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KR102692704B1 - 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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KR102692704B1
KR102692704B1 KR1020190173821A KR20190173821A KR102692704B1 KR 102692704 B1 KR102692704 B1 KR 102692704B1 KR 1020190173821 A KR1020190173821 A KR 1020190173821A KR 20190173821 A KR20190173821 A KR 20190173821A KR 102692704 B1 KR102692704 B1 KR 102692704B1
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aryl
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alkyl
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김태형
엄민식
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솔루스첨단소재 주식회사
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Abstract

본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 대한 것으로, 보다 상세하게는 캐리어 수송능, 발광능, 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 {ORGANIC COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내열성, 캐리어 수송능, 발광능, 전자 주입 및 수송능, 전기화학적 안정성 등이 우수한 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층이 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자'라 함)는 두 전극 사이에 전압을 걸어주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥 상태로 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 내열성, 캐리어 수송능, 발광능 등이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물 층 재료, 구체적으로 발광층 재료, 수명 개선층 재료, 발광 보조층 재료, 또는 전자 수송층 재료 등으로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 제공한다:
Figure 112019133438499-pat00001
(상기 화학식 1에서,
Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar1)이고, 다만 Z1 내지 Z3 중 2개 이상은 N이며,
Ar1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
a 및 b는 각각 0 내지 2의 정수이고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴렌이고,
X1은 C(Ar2)(Ar3), O, S 및 N(Ar4)로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar2 내지 Ar4는 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, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 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, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기에서 선택되고,
상기 R1 내지 R3 및 Ar2 내지 Ar4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기, 상기 Ar1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와, 상기 L1 및 L2의 아릴렌은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
또, 본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 전술한 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 이때, 상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층 또는 전자수송 보조층일 수 있다.
본 발명의 화합물은 캐리어 수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물을 발광층의 호스트, 전자 수송층 재료 및 전자수송 보조층 재료 중 적어도 어느 하나로 사용될 경우, 종래 재료에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 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.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
<신규 화합물>
본 발명은 전자수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 고효율의 전자수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 디벤조계 모이어티(예, 플루오렌 모이어티, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜 등)의 일측 벤젠 부위에 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족고리 치환체가 직접 또는 링커기를 통해 도입되면서, 타측 벤젠 부위에 알콕시기나 아릴옥시기 등과 같은 -OR3 작용기가 도입되어 이루어진 코어(core) 구조를 포함한다.
상기 디벤조계 모이어티의 일측 벤젠 부위에는 2~3개의 질소(N)-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체가 직접 또는 링커기를 통해 결합되어 있다. 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체는 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(electron withdrawing group, EWG)로, EWG인 피리딘계 치환체에 비해 전자를 끌어당기는 힘(electron withdrawing power)이 더 강하다. 이 때문에, 화합물의 전자 주입 및 수송 능력을 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체를 함유하는 본 발명의 화합물은 피리딘계 치환체를 함유하는 화합물에 비해 전자 이동성이 우수하다.
또한, 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체는 고리 내 질소 원자(N) 때문에, 분자 간 수소 결합이 유도될 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 화합물은 유리전이온도(Tg)가 높을 뿐만 아니라, 더 규칙적으로 분자들이 배열되어 높은 결정성 및 패킹 밀도(packing density)를 갖고, 또 전자 이동도도 증가된다. 따라서, 본 발명의 화합물은 열적 안정성 및 전자 수송성이 우수하다. 또한, 본 발명의 화합물은 종래 유기물층 재료(Alq3나 CBP)에 비해 유기 전계 발광 소자의 구동전압을 낮출 수 있다.
또, 상기 디벤조계 모이어티의 타측 벤젠 부위에는 알콕시기, 아릴옥시기 등과 같은 -O-R3 치환체가 결합되어 있다. 이때, 상기 -O-R3 치환체는 R3의 종류에 따라 전자 끌개기(EWG)이거나, 또는 전자공여성이 큰 전자 주게기(electron donating group, EDG)일 수 있다. 특히, 상기 -O-R3 치환체가 알콕시기나 아릴옥시기일 경우, 전자 주게기(EDG)로, 상기 화학식 1의 화합물은 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 화합물은 정공과 전자의 결합력이 향상되어 발광층 내 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되고, 일중항 에너지(S1)와 삼중항 에너지(T1)의 차이(ΔEst=T1-S1))도 좁기 때문에, 고효율의 발광특성을 발휘할 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 발광층 내 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어, 고효율의 발광특성을 발휘할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광능, 전자 주입 및 수송 능력이 우수하다. 따라서, 본 발명의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게 발광층 재료(특히, 발광층의 인광 호스트 재료)나 전자 수송층 재료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 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 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.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar1) 이고, 다만 Z1 내지 Z3 중 2개 이상은 N이다.
일례에 따르면, Z1 내지 Z3 중 2개는 N이고, 나머지는 C(Ar1)일 수 있다. 다른 일례에 따르면, Z1 내지 Z3 모두가 N일 수 있다. 이들은 Z1 내지 Z3 중 1개가 N인 경우에 비해, 전자를 끌어당기는 힘이 강하기 때문에, 고효율 및 낮은 구동 전압을 구현할 수 있다.
상기 Ar1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, a 및 b는 각각 0 내지 2의 정수이다. 여기서, a가 0인 경우, L1은 단일결합(직접결합)인 경우를 의미하고, 한편 a가 1 또는 2인 경우, L1은 2가의 2가(divalent)의 연결기(linker)로서, C6~C60의 아릴렌기이다. 또, b가 0인 경우, L2는 단일결합(직접결합)인 경우를 의미하고, 한편 b가 1 또는 2인 경우, L2는 2가의 2가(divalent)의 연결기(linker)로서, C6~C60의 아릴렌기이다. 이때, L1과 L2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1의
Figure 112019133438499-pat00002
모이어티는 하기 링커기 Link-A1 내지 Link-A7로 이루어진 군에서 선택된 링커기일 수 있다.
Figure 112019133438499-pat00003
이때, 상기 화학식 1의
Figure 112019133438499-pat00004
모이어티와
Figure 112019133438499-pat00005
모이어티가
Figure 112019133438499-pat00006
모이어티를 통해 메타(meta), 파라(para), 메타-메타(meta-meta), 메타-파라(meta-para) 또는 파라-메타(para-meta) 위치로 결합될 경우, 본 발명의 화합물은 판상형 구조를 갖기 때문에, 내열성, 캐리어 수송능, 발광능, 전기화학적 안정성 등이 우수하다. 이러한 화학식 1의 화합물을 유기 전계 발광 소자에 적용할 경우, 유기 전계 발광 소자는 낮은 구동전압과 높은 발광 효율 및 전류 효율을 가지며, 장수명을 갖는다.
일례로, 상기 화학식 1의
Figure 112019133438499-pat00007
모이어티는 하기 링커기 Link-B1 내지 Link-B6로 이루어진 군에서 선택된 링커기일 수 있다.
Figure 112019133438499-pat00008
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, X1은 C(Ar2)(Ar3), O, S 및 N(Ar4)로 이루어진 군에서 선택되고, 구체적으로 C(Ar2)(Ar3), O 및 S로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ar2 내지 Ar4는 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, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기(예, Ar2-Ar3)와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다.
이러한 X1에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
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상기 화학식 2 내지 6에서,
Z1 내지 Z3, R1 내지 R3, a, b, L1 및 L2는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 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, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, 및 (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기에서 선택된다.
일례로, R3는 C1~C6의 알킬기, 중수소(D)로 치환된 C1~C6의 알킬기, 및 C6~C10의 아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1 내지 R3 및 Ar2 내지 Ar4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기, 상기 Ar1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와, 상기 L1 및 L2의 아릴렌은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 11 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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상기 화학식 7 내지 11에서,
Z1 내지 Z3, 및 R1 내지 R3는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고;
a 및 b는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, 구체적으로 각각 0 또는 1이고, 이때 0<a+b이며;
c는 0 내지 4의 정수이고,
1 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 12 내지 26 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
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상기 화학식 12 내지 26에서,
Z1 내지 Z3은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고;
a 및 b는 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, 구체적으로 각각 0 또는 1이고, 이때 0<a+b이며;
c는 0 내지 4의 정수이고,
d는 0 내지 2의 정수이고,
1 이상의 R4 및 1 이상의 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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.
전술한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 1 내지 180 중 어느 하나인 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 60의 아릴로 치환된 아민을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-아릴아민를 포함한다.
본 발명에서 "헤테로아릴아민"은 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴로 치환된 아민을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-헤테로아릴아민를 포함한다.
본 발명에서 (아릴)(헤테로아릴)아민은 탄소수 6 내지 60의 아릴 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "축합고리"는 탄소수 3 내지 40의 축합 지방족 고리, 탄소수 6 내지 60의 축합 방향족 고리, 핵원자수 3 내지 60의 축합 헤테로지방족 고리, 핵원자수 5 내지 60의 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
<유기 전계 발광 소자>
한편, 본 발명의 다른 측면은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자')에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극(anode), 음극(cathode) 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 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 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자수송층 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 발광층은 상기 화학식 1의 화합물 이외, 당 분야의 공지된 화합물을 제2 호스트로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 호스트의 함량은 발광층의 총량을 기준으로 약 70 내지 99.9 중량%일 수 있고, 도펀트의 함량은 발광층의 총량을 기준으로 약 0.1 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층 재료, 바람직하게 녹색, 청색 및 적색의 인광 호스트로 유기 전계 발광 소자에 포함될 수 있다. 이 경우, 발광층에서의 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도, 구동 전압, 열적 안정성 등이 향상될 수 있다.
다른 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), 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.
또 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 엑시톤이 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.
전술한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 기판 위에, 양극(100), 1층 이상의 유기물층(300) 및 음극(200)이 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, 양극(100), 정공주입층(310), 정공수송층(320), 발광층(330), 전자수송층(340) 및 음극(200)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전자수송층(340)과 음극(200) 사이에 전자주입층(350)이 위치할 수 있다. 또한, 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[예컨대, 발광층(330), 전자수송층(340) 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, 양극 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, 음극 물질의 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 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] 화합물 A-1 의 합성
Figure 112019133438499-pat00042
2 L의 2구 플라스크(2-neck flask)에 2,7-다이브로모-9,9-디메틸플루오렌 16.3 g, 쿠퍼 브로마이드(CuBr) 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반 시켰다. 이후, 상기 플라스크에 소듐 메톡사이드 수용액 800 mL를 넣고, 80 ℃에서 3 시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC(methylene chloride)와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후, MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 후, MC:Hexane(= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-1 (5.6g, 80%)을 제조하였다.
1H-NMR: 7.90 (d, 1H), 7.79 (d, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.55 (d, 1H), 7.17 (s, 1H), 7,00 (d, 1H), 3.70 (s, 3H), 1.69 (s, 6H)
Mass : [(M+H)+] : 304
[준비예 2] 화합물 A-2의 합성
Figure 112019133438499-pat00043
2 L의 2구 플라스크에 2,7-다이브로모-9,9-디메틸플루오렌 16.3 g, 쿠퍼 브로마이드 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반 시켰다. 이후, 상기 플라스크에 소듐 페녹사이드 수용액 850 mL를 넣고, 80 ℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후 MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 뒤 MC:Hex(= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-2 (6.1g, 82%)을 제조하였다.
1H-NMR: 7.86 (d, 1H), 7.79 (d, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.55 (d, 1H), 7.42 (t, 2H), 7.20 - 7.15 (m, 2H), 7.06 (d, 2H), 7,00 (d, 1H), 1.69 (s, 6H)
Mass : [(M+H)+] : 366
[준비예 3] 화합물 A-3의 합성
Figure 112019133438499-pat00044
2 L의 2구 플라스크에 2,7-다이브로모-9,9-스파이로바이[플루오렌] 19.6 g, 쿠퍼 브로마이드 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반시켰다. 이후, 상기 플라스크에 소듐 메톡사이드 수용액 850 mL를 넣고 80 ℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후 MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 뒤 MC:Hex (= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-3 (7.1g, 79%) 을 제조하였다.
1H-NMR: 7.90 (d, 3H), 7.79 (d, 2H), 7.45 (s, 1H), 7.55 (d, 1H), 7.45 (d, 2H), 7.30-7.25 (m, 4H), 7.17 (s, 1H), 7.00 (d, 1H), 3.70 (s, 3H)
Mass : [(M+H)+] : 426
[준비예 4] 화합물 A-4의 합성
Figure 112019133438499-pat00045
2 L의 2구 플라스크에 2,7-다이브로모-9,9-디페닐-9H-플루오렌 24.4 g, 쿠퍼 브로마이드 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반시켰다. 그 후, 상기 플라스크에 소듐 페녹사이드 수용액 850 mL를 넣고 80℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후 MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 뒤 MC:Hex (= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-4 (7.1g, 81%)을 제조하였다.
1H-NMR: 7.79 (d, 2H), 7.72 (s, 1H), 7.55 (d, 1H), 7.42 (t, 2H), 7.30-7.10 (m, 15H)
Mass : [(M+H)+] : 490
[준비예 5] 화합물 A-5의 합성
Figure 112019133438499-pat00046
2 L의 2구 플라스크에 3,7-다이브로모디벤조[b,d]퓨란 15.8 g, 쿠퍼 브로마이드 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반 시켰다. 그 후, 상기 플라스크에 소듐 메톡사이드 수용액 850 mL를 넣고 80℃에서 3시간 동안 교반 시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후 MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 뒤 MC:Hex (= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-5 (5.6g, 80%) 을 제조하였다.
1H-NMR: 8.26 (s, 1H), 7.84 (d, 1H), 7.73 (d, 1H), 7.30 (d, 1H), 7.22 (s, 1H), 7.00 (d, 1H), 3.35 (s, 3H)
Mass : [(M+H)+] : 278
[준비예 6] 화합물 A-6의 합성
Figure 112019133438499-pat00047
2 L의 2구 플라스크에 3,7-다이브로모디벤조[b,d]싸이오펜 15.9 g, 쿠퍼 브로마이드 3.3 g, 에틸 아세테이트 20 mL 및 톨루엔 20 mL를 넣고 질소 분위기 하에 10분 동안 교반시켰다. 그 후, 상기 플라스크에 소듐 페녹사이드 수용액 850 mL를 넣고 80℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 생성물을 MC 와 소듐 클로라이드 수용액을 이용하여 추출한 후 MgSO4로 수분을 제거하였다. 건조된 반응 생성물을 감압 농축시킨 뒤 MC:Hex (= 1:4 부피비)으로 컬럼하여 화합물 A-6 (5.9g, 81%) 을 제조하였다.
1H-NMR: 8.03-7.95 (m, 3H), 7.47-7.40 (m, 4H), 7.18-7.17 (m, 2H), 7.06 (d, 2H)
Mass : [(M+H)+] : 356
[합성예 1] 화합물 1의 합성
Figure 112019133438499-pat00048
4,6-다이페닐-2-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 5.0g 및 준비예 1에서 합성된 화합물 A-1 3.5g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0)[Pd(PPh3)4] 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 1 (3.8g,수율 62%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 531
[합성예 2] 화합물 3의 합성
Figure 112019133438499-pat00049
상기 합성예 1에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 2,4-다이페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 3 (4.0g, 수율 62%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 532
[합성예 3] 화합물 4의 합성
Figure 112019133438499-pat00050
상기 합성예 1에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-2-페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법으로 화합물 4 (4.2g, 수율 60%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 608
[합성예 4] 화합물 17의 합성
Figure 112019133438499-pat00051
2,4-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 5.0g, 준비예 2에서 합성된 화합물 A-2 4.2g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0) 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 17 (3.9g,수율 58%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 592
[합성예 5] 화합물 19의 합성
Figure 112019133438499-pat00052
상기 합성예 4에서 사용된 2,4-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법으로 화합물 19 (5.2g, 수율 61%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 669
[합성예 6] 화합물 22의 합성
Figure 112019133438499-pat00053
상기 합성예 4에서 사용된 2,4-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1'-바이페닐]-3-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법으로 화합물 22 (5.4g, 수율 62%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 669
[합성예 7] 화합물 32의 합성
Figure 112019133438499-pat00054
2,6-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 5.0g, 준비예 3에서 합성된 화합물 A-3 3.8g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0) 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 32 (3.9g,수율 61%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 653
[합성예 8] 화합물 38의 합성
Figure 112019133438499-pat00055
상기 합성예 7에서 사용된 2,6-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 2-([1,1'-바이페닐]-3-일)-4-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트라아진을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 7과 동일한 방법으로 화합물 38 (6.3g, 수율 62%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 730
[합성예 9] 화합물 39의 합성
Figure 112019133438499-pat00056
상기 합성예 7에서 사용된 2,6-다이페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1':3',1''-터페닐]-5'-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸 -1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 7과 동일한 방법으로 화합물 39 (6.7g, 수율 60%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 806
[합성예 10] 화합물 78의 합성
Figure 112019133438499-pat00057
2,4-다이페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 5.0g, 준비예 4에서 합성된 화합물 A-4 5.6g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0) 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 78 (4.7g,수율 62%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 657
[합성예 11] 화합물 79의 합성
Figure 112019133438499-pat00058
상기 합성예 10에서 2,4-다이페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 대신 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 10과 동일한 방법으로 화합물 79 (6.3g, 수율 61%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 732
[합성예 12] 화합물 83의 합성
Figure 112019133438499-pat00059
상기 합성예 10에서 2,4-다이페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-바이페닐]-3-일)-4-페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 10과 동일한 방법으로 화합물 83 (6.1g, 수율 60%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 733
[합성예 13] 화합물 91의 합성
Figure 112019133438499-pat00060
4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 5.0g, 준비예 5에서 합성된 화합물 A-5 3.2g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0) 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 91 (3.5g,수율 60%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 505
[합성예 14] 화합물 94의 합성
Figure 112019133438499-pat00061
상기 합성예 13에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1'-바이페닐]-4-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 13과 동일한 방법으로 화합물 94 (5.2g, 수율 58%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 582
[합성예 15] 화합물 99의 합성
Figure 112019133438499-pat00062
상기 합성예 13에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 4-([1,1':3',1''-터페닐]-5'-일)-2-페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸 -1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 13과 동일한 방법으로 화합물 99 (5.8g, 수율 60%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 657
[합성예 16] 화합물 136의 합성
Figure 112019133438499-pat00063
4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 5.0g, 준비예 6에서 합성된 화합물 A-6 4.1g, 테트라키스페닐포스핀팔라듐(0) 0.7g, 및 K2CO3 4.8g을 톨루엔 100ml, 에탄올 20ml, 물 20ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 종결 후, 충분량의 물로 실활한 뒤, 용액을 분액 깔때기에 옮겨서 메틸렌클로아이드로 유기층을 추출하였다. 이후, 상기 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 136 (4.0g,수율 60%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 584
[합성예 17] 화합물 138의 합성
Figure 112019133438499-pat00064
상기 합성예 16에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 2,4-다이페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 16과 동일한 방법으로 화합물 138 (5.2g, 수율 59%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 585
[합성예 18] 화합물 142의 합성
Figure 112019133438499-pat00065
상기 합성예 16에서 사용된 4,6-다이페닐-2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)피리미딘 대신 2-([1,1'-바이페닐]-3-일)-4-페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 16과 동일한 방법으로 화합물 142 (5.1g, 수율 59%)를 제조하였다.
Mass : [(M+H)+] : 661
[실시예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예에서 합성된 화합물 1를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저. ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자, 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/화합물 1 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때 NPB 및 ADN의 구조는 하기와 같다.
Figure 112019133438499-pat00066
[실시예 2~9] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 Alq3을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1 과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때, 사용된 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure 112019133438499-pat00067
[비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 3] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 하기 화합물 B-1를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112019133438499-pat00068
[비교예 4] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 1 대신 하기 B-2 를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112019133438499-pat00069
[평가예 1]
실시예 1~9 및 비교예 1~4에서 각각 제작된 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 전자 수송층 물질 구동전압(V) 발광피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 1 화합물 1 3.0 455 7.7
실시예 2 화합물 3 3.2 454 8.1
실시예 3 화합물 4 3.3 455 8.2
실시예 4 화합물17 3.4 454 8.1
실시예 5 화합물 19 3.5 455 8.2
실시예 6 화합물 22 3.1 453 8.1
실시예 7 화합물 32 3.8 455 9.1
실시예 8 화합물 38 3.9 454 8.7
실시예 9 화합물 39 3.7 455 8.6
비교예 1 Alq3 4.8 457 5.6
비교예 2 - 4.7 459 6.1
비교예 3 B-1 4.4 459 5.9
비교예 4 B-2 3.9 456 7.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물(예, 표 1의 화합물)을 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 9)는 종래의 Alq3를 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 1) 및 전자 수송층이 없는 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 2)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 화합물(예, 표 1의 화합물)을 전자수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 9)는 말단에 알콕시기를 함유하지 않는 화합물을 전자수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 3 및 4)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 10] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예에서 합성된 78를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/ 화합물 78 (5 nm)/Alq3 (25 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다. 이때 사용된 NPB, ADN의 구조는 실시예 1에 기재된 바와 동일하고, Alq3의 구조는 비교예 1에 기재된 바와 동일하기 때문에, 생략한다.
[실시예 11~18] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 10에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 78 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 5] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 10에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 78을 사용하지 않고, 전자 수송층 물질인 Alq3를 25 nm 대신 30 nm로 증착하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 6] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 10에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 78 대신 화합물 B-1를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때, 화합물 B-1의 구조는 비교예 3에 기재된 바와 동일하기 때문에, 생략한다.
[비교예 7] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 10에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 78 대신 화합물 B-2를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때, 화합물 B-2의 구조는 비교예 4에 기재된 바와 동일하기 때문에, 생략한다.
[평가예 2]
실시예 10~18 및 비교예 5~7 에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 전자수송 보조층 구동 전압(V) 발광 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 12 화합물 78 3.2 455 8.1
실시예 13 화합물 79 3.1 453 8.2
실시예 14 화합물 83 3.1 454 8.3
실시예 15 화합물 91 3.1 456 8.1
실시예 16 화합물 94 3.2 454 8.1
실시예 17 화합물 99 3.3 455 8.2
실시예 18 화합물 136 3.3 454 9.1
실시예 19 화합물 138 3.2 455 8.8
실시예 20 화합물 142 3.1 456 8.7
비교예 5 - 4.7 459 6.1
비교예 6 B-1 4.3 459 5.9
비교예 7 B-2 3.6 455 7.3
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물(예, 표 2의 화합물)을 전자수송 보조층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 10 내지 18)는 전자수송 보조층이 없는 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 5)에 비해 전류 효율, 발광피크 및 특히 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 화합물(예, 표 2의 화합물)을 전자수송 보조층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 10 내지 18)는 말단에 알콕시기를 함유하지 않는 화합물을 전자수송 보조층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자 (비교예 6 및 7)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
100: 양극, 200: 음극,
300: 유기물층, 310: 정공주입층,
320: 정공수송층, 330: 발광층,
340: 전자수송층, 350: 전자주입층,
360: 전자수송 보조층

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112024007543515-pat00070

    (상기 화학식 1에서,
    Z1 내지 Z3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(Ar1) 이고, 다만 Z1 내지 Z3 중 2개 이상은 N이며,
    Ar1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
    모이어티는 하기 링커기 Link-A1 내지 Link-A7로 이루어진 군에서 선택된 링커기이고;
    ,
    X1은 C(Ar2)(Ar3), O 및 S로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar2 내지 Ar3는 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, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기이고,
    R3는 C1~C6의 알킬기, 중수소(D)로 치환된 C1~C6의 알킬기, 및 C6~C10의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 R1 및 R2의 아릴기 및 상기 Ar2 내지 Ar3의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기, 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기, 상기 Ar1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이함).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112024007543515-pat00073

    [화학식 3]
    Figure 112024007543515-pat00074

    [화학식 4]
    Figure 112024007543515-pat00075

    [화학식 5]
    Figure 112024007543515-pat00076

    [화학식 6]
    Figure 112024007543515-pat00077

    (상기 화학식 2 내지 6에서,
    Z1 내지 Z3, R1 내지 R3, 는 각각 제1항에서 정의한 바와 같음).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 7 내지 11 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 7]
    Figure 112024007543515-pat00078

    [화학식 8]
    Figure 112024007543515-pat00079

    [화학식 9]
    Figure 112024007543515-pat00080

    [화학식 10]
    Figure 112024007543515-pat00081

    [화학식 11]
    Figure 112024007543515-pat00082

    (상기 화학식 7 내지 11에서,
    Z1 내지 Z3, 및 R1 내지 R3는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a 및 b는 각각 0 또는 1이고, 이때 0<a+b이고,
    c는 0 내지 4의 정수이고,
    1 이상의 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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 선택된 것임).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 12 내지 26 중 어느 하나의 화학식으로 표시되는 유기 화합물:
    [화학식 12]
    Figure 112024007543515-pat00083

    [화학식 13]
    Figure 112024007543515-pat00084

    [화학식 14]
    Figure 112024007543515-pat00085

    [화학식 15]
    Figure 112024007543515-pat00086

    [화학식 16]
    Figure 112024007543515-pat00087

    [화학식 17]
    Figure 112024007543515-pat00088

    [화학식 18]
    Figure 112024007543515-pat00089

    [화학식 19]
    Figure 112024007543515-pat00090

    [화학식 20]
    Figure 112024007543515-pat00091

    [화학식 21]
    Figure 112024007543515-pat00092

    [화학식 22]
    Figure 112024007543515-pat00093

    [화학식 23]
    Figure 112024007543515-pat00094

    [화학식 24]
    Figure 112024007543515-pat00095

    [화학식 25]
    Figure 112024007543515-pat00096

    [화학식 26]
    Figure 112024007543515-pat00097

    (상기 화학식 12 내지 26에서,
    Z1 내지 Z3은 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a 및 b는 각각 0 또는 1이고, 이때 0<a+b이고,
    c는 0 내지 4의 정수이고,
    d는 0 내지 2의 정수이고,
    1 이상의 R4 및 1 이상의 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬기, 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 선택된 것임).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 1 내지 180 중 어느 하나인 유기 화합물:
    Figure 112024007543515-pat00098
    Figure 112024007543515-pat00099
    Figure 112024007543515-pat00100
    Figure 112024007543515-pat00101
    Figure 112024007543515-pat00102
    Figure 112024007543515-pat00103
    Figure 112024007543515-pat00104
    Figure 112024007543515-pat00105
    .
  8. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자수송층 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택된 것인, 유기 전계 발광 소자.
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