신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 【기술분야】

관련 출원 (들)과의 상호 인용

본 출원은 2017년 6월 30일자 한국 특허 출원 제 10-201그 0083261호 및 2018년 6월 28일자 한국 특허 출원 제 10-2018-0074865호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

본 발명은 신규한 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

【발명의 배경이 되는 기술】

일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각， 우수한 콘트라스트， 빠른 응답 시간을 가지며， 휘도， 구동 전압 및 웅답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다. 유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음끅 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층， 발광층， 전자수송층， 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이， 음극에서는 전차가 유기물층에 주입되게 되고， 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤 (exci ton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 상기와 같은 유기 발광 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 【선행기술문헌】

【특허문헌】

(특허문헌 0001) 한국특허 공개번호 제 1으 2013-073537호

【발명의 내용】

【해결하고자 하는 과제】

본 발명은 신규한 헤테로고리 화합물 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

【과제의 해결 수단】

합물을 제공한다.

상기 화학식 1에서，

X는 0 또는 S이고,

Yi , Y ₂ 및 Υ ₃ 는 각각 독립적으로 Ν 또는 CR' 이고， 단， 이들 중 2 개 이상은 Ν이고， R' 은 수소이거나, 인접한 R ₅ 및 ¾과 결합하여 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴을 형성할 수 있고，

Y ₄ , Υ ₅ 및 Υ ₆ 는 각각 독립적으로 Ν 또는 CR" 이고， 단, 이들 중 2 개 이상은 Ν이고， R" 은 수소이거나， 인접한 R ₇ 및 ¾와 결합하여 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴을 형성할 수 있고,

Ri , R ₂ , ¾ 및 ¾는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 의 알킬 ; 또는 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴이고,

R ₅ , R ₆ , R ₇ 및 R ₈ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴이고，

n 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고，

1 및 0는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,

및 L ₂ 는 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴렌; 또는 N, 0， Si 및 S 로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C ₅ - ₆₀ 헤테로아릴렌이고，

a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1이고， 단， 이들 중 하나 이상이

1이고，

a 및 b 중 하나가 0인 경우， Li 및 L ₂ 는 각각 독립적으로 N , 0， Si 및 S 로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 헤테로아릴렌이다. 또한， 본 발명은 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 대향하여 구비된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서ᅳ 상기 유기물층 중 1층 이상은 전술한 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

【발명의 효과】

상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용될 수 있으며， 유기 발광 소자에서 효율의 향상， 낮은 구동전압 및 /또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히， 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입, 정공수송， 정공주입 및 수송， 발광， 전자수송， 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다. 【도면의 간단한 설명】

도 1은 기판 ( 1) , 양극 (2) , 발광층 (3) , 음극 (4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.

도 2는 기판 ( 1)， 양극 (2) , 정공주입층 (5)， 정공수송층 (6)， 발광층 (7)， 전자수송층 (8) 및 음극 (4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다. 합물을 제공한다.

상기 화학식 1에서，

X는 0또는 S이고，

Yi , Y ₂ 및 Υ ₃ 는 각각 독립적으로 Ν 또는 CR' 이고， 단， 이들 중 2 개 이상은 Ν이고， R' 은 수소이거나, 인접한 R ₅ 및 ¾과 결합하여 치환 또는 비치환된 Η» 아릴을 형성할 수 있고，

Y ₄ , Υ ₅ 및 Υ ₆ 는 각각 독립적으로 Ν 또는 CR" 이고， 단， 이들 중 2 개 이상은 Ν이고， R" 은 수소이거나， 인접한 R ₇ 및 ¾와 결합하여 치환 또는 비치환된 C ₆ ᅳ ₆₀ 아릴을 형성할 수 있고，

Ri , R ₂ , R ₃ 및 ¾는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 의 알킬; 또는 치환 또는 비치환된 ( ₆₀ 아릴이고，

R ₅ , R ₆ , R ₇ 및 ¾는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴이고，

n 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고，

1 및 0는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고，

및 L ₂ 는 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 아릴렌; 또는 N, 0， Si 및 S 로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C ₅ - ₆₀ 헤테로아릴렌이고,

a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1이고， 단， 이들 중 하나 이상이

1이고， a 및 b 중 하나가 0인 경우, 및 1^는 각각 독립적으로 N, 0， Si 및 S 로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 헤테로아릴렌이다.

본 명세서에서， 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다. 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기 알킬아민기; 아랄킬아민기; 해테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기 또는 N, 0 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나， 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대， "2 이상의 치환기가 연결된 치환기 "는 비페닐기일 수 있다. 즉， 비페닐기는 아릴기일 수도 있고， 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다. 본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나， 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나， 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나， 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서， 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나，

1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서， 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기， 트리에틸실릴기， t-부틸디메틸실릴기， 비닐디메틸실릴기， 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기， 디페닐실릴기 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서， 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기， 트리에틸붕소기， t-부틸디메틸붕소기， 트리페닐붕소기， 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서， 할로겐기의 예로는 불소， 염소， 브롬 또는 요오드가 있다. 본 명세서에 있어서， 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면， 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면， 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면， 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸， 에틸， 프로필， n-프로필， 이소프로필， 부틸, n-부틸， 이소부틸， tert-부틸， sec-부틸， 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸， 펜틸， n-펜틸， 이소펜틸， 네오펜틸， tert-펜틸， 핵실, n-핵실， 1-메틸펜틸， 2-메틸펜틸， 4ᅳ메틸 -2-펜틸， 3 , 3-디메틸부틸， 2-에틸부틸, 헵틸， n-헵틸， 1—메틸핵실， 사이클로펜틸메틸，사이클로핵틸메틸， 옥틸， n-옥틸, tert-옥틸， 1-메틸헵틸, 2-에틸핵실， 2ᅳ프로필펜틸, n-노닐， 2，2-디메틸헵틸， 1-에틸-프로필， 1，1- 디메틸-프로필, 이소핵실， 2-메틸펜틸, 4-메틸핵실， 5-메틸핵실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나， 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면， 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면， 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면， 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐， 1-부테닐， 2-부테닐， 3-부테닐, 1-펜테닐， 2-펜테닐， 3-펜테닐, 3-메틸 -1-부테닐， 1 , 3-부타디에닐， 알릴ᅤ 1-페닐비닐 -1- 일, ₂ _페닐비닐- ;L -일, 2 , 2-디페닐비닐 -1-일， 2-페닐 -2- (나프틸 -1-일)비닐 -1ᅳ일 2 , 2-비스 (디페닐 -1-일)비닐 -1-일， 스틸베닐기， 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서， 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나， 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면， 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면， 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필， 사이클로부틸， 사이클로펜틸， 3-메틸사이클로펜틸, 2 , 3-디메틸사이클로펜틸， 사이클로핵실， 3-메틸사이클로헥실， 4-메틸사이클로핵실， 2，3- 디메틸사이클로핵실， 3，4，5-트리메틸사이클로핵실, 4 tert-부틸사이클로핵실, 사이클로헵틸， 사이클로옥틸 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서， 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며， 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면， 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기， 바이페닐기， 터페닐기 등이 될 수 있으나， 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기， 안트라세닐기, 페난트릴기， 파이레닐기， 페릴레닐기, 크라이세닐기， 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서， 플루오레닐기는 치환될 수 있고， 치환기 2개가 서로 결 되는

경우, 등 ⁰ 될 수 있다. 다만， 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 0， N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나， 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기， 퓨란기， 피를기， 이미다졸기， 티아졸기， 옥사졸기， 옥사디아졸기， 트리아졸기， 피리딜기， 비피리딜기， 피리미딜기， 트리아진기, 트리아졸기， 아크리딜기， 피리다진기, 피라지닐기， 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기， 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기， 피리도 피리미디닐기， 피리도 피라지닐기， 피라지노 피라지닐기 이소퀴놀린기， 인돌기， 카바졸기， 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기， 벤조티아졸기， 벤조카바졸기， 벤조티오펜기， 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기， 페난쓰롤린기 (phenanthroHne) , 티아졸릴기， 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기， 07440

티아디아졸릴기， 벤조티아졸릴기， 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등 ⁰ 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서， 아르알킬기， 아르알케닐기， 알킬아릴기， 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서， 아르알킬기， 알킬아릴기， 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 해테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서， 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서， 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서， 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고， 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서， 헤테로고리는 1가기가 아니고， 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은， 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

[화학식 1-2]

상기 화학식 l-l 내지 1-3 에서，

X， Yi, Y ₂ , Υ ₃ , Υ ₄ , Υ ₅ , Υ ₆ , Li, L ₂ , Ri, R ₂ , ' ¾， ， Re, Ry, ， n, m, 1 및 o는 앞서 정의한 바와 같고，

단, 화학식 1ᅳ 1에서 Li 및 화학식 1-2에서 L ₂ 는 각각 독립적으로 N, 0， Si 및 S 로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C ₆ - ₆₀ 헤테로아릴렌이다. 바람직하게는， ， ， R ₃ 및 R4 는 각각 독립적으로 수소，

일 수 있다.

바람직하게는， 및 L ₂ 는 각각 독립적으로 직접결합 또는 하기로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다ᅳ

바람직하게는， n 및 m은 각각독립적으로 0내지 3의 정수일 수 있다. 바람직하게는， 1 및 0는 각각독립적으로 0또는 1의 정수일 수 있다. 바람직하게는， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은， 하기로 구성되는

£1

96Ζ.1700/6Ϊ0Ζ OAV

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상기 화학식 1로 표시되는' 화합물은， 코어 구조의 한쪽에만 트리아진 (또는 피리미딘)의 치환기를 포함하는 비대칭 화합물로서， 대칭 구조를 가지는 화합물들을 사용한 경우와 비교하여 결정성이 낮기 때문에 막을 형성시 치밀한 막질이 형성될 수 있다. 이에 따라， 이를 사용한 유기 발광 소자는 고효율, 저 구동 전압， 고휘도 및 장수명 등을 가질 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반웅식 1 내지 2와 같은 제조 ^법으로 제조할 수 있다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.

[반웅식 1] 07440

상기 반웅식 1 내지 2는, 화학식 1에서 a=0, b=l인 경우의 화합물의 제조 반응식을 나타낸 것이다. 상기 반웅식 1 내지 2에서, X， Y ₄ , Y ₅ , Y ₆ , L ₂ , Ri , R ₂ , R _{3 )} R4 , 1， m 및 n은 앞서 정의한 바와 같고， 이외에 추가적인 치환기가 더 포함될 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 반웅식 1 내지 2의 내용을 참고하여 제조하고자 하는 화합물의 구조에 맞추어 출발 물질, 반응기의 종류 및 촉매의 종류를 적절히 대체하여 제조할 수 있다. 또한， 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 일례로， 본 발명은 게 1 전극; 상기 제 1 전극과 대향하여 구비된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서， 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는， 유기 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 발광 소자의 유기물 층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대， 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물 층으로서 정공주입층， 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다. 또한， 상기 유기물 충은 정공주입층， 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고， 상기 정공주입층， 정공수송층， 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 또한， 상기 유기물 층은 발광층을 포함할 수 있고， 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 또한， 상기 유기물 층은 전자수송층, 또는 전자주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자수송층, 또는 전자주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 또한， 상기 전자수송층 전자주입층， 또는 전자주입 및 전자 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 특히， 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성이 우수하고, 6.0 eV 이상의 깊은 Ή0Μ0 준위, 높은 삼중함 에너지 (ET) , 및 정공 안정성을 가지고 있다. 또한， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자 주입 및 전자 수송을 동시에 할 수 있는 유기물 층에 사용할 경우， 당업계에서 사용하는 nᅳ형 도편트를 흔합하여 사용할수 있다. 또한, 상기 유기물 층은 발광층 및 전자수송층을 포함하고， 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할수 있다. 또한， 본 발명에 따른유기 발광 소자는， 기판 상에 양극， 1층 이상의 유기물 층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조 (normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광소자는 기판 상에 음극， 1층 이상의 유기물 층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조 ( inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다. 도 1은 기판 ( 1)， 양극 (2) , 발광층 (3)， 음극 (4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다. 도 2는 기판 ( 1)， 양극 (2) , 정공주입층 (5)， 정공수송층 (6)， 발광층 (7)， 전자수송층 (8) 및 음극 (4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공주입층, 짖공수송층， 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 유기물 층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 또한， 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우， 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다. 예컨대， 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제 1 전극， 유기물층 및 제 2 전슥을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때， 스퍼터렁법 (sputter ing)이나 전자빔 증발법 (e-beam evaporat ion)과 같은 PVDCphysical Vapor Depos i t ion)방법을 이용하여， 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고， 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층， 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물 층을 형성한 후， 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도， 기판 상에 음극 물질부터 유기물층， 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 또한， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물 층으로 형성될 수 있다. 여기서， 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅， 딥코팅， 닥터 블레이딩， 잉크젯 프린팅， 스크린 프린팅， 스프레이법， 를 코팅 등을 의미하지만， 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 방법 외에도， 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층， 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다 (TO 2003/012890) . 다만， 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로， 상기 게 1 전극은 양극이고， 상기 제 2 전극은 음극이거나， 또는 상기 제 1 전극은 음극이고， 상기 제 2 전극은 양극이다. 상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐， 크름, 구리, 아연， 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물， 인듐 산화물, 인듐주석 산화물 ( ITO) , 인듐아연 산화물 ( IZ0)과 같은 금속 산화물 ; ΖηΟ :Α1 또는 SN0 ₂ : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리 (3- 메틸티오펜) , 폴리 [3 ,4-(에틸렌-1，2ᅳ디옥시)티오펜] £0 1)， 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘， 칼슴， 나트륨, 칼륨, 티타늄， 인듐, 이트륨, 리튬， 가돌리늄， 알루미늄, 은， 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 Li0 ₂ /Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과， 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고， 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며， 또한， 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 H0M0(highest occupi ed molecul ar orbi tal )가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린 (porphyr in) , 을리고티오펜， 아릴아민 계열의 유기물， 핵사니트릴핵사아자트리페닐렌 계열의 유기물， 퀴나크리돈 (quinacr idone)계열의 유기물， 페릴렌 (perylene) 계열의 유기물， 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나， 이들에만 한정 되는 것은 아니다. 상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로， 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물， 전도성 고분자， 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서， 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq ₃ ) ; 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴 (dimer i zed styryl ) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린 -금속 화합물; 벤족사졸， 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리 (P-페닐렌비닐렌) (PPV) 계열의 고분자; 스피로 (spi ro) 화합물; 폴리플루오렌， 루브렌 등이 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 발광층은 호스트 재료 및 도편트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테^환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체， 나프탈렌 유도체， 펜타센 유도체， 페난트렌 화합물， 플루오란텐 화합물 등이 있고， 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체， 디벤조퓨란 유도체， 래더형 퓨란 화합물， 피리미딘 유도체 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 도편트 재료로는 방향족 아민 유도체， 스트릴아민 화합물， 붕소 착체， 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서， 아릴아미노기를 갖는 피렌， 안트라센， 크리센， 페리플란텐 등이 있으며， 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기， 실릴기， 알킬기， 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민， 스티릴트리아민， 스티릴테트라아민 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 또한， 금속 착체로는 이리듐 착체， 백금 착체 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 상기 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서， 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 A1 착물; AlQ ₃ 를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본 -금속 착물 등이 있으나， 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히， 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨， 칼슘， 이테르븀 및 사마륨이고ᅳ 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다. 상기 전자 주입충은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로， 전자를 수송하는 능력을 갖고， 음극으로부터의 전자 주입 효과， 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고， 또한， 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논， 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논， 티오피란 다이옥사이드， 옥사졸， 옥사다이아졸， 트리아졸, 이미다졸， 페릴렌테트라카복실산， 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체， 금속 착체 화합물 및 질소 함유 5원환 유도체 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬， 비스 (8- 하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스 (8-하이드록시퀴놀리나토)구리， 비스 (8- 하이드록시퀴놀리나토)망간， 트리스 (8ᅳ하이드록시퀴놀리나토)알루미늄， 트리스 (2-메틸 -8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄 , 트리스 (8- 하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스 ( 10-하이드록시벤조 [h]퀴놀리나토)베릴륨， 비스 (10-하이드록시벤조 [h]퀴놀리나토)아연， 비스 (2-메틸 -8- 퀴놀리나토)클로로갈륨 비스 (2-메틸 -8ᅳ퀴놀리나토) (으크레졸라토)갈륨， 비스 (2ᅳ메틸 -8-퀴놀리나토) ( 1-나프를라토)알루미늄, 비스 (2-메틸 -8- 퀴놀리나토) (2-나프를라토)갈륨 등이 있으나， 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형， 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다. 또한， 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 제조예 ： 중간체 화합물의 합성

(1) 합성예 1: 화학식 2A로표시되는 화합물의 제조

[반웅식 1A]

Compound 1A Compound 2A

2-브로모 -9H-플루오렌 -9—온 (lOg, 38.6mmol)과 클로로 페놀 (9.88g, 77.2mmol)과 과량의 염화포스포릴 (P0C1 ₃ ) 흔합물을 120 ^° C에서 환류하였다. 상온으로 냉각 후 에탄을을 과량 투입한 후 여과하였다. 여과된 고체를 피리딘에 녹이고 가열한 후 상온으로 넁각 후 여과하였다. 클로로포름과 에틸아세테이트로 재결정하여 화학식 lA(13g, 수율 76%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 445 ^'

2-브로모-클로로 스피로 [플루오렌 -9，9'-크산텐 ](45g, lOlmmol)과 비스피나콜레이트다이보론 (25.7g, lOlmmol)을 다이옥산 (150 ⁽ l)에 투입하여 13CTC로 가열하여 녹였다. P(Cy) ₃ 및 Pd(dba) ₂ 를 2:1의 몰 비 (총 1.88g)로 섞은 후 첨가하여 4시간 동안 환류하였다. 상온으로 냉각 후， 농축하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 화학식 2A(42g, 수율 85%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 492

(2) 합성예 2: 화학식 2B로표시되는화합물의 제조

[반응식 1B]

2018/007440

Compound 2B 상기 합성예 1의 화학식 2A의 제조에 있어서， 화합물 1A 대신， 화합물 1B을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 2B (40 g, 수율 80%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 458 실시예

(1) 실시예 1: 화학식 2A-1-1로 표시되는 화합물의 제조

Compound 2A Compound 2A-1 화학식 2A 10.7 gᅳ 21.8 mmol)와 4ᅳ클로로 -2,6-페닐 -1，3，5-트리아진 (5.8 g, 21.8 mmol)과 탄산 칼륨 (9 g, 65.4 麵 ol)을 테트라하이드로퓨란 (300 ml), 및 물 (100 ml)에 녹이고 90 ^° C로 가열하였다. Pd(PPh ₃ ) ₄ (0.50 g, 0.44 画 ol)를 첨가한 후 4시간 동안 환류하였다. 상온으로 넁각 후 물층을 제거하였다. 유기층에 황산 마그네슴을 넣은 후 여과하였다. 농축 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 화학식 2A-1(10 g, 수율 77%)을 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ =597

[반웅식 2A-1ᅳ 1]

화학식 2A-K10 g, 16.8 mmol)을 반응식 2A와 동일한 방법으로 보론산으로 제조한 후 4-클로로 -2 ,6-페닐 -1,3,5-트리아진 (4.5 g, 16.8 mmol)과 탄산 칼륨 (7 g, 50.4讓 ol)을 테트라하이드로퓨란 (300 ml)， 및 물 (100 ml)에 녹이고 90 ^° C로 가열하였다. Pd(PPh ₃ ) ₄ (0.39 g, 0.34 mmol)를 첨가한 후 4시간 동안 환류하였다. 상온으로 넁각 후 물층을 제거하였다. 유기층에 황산 마그네슘을 넣은 후 여과하였다. 농축 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 화학식 2A-1- 9 g, 수율 68%)을 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ =794

(2) 실시예 2: 화학식 3A-1-1로 표시되는 화합물의 제조

[반웅식 3A-1-1]

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서, 2A-1 대신에 3A-1을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 3A-1-1 (9.5g, 수율 71%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 794

(3) 실시예 3: 화학식 4A-1-1로 표시되는 화합물의 제조

[반웅식 4A-1-1]

Compound 4A-1 - , _{ί Α} . .

r Compound 4A-1-1

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서, 2A-1 대신에 4A-1 , 4ᅳ클로로 -2，6-페닐ᅳ1，3，5-트리아진 대신에 피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 4A-1-1 ( 10g, 수율 74%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 806

(4) 실시예 4: 화학식 5A-1-1로표시되는화합물의 제조

Compound 5A-1 _ . _ _A . ,

Compound 5A-1-1

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 5A-1 , 4-클로로 -2， 6-페닐 -1 , 3， 5-트리아진 대신에 피리미딘을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 5A-1-1 (8g, 수율 60%)를 얻었다.

MS : [M+H] ⁺ = 793

(5) 실시예 5: 화학식 6A-1-1로표시되는화합물의 제조

[반응식 6A-1-1]

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서, 2A-1 대신에 6A-1, 4-클로로 -2， 6-페닐ᅳ 1，3， 5-트리아진 대신에 터페닐 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 6A_1-1 (llg, 수율 68¾>)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 962

(6) 실시예 6: 화학식 2B-1로표시되는화합물의 제조

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 2B, 4- 클로로 -2，6-페닐 -1，3，5-트리아진 대신에 4-브로모-다이벤조퓨란 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 2B-1 ( 10g, 수율 82%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 729

(7) 실시예 7: 화학식 2B-2로 표시되는 화합물의 제조

[반응식 2B-2]

Compound 2B

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 2B, 4- 클로로ᅳ2，6ᅳ페닐 -1，3，5-트리아진 대신에 2-브로모-다이벤조퓨란 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 2B-2 (8.5g, 수율 70%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 729

(8) 실시예 8: 화학식 3B-1로 표시되는 화합물의 제조

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 3B, 4- 클로로 -2,6-페닐 -1,3，5_트리아진 대신에 브로모-카바졸 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 3B-1 (10g, 수율 74%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 804

(9) 실시예 9: 화학식 B-1로 표시되는 화합물의 제조

[반응식 4B-1]

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 4B, 4- 클로로ᅳ 2ᅳ6-페닐 -1 ,3 , 5-트리아진 대신에 브로모-다이메틸다이벤조실란 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 4B-1 ( llg, 수율 66%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 999

(10) 실시예 10: 화학식 3B-2로표시되는화합물의 제조

상기 실시예 1의 화학식 2A-1-1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 3B, 4- 클로로 -2，6-페닐 -1ᅳ 3，5-트리아진 대신에 2-브로모 -다이벤조싸이오펜 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 3B-2 (9g, 수율 72%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 745

(11) 실시예 11: 화학식 5B-1로표시되는화합물의 제조

[반웅식 5B-1] P T/KR2018/007440

상기 실시예 1의 화학식 2A-1ᅳ 1의 제조에 있어서， 2A-1 대신에 5B, 4- 클로로 -2，6ᅳ페닐 -1,3,5-트리아진 대신에 2-브로모-다이벤조퓨란 트리아진을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화학식 5B-1 (8g, 수율 64%)를 얻었다.

MS: [M+H] ⁺ = 745

<실험예 1>

IT0 (인듬주석산화물)가 1000 A 두께로 박막 코팅된 유리 기판 (corning 7059 glass)을， 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며， 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터 (Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. IT0를 30 분간 세척한 후， 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜， 아세톤， 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.

이렇게 준비된 ΠΌ 투명 전극 위에 핵사니트릴 핵사아자트리페닐렌 (hexanitrile hexaazatri phenyl ene, HATCN)를 500 A의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 ΗΊΊ(400 Α)을 진공증착한 후 발광층으로 호스트 HI과 도판트 D1 화합물을 300 A의 두께로 진공 증착하였다. 상기 발광층 위에 제조예 1에서 제조한 화학식 2A-1- 1과 LiQ Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 350A의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12A두께로 리튬플로라이드 (LiF)와 2,.000A 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다. 유기발광소자를 제조하였다.

상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7A/sec를 유지하였고， 음극의 리튬플로라이드는 o.3A/sec, 알루미늄은 2A/sec의 증착 속도를 유지하였으며， 증착시 진공도는 2 xlO ^"7 ~ 5 xlO ^"6 torr를 유지하여， 유기 P T/KR2018/007440

발광 소

<실험예 2 내지 11 >

상기 실시예 1에서 전자 수송층으로 화학식 2A-1-1 대신 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교 실험예 1 내지 1>

상기 실험예 1에서 전자 수송층으로 화학식 2A— 1-1 대신 하기 ET1 내지 ET7의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한

[ET3] 상기 실험예 1 내지 11 및 비교 실험예 1 내지 비교 실험예 7과 같이 각각의 화합물을 전자 수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 10 mA/cm ² 의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20mA/cm ² 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 98%가 되는 시간 (LT98)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

【표 1】

상기 표 1 의 실험 데이터에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 사용한 유기 발광 소자의 경우， 효율， 구동전압 및 /또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

본 발명에 따른 화합물은 코어 구조의 한쪽에만 트리아진 (또는 피리미딘)의 치환기를 포함하는 비대칭 화합물로서， 대칭 구조를 가지는 화합물을 사용한 비교 실험예들에 비해 결정성이 낮기 때문에 막을 형성시 치밀한 막질이 형성되어 수명 개선 효과가 현저히 향상된 것을 있음을 확인하였다.

특히, 연결기가 피리미딘인 경우 (비교예 1 ) 아릴기의 탄소수가 5 이하로 전자받기 특성이 우수하여 N-type 코어 (트리아진， 피리미딘)의 전자를 지나치게 부족하게 만들어 전압 상승 및 효율 저하의 소자 특성이 나타남을 확인하였다.

【부호의 설명】

1： 기판 2： 이 α:그

~ι

ᄋ

3 : 발광층 4 : 그

ᄀ

5 : 정공주입층 6： 고 소^ ^■

7： 발광층 8： 전자수송층