WO2023163479A1 - 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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배형찬
심재의
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Definitions

  • the present invention relates to a novel organic light emitting compound and an organic electroluminescent device using the same, and more particularly, to a compound having excellent electron transport ability, light emitting ability and thermal stability, and luminous efficiency, driving voltage, and lifetime by including the compound in one or more organic material layers. It relates to an organic electroluminescent device with improved properties such as
  • the material used as the organic material layer may be classified according to its function into a light emitting material, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material, and the like.
  • phosphorescent material can theoretically improve luminous efficiency up to 4 times compared to fluorescence, so attention is focused on phosphorescent host materials as well as phosphorescent dopants.
  • NPB, BCP, Alq 3 , etc. have been widely known as materials used in hole injection layers, hole transport layers, hole blocking layers, and electron transport layers, and anthracene derivatives have been reported as fluorescent dopant/host materials as light emitting materials.
  • phosphorescent materials that have a great advantage in terms of efficiency improvement among light emitting materials include metal complex compounds containing Ir such as Firpic, Ir(ppy) 3 , and (acac)Ir(btp) 2 as blue, green, and red dopant materials. is being used as So far, CBP has shown excellent properties as a phosphorescent host material.
  • a technical problem of the present invention is to provide a novel organic compound that can be applied to an organic electroluminescent device, and has excellent hole and electron injection and transport capabilities, luminescent performance, and the like.
  • another technical problem of the present invention is to provide an organic electroluminescent device having a low driving voltage, a high luminous efficiency, and an improved lifetime, including the novel compound.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1 below.
  • a plurality of X's are the same as or different from each other, and are each independently CR 2 or N, provided that at least two of the plurality of X's are N,
  • R 2 is 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 having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ 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 ⁇
  • L is selected from the group consisting of a single bond or a C 6 ⁇ C 18 arylene group and a heteroarylene group having 5 to 18 nuclear atoms;
  • R 1 is selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 60 aryl group and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms;
  • n is an integer from 0 to 3
  • Ar 2 is C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 nuclear atoms heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ 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 monoaryl phosphi In the group consisting of a yl group, a C 6 ⁇ C 60 diarylphosphinyl group, a C 6 ⁇ C 60 arylamine group, a C 5 ⁇ C 60
  • Ar 1 is a moiety represented by Formula 2 below;
  • Y is O, S or NR 11 ;
  • Ring A and Ring B are the same as or different from each other, and are each independently a C 5 to C 18 monocyclic or polycyclic hydrocarbon ring group containing or not containing a hetero atom;
  • R 11 and R 12 are the same as or different from each other, and are each independently a C 1 ⁇ C 12 alkyl group, a C 6 ⁇ C 12 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 12 nuclear atoms, or bonded to adjacent groups. to form a condensed ring,
  • a 0 to 2;
  • Amine groups are each independently 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 of 3 to 40 nuclear atoms, C 6 ⁇ C 60 aryl group, heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 An arylphosphine group, a C 6 ⁇ C 60 arylphosphine oxide group, a C 6 ⁇ C 60 arylamine group, a C 5 ⁇ C 60 arylheter
  • the total number of carbon atoms contained in Ar 1 unsubstituted or substituted with a substituent includes 16 to 24.
  • the present invention is an organic electroluminescent device including 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 the compound represented by Formula 1.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention is used as an organic material layer material of an organic electroluminescent device, preferably a light emitting layer material (blue, green and/or red phosphorescent host material), an electron transport layer/injection layer material, and a hole hole material.
  • a transport layer/injection layer material preferably a light emitting layer material (blue, green and/or red phosphorescent host material)
  • an electron transport layer/injection layer material preferably a hole hole material
  • a hole hole material preferably a light emitting layer material (blue, green and/or red phosphorescent host material), an electron transport layer/injection layer material, and a hole hole material.
  • Ar 1 A specific example of Ar 1 may be represented by the following structural formula.
  • Ar 2 introduced into the nitrogen-containing heterocycle (X-containing ring) is a C 1 ⁇ C 40 alkyl group, a C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, a C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, or a C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group.
  • Ar 2 may be selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 60 aryl group and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, and more specifically, each independently a C 6 ⁇ C 18 aryl group and a nucleus It is preferably a heteroaryl group having 5 to 18 atoms.
  • Ar 2 A specific example of Ar 2 may be represented by the following structural formula.
  • the linker (L) is present between the plurality of aryl group moieties and the nitrogen-containing aromatic ring, the HOMO region is extended to give a benefit to the HOMO-LUMO distribution, and the charge transfer efficiency is improved through appropriate overlap of HOMO-LUMO can be raised
  • the linker (eg, L) is not particularly limited and may be a conventional divalent group linker known in the art.
  • L may be a single bond, or may be selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 18 arylene group and a heteroarylene group having 5 to 18 nuclear atoms. More specifically, it may be independently selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 12 arylene group and a heteroarylene group having 5 to 12 nuclear atoms.
  • arylene group linker a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, an anthracenylene group, an indenylene group, a pyranthrenylene group, a carbazolylene group, a thiophenylene group, an indolylene group, a purinylene group, and the like. More specifically, it is preferably a phenylene group or a biphenylene group.
  • specific examples of the heteroarylene group linker include a dibenzofuran-based moiety, a dibenzothiophene-based moiety, and/or a dibenzoselenophenone-based moiety.
  • R 1 may be selected from the group consisting of a C 6 ⁇ C 60 aryl group and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms.
  • the number (m) of aryl groups/heteroaryl groups introduced may be an integer of 1 or more, preferably 1 to 5. In this case, when m is 2 to 5, a plurality of R 1 may be the same as or different from each other.
  • an arylene group or a heteroarylene group of L an arylene group or a heteroarylene group of L;
  • An aryloxy group, an alkylsilyl group, an arylsilyl group, an alkylboron group, an arylboron group, an arylphosphanyl group, a monoarylphosphinyl group, a diarylphosphinyl group, an arylamine group, an arylheteroarylamine group, and a hetero Arylamine groups are each independently deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C
  • the compound represented by Chemical Formula 1 is a ring compound having a linker (L) and an unshared electron pair, specifically a dibenzo-based/carbazole-based moiety (eg, Ar 1 ) depending on the type of the following It may be further embodied in any one of Formulas 3 to 9. However, it is not limited thereto.
  • X, Y, Ar 2 , R 1 , n and m are each as defined in claim 1,
  • X, Ar 1 , Ar 2 , L, R 1 , and n are each as defined in claim 1.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention described above may be further exemplified by compounds represented by 1 to 93, such as the compounds exemplified below.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention is not limited to those exemplified below.
  • alkyl means a monovalent substituent derived from a straight or branched chain saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms. Examples thereof include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, and the like.
  • alkynyl refers to a monovalent substituent derived from a straight-chain or branched unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms and having at least one carbon-carbon triple bond. Examples thereof include, but are not limited to, ethynyl and 2-propynyl.
  • aryl means a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 40 carbon atoms in 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 be included. Examples of such aryl include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, and the like.
  • heteroaryl examples include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolizinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl and 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl , 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl and the like, but are not limited thereto.
  • 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolizinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazo
  • aryloxy is a monovalent substituent represented by RO-, wherein R means an aryl having 5 to 40 carbon atoms.
  • R means an aryl having 5 to 40 carbon atoms.
  • Examples of such aryloxy include, but are not limited to, phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, and the like.
  • alkyloxy is a monovalent substituent represented by R'O-, wherein R' means alkyl having 1 to 40 carbon atoms, and has a linear, branched or cyclic structure.
  • R' means alkyl having 1 to 40 carbon atoms, and has a linear, branched or cyclic structure.
  • alkyloxy include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-propoxy, t-butoxy, n-butoxy, pentoxy, and the like.
  • cycloalkyl means a monovalent substituent derived from a monocyclic or polycyclic non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 carbon atoms.
  • examples of such cycloalkyl include, but are not limited to, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl, adamantine, and the like.
  • heterocycloalkyl means a monovalent substituent derived from a non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 nuclear atoms, and one or more carbons in the ring, preferably 1 to 3 carbons, are N, O, S or a heteroatom such as Se.
  • heterocycloalkyl include, but are not limited to, morpholine, piperazine, and the like.
  • 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 comprising 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
  • Materials for the electron transport layer 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. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the mixing ratio thereof is not particularly limited and may be appropriately adjusted within a range known in the art.
  • the present invention provides an electron transport auxiliary layer comprising the compound represented by Formula 1 above.
  • 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 an electron transport material commonly known in the art.
  • the electron transport auxiliary layer may include an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative (eg, BCP), a nitrogen-containing heterocyclic derivative, and the like.
  • the mixing ratio thereof is not particularly limited and may be appropriately adjusted within a range known in the art.
  • organic electroluminescent device including the compound represented by Formula 1 according to the present invention.
  • 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 the compound represented by Formula 1 above.
  • the above compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • 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 emitting auxiliary layer, a lifespan improvement layer, an electron transport layer, an electron transport auxiliary layer, and an electron injection layer, and at least one organic material layer among them may be one or more of the above chemical formula. It includes the compound represented by 1.
  • the organic material layer containing the compound of Formula 1 is preferably a light emitting layer (more specifically, a phosphorescent host material), an electron transport layer, and an electron transport auxiliary layer.
  • the light emitting layer of the organic electroluminescent device according to the present invention includes a host material and a dopant material.
  • the compound of Formula 1 may be included as the host material.
  • 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 material for the light emitting layer of the organic light emitting device, preferably as a blue, green, or red phosphorescent host material, since the bonding force between holes and electrons in the light emitting layer is increased, the efficiency of the organic light emitting device is increased. (luminous efficiency and power efficiency), lifespan, luminance, driving voltage, etc. 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, a fluorescent host, or a dopant material.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention is preferably a green phosphorescent exciplex N-type host material for a high-efficiency 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, a light emitting auxiliary layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially stacked.
  • at least one of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting auxiliary layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may include the compound represented by Formula 1, preferably a light emitting layer, more preferably a phosphorescent host. may include the compound represented by Formula 1 above.
  • an electron injection layer may be additionally stacked 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 may 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 among the organic material layers includes the compound represented by Chemical Formula 1. there is.
  • the organic layer may be formed by a vacuum deposition method or a solution coating method.
  • 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 thereof include silicon wafers, quartz, glass plates, metal plates, plastic films and sheets.
  • any cathode material known in the art may be used without limitation.
  • metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, 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 is not limited thereto.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured as follows.
  • a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
  • ITO Indium tin oxide
  • ultrasonic cleaning with solvents such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc.
  • transfer to a UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwashin Tech
  • cleaning the substrate for 5 minutes using UV The substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • HT-1, HAT-CN, HT-2, BH, BD, ET-1, ET-2 and LiQ used at this time are as follows.
  • a blue organic electroluminescent device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that ET-1 was deposited at 300 ⁇ instead of Compounds 1 to 87 as an electron transport layer material.
  • the blue organic electroluminescent devices of Examples 11 to 33 including the compound according to the present invention as an electron transport auxiliary layer material are compounds having a different number of carbon atoms in the dibenzo-based moiety than those of the present invention. It was found to exhibit excellent performance in terms of current efficiency and driving voltage compared to the organic electroluminescent devices of Comparative Examples 2 to 6 including.

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Abstract

본 발명은 캐리어 수송능, 발광능 및 열안정성이 우수한 신규 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
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.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent) 소자에 대한 연구는 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물 층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 발광층 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 상기 도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다. 현재까지 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 수송층에 사용되는 물질로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 물질로는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
그러나 종래 발광 물질들은 발광 특성 측면에서 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자에서의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 우수한 성능을 가지는 발광 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 적용할 수 있으며, 정공, 전자 주입 및 수송능, 발광능 등이 모두 우수한 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
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.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 CR2 또는 N이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이며,
R2는 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 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
L은 단일결합 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 은 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
m은 1 이상의 정수이고, n는 0 내지 3의 정수이며,
Ar2는 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 선택되며,
Ar1은 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티이며,
[화학식 2]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000002
상기 화학식 2에서,
*는 화학식 1과 연결되며,
Y는 O, S 또는 NR11이며,
환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자가 포함되거나 비포함된 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
R11 및 R12는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C12의 알킬기, C6~C12의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 12의 헤테로아릴기이거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며,
a는 0 내지 2이며,
상기 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기와, 상기 R2, R11~R12, 및 Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노아릴포스피닐기, 디아릴포스피닐기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기는 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, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
다만 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 Ar1에 함유된 전체 탄소수는 16 내지 24개를 포함한다.
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 인광 호스트, 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 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수한 신규 아릴계 화합물 및 이를 포함하여 소자의 저전압, 고효율 및 장수명 특성을 동시에 구현하고자 한다.
구체적으로, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 신규 유기 화합물은, 다수의 아릴기; 및 비공유 전자쌍을 가지는 고리 화합물, 예컨대 디벤조계/카바졸계 모이어티를 포함하고, 여기에 전자 수송능이 뛰어난 전자끄는기(electron withdrawing group: EWG)가 결합하여 기본 골격을 이룬다.
이러한 구조의 화학식 1로 표시되는 화합물은, EWG기의 일종인 아진기 (예, 트리아진, 피리미딘 등)를 중심으로 하여 일측에 공유 전자쌍을 가지는 고리화합물과 타측에 다수의 아릴기를 치환시킴에 따라 전자 수송 능력이 있는 EWG에 전자 밀집도를 구조적으로 증가시켜 기존의 알려진 재료 구조에 비해 전자 수송 능력이 보다 향상되어 효율이 증가하는 효과가 나타난다. 또한 EWG기에 결합된 디벤조계 또는 카바졸계 고리 화합물로 인해 견고한(rigid)한 화학구조를 가짐으로써, 높은 유리 전이온도(Tg) 및 열적 안정성 면에서 우수하다. 그리고 EWG에 결합된 디벤조계/카바졸계 고리 화합물에 의해 컨쥬게이션 길이(conjugation length)가 상대적으로 증가되는 화학적 설계로 인해, 분자의 안정성을 높일 수 있으며, 이로 인해 기존 공지기술보다 높은 소자 수명을 부여할 수 있다. 더불어, 전자이동속도를 향상시키기 위하여 강한 전자끌개능력 (EWG)을 가진 작용기인 아진기를 도입함으로써 전자주입 및 전자수송에 더욱 적합한 물리화학적 성질을 가질 수 있게 된다.
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. 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, 정공 수송층/주입층 재료, 발광 보조층 재료, 수명 개선층 재료로 적용할 경우, 유기 전계 발광 소자의 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 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(electron withdrawing group: EWG), 예컨대 함질소 헤테로환(예, X함유 환)을 중심으로 하여 디벤조계/카바졸계 고리화합물(예, Ar1)과 다수의 아릴기(예, R1 함유 환)가 결합하여 기본 골격을 이룬다.
상기 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)은 적어도 2개의 질소 원자를 포함하는 단환식 함질소 헤테로아릴기이다. 함질소 헤테로방향족환(예, X 함유 환)의 일 실시예를 들면, 복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 N 또는 CR2이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이다. 구체적인 일례를 들면, 복수의 X는 2 내지 3개의 N을 포함하며, 바람직하게는 3개의 N을 포함한다. 이와 같이 2~3개의 질소를 함유하는 헤테로환을 포함함으로써 보다 우수한 전자흡수 특성을 나타내어 전자 주입 및 수송에 유리하다.
일 구체예를 들면, 상기 함질소 헤테로환(X 함유 환)은 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000003
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
여기서, 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)에 위치한 CR2는 복수일 수 있으며, 이때 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 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 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, R2는 수소, 중수소(D), 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 함질소 헤테로환 (X 함유 환)에는 다양한 치환체로서 Ar1 및 Ar2가 치환될 수 있다. 이때 Ar1 및 Ar2는 서로 상이하며, 상기 Ar1 및 Ar2 중 어느 하나는 디벤조계/카바졸계 고리기를 가질 수 있다.
일 구체예를 들면, Ar1은 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 갖는다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000004
상기 화학식 2에서,
*는 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
Y는 O, S 또는 NR11이며,
환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자가 포함되거나 비포함된 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기일 수 있다. 이러한 환 A와 환 B는 각각 당 분야에 알려진 축합되거나 융합된 단환 또는 다환 형태의 탄화 수소 고리 또는 함질소 고리일 수 있으며, 일례로 단일환 또는 다환의 지환족 고리, 단일환 또는 다환의 헤테로지환족 고리, 단일환 또는 다환의 방향족 고리, 혹은 단일환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 단환 또는 다환의 방향족 고리, 또는 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 핵원자수 5 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 여기서, 헤테로원자는 N, O 또는 S일 수 있다.
R11 및 R12는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C12의 알킬기, C6~C12의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 12의 헤테로아릴기이거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며,
a는 0 내지 2이다. 여기서 a가 0인 경우 R12가 수소인 것을 의미하며, a가 1 내지 2인 경우 R12는 전술한 치환기를 가질 수 있다. R12가 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
다만, 상기 화학식 2로 표시되는 Ar1은 후술되는 치환기로 치환되거나 또는 비치환될 수 있으며, 이와 같이 치환 및/또는 비치환된 Ar1에 함유된 전체 탄소수는 16 내지 24개를 포함한다.
본 발명의 일 구체예를 들면, Ar1은 하기 구조식에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000005
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
환 D는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
Y 및 R12는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 Ar1의 구체적인 일례를 들면, 하기 구조식과 같이 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000006
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000007
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000008
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며, R11 및 R12는 각각 화학식 2에서 정의된 바와 같다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R2의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
상기 함질소 헤테로환(X 함유 환)에 도입되는 Ar2는 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 선택될 수 있다. 구체적으로, Ar2는 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로 각각 독립적으로 C6~C18의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
상기 Ar2의 구체적인 일례를 들면, 하기 구조식과 같이 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000009
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
본 발명에 따른 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)은 다수의 아릴기(R1)와 연결되되, 직접 결합(n = 0) 또는 별도의 링커(예, L)를 통해 연결된다. 이와 같이, 다수의 아릴기 모이어티와 함질소 방향족환 사이에 링커(L)가 존재할 경우, HOMO 영역을 확장시켜 HOMO-LUMO 분포에 이득을 주고, HOMO-LUMO의 적절한 중첩을 통하여 전하 이동 효율을 높일 수 있다.
링커(예, L)는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 통상적인 2가(divalent) 그룹의 연결기(Linker)일 수 있다. 구체적으로, L은 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 각각 독립적으로 C6~C12의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 12개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
n은 0 내지 3의 정수이다. 여기서 n이 0인 경우 L은 단일결합이며, n이 1 내지 2인 경우 복수 개의 L을 가질 수 있으며, 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
아릴렌기 링커의 구체적인 일례를 들면, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 인데닐렌기, 피란트레닐렌기, 카르바졸릴렌기, 티오페닐렌기, 인돌일렌기, 푸리닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 피롤일렌기, 이미다졸릴렌기, 옥사졸릴렌기, 티아졸릴렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기 등이 있다. 보다 구체적으로, 페닐렌기 또는 비페닐렌기인 것이 바람직하다. 또한 헤테로아릴렌기 링커의 구체적인 일례를 들면, 디벤조퓨란계 모이어티, 디벤조티오펜계 모이어티, 및/또는 디벤조셀레노페논계 모이어티 등이 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)의 일측에 다수의 아릴기/헤테로아릴기(예, R1 함유 환)를 포함한다.
구체적으로, R1 은 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 도입되는 아릴기/ 헤테로아릴기의 개수(m)는 1 이상의 정수일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5일 수 있다. 이때 m이 2 내지 5인 경우, 복수 개의 R1 은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
일 구체예를 들면, R1은 C6~C12의 아릴기이며, m은 1 내지 5의 정수이고, 후술되는 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 R1에 함유된 전체 탄소수는 적어도 18 개를 포함한다.
전술한 화학식 1에서, L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기와, 상기 R2, R11~R12, 및 Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노아릴포스피닐기, 디아릴포스피닐기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기, 및 헤테로아릴아민기는 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, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 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 링커(L) 및 비공유 전자쌍을 가지는 고리 화합물, 구체적으로 디벤조계/카바졸계 모이어티(예, Ar1)의 종류에 따라 하기 화학식 3 내지 화학식 9 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 3]
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[화학식 4]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000011
[화학식 5]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000012
[화학식 6]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000013
[화학식 7]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000014
[화학식 8]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000015
[화학식 9]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000016
상기 식에서,
X, Y, Ar2, R1, n 및 m은 각각 제1항에서 정의된 바와 같으며,
환 D는 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 분자 내 도입되는 다수의 아릴기(R1) 개수 및 그 결합 위치에 따라 하기 화학식 10 내지 화학식 21 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 10]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000017
[화학식 11]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000018
[화학식 12]
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[화학식 13]
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[화학식 14]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000021
[화학식 15]
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[화학식 16]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000023
[화학식 17]
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000024
[화학식 18]
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[화학식 19]
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[화학식 20]
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[화학식 21]
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상기 식에서,
X, Ar1, Ar2, L, R1, 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
이상에서 설명한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 예시되는 화합물, 예컨대 1 내지 93으로 표시되는 화합물로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 본 발명의 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 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(보다 구체적으로, 인광 발광 호스트 재료), 전자수송층, 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]
<단계 1> 3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000035
2'-bromo-6'-chloro-1,1':4',1''-terphenyl 100 g(290.9 mmol) 및 phenylboronic acid 37.3 g(305.5 mmol), Pd(PPh3)4 10.1 g(8.7 mmol), K2CO3 120.6 g(872.98 mmol)를 THF 970 ml, H2O 240 ml에 넣고 6시간 동안 가열 환류 교반 하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣어 수분을 제거한 뒤 필터 하였다. 필터 후 유기층의 용매를 감압 농축하고 다이클로로메탄과 핵세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 메탄올을 사용하여 고체화하였다. 고체를 필터하고 메탄올로 세척하고 오븐에서 건조하여 3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 75.6 g(수율 76.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core1의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000036
3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 75.6 g(221.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 73.2 g(288.3 mmol) 및 Pd2(dba)3 6.1 g(6.7 mmol), KOAc 65.3 g(665.4 mmol), Xphos 6.3 g(13.3 mmol)을 1,4-Dioxane 750 ml에 넣고 12시간동안 가열 환류 하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣어 수분을 제거한 뒤 필터 하였다. 필터 후 유기층의 용매를 감압 농축하고 다이클로로메탄과 핵세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제한 후 메탄올을 사용하여 고체화하였다. 고체를 필터하고 메탄올로 세척하고 오븐에서 건조하여 Core1 72.7 g(수율 75.8%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 2]
<단계 1> 5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000037
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 70 g(261.6 mmol) 및 [1,1'-biphenyl]-3-ylboronic acid 54.4 g(274.7 mmol), Pd(PPh3)4 9.1 g(7.8 mmol), K2CO3 108.5 g(784.9 mmol)를 THF 870 ml, H2O 220 ml에 넣고 준비 예1의 단계1과 같은 방법을 사용하여 5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 74.1 g(수율 83.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core2의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000038
5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 74.1 g(221.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 71.8 g(282.6 mmol) 및 Pd2(dba)3 6.0 g(6.5 mmol), KOAc 64.0 g (652.2 mmol), Xphos 6.2 g (13.0 mmol)을 1,4-Dioxane 750 ml에 넣고 준비 예1의 Core1 합성 법과 같은 방법을 사용하여 Core2 77.2 g(수율 77.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 3]
<단계 1> 5'-chloro-3'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000039
2'-bromo-5'-chloro-1,1':3',1''-terphenyl 70 g(261.6 mmol) 및 phenylboronic acid 54.4 g(274.7 mmol), Pd(PPh3)4 9.1 g(7.8 mmol), K2CO3 108.5 g(784.9 mmol)를 THF 870 ml, H2O 220 ml에 넣고 준비 예1의 단계1과 같은 방법을 사용하여 5'-chloro-3'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 47.5 g(수율 68.4%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core3의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000040
5'-chloro-3'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 47.5 g(139.3 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 45.9 g(181.1 mmol) 및 Pd2(dba)3 3.8 g(4.2 mmol), KOAc 41.0 g (417.9 mmol), Xphos 4.0 g (8.3 mmol)을 1,4-Dioxane 470 ml에 넣고 준비 예1의 Core1 합성 법과 같은 방법을 사용하여 Core3 45.25 g(수율 75.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 4]
<단계 1> 5''-chloro-1,1':3',1'':3'',1''':4''',1''''-quinquephenyl의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000041
3-bromo-5-chloro-1,1':4',1''-terphenyl 50 g(145.5 mmol) 및 [1,1'-biphenyl]-3-ylboronic acid 30.2 g(152.8 mmol), Pd(PPh3)4 5.0 g(4.4 mmol), K2CO3 60.3 g(436.5 mmol)를 THF 490 ml, H2O 125 ml에 넣고 준비 예1의 단계1과 같은 방법을 사용하여 5''-chloro-1,1':3',1'':3'',1''':4''',1''''-quinquephenyl 53.9 g(수율 88.9%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 417
<단계 2> Core4의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000042
5''-chloro-1,1':3',1'':3'',1''':4''',1''''-quinquephenyl 53.9 g(129.3 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 45.9 g(181.1 mmol) 및 Pd2(dba)3 3.6 g(3.9 mmol), KOAc 38.1 g (388.0 mmol), Xphos 3.7 g (7.8 mmol)을 1,4-Dioxane 430 ml에 넣고 준비 예1의 Core1 합성 법과 같은 방법을 사용하여 Core4 41.96 g(수율 63.8%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 508
[준비예 5]
<단계 1> 2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000043
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 50 g(186.9 mmol) 및 (4-(naphthalen-2-yl)phenyl)boronic acid 48.9 g(196.2 mmol), Pd(PPh3)4 6.5 g(5.6 mmol), K2CO3 77.5 g(560.6 mmol)를 THF 625 ml, H2O 155 ml에 넣고 준비 예1의 단계1과 같은 방법을 사용하여 2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene 55.9 g(수율 76.6%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 391
<단계 2> Core5의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000044
2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene 55.9 g(143.1 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 47.2 g(186.1 mmol) 및 Pd2(dba)3 3.9 g(4.3 mmol), KOAc 42.1 g (429.4 mmol), Xphos 4.1 g (8.6 mmol)을 1,4-Dioxane 480 ml에 넣고 준비 예1의 Core1 합성 법과 같은 방법을 사용하여 Core4 40.26 g(수율 58.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 483
[준비예 6]
<단계 1> 3-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)dibenzo[b,d]furan의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000045
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 50 g(186.9 mmol) 및 dibenzo[b,d]furan-3-ylboronic acid 41.6 g(196.2 mmol), Pd(PPh3)4 6.5 g(5.6 mmol), K2CO3 77.5 g(560.6 mmol)를 THF 625 ml, H2O 155 ml에 넣고 준비 예1의 단계1과 같은 방법을 사용하여 3-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)dibenzo[b,d]furan 56.4 g(수율 85.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 355
<단계 2> Core6의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000046
3-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)dibenzo[b,d]furan 56.4 g(159.0 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 52.5 g(206.7 mmol) 및 Pd2(dba)3 4.4 g(4.7 mmol), KOAc 46.8 g (477.1 mmol), Xphos 4.5 g (9.5 mmol)을 1,4-Dioxane 530 ml에 넣고 준비 예1의 Core1 합성 법과 같은 방법을 사용하여 Core4 56.7 g(수율 79.9%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 447
[합성예 1] 화합물 1의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000047
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine 15.0 g (1eq, 29.4 mmol), [준비예 1]의 Core1 13.4 g(1.05eq, 30.9 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.9 mmol), Cs2CO3 28.7 g(3.0eq, 88.2 mmol), Xphos 0.8 g(0.06eq, 1.8 mmol)을 Toluene 100ml, EtOH 25ml, H2O 25ml에 넣고 12시간동안 가열 환류시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 3 15.8 g(수율 68.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 780
[합성예 2] 화합물 3의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000048
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine 대신 4-(3-chlorophenyl)-2-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-4-yl)pyrimidine 15.0 g(29.5 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 3 12.7 g(수율 55.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 779
[합성예 3] 화합물 11의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000049
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g(30.9 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 11 19.0 g(수율 81.4%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 754
[합성예 4] 화합물 16의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000050
4'-(4-(benzo[b]naphtho[2,1-d]thiophen-9-yl)-6-(3-chlorophenyl)-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile 10.0 g(1eq, 16.6 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 4.78 g(1.05eq, 17.4 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.5 mmol), Cs2CO3 16.26 g(3.0eq, 49.9 mmol), Xphos 0.5 g(0.06eq, 1.0 mmol)을 Toluene 130ml, EtOH 30ml, H2O 30ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 16 5.7 g(수율 42.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 795
[합성예 5] 화합물 17의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000051
2-(4-(4-chlorophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-4-(naphthalen-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazole 15.0 g(1eq, 23.6 mmol), [준비예 2]의 Core2 10.7 g(1.05eq, 24.8 mmol), Pd(OAc)2 0.16 g(0.03eq, 0.7 mmol), Cs2CO3 23.1 g(3.0eq, 70.8 mmol), Xphos 0.67 g(0.06eq, 1.4 mmol)을 Toluene 100ml, EtOH 25ml, H2O 25ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 17 10.9 g(수율 51.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 906
[합성예 6] 화합물 28의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000052
4-(benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophen-6-yl)-6-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-phenylpyrimidine 15.0 g(1eq, 26.08 mmol), [준비예 3]의 Core3 11.8 g(1.05eq, 27.39 mmol), Pd(OAc)2 0.18 g(0.03eq, 0.8 mmol), Cs2CO3 25.5 g(3.0eq, 78.2 mmol), Xphos 0.74 g(0.06eq, 1.6 mmol)을 Toluene 120ml, EtOH 30ml, H2O 30ml에 넣고 8시간동안 가열 환류시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 28 15.7 g(수율 71.1 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 845
[합성예 7] 화합물 37의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000053
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g(30.9 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 37 17.8 g(수율 76.5%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 754
[합성예 8] 화합물 49의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000054
2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(6-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-5-yl)pyrimidine 13.0 g(1eq, 20.5 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 5.9 g(1.05eq, 21.5 mmol), Pd(OAc)2 0.14 g(0.03eq, 0.6 mmol), Cs2CO3 20.0 g(3.0eq, 61.4 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.2 mmol)을 Toluene 130ml, EtOH 30ml, H2O 30ml에 넣고 10시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 49 8.3 g(수율 48.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 830
[합성예 9] 화합물 50의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000055
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine 대신 3-(4-(3-chlorophenyl)-6-phenylpyrimidin-2-yl)-5-phenyl-5H-benzo[b]carbazole 14.0 g(25.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 50 11.1 g(수율 53.4%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 829
[합성예 10] 화합물 58의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000056
2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(6-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-5-yl)pyrimidine 대신 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(3-chlorophenyl)-6-(2-phenyldibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-1,3,5-triazine 14.0 g(25.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 8]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 58 12.4 g(수율 62.5%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 797
[합성예 11] 화합물 72의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000057
2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(6-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-5-yl)pyrimidine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(7,8-diphenyldibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-phenylpyrimidine 14.0 g(25.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 8]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 72 14.4 g(수율 72.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 799
[합성예 12] 화합물 80의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000058
2-(4-chlorophenyl)-4-(7-(naphthalen-2-yl)dibenzo[b,d]furan-2-yl)-6-phenylpyrimidine 12.0 g(1eq, 21.5 mmol), [준비예 4]의 Core4 9.7 g(1.05eq, 22.5 mmol), Pd(OAc)2 0.14 g(0.03eq, 0.6 mmol), Cs2CO3 21.0 g(3.0eq, 64.4 mmol), Xphos 0.61 g(0.06eq, 1.3 mmol)을 Toluene 140ml, EtOH 35ml, H2O 35ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 80 10.1 g(수율 51.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 906
[합성예 13] 화합물 81의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000059
4-(benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophen-6-yl)-6-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-phenylpyrimidine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g(31.0 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 6]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 81 19.2 g(수율 82.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 755
[합성예 14] 화합물 82의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000060
2-(3-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(1-phenyldibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-1,3,5-triazine 13.0 g(1eq, 24.7 mmol), [준비예 5]의 Core5 12.5 g(1.05eq, 25.9 mmol), Pd(OAc)2 0.17 g(0.03eq, 0.67mmol), Cs2CO3 24.1 g(3.0eq, 74.1 mmol), Xphos 0.7 g(0.06eq, 1.5 mmol)을 Toluene 150ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 82 13.2 g(수율 63.3 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 847
[합성예 15] 화합물 83의 합성
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000061
4-(4-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-2-phenylpyrimidine 15.0 g(1eq, 31.1 mmol), [준비예 6]의 Core6 14.6 g(1.05eq, 25.9 mmol), Pd(OAc)2 0.21 g(0.03eq, 0.93mmol), Cs2CO3 30.4 g(3.0eq, 93.2 mmol), Xphos 0.9 g(0.06eq, 1.9 mmol)을 Toluene 150ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 10시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피를 한 후 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 83 19.5 g(수율 81.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 768
[실시예 1 ~ 10] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
화합물 1 ~ 93를 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, HT-1 + 2% HAT-CN (100 Å) / HT-1 (1400 Å) / HT-2 (50 Å) / BH + 2% BD (200 Å) / ET-2 (50 Å) / 화합물 1 ~ 화합물 87의 각각의 화합물 : LiQ = 1:1 (300 Å) / LiF (10 Å ) / Al (1000 Å) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 HT-1, HAT-CN, HT-2, BH, BD, ET-1, ET-2 및 LiQ의 구조는 다음과 같다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000062
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000063
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000064
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자수송층 물질로서 화합물 1 ~ 화합물 87 대신 ET-1을 300 Å로 증착하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[평가예 1]
실시예 1 내지 10 및 비교예 1에서 제작한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
샘플 전자수송층 구동 전압
(V)		 EL 피크
(nm)		 전류효율
(cd/A)
실시예 1 화합물 1 4.2 461 6.3
실시예 2 화합물 3 4.3 459 6.4
실시예 4 화합물 11 4.7 460 6.2
실시예 5 화합물 16 4.3 460 6.1
실시예 6 화합물 17 4.2 459 6.3
실시예 6 화합물 18 4.7 458 5.9
실시예 7 화합물 24 4.3 459 6.5
실시예 8 화합물 37 4.5 461 6.0
실시예 9 화합물 86 4.6 458 6.1
실시예 10 화합물 87 4.3 460 6.5
비교예 1 ET-1 4.8 460 5.8
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 전자수송층 재료로 사용한 실시예 1 내지 10의 청색 유기 전계 발광 소자는 종래의 ET-1을 전자수송층에 사용한 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 11 ~ 33] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
화합물 1 내지 화합물 93을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, HT-1 + 2% HAT-CN (100 Å) / HT-1 (1400 Å) / HT-2 (50 Å) / BH + 2% BD (200 Å) / 화합물 1 ~ 93 (50 Å) / ET-1 : LiQ = 1:1 (300 Å) / LiF (10 Å ) / Al (1000 Å) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 HT-1, HAT-CN, HT-2, BH, BD, ET-1, ET-2 및 LiQ의 구조는 실시예 1~10에서 명시한 바와 같다.
[비교예 2 ~ 5] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 11에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 1 ~ 93을 사용하지 않고, 전자 수송보조층 물질인 ET-2 내지 ET-6를 50 Å로 증착하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 ET-2 내지 ET-6의 구조는 다음과 같다.
Figure PCTKR2023002442-appb-img-000065
[평가예 2]
실시예 11 내지 33 및 비교예 2에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 전자수송
보조층		 구동 전압
(V)		 EL 피크
(nm)		 전류효율
(cd/A)
실시예 11 화합물 1 3.7 460 7.2
실시예 12 화합물 3 3.8 461 7.1
실시예 13 화합물 4 4.2 460 6.9
실시예 14 화합물 8 4.4 461 6.7
실시예 15 화합물 11 3.9 460 6.9
실시예 16 화합물 15 3.9 460 6.8
실시예 17 화합물 24 4.1 458 6.7
실시예 18 화합물 28 4.3 460 6.2
실시예 19 화합물 35 3.9 460 7.1
실시예 20 화합물 37 3.7 459 7.1
실시예 21 화합물 38 3.7 460 6.9
실시예 22 화합물 48 4.3 458 6.3
실시예 23 화합물 49 4.5 461 6.0
실시예 24 화합물 51 4.1 459 6.7
실시예 25 화합물 54 4.2 458 6.3
실시예 26 화합물 59 4.6 458 5.8
실시예 27 화합물 61 4.3 457 6.1
실시예 28 화합물 65 4.0 460 6.8
실시예 29 화합물 81 3.7 458 6.7
실시예 30 화합물 83 3.9 461 7.2
실시예 31 화합물 86 4.3 460 6.4
실시예 32 화합물 87 3.8 461 7.2
실시예 33 화합물 93 4.1 457 6.7
비교예 2 ET-2 4.4 457 6.2
비교예 3 ET-3 4.6 461 5.9
비교예 4 ET-4 4.6 460 6.0
비교예 5 ET-5 4.8 462 5.8
비교예 6 ET-6 5.0 460 4.9
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 전자수송 보조층 재료로 포함하는 실시예 11 ~ 33의 청색 유기 전계 발광 소자는, 디벤조계 모이어티에 포함된 탄소 개수가 본원발명과 상이한 화합물을 포함하는 비교예 2~ 6의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000066
    상기 화학식 1에서,
    복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 CR2 또는 N이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이며,
    R2는 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 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
    L은 단일결합 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 은 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
    m은 1 이상의 정수이고, n는 0 내지 3의 정수이며,
    Ar2는 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 선택되며,
    Ar1은 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티이며,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000067
    상기 화학식 2에서,
    *는 화학식 1과 연결되며,
    Y는 O, S 또는 NR11이며,
    환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
    R11 및 R12는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C12의 알킬기, C6~C12의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 12의 헤테로아릴기이거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며,
    a는 0 내지 2이며,
    상기 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기와, 상기 R2, R11~R12, 및 Ar2의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노아릴포스피닐기, 디아릴포스피닐기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기, 및 헤테로아릴아민기는, 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, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
    다만 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 Ar1에 함유된 전체 탄소수는 16 내지 24개를 포함한다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000068
    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
    환 D는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
    Y 및 R12는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000069
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000070
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000071
    상기 식에서,
    R11 및 R12는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다
  4. 제1항에 있어서,
    R1은 C6~C12의 아릴기이며,
    m은 1 내지 5의 정수이고,
    치환기로 치환되거나 또는 비치환된 R1에 함유된 전체 탄소수는 적어도 18 개를 포함한다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 X 함유 환은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000072
    상기 식에서,
    *는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
    R2, Ar1 및 Ar2는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  6. 제1항에 있어서,
    Ar2는 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되는 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    Ar2는 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물.
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000073
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 3 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000074
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000075
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000076
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000077
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000078
    [화학식 8]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000079
    [화학식 9]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000080
    상기 식에서,
    X, Y, Ar2, R1, n 및 m은 각각 제1항에서 정의된 바와 같으며,
    환 D는 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 10 내지 화학식 21 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 10]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000081
    [화학식 11]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000082
    [화학식 12]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000083
    [화학식 13]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000084
    [화학식 14]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000085
    [화학식 15]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000086
    [화학식 16]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000087
    [화학식 17]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000088
    [화학식 18]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000089
    [화학식 19]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000090
    [화학식 20]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000091
    [화학식 21]
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000092
    상기 식에서,
    X, Ar1, Ar2, L, R1, 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1 내지 93 중 어느 하나로 표시되는 화합물.
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000093
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000094
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000095
    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000096
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    Figure PCTKR2023002442-appb-img-000098
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료인 화합물.
  12. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 구성된 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함되는 유기 전계 발광 소자.
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