KR20230076939A - 복수 종의 호스트 재료 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

복수 종의 호스트 재료 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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KR20230076939A
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박관희
이성림
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Abstract

본 발명은 유기발광소자 내의 하기 [화학식 1]로 표시되는 제1 호스트 화합물과 함께 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 복수 종의 호스트 재료에 관한 것으로서, 특정 구조를 갖는 화합물을 조합한 호스트 재료를 소자 내의 발광층에 채용하는 경우 저전압 구동 특성 및 발광 효율 등의 발광 특성이 매우 우수한 유기발광소자의 구현이 가능하다.
[화학식 1]
Figure pat00185

[화학식 2]
Figure pat00186

[화학식 3]

Description

복수 종의 호스트 재료 및 이를 포함하는 유기발광소자 {A PLURALITY OF HOST MATERIALS AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAM}
본 발명은 유기발광소자 내의 발광층 호스트 재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 구조를 갖는 각각의 상이한 호스트 화합물을 조합한 복수 종의 호스트 재료 및 이를 발광층에 채용하여 소자의 저전압 구동과 우수한 발광 효율 등의 발광 특성이 현저히 향상된 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel)이나 무기전계발광 (EL) 디스플레이에 비해 10 V 이하의 저전압 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있고, 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 최근에 차세대 디스플레이 소자로 많은 관심의 대상이 되고 있다.
다만, 이러한 유기발광소자가 상기와 같은 특징으로 발휘하기 위해서는 소자 내 유기층을 이루는 물질인 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지는 안정하고 효율적인 유기발광소자용 유기층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다.
이에 따라 더욱 안정적인 유기발광소자를 구현하고, 소자의 고효율, 장수명, 대형화 등을 위해서는 효율 및 수명 특성 측면에서 추가적인 개선이 요구되고 있는 상황이고, 특히 유기발광소자의 각 유기층을 이루는 소재에 대한 개발이 절실히 필요한 실정이다.
또한, 발광층에서 최대의 효율을 얻기 위해서는 홀과 전자가 각각 안정적인 전기화학적 경로를 통하여 도펀트로 이동하여 엑시톤을 형성할 수 있도록 호스트와 도펀트의 에너지 밴드갭이 적절한 조합을 이루어져야 하고, 이를 만족하는 호스트 재료와 도판트 재료의 개발이 필요하다.
본 발명의 발명자들은 발광 효율, 구동 전압, 수명 등의 발광 특성을 개선시킬 수 있는 복수의 호스트 화합물을 조합한 호스트 재료를 제시하고자 한다.
따라서, 본 발명은 유기발광소자 내의 발광층에 채용되어 소자의 저전압 구동, 향상된 발광 효율 및 우수한 장수명 등의 발광 특성을 구현할 수 있는 복수 종의 호스트 재료 및 이를 발광층에 포함하는 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 1]로 표시되는 제1 호스트 화합물과, 이와 함께 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 복수 종의 호스트 재료 및 이를 발광층에 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 특징적인 구조와 이에 의하여 구현되는 복수 종의 호스트 재료를 구성하는 구체적인 화합물과, 각 치환기의 정의에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명에 따라 특정 구조를 갖는 화합물을 조합한 호스트 재료를 소자 내의 발광층에 채용하는 경우 저전압 구동 특성 및 발광 효율 등의 발광 특성이 매우 우수한 유기발광소자의 구현할 수 있어 다양한 디스플레이 소자에 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 특정 구조를 갖는 호스트 화합물을 조합한 복수 종의 호스트 재료에 관한 것으로서, 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물과 함께 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 화합물을 더 조합하여 복수 종의 호스트 재료로 발광층에 사용하는 경우, HOMO 및 LUMO 에너지 레벨에 의해서 정공과 전자 특성이 균형을 이루게 되어, 구체적으로 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 전자수송성 타입의 호스트 화합물이며, 이와 함께 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 정공수송성 타입의 호스트 화합물인 바, 이를 조합하여 적절한 에너지 갭을 형성할 수 있게 되어 이를 발광층에 채용하는 경우에 보다 높은 발광 효율과 장수명 등의 발광 특성을 갖는 유기발광소자를 구현할 수 있다.
(ⅰ) 먼저, 본 발명에 따른 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물은 다이벤조퓨란(티오펜) 또는 플루오렌 골격의 특정 위치에 A 및 B로 치환된 페닐기를 도입한 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 [화학식 1]에서,
X1는 O, S 또는 CRR'이고, 상기 R 및 R'는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
또한, 상기 R과 R'는 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환의 고리를 형성할 수 있다.
A는 하기 [구조식 1]로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[구조식 1]
Figure pat00005
상기 [구조식 1]에서,
X2는 O 또는 S이다.
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 20의 할로겐화된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되고, 상기 R1 내지 R5 중 어느 하나가 상기 [화학식 1]에서의 A 위치에서 결합한다.
B는 하기 [구조식 2]로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[구조식 2]
Figure pat00006
상기 [구조식 2]에서,
L1은 단일결합이거나 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며, l은 0 내지 3의 정수이고, 상기 l이 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L1은 각각 서로 동일하거나 상이하다.
Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되며, q는 1 내지 3의 정수이고, 상기 q가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 Ar1은 각각 서로 동일하거나 상이하다.
(ⅱ) 다음으로, 본 발명에 따른 하기 [화학식 2]로 표시되는 화합물은 구조적으로 벤젠 고리의 1, 4번 위치에 (para 치환 구조) 특징적 구조를 갖는 *-L2-A1 구조체와 아민 구조체를 각각 도입한 것을 특징으로 한다.
[화학식 2]
Figure pat00007
상기 [화학식 2]에서,
L2는 2가의 연결기로서, 하기 [구조식 3] 중에서 선택되는 어느 하나이고, *는 2가의 연결기로 각각 연결되는 부분을 나타낸다.
[구조식 3]
Figure pat00008
A1은 하기 [구조식 4]로 표시되며, *는 L2와 연결되는 부분을 나타낸다.
[구조식 4]
Figure pat00009
상기 [구조식 4]에서,
X3은 O 또는 S이다.
R6 내지 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 24의 알콕시기 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
L3 및 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며, n 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이고, 상기 n 및 m이 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L3 및 L4는 각각 서로 동일하거나 상이하다.
Ar2 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
(ⅲ) 또한, 본 발명에 따른 하기 [화학식 3]으로 표시되는 화합물은, 구조적으로 하기와 같이 벤조옥사졸 또는 벤조티아졸 유도체의 4-7번 탄소 위치 중 어느 하나에 연결기를 통하여 아민 유도체가 연결된 것을 특징으로 한다.
[화학식 3]
Figure pat00010
상기 [화학식 3]에서,
L5 내지 L7는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되고, o, p 및 q는 각각 0 내지 3의 정수이며, 상기 o, p 및 q가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L5 내지 L7은 각각 서로 동일하거나 상이하다.
Ar4 내지 Ar5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
X4는 O 또는 S이다.
R10은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
한편, 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서, L1 내지 L7, Ar1 내지 Ar5, R, R 및 R1 내지 R10의 정의에서, '치환 또는 비치환된'이라 함은 상기 L1 내지 L7, Ar1 내지 Ar5, R, R 및 R1 내지 R10 각각이 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 실릴기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 중수소화된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알콕시기, 할로겐화된 알콕시기, 중수소화된 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 아민기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
구체적인 예를 들면, 치환된 아릴기라 함은, 페닐기, 비페닐기, 나프탈렌기, 플루오레닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기, 페릴렌기, 테트라세닐기, 안트라센닐기 등이 다른 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 치환된 헤테로아릴기라 함은, 피리딜기, 티오페닐기, 트리아진기, 퀴놀린기, 페난트롤린기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 카바졸기 및 이들의 축합헤테로고리기, 예컨대 벤즈퀴놀린기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈티아졸기, 벤즈카바졸기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨란기 등이 다른 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 치환기들의 예시들에 대해서 아래에서 구체적으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥틸메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필기 시클로부틸기 시클로펜틸기 3-메틸시클로펜틸기 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 스피로데실, 스피로운데실, 아다만틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 헤테로시클로알킬기는 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하는 방향족 및 비방향족 시클릭 라디칼을 지칭하고, 이를 포함하며, 하나 이상의 헤테로원자는 O, S, N, P, B, Si, 및 Se, 바람직하게는 O, N 또는 S로부터 선택되며, 구체적으로 N을 포함하는 경우 아지리딘, 피롤리딘, 피페리딘, 아제판, 아조칸 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 알키닐기 역시 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 에티닐 (ethynyl), 2-프로피닐 (2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 알콕시기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 입체적 방해를 주지 않는 범위인 1 내지 20개인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, i-프로필옥시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, sec-부톡시기, n-펜틸옥시기, 네오펜틸옥시기, 이소펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 3,3-디메틸부틸옥시기, 2-에틸부틸옥시기, n-옥틸옥시기, n-노닐옥시기, n-데실옥시기, 벤질옥시기, p-메틸벤질옥시기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 중수소화된 알킬기 또는 알콕시기, 할로겐화된 알킬기 또는 알콕시기는 상기 알킬기 또는 알콕시기가 중수소 또는 할로겐기로 치환된 알킬기 또는 알콕시기를 의미한다.
본 발명에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 6 내지 30인 것이 바람직하다. 단환식 아릴기의 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 스틸벤기 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오안트렌기 (fluoranthrene) 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조로서, 예로는
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
등이 있다.
본 발명에 있어서, 플루오레닐기는 열린 플루오레닐기의 구조를 포함하며, 여기서 열린 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물의 연결이 끊어진 상태의 구조로서, 예로는
Figure pat00014
,
Figure pat00015
등이 있다.
또한, 상기 고리의 탄소원자는 N, S 및 O 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며, 예로는
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
등이 있다.
본 발명에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 본 발명에서 이의 구체적인 예를 들면, 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 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, 디벤조퓨라닐기, 페난트롤린기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기, 페녹사진기, 페노티아진기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 실릴기는 비치환된 실릴기 또는 알킬기, 아릴기 등으로 치환된 실릴기로서, 이러한 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 아민기는 -NH2, 알킬아민기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 등일 수 있고, 아릴아민기는 아릴로 치환된 아민을 의미하고, 알킬아민기는 알킬로 치환된 아민을 의미하는 것이며, 아릴헤테로아릴아민기는 아릴 및 헤테로아릴기로 치환된 아민을 의미하는 것으로서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있고, 상기 아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기 및 헤테로아릴기는 단환식 아릴기, 단환식 헤테로아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기, 다환식 헤테로아릴기일 수 있으며, 상기 아릴기, 헤테로아릴기를 2 이상을 포함하는 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기는 단환식 아릴기(헤테로아릴기), 다환식 아릴기(헤테로아릴기), 또는 단환식 아릴기(헤테로아릴기)와 다환식 아릴기(헤테로아릴기)를 동시에 포함할 수 있다. 또한, 상기 아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기, 헤테로아릴기는 전술한 아릴기, 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 할로겐기의 구체적인 예로는 플루오르(F), 클로린(Cl), 브롬(Br) 등을 들 수 있다.
상기 [화학식 1]로 표시되는 전자수송 타입의 호스트 화합물에, 상기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 정공수송 타입의 호스트 화합물을 조합하는 경우에 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨에 의해서 정공과 전자 특성이 균형을 이루게 되어, 적절한 에너지 갭을 형성할 수 있어 유기발광소자의 호스트 화합물로 유용하게 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 [화학식 1]로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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본 발명에 따른 [화학식 2]로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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본 발명에 따른 [화학식 3]으로 표시되는 화합물의 바람직한 구체예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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이와 같이, 본 발명에 따른 복수 종의 호스트 재료는 고유의 특성을 발휘하는 특징적인 골격과 이에 도입되는 고유의 특성을 갖는 모이어티 (moiety)를 이용한 각각의 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 화합물을 합성한 후에 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨에 의해서 정공과 전자 특성이 균형을 이루게 되도록 조합한 새로운 호스트 재료이며, 그 결과 본 발명에 따른 복수 종의 호스트 재료를을 발광층에 적용하는 경우에 소자의 저전압 구동, 우수한 발광효율, 장수명 등의 발광 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수 종의 호스트 재료는 발광층 내에서 특정의 비율로 혼합 또는 적층되어 사용될 수 있고, 일반적인 유기발광소자 제조방법에 따라 소자에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 유기층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에 따른 유기발광 화합물을 소자의 발광층에 사용한다는 것을 제외하고는 통상의 소자 제조방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자의 유기층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 저지층, 정공 저지층을 포함할 수 있고, 유기발광소자에 광효율 개선층 (Capping layer) 구조를 더 구비할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 더 적은 수, 더 많은 수의 유기층을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 바람직한 유기발광소자의 유기층 구조 등에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광소자는 스퍼터링 (sputtering)이나 전자빔 증발 (e-beam evaporation)과 같은 PVD (physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기발광소자를 만들 수도 있다. 상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극 물질로는 통상 유기층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금, 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금, LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 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 있다.
발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하며, 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3), 카르바졸 계열 화합물, 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물, BAlq, 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물, 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자, 스피로(spiro) 화합물, 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 발광층 발광 물질은 호스트-도판트 시스템으로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 복수 종의 호스트 재료를 발광층 호스트 재료로 사용할 수 있다.
전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물, Alq3를 포함한 착물, 유기 라디칼 화합물, 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
합성예 1 : 화합물 1-254의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 1-254-1의 합성
Figure pat00077
4-Bromodibenzofuran (10.0 g, 0.041 mol), 3,5-Dichlorophenylboronic Acid (9.3 g, 0.049 mol), K2CO3 (16.8 g, 0.121 mol), Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.0008 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 1-254-1>을 9.1 g (수율 71.8%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 1-254-2의 합성
Figure pat00078
중간체 1-254-1 (10.0 g, 0.032 mol), Benzoxazole (5.7 g, 0.048 mol), Pd(OAc)2 (0.07 g, 0.0003 mol), Cu(OAc)2 (0.1 g, 0.0006 mol), K2CO3 (8.8 g, 0.064 mol), PPh3 (4.2 g, 0.016 mol), X-Phos (0.30 g, 0.0006 mol)에 Toluene을 넣고 4시간 동안 110 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-254-2>를 5.8 g (수율 45.9%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 중간체 1-254-3의 합성
Figure pat00079
중간체 1-254-2 (10.0 g, 0.025 mol), Bis(pinacolato)diboron (6.7 g, 0.027 mol), CH3COOK (12.4 g, 0.126 mol), Pd(dba)2 (0.3 g, 0.0005 mol), X-Phos (0.2 g, 0.0005 mol)에 THF 넣고 100℃에서 12시간 동안 질소 가스 하에 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-254-3>을 9.5 g (수율 77.2%) 수득하였다.
(4) 제조예 4 : 화합물 1-254의 합성
Figure pat00080
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 2-Chloro-4,6-bis(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine (10.3 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-254>을 11.2 g (수율 73.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=744[(M+1)+]
합성예 2 : 화합물 1-256의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 1-256-1의 합성
Figure pat00081
2,4-Dichloro-6-(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine (10.0 g, 0.033 mol), 9,9-Dimethyl-2-fluoreneboronic acid (9.5 g, 0.040 mol), K2CO3 (13.7 g, 0.099 mol), Pd(PPh3)4 (0.8 g, 0.0007 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-256-1>을 8.4 g (수율 55.2%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 1-256의 합성
Figure pat00082
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 중간체 1-256-1 (11.3 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-256>을 11.8 g (수율 73.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=784[(M+1)+]
합성예 3 : 화합물 1-258의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 1-258-1의 합성
Figure pat00083
2,4-Dichloro-6-(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine (10.0 g, 0.033 mol), 3-Dibenzofuranboronic acid (8.4 g, 0.040 mol), K2CO3 (13.7 g, 0.099 mol), Pd(PPh3)4 (0.8 g, 0.0007 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-258-1>을 7.6 g (수율 52.9%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 1-258의 합성
Figure pat00084
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 중간체 1-258-1 (10.7 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-258>을 11.4 g (수율 73.2%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=758[(M+1)+]
합성예 4 : 화합물 1-291의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 1-291-1의 합성
Figure pat00085
2,4-Dichloro-6-(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine (10.0 g, 0.033 mol), 9,9'-Spirobi(9H-fluorene)-2-boronic acid (14.3 g, 0.040 mol), K2CO3 (13.7 g, 0.099 mol), Pd(PPh3)4 (0.8 g, 0.0007 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 1-291-1>을 9.9 g (수율 51.4%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 1-291-2의 합성
Figure pat00086
4-Bromodibenzothiophene (10.0 g, 0.038 mol), 3,5-Dichlorobromobenzene (8.7 g, 0.046 mol), K2CO3 (15.8 g, 0.114 mol), Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.001 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 1-291-2>를 9.3 g (수율 74.3%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 중간체 1-291-3의 합성
Figure pat00087
중간체 1-291-2 (10.0 g, 0.030 mol), Benzoxazole (5.4 g, 0.046 mol), Pd(OAc)2 (0.07 g, 0.0003 mol), Cu(OAc)2 (0.1 g, 0.0006 mol), K2CO3 (8.4 g, 0.061 mol), PPh3 (3.9 g, 0.015 mol), X-Phos (0.29 g, 0.0006 mol)에 Toluene을 넣고 4시간 동안 110 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-291-3>을 7.1 g (수율 56.8%) 수득하였다.
(4) 제조예 4 : 중간체 1-291-4의 합성
Figure pat00088
중간체 1-291-3 (10.0 g, 0.024 mol), Bis(pinacolato)diboron (6.5 g, 0.026 mol), CH3COOK (11.9 g, 0.121 mol), Pd(dba)2 (0.3 g, 0.0005 mol), X-Phos (0.2 g, 0.0005 mol)에 THF 넣고 100 ℃에서 12시간 동안 질소 가스 하에 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-291-4>를 9.2 g (수율 75.3%) 수득하였다.
(5) 제조예 5 : 화합물 1-291의 합성
Figure pat00089
중간체 1-291-4 (10.0 g, 0.020 mol), 중간체 1-291-1 (13.9 g, 0.024 mol), K2CO3 (8.2 g, 0.060 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-291>을 13.3 g (수율 72.5%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=923[(M+1)+]
합성예 5 : 화합물 1-320의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 1-320의 합성
Figure pat00090
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 2-(4'-Bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (9.6 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-320>을 10.5 g (수율 76.5%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=668[(M+1)+]
합성예 6 : 화합물 1-324의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 1-324-1의 합성
Figure pat00091
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 1-Bromo-4-iodobenzene (7.0 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 1-324-1>을 8.1 g (수율 76.5%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 1-324-2의 합성
Figure pat00092
중간체 1-324-1 (10.0 g, 0.019 mol), Bis(pinacolato)diboron (5.9 g, 0.023 mol), KOAc (3.8 g, 0.039 mol), Pd(dppf)Cl2 (0.4 g, 0.0006 mol)에 dioxane 200 mL 넣고 100 ℃에서 12시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 1-324-2>를 8.3 g (수율 76.1%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 1-324의 합성
Figure pat00093
중간체 1-324-2 (10.0 g, 0.018 mol), 2-Chloro-4,6-bis(3-dibenzofuranyl)-1,3,5-triazine (9.5 g, 0.021 mol), K2CO3 (7.4 g, 0.053 mol), Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-324>를 10.2 g (수율 67.7%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=848[(M+1)+]
합성예 7 : 화합물 1-327의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 1-327의 합성
Figure pat00094
중간체 1-254-3 (10.0 g, 0.021 mol), 2-(4-Bromo-1-naphthalenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (10.8 g, 0.025 mol), K2CO3 (8.5 g, 0.062 mol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.0004 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 1-327>을 10.7 g (수율 72.6%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=718[(M+1)+]
합성예 8 : 화합물 2-3의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 2-3-1의 합성
Figure pat00095
2-aminophenol (10.0 g, 0.092 mol), 2-Bromo-1-naphthoic acid (25.31 g, 0.101 mol)에 Polyphosphoric acid 100 mL를 넣고 5시간 동안 150 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, NaOH 포화 수용액으로 중화시킨다. 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-3-1>을 22.5 g (수율 75.7%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 2-3의 합성
Figure pat00096
중간체 2-3-1 (10.0 g, 0.031 mol), 4-(Dibiphenyl-4-ylamino)phenylboronic acid (16.34 g, 0.037 mol), K2CO3 (12.79 g, 0.093 mol), Pd(PPh3)4 (0.71 g, 0.6 mmol)에 Toluene 160 mL, EtOH 40 mL, H2O 40 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 2-3>을 15.0 g (수율 75.9%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=640[(M+1)+]
합성예 9 : 화합물 2-5의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 2-5-1의 합성
Figure pat00097
4-Amino-3-hydroxybenzonitrile (10.0 g, 0.075 mol), 2-Bromo-1-naphthoic acid (20.59 g, 0.082 mol), Polyphosphoric acid 100 mL를 넣고 5시간 동안 150 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. . 반응 종료 후, NaOH 포화 수용액으로 중화시킨다. 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-5-1>을 19.5 g (수율 74.9%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 2-5의 합성
Figure pat00098
중간체 2-5-1 (10.0 g, 0.029 mol), 4-(Dibiphenyl-4-ylamino)phenylboronic acid (15.17 g, 0.034 mol), K2CO3 (11.87 g, 0.086 mol), Pd(PPh3)4 (0.66 g, 0.6 mmol)에 Toluene 140 mL, EtOH 35 mL, H2O 35 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 2-5>를 14.3 g (수율 75.0%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=665[(M+1)+]
합성예 10 : 화합물 2-17의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 2-17의 합성
Figure pat00099
중간체 2-3-1 (10.0 g, 0.031 mol), 4-(Dinaphthalen-2-ylamino)phenylboronic acid (14.41 g, 0.037 mol), K2CO3 (12.79 g, 0.093 mol), Pd(PPh3)4 (0.71 g, 0.6 mmol)에 Toluene 160 mL, Ethanol 40 mL, H2O 40 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 2-17>을 13.0 g (수율 71.6%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=588[(M+1)+]
합성예 11 : 화합물 2-80의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 2-80-1의 합성
Figure pat00100
2-Aminobenzenethiol (10.0 g, 0.080 mol), 2-Bromo-1-naphthoic acid (22.06 g, 0.088 mol)에 Polyphosphoric acid 100 mL 넣고 5시간 동안 150 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, NaOH 포화 수용액으로 중화시킨다. 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-80-1>을 20.0 g (수율 73.6%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 2-80-2의 합성
Figure pat00101
4-Biphenylamine (10.0 g, 0.059 mol), 2-Bromo-11,11-dimethyl-11H-benzo[b]fluorine (28.65 g, 0.089 mol), NaOtBu (11.36 g, 0.118 mol), t-Bu3P (1.20 g, 0.006 mol), Pd(dba)2 (1.70 g, 0.003 mol)에 Toluene 280 mL를 넣고 4시간 동안 70 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-80-2>를 18.0 g (수율 74.0%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 중간체 2-80-3의 합성
Figure pat00102
중간체 2-80-2 (10.0 g, 0.024 mol), 1-Bromo-4-iodobenzene (10.31 g, 0.036 mol), NaO t Bu (4.67 g, 0.049 mol), t-Bu3P (0.49 g, 0.002 mol), Pd(dba)2 (0.70 g, 0.001 mol)에 Toluene 120 mL를 넣고 5시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-80-3>을 10.0 g (수율 72.6%) 수득하였다.
(4) 제조예 4 : 중간체 2-80-4의 합성
Figure pat00103
중간체 2-80-3 (10.0 g, 0.018mol), Bis(pinacolato)diboron (5.38 g, 0.021 mol), KOAc (3.46 g, 0.035 mol), Pd(dppf)Cl2 (1.29 g, 0.002 mol)에 Dioxane 100 mL 넣고 100 ℃에서 12시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 2-80-4>를 7.3 g (수율 67.4%) 수득하였다.
(5) 제조예 5 : 화합물 2-80의 합성
Figure pat00104
중간체 2-80-1 (10.0 g, 0.029 mol), 중간체 2-80-4 (21.64 g, 0.035 mol), K2CO3 (12.19 g, 0.088 mol), Pd(PPh3)4 (0.68 g, 0.6 mmol)에 Toluene 140 mL, EtOH 33 mL, H2O 33 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 2-80>을 12.3 g (수율 56.0%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=746[(M+1)+]
합성예 12 : 화합물 2-90의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 2-90-1의 합성
Figure pat00105
2-Aminobenzenethiol (10.0 g, 0.080 mol), 1-Bromo-2-naphthoic acid (22.06 g, 0.088 mol)에 Polyphosphoric acid 100 mL 넣고 150 ℃에서 12시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 2-90-1>을 19.9 g (수율 73.2%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 2-90의 합성
Figure pat00106
중간체 2-90-1 (10.0 g, 0.029 mol), 4-(Biphenyl-4-yl(phenyl)amino)phenylboronic acid (12.88 g, 0.035 mol), K2CO3 (12.19 g, 0.088 mol), Pd(PPh3)4 (0.68 g, 0.6 mmol)에 Toluene 140 mL, EtOH 33 mL, H2O 33 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 환류 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 2-90>을 12.0 g (수율 70.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=580[(M+1)+]
합성예 13 : 화합물 3-2의 합성
(1) 제조예 1 : 화합물 3-2의 합성
Figure pat00107
6-Bromo-2-phenyl-benzooxazole (10.0 g, 0.037 mol), Bis(4-biphenylyl)amine (17.6 g, 0.055 mol), NaO t Bu (7.0 g, 0.073 mol), Pd(dba)2 (1.1 g, 0.002 mol), t-Bu3P (0.7 g, 0.004 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 3-2>를 13.4 g (수율 71.4%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=514[(M+1)+]
합성예 14 : 화합물 3-16의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 3-16-1의 합성
Figure pat00108
2-Bromo-9,9'-spirobi[9H-fluorene] (10.0 g, 0.025 mol), 2-Amino-9,9-dimethylfluorene (7.9 g, 0.038 mol), NaO t Bu (4.9 g, 0.051 mol), Pd(dba)2 (0.7 g, 0.001 mol), t-Bu3P (0.5 g, 0.003 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 3-16-1>을 8.4 g (수율 63.4%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 3-16-2의 합성
Figure pat00109
1-Bromo-2-iodobenzene (10.0 g, 0.035 mol), 중간체 3-16-1 (27.8 g, 0.053 mol), NaO t Bu (6.8 g, 0.071 mol), Pd(dba)2 (1.0 g, 0.002 mol), t-Bu3P (0.7 g, 0.004 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 3-16-2>를 14.2 g (수율 59.2%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 3-16의 합성
Figure pat00110
(2-Phenylbenzo[d]oxazol-6-yl)boronic acid (10.0 g, 0.042 mol), 중간체 3-16-2 (34.1 g, 0.050 mol), K2CO3 (17.4 g, 0.126 mol), Pd(PPh3)4 (1.0 g, 0.001 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 3-16>을 19.4 g (수율 58.5%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=792[(M+1)+]
합성예 15 : 화합물 3-44의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 3-44-1의 합성
Figure pat00111
2'-Bromo-2-iodobiphenyl (10.0 g, 0.028 mol), dinaphthylamine (11.3 g, 0.042 mol), NaO t Bu (5.4 g, 0.056 mol), Pd(dba)2 (0.8 g, 0.001 mol), t-Bu3P (0.6 g, 0.003 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 3-44-1>을 9.2 g (수율 66.0%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 화합물 3-44의 합성
Figure pat00112
(2-Phenyl-1,3-benzoxazol-5-yl)boronic acid (10.0 g, 0.042 mol), 중간체 44-1 (25.1 g, 0.050 mol), K2CO3 (17.4 g, 0.126 mol), Pd(PPh3)4 (1.0 g, 0.001 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 44>를 16.4 g (수율 63.8%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=614[(M+1)+]
합성예 16 : 화합물 3-173의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 3-173-1의 합성
Figure pat00113
5-Bromo-7,7-dimethyl-7H-benzo[c]fluorene (10.0 g, 0.031 mol), 4-Aminobiphenyl (7.9 g, 0.046 mol), NaOtBu (6.0 g, 0.062 mol), Pd(dba)2 (0.9 g, 0.002 mol), t-Bu3P (0.6 g, 0.003 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 3-173-1>을 9.2 g (수율 72.3%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 3-173-2의 합성
Figure pat00114
1-Bromo-3-iodobenzene (10.0 g, 0.035 mol), 중간체 3-173-1 (21.8 g, 0.053 mol), NaO t Bu (6.8 g, 0.071 mol), Pd(dba)2 (1.0 g, 0.002 mol), t-Bu3P (0.7 g, 0.004 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 3-173-2>를 12.7 g (수율 63.4%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 3-173의 합성
Figure pat00115
(2-Phenyl-1,3-benzothiazol-6-yl)boronic acid (10.0 g, 0.039 mol), 중간체 3-173-2 (26.7 g, 0.047 mol), K2CO3 (16.3 g, 0.118 mol), Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.001 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 3-173>을 20.3 g (수율 74.3%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=696[(M+1)+]
합성예 17 : 화합물 3-211의 합성
(1) 제조예 1 : 중간체 3-211-1의 합성
Figure pat00116
4-Bromodibenzofuran (10.0 g, 0.041 mol), 2-Amino-9,9-dimethylfluorene (12.7 g, 0.061 mol), NaO t Bu (7.8 g, 0.081 mol), Pd(dba)2 (1.2 g, 0.002 mol), t-Bu3P (0.8 g, 0.004 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼하여 <중간체 3-211-1>을 11.0 g (수율 72.4%) 수득하였다.
(2) 제조예 2 : 중간체 3-211-2의 합성
Figure pat00117
Dibromo-p-terphenyl (10.0 g, 0.026 mol), 중간체 3-211-1 (14.5 g, 0.039 mol), NaOtBu (5.0 g, 0.052 mol), Pd(dba)2 (0.7 g, 0.001 mol), t-Bu3P (0.5 g, 0.003 mol)에 toluene 120 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <중간체 3-211-2>를 6.4 g (수율 36.4%) 수득하였다.
(3) 제조예 3 : 화합물 3-211의 합성
Figure pat00118
(2-Phenyl-1,3-benzothiazol-6-yl)boronic acid (10.0 g, 0.039 mol), 중간체 3-211-2 (32.1 g, 0.047 mol), K2CO3 (16.3 g, 0.118 mol), Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.001 mol)에 toluene 200 mL, ethanol 50 mL, H2O 50 mL를 넣고 6시간 동안 100 ℃에서 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 추출하여 농축한 후 컬럼 및 재결정하여 <화합물 3-211>을 25.7 g (수율 80.6%) 수득하였다.
LC/MS: m/z=812[(M+1)+]
소자 실시예 (HOST)
본 발명에 따른 실시예에서, ITO 투명 전극은 25 mm × 25 mm × 0.7 mm의 ITO 투명 전극이 부착된 유리 기판을 이용하여, 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-6 torr 이상 되도록 한 후 상기 ITO 기판 위에 하기 구조로 유기물과 금속을 증착하였다.
소자 실시예 1 내지 20
하기 [표 1]에 기재된 본 발명에 따른 제1 호스트 화합물과 제2 호스트 화합물을 6 : 4로 혼합하여 발광층의 호스트 화합물로 사용하여 하기 소자 구조를 갖는 적색 유기발광소자를 제작하여, 전류 효율을 포함한 발광 특성을 측정하였다.
ITO / 정공주입층 (HAT-CN 5 nm) / 정공수송층 (α-NPB 50 nm) / 전자저지층 (EB1 10 nm) / 발광층 (40 nm) / 전자수송층 (ET1:Liq, 30 nm) / LiF (1 nm) / Al (100 nm)
ITO 투명 전극 상부에 정공주입층을 형성하기 위해 [HAT-CN]을 5 nm의 두께로 성막하고, 이후 정공수송층은 [α-NPB]를 사용하여 50 nm 성막하였다. 정공저지층은 [EB1]을 사용하여 10 nm의 두께로 증착하였다. 또한, 발광층 호스트는 하기 [표 1]에 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 화합물 (제1 호스트 화합물 : 제2 호스트 화합물)을 6 : 4로 혼합한 혼합물을 사용하였으며, 도판트로 Ir(piq)2(acac)를 도핑하여 20 nm 두께로 공증착하였다. 추가로 전자수송층 (하기 [ET1] 화합물 Liq 50% 도핑) 40 nm 성막하였으며, 전자주입층으로 LiF 1 nm 두께로 증착하고 이어서 Al 100 nm를 성막하여 유기발광소자를 제작하였다.
소자 비교예 1
소자 비교예 1을 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 20의 소자구조에서 발광층의 호스트 재료로 본 발명에 따른 화합물 대신 하기 [RH1]을 단독으로 호스트로 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 2
소자 비교예 2을를 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 20의 소자구조에서 발광층의 호스트 재료로 본 발명에 따른 화합물 대신 하기 [RH2]를 단독으로 호스트로 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 3
소자 비교예 3을 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 20의 소자구조에서 발광층의 호스트 재료로 하기 [RH3]과 본 발명에 따른 [화학식 2]로 표시되는 화합물을 혼합하여 호스트로 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 4
소자 비교예 4를 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 20의 소자구조에서 발광층의 호스트 재료로 하기 [RH3]과 본 발명에 따른 [화학식 3]으로 표시되는 화합물을 혼합하여 호스트로 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
소자 비교예 5
소자 비교예 5를 위한 유기발광소자는 상기 실시예 1 내지 20의 소자구조에서 발광층의 호스트 재료로 본 발명에 따른 [화학식 1]로 표시되는 화합물과 [RH4]를 혼합하여 호스트로 사용한 것을 제외하고 동일하게 제작하였다.
실험예 1 : 소자 실시예 1 내지 20의 발광 특성
상기 실시예 및 비교예 따라 제조된 유기발광소자에 대해서 Source meter (Model 237, Keithley)와 휘도계 (PR-650, Photo Research)를 이용하여 구동 전압, 전류 효율 및 색좌표를 측정하였고, 1,000 nit 기준의 결과값은 하기 [표 1]과 같다.
실시예 [화학식 1]
제1 호스트		 [화학식 2]
제2 호스트		 [화학식 3]
제2 호스트		 V cd/A CIEx CIEy
1 화학식 1-192 화학식 2-3 - 3.01 30.21 0.674 0.325
2 화학식 1-203 화학식 2-5 - 2.98 31.42 0.673 0.326
3 화학식 1-221 화학식 2-17 - 3.18 32.23 0.670 0.330
4 화학식 1-237 화학식 2-33 - 3.14 31.11 0.669 0.331
5 화학식 1-251 화학식 2-51 - 3.05 29.55 0.672 0.328
6 화학식 1-258 화학식 2-76 - 3.07 30.36 0.673 0.325
7 화학식 1-287 화학식 2-80 - 3.12 29.72 0.668 0.332
8 화학식 1-291 화학식 2-90 - 3.16 28.53 0.667 0.333
9 화학식 1-303 화학식 2-113 - 3.11 29.42 0.671 0.329
10 화학식 1-313 화학식 2-138 - 3.03 29.51 0.673 0.327
11 화학식 1-320 - 화학식 3-2 3.02 32.28 0.675 0.325
12 화학식 1-324 - 화학식 3-16 3.01 31.12 0.673 0.324
13 화학식 1-327 - 화학식 3-33 3.02 30.14 0.672 0.329
14 화학식 1-330 - 화학식 3-44 2.97 29.46 0.671 0.329
15 화학식 1-338 - 화학식 3-120 2.95 30.12 0.668 0.333
16 화학식 1-340 - 화학식 3-151 2.99 31.54 0.670 0.331
17 화학식 1-351 - 화학식 3-173 2.95 31.65 0.668 0.331
18 화학식 1-363 - 화학식 3-211 3.03 29.64 0.673 0.327
19 화학식 1-370 - 화학식 3-257 3.02 28.98 0.670 0.330
20 화학식 1-374 - 화학식 3-300 3.03 29.52 0.675 0.325
비교예1 RH1 - 4.42 9.12 0.657 0.338
비교예2 RH2 - 3.18 21.45 0.672 0.329
비교예3 RH3 화학식 2-90 - 3.28 23.62 0.673 0.327
비교예4 RH3 - 화학식 3-173 3.35 25.23 0.672 0.328
비교예5 화학식 1-203 RH4 - 3.25 25.14 0.670 0.330
상기 [표 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 조합하여 복수 종의 호스트로 발광층 호스트 재료로 채용한 유기발광소자의 경우 종래 단일 종의 화합물을 호스트로 채용한 소자 및 본 발명에 따른 복수 종의 조합 화합물을 이용하지 않고 복수 종의 호스트로 채용한 소자 (비교예 1 내지 5)에 비하여 소자의 저전압 구동 특성 및 전류 효율 등이 현저히 우수함을 알 수 있다.
Figure pat00119
[HAT-CN] [α-NPB] [EB1] [RD1] [ET1]
Figure pat00120
[RH1] [RH2] [RH3] [RH4]

Claims (8)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 제1 호스트 화합물; 및 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]으로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 복수 종의 호스트 재료:
    [화학식 1]
    Figure pat00121

    상기 [화학식 1]에서,
    X1는 O, S 또는 CRR'이고,
    상기 R 및 R'는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되고,
    상기 R과 R'는 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환의 고리를 형성할 수 있으며,
    A는 하기 [구조식 1]로 표시되고,
    [구조식 1]
    Figure pat00122

    상기 [구조식 1]에서,
    X2는 O 또는 S이고,
    R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 20의 할로겐화된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되고,
    상기 R1 내지 R5 중 어느 하나가 상기 [화학식 1]에서의 A 위치에서 결합하며,
    B는 하기 [구조식 2]로 표시되고,
    [구조식 2]
    Figure pat00123

    상기 [구조식 2]에서,
    L1은 단일결합이거나 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며,
    l은 0 내지 3의 정수이고, 상기 l이 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L1은 각각 서로 동일하거나 상이하며,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되며,
    q는 1 내지 3의 정수이고, 상기 q가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 Ar1은 각각 서로 동일하거나 상이하며;

    [화학식 2]
    Figure pat00124

    상기 [화학식 2]에서,
    L2는 2가의 연결기로서, 하기 [구조식 3] 중에서 선택되는 어느 하나이고 (*는 2가의 연결기로 각각 연결되는 부분을 나타냄),
    [구조식 3]
    Figure pat00125

    A1은 하기 [구조식 4]로 표시되며 (*는 L2와 연결되는 부분을 나타냄),
    [구조식 4]
    Figure pat00126

    상기 [구조식 4]에서,
    X3은 O 또는 S이고,
    R6 내지 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내기 24의 알콕시기 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되며,
    L3 및 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되며 (n 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이고, 상기 n 및 m이 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L3 및 L4는 각각 서로 동일하거나 상이함),
    Ar2 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되며;

    [화학식 3]
    Figure pat00127

    상기 [화학식 3]에서,
    L5 내지 L7는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되고 (o, p 및 q는 각각 0 내지 3의 정수이며, 상기 o, p 및 q가 각각 2 이상인 경우 복수 개의 L5 내지 L7은 각각 서로 동일하거나 상이함),
    Ar4 내지 Ar5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬이 하나 이상 융합된 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되고,
    X4는 O 또는 S이며,
    R10은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 L1 내지 L7, Ar1 내지 Ar5, R, R 및 R1 내지 R10의 정의에서, '치환 또는 비치환된'이라 함은 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 실릴기, 알킬기, 할로겐화된 알킬기, 중수소화된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알콕시기, 할로겐화된 알콕시기, 중수소화된 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 아민기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것인 것을 특징으로 하는 복수 종의 호스트 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1]은 하기 [화합물 1-190] 내지 [화합물 1-374] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복수 종의 호스트 재료:
    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130

    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143
  4. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 2]는 하기 [화학식 2-1] 내지 [화학식 2-151] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복수 종의 호스트 재료:
    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156
  5. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 3]는 하기 [화학식 3-1] 내지 [화학식 3-389] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복수 종의 호스트 재료:
    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

    Figure pat00163

    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    Figure pat00167

    Figure pat00168

    Figure pat00169

    Figure pat00170

    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

    Figure pat00176

    Figure pat00177

    Figure pat00178

    Figure pat00179

    Figure pat00180

    Figure pat00181

    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184
  6. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기층을 포함하는 유기발광소자로서,
    상기 유기층 중 1 층 이상은 상기 제1항에 따른 복수 종의 호스트 재료를 포함하는 유기발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 정공주입과 정공수송 기능을 동시에 하는 층, 전자수송층, 전자주입층, 전자수송과 전자주입 기능을 동시에 하는 층, 전자 저지층, 정공 저지층 및 발광층 중에서 선택되는 1층 이상을 포함하고,
    상기 발광층에 상기 복수 종의 호스트 재료을 포함하는 유기발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 종의 재료가 혼합 또는 적층되어서 발광층의 호스트 재료로 사용되는 유기발광소자.
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