상 측면에서 장점을 가지고 있는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색(blue), 녹색(green), 적색(red)의 인광 도판트 재료로 사용되고 있으며, 4,4-디카바졸리비페닐(4,4-dicarbazolybiphenyl, CBP)은 인광 호스트 재료로 사용되고 있다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000001
그러나 종래의 유기물층 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 성능이 뛰어난 유기물층 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 상기 화합물을 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000002
상기 화학식 1에서,
A 는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000003
[화학식 3]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000004
점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하며;
a는 0 내지 3의 정수이고;
b는 0 내지 4의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 5 내지 7개의 헤테로시클로알킬기, C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기, C1~C30의 알킬옥시기, C6~C30의 아릴옥시기, C1~C30의 알킬실릴기, C5~C30의 아릴실릴기, C1~C30의 알킬보론기, C6~C30의 아릴보론기, C6~C30의 아릴포스파닐기, C6~C30의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 R1 및 R2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
Ar1은 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며;
[화학식 4]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000005
상기 화학식 4에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R3)이나, 상기 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는 N이며;
R3은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R3이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서의 “알킬”은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “아릴”은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60개일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 치환기도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오레닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서의 “헤테로아릴”은 핵원자수 5 내지 60개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹도 포함하는 것으로 해석된다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(벤조thiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “아릴옥시”는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 5 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “알킬옥시”는 R’O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R’는 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “아릴아민”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서의 “시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “헤테로시클로알킬”은 핵원자수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “알킬실릴”은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, “아릴실릴”은 탄소수 5 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 “축합 고리”는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성, 정공 수송, 정공 주입 성능, 전자 수송 및 전자 주입 성능이 우수하고, 발광층으로 인광 특성이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 신규 화합물을 특히, 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층의 재료로 사용할 경우, 종래 물질에 비해 우수한 발광성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능 및 수명이 크게 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도를 나타낸 것이다.
10: 양극 20: 음극
30: 유기층 31: 정공 수송층
32: 발광층 33: 정공 수송 보조층
34: 전자 수송층 35: 전자 수송 보조층
36: 전자 주입층 37: 정공 주입층
하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000006
상기 화학식 1에서,
A 는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000007
[화학식 3]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000008
점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하며;
a는 0 내지 3의 정수이고;
b는 0 내지 4의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 5 내지 7개의 헤테로시클로알킬기, C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기, C1~C30의 알킬옥시기, C6~C30의 아릴옥시기, C1~C30의 알킬실릴기, C5~C30의 아릴실릴기, C1~C30의 알킬보론기, C6~C30의 아릴보론기, C6~C30의 아릴포스파닐기, C6~C30의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 R1 및 R2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
Ar1은 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며;
[화학식 4]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000009
상기 화학식 4에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R3)이나, 상기 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는 N이며;
R3은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R3이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 유기 화합물
본 발명에 따른 신규 유기 화합물은 나프틸 축합 벤조퓨란 모이어티에 질소-함유 헤테로환(예컨대, 피리딘, 피리미딘 및 트리아진 등)과 같이 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)가 m-테르페닐 링커에 의해 결합되어 기본 골격을 이루는 화합물로, 상기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000010
상기 화학식 1에서,
A 는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000011
[화학식 3]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000012
점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하며;
a는 0 내지 3의 정수이고;
b는 0 내지 4의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 5 내지 7개의 헤테로시클로알킬기, C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기, C1~C30의 알킬옥시기, C6~C30의 아릴옥시기, C1~C30의 알킬실릴기, C5~C30의 아릴실릴기, C1~C30의 알킬보론기, C6~C30의 아릴보론기, C6~C30의 아릴포스파닐기, C6~C30의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 R1 및 R2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
Ar1은 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며;
[화학식 4]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000013
상기 화학식 4에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R3)이나, 상기 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는 N이며;
R3은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R3이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 나프틸 축합 벤조퓨란 모이어티에 EWG(electron-withdrawing group)가 m-테르페닐 링커에 의해 결합하는 것이 구조적인 특징이며, 전자 이동성이 특히 우수할 뿐 높은 유리 전이온도 및 열적 안정이 우수하다.
상기 나프틸 축합 벤조퓨란 모이어티는 전자 공여성이 큰 전자 주게기(EDG) 특성을 가짐과 동시에 전자 흡인성이 큰 전자 끌개기 (EWG) 특성을 가지는 양쪽성 물질이다. 이러한 모이어티가 m-테르페닐 링커기에 의해 전자 흡인성이 큰 전자 끌개기(EWG)인 트리아진기 등과 결합할 경우, 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 갖거나 전자 흡인성의 특성을 조금 더 강하게 가질 수 있다. 때문에 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있으며, 또한 전자 친화적인 유기 전계 발광 소자에 적용할 수 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 화합물의 링커기로 사용한 m-테르페닐은 전자 주게기와 전자 끌게기와의 상호작용을 최소화 시키기 때문에 상기 m-테르페닐 링커기가 도입된 본 발명의 화합물은 넓은 밴드갭과 높은 삼중항의 에너지를 가지게 된다. 따라서 본 발명의 화합물을 유기물층에 적용할 경우, 엑시톤(exciton)이 인접한 다른 유기물층으로 확산되 것이 최소화되며, 이러한 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 링커기가 도입되지 않은 화합물, 또는 본 발명에서 제안하는 테르페닐 구조 이하의 모노페닐, 바이페닐 링커기가 적용된 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 비해 발광 효율 및 수명이 개선될 수 있다. 더불어, 본 발명의 화합물은 링커기가 도입됨에 따라 링커기가 없는 화합물에 비해 분자량이 증가되며, 이로 인해 열안정성이 향상된다.
이러한 효과는 o-테르페닐, p-테르페닐 등의 치환 위치보다 본 발명에서 제안하는 인 구조인 m-테르페닐로 디자인 된 경우 그 효과는 가장 커진다.
또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 삼중항 에너지를 갖고 있기 때문에 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인한 우수한 효율 상승을 나타낼 수 있어, 가장 바람직하게는 전자 수송 보조층의 재료로 사용될 수 있다. 상세하게, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인하여 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성 또한 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 개발된 재료들이 대부분 저전압 구동이 가능하여 이로 인한 수명이 개선되는 물리적 특징들을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 하기 화학식 5 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 5]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000014
[화학식 6]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000015
[화학식 7]
Figure PCTKR2017009016-appb-I000016
상기 화학식 5 내지 화학식 7에서,
R1, R2, a, b 및 Ar1 각각은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 상기 화학식 5 내지 화학식 7로 표시되는 화합물은, 나프틸 축합 벤조퓨란 형태의 코어의 활성화 위치(active-site)에 해당하는 2번 위치에 치환기가 연결됨으로써, 상기 화합물이 적용될 재료의 물리화학적 성질이 안정화되고, 높은 전류 효율과 낮은 구동 전압을 확보될 수 있다.
본 발명에서 m-테르페닐 링커는 입체 장애효과를 가지므로, 상기한 m-테르페닐 링커를 포함하는 화합물을 전자 수송 보조층 등의 재료로 사용하는 경우 재료의 T1(triplet energy) 값의 상승에 따른 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 발광층에서 엑시톤이 넘어오는 것을 방지하여 추가적인 효율의 상승효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 Ar1은 하기 화학식 A-1 내지 A-9 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 것이 전류 효율 및 구동 전압의 측면에서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2017009016-appb-I000017
상기 화학식 A-1 내지 A-9에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
p는 0 내지 4의 정수이며;
q는 0 내지 3의 정수이며;
r은 0 내지 2의 정수이며;
R4는 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R4가 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 Ar1은 상기 화학식 A-4, A-6 및 A-9 중 어느 하나로 표시되는 치환기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 Ar1은 상기 화학식 A-9로 표시되는 치환기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 p, q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며, 바람직하게는 1 또는 2의 정수일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R4는 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R4의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기 및 C6~C60의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R4는 C6~C20의 아릴기이며, 상기 R4의 아릴기는 할로겐, 시아노기 및 C6~C20의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R4는 페닐기, 비페닐기 또는 나프탈레닐기일 수 있으며, 상기 R4의 페닐기, 비페닐기 및 나프탈레닐기 각각은 플루오르기, 시아노기 및 페닐기 중 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1은 상기 화학식 5로 표시되는 화합물이며, Ar1은 1개 이상의 페닐기로 치환된 트리아지닐기인 것이 유기층의 재료, 특히 전자 수송 보조층의 재료로 사용되는 경우 높은 전류 효율과 저전압의 구동이 가능하도록 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 2-(3''-(나프토[2,1-b]벤조퓨란-10-일)-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진, 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-(3''-(나프토[2,1-b]벤조퓨란-10-일)-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진, 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-([1,1'-비페닐]-4-일)-6-(3''-(나프토[2,1-b]벤조퓨란-10-일)-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-1,3,5-트리아진 또는 2,4-디(나프탈렌-1-일)-6-(3''-(나프토[2,1-b]벤조퓨란-10-일)-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-1,3,5-트리아진 일 수 있다.
본 발명의 화학식1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다:
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-CHEMICAL-0
본 발명의 화학식 1의 화합물은 일반적인 합성방법에 따라 합성될 수 있다(Chem. Rev., 60:313 (1960); J. Chem . SOC. 4482 (1955); Chem. Rev. 95: 2457 (1995) 등 참조). 본 발명의 화합물에 대한 상세한 합성 과정은 후술하는 합성예에서 구체적으로 기술하도록 한다.
2. 유기 전계 발광 소자
한편, 본 발명의 다른 측면은 상기한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독 또는 2 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 일 예시로 도 1을 참고하면, 예컨대 서로 마주하는 양극(10)과 음극(20), 그리고 상기 양극(10)과 음극(20) 사이에 위치하는 유기층(30)을 포함한다. 여기서, 상기 유기층(30)은 정공 수송층(31), 발광층(32) 및 전자 수송층(34)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 정공 수송층(31)과 발광층(32) 사이에는 정공 수송 보조층(33)을 포함할 수 있으며, 상기 전자 수송층(34)과 발광층(32) 사이에는 전자 수송 보조층(35)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예시로 도 2를 참고하면, 상기 유기층(30)은 정공 수송층(31)과 양극(10)사이에 정공 주입층(37)을 더 포함할 수 있으며, 전자 수송층(34)과 음극(20)사이에는 전자 주입층(36)을 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 정공 수송층(31)과 양극(10) 사이에 적층되는 정공 주입층(37)은 양극으로 사용되는 ITO와, 정공 수송층(31)으로 사용되는 유기물질 사이의 계면 특성을 개선할 뿐만 아니라 그 표면이 평탄하지 않은 ITO의 상부에 도포되어 ITO의 표면을 부드럽게 만들어주는 기능을 하는 층으로, 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, 아민 화합물을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자 주입층(36)은 전자수송층의 상부에 적층되어 음극으로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 전력효율을 개선시키는 기능을 수행하는 층으로, 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, LiF, Liq, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 정공 수송 보조층(33)과 발광층(32) 사이에 발광 보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 발광 보조층은 발광층(32)에 정공을 수송하는 역할을 하면서 유기층(30)의 두께를 조정하는 역할을 할 수 있다. 상기 발광 보조층은 정공 수송 물질을 포함할 수 있고, 정공 수송층(31)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 전자 수송층 (35)과 발광층(32) 사이에 전자 수송 보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 발광층(32)으로 유기 발광 소자 내에서 이온화 포텐셜 레벨을 타고 이동하는 정공이 전자 수송 보조층의 높은 에너지 장벽에 막혀 전자 수송층으로 확산, 또는 이동하지 못해, 결과적으로 정공을 발광층에 제한시키는 기능을 한다. 이렇게 정공을 발광층에 제한시키는 기능은 환원에 의해 전자를 이동시키는 전자 수송층으로 정공이 확산되는 것을 막아, 산화에 의한 비가역적 분해반응을 통한 수명저하 현상을 억제 하여, 유기 발광 소자의 수명 개선에 기여할 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 나프틸 축합 벤조퓨란 모이어티는 기본적으로 전기화학적 안정성이 매우 우수하고, 높은 유리전이온도와 캐리어 수송 능력이 우수하며, 전자 이동성 또한 매우 우수하여 청색 발광 효율이 상승되는 특성들을 나타낸다. 또한, 상기 화학식 1로 대표되는 재료들은 핵심 코어와 EWG(electron-withdrawing group)가 m-테르페닐로 연결되어 결합하는 것이 구조적인 특징적이며, 전자 이동성이 특히 우수할 뿐 높은 유리 전이온도 및 열적 안정이 우수하다. 따라서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 삼중항 에너지를 갖고 있기 때문에 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인한 우수한 효율 상승을 나타낼 수 있어, 보다 바람직하게는 전자수송 보조층의 재료로 사용될 수 있다. 보다 상세하게, 본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인하여 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성 또한 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 개발된 재료들이 대부분 저전압 구동이 가능하여 이로 인한 수명이 개선되는 물리적 특징들을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 상기 유기 전계 발광 소자는 상기한 바와 같이 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 적어도 하나 이상(예컨대, 전자 수송 보조층)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 다른 유기물층 및 전극을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판으로는 특별히 한정되지 않으며, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 사용될 수 있다.
또, 양극 물질로는 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질로는 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 합성예 1] 화합물 1의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-155
<단계 1> 4,4,5,5- 테트라메틸 -2-( 나프토[2,1-b]벤조퓨란 -10-일)-1,3,2- 디옥사보로란합성
10-브로모나프토[2,1-b]벤조퓨란 (50.0g, 168.3 mmol), 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (51.3 g, 201.9 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (4.1 g, 5.1 mmol), KOAc 33.0 g, 336.5 mmol)을 디옥산 1000ml에 넣고 12시간동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4,4,5,5-테트라메틸-2-(나프토[2,1-b]벤조퓨란-10-일)-1,3,2-디옥사보로란 (46.3 g, 수율 80 %)을 얻었다.
[LCMS] : 345
<단계 2> 화합물 1의 합성
<단계 1>에서 얻은 목적 화합물 (5 g, 14.5 mmol)와 2-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.2 g, 14.5 mmol) 및 Pd(OAc)2 (0.3 g, 1.4 mmol), Xphos (1.4 g, 2.9 mmol), Cs2CO3 (9.5 g, 29.5 mmol)을 톨루엔 100ml, EtOH 20ml, H2O 20ml 에 넣고 12시간동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 화합물 1 (6.9 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 678
[ 합성예 2] 화합물 2의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-165
합성예 1의 <단계 2>에서 사용된 2-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 (8.3 g, 14.5 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 화합물 2 (7.8 g, 수율 61 %)을 얻었다.
[LCMS] : 754
[ 합성예 3] 화합물 3의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-170
합성예 1의 <단계 2>에서 사용된 2-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-([1,1'-비페닐]-4-일)-6-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-1,3,5-트리아진 (9.4 g, 14.5 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 화합물 3 (7.8 g, 수율 55 %)을 얻었다.
[LCMS] : 831
[ 합성예 4] 화합물 4의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-175
합성예 1의 <단계 2>에서 사용된 2-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(3''-클로로-[1,1':3',1''-테르페닐]-3-일)-4,6-di(나프탈렌-1-일)-1,3,5-트리아진 (8.6 g, 14.5 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 화합물 4 (7.4 g, 수율 51 %)을 얻었다.
[LCMS] : 778
[ 합성예 5] 화합물 5의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-180
합성예 1의 <단계 1>에서 사용된 10-브로모나프토[2,1-b]벤조퓨란 대신 2-브로모나프토[2,3-b]벤조퓨란 (50.0g, 168.3 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 화합물 5 (6.1 g, 수율 53 %)을 얻었다.
[LCMS] : 678
[ 합성예 6] 화합물 9의 합성
[규칙 제91조에 의한 정정 20.10.2017]　
Figure WO-DOC-FIGURE-185
합성예 1의 <단계 1>에서 사용된 10-브로모나프토[2,1-b]벤조퓨란 대신 8-브로모나프토[1,2-b]벤조퓨란 (50.0g, 168.3 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 화합물 9 (6.0g, 수율 52 %)을 얻었다.
[LCMS] : 678
[실시예 1 내지 6] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성 예에서 합성된 화합물를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자, 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/합성예 1 내지 6에서 합성된 각각의 화합물 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 대신 Alq3을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 A를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000025
[비교예 3] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 B를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000026
[비교예 4] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 C를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000027
[비교예 5] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 D를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000028
[비교예 6] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 E를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000029
[비교예 7] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 F를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000030
[비교예 8] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 합성예 1에서 합성된 화합물 대신 하기와 같은 화합물 G를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000031
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8 에서 사용된 NPB, ADN 및 Alq3의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000032
[ 평가예 1]
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8 에서 제작한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
수송층 재료 구동전압(V) 전류효율(cd/A) 발광 피크(nm)
실시예 1 화합물 1 3.9 7.3 458
실시예 2 화합물 2 4.2 6.9 459
실시예 3 화합물 3 4.2 7.0 458
실시예 4 화합물 4 4.3 7.0 458
실시예 5 화합물 5 4.2 6.8 457
실시예 6 화합물 9 4.4 6.9 458
비교예 1 Alq3 4.7 5.9 459
비교예 2 화합물 A 4.7 6.1 458
비교예 3 화합물 B 4.6 6.1 458
비교예 4 화합물 C 4.6 6.4 458
비교예 5 화합물 D 4.8 6.2 458
비교예 6 화합물 E 4.7 6.2 457
비교예 7 화합물 F 4.7 5.9 458
비교예 8 화합물 G 4.8 6.0 458
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 전자 수송층에 사용한
청색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 6)는 종래의 Alq3를 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 1)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 테르페닐 링커를 가지는 화합물들은 모노페닐 혹은 바이페닐 링커를 갖는 화합물 F, G 보다 구동 전압, 효율 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다. 특히, 테르페닐 링커 중 링커의 치환 위치가 다른 화합물들 A 내지 E는 본 발명에 따른 특정한 치환 위치를 갖는 화합물들 보다는 구동 전압이 높고 효율이 낮음을 알 수 있었다.
[ 실시예 7 내지 12] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예 1 내지 6 에서 합성된 각각의 화합물을 통상적으로 알려진 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 표 2와 같은 청색 유기 EL 소자를 제조하였다.
정공 주입층 정공 수송층 발광층 전자수송보조층 전자 수송층 전자 주입층 음극
화합물 DS-205 (두산社) NPB ADN +5% DS-405(두산社) 합성예 1 내지 6 에서 합성된 각각의 화합물 Alq3 LiF Al
두께 80㎚ 15㎚ 30㎚ 5㎚ 25㎚ 1㎚ 200㎚
상기 표 2에서, NPB, ADN 및 Alq3의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000033
[비교예 9] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
상기 비교예 1과 동일한 과정으로 소자를 제조하였다.
[비교예 10] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기 구조의 BCP를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 과정으로 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000034
[비교예 11] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 A를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000035
[비교예 12] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 B를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000036
[비교예 13] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 C를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000037
[비교예 14] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 D를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000038
[비교예 15] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 E를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000039
[비교예 16] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1대신 하기와 같은 화합물 F를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000040
[비교예 17] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송보조층 물질로 화합물 1 대신 하기와 같은 화합물 G를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2017009016-appb-I000041
[평가예 2]
상기 실시예 7 내지 12 및 비교예 9 내지 17 에서 제작한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
보조층 재료 구동전압(V) 발광피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 7 화합물 1 3.2 459 8.1
실시예 8 화합물 2 3.4 459 7.7
실시예 9 화합물 3 3.4 458 7.6
실시예 10 화합물 4 3.5 459 7.6
실시예 11 화합물 5 3.4 458 7.4
실시예 12 화합물 9 3.6 459 7.5
비교예 9 - 4.7 459 5.9
비교예 10 BCP 4.6 457 6.2
비교예 11 화합물 A 4.1 456 7.2
비교예 12 화합물 B 3.9 458 7.0
비교예 13 화합물 C 3.9 460 7.3
비교예 14 화합물 D 3.8 456 7.3
비교예 15 화합물 E 4.0 460 7.2
비교예 16 화합물 F 4.5 457 6.6
비교예 17 화합물 G 4.4 452 6.8
상기 표 3을 살펴보면, 본 발명의 전자수송보조층을 포함하는 실시예 7 내지 12 유기 전계 발광 소자는 비교예 9 내지 17의 유기 전계 발광 소자보다 전류효율, 구동전압이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 테르페닐 링커를 가지는 화합물들은 모노페닐 혹은 바이페닐 링커를 갖는 화합물 F, G 보다 구동 전압, 효율 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다. 특히, 테르페닐 링커 중 링커의 치환 위치가 다른 화합물들 A 내지 E 에 비해서 본 발명에 따른 특정한 치환 위치를 갖는 화합물들은 전자수송층 뿐만 아니라 전자수송보조층의 사용에 있어서도 소자의 특성을 상당히 개선 시키는 것으로 확인되었다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    상기 화학식 1에서,
    A 는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되고;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000043
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000044
    점선은 축합이 이루어지는 부분을 의미하며;
    a는 0 내지 3의 정수이고;
    b는 0 내지 4의 정수이며;
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 5 내지 7개의 헤테로시클로알킬기, C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기, C1~C30의 알킬옥시기, C6~C30의 아릴옥시기, C1~C30의 알킬실릴기, C5~C30의 아릴실릴기, C1~C30의 알킬보론기, C6~C30의 아릴보론기, C6~C30의 아릴포스파닐기, C6~C30의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
    상기 R1 및 R2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    Ar1은 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며;
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000045
    상기 화학식 4에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R3)이나, 상기 Z1 내지 Z5 중 적어도 하나는 N이며;
    R3은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R3이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화학식 5 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는, 화합물:
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000046
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000047
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000048
    상기 화학식 5 내지 화학식 7에서,
    R1, R2, a, b 및 Ar1 각각은 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 화학식 A-1 내지 A-9 중 어느 하나로 표시되는 치환기인, 화합물:
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000049
    상기 화학식 A-1 내지 A-9에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    p는 0 내지 4의 정수이며;
    q는 0 내지 3의 정수이며;
    r은 0 내지 2의 정수이며
    R4는 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R4가 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 R4는 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R4의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기 및 C6~C60의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이한 화합물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 R4는 C6~C20의 아릴기이며, 상기 R4의 아릴기는 할로겐, 시아노기 및 C6~C20의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이한 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 유기 전계 발광 소자의 전자 수송 보조층용인, 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure PCTKR2017009016-appb-I000050
  8. (i) 양극, (ii) 음극, 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 수송 보조층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 층을 포함하는, 유기 전계 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자 수송층 및 전자 수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자 수송 보조층인 유기 전계 발광 소자.
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