KR20160029661A - 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 - Google Patents

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자{HETEROCYCLIC COMPOUND INCLUDING NITROGEN AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME}
본 출원은 2014년 9월 5일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10- 2014-0119113호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다.
양극과 음극 사이에 유기물층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 음극과 양극 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
따라서, 당 기술분야에서는 새로운 유기물의 개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 2000-0051826
본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에 있어서,
X는 O, S 또는 NR이고,
R1 및 R2는 각각 수소이거나, 결합하여 고리를 형성하며,
R1' 및 R2'는 각각 수소이거나, 결합하여 고리를 형성하고,
R3 과 R4가 서로 결합하여 고리를 형성하거나, R5 와 R6가 서로 결합하여 고리를 형성하고, 형성된 고리는 치환기 (R10)d를 포함하며,
a는 1 내지 3의 정수이고,
b는 1 내지 6의 정수이며,
c는 1 내지 6의 정수이고,
d는 1 내지 4의 정수이며,
a가 2이상인 경우, 복수의 R7은 서로 동일하거나 상이하고,
b가 2이상인 경우, 복수의 R8은 서로 동일하거나 상이하며,
c가 2이상인 경우, 복수의 R9은 서로 동일하거나 상이하고,
d가 2이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하며,
R은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
R3 내지 R6 중 고리를 형성하지 않는 기 및 R7 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 발광층을 포함한 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 실시상태들에 따른 헤테로환 화합물은 적절한 에너지 준위를 가지고, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하다. 따라서, 상기 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 높은 효율 및/또는 높은 구동 안정성을 제공한다.
도 1 내지 5는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조를 예시한 단면도이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 제공한다.
상기 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서
Figure pat00002
또는
Figure pat00003
는 다른 치환기에 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 아미노기; 포스핀 옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 또는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 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 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
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 명세서에서 카르보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00004
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.
Figure pat00005
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 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, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 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, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 25의 알콕시기가 치환되는 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서 내에서의 아릴기는 방향족고리를 의미할 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 스틸베닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 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 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
, 및
Figure pat00011
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴 아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 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, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기 중의 헤테로 아릴기는 전술한 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합위치가 두 개 있는 것 즉, 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로고리란 헤테로원자로 N, O 또는 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로고리란 헤테로원자로 N, O 또는 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 상기 지방족고리, 방향족고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00012
[화학식 3]
Figure pat00013
상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
X, a 내지 d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 c는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 4 또는 5로 표시된다.
[화학식 4]
Figure pat00014
[화학식 5]
Figure pat00015
상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
X, a, b, d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 6 또는 7로 표시된다.
[화학식 6]
Figure pat00016
[화학식 7]
Figure pat00017
상기 화학식 6 및 화학식 7에 있어서,
X, a, b, d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 8]
Figure pat00018
[화학식 9]
Figure pat00019
[화학식 10]
Figure pat00020
[화학식 11]
Figure pat00021
상기 화학식 8 내지 화학식 11에 있어서,
a 내지 d, X, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 S 또는 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 O이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X는 NR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1-a-1 내지 1-a-24 중 어느 하나로 표시된다.
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
상기 구조식에 있어서, R은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1-b-1 내지 1-b-48 중 어느 하나로 표시된다.
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
상기 구조식에 있어서, R 및 R9는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 과 R2는 각각 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1과 R2는 서로 결합하여 5원의 축합고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1과 R2는 서로 결합하여 5원의 축합고리를 형성하고, R1', R2' 및 R7 내지 R10은 모두 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1' 및 R2'는 각각 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1' 및 R2'가 서로 결합하여 5원의 축합고리를 형성한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R1' 및 R2가 서로 결합하여 5원의 축합고리를 형성하고, R1, R2, 및 R7 내지 R10은 모두 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R3는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R7은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R8은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R10은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; N 원자를 1개 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R9는 수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프탈렌기; 치환 또는 비치환된 페난트렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기(triphenylene); 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 피리딘기; 치환 또는 비치환된 피리미딘기; 치환 또는 비치환된 트리아진기; 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸기; 치환 또는 비치환된 1,10-페난트롤린(1,10-phenanthroline)기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R9은 수소; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 및 하기 치환기 중 어느 하나이다.
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
상기 치환기에 있어서,
e는 1 내지 4의 정수이고,
f, g, i 및 l은 각각 1 내지 7의 정수이며,
h는 1 내지 4의 정수이고,
j 및 k는 각각 1 내지 9의 정수이며,
L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
R11 내지 R27은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 이민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 페닐렌기이고, 구체적으로
Figure pat00053
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 페닐렌기이고, 구체적으로
Figure pat00054
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 2가의 방향족 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 2가의 카바졸기이고, 구체적으로
Figure pat00055
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1은 2가의 카바졸기이고, 구체적으로
Figure pat00056
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 아릴아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기로 치환된 아릴아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 페닐기 또는 나프탈렌기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R9는 메틸기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00057
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00058
이고, R11 및 R12은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00059
이고, R11 및 R12은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00060
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00061
이고, R11 및 R12은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00062
이고, R11및 R12은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이며, R13은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00063
이고, R11 및 R12은 페닐기이며, R13은 수소이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00064
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00065
이며, R11 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00066
이며, R11 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이며, R12는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00067
이며, R11 및 R13은 페닐기이며, R12는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00068
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00069
이고, R11 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00070
이고, R11 및 R13는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, R12 및 R14는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00071
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00072
이고, R17는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00073
이고, R17는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R18은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00074
이고, R17는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00075
이고, R17는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00076
이고, R17는 치환 또는 비치환된 아릴기이고, R18는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00077
이고, R17는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00078
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00079
이고, L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00080
이고, L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00081
이다.
다른 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00082
이고, R19는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00083
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00084
이고, R25는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00085
이다.
또 다른 실시 상태에 있어서, 상기 R23은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R23은 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R23은 페닐기이고, R22는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00086
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 j는 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R24는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R24는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00087
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R9는
Figure pat00088
이고, R20 및 R21은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R9는
Figure pat00089
이다,
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기 또는 비페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기 또는 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 비페닐기 또는 알킬기로 치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 비페닐기는
Figure pat00090
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 비페닐기는
Figure pat00091
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 비페닐기는
Figure pat00092
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R은 수소; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R은 수소; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-1]의 치환기들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[A-1]
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-2]의 치환기들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[A-2]
Figure pat00096
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-3]의 치환기들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[A-3]
Figure pat00097
Figure pat00098
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-4]의 치환기들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[A-4]
Figure pat00099
Figure pat00100
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-5]의 치환기들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[A-5]
Figure pat00101
본 명세서에 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 구조식들로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00102
Figure pat00103
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Figure pat00116
Figure pat00117
본 명세서에 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 구조식들로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
Figure pat00121
Figure pat00122
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Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
Figure pat00133
본 명세서에 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 구조식들로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00134
Figure pat00135
Figure pat00136
Figure pat00137
Figure pat00138
Figure pat00139
Figure pat00140
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Figure pat00147
Figure pat00148
Figure pat00149
Figure pat00150
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물 중 X가 O 또는 S 일 때는 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 하기 반응식 1 내지 반응식 4, 반응식 Ⅰ 및 반응식 Ⅱ와 같은 방식으로 제조될 수 있다.
Figure pat00151
Figure pat00152
[반응식 I]
Figure pat00153
상기 R7 내지 R10, R15, R16 및 d는 전술한 바와 동일하고, X는 S 또는 O이며, A'는 A-1 내지 A-4 중 선택된 어느 하나이다.
전술한 제조 방법과 같이, A-1 내지 A-4 중 하나 이상을 제조한 후, 브롬화된 카바졸기 또는 브롬화된 트리페닐아민기를 축합하여, 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 제조할 수 있다.
상기 A-1 내지 A-4에 해당하는 화합물은 반응물질에 치환기를 도입하여 다양한 치환기를 가지도록 합성될 수 있다. 치환기를 도입하는 방법은 당 기술분야에서 알려진 반응조건이면 어떠한 조건이든 무방하다.
이 경우, R7 내지 R10, R15 및 R16을 변경하여, 화학식 1로 표시되는 다양한 헤테로환 화합물을 제조할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물 중 X가 NR일 때는 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 하기 반응식 5 내지 반응식 8과 같은 방식으로 제조될 수 있다.
Figure pat00154
Figure pat00155
Figure pat00156
상기 반응식 5에서 화합물 a-1 대신 2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]를 사용한 것을 제외하고는 상기 반응식 5와 동일하게 반응시켜, 하기 화합물 E를 제조할 수 있다.
상기 반응식 6에서 화합물 a-1 대신 2'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]를 사용한 것을 제외하고는 상기 반응식 6과 동일하게 반응시켜, 하기 화합물 F를 제조할 수 있다.
상기 반응식 7에서 화합물 b-1 대신 4'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]를 사용한 것을 제외하고는 상기 반응식 7과 동일하게 반응시켜, 하기 화합물 G를 제조할 수 있다.
상기 반응식 8에서 화합물 b-1 대신 4'-bromo-10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]를 사용한 것을 제외하고는 상기 반응식 8과 동일하게 반응시켜, 하기 화합물 H를 제조할 수 있다.
Figure pat00157
상기 합성과정은 당 기술분야에서 알려진 방법, 예컨대 하기의 반응식으로 표시한 문헌 [Stephen L. Buchwald, J.Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6621-6622]에 기재된 방법을 이용하여 진행된다.
Figure pat00158
이 경우, 당 기술분야에서 알려진 방법을 이용해 반응조건, 반응물질 등을 변경하여 치환기 도입이 가능하고, 이를 이용해 화학식 1로 표시되는 다양한 헤테로환 화합물을 제조할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층, 전자차단층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층, 발광층, 정공수송층, 정공주입층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층, 발광층, 정공수송층, 정공주입층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 상기 정공수송층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자차단층을 포함하고, 상기 전자차단층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 화학식 1의 치환기의 성질에 따라 정공전달물질, 발광층 내의 호스트 물질 또는 전자전달물질로 사용이 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸기 또는 벤조카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도펀트로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 5에 예시되어 있다.
도 1에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 발광층(5), 전자 수송층(6) 및 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 발광층(5) 또는 전자 수송층(6)에 포함될 수 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 발광층(5) 및 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공 주입층(3), 정공 수송층(4) 또는 전자 수송층(6)에 포함될 수 있다.
도 3에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 수송층(4), 발광층(5), 전자 수송층(6) 및 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공 수송층(4), 발광층(5) 또는 전자 수송층(6)에 포함될 수 있다.
도 4에는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(5), 전자 수송층(6) 및 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층(5) 또는 전자 수송층(6)에 포함될 수 있다.
도 5에는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(5) 및 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층(5)에 포함될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(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 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 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, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 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](PEDOT), 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. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 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.
상기 정공 주입 물질로는 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 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)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 물질로는 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 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.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 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.
도펀트 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, 시클로알킬기 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 전자 수송 물질로는 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 Al착물; Alq3를 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 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 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 함질소 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(8-하이드록시퀴놀리나토)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-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 헤테로환 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 제조예 1>
Figure pat00159
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), Iodobenzene(4.95g, 24.26mmol)을 Xylene 180ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 2 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 염기를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:16 으로 컬럼하여 상기 화합물 1 (9.56g, 수율: 70%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 621
< 제조예 2>
Figure pat00160
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 4-iodo-1,1'-biphenyl (6.79g, 24.26mmol)을 Xylene 220ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:10 으로 컬럼하여 상기 화합물 2 (12.11g, 수율: 79%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 697
< 제조예 3>
Figure pat00161
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 4-iodo-1,1'-biphenyl (6.60g, 24.26mmol)을 Xylene 240ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:12 으로 컬럼하여 상기 화합물 3 (13.92g, 수율: 86%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 737
< 제조예 4>
Figure pat00162
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 4-bromo-N,N-diphenylaniline (6.54g, 24.26mmol)을 Xylene 280ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:18 으로 컬럼하여 상기 화합물 4 (12.65g, 수율: 73%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 788
< 제조예 5>
Figure pat00163
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole (6.54g, 24.26mmol)을 Xylene 320ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 8 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:14 으로 컬럼하여 상기 화합물 5 (11.39g, 수율: 66%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 786
< 제조예 6>
Figure pat00164
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 9-(4-bromophenyl)-9H-carbazole (6.54g, 24.26mmol)을 Xylene 320ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 7 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:13 으로 컬럼하여 상기 화합물 6 (10.26g, 수율: 60%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 786
< 제조예 7>
Figure pat00165
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (6.69g, 24.26mmol)을 Xylene 240ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 7 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:13 으로 컬럼하여 상기 화합물 7 (15.20g, 수율: 89%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 776
< 제조예 8>
Figure pat00166
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A(12.0g, 22.06mmol), 2-chloro-4-phenylquinazoline (6.69g, 24.26mmol)을 Xylene 240ml에 완전히 녹인 후 sodium tert-butoxide(2.76g, 28.68mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0) (0.11g, 0.22mmol)을 넣은 후 7 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 에 Xylene을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:13 으로 컬럼하여 상기 화합물 8 (13.26g, 수율: 80%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 749
< 제조예 9 내지 16>
Figure pat00167
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 B를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 9 내지 16을 제조하였다.
< 제조예 17 내지 24>
Figure pat00168
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 C를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 17 내지 24를 제조하였다.
< 제조예 25 내지 32>
Figure pat00169
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 D를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 25 내지 32를 제조하였다.
< 제조예 33 내지 40>
Figure pat00170
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 E를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 33 내지 40을 제조하였다.
< 제조예 41 내지 48>
Figure pat00171
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 F를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 41 내지 48를 제조하였다.
< 제조예 49 내지 56>
Figure pat00172
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 G를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 49 내지 56를 제조하였다.
< 제조예 57 내지 64>
Figure pat00173
상기 제조예 1 내지 8 에서 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 H를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1 내지 8과 동일하게 제조하여, 상기 화합물 57 내지 64를 제조하였다.
< 실험예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
Figure pat00174
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
Figure pat00175
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 1를 진공 증착하여 전자차단층을 형성하였다.
Figure pat00176
이어서, 상기 전자차단층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
Figure pat00177
Figure pat00178
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 2을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-3>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-4>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 4을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-5>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 5을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-6>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 6를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-7>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-8>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 10를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-9>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 11을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-10>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 12을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-11>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 13을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-12>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 14를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-13>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 20을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-14>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 21을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-15>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 28을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-16>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 29을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-17>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 36을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-18>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 37을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-19>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 44을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-20>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 45을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-21>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 52을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-22>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 53을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-23>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 60을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-24>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 61을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1-1>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 EB1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00179
<비교예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 하기 EB2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00180
실험예 1-1 내지 1-24, 비교예 1-1 및 1-2 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 1의 결과를 얻었다.
화합물
(전자차단층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 1-1 화합물 1 3.89 6.45 (0.138, 0.127)
실험예 1-2 화합물 2 3.74 6.55 (0.139, 0.122)
실험예 1-3 화합물 3 3.65 6.56 (0.138, 0.126)
실험예 1-4 화합물 4 3.61 6.75 (0.138, 0.127)
실험예 1-5 화합물 5 3.54 6.85 (0.137, 0.125)
실험예 1-6 화합물 6 3.72 6.47 (0.136, 0.125)
실험예 1-7 화합물 9 3.70 6.51 (0.136, 0.127)
실험예 1-8 화합물 10 3.77 6.35 (0.136, 0.125)
실험예 1-9 화합물 11 3.76 6.34 (0.137, 0.125)
실험예 1-10 화합물 12 3.75 6.31 (0.138, 0.125)
실험예 1-11 화합물 13 3.85 6.33 (0.136, 0.125)
실험예 1-12 화합물 14 3.81 6.32 (0.137, 0.125)
실험예 1-13 화합물 20 3.65 6.74 (0.138, 0.127)
실험예 1-14 화합물 21 3.54 6.85 (0.137, 0.125)
실험예 1-15 화합물 28 3.66 6.70 (0.138, 0.127)
실험예 1-16 화합물 29 3.58 6.88 (0.137, 0.125)
실험예 1-17 화합물 36 3.67 6.77 (0.138, 0.127)
실험예 1-18 화합물 37 3.59 6.81 (0.137, 0.125)
실험예 1-19 화합물 44 3.62 6.72 (0.138, 0.127)
실험예 1-20 화합물 45 3.51 6.89 (0.137, 0.125)
실험예 1-21 화합물 52 3.63 6.78 (0.138, 0.127)
실험예 1-22 화합물 53 3.55 6.82 (0.137, 0.125)
실험예 1-23 화합물 60 3.64 6.74 (0.138, 0.127)
실험예 1-24 화합물 61 3.56 6.84 (0.137, 0.125)
비교예 1-1 EB1(TCTA) 4.53 5.41 (0.137, 0.126)
비교예 1-2 EB2 4.23 5.91 (0.136, 0.127)
상기 표 1과 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물을 전자 차단층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에 EB1(TCTA)를 사용한 종래의 유기 발광 소자인 비교예 1-1과 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물의 코어에 페닐이 축합된 비교예 1-2와 비교하였을 때 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물은 전자 차단역할을 하므로 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
상기 표 1의 결과와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물은 전자 차단 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2-1>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 1을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-2>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 2을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-3>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 3을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-4>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 4를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-5>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 5를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-6>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 6을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-7>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 9를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-8>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 10을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-9>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 11을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-10>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 12를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-11>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 13을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-12>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 14를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-13>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 20을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-14>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 21을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-15>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 28을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-16>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 29를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-17>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 36을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-18>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 37을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-19>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 44를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-20>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 45를을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-21>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 52를 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-22>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 53을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-23>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 60을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2-24>
상기 실험예 1-1에서 상기 정공수송층으로 NPB 대신 상기 화합물 61을 사용하고, 전자차단층으로 상기 EB1(TCTA)를 사용것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 2-1>
상기 실험예 2-1에서 상기 정공수송층으로 화합물 1 대신 하기 HT1(NPB)를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00181
<비교예 2-2>
상기 실험예 2-1에서 상기 정공수송층으로 화합물 1 대신 하기 HT2(TCTA)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00182
실험예 2-1 내지 2-24, 비교예 2-1 및 2-2 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
화합물
(정공수송층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 2-1 화합물 1 4.55 5.35 (0.138, 0.127)
실험예 2-2 화합물 2 4.52 5.35 (0.139, 0.122)
실험예 2-3 화합물 3 4.68 5.36 (0.138, 0.126)
실험예 2-4 화합물 4 4.39 5.59 (0.138, 0.127)
실험예 2-5 화합물 5 4.45 5.52 (0.137, 0.125)
실험예 2-6 화합물 6 4.76 5.37 (0.136, 0.125)
실험예 2-7 화합물 9 4.68 5.31 (0.136, 0.127)
실험예 2-8 화합물 10 4.73 5.35 (0.136, 0.125)
실험예 2-9 화합물 11 4.69 5.34 (0.137, 0.125)
실험예 2-10 화합물 12 4.52 5.68 (0.138, 0.125)
실험예 2-11 화합물 13 4.54 5.56 (0.136, 0.125)
실험예 2-12 화합물 14 4.46 5.54 (0.137, 0.125)
실험예 2-13 화합물 20 4.31 5.61 (0.136, 0.125)
실험예 2-14 화합물 21 4.40 5.60 (0.138, 0.126)
실험예 2-15 화합물 28 4.33 5.52 (0.137, 0.125)
실험예 2-16 화합물 29 4.47 5.61 (0.136, 0.127)
실험예 2-17 화합물 36 4.46 5.55 (0.135, 0.127)
실험예 2-18 화합물 37 4.34 5.51 (0.138, 0.127)
실험예 2-19 화합물 44 4.31 5.69 (0.137, 0.125)
실험예 2-20 화합물 45 4.48 5.56 (0.137, 0.125)
실험예 2-21 화합물 52 4.36 5.66 (0.137, 0.125)
실험예 2-22 화합물 53 4.31 5.58 (0.136, 0.125)
실험예 2-23 화합물 60 4.40 5.50 (0.138, 0.126)
실험예 2-24 화합물 61 4.33 5.52 (0.137, 0.125)
비교예 2-1 HT1(NPB) 5.56 4.31 (0.136, 0.127)
비교예 2-2 HT2 5.21 4.95 (0.136, 0.127)
상기 표 2와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물을 정공 수송층으로 사용하여 제조된 유기 발광 소자의 경우에 HT1(NPB)을 사용한 비교예 2-1과 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물의 코어에 페닐이 축합된 비교예 2-2를 비교하였을 때 유기 발광 소자의 효율, 구동전압 및/또는 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
상기 표 1의 결과와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물은 정공 수송 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
상기 표 1 및 2의 결과와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물은 전자 차단 능력 뿐만 아니라 정공 수송 능력이 우수하여 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
< 비교예 3-1>
제조예에서 제조된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 녹색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO(ndium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 CBP을 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60nm) / TCTA(80 nm) / CBP + 10 % Ir(ppy)3(300nm)/ BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al (200nm) 순으로 발광 소자를 구성하여 유기 EL 소자를 제조하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, CBP 및 BCP의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure pat00183
<실험예 3-1>
상기 비교예 3-1에서 CBP 대신 상기 화합물 1-a-1을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-2>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-4을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-3>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-6을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-4>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-7를 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-5>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-9를 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-6>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-11를 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-7>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-13을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-8>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 1-a-14을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-9>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3 과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-10>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-11>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 23를 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-12>
상기 실험예3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 31를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3 과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-13>
상기 실험예3에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 39를 사용한 것을 제외하고는 실험예 3 과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-14>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 47을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-15>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 55을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3-16>
상기 비교예 3-1에서 화합물 CBP 대신 상기 화합물 63을 사용한 것을 제외하고는 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 3-2>
상기 비교예 3-1에서 CBP 대신 하기 GH1을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00184
<비교예 3-3>
상기 비교예 3-1에서 CBP 대신 하기 GH2을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 3-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00185
실험예 3-1 내지 3-16 및 비교예 3-1 내지 3-3에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 3의 결과를 얻었다.
화합물
(호스트)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 발광 피크
(nm)
비교예 3-1 CBP 7.62 31.12 516
실험예 3-1 화합물 1-a-1 6.70 40.43 517
실험예 3-2 화합물 1-a-4 6.72 40.54 516
실험예 3-3 화합물 1-a-6 6.71 40.62 517
실험예 3-4 화합물 1-a-7 6.62 40.55 518
실험예 3-5 화합물 1-a-9 6.70 40.45 517
실험예 3-6 화합물 1-a-11 6.73 40.53 517
실험예 3-7 화합물 1-a-13 6.71 40.42 516
실험예 3-8 화합물 1-a-14 6.72 40.44 517
실험예 3-9 화합물 7 6.52 42.08 516
실험예 3-10 화합물 15 6.61 42.72 518
실험예 3-11 화합물 23 6.62 42.70 517
실험예 3-12 화합물 31 6.63 42.76 516
실험예 3-13 화합물 39 6.60 44.93 517
실험예 3-14 화합물 47 6.56 45.24 516
실험예 3-15 화합물 55 6.61 44.72 518
실험예 3-16 화합물 63 6.59 44.65 517
비교예 3-2 GH1 7.12 38.82 516
비교예 3-3 GH2 7.35 36.12 516
실험 결과, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물을 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 3-1 내지 3-16의 녹색 유기 발광 소자는 종래 CBP를 사용하는 비교예 3-1과 본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로환 화합물의 코어에 페닐이 축합된 유도체인 비교예 3-2 및 3-3의 녹색 유기 발광 소자보다 전류효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
< 실험예 4-1 내지 4-8>
제조예에서 제조된 화합물들을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같은 방법으로 적색 유기 발광 소자를 제조하였다.
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-6 torr가 되도록 한 후 유기물을 상기 ITO위에 DNTPD(700 Å), α-NPB (300 Å), 본 발명에 의해 제조된 화합물 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56 또는 64 을 호스트로서(90 wt%) 사용하고, 도판트로서 하기 (piq)2Ir(acac) (10 wt%)를 공증착(300 Å)하며, Alq3 (350 Å), LiF(5 Å), Al(1,000 Å)의 순서로 성막하였으며, 0.4 mA에서 측정을 하였다.
상기 DNTPD, α-NPB, (piq)2Ir(acac) 및 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00186
<비교예 4-1>
비교예 4-1을 위한 유기발광 소자는 상기 실험예 4-1의 소자구조에서 발광층의 호스트로서 본 발명에 의해 제조된 유기발광 화합물 대신 일반적인 인광호스트 물질로 많이 사용되고 있는 CBP를 사용한 것을 제외하고 상기 실험예 4-1과 동일하게 제작하였다.
Figure pat00187
상기 실험예 4-1 내지 4-8 및 비교예 4-1 에 따라 제조된 유기 발광 소자에 대하여, 전압, 전류밀도, 휘도, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. T95은 휘도가 초기휘도(5000nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트
 도펀트 전압 휘도
(V)		 CIEx
(cd/m2)		 CIEy T95(hr)
실험예 4-1 8 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1860 0.670 0.329 465
실험예 4-2 16 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1850 0.674 0.325 415
실험예 4-3 24 [(piq)2Ir(acac)] 4.1 1900 0.672 0.327 440
실험예 4-4 32 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1840 0.673 0.335 435
실험예 4-5 40 [(piq)2Ir(acac)] 4.0 1790 0.675 0.333 405
실험예 4-6 48 [(piq)2Ir(acac)] 4.2 1810 0.670 0.339 420
실험예 4-7 56 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1970 0.671 0.338 445
실험예 4-8 64 [(piq)2Ir(acac)] 4.3 1860 0.668 0.329 465
비교예 4-1 CBP [(piq)2Ir(acac)] 6.5 1220 0.679 0.339 235
상기 표 4와 같이, 본 명세서에 따른 헤테로환 화합물인 화합물 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56 및 64를 발광층의 호스트 물질로 사용하는 실험예 4-1 내지 4-8의 의 적색 유기 발광 소자는 종래 CBP를 사용하는 비교예 4-1의 적색 유기 발광 소자보다 전류효율, 구동전압 및 수명 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 명세서의 바람직한 실시예(전자차단층, 정공수송층, 발광층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 양극
3: 정공주입층
4: 정공수송층
5: 발광층
6: 전자수송층
7: 음극

Claims (23)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00188

    화학식 1에 있어서,
    X는 O, S 또는 NR이고,
    R1 및 R2는 각각 수소이거나, 결합하여 고리를 형성하며,
    R1' 및 R2'는 각각 수소이거나, 결합하여 고리를 형성하고,
    R3 과 R4가 서로 결합하여 고리를 형성하거나, R5 와 R6가 서로 결합하여 고리를 형성하고, 형성된 고리는 치환기 (R10)d를 포함하며,
    a는 1 내지 3의 정수이고,
    b는 1 내지 6의 정수이며,
    c는 1 내지 6의 정수이고,
    d는 1 내지 4의 정수이며,
    a가 2이상인 경우, 복수의 R7은 서로 동일하거나 상이하고,
    b가 2이상인 경우, 복수의 R8은 서로 동일하거나 상이하며,
    c가 2이상인 경우, 복수의 R9은 서로 동일하거나 상이하고,
    d가 2이상인 경우, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하며,
    R은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    R3 내지 R6 중 고리를 형성하지 않는 기 및 R7 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00189

    [화학식 3]
    Figure pat00190

    상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
    X, a 내지 d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00191

    [화학식 5]
    Figure pat00192

    상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
    X, a, b, d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 6 또는 7로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 6]
    Figure pat00193

    [화학식 7]
    Figure pat00194

    상기 화학식 6 및 화학식 7에 있어서,
    X, a, b, d, R, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 청구항 1에서 정의한 바와 동일하다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 8]
    Figure pat00195

    [화학식 9]
    Figure pat00196

    [화학식 10]
    Figure pat00197

    [화학식 11]
    Figure pat00198

    화학식 8 내지 화학식 11에 있어서,
    a 내지 d, X, R1', R2' 및 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    X는 S 또는 O인 것인 헤테로환 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    X는 NR이고,
    R은 청구항 1에서 정의한 바와 동일한 것인 헤테로환 화합물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1-a-1 내지 1-a-24 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    상기 화학식 1-a-1 내지 화학식 1-a-24에 있어서, R은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1-b-1 내지 1-b-48중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209

    Figure pat00210

    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    Figure pat00215

    Figure pat00216

    상기 화학식 1-b-1 내지 1-b-48에 있어서, R 및 R9는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 청구항 1에 있어서,
    R9가 수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기인 것인 헤테로환 화합물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 R9가 수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프탈렌기; 치환 또는 비치환된 페난트렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기(triphenylene); 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 피리딘기; 치환 또는 비치환된 피리미딘기; 치환 또는 비치환된 트리아진기; 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸기; 치환 또는 비치환된 1,10-페난트롤린(1,10-phenanthroline)기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴아민기인 것인 헤테로환 화합물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    R9는 수소; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 및 하기 치환기 중 어느 하나인 것인 헤테로환 화합물:
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    ,
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    상기 치환기에 있어서,
    e는 1 내지 4의 정수이고,
    f, g, i 및 l은 각각 1 내지 7의 정수이며,
    h는 1 내지 4의 정수이고,
    j 및 k는 각각 1 내지 9의 정수이며,
    L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
    R11 내지 R27은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 이민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  13. 청구항 12에 있어서,
    L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기인 것인 헤테로환 화합물.
  14. 청구항 1에 있어서,
    R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기인 것을 특징으로 하는 헤테로환 화합물.
  15. 청구항 1에 있어서,
    R 및 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 수소; 및 하기 [A-1] 내지 [A-5]의 치환기들 중 어느 하나인 것인 헤테로환 화합물:
    [A-1]
    Figure pat00230


    [A-2]
    Figure pat00232

    [A-3]
    Figure pat00233

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    [A-4]
    Figure pat00235

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    [A-5]
    Figure pat00237
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들에서 선택되는 것인 헤테로환 화합물:
    Figure pat00238

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  17. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들에서 선택되는 것인 헤테로환 화합물:
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  18. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들에서 선택되는 것인 헤테로환 화합물:
    Figure pat00270

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  19. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 발광층을 포함한 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층 중 1층 이상이 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층, 발광층, 정공수송층, 정공주입층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층을 포함하고,
    상기 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층, 발광층, 정공수송층, 정공주입층 또는 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 상기 정공수송층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 유기물층은 전자차단층을 포함하고, 상기 전자차단층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  23. 청구항 19에 있어서,
    상기 발광층은 상기 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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