WO2024136541A1 - 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a novel organic luminescent compound and an organic electroluminescent device using the same. More specifically, it relates to a compound with excellent electron transport ability, luminescence ability, and thermal stability, and luminous efficiency, driving voltage, and lifespan by including the same in one or more organic material layers. It relates to an organic electroluminescent device with improved properties such as.
- an organic electroluminescent device when a voltage is applied between two electrodes, holes are injected into the organic material layer from the anode, and electrons are injected into the organic material layer from the cathode. When the injected hole and electron meet, an exciton is formed, and when this exciton falls to the ground state, light is emitted. At this time, the material used as the organic material layer can be classified into light-emitting material, hole injection material, hole transport material, electron transport material, electron injection material, etc., depending on its function.
- Light-emitting materials can be divided into blue, green, and red light-emitting materials according to their emission color, and yellow and orange light-emitting materials to achieve better natural colors. Additionally, in order to increase color purity and increase luminous efficiency through energy transfer, a host/dopant system can be used as a luminescent material.
- Dopant materials can be divided into fluorescent dopants using organic materials and phosphorescent dopants using metal complex compounds containing heavy atoms such as Ir and Pt. At this time, because the development of phosphorescent materials can theoretically improve luminous efficiency by up to four times compared to fluorescence, much research is being conducted on phosphorescent host materials as well as phosphorescent dopants.
- hole injection layer and hole transport layer. NPB, BCP, Alq 3 , etc. are widely known as hole blocking layer and electron transport layer materials, and anthracene derivatives are reported as light emitting layer materials.
- 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 light emitting layer materials, produce blue, green, and red colors. (red) is used as a phosphorescent dopant material, and 4,4-dicarbazolybiphenyl (CBP) is used as a phosphorescent host material.
- the present invention provides a novel compound that has excellent electron injection and transport capabilities, electrochemical stability, thermal stability, etc., and can be used as an organic material layer material, specifically an electron transport layer material and/or an electron transport auxiliary layer material, of an organic electroluminescent device. This is a technical task.
- Another technical task of the present invention is to provide an organic electroluminescent device with low driving voltage, high luminous efficiency, and improved lifespan including the novel compound.
- the present invention provides a compound represented by the following formula (1).
- X 1 to X 6 are the same or different from each other, and are each independently C(R 3 ) or N, provided that at least one of X 1 to
- Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently represents a C 1 to C 40 alkyl group, a C 2 to C 40 alkenyl group, a C 2 to C 40 alkynyl group, and a C 3 to C 40 cycloalkyl group. , heterocycloalkyl group with 3 to 40 nuclear atoms, aryl group with C 6 to C 60 , heteroaryl group with 5 to 60 nuclear atoms, alkyloxy group with C 1 to C 40 , aryloxy with C 6 to C 60.
- Period C 3 ⁇ 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 arylphos It is selected from the group consisting of a pin group, a C 6 to C 60 arylphosphine oxide group, and a C 6 to C 60 arylamine group,
- R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are each independently an alkyl group of C 1 to C 40 or an aliphatic hydrocarbon ring formed by combining with any adjacent substituent,
- R 3 is hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 Cycloalkyl group, heterocycloalkyl group with 3 to 40 nuclear atoms, aryl group with C 6 to C 60 , heteroaryl group with 5 to 60 nuclear atoms, alkyloxy group with C 1 to C 40 , C 6 to C 60 Aryloxy group, C 3 ⁇ 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 It is selected from the group consisting of an arylphosphine group, a C 6 to C 60 arylphosphine oxide group, and a C 6 to C 60 arylamine group, and a plurality of R 3 is
- n 1 or 2
- Ar 1 to Ar 2 , R 1 to R 3 alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, alkylsilyl group, arylsilyl group , alkyl boron group, aryl boron group, aryl phosphine group, aryl phosphine oxide group, and aryl amine group are each independently deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group with 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, 5 to 5 nuclear atoms 60 heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6
- the present invention provides an organic electroluminescent device comprising 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 includes a compound represented by Formula 1 above. provides.
- the organic material layer containing the compound represented by Formula 1 may be selected from the group consisting of a light-emitting layer, a light-emitting auxiliary layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, a lifespan improvement layer, an electron transport layer, and an electron transport auxiliary layer.
- the compound represented by Formula 1 may be included as at least one material among the phosphorescent host material, the electron transport layer, and the electron transport auxiliary layer of the light emitting layer.
- the compound represented by Formula 1 has excellent electron transport ability, luminescence ability, heat resistance, etc., and therefore can be used as an organic material layer material of an organic electroluminescent device.
- the compound represented by Formula 1 of the present invention when used as an electron transport layer or electron transport auxiliary layer material, it has high thermal stability, low driving voltage, fast mobility, high current efficiency, and long life characteristics compared to conventional host materials or electron transport materials. can indicate.
- the organic electroluminescent device containing the compound of Formula 1 can be greatly improved in aspects such as excellent light emission performance, low driving voltage, long life, and high efficiency, and can therefore be effectively applied to full color display panels.
- the present invention provides a new compound that has excellent electron transport ability and thermal stability, enabling low driving voltage, high luminous efficiency, and long lifespan of the device.
- the compound includes an azine moiety with an advantageous electron transporting ability and a fluorene-based moiety in which at least one cyano group is substituted, and these compounds have an electron withdrawing group (EWG). It forms the basic skeleton by combining with another azine-based linker.
- EWG electron withdrawing group
- the compound of Formula 1 having this structure contains at least two functional groups with strong electron-withdrawing ability (EWG), such as triazine or pyridine, and at least one cyano group, making it more effective in electron injection and electron transport. It has suitable physical and chemical properties. Accordingly, when the compound of Formula 1 is applied as a material for the electron transport layer or the electron transport auxiliary layer, it can well accept electrons from the cathode and smoothly transfer electrons to the light-emitting layer. As a result, the driving voltage of the device is lowered and high efficiency and Long life characteristics can be induced.
- EWG electron-withdrawing ability
- another azine-based linker with EWG properties e.g., pyridine
- an azine-based moiety e.g., triazine
- a fluorene moiety with a substituted cyano group e.g., pyridine
- a structure in which an aliphatic hydrocarbon ring group is substituted at the 9th position of the fluorene moiety substituted with a cyano group can be adopted.
- These aliphatic hydrocarbon ring groups are chemically and physically stable and can contribute to high efficiency and long lifespan by increasing the stability of the molecular structure. Accordingly, compared to the conventional structure in which an alkyl or aryl group is substituted at the 9th position of fluorene, it is superior in terms of glass transition temperature (Tg) by securing more structural and thermal stability.
- Tg glass transition temperature
- aliphatic ring groups such as cyclohexyl groups have a chair form, so they form a uniform morphology and have excellent device characteristics.
- the compound represented by Formula 1 of the present invention has high triplet energy, it can prevent excitons generated in the light-emitting layer from diffusing (moving) to the adjacent electron transport layer or hole transport layer.
- the compound can induce polarization within the material by introducing a strong EWG such as cyanofluorene, triazine, or pyridine, resulting in a wide band gap, and utilizes this to block holes coming from the light-emitting layer.
- a strong EWG such as cyanofluorene, triazine, or pyridine
- This can increase the stability of the device. Therefore, the number of excitons contributing to light emission in the light-emitting layer can be increased, thereby improving the light-emitting efficiency of the device, and the durability and stability of the device can be improved, effectively increasing the lifespan of the device.
- Most of the developed materials are capable of low-voltage operation and thus exhibit physical characteristics that improve their lifespan.
- the compound represented by Formula 1 of the present invention is used as an organic material layer material of an organic electroluminescent device, preferably as a light emitting layer material (blue, green and/or red phosphorescent host material), electron transport layer/injection layer material, and light emitting layer material.
- a light emitting layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- electron transport layer/injection layer material electron transport layer/injection layer material
- light emitting layer material preferably as a light emitting layer material (blue, green and/or red phosphorescent host material
- electron transport layer/injection layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- light emitting layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- electron transport layer/injection layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- light emitting layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- auxiliary layer material blue, green and/or red phosphorescent host material
- the compound represented by Formula 1 is an electron withdrawing group (EWG) with excellent electron transport ability, and is a fluorene-based group substituted with a nitrogen-containing heterocycle (e.g., X 1 to X 3 -containing ring) and at least one cyano group. It contains moieties, which are linked through an azine-based linker of another EWG characteristic (e.g., a ring containing X 4 to X 6 ) to form a basic skeleton.
- EWG electron withdrawing group
- the nitrogen-containing heterocycle (eg, X 1 to X 3 -containing ring) is a monocyclic nitrogen-containing heteroaryl group containing at least one nitrogen atom.
- X 1 to . Preferably it contains 2 to 3 N's. In this way, by including 2 to 3 nitrogen-containing heterocycles, it exhibits superior electron absorption characteristics and is advantageous for electron injection and transport.
- R 3 is hydrogen, deuterium (D), C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, number of nuclear atoms 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 to C 60 aryl group, 5 to 60 nuclear atoms heteroaryl group, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 3 ⁇ 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 arylphosphanyl group, C 6 ⁇ C 60 monoarylphosphinyl group, C 6 ⁇ C 60 diarylphosphinyl group, C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 5 ⁇ C 60 arylheteroarylamine group
- R 3 is preferably selected from the group consisting of hydrogen, deuterium (D), an alkyl group of C 1 to C 40 , an aryl group of C 6 to C 60 , and a heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms.
- the nitrogen-containing heterocycle may be further specified as one selected from the following structural formula. However, it is not limited to this.
- Ar 1 and Ar 2 are each as defined in Formula 1.
- the nitrogen - containing heterocycle (e.g., X 1 to These Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently represents a C 1 to C 40 alkyl group, a C 2 to C 40 alkenyl group, a C 2 to C 40 alkynyl group, or a C 3 to C 40 cyclo group.
- Ar 1 and Ar 2 may each independently be an aryl group having C 6 to C 60 or a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms.
- Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and may each independently be embodied in any one selected from the following structural formulas. However, it is not limited to this.
- the compound represented by Formula 1 according to the present invention includes a fluorene-based moiety in which at least one cyano group is substituted on the other side of a nitrogen-containing heterocycle (eg, X 1 to X 3 -containing ring).
- a nitrogen-containing heterocycle eg, X 1 to X 3 -containing ring.
- the number (m) of cyano groups substituted for this fluorene-based moiety is not particularly limited, and may be, for example, 1 or 2.
- R 1 and R 2 may be introduced into the fluorene-based moiety. These R 1 and R 2 are the same or different from each other, and are each independently an alkyl group of C 1 to C 40 or an aliphatic hydrocarbon ring formed by combining with any adjacent substituent (eg, R 1 to R 2 ). As such, a compound containing an alkyl group or an aliphatic hydrocarbon ring at the 9th position of fluorene may be represented by Formula 2 or Formula 3 below.
- Ring A is a typical monocyclic or polycyclic aliphatic hydrocarbon ring known in the art, and is specifically an aliphatic hydrocarbon ring group having 5 to 10 carbon atoms.
- X 1 ⁇ X 6 , Ar 1 ⁇ Ar 2 , and R 1 ⁇ R 2 are each as defined in Formula 1.
- the compound represented by Formula 3 may be further specified as any one of Formulas 3a to 3d below.
- X 1 ⁇ X 6 , and Ar 1 ⁇ Ar 2 are each as defined in Formula 1.
- at least one substituent known in the art e.g., the same as the R 3 defining moiety may be substituted.
- the fluorene-based moiety substituted with the nitrogen-containing heterocycle e.g., X 1 to , X 4 ⁇ X 6 containing ring
- the linker (L) is present, the HOMO region can be expanded to provide a benefit to the HOMO-LUMO distribution, and charge transfer efficiency can be increased through appropriate overlap of HOMO-LUMO.
- azine-based linkers with EWG properties e.g., rings containing X 4 to LUMO can be implemented.
- the azine-based linker (eg, X 4 to X 6 -containing ring) is a monocyclic nitrogen-containing heteroarylene group containing at least one nitrogen atom.
- X 4 to X 6 are the same or different from each other and are each independently C(R 3 ) or N, provided that at least one of X 4 to Specifically, it contains 1 to 3 N, and preferably contains 1 N.
- Specific examples of such azine-based linkers include pyridine-based moieties, pyrimidine-based moieties, pyrazine-based moieties, and triazine-based moieties.
- the azine-based linker (e.g., X 4 to X 6 containing ring moiety) may be embodied in any one selected from the following structural formulas. However, it is not limited to this.
- Ar 1 to Ar 2 , R 1 to R 3 alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, alkyl Silyl group, arylsilyl group, alkyl boron group, aryl boron group, aryl phosphine group, aryl phosphine oxide group, and aryl amine group are each independently hydrogen, deuterium (D), 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 with 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 Aryl group, heteroaryl group with 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C
- the compound represented by Formula 1 may be further specified as one of the following Formulas 4 to 7 at the cyano group binding site substituted for the fluorene-based moiety.
- Formulas 4 to 7 at the cyano group binding site substituted for the fluorene-based moiety.
- it is not limited to this.
- X 1 ⁇ X 6 , Ar 1 ⁇ Ar 2 , and R 1 ⁇ R 2 are each as defined in Formula 1.
- the compound represented by Formula 1 has the following Formulas 8 to 11 at the binding site of the fluorene-based moiety connected to the azine-based linker (e.g., X 4 to X 6 -containing ring) It can be more specific to one of the following. However, it is not limited to this.
- X 1 ⁇ X 6 , Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 2 and m are each as defined in Formula 1.
- the compound represented by Formula 1 is composed of an azine-based moiety (eg, X 1 to X 3- containing ring) and an azine-based linker (eg, X 4 to X 6 -containing ring).
- an azine-based moiety eg, X 1 to X 3- containing ring
- an azine-based linker eg, X 4 to X 6 -containing ring.
- it may be further specified as one of the following formulas 12 to 14. However, it is not limited to this.
- Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 2 and m are each as defined in Formula 1.
- the compounds represented by Formulas 12 to 14 may be further specified as any of the following Formulas 12a to 15d.
- Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 2 and m are each as defined in Formula 1.
- the compound represented by Formula 1 according to the present invention described above may be further specified as a compound represented by any one of compounds 1 to 135 exemplified below.
- the compound represented by Formula 1 of the present invention is not limited to those exemplified below.
- nuclear atom number refers to the number of ring atoms constituting a ring structure
- the nuclear atom refers to carbon or a heteroatom selected from the group consisting of N, O, S, and Se. can do.
- the number of nuclear atoms of pyridine is 6, including 5 C and 1 N that make up the pyridine ring.
- alkyl refers to a monovalent substituent derived from a straight-chain or branched-chain saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms. Examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, etc., but are not limited thereto.
- alkenyl refers to a monovalent substituent derived from a straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms and having one or more carbon-carbon double bonds. Examples thereof include vinyl, allyl, isopropenyl, 2-butenyl, etc., but are not limited thereto.
- alkynyl refers to a monovalent substituent derived from a straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms and having one or more carbon-carbon triple bonds. Examples thereof include ethynyl, 2-propynyl, etc., but are not limited thereto.
- aryl refers to a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 40 carbon atoms, either a single ring or a combination of two or more rings.
- a form in which two or more rings are simply attached to each other (pendant) or condensed may also be included. Examples of such aryl include phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, etc., but are not limited thereto.
- heteroaryl refers to a monovalent substituent derived from a monoheterocyclic or polyheterocyclic aromatic hydrocarbon having 5 to 40 nuclear atoms. At this time, at least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons, is replaced with a heteroatom such as N, O, S or Se.
- a form in which two or more rings are simply pendant or condensed with each other may be included, and a condensed form with an aryl group may also be included.
- heteroaryls include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, and triazinyl, phenoxathienyl, indolizinyl, and indolyl ( Polycyclic rings such as indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl, and 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl , 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, etc., but are not limited thereto.
- aryloxy is a monovalent substituent represented by RO-, where R refers to aryl having 5 to 40 carbon atoms.
- R refers to aryl having 5 to 40 carbon atoms.
- Examples of such aryloxy include phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, etc., but are not limited thereto.
- alkyloxy is a monovalent substituent represented by R'O-, where R' refers to alkyl having 1 to 40 carbon atoms and has a linear, branched, or cyclic structure. may include.
- alkyloxy include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-propoxy, t-butoxy, n-butoxy, and pentoxy.
- arylamine refers to an amine substituted with aryl having 6 to 40 carbon atoms.
- cycloalkyl refers to 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, and adamantine.
- heterocycloalkyl refers to a monovalent substituent derived from a non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 nuclear atoms, and at least one carbon, preferably 1 to 3 carbons in the ring, is N, O, S Or it is substituted with a hetero atom such as Se.
- heterocycloalkyl include, but are not limited to, morpholine and piperazine.
- alkylsilyl refers to silyl substituted with alkyl having 1 to 40 carbon atoms
- arylsilyl refers to silyl substituted with aryl having 5 to 40 carbon atoms.
- condensed ring means a condensed aliphatic ring, a condensed aromatic ring, a condensed heteroaliphatic ring, a condensed heteroaromatic ring, or a combination thereof.
- the present invention provides an electron transport layer containing the compound represented by Formula 1 above.
- the electron transport layer serves to move electrons injected from the cathode to an adjacent layer, specifically the light emitting layer.
- the compound represented by Formula 1 may be used alone as an electron transport layer (ETL) material, or may be mixed with electron transport layer materials known in the art. It is preferably used alone.
- ETL electron transport layer
- Electron transport layer materials that can be mixed with the compound of Formula 1 include electron transport materials commonly known in the art.
- Non-limiting examples of usable electron transport materials include oxazole-based compounds, isoxazole-based compounds, triazole-based compounds, isothiazole-based compounds, oxadiazole-based compounds, thiadiazole-based compounds, perylene ( perylene)-based compounds, aluminum complexes (e.g. Alq 3 (tris(8-quinolinolato)-aluminium) BAlq, SAlq, Almq3, gallium complexes (e.g. Gaq'2OPiv, Gaq '2OAc, 2(Gaq'2)), etc. can be used alone or two or more types can be used together.
- the present invention provides an auxiliary electron transport layer containing the compound represented by Formula 1 above.
- the electron transport layer is disposed between the light-emitting layer and the electron transport layer, and serves to prevent excitons or holes generated in the light-emitting layer from diffusing into the electron transport layer.
- the compound represented by Formula 1 may be used alone as an electron transport auxiliary layer material, or may be mixed with electron transport layer materials known in the art. It is preferably used alone.
- 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.
- the electron transport auxiliary layer may include an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative (eg, BCP), a heterocyclic derivative containing nitrogen, etc.
- the compound of Formula 1 and the electron transport auxiliary layer material are mixed, their mixing ratio is not particularly limited and can be appropriately adjusted within a range known in the art.
- organic electroluminescent device organic EL device
- Formula 1 organic electroluminescent device
- the present invention is an organic electroluminescent device comprising an anode, a cathode, and 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 is It includes a compound represented by Formula 1 above.
- the above compounds may be used alone or in combination of two or more types.
- the one or more organic material layers may be any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a light emission auxiliary layer, a lifespan improvement layer, an electron transport layer, an electron transport auxiliary layer, and an electron injection layer, and at least one of these organic materials layers has the formula above. Includes compounds indicated by 1.
- the organic material layer containing the compound of Formula 1 may be a light-emitting layer, a light-emitting auxiliary layer, an electron transport layer, an electron transport auxiliary layer, and/or a lifespan improvement layer, and more specifically, it is preferably an electron transport layer or an electron transport auxiliary layer. do.
- the light-emitting layer of the organic electroluminescent device according to the present invention includes a host material and a dopant material, and in this case, the host material may include the compound of Formula 1 above. Additionally, the light-emitting layer of the present invention may include a compound known in the art other than the compound of Formula 1 as a host.
- the compound represented by Formula 1 is included as a light-emitting layer material of an organic electroluminescent device, preferably a blue, green, and red phosphorescent host material, the binding force between holes and electrons in the light-emitting layer increases, thereby increasing the efficiency of the organic electroluminescent device. (Luminous efficiency and power efficiency), lifespan, brightness, and driving voltage can be improved.
- the compound represented by Formula 1 is preferably included in an organic electroluminescent device as a green and/or red phosphorescent host, fluorescent host, or dopant material.
- the compound represented by Formula 1 of the present invention is a green phosphorescent exciplex N-type host material of a highly efficient light-emitting layer.
- the structure of the organic electroluminescent device of the present invention is not particularly limited, but may be a structure in which a substrate, an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an auxiliary light emitting layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially stacked.
- the hole injection layer, hole transport layer, auxiliary light emitting layer, light emitting layer, electron transport layer, and electron injection layer may include the compound represented by Formula 1, preferably a light emitting layer, more preferably a phosphorescent host. may include a compound represented by Formula 1 above.
- an electron injection layer may be additionally laminated on the electron transport layer.
- the structure of the organic electroluminescent device of the present invention may be 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 of the present invention can be manufactured by forming an organic material layer and an electrode using materials and methods known in the art, except that at least one layer of the above-mentioned organic material layer contains the compound represented by Formula 1 above. there is.
- the organic material layer may be formed by vacuum deposition or solution application.
- the solution application method include, but are not limited to, spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, or thermal transfer.
- the substrate used in manufacturing the organic electroluminescent device of the present invention is not particularly limited, and examples include silicon wafers, quartz, glass plates, metal plates, plastic films and sheets, etc.
- the anode material may be any cathode material known in the art without limitation.
- examples 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), and 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), and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO:Al or SnO 2 :
- any anode material known in the art may be used without limitation.
- examples include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, or lead, or alloys thereof; and multilayer structure materials such as LiF/Al or LiO2/Al, etc., but are not limited thereto.
- hole injection layer, hole transport layer, electron injection layer, and electron transport layer are not particularly limited, and common materials known in the art can be used without limitation.
- 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (30.0g, 112.1mmol) and (4-bromopyridin-3-yl)boronic acid (22.1g, 112.1mmol), Pd(PPh 3 ) 4 (3.9g, 3.4mmol) and K 2 CO 3 ( 46.5g, 336.2mmol) were added to 300ml of Toluene, 45ml of Ethanol, and 45ml of Water, heated and refluxed for 2 hours.
- a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) to a thickness of 1200 ⁇ was washed with distilled water ultrasonic waves. After cleaning with distilled water, ultrasonic cleaning with solvents such as isopropyl alcohol, acetone, and methanol, drying, transferring to a UV OZONE cleaner (Power sonic 405, Hwashin Tech), and then cleaning the substrate for 5 minutes using UV.
- the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
- Compound A and Compound B were co-deposited at a weight ratio of 98:2 to form a 100 ⁇ thick hole injection layer, and then Compound A was deposited on top of the hole injection layer to form a 1400 ⁇ thick layer. A hole transport layer was formed. Thereafter, Compound C was deposited on the top of the hole transport layer to a thickness of 50 ⁇ to form a hole transport auxiliary layer, and Compound D and Compound E were co-deposited at a weight ratio of 98:2 to form a 200 ⁇ thick light emitting layer.
- Compound F was deposited on top of the emitting layer to form a 50 ⁇ thick electron transport auxiliary layer, and then Compound 001 and Compound G were co-deposited at a weight ratio of 1:1 to form an electron transport layer with a 300 ⁇ thickness.
- LiF was deposited on top of the electron transport layer to form an electron injection layer with a thickness of 10 ⁇ , and then Al was deposited on top of the electron injection layer to form a cathode with a thickness of 1000 ⁇ , thereby manufacturing an organic light emitting device.
- a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the compounds listed in Table 1 below were used instead of Compound 001 as the electron transport layer material.
- Blue organic electroluminescent devices of Comparative Examples 1 to 5 were manufactured in the same manner as Example 1, except that Compounds H to L were used instead of Compound 001 as the electron transport layer material.
- Example 1 Compound 001 3.5 453 9.2
- Example 2 Compound 003 3.5 454 8.8
- Example 3 Compound 004 3.6 453 8.8
- Example 4 Compound 013 3.7 452 8.9
- Example 5 Compound 015 3.7 451 8.9
- Example 6 Compound 016 3.8 454 8.5
- Example 7 Compound 022 3.4 453 9.5
- Example 8 Compound 040 3.4 455 9.3
- Example 9 Compound 046 4.0 452 8.7
- Example 10 Compound 067 3.9 453 8.8
- Example 11 Compound 091 3.5 456 9.6
- Compound J 4.9 456 7.4 Comparative Example 4
- Compound K 4.8 455 8.0 Comparative Example 5 Compound L 5.5 453 6.2
- the blue organic electroluminescent devices of Examples 1 to 12 using the compounds of the present invention as electron transport layer materials are the blue organic electroluminescent devices of Comparative Examples 1 to 4 using compounds H to K as electron transport layer materials. It was found that it showed superior performance in terms of driving voltage, emission peak, and current efficiency compared to light-emitting devices.
- the blue organic electroluminescent devices of Comparative Examples 1 to 3 using compounds containing a phenylene linker between the triazine and the fluorene-based moiety e.g., compounds H to K
- the blue organic electroluminescent device of Comparative Example 5 which used a compound in which triazine and cyanocarbazole-based moieties are directly bonded and does not include a linker (e.g., Compound L) as an electron transport layer material, was determined by the driving voltage and light emission of the device. It showed poor performance in terms of peak and current efficiency.
- the blue organic electroluminescent devices of Examples 1 to 12 include a triazine moiety and a cyano fluorene-based moiety with excellent electron transport ability and stability, and the moieties form an azine-based linker that improves electron flow. It was confirmed that by including a compound linked through (e.g., pyridine) as the electron transport layer material, it was possible to simultaneously secure a low driving voltage, excellent emission peak, and high current efficiency characteristics compared to the devices of Comparative Examples 1 to 5.
- a compound linked through e.g., pyridine
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
본 발명은 캐리어 수송능 및 열적 안정성이 우수한 신규 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자수송능, 발광능과 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 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.
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 전자 주입 및 수송능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 모두 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 구체적으로 전자수송층 재료 및/또는 전자수송 보조층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 기술적 과제로 다.
또한 본 발명은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것도 또 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1에서,
X1 내지 X6는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3) 또는 N이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나와 X4 내지 X6 중 적어도 하나는 각각 N을 포함하며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 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, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기이거나 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 지방족 탄화수소 고리이며,
R3는 수소, 중수소(D), 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거며, 복수의 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며,
m은 1 또는 2의 정수이며,
상기 Ar1 내지 Ar2, R1 내지 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 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 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
여기서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이때 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송능, 발광능, 내열성 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료로 사용할 경우 종래의 호스트 재료 또는 전자 수송 재료에 비해 높은 열적 안정성, 낮은 구동전압, 빠른 모빌리티, 높은 전류효율 및 장수명 특성을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 상기 화학식 1로 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 우수한 발광성능, 낮은 구동전압, 장수명, 및 높은 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있고, 따라서 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<신규 유기화합물>
본 발명은 전자수송능과 열적 안정성이 우수하여 소자의 낮은 구동전압과 높은 발광효율, 장수명 특성을 발휘할 수 있는 신규 화합물을 제공한다.
구체적으로, 상기 화합물은 전자 수송능(Electron Transporting)이 유리한 아진기 모이어티와, 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌계 모이어티를 포함하며, 이들이 전자끌개능력(electron withdrawing group, EWG)을 가진 또 다른 아진계 링커를 통해 결합하여 기본 골격을 이룬다.
이러한 구조를 갖는 화학식 1의 화합물은, 트리아진 또는 피리딘 등과 같은 강한 전자끌개능력(EWG)을 가진 작용기를 적어도 2개 이상 포함함과 동시에 하나 이상의 시아노기를 포함함으로써, 전자주입 및 전자수송에 더욱 적합한 물리화학적 성질을 갖게 된다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 화합물을 전자수송층 또는 전자수송 보조층의 재료로 적용시, 음극으로부터 전자를 잘 수용할 수 있어 발광층으로 전자를 원활히 전달할 수 있으며, 결과적으로 소자의 구동전압을 낮추고 고효율 및 장수명 특성을 유도할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 EWG 특성의 아진계 모이어티(예, 트리아진)와 시아노기가 치환된 플루오렌 모이어티를 연결하는 연결기(linker)로서 EWG 특성을 가진 또 다른 아진계 링커(예, 피리딘)을 도입함으로써, 종래 아릴렌계 링커를 포함하는 동일 구조의 화합물 대비 전자 흐름도를 개선하고, 풍부한 전자 밀집도로 인해 낮은 LUMO를 달성하여 빠른 전자 수송능력의 우수한 ETL 재료를 제공할 수 있다. 이러한 화합물을 소자에 적용시 낮은 구동 전압과 높은 효율 특성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 시아노기기가 치환된 플루오렌 모이어티의 9번 위치에 지방족 탄화수소 고리기가 치환된 구조를 채택할 수 있다. 이러한 지방족 탄화수소 고리기는 화학적 및 물리적으로 안정하여 분자 구조의 안정성을 상승시킴으로써 고효율과 장수명의 특성에 기여할 수 있다. 이에 따라, 종래 플루오렌의 9번 위치에 알킬기나 아릴기가 치환된 구조에 비해, 보다 구조적 및 열적 안정성을 확보하여 유리전이온도(Tg) 면에서 우수하다. 또한 시클로헥실기 등의 지방족 고리기는 체어폼을 가지므로, 균일한 모폴로지를 형성하여 소자적 특성이 우수하다.
아울러 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 인접하는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 확산(이동)되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 화합물은 시아노플루오렌, 트리아진 또는 피리딘과 같은 강한 EWG 를 도입함으로써, 재료 내 분극성을 유발하여 넓은 밴드 갭을 유발할 수 있으며, 이를 활용하여 발광층으로부터 넘어오는 정공(Hole)을 차단하여 소자의 안정성을 높여줄 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. 개발된 재료들이 대부분 저전압 구동이 가능하여 이로 인한 수명이 개선되는 물리적 특징들을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 전자 수송층/주입층 재료, 발광 보조층 재료, 수명개선층 재료로 적용할 경우, 유기 전계 발광 소자의 성능 및 수명 특성이 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물을 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료로 활용할 경우 소자의 효율, 구동전압 및 수명 특성 면에서 월등히 우수한 성능 개선 효과를 기대할 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 결과적으로 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자 수송능이 뛰어난 전자 끄는기(EWG)로서 함질소 헤테로환(예, X1~X3 함유 환)과 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌계 모이어티를 포함하고, 이들이 또 다른 EWG 특성의 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)를 통해 결합하여 기본 골격을 이룬다.
상기 함질소 헤테로환(예, X1~X3 함유환)은 적어도 1개의 질소 원자를 포함하는 단환식 함질소 헤테로아릴기이다. 함질소 헤테로방향족환의 일 실시예를 들면, X1 내지 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3) 또는 N이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N을 포함한다. 바람직하게는 2~3개의 N을 포함하는 것이다. 이와 같이 2~3개의 질소를 함유하는 헤테로환을 포함함으로써 보다 우수한 전자흡수 특성을 나타내어 전자 주입 및 수송에 유리하다.
여기서, R3은 수소, 중수소(D), 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, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다. 이때 복수의 R1은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 구체적으로, R3은 수소, 중수소(D), C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
일 구체예를 들면, 함질소 헤테로환은 하기 구조식에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
Ar1 및 Ar2는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 함질소 헤테로환(예, X1~X3 함유환)에는 다양한 치환체로서 Ar1 내지 Ar2가 각각 치환될 수 있다. 이러한 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 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, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나 또는 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티일 수 있다. 구체적으로, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 또는 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기일 수 있다.
일 구체예를 들면, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나로 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구조식에서,
*는 화학식 1과 연결되는 부위이다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R3 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 함질소 헤테로환(예, X1~X3 함유 환)의 타측에 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌계 모이어티를 포함한다. 이러한 플루오렌계 모이어티에 치환되는 시아노기의 개수(m)는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 1개 또는 2개일 수 있다.
상기 플루오렌계 모이어티에는 R1 및 R2가 도입될 수 있다. 이러한 R1 및 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기이거나 또는 임의의 인접한 치환기(예, R1~R2)와 결합하여 형성된 지방족 탄화수소 고리이다. 이와 같이, 플루오렌의 9번 위치에 알킬기 또는 지방족 탄화수소 고리를 포함하는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 또는 3에서,
환 A는 당 분야에 공지된 통상의 단환 또는 다환의 지방족 탄화수소 고리로서, 구체적으로 탄소수 5 내지 10의 지방족(aliphatic) 탄화수소 고리기이다.
X1~X6, Ar1~Ar2, 및 R1~R2는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
일 구체예를 들면, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3a 내지 화학식 3d 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다.
[화학식 3a]
[화학식 3b]
[화학식 3c]
[화학식 3d]
상기 화학식 3a 또는 3d에서,
X1~X6, 및 Ar1~Ar2는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R3 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 함질소 헤테로환(예, X1~X3 함유 환)과 적어도 하나의 시아노기가 치환된 플루오렌계 모이어티는, 또 다른 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)를 통해 연결된다. 이와 같이 링커(L)가 존재할 경우, HOMO 영역을 확장시켜 HOMO-LUMO 분포에 이득을 주고, HOMO-LUMO의 적절한 중첩을 통하여 전하 이동 효율을 높일 수 있다. 특히, EWG 특성을 갖는 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)는 종래 EDG 특성의 아릴렌계 링커(예, 페닐렌, 바이페닐렌) 대비 전자흐름도를 개선하고 풍부한 전자 밀집도로 인해 낮은 LUMO를 구현할 수 있다.
상기 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)는 적어도 1개의 질소 원자를 포함하는 단환식 함질소 헤테로아릴렌기이다. 아진계 링커의 일 실시예를 들면, X4 내지 X6는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3) 또는 N이고, 다만 X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N을 포함한다. 구체적으로 1~3개의 N을 포함하며, 바람직하게는 1개의 N을 포함하는 것이다. 이러한 아진계 링커의 구체적인 일례를 들면, 피리딘계 모이어티, 피리미딘계 모이어티, 피라진계 모이어티, 트리아진계 모이어티 등이 있다.
일 구체예를 들면, 상기 아진계 링커(예, X4 내지 X6 함유 환 모이어티)는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나로 구체화될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구조식에서,
*는 화학식 1과 연결되는 부위이다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R3 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
전술한 화학식 1에서, 상기 Ar1 내지 Ar2, R1 내지 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 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 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌계 모이어티에 치환되는 시아노기 결합위치에 하기 화학식 4 내지 화학식 7 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
상기 화학식 4 내지 7에서,
X1~X6, Ar1~Ar2, 및 R1~R2는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)에 연결되는 플루오렌계 모이어티의 결합위치에 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
상기 화학식 8 내지 11에서,
X1~X6, Ar1~Ar2, R1~R2 및 m은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 아진계 모이어티(예, X1~X3 함유 환)와 아진계 링커(예, X4~X6 함유 환)의 종류 및 그 결합위치에 따라 하기 화학식 12 내지 화학식 14 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
상기 화학식 12 내지 14에서,
Ar1~Ar2, R1~R2 및 m은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
일 구체예를 들면, 상기 화학식 12 내지 14로 표시되는 화합물은 하기 화학식 12a 내지 15d 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다.
[화학식 12a]
[화학식 12b]
[화학식 12c]
[화학식 12d]
[화학식 13a]
[화학식 13b]
[화학식 13c]
[화학식 13d]
[화학식 14a]
[화학식 14b]
[화학식 14c]
[화학식 14d]
[화학식 15a]
[화학식 15b]
[화학식 15c]
[화학식 15d]
상기 화학식 12a 내지 15d에서,
Ar1~Ar2, R1~R2 및 m은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 예시되는 화합물 1 내지 135 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서, “핵원자수”는 고리(환) 구조를 구성하는 고리 원자의 수를 의미하는 것으로, 상기 핵원자는 탄소이거나 또는 N, O, S 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 헤테로원자를 의미할 수 있다. 일례로, 피리딘의 핵원자수는 피리딘 고리를 구성하는 5개의 C와 1개의 N를 포함하여 6개를 의미한다.
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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된탄소수 6 내지 40의 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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 40의 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 등을 들 수 있으나, 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 등을 들 수 있으나, 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. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 40의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
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) 등을 들 수 있으나, 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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴이고, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 40의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서 "축합고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
<전자수송층 재료>
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송층을 제공한다.
상기 전자수송층(ETL)은 음극에서 주입되는 전자를 인접하는 층, 구체적으로 발광층으로 이동시키는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송층(ETL) 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
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 (트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolato)-aluminium) BAlq, SAlq, Almq3, 갈륨 착물(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.
<전자수송 보조층 재료>
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송 보조층을 제공한다.
상기 전자수송층은 발광층과 전자수송층 사이에 배치되어, 상기 발광층에서 생성된 엑시톤 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송 보조층 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송 보조층 재료는, 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 일례로, 상기 전자수송 보조층은 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송 보조층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
<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 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 수명개선층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 전자수송층, 전자수송 보조층, 및/또는 수명개선층일 수 있으며, 보다 구체적으로 전자수송층, 또는 전자수송 보조층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하는데, 이때 호스트 재료로서 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 발광층은 상기 화학식 1의 화합물 이외의 당 분야의 공지된 화합물을 호스트로서 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 청색, 녹색, 적색의 인광 호스트 재료로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트, 형광 호스트, 또는 도펀트 재료로서 유기 전계 발광 소자에 포함되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 고효율을 가진 발광층의 그린 인광 exciplex N-type 호스트 재료인 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 기판, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 발광층, 보다 바람직하게는 인광 호스트가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 한편 상기 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 전술한 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는, 당 업계에 공지된 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 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등을 사용할 수 있다.
또, 양극 물질은 당 분야에 공지된 양극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질은 당 분야에 공지된 음극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 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 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 공지된 통상의 물질을 제한 없이 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 ~ 5]
[준비예 1] 2-(4-bromopyridin-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (B01)의 합성
2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (30.0g, 112.1mmol) 및 (4-bromopyridin-3-yl)boronic acid (22.1g, 112.1mmol), Pd(PPh3)4 (3.9g, 3.4mmol), K2CO3 (46.5g, 336.2mmol)를 Toluene 300ml, Ethanol 45ml, Water 45ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-(4-bromopyridin-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (43.6g, 112.1mmol , 수율 81%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 391
[준비예 2] 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-(5-bromopyridin-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (B02)의 합성
2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine (30.0g , 87.3mmol) 및 (5-bromopyridin-2-yl)boronic acid (17.6g, 87.3mmol), Pd(PPh3)4 (3.0g, 2.6mmol), K2CO3 (36.2g, 261.8mmol)를 Toluene 300ml, Ethanol 45ml, Water 45ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-(5-bromopyridin-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (40.6g, 87.3mmol , 수율 75%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 466
[준비예 3] 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-(4-bromopyridin-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (B03)의 합성
2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine (30.0g, 87.3mmol) 및 (4-bromopyridin-3-yl)boronic acid (17.6g, 87.3mmol), Pd(PPh3)4 (3.0g, 2.6mmol), K2CO3 (36.2g, 261.8mmol)를 Toluene 300ml, Ethanol 45ml, Water 45ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-(4-bromopyridin-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (40.6g, 87.3mmol , 수율 72%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 466
[준비예 4] 2-(5-bromopyridin-2-yl)-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (B04)의 합성
2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (30.0g, 94.4mmol) 및 (5-bromopyridin-2-yl)boronic acid (19.1g, 94.4mmol), Pd(PPh3)4 (3.3g, 2.8mmol), K2CO3 (39.1g, 283.2mmol)를 Toluene 300ml, Ethanol 45ml, Water 45ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-(5-bromopyridin-2-yl)-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (41.5g, 94.4mmol , 수율 78%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 441
[준비예 5] 2-(4-bromopyridin-3-yl)-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (B05)의 합성
2-chloro-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (30.0g, 94.4mmol) 및 (4-bromopyridin-3-yl)boronic acid (19.1g, 94.4mmol), Pd(PPh3)4 (3.3g, 2.8mmol), K2CO3 (39.1g, 283.2mmol)를 Toluene 300ml, Ethanol 45ml, Water 45ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2-(4-bromopyridin-3-yl)-4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (41.5g, 94.4mmol , 수율 74%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 441
[합성예 1 ~ 12]
[합성예 1] 7'-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (화합물 001) 의 합성
2-(5-bromopyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 38.5mmol) 과 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (14.8g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7'-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (21.9g , 38.5mmol , 수율 72%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :569
[합성예 2] 2'-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-5'-carbonitrile (화합물 003)의 합성
2-(5-bromopyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 38.5mmol) 과 2'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-5'-carbonitrile (14.8g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2'-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-5'-carbonitrile (21.9g , 38.5mmol , 수율 75%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :569
[합성예 3] 7'-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (화합물 004)의 합성
2-(4-chloropyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 43.5mmol) 과 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (16.8g, 43.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.5g, 1.3mmol), K2CO3 (18.0g, 130.5mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7'-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (24.7g , 43.5mmol , 수율 80%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :569
[합성예 4] 7-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-4-carbonitrile (화합물 013)의 합성
2-(5-bromopyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 38.5mmol) 과 9,9-dimethyl-7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-fluorene-2-carbonitrile (13.3g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7-(6-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-4-carbonitrile (20.3g , 38.5mmol , 수율 79%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :528
[합성예 5] 7-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (화합물015) 의 합성
2-(5-bromopyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 38.5mmol) 과 9,9-dimethyl-7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-fluorene-4-carbonitrile (13.3g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (20.3g , 38.5mmol , 수율 72%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :529
[합성예 6] 7-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (화합물016)의 합성
2-(4-chloropyridin-2-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (15.0g, 43.5mmol) 과 9,9-dimethyl-7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-fluorene-2-carbonitrile (15.0g, 43.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.5g, 1.3mmol), K2CO3 (18.0g, 130.5mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7-(2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (23.0g , 43.5mmol , 수율 75%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :529
[합성예 7] 7'-(3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (화합물 022)의 합성
준비예 1 의 방법으로 합성된 B01 (15.0g, 38.5mmol) 과 2-(4-bromopyridin-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (14.8g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7'-(3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (21.9g , 38.5mmol , 수율 77%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :569
[합성예 8] 5-(3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (화합물 040)의 합성
준비예 1 의 방법으로 합성된 B01 (15.0g, 38.5mmol) 과 9,9-dimethyl-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-fluorene-2-carbonitrile (13.3g, 38.5mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.3g, 1.2mmol), K2CO3 (16.0g, 115.6mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 5-(3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene-2-carbonitrile (20.3g , 38.5mmol , 수율 80%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :528
[합성예 9] 2'-(6-(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-7'-carbonitrile (화합물 046)의 합성
준비예 2 의 방법으로 합성된 B02 (15.0g, 32.2mmol) 과 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (12.4g, 32.2mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.1g, 1.0mmol), K2CO3 (13.4g, 96.7mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2'-(6-(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-7'-carbonitrile (20.8g , 32.2mmol , 수율 76%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :644
[합성예 10] 2'-(3-(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-7'-carbonitrile (화합물 067)의 합성
준비예 3 의 방법으로 합성된 B03 (15.0g, 32.2mmol) 와 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (12.4g, 32.2mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.1g, 1.0mmol), K2CO3 (13.4g, 96.7mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2'-(3-(4-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-7'-carbonitrile (20.8g , 32.2mmol , 수율 80%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :644
[합성예 11] 7'-(6-(4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (화합물 091)의 합성
준비예 4 의 방법으로 합성된 B04 (15.0g, 34.1mmol) 와 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (13.2g, 34.1mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.2g, 1.0mmol), K2CO3 (14.2g, 102.4mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7'-(6-(4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-3-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (21.1g , 34.1mmol , 수율 82%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :619
[합성예 12] 7'-(3-(4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (화합물 112) 의 합성
준비예 5 의 방법으로 합성된 B05 (15.0g, 34.1mmol) 와 7'-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (13.2g, 34.1mmol) 및 Pd(PPh3)4 (1.2g, 1.0mmol), K2CO3 (14.2g, 102.4mmol)를 Toluene 150ml, Ethanol 22.5ml, Water 22.5ml에 넣고 2시간 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후 Methylene Chloride 로 추출하고, 추출된 유기층을 Magnesium Sulfate 로 수분을 제거한 후 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 7'-(3-(4-(naphthalen-2-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)pyridin-4-yl)spiro[cyclohexane-1,9'-fluorene]-2'-carbonitrile (21.1g , 34.1mmol , 수율 81%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] :619
[실시예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예 1에서 합성된 화합물 001을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저. ITO (Indium tin oxide)가 1200 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, 화합물 A와 화합물 B를 중량비 98 : 2 로 공증착하여 100 Å 두께의 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상부에 화합물 A를 증착하여 1400 Å 두께의 정공수송층을 형성하였다. 이후, 정공수송층 상부에 화합물 C를 50 Å의 두께로 증착하여 정공수송 보조층을 형성하고, 화합물 D 및 화합물 E를 98 : 2의 중량비로 공증착하여 200 Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이후, 발광층 상부에 화합물 F를 증착하여 50 Å 두께의 전자수송 보조층을 형성한 다음, 화합물 001 및 화합물 G를 1 : 1의 중량비로 공증착하여 300 Å 두께의 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 상부에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자주입층을 형성한 후, 상기 전자주입층 상부에 Al을 증착하여 1000Å 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 화합물 A 내지 G의 구조는 각각 다음과 같다.
[실시예 2 내지 12] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송층 재료로서 화합물 001 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1 내지 5] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송층 재료로서 화합물 001 대신 화합물 H 내지 L을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 수행하여 비교예 1 내지 5의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 비교예 1 내지 5에서 사용된 화합물 H 내지 K의 구조는 각각 하기와 같다.
[평가예 1]
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 5에서 각각 제작한 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 샘플 | 전자 수송층 | 구동전압 (V) |
발광피크 (nm) |
전류효율 (cd/A) |
| 실시예 1 | 화합물 001 | 3.5 | 453 | 9.2 |
| 실시예 2 | 화합물 003 | 3.5 | 454 | 8.8 |
| 실시예 3 | 화합물 004 | 3.6 | 453 | 8.8 |
| 실시예 4 | 화합물 013 | 3.7 | 452 | 8.9 |
| 실시예 5 | 화합물 015 | 3.7 | 451 | 8.9 |
| 실시예 6 | 화합물 016 | 3.8 | 454 | 8.5 |
| 실시예 7 | 화합물 022 | 3.4 | 453 | 9.5 |
| 실시예 8 | 화합물 040 | 3.4 | 455 | 9.3 |
| 실시예 9 | 화합물 046 | 4.0 | 452 | 8.7 |
| 실시예 10 | 화합물 067 | 3.9 | 453 | 8.8 |
| 실시예 11 | 화합물 091 | 3.5 | 456 | 9.6 |
| 실시예 12 | 화합물 112 | 3.4 | 453 | 9.7 |
| 비교예 1 | 화합물 H | 4.9 | 455 | 7.6 |
| 비교예 2 | 화합물 I | 5.0 | 455 | 7.5 |
| 비교예 3 | 화합물 J | 4.9 | 456 | 7.4 |
| 비교예 4 | 화합물 K | 4.8 | 455 | 8.0 |
| 비교예 5 | 화합물 L | 5.5 | 453 | 6.2 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 전자수송층 재료로 사용한 실시예 1 내지 12의 청색 유기 전계 발광 소자는, 화합물 H 내지 K를 전자수송층 재료로 사용한 비교예 1 내지 4의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
구체적으로, 트리아진과 플루오렌계 모이어티 사이에 페닐렌 링커를 포함하는 화합물 (예: 화합물 H~K)을 전자수송층 재료로 사용한 비교예 1 내지 비교예 3 의 청색 유기 전계 발광 소자; 및 트리아진과 시아노카바졸계 모이어티가 직접 결합되고 링커를 비(非)포함하는 화합물 (예: 화합물 L )을 전자수송층 재료로 사용한 비교예 5의 청색 유기 전계 발광 소자는 소자의 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 저조한 성능을 나타내었다. 이에 비해, 실시예 1 내지 12의 청색 유기 전계 발광 소자는 전자 수송능과 안정성이 우수한 트리아진 모이어티 및 시아노 플로오렌계 모이어티를 포함하고, 상기 모이어티들이 전자 흐름도를 개선하는 아진계 링커(예, 피리딘)를 통해 연결된 화합물을 전자수송층 재료로 포함함으로써, 비교예 1 내지 5의 소자 대비 낮은 구동전압, 우수한 발광피크 및 높은 전류효율 특성을 동시에 확보할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (14)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:[화학식 1]
상기 화학식 1에서,X1 내지 X6는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C(R3) 또는 N이고, 다만 X1 내지 X3 중 적어도 하나와 X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N이며,Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 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, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,R1 및 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기이거나 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 지방족 탄화수소 고리이며,R3는 수소, 중수소(D), 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, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거며, 복수의 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며,m은 1 또는 2의 정수이며,상기 Ar1 내지 Ar2, R1 내지 R3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 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 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. - 제1항에 있어서,상기 X1 내지 X3 함유 환 모이어티는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인, 화합물:
상기 식에서,*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,Ar1 및 Ar2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는, 화합물.
- 제1항에 있어서,Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인 화합물:
상기 구조식에서,*는 화학식 1과 연결되는 부위이다. - 제1항에 있어서,상기 X4 내지 X6 함유 환 모이어티는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인, 화합물:
상기 구조식에서,*는 화학식 1과 연결되는 부위이다. - 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는, 화합물:[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 또는 3에서,환 A는 탄소수 5 내지 10의 지방족 탄화수소 고리기이며,X1~X6, Ar1~Ar2, 및 R1~R2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제6항에 있어서,상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3a 내지 화학식 3d 중 어느 하나로 표시되는 화합물:[화학식 3a]
[화학식 3b]
[화학식 3c]
[화학식 3d]
상기 화학식 3a 또는 3d에서,X1~X6, 및 Ar1~Ar2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는, 화합물:[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
상기 화학식 4 내지 7에서,X1~X6, Ar1~Ar2, 및 R1~R2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시되는, 화합물:[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
상기 화학식 8 내지 11에서,X1~X6, Ar1~Ar2, R1~R2 및 m은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 12 내지 화학식 14 중 어느 하나로 표시되는, 화합물:[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
상기 화학식 12 내지 14에서,Ar1~Ar2, R1~R2 및 m은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1 내지 135 중 어느 하나로 표시되는 화합물.
- 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료인 화합물.
- 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
- 제13항에 있어서,상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 구성된 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자.
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