WO2022139455A1 - 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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WO2022139455A1
WO2022139455A1 PCT/KR2021/019605 KR2021019605W WO2022139455A1 WO 2022139455 A1 WO2022139455 A1 WO 2022139455A1 KR 2021019605 W KR2021019605 W KR 2021019605W WO 2022139455 A1 WO2022139455 A1 WO 2022139455A1
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WO
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aryl
formula
same
alkyl
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PCT/KR2021/019605
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English (en)
French (fr)
Inventor
심재의
엄민식
이용환
박우재
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솔루스첨단소재 주식회사
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Publication date
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    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes

Definitions

  • the present invention relates to a novel organic compound and an organic electroluminescent device comprising the same, and more particularly, to a compound excellent in electron injection and transport ability, electrochemical stability and thermal stability, and luminous efficiency and driving by including the same in one or more organic material layers It relates to an organic electroluminescent device having improved characteristics such as voltage and lifespan.
  • an organic electroluminescent device (hereinafter, 'organic EL device')
  • 'organic EL device' when a voltage is applied between two electrodes, holes are injected from the anode and electrons are injected into the organic material layer from the cathode.
  • the injected holes and electrons meet, an exciton is formed, and when the exciton falls to the ground state, light is emitted.
  • 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, etc. according to their function.
  • the material for forming the light emitting layer of the organic EL device may be classified into blue, green, and red light emitting materials according to the emission color.
  • yellow and orange light emitting materials are also used as light emitting materials for realizing better natural colors.
  • a host/dopant system may be used as a light emitting material.
  • 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. The development of such a phosphorescent material can theoretically improve luminous efficiency up to four times compared to fluorescence, and thus, attention is focused on phosphorescent host materials as well as phosphorescent dopants.
  • hole injection layer, hole transport layer. NPB, BCP, Alq 3 and the like are widely known as the hole blocking layer and the electron transport layer, and anthracene derivatives have been reported as fluorescent dopant/host materials for the light emitting material.
  • a metal complex compound containing Ir such as Firpic, Ir(ppy) 3 , (acac)Ir(btp) 2 , etc. is a blue, green, and red dopant material. is being used as So far, CBP has shown excellent properties as a phosphorescent host material.
  • the present invention is excellent in electron injection and transport ability, electrochemical stability and thermal stability to provide a novel compound that can be used as an organic layer material of an organic electroluminescent device, specifically, an electron transport layer material or an electron transport auxiliary layer material, etc. do it with
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • X is O, S or N(R 1 ),
  • Ring Q is a benzene ring
  • a is an integer from 0 to 4
  • b is an integer from 0 to 6, provided that 1 ⁇ a+b ⁇ 10
  • n1 and m2 are each 0 or 1, provided that 1 ⁇ m1+m2 ⁇ 2,
  • a is an integer of 1 to 4
  • b is an integer of 1 to 6.
  • Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and are each independently 2 or more N-containing 5-60 membered heteroaryl groups,
  • n1 and n2 are each an integer from 0 to 3
  • L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and each independently selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 30 arylene group and a heteroarylene group having 5 to 30 nuclear atoms,
  • R 1 is hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino 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, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 Aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine oxide group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of an arylamine group
  • the arylene group and heteroarylene group of L 1 and L 2 , the heteroaryl group of Ar 1 and Ar 2 , and the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, aryl group, heteroaryl group of R 1 , Alkyloxy group, aryloxy group, alkylsilyl group, arylsilyl group, alkylboron group, arylboron group, arylphosphine group, arylphosphine oxide group and arylamine group are each independently 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 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 Aryl group, nuclear atom number 5 to 60 hetero
  • the present invention is an anode; cathode; It includes one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the one or more organic material layers provides an organic electroluminescent device including the above-described organic compound.
  • the organic layer including the organic compound may be an electron transport layer or an electron transport auxiliary layer.
  • the compound of the present invention is excellent in heat resistance, electron injection and transport ability, electrochemical stability, etc., it can be used as an organic material layer material of an organic electroluminescent device.
  • the compound of the present invention when used as at least one of an electron transport layer material and an electron transport auxiliary layer material, an organic electric field having superior light emitting performance, low driving voltage, high efficiency, fast mobility and long lifespan compared to conventional materials A light emitting device can be manufactured, and a full color display panel with improved performance and lifespan can also be manufactured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic electroluminescent device according to a third embodiment of the present invention.
  • the present invention provides a novel compound having electron injection and transport ability, electrochemical stability, thermal stability, etc., which can be used as a material for a high-efficiency electron transport layer or electron transport auxiliary layer of an organic electroluminescent device.
  • the compound represented by Formula 1 according to the present invention has two or more N-containing heterocycles (eg, pyrimidine, triazine, quinazoline, triazole, triazolopyridine, etc.) on one side of the spiro moiety. It is introduced directly or through a linker group, and includes a structure in which a cyano group (-CN) is introduced on the other side.
  • N-containing heterocycles eg, pyrimidine, triazine, quinazoline, triazole, triazolopyridine, etc.
  • the two or more N-containing heterocycles are electron withdrawing groups (EWG) with high electron absorption.
  • EWG electron withdrawing groups
  • the compound has strong acceptor properties, while the cyano group can confer weak acceptor functions on the compound.
  • a cyano group is introduced into the spiro moiety together with two or more N-containing heterocycles, so that an acceptor-donor-acceptor type material is constituted, and it can have a dipole moment of about 1.5 or more. have.
  • the compound of the present invention can be used as a material for not only a doped electron transport layer but also an undoped electron transport layer.
  • the spiro moiety is a spiro [benzofluorene-xanthene] moiety (spiro- [benzofluorene-xanthene] moiety), a spiro [benzofluorene-thioxanthene] moiety (spiro- [benzofluorene- thioxathene] moiety) and spiro-[benzofluorene-acridine] moiety, it has very good electrochemical stability and excellent thermal stability due to high glass transition temperature, It has excellent carrier transport capacity.
  • the benzene ring is condensed on the fluorene ring portion, thereby increasing the conjugation length without deterioration of electrochemical and thermal stability and carrier transport ability, thereby further improving the thermal stability of the compound, and thus the compound of Formula 1 has a long lifespan properties can be improved.
  • the compound of the present invention since the two or more N-containing heterocycles are not only bound to the lower end of the spiro moiety where conjugation is made, but also can be bound to the portion where conjugation is broken, the compound of the present invention has a very high electron mobility (electron mobility). mobility), and for this reason, the organic electroluminescent device to which the compound of the present invention is applied has excellent low voltage characteristics and high efficiency characteristics.
  • the compound represented by Formula 1 has excellent electron injection and transport ability. Therefore, the compound of the present invention may be used as an organic material layer, preferably an electron transport layer material of an organic electroluminescent device.
  • an auxiliary layer interposed between the light emitting layer and the electron transport layer hereinafter, 'electron transport auxiliary layer'
  • the organic electroluminescent device may have increased light emission and current efficiency due to a triplet-triplet fusion (TTF) effect.
  • TTF triplet-triplet fusion
  • the compound of Formula 1 can prevent the excitons generated in the light emitting layer from diffusing into the electron transport layer adjacent to the light emitting layer or holes reaching the light emitting layer from diffusing into the electron transport layer, contributing to light emission in the light emitting layer By increasing the number of excitons, the luminous efficiency of the device may be improved, and durability and stability of the device may be improved, so that the lifetime of the device may be effectively increased.
  • the organic electroluminescent device including the compound of Formula 1 can be driven at a low voltage, the lifespan of the device can be improved. The performance of a full-color organic light emitting panel to which such an organic electroluminescent device is applied can also be maximized.
  • X is O, S or N(R 1 ).
  • the compound of formula 1 is a spiro[benzofluorene-xanthene] moiety, a spiro[benzofluorene-thioxanthene] moiety and a spiro[benzofluorene-acridine] moiety.
  • X may be O.
  • a group, an arylphosphine group, an arylphosphine oxide group and an arylamine group are each independently 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 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C
  • ring Q is a benzene ring.
  • the compound represented by Formula 1 may be represented by Formula 2 or 3, but is not limited thereto, depending on the position at which the ring Q is condensed with the fluorene ring in the compound.
  • X, a, b, m1, m2, n1, n2, Ar 1 and Ar 2 are each as defined in Formula 1;
  • a is an integer of 0 to 4
  • b is an integer of 0 to 6, provided that 1 ⁇ a+b ⁇ 10.
  • m1 and m2 are 0 or 1, respectively, provided that 1 ⁇ m1+m2 ⁇ 2.
  • a may be an integer of 1 to 4
  • b may be an integer of 1 to 6.
  • a when m1 is 1 and m2 is 0, a may be 1 and b may be 0.
  • X, ring Q, n1, n2, Ar 1 and Ar 2 are each as defined in Formula 1 above,
  • a1 and b1 are each an integer of 1-4.
  • Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently represent at least two N-containing 5-60 membered heteroaryl groups, specifically, 2 to 3 N-containing is a 5- to 30-membered heteroaryl group, which is an electron withdrawing group (EWG) with high electron absorption.
  • EWG electron withdrawing group
  • the heteroaryl groups of Ar 1 and Ar 2 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alky Nyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkylox Period, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine oxide group, and C 6 ⁇ C 60 It may be substituted or unsubstituted with one or more substituent
  • Examples of the two or more N-containing 5-60 membered heteroaryl groups include a monovalent pyrimidine group, a monovalent triazine group, a monovalent quinazoline group, a monovalent triazole group, 1 There is a valent triazolopyridine group (triazolopyridine group) and the like, but is not limited thereto.
  • Hydrogen of this heteroaryl group is 1 such as deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 12 alkyl group, C 6 to C 10 aryl group, heteroaryl group having 5 to 9 nuclear atoms, etc. It may be substituted with more than one substituent.
  • Ar 1 and Ar 2 may be the same as or different from each other, and each independently selected from the group consisting of substituents EWG1 to EWG3.
  • Y 1 to Y 3 are the same or different from each other, and each independently is N or C(R 5 ), provided that at least two of Y 1 to Y 3 are N, wherein a plurality of R 5 are the same or different from each other,
  • Y 4 To Y 6 are the same or different from each other, and each independently is N or C(R 6 ), provided that at least two of Y 4 To Y 6 are N, wherein a plurality of R 6 are the same or different from each other,
  • y and z are each an integer from 0 to 4,
  • a plurality of R 2 are the same as or different from each other,
  • R 2 To R 7 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino 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, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 Alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine oxide group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group
  • R 2 to R 4 are the same as or different from each other, and each independently C 6 to C 30 It may be selected from the group consisting of an aryl group and a heteroaryl group having 5 to 30 nuclear atoms.
  • Examples of the C 6 ⁇ C 30 aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, and the like, and examples of the heteroaryl group having 5 to 30 nuclear atoms include a monovalent dibenzofuran group, 1 There is a dibenzothiophene group (dibenzothiophene group), a monovalent carbazole group (carbazole group), and the like, but is not limited thereto.
  • the substituents EWG1 to EWG3 may be symmetric or asymmetric.
  • Ar 1 and Ar 2 may be the same as or different from each other, and may each independently represent a substituent EWG1-1 or EWG1-2.
  • Y is O or S.
  • L 2 is a direct bond (single bond), on the other hand, when n2 is an integer of 1 to 3, L 2 is a divalent linking group, and a plurality of L 1 are the same or different from each other, and each independently To C 6 ⁇ C 30 It is selected from the group consisting of an arylene group and a heteroarylene group having 5 to 30 nuclear atoms. In this case, L 1 and L 2 may be the same as or different from each other.
  • L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and each independently at least one selected from the group consisting of the following linker groups Link-1 to Link-8. It may be a linker group.
  • a plurality of L 1 are the same as or different from each other, and a plurality of L 2 are the same or different from each other.
  • Z is O, S or N(R 8 ),
  • R 8 is hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino 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, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 Aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phosphine oxide group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of an arylamine group
  • Aryl phosphine group, aryl phosphine oxide group and arylamine group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alky Nyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkylox Period, C 6 ⁇ C 60
  • a1 and b1 are each an integer of 1 to 4,
  • Z is O, S or N(R 8 ),
  • c is an integer from 0 to 4,
  • a plurality of R 2 are the same as or different from each other, a plurality of R 5 are the same or different from each other,
  • alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyloxy group, an aryloxy group, an alkylsilyl group, an arylsilyl group of R 2 , R 5 , R 8 and R 9 , alkyl boron group, aryl boron group, aryl phosphine group, aryl phosphine oxide group and arylamine group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alke Nyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms , C
  • the compound represented by Formula 1 according to the present invention described above may be embodied as a compound selected from the group consisting of the following compounds (1) to (78).
  • the compound represented by Formula 1 according to the present invention is not limited by those exemplified below.
  • alkyl refers to a monovalent substituent derived from a linear or branched saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms. Examples thereof include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, and the like.
  • alkenyl refers to a monovalent substituent derived from a linear or branched unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms and having one or more carbon-carbon double bonds. Examples thereof include, but are not limited to, vinyl, allyl, isopropenyl, 2-butenyl, and the like.
  • cycloalkyl means a monovalent substituent derived from a monocyclic or polycyclic non-aromatic hydrocarbon 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 means a monovalent substituent derived from a non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 nuclear atoms, and at least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons, is N, O, S or a hetero atom such as Se.
  • heterocycloalkyl include, but are not limited to, morpholine, piperazine, and the like.
  • aryl refers to 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.
  • two or more rings may be simply attached to each other (pendant) or condensed form may be included. Examples of such aryl include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, and the like.
  • heteroaryl examples include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolizinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl), purinyl, quinolyl, benzothiazole, and carbazolyl, and 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl , 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, and the like, but is not limited thereto.
  • 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolizinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl), purinyl, quinolyl, benzothiazole
  • alkyloxy is a monovalent substituent represented by R'O-, wherein R' means an alkyl having 1 to 40 carbon atoms, and has a linear, branched or cyclic structure.
  • R' means an alkyl having 1 to 40 carbon atoms, and has a 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.
  • aryloxy is a monovalent substituent represented by RO-, wherein R means aryl having 5 to 40 carbon atoms.
  • R means aryl having 5 to 40 carbon atoms. Examples of such aryloxy include, but are not limited to, phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, and the like.
  • alkylphosphinyl group means a phosphine group substituted with an alkyl having 1 to 40 carbon atoms, and includes mono- as well as di-alkylphosphinyl groups.
  • arylphosphinyl group means a phosphine group substituted with monoaryl or diaryl having 6 to 60 carbon atoms, and includes mono- as well as di-arylphosphinyl groups.
  • arylamine means an amine substituted with an aryl having 6 to 40 carbon atoms, and includes mono- as well as di-arylamine.
  • the present invention provides an organic electroluminescent device (hereinafter, 'organic EL device') including the compound represented by the above-described formula (1).
  • the organic electroluminescent device according to the present invention is an anode (anode) 100, a cathode (cathode) 200 and interposed between the anode and the cathode, as shown in Figs.
  • One or more organic material layers 300 are included, and at least one of the one or more organic material layers includes the compound represented by Formula 1 above.
  • the compound may be used alone, or two or more may be used in combination.
  • the one or more organic material layers 300 may include any one of a hole injection layer 310 , a hole transport layer 320 , a light emitting layer 330 , an electron transport auxiliary layer 360 , an electron transport layer 340 , and an electron injection layer 350 . It may include one or more, of which at least one organic material layer 300 includes the compound represented by Formula 1 above. Specifically, the organic material layer including the compound of Formula 1 may be at least one of the electron transport layer 340 and the electron transport auxiliary layer 360 .
  • the at least one organic material layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, and may optionally further include an electron transport auxiliary layer.
  • the electron transport layer includes the compound represented by Formula 1 above.
  • the compound represented by Formula 1 is included in the organic electroluminescent device as an electron transport layer material. In such an organic electroluminescent device, electrons are easily injected into the electron transport layer from the cathode or electron injection layer because of the compound of Formula 1, and can move quickly from the electron transport layer to the emission layer, so that the bonding force between holes and electrons in the emission layer is high.
  • Such a compound of Formula 1 may be used alone or may be mixed with an electron transport layer material known in the art.
  • the at least one organic material layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer, and an electron injection layer
  • the electron transport auxiliary layer is a compound represented by Formula 1
  • the compound represented by Formula 1 is included in the organic electroluminescent device as an electron transport auxiliary layer material.
  • the compound of Formula 1 has a high triplet energy.
  • the efficiency of the organic electroluminescent device may be increased due to a triplet-triplet fusion (TTF) effect.
  • TTF triplet-triplet fusion
  • the compound of Formula 1 may prevent excitons or holes generated in the emission layer from diffusing into the electron transport layer adjacent to the emission layer. Accordingly, the number of excitons contributing to light emission in the light emitting layer may be increased to improve luminous efficiency of the device, and durability and stability of the device may be improved to effectively increase the lifetime of the device.
  • Such a compound of Formula 1 may be used alone or may be mixed with an electron transport layer auxiliary layer material known in the art.
  • the electron transport auxiliary layer material that can be mixed with the compound of Formula 1 includes electron transport materials commonly known in the art, for example, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenanthroline derivatives (eg , BCP), and heterocyclic derivatives containing nitrogen, but is not limited thereto.
  • the structure of the organic electroluminescent device of the present invention described above is not particularly limited, but, for example, on a substrate, the anode 100, one or more organic material layers 300 and the cathode 200 may be sequentially stacked (Figs. 1 to Figs. see 3). In addition, although not shown, it may have a structure in which an insulating layer or an adhesive layer is inserted at the interface between the electrode and the organic material layer.
  • the organic electroluminescent device on a substrate, the anode 100, the hole injection layer 310, the hole transport layer 320, the light emitting layer 330, the electron transport layer 340 and the cathode 200 may have a sequentially stacked structure.
  • an electron injection layer 350 may be positioned between the electron transport layer 340 and the cathode 200 .
  • an electron transport auxiliary layer 360 may be positioned between the light emitting layer 330 and the electron transport layer 340 (refer to FIG. 3 ).
  • At least one of the organic material layers 300 includes the compound represented by Formula 1, except that , it can be manufactured by forming an organic material layer and an electrode with materials and methods known in the art.
  • 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 method.
  • the substrate usable in the present invention is not particularly limited, and non-limiting examples include a silicon wafer, quartz, a glass plate, a metal plate, a plastic film, and a sheet.
  • examples of the cathode material include a metal such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver (Ag), tin, or lead, or an alloy thereof; and a multilayer structure material such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but is not limited thereto.
  • the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer and the electron injection layer are not particularly limited, and common materials known in the art may be used.
  • a glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) to a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water ultrasonically. After washing with distilled water, ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc. After cleaning, the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • ITO indium tin oxide
  • the structures of the NPB and ADN used at this time are as follows.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the electron transport layer material of Table 1 was used instead of the compound 1 used as the electron transport layer material in Example 1, respectively.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Alq 3 was used instead of Compound 1 used as an electron transport layer material in Example 1.
  • the structure of Alq 3 used at this time is as follows.
  • the blue organic electroluminescent devices of Examples 1 to 11 using the compounds (Compounds 1 to 71) of the present invention for the electron transport layer were prepared by using Alq 3 , which is a conventional electron transport layer material, for the blue organic electroluminescence of Comparative Example 1. It was found that the device showed superior performance in terms of driving voltage, emission peak and current efficiency compared to the device.
  • a glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) to a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water and ultrasonic waves. After washing with distilled water, ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc. and transferred the substrate to a vacuum evaporator.
  • ITO indium tin oxide
  • NPB, ADN and Alq 3 used at this time are as follows.
  • a blue organic EL device was manufactured in the same manner as in Example 12, except that the compounds shown in Table 2 were used instead of Compound 1 used as the electron transport auxiliary layer material in Example 12.
  • Blue organic EL was performed in the same manner as in Example 12, except that Compound 1 used as an electron transport auxiliary layer material in Example 12 was not used, and Alq 3 , an electron transport layer material, was deposited at 30 nm instead of 25 nm. The device was fabricated.
  • Example 12 compound 1 3.5 450 9.5
  • Example 13 compound 15 3.1 450 9.9
  • Example 14 compound 21 3.4 451 9.6
  • Example 15 compound 41 3.5 452 9.8
  • Example 16 compound 44 3.3 450 9.7
  • Example 17 compound 59 3.2 450 9.4
  • Example 18 compound 67 3.3 451 9.5
  • Example 19 compound 75 3.2 450 9.8
  • Example 20 compound 78 3.3 450 9.8 Comparative Example 2 - 4.7 455 6.2
  • the blue organic EL devices of Examples 12 to 20 using the compounds (Compounds 1 to 78) according to the present invention for the electron transport auxiliary layer include an electron transport layer made of Alq 3 without an electron transport auxiliary layer. It was found that the blue organic EL device of Comparative Example 2 exhibited superior performance in terms of current efficiency and driving voltage.

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Abstract

본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 대한 것으로, 보다 상세하게는 전자 수송능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수한 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 대한 것이다.

Description

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 주입 및 수송 능력, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수한 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자')는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 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, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 EL 소자의 발광층 형성재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그 밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층으로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 재료는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
그러나 종래의 유기물층 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않아 유기 EL 소자에서의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 성능이 뛰어난 유기물층 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전자 주입 및 수송 능력, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물 층 재료, 구체적으로 전자수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료 등으로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명특성이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000001
(상기 화학식 1에서,
X는 O, S 또는 N(R1)이고,
환 Q는 벤젠환이고,
a는 0 내지 4의 정수이고, b는 0 내지 6의 정수이며, 단 1≤a+b≤10 이고,
m1 및 m2는 각각 0 또는 1이고, 단 1≤m1+m2≤2이며,
다만, m1 또는 m2가 1인 경우, a가 1 내지 4의 정수이거나, 또는 b가 1 내지 6의 정수이며.
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 2개 이상의 N-함유하는 5-60원의 헤테로아릴기이고,
n1 및 n2는 각각 0 내지 3의 정수이고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1은 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 L1 및 L2의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기, Ar1 및 Ar2의 헤테로아릴기, 및 R1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
또, 본 발명은 애노드; 캐소드; 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 전술한 유기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 유기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층 또는 전자수송 보조층일 수 있다.
본 발명의 화합물은 내열성, 전자 주입 및 수송능, 전기화학적 안정성 등이 우수하기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물을 전자 수송층 재료 및 전자수송 보조층 재료 중 적어도 어느 하나로 사용될 경우, 종래 재료에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율, 빠른 모빌리티(mobility) 및 장수명 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능 및 수명이 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
** 부호의 설명 **
100: 양극, 200: 음극,
300: 유기물층, 310: 정공주입층,
320: 정공수송층, 330: 발광층,
340: 전자수송층, 350: 전자주입층,
360: 전자수송 보조층
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
<신규 유기화합물>
본 발명은 전자 주입 및 수송능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 유기 전계 발광 소자의 고효율 전자수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 스파이로 모이어티의 일측에 2개 이상의 N-함유 헤테로환(예: 피리미딘, 트리아진, 퀴나졸린, 트리아졸, 트리아졸로피리딘 등)이 직접 또는 링커기를 통해 도입되고, 타측에 시아노기(-CN)가 도입되어 이루어진 구조를 포함한다.
상기 화학식 1의 화합물에서, 상기 2개 이상의 N-함유 헤테로환(예: 피리미딘, 트리아진, 퀴나졸린, 트리아졸, 트리아졸로피리딘 등)은 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(electron withdrawing group, EWG)이기 때문에, 화합물이 강한 acceptor 성질을 가지는 반면, 시아노기는 화합물에 약한 acceptor 기능을 부여할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물은 2개 이상의 N-함유 헤테로환과 함께 시아노기가 스파이로 모이어티에 도입됨으로써, acceptor-donor-acceptor type의 재료가 구성되어, 약 1.5 이상의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물은 도핑된 전자수송층 뿐만 아니라 비도핑된 전자수송층의 재료로 사용될 수 있다.
또, 상기 스파이로 모이어티는 스파이로[벤조플루오렌-크산텐] 모이어티 (spiro-[benzofluorene-xanthene] moiety), 스파이로[벤조플루오렌-티옥산텐] 모이어티(spiro-[benzofluorene-thioxathene] moiety) 및 스파이로[벤조플루오렌-아크리딘] 모이어티(spiro-[benzofluorene-acridine] moiety) 중 하나로, 전기 화학적 안정성이 매우 우수하고, 유리전이온도가 높아 열적 안정성이 우수하고, 캐리어 수송 능력이 우수하다. 특히, 상기 스파이로 모이어티는 플루오렌환 부분에 벤젠환이 축합됨으로써, 전기화학적 및 열적 안정성과 캐리어 수송 능력의 저하없이 conjugation length가 길어져 화합물의 열적 안정성이 더 향상되고, 따라서 화학식 1의 화합물은 장수명 특성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 2개 이상의 N-함유 헤테로환은 conjugation이 이루어지는 스파이로 모이어티의 하단에 결합될 뿐만 아니라, conjugation이 끊어지는 부분에도 결합될 수 있기 때문에, 본 발명의 화합물은 매우 높은 전자 이동도(electron mobility)를 갖고, 이로 인해 본 발명의 화합물이 적용된 유기 전계 발광 소자는 저전압 특성 및 고효율 특성이 우수하다.
전술한 바와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자 주입 및 수송 능력이 우수하다. 따라서, 본 발명의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게 전자 수송층 재료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 전자 주입 및 수송 능력이 우수함은 물론, 높은 삼중항 에너지를 갖고 있기 때문에, 발광층과 전자 수송층 사이에 개재(介在)된 보조층(이하, '전자수송 보조층') 재료로 사용될 수 있다. 특히, 상기 화학식 1의 화합물이 전자수송 보조층 재료로 유기 전계 발광 소자에 포함될 경우, 유기 전계 발광 소자는 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인해 발광 및 전류 효율이 상승될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물이 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자수송층으로 확산되는 것이나 또는 발광층에 도달한 정공이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 게다가, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 저전압 구동이 가능하기 때문에, 소자의 수명이 개선될 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자가 적용된 풀 칼라 유기 발광 패널도 성능이 극대화될 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서, X는 O, S 또는 N(R1)이다. 이러한 X에 따라, 화학식 1의 화합물은 스파이로[벤조플루오렌-크산텐] 모이어티, 스파이로[벤조플루오렌-티옥산텐] 모이어티 및 스파이로[벤조플루오렌-아크리딘] 모이어티 중 하나이다. 일례에 따르면, X는 O일 수 있다.
상기 R1은 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다.
이때, 상기 R1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 환 Q는 벤젠환이다. 이러한 환 Q가 화합물 내 플루오렌환과의 축합 위치에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000002
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000003
상기 화학식 2 내지 3에서,
X, a, b, m1, m2, n1, n2, Ar1 및 Ar2는 각각 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, a는 0 내지 4의 정수이고, b는 0 내지 6의 정수이며, 단 1≤a+b≤10 이다. 또, m1 및 m2는 각각 0 또는 1이고, 단 1≤m1+m2≤2이다. 다만, m1 및 m2 중 어느 하나가 1이고, 나머지가 0인 경우, a가 1 내지 4의 정수이거나, 또는 b가 1 내지 6의 정수일 수 있다.
일례에 따르면, m1이 1이고, m2가 0인 경우, a가 1이고, b는 0일 수 있다.
다른 일례에 따르면, m1이 0이고, m2가 1인 경우, a가 0이고, b는 1일 수 있다.
또 일례에 따르면, m1이 1이고, m2가 0인 경우, a가 0이고, b는 1일 수 있다.
이러한 a, b, m1, m2에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000004
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000005
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000006
상기 화학식 4 내지 6에서,
X, 환 Q, n1, n2, Ar1 및 Ar2는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
a1 및 b1는 각각 1 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 2개 이상의 N-함유하는 5-60원의 헤테로아릴기이고, 구체적으로 2~3개의 N-함유하는 5-30원의 헤테로아릴기로, 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)이다.
상기 Ar1 및 Ar2의 헤테로아릴기는 각각 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 2개 이상의 N-함유하는 5-60원의 헤테로아릴기의 예로는 1가의 피리미딘기, 1가의 트리아진기, 1가의 퀴나졸린기(quinazoline group), 1가의 트리아졸기(triazole group), 1가의 트리아졸로피리딘기(triazolopyridine group) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
이러한 헤테로아릴기의 수소는 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C12의 알킬기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5~9개의 헤테로아릴기 등의 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
일례로, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환기 EWG1 내지 EWG3로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000007
상기 EWG1 내지 EWG3에서,
Y1 내지 Y3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이고, 다만 Y1 내지 Y3 중 적어도 2개는 N이며, 이때 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하고,
Y4 내지 Y6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이고, 다만 Y4 내지 Y6 중 적어도 2개는 N이며, 이때 복수의 R6은 서로 동일하거나 상이하고,
Y7 내지 Y9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R7)이고, 다만 Y7 내지 Y9 중 적어도 2개는 N이며, 이때 복수의 R7은 서로 동일하거나 상이하고,
x는 0 내지 2의 정수이고,
y 및 z은 각각 0 내지 4의 정수이며,
복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고,
복수의 R3은 서로 동일하거나 상이하며,
복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하고,
R2 내지 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 R2 내지 R7의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
구체적으로, 상기 EWG1 내지 EWG3에서, R2 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 C6~C30의 아릴기의 예로는 페닐기, 바이페닐(biphenyl group) 등이 있고, 상기 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기의 예로는 1가의 디벤조퓨란기(dibenzofuran group), 1가의 디벤조티오펜기(dibenzothiophene group), 1가의 카바졸기(carbazole group) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이러한 R2 내지 R4가 치환기 EWG1 내지 EWG3에 도입됨으로써, 치환기 EWG1 내지 EWG3는 대칭이거나 비대칭일 수 있다.
다른 일례에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환기 EWG1-1 또는 EWG1-2일 수 있다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000008
상기 EWG1-1 및 EWG1-2에서,
복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환기 S1 내지 S3으로 이루어진 군에서 선택되고,
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000009
상기 S1 내지 S3에서, Y는 O 또는 S이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, n1 및 n2는 각각 0 내지 3의 정수이다. 여기서, 여기서, n1이 0인 경우, L1은 직접결합(단일결합)이고, 한편 n1이 1 내지 3의 정수인 경우, L1은 2가(divalent)의 연결기(linker)로서, 복수의 L1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택된다. 또, n2가 0인 경우, L2는 직접결합(단일결합)이고, 한편 n2가 1 내지 3의 정수인 경우, L2는 2가의 연결기로서, 복수의 L1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택된다. 이때, L1과 L2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 L1 및 L2의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기는, 각각 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, n1 및 n2가 각각 1 내지 3의 정수인 경우, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 링커기 Link-1 내지 Link-8로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 링커기일 수 있다. 여기서, 복수의 L1은 서로 동일하거나 상이하고, 복수의 L2는 서로 동일하거나 상이하다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000010
상기 Link-1 내지 Link-8에서,
*은 상기 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하고,
Z은 O, S 또는 N(R8)이고,
R8은 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 링커기 Link-1 내지 Link-8의 수소는 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C12의 알킬기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5~9개의 헤테로아릴기 등의 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 18 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 구체화될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
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상기 화학식 7 내지 18에서,
X, n1 및 n2는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
a1 및 b1은 각각 1 내지 4의 정수이고,
Y1 내지 Y3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이고, 다만 Y1 내지 Y3 중 적어도 2개는 N이며,
Z은 O, S 또는 N(R8)이고,
c는 0 내지 4의 정수이며,
d는 0 내지 3의 정수이고,
복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
R2, R5, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 R2, R5, R8 및 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
전술한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 (1)~(78)로 이루어진 군에서 선택된 화합물로 구체화될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
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본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서"알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 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 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 5 내지 40의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-, 트리-알킬실릴을 포함한다. 또, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 60의 아릴로 치환된 실릴을 의미하고, 모노-뿐만 아니라 디-, 트리-아릴실릴 등의 폴리아릴실릴을 포함한다.
본 발명에서 "알킬보론기"는 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 보론기를 의미하며, "아릴보론기"는 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 보론기를 의미한다.
본 발명에서 "알킬포스피닐기"는 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 포스핀기를 의미하고, 모노- 뿐만 아니라 디-알킬포스피닐기를 포함한다. 또, 본 발명에서 "아릴포스피닐기"는 탄소수 6 내지 60의 모노아릴 또는 디아릴로 치환된 포스핀기를 의미하고, 모노- 뿐만 아니라 디-아릴포스피닐기를 포함한다.
본 발명에서 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 40의 아릴로 치환된 아민을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-아릴아민를 포함한다.
<유기 전계 발광 소자>
한편, 본 발명은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자')를 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 애노드(anode)(100), 캐소드(cathode)(200) 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층(300)을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층(300)은 정공 주입층(310), 정공 수송층(320), 발광층(330), 전자 수송 보조층(360), 전자 수송층(340), 및 전자 주입층(350) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층(300)은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층(340) 및 전자수송 보조층(360) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 선택적으로 전자수송보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송층 물질로 유기 전계 발광 소자에 포함된다. 이러한 유기 전계 발광 소자에서, 전자는 상기 화학식 1의 화합물 때문에, 음극 또는 전자주입층에서 전자수송층으로 용이하게 주입되고, 또한 전자수송층에서 발광층으로 빠르게 이동할 수 있어, 발광층에서의 정공과 전자의 결합력이 높다. 그러므로, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 발광효율, 전력효율, 휘도 등이 우수하다. 게다가, 상기 화학식 1의 화합물은 열적 안정성, 전기화학적 안정성이 우수하여, 유기 전계 발광 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 화학식 1의 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송층 재료는 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 사용 가능한 전자 수송 물질의 비제한적인 예로는 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아다아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예: Alq3 , tris(8-quinolinolato)-aluminium), 갈륨착물(예: Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2)) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송 보조층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송 보조층 물질로 유기 전계 발광 소자에 포함된다. 이때, 상기 화학식 1의 화합물이 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 이 때문에, 상기 화학식 1의 화합물을 전자수송 보조층 물질로 포함할 경우, TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인해 유기 전계 발광 소자의 효율이 상승될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 발광층에서 생성된 엑시톤이나 정공이 발광층에 인접하는 전자수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다.
이와 같은 화학식 1의 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 보조층 재료와 혼용될 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송 보조층 재료로는 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함하며, 예컨대 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
전술한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 기판 위에, 애노드(100), 1층 이상의 유기물층(300) 및 캐소드(200)가 순차적으로 적층될 수 있다(도 1 내지 도 3 참조). 뿐만 아니라, 도시되지 않았지만, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
일례에 따르면, 유기 전계 발광 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 위에, 애노드(100), 정공주입층(310), 정공수송층(320), 발광층(330), 전자수송층(340) 및 캐소드(200)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전자수송층(340)과 캐소드(200) 사이에 전자주입층(350)이 위치할 수 있다. 또, 상기 발광층(330)과 전자수송층(340) 사이에 전자수송 보조층(360)이 위치할 수 있다(도 3 참조).
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층(300) 중 적어도 하나[예: 전자수송층(340) 및/또는 전자수송 보조층(360)]가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법으로 유기물층 및 전극을 형성하여 제조할 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 한정되지는 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판은 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로는 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 있다.
또, 애노드 물질의 예로는 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 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또, 캐소드 물질의 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은(Ag), 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자 주입층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 알려진 통상의 물질을 사용할 수 있다.
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.
[ 준비예 1] Core 1 의 합성
<단계 1> 3,6- dibromo -9-(2-( naphthalen -1- yl )phenyl)-9H- xanthen -9- ol 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000026
1-(2-bromophenyl)naphthalene 30 g (0.11 mol)에 THF 500 mL를 가하였다. 다음, 반응액의 온도를 -78 ℃로 낮추고 n-BuLi 1.6M 용액 73 mL (0.12 mol)를 반응액에 천천히 적가하였다. 동일 온도에서 1시간 교반 후, 3,6-dibromo-9H-xanthen-9-one 41.2 g (0.12 mol)을 THF 500 mL에 용해시켜 반응액에 천천히 첨가한 후 동일 온도에서 1시간 동안 교반하고, 상온에서 24시간 동안 추가로 교반하였다. 그 다음, 반응액에 정제수 500 mL를 투입하여 반응을 종결시킨 후 ethyl acetate(E.A) 2.0 L로 추출하고, 증류수로 세척하였다. 이후, 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류한 후 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 44.4 g (수율 75 %)을 얻었다.
[LCMS] : 558
<단계 2> 3',6'- dibromospiro [ benzo[c]fluorene -7,9'- xanthene ] 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000027
상기 <단계 1>에서 얻은 3,6-dibromo-9-(2-(naphthalen-1-yl)phenyl)-9H-xanthen-9-ol 44.0 g (0.08 mol)에 conc.HCl 66 mL와 AcOH 660 mL를 가하였다. 반응액을 100℃에서 2시간 동안 가열 환류한 다음, 상온으로 온도를 냉각하고, 이 반응액에 정제수 500 mL를 투입하여 반응을 종결시킨 후, 생성된 고체를 감압 여과하고 훈풍 건조하여 목적 화합물 39.2 g (수율 92 %)을 얻었다.
[LCMS] : 540
<단계 3> 3'- bromospiro [ benzo[c]fluorene -7,9'- xanthene ]-6'- carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000028
상기 <단계 2>에서 얻은 3',6'-dibromospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene] 39 g (0.07 mol)에 CuCN 7.1 g (0.08)와 DMF 390 mL를 가하였다. 반응액을 150℃에서 12시간 동안 가열 환류한 다음, 상온으로 온도를 냉각하고, 반응액에 정제수 500 mL를 투입하여 반응을 종결시킨 후, E.A 2.0 L로 추출하고, 증류수로 세척하였다. 이후, 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류한 후 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 22.8 g (수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 486
[ 준비예 2] Core 2 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000029
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 1-(2-bromophenyl)naphthalene 대신 2,7-dibromo-9H-xanthen-9-one을 사용한 것을 제외하고는, 상기 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 15.5 g (58 %)을 얻었다.
[LCMS] : 486
[ 준비예 3] Core 3 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000030
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 1-(2-bromophenyl)naphthalene 대신 2-(2-bromophenyl)naphthalene을 사용한 것을 제외하고는, 상기 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 Core 1 의 구조이성질체에 해당하는 목적 화합물 28.1 g (68 %)을 얻었다.
[LCMS] : 486
[ 준비예 4] Core 4 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000031
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 1-(2-bromophenyl)naphthalene 및 3,6-dibromo-9H-xanthen-9-one 대신 1-bromo-2-phenoxybenzene 및 9-bromo-7-oxo-7H-benzo[c]fluorene-5-carbonitrile을 각각 사용한 것을 제외하고는, 상기 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 Core 1 의 구조 이성질체에 해당하는 목적 화합물 17.3 g (51 %)을 얻었다.
[LCMS] : 486
[ 준비예 5] Core 5 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000032
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 1-(2-bromophenyl)naphthalene 및 3,6-dibromo-9H-xanthen-9-one 대신 1-bromo-2-phenoxybenzene 및 10-bromo-7-oxo-7H-benzo[c]fluorene-5-carbonitrile을 각각 사용한 것을 제외하고는 상기 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 Core 4 의 구조 이성질체에 해당하는 목적 화합물 12.5 g (38 %)을 얻었다.
[LCMS] : 486
[ 준비예 6] Core 6 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000033
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 1-(2-bromophenyl)naphthalene 및 3,6-dibromo-9H-xanthen-9-one 대신 1-bromo-2-(3-chlorophenoxy)benzene과 7-oxo-7H-benzo[c]fluorene-5-carbonitrile을 각각 사용한 것을 제외하고는 상기 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 18.8 g (55 %)을 얻었다.
[LCMS] : 441
[ 준비예 7] 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000034
상기 [준비예 1]에서 합성된 3'-bromospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-6'-carbonitrile 15.0 g (30.8 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 9.4 g (37.0 mmol)에 디옥산 500 mL를 가한 다음, 여기에 Pd(dppf)Cl2 2.5 g (3.1 mmol)와 KOAc 9.1 g (92.5 mmol)을 첨가한 후 130 ℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 그 다음, 상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL를 투입하여 반응을 종결시키고, E.A 1.0 L로 추출하고, 증류수로 세척하였다. 이후, 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압 증류한 후 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 12.7 g (수율 77 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 준비예 8] 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-2'-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000035
준비예 7에서 사용된 Core-1 대신 준비예 2에서 합성된 Core-2(2'-bromospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-7'-carbonitrile)을 사용한 것을 제외하고는, [준비예 7]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.2 g (수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 준비예 9] 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[b]fluorene-11,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000036
준비예 7에서 사용된 Core-1 대신 준비예 2에서 합성된 Core-3(3'-bromospiro[benzo[b]fluorene-11,9'-xanthene]-6'-carbonitrile)을 사용한 것을 제외하고는, [준비예 7]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 8.8 g (수율 76 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 준비예 10] 9-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000037
준비예 7에서 사용된 Core-1 대신 준비예 2에서 합성된 Core-4(9-bromospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile)을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 7]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 13.3 g (수율 80 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 준비예 11] 10-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000038
준비예 7에서 사용된 Core-1 대신 준비예 2에서 합성된 Core-5(10-bromospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile)을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 7]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.5 g (수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 준비예 12] 3'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000039
준비예 7에서 사용된 Core-1 대신 준비예 2에서 합성된 Core-6(3'-chlorospiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile)을 사용한 것을 제외하고는, [준비예 7]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 8.5 g (수율 75 %)을 얻었다.
[LCMS] : 533
[ 합성예 1] 화합물 1 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000040
준비예 7에서 합성된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 8 g (15.0 mmol)과 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 4.4 g (16.5 mmol)에 dioxane 100 mL, H2O 25 mL를 가한 다음, 여기에 Pd(PPh3)4 0.87 g (0.7 mmol), K2CO3 6.2 g (45 mmol)을 첨가한 후, 120℃에서 3시간 동안 가열 환류하였다. 이후, 상온으로 온도를 냉각하고, 반응액에 정제수 200 mL로 반응을 종결하였다. 이후, 혼합액을 E.A 1.0 L로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 7.3 g (수율 76 %)을 얻었다.
[LCMS] : 638
[ 합성예 2] 화합물 4 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000041
합성예 1에서 사용된 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.2 g (수율 67 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 3] 화합물 8 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000042
합성예 1에서 사용된 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9.3 g (수율 80 %)을 얻었다.
[LCMS] : 728
[ 합성예 4] 화합물 15 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000043
합성예 1에서 사용된 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.5 g (수율 60 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 5] 화합물 21 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000044
준비예 7 에서 합성된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 10 g (18.7 mmol)과 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 9.3 g (20.6 mmol)에 dioxane 200 mL, H2O 50 mL를 가한 다음, 여기에 Pd(OAc)2 0.21 g (1.0 mmol), XPhos 0.89 g (1.9 mmol), Cs2CO3 12.2 g (37.5 mmol)을 첨가한 후, 120℃에서 3시간 가열 환류하였다. 이후, 상온으로 온도를 냉각하고, 반응액에 정제수 300 mL로 반응을 종결하였다. 이후, 혼합액을 E.A 1 L로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 10.2 g (수율 66 %)을 얻었다.
[LCMS] : 820
[ 합성예 6] 화합물 27 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000045
합성예 5에서 사용된 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.9 g (수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 80
[ 합성예 7] 화합물 32 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000046
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 8에서 합성된 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-2'-carbonitrile을 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1 과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9.4 g (수율 68 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 8] 화합물 38 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000047
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 8에서 합성된 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-2'-carbonitrile을 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1 과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.5 g (수율 78 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 9] 화합물 41 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000048
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 8에서 합성된 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-2'-carbonitrile을 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]furan-1-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.3 g (수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 804
[ 합성예 10] 화합물 44 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000049
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 8에서 합성된 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-2'-carbonitrile을 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 8.0 g (수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 790
[ 합성예 11] 화합물 49 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000050
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 9에서 합성된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[b]fluorene-11,9'-xanthene]-3'-carbonitrile을 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.3 g (수율 78 %)을 얻었다.
[LCMS] : 804
[ 합성예 12] 화합물 51 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000051
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 9에서 합성된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[b]fluorene-11,9'-xanthene]-3'-carbonitrile을 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.2 g (수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 790
[ 합성예 13] 화합물 55 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000052
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 10에서 합성된 9-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1 과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 4.9 g (수율 82 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 14] 화합물 59 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000053
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 10에서 합성된 9-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.6 g (수율 59 %)을 얻었다.
[LCMS] : 790
[ 합성예 15] 화합물 63 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000054
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 11에서 합성된 10-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1 과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.0 g (수율 74 %)을 얻었다.
[LCMS] : 714
[ 합성예 16] 화합물 65 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000055
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 11에서 합성된 합성된 10-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.0 g (수율 74 %)을 얻었다.
[LCMS] : 820
[ 합성예 17] 화합물 67 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000056
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 11에서 합성된 합성된 10-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.3 g (수율 69 %)을 얻었다.
[LCMS] : 790
[ 합성예 18] 화합물 71 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000057
합성예 1에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 12에서 합성된 3'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1 과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.7 g (수율 62 %)을 얻었다.
[LCMS] : 728
[ 합성예 19] 화합물 75 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000058
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 12에서 합성된 3'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 8.1 g (수율 74 %)을 얻었다.
[LCMS] : 790
[ 합성예 20] 화합물 78 의 합성
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000059
합성예 5에서 사용된 6'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-3'-carbonitrile 대신 준비예 12에서 합성된 3'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[benzo[c]fluorene-7,9'-xanthene]-5-carbonitrile 를 사용하고, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3''-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 5 와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.5 g (수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 867
[ 실시예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
합성예 1 에서 화합물 1을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
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 (80 nm) / NPB (15 nm) / ADN + 5 % DS-405 (30nm) / 화합물 1 (30 nm)/ LiF (1 nm)/ Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
이때 사용된 NPB, 및 ADN의 구조는 다음과 같다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000060
[ 실시예 2 내지 11] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 표 1의 전자 수송층 재료를 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[ 비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 Alq3를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때 사용된 Alq3의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000061
[ 평가예 1]
실시예 1 내지 11, 및 비교예 1 에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 전자수송층 물질 구동전압(V) 발광피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 1 화합물 1 3.5 450 9.5
실시예 2 화합물 4 3.3 450 9.8
실시예 3 화합물 27 3.2 451 9.3
실시예 4 화합물 38 3.4 450 9.6
실시예 5 화합물 44 3.7 449 9.8
실시예 6 화합물 49 3.1 450 9.9
실시예 7 화합물 51 3.6 451 9.5
실시예 8 화합물 59 3.6 451 9.6
실시예 9 화합물 63 3.3 450 8.9
실시예 10 화합물 65 3.4 449 9.7
실시예 11 화합물 71 3.3 450 9.5
비교예 1 Alq3 4.9 457 5.8
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물(화합물 1~71)을 전자 수송층에 사용한 실시예 1~11의 청색 유기 전계 발광 소자는 종래 전자 수송층 물질인 Alq3를 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[ 실시예 12] 청색 유기 EL 소자의 제조
합성예 1에서 합성된 화합물 1을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 EL 소자를 제작하였다.
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 (80 nm) / NPB (15 nm) / ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm) / 화합물 1 (5 nm) / Alq3 (25 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
이때 사용된 NPB, ADN 및 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure PCTKR2021019605-appb-img-000062
[ 실시예 13] ~ [ 실시예 20] 청색 유기 EL 소자의 제조
실시예 12 에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 1 대신 하기 표 2 에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 12와 동일하게 수행하여 청색 유기 EL 소자를 제조하였다.
[ 비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 12에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 1을 사용하지 않고, 전자 수송층 물질인 Alq3를 25 nm 대신 30 nm로 증착하는 것을 제외하고는, 실시예 12와 동일하게 수행하여 청색 유기 EL 소자를 제작하였다.
[ 평가예 2]
실시예 12 내지 20 및 비교예 2 에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 전자수송보조층 물질 구동 전압(V) 발광 피크(nm) 전류효율cd/A)
실시예 12 화합물 1 3.5 450 9.5
실시예 13 화합물 15 3.1 450 9.9
실시예 14 화합물 21 3.4 451 9.6
실시예 15 화합물 41 3.5 452 9.8
실시예 16 화합물 44 3.3 450 9.7
실시예 17 화합물 59 3.2 450 9.4
실시예 18 화합물 67 3.3 451 9.5
실시예 19 화합물 75 3.2 450 9.8
실시예 20 화합물 78 3.3 450 9.8
비교예 2 - 4.7 455 6.2
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물(화합물 1~78)을 전자수송보조층에 사용한 실시예 12 ~ 20의 청색 유기 EL 소자는 전자수송보조층 없이 Alq3로 된 전자수송층을 포함하는 비교예 2의 청색 유기 EL 소자에 비해 전류 효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000063
    (상기 화학식 1에서,
    X는 O, S 또는 N(R1)이고,
    환 Q는 벤젠환이고,
    a는 0 내지 4의 정수이고, b는 0 내지 6의 정수이며, 단 1≤a+b≤10 이고,
    m1 및 m2는 각각 0 또는 1이고, 단 1≤m1+m2≤2이며,
    다만, m1 또는 m2가 1인 경우, a가 1 내지 4의 정수이거나, 또는 b가 1 내지 6의 정수이며.
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 2개 이상의 N-함유하는 5-60원의 헤테로아릴기이고,
    n1 및 n2는 각각 0 내지 3의 정수이고,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1은 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 L1 및 L2의 아릴렌기와 헤테로아릴렌기, Ar1 및 Ar2의 헤테로아릴기, 및 R1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
  2. 제1항에 있어서,
    1.5 이상의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는, 유기 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000064
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000065
    (상기 화학식 2 및 3에서,
    X, a, b, m1, m2, n1, n2, Ar1 및 Ar2는 각각 제1항에서 정의한 바와 같음).
  4. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000066
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000067
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000068
    (상기 화학식 4 내지 6에서,
    X, 환 Q, n1, n2, Ar1 및 Ar2는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a1 및 b1는 각각 1 내지 4의 정수임).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환기 EWG1 내지 EWG3로 이루어진 군에서 선택된, 유기 화합물:
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000069
    (상기 EWG1 내지 EWG3에서,
    Y1 내지 Y3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이고, 다만 Y1 내지 Y3 중 적어도 2개는 N이며,
    Y4 내지 Y6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이고, 다만 Y4 내지 Y6 중 적어도 2개는 N이며,
    Y7 내지 Y9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R7)이고, 다만 Y7 내지 Y9 중 적어도 2개는 N이며,
    x는 0 내지 2의 정수이고,
    y 및 z은 각각 0 내지 4의 정수이며,
    R2 내지 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 R2 내지 R7의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 EWG1 내지 EWG3에서,
    R2 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C30의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환기 EWG1-1 또는 EWG1-2인, 유기 화합물:
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000070
    (상기 EWG1-1 및 EWG1-2에서,
    복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 하기 치환기 S1 내지 S3으로 이루어진 군에서 선택되고,
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000071
    상기 S1 내지 S3에서, Y는 O 또는 S임).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 Link-1 내지 Link-8로 이루어진 군에서 선택된 링커기인, 유기 화합물:
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000072
    (상기 Link-1 내지 Link-8에서,
    Z은 O, S 또는 N(R8)이고,
    R8은 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
  9. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 7 내지 18 중 어느 하나로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000073
    [화학식 8]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000074
    [화학식 9]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000075
    [화학식 10]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000076
    [화학식 11]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000077
    [화학식 12]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000078
    [화학식 13]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000079
    [화학식 14]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000080
    [화학식 15]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000081
    [화학식 16]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000082
    [화학식 17]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000083
    [화학식 18]
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000084
    (상기 화학식 7 내지 18에서,
    X, n1 및 n2는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a1 및 b1은 각각 1 내지 4의 정수이고,
    Y1 내지 Y3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이고, 다만 Y1 내지 Y3 중 적어도 2개는 N이며,
    Z은 O, S 또는 N(R8)이고,
    c는 0 내지 4의 정수이며,
    d는 0 내지 3의 정수이고,
    복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
    R2, R5, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 R2, R5, R8 및 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
  10. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 (1) 내지 (78)로 이루어진 군에서 선택된 유기 화합물:
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000085
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000086
    Figure PCTKR2021019605-appb-img-000087
    .
  11. 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층 또는 전자수송 보조층인, 유기 전계 발광 소자.
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