KR20220005359A - 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20220005359A
KR20220005359A KR1020200083120A KR20200083120A KR20220005359A KR 20220005359 A KR20220005359 A KR 20220005359A KR 1020200083120 A KR1020200083120 A KR 1020200083120A KR 20200083120 A KR20200083120 A KR 20200083120A KR 20220005359 A KR20220005359 A KR 20220005359A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
formula
salt
Prior art date
Application number
KR1020200083120A
Other languages
English (en)
Inventor
정용식
권은숙
김황석
정연숙
강호석
김중혁
남성호
손영목
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200083120A priority Critical patent/KR20220005359A/ko
Priority to US17/199,635 priority patent/US11991928B2/en
Publication of KR20220005359A publication Critical patent/KR20220005359A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/86—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C07D491/044—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • C07D491/048—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring the oxygen-containing ring being five-membered
    • H01L51/0052—
    • H01L51/0071—
    • H01L51/0072—
    • H01L51/5024—
    • H01L51/5056—
    • H01L51/5072—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

하기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물 및 상기 헤테로시클릭 화합물을 포함한 유기 발광 소자가 개시된다:
<화학식 1>
Figure pat00189

<화학식 2>
Figure pat00190

상기 화학식 1 중,
Ar1은 화학식 2로 표시되는 그룹이고,
Ar1은 적어도 1개의 시아노기를 포함하고, 다른 치환기에 대한 설명은 발명의 설명을 참조한다.

Description

헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Heterocyclic compound and organic light emitting device including the same}
헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서, 시야각, 응답 시간, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 등이 우수하고, 다색화가 가능하다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자는 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 헤테로시클릭 화합물 및 이를 채용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
상기 화학식 1 중,
Ar1은 화학식 2로 표시되는 그룹이고,
Ar1은 적어도 1개의 시아노기를 포함하고,
A1 및 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
L1은 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고,
a1은 0, 1, 2 또는 3이고,
a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
m1은 0, 1, 2 또는 3이고,
상기 화학식 2 중,
Ar11은 하기 화학식 4로 표시되는 그룹이고, Ar12는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹이고, Ar13은 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹이고,
<화학식 4> <화학식 5> <화학식 6>
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 화학식 1, 2 및 4 내지 6 중,
R1, R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되고,
b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
b1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,
b10은 1 내지 8의 정수 중 하나이고,
b10이 2 이상일 경우 2 이상의 R10은 서로 동일하거나 상이하고,
b20 및 b30은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
b20이 2 이상일 경우 2 이상의 R20은 서로 동일하거나 상이하고, b30이 2 이상일 경우 2 이상의 R30은 서로 동일하거나 상이하고,
b40, b50 및 b60은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
b40이 2 이상일 경우 2 이상의 R40은 서로 동일하거나 상이하고, b50이 2 이상일 경우 2 이상의 R50은 서로 동일하거나 상이하고, b60이 2 이상일 경우 2 이상의 R60은 서로 동일하거나 상이하고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37)
중에서 선택되고;
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은 상기 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상을 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 헤테로시클릭 화합물은 우수한 전기적 특성 및 열적 안정성을 갖는 바, 상기 헤테로시클릭 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율, 고전력, 고 양자 효율 및 장수명 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 헤테로시클릭 화합물은 특정 수준의 최저 여기 일중항 에너지(S1) 및 최저 여기 삼중항 에너지(T1)을 만족하므로, 상기 헤테로시클릭 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 삼중항-삼중항 퓨전(Triplet-triplet fusion: TTF) 현상이 효율적으로 일어나 고효율의 형광 발광 특성을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 헤테로시클릭 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure pat00006
상기 화학식 1 중, Ar1은 화학식 2로 표시되는 그룹이고, Ar1은 적어도 1개의 시아노기를 포함한다.
<화학식 2>
Figure pat00007
상기 화학식 2 중, m1은 0, 1, 2 또는 3이다.
일 구현예를 따르면, 상기 m1은 0, 1 또는 2일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 m1은 0 또는 1일 수 있다.
상기 화학식 2 중, Ar11은 하기 화학식 4로 표시되는 그룹이고, Ar12는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹이고, 상기 Ar13은 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹이다:
<화학식 4> <화학식 5> <화학식 6>
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 화학식 4 내지 6 중, R40, R50, R60, b40, b50 및 b60에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 Ar11은 하기 화학식 4-1 내지 4-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
Figure pat00011
상기 화학식 4-1 내지 4-3 중,
R41 내지 R44에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예를 따르면, 상기 Ar12는 하기 화학식 5-1 내지 5-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
Figure pat00012
상기 화학식 5-1 내지 5-3 중,
R51 내지 R54에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예를 따르면, 상기 Ar13은 하기 화학식 6-1 내지 6-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00013
상기 화학식 6-1 내지 6-3 중,
R61 내지 R64에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 m1이 2 이상인 경우에 m1개의 Ar13은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 상기 m1개의 Ar13이 서로 독립적으로 상기 화학식 6-1 내지 6-3 중 어느 하나로 표시되는 그룹일 수 있다.
일 구현예를 따르면, *-[Ar13]m1-*' 모이어티는 하기 화학식 6-11 내지 6-16 중 어느 하나로 표시되는 그룹일 수 있다:
Figure pat00014
상기 화학식 6-11 내지 6-16 중,
R61 내지 R68에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예를 따르면, 상기 m1은 0, 1 또는 2일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 m1은 0 또는 1일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1 중 Ar1은 하기 화학식 2A로 표시될 수 있다.
<화학식 2A>
Figure pat00015
상기 화학식 2A 중, R40, R50, R60, b40, b50, b60 및 m1에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1 중 Ar1은 하기 화학식 2-1 내지 2-25 중에서 선택된 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
상기 화학식 2-1 내지 2-25 중,
R41 내지 R44는 서로 독립적으로, R40에 대한 설명을 참조하고,
R51 내지 R54는 서로 독립적으로, R50에 대한 설명을 참조하고,
R61 내지 R68은 서로 독립적으로, R60에 대한 설명을 참조하고,
R41 내지 R44, R51 내지 R54 및 R61 내지 R68 중 적어도 하나가 시아노기이고,
* 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식들에서, * 및 *'가 특정한 원자와의 결합 사이트로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 화학식 2 중 *가 상기 화학식 1의 안트라센 모이어티와 결합되는 사이트이고, 상기 화학식 2 중 *'가 상기 화학식 1의 N 원자에 결합되는 사이트일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 화학식 2 중 *가 상기 화학식 1의 N 원자에 결합되는 사이트일 수도 있고, 상기 화학식 2 중 *'가 상기 화학식 1의 안트라센 모이어티에 결합되는 사이트일 수도 있다. 상기 예시된 화학식 2 이외의 다른 화학식에서도 * 및 *'는 각 화학식이 나타내는 그룹이 임의의 다른 원자와 결합되는 위치를 나타내며, 어느 특정한 원자와 결합되는 사이트를 나타내는 것은 아니다.
또한, 서로 다른 화학식에 나타난 *가 결합되는 원자는 서로 같거나 상이할 수 있고, 서로 다른 화학식에 나타난 *'가 결합되는 원자는 서로 같거나 상이할 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 Ar1은 1개 내지 4개의 시아노기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2-1 내지 2-25 중, R41 내지 R44, R51 내지 R54 및 R61 내지 R64 중 1개 내지 4개가 시아노기일 수 있다.
상기 화학식 1 중, A1 및 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이다.
일 구현예를 따르면, A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌(1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹 및 페난트롤린 그룹 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예를 따르면, A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹 또는 피라진 그룹일 수 있다.
일 구현예를 따르면, A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 피리딘 그룹 또는 피리미딘 그룹일 수 있다.
일 구현예를 따르면, A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹 또는 나프탈렌 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1 중, L1은 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택된다.
일 구현예를 따르면, 상기 L1은 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 중, a1은 0, 1, 2 또는 3이다. 상기 a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1, 2 및 4 내지 6 중, R1, R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택된다.
일 구현예를 따르면, R1, R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9);
중에서 선택되고,
Q1 내지 Q9는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 중, b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이다. 상기 b1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1 중, b10은 1 내지 8의 정수 중 하나이다. 상기 b10이 2 이상일 경우 2 이상의 R10은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1 중, b20 및 b30은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이다. 상기 b20이 2 이상일 경우 2 이상의 R20은 서로 동일하거나 상이하다. 상기 b30이 2 이상일 경우 2 이상의 R30은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1 중, b40, b50 및 b60은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이다. 상기 b40이 2 이상일 경우 2 이상의 R40은 서로 동일하거나 상이하다. 상기 b50이 2 이상일 경우 2 이상의 R50은 서로 동일하거나 상이하다. 상기 b60이 2 이상일 경우 2 이상의 R60은 서로 동일하거나 상이하다.
일 구현예를 따르면, R1은 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예를 따르면, R1은 중수소, -F, 시아노기, 하기 화학식 9-1 내지 9-19로 표시되는 그룹 및 하기 화학식 10-1 내지 10-194로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
상기 화학식 9-1 내지 9-19 및 10-1 내지 10-194 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고, Ph는 페닐기이고, TMS는 트리메틸실릴기이다.
일 구현예를 따르면, R1은 상기 화학식 9-1 내지 9-19로 표시되는 그룹 및 상기 화학식 10-1 내지 10-194로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C2-C20알케닐기, C2-C20알키닐기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기 및 퀴나졸리닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란트레닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 피롤일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조옥사졸일기, 벤조이미다졸일기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 벤조티아졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 이미다조피리디미디닐기 및 이미다조피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 니트로기, -SF5, -CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 하기 화학식 9-1 내지 9-19로 표시되는 그룹 및 하기 화학식 10-1 내지 10-194로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
상기 화학식 9-1 내지 9-19 및 10-1 내지 10-194 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고, Ph는 페닐기이고, TMS는 트리메틸실릴기이다.
일 구현예를 따르면, 상기 R10, R20 및 R30은 각각 수소 또는 시아노기일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 R40, R50 및 R60은 각각 수소 또는 시아노기일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물일 수 있다:
<화학식 10>
Figure pat00043
상기 화학식 10 중,
Ar1, L1, a1, R1 및 b1에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 설명을 참조하고,
X21은 C(R21) 또는 N이고, X22는 C(R22) 또는 N이고, X23은 C(R23) 또는 N이고, X24는 C(R24) 또는 N이고,
X31은 C(R31) 또는 N이고, X32는 C(R32) 또는 N이고, X33은 C(R33) 또는 N이고, X34는 C(R34) 또는 N이고,
R11 내지 R18은 서로 독립적으로, R10에 대한 설명을 참조하고,
R21 내지 R24는 서로 독립적으로, R20에 대한 설명을 참조하고,
R31 내지 R34는 서로 독립적으로, R30에 대한 설명을 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 헤테로시클릭 화합물은 하기 화합물 1 내지 560 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은, 전술한 화학식 1의 구조를 만족하며, 2 이상의 페닐렌기 링커를 통해 안트라센 그룹과 N-함유 헤테로고리가 연결된 비대칭의 구조를 가짐으로써, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 상대적으로 우수한 비정질의 박막 특성을 확보할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 헤테로시클릭 화합물은 2 이상의 페닐기 링커에 적어도 하나의 시아노기가 치환된 구조를 가지며, 이에 따라 전하 이동도가 높아져 유기 발광 소자의 효율 및 구동 특성이 개선될 수 있다.
상술한 바에 의하여, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은, 유기 발광 소자용 재료, 예를 들면, 발광층 중 호스트 재료, 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 등으로서 적용하기에 적합한 전기적 특성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 헤테로시클릭 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 수식 1을 만족한다:
<수식 1>
E(T1) < E(S1) < 2 × E(T1)
상기 수식 1 중,
E(T1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨을 나타내고, E(S1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨을 나타낸다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 수식 2를 만족한다:
<수식 2>
[ 2 × E(T1) ] - E(S1) < 1 eV
상기 수식 2 중,
E(T1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨을 나타내고, E(S1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨을 나타낸다.
상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 상기 수식 1 및/또는 수식 2를 만족함으로써, 삼중항 여기자가 융합되어 일중항 여기자가 생성되는 TTF(Triplet-Triplet Fusion) 현상이 일어날 확률이 높다. 이러한 FFT 현상은 비발광 전이 경로를 통해 소실되는 삼중항 여기자를 발광 가능한 일중항 여기자로 재활용할 수 있는 방법이다. 따라서, 상기 헤테로시클릭 화합물을 유기 발광 소자에 적용할 경우 이러한 TTF 현상에 의하여 생성된 일중항 여기자로부터 형광 발광이 일어날 수 있으므로, 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 수식 2-1을 만족한다:
<수식 2-1>
[ 2 × E(T1) ] - E(S1) < 0.5 eV
상기 수식 2-1 중,
E(T1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨을 나타내고, E(S1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화합물 1, 21, 66, 141, 144, 162, 166, 384, 428 및 430에 대한 HOMO, LUMO 및 삼중항 에너지 레벨(E(T1)), 일중항(E(S1)) 에너지 레벨을 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 (B3LYP, 6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화함) 평가한 결과는 하기 표 1과 같다.
화합물 No. HOMO
(eV)		 LUMO
(eV)		 E(S1)
(eV)		 E(T1)
(eV)		 2E(T1) - E(S1)
(ev)
화합물 1 -5.30 -1.81 3.11 1.74 0.37
화합물 21 -5.38 -1.89 3.02 1.73 0.44
화합물 66 -5.39 -1.98 3.02 1.74 0.46
화합물 141 -5.39 -1.89 3.02 1.74 0.46
화합물 144 -5.35 -1.97 3.01 1.73 0.45
화합물 162 -5.37 -1.88 3.16 1.74 0.32
화합물 166 -5.27 -1.78 3.15 1.74 0.33
화합물 186 -5.36 -1.94 3.02 1.74 0.46
화합물 384 -5.18 -1.72 3.14 1.73 0.32
화합물 428 -5.30 -2.01 3.01 1.73 0.45
화합물 430 -5.26 -1.95 3.05 1.73 0.41
상기 표 1로부터, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은 전자 소자, 예를 들면, 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용하기에 적합한 전기적 특성을 가짐을 확인할 수 있다.상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물의 합성 방법은, 후술하는 합성예를 참조하여, 당업자가 인식할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은 유기 발광 소자의 유기층, 예를 들면, 상기 유기층 중 발광층, 정공 수송 영역 재료 및/또는 전자 수송 영역 재료로 사용하기 적합할 수 있다. 따라서, 다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층; 을 포함하고, 상기 유기층은, 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동 전압, 고효율, 고휘도, 고양자 발광 효율 및 장수명을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중,
상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드이고,
상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 포함하고,
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 또는 이의 임의의 조합을 포함하고,
상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자 중 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상을 포함하고, 상기 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 외에, 임의의 호스트를 더 포함할 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색광을 방출할 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 발광층은 청색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층이 최대 발광 파장이 410 nm 내지 490 nm인 청색광을 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 형광 도펀트를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중 하나 이상를 포함하고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 이상를 포함하고, 상기 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 정공 수송 영역은 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층에 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물이 포함될 수 있다. 상기 전자 저지층은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 정공 저지층을 포함하고, 상기 정공 저지층에 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물이 포함될 수 있다. 상기 정공 저지층은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 유기층은, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 외에 형광 도펀트를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 축합다환 화합물 및 스티릴계 화합물 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는, 나프탈렌-함유 코어, 플루오렌-함유 코어, 스파이로-비플루오렌-함유 코어, 벤조플루오렌-함유 코어, 디벤조플루오렌-함유 코어, 페난트렌-함유 코어, 안트라센-함유 코어, 플루오란텐-함유 코어, 트리페닐렌-함유 코어, 파이렌-함유 코어, 크라이센-함유 코어, 나프타센-함유 코어, 피센-함유 코어, 페릴렌-함유 코어, 펜타펜-함유 코어, 인데노안트라센-함유 코어, 테트라센-함유 코어, 비스안트라센-함유 코어 및 하기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 코어 중 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
또는, 상기 형광 도펀트는 스티릴-아민계 화합물 및 스티릴-카바졸계 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 형광 도펀트는, 하기 화학식 501으로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다:
<화학식 501>
Figure pat00075
상기 화학식 50 중,
Ar501은
나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q501)(Q502)(Q503) (상기 Q501 내지 Q503은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹;
중에서 선택되고,
L501 내지 L503은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
R501 및 R502는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택되고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
xd4는 0, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 50 중,
Ar501은
나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 및 -Si(Q501)(Q502)(Q503) (상기 Q501 내지 Q503은 서로 독립적으로, 수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹;
중에서 선택되고,
L501 내지 L503에 대한 설명은 본 명세서 중 L21에 대한 설명을 참조하고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1 및 2 중에서 선택되고,
*xd4는 0, 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 형광 도펀트는 하기 화학식 502-1 내지 502-5 중 하나로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 502-1>
Figure pat00076
<화학식 502-2>
Figure pat00077
<화학식 502-3>
Figure pat00078
<화학식 502-4>
Figure pat00079
<화학식 502-5>
Figure pat00080
상기 화학식 502-1 내지 502-5 중
X51은 N 또는 C-[(L501)xd1-R501]이고, X52는 N 또는 C-[(L502)xd2-R502]이고, X53은 N 또는 C-[(L503)xd3-R503]이고, X54는 N 또는 C-[(L504)xd4-R504]이고, X55는 N 또는 C-[(L505)xd5-R505]이고, X56은 N 또는 C-[(L506)xd6-R506]이고, X57은 N 또는 C-[(L507)xd7-R507]이고, X58은 N 또는 C-[(L508)xd8-R508]이고,
L501 내지 L508에 대한 설명은 각각 상기 화학식 501 중 L501에 대한 설명을 참조하고,
xd1 내지 xd8에 대한 설명은 각각 상기 화학식 501 중 xd1에 대한 설명을 참조하고,
R501 내지 R508은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택되고,
xd11 및 xd12는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R501 내지 R504 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있고,
R505 내지 R508 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 형광 도펀트는, 예를 들어, 하기 화합물 FD(1) 내지 FD(16) 및 FD1 내지 FD14로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00081
Figure pat00082
Figure pat00083
Figure pat00084
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 유기층은, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 외에, 인광 도펀트를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물을 더 포함할 수 있다:
<화학식 81>
M(L81)n81(L82)n82
<화학식 81A>
Figure pat00090
상기 화학식 81 및 81A 중,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 톨륨(Tm) 및 로듐(Rh) 중에서 선택되고,
L81은 상기 화학식 81A로 표시된 리간드이고, n81은 1 내지 3 중에서 선택된 정수이고, n81이 2 이상일 경우 2 이상의 L81은 서로 동일하거나 상이하고,
L82는 유기 리간드이고, n82는 0 내지 4 중에서 선택된 정수이고, n82가 2 이상일 경우 2 이상의 L82는 서로 동일하거나 상이하고,
Y81 내지 Y84는 서로 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N)이고,
Y81과 Y82는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고, Y83와 Y84는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고,
CY81 및 CY82는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C2-C30헤테로카보시클릭 그룹 중에서 선택되고,
CY81과 CY82는 선택적으로(optionally), 유기 연결기(organic linking group)를 통하여 추가로 서로 결합될 수 있고,
R81 내지 R85는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q81)(Q82)(Q83), -N(Q84)(Q85), -B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89) 중에서 선택되고,
a81 내지 a83은 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
a81이 2 이상일 경우, 2 이상의 R81은 서로 동일하거나 상이하고,
a82가 2 이상일 경우, 2 이상의 R82는 서로 동일하거나 상이하고,
a81이 2 이상일 경우, 인접한 2개의 R81은 선택적으로 서로 결합하여 포화 또는 불포화 C2-C30고리(예를 들면, 벤젠 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 노르보난 고리, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 고리, 나프탈렌 고리, 벤조인덴 고리, 벤조인돌 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리 또는 피라진 고리) 또는 적어도 하나의 R88로 치환된 포화 또는 불포화 C2-C30고리(예를 들면, 적어도 하나의 R88로 치환된, 벤젠 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 노르보난 고리, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 고리, 나프탈렌 고리, 벤조인덴 고리, 벤조인돌 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리 또는 피라진 고리)를 형성할 수 있고,
a82가 2 이상일 경우, 인접한 2개의 R82는 선택적으로 서로 결합하여 포화 또는 불포화 C2-C30고리(예를 들면, 벤젠 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 노르보난 고리, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 고리, 나프탈렌 고리, 벤조인덴 고리, 벤조인돌 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리 또는 피라진 고리) 또는 적어도 하나의 R89로 치환된 포화 또는 불포화 C2-C30고리(예를 들면, 적어도 하나의 R89로 치환된, 벤젠 고리, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 노르보난 고리, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 고리, 나프탈렌 고리, 벤조인덴 고리, 벤조인돌 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리 또는 피라진 고리)를 형성할 수 있고,
상기 R88에 대한 설명은 상기 R81에 대한 설명을 참조하고,
상기 R89에 대한 설명은 상기 R82에 대한 설명을 참조하고,
상기 화학식 81A 중 * 및 *'은 상기 화학식 81 중 M과의 결합 사이트이고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q91)(Q92)(Q93) 중에서 선택되고,
상기 Q81 내지 Q89 및 Q91 내지 Q93은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
a83은 1 또는 2이고,
R83 내지 R85는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
Y81은 질소이고, Y82 및 Y83은 탄소이고, Y84는 질소 또는 탄소이고,
CY81 및 CY82는 서로 독립적으로, 시클로펜타디엔 그룹, 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로젠 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 인다졸 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 푸린 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리디딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹 및 2,3-디하이드로-1H-이미다졸 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중, Y81은 질소이고, Y82 내지 Y84는 탄소이고, CY81은 2개의 질소를 고리-구성 원자로 포함한 5원환 중에서 선택되고, CY82는 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 81A 중, Y81은 질소이고, Y82 내지 Y84는 탄소이고, CY81은 이미다졸 그룹 또는 2,3-디하이드로-1H-이미다졸 그룹이고, CY82는 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
Y81은 질소이고, Y82 내지 Y84는 탄소이고,
CY81은 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹 및 이소벤조옥사졸 그룹 중에서 선택되고,
CY82는 시클로펜타디엔 그룹, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹 및 디벤조실롤 그룹 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중
R81 및 R82는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89);
중에서 선택되고,
Q86 내지 Q89는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a81개의 R81와 a82개의 R82 중에서 선택된 적어도 하나는 시아노기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a82개의 R82 중 적어도 하나는 시아노기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a81개의 R81와 a82개의 R82 중에서 선택된 적어도 하나는 중수소일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81 중 L82는, 하기 화학식 3-1(1) 내지 3-1(60), 3-1(61) 내지 3-1(69), 3-1(71) 내지 3-1(79), 3-1(81) 내지 3-1(88), 3-1(91) 내지 3-1(98) 및 3-1(101) 내지 3-1(114)로 표시되는 리간드 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
상기 화학식 3-1(1) 내지 3-1(60), 3-1(61) 내지 3-1(69), 3-1(71) 내지 3-1(79), 3-1(81) 내지 3-1(88), 3-1(91) 내지 3-1(98) 및 3-1(101) 내지 3-1(114) 중
X1은 O, S, C(Z21)(Z22) 또는 N(Z23)이고,
X31은 N 또는 C(Z1a)이고, X32는 N 또는 C(Z1b)이고,
X41은 O, S, N(Z1a) 또는 C(Z1a)(Z1b)이고,
Z1 내지 Z4, Z1a, Z1b, Z1c, Z1d, Z2a, Z2b, Z2c, Z2d, Z11 내지 Z14 및 Z21 내지 Z23은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89);
중에서 선택되고,
Q86 내지 Q89는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택되고,
d2 및 e2는 서로 독립적으로, 0 또는 2이고,
e3는 0 내지 3에서 선택된 정수이고,
d4 및 e4는 서로 독립적으로, 0 내지 4에서 선택된 정수이고,
d6 및 e6는 서로 독립적으로, 0 내지 6에서 선택된 정수이고,
d8 및 e8은 서로 독립적으로, 0 내지 8에서 선택된 정수이고,
* 및 *'은 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81 중 M은 Ir이고, n81 + n82는 3이거나; 또는 M은 Pt이고, n81 + n82는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물은 양이온과 음이온의 쌍으로 이루어진 염이 아닌, 중성(neutral)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물은, 하기 화합물 PD1 내지 PD78 및 FIr6 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
본 명세서 중 "(유기층이) 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 헤테로시클릭 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 헤테로시클릭 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 헤테로시클릭 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 헤테로시클릭 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 모두 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층(예를 들면, 상기 화합물 1은 발광층에 존재하고, 상기 화합물 2는 정공 저지층에 존재할 수 있음)에 존재할 수 있다.
상기 제1전극은 정공 주입 전극인 애노드이고 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드이거나, 상기 제1전극은 전자 주입 전극인 캐소드이고 상기 제2전극은 정공 주입 전극인 애소드이다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"은 유기 화합물뿐만 아니라, 금속을 포함한 유기금속 착체 등도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 유기층(15) 및 제2전극(19)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제1전극(11) 하부 또는 제2전극(19) 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 애노드일 수 있다. 상기 제1전극용 물질은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등과 같은 금속을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 단일층 또는 2 이상의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11) 상부로는 유기층(15)이 배치되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 수송 영역(hole transport region); 발광층(emission layer); 및 전자 수송 영역(electron transport region);을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 제1전극(11)과 발광층 사이에 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층만을 포함하거나, 정공 수송층만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(11)로부터 차례로 적층된, 정공 주입층/정공 수송층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있다.
*정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(11) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100℃ 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 torr 내지 약 10-3 torr, 증착 속도 약 0.01Å/sec 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 코팅 조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 및 전자 저지층 형성 조건은 정공 주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, 예를 들면, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), PANI/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), PANI/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00110
Figure pat00111
<화학식 201>
Figure pat00112
<화학식 202>
Figure pat00113
상기 화학식 201 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염, 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
Figure pat00114
상기 화학식 201A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00115
Figure pat00116
Figure pat00117
Figure pat00118
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1, HT-D2 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00119
Figure pat00120
상기 정공 수송 영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다.
상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층은 공지의 물질, 예를 들면, mCP를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00121
상기 전자 저지층의 두께는 약 50Å 내지 약 1000Å, 예를 들면, 약 70Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층된 구조를 가짐으로써, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물만을 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트가 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함하고, 상기 도펀트가 형광 도펀트일 수 있다.
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 상기 도펀트의 함량은 상기 발광층 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도펀트의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 소광 현상 없는 발광 구현이 가능할 수 있다.
한편, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 및 상기 헤테로시클릭과는 상이한 제2화합물을 포함할 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 및 제2화합물의 중량비는 1:99 내지 99:1, 예를 들먼, 70:30 내지 30:70의 범위에서 선택될 수 있다. 다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 및 제2화합물의 중량비는 60:40 내지 40:60의 범위에서 선택될 수 있다. 상기 발광층 중 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물 및 제2화합물의 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 발광층 중 전하 수송 균형이 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역은 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층 또는 전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 형성 조건은 정공 주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
*
Figure pat00122
또는, 상기 정공 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, BAlq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00123
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1, ET2 및 ET3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00124
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure pat00125
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
*상기 전자 주입층은, LiQ, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 예를 들면, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기층(15) 상부로는 제2전극(19)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(19)은 캐소드일 수 있다. 상기 제2전극(19)용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 제2전극(19) 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 제2전극(19)을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 포화 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethynyl), 프로피닐기(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 C7-C60알킬아릴기는 적어도 하나의 C1-C60알킬기로 치환된 C6-C60아릴기를 의미힌다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 C2-C60알킬헤테로아릴기는 적어도 하나의 C1-C60알킬기로 치환된 C1-C60헤테로아릴기를 의미힌다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴옥시기는 -OA104(여기서, A104는 상기 C1-C60헤테로아릴기임)를 가리키고, 상기 C1-C60헤테로아릴티오기(arylthio)는 -SA105(여기서, A105는 상기 C1-C60헤테로아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 8 내지 60의 탄소수를 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 1 내지 60의 탄소수를 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C5-C30카보시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 5 내지 30개의 탄소만을 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C5-C30카보시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 C1-C30헤테로시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 1 내지 30개의 탄소 외에, N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 적어도 하나 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C1-C30헤테로시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있다.
상기 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹, 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C7-C60알킬아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, C2-C60알킬헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15), -B(Q16)(Q17) 및 -P(=O)(Q18)(Q19) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, C2-C60알킬헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, C2-C60알킬헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25), -B(Q26)(Q27) 및 -P(=O)(Q28)(Q29) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, C2-C60알킬헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-N(Q31)(Q32), -Si(Q33)(Q34)(Q35), -B(Q36)(Q37) 및 -P(=O)(Q38)(Q39);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q9, Q11 내지 Q19, Q21 내지 Q29 및 Q31 내지 Q39는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, 중수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, 중수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, C2-C60알킬헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[실시예]
합성예 1: 화합물 1의 합성
Figure pat00126
(1) 중간체 (A)의 합성
(10-페닐안트라센-9-일)보론산((10-phenylanthracen-9-yl)boronic acid) 5.00 g (16.8 mmol), 4-브로모-4'-플루오로-[1,1'-비페닐]-3-카보니트릴(4-bromo-4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile) 5.09 g (18.4 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.969 g (0.839 mmol)과 탄산 칼륨 (potassium carbonate) 5.79 g (41.9 mmol)을 THF 60 mL와 물 30 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 (A) (3.07 g, 54%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 449.16 g/mol, 측정치: M+1 = 450 g/mol)
(2) 화합물 1의 합성
카바졸(carbazole) 1.00 g (5.98 mmol)을 DMF 20 mL에 녹인 후, 0 ℃로 냉각한 다음, 수소화나트륨(NaH, 60 % dispersion in mineral oil) 0.251 g (6.28 mmol)을 천천히 가해 준 후, 30분 동안 0 ℃에서 교반하였다. 이로부터 수득한 결과물에 중간체 (A) 2.96 g (6.28 mmol)을 DMF 5 mL에 희석한 용액을 10분 동안 천천히 추가한 다음, 반응 온도를 150 ℃로 올리고 추가로 18시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 포화 염화 암모늄(NH4Cl) 수용액을 가하고 유기층을 디클로로메탄(DCM)으로 추출하여 분리하였다. 이로부터 수득한 결과물로부터 무수 황산마그네슘(MgSO4)를 이용하여 물을 제거하고 필터 후 감압 농축하여 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물인 화합물 1(2.68 g, 75%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 596.23 g/mol, 측정치: M+1 = 597 g/mol)
합성예 2: 화합물 21의 합성
Figure pat00127
(1) 화합물 21의 합성
카바졸(carbazole) 대신 9H-카바졸-3-카보니트릴 (9H-carbazole-3-carbonitrile) 1.00 g (5.20 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 21 (1.36 g, 42%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 621.22 g/mol, 측정치: M+1 = 622 g/mol)
합성예 3: 화합물 66의 합성
Figure pat00128
(1) 중간체 (B)의 합성
9-(3-브로모페닐)-10-페닐안트라센 (9-(3-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 15.0 g (36.6 mmol), 비스피나콜라토디보론 (bis(pinacolato)diboron) 11.2 g (44.0 mmol), PdCl2(dppf)·CH2Cl2 1.50 g (1.83 mmol)과 아세트산칼륨 (potassium acetate) 10.8 g (110 mmol)을 DMF 120 mL와 혼합한 후, 24 시간동안 100℃에서 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하였다. 이로부터 수득한 생성물을 디클로로메탄(DCM)/n-헥산(n-hexane) 조건에서 재결정하여 중간체 (B) (14.9 g, 89%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 456.23 g/mol, 측정치: M+1 = 457 g/mol)
(2) 중간체 (C)의 합성
(10-페닐안트라센-9-일)보론산 ((10-phenylanthracen-9-yl)boronic acid) 대신 중간체 (B) 5.00 g (11.0 mmol)을 사용하고, 4-브로모-4'-플루오로-[1,1'-비페닐]-3-카보니트릴 (4-bromo-4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile) 대신 5-브로모-2-플루오로벤조니트릴 (5-bromo-2-fluorobenzonitrile) 2.41 g (12.1 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 (A)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (C) (3.99 g, 81%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 449.16 g/mol, 측정치: M+1 = 450 g/mol)
(3) 화합물 66의 합성
중간체 (A) 대신 중간체 (C) 2.57 g (5.72 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 2의 화합물 21의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 66 (1.16 g, 36%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 621.22 g/mol, 측정치: M+1 = 622 g/mol)
합성예 4: 화합물 141의 합성
Figure pat00129
(1) 중간체 (D)의 합성
4-브로모-4'-플루오로-[1,1'-비페닐]-3-카보니트릴 (4-bromo-4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile) 대신 4-브로모-3'-플루오로-[1,1'-비페닐]-3-카보니트릴 (4-bromo-3'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile) 5.09 g (18.4 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 (A)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (D) (3.52 g, 62%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 449.16 g/mol, 측정치: M+1 = 450 g/mol)
(2) 화합물 141의 합성
*중간체 (A) 대신 중간체 (D) 2.57 g (5.72 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 2의 화합물 21의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 141 (2.54 g, 79%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 621.22 g/mol, 측정치: M+1 = 622 g/mol)
합성예 5: 화합물 144의 합성
Figure pat00130
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 3.00 g (7.33 mmol), 9-(3-시아노-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-cyano-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 3.38 g (8.06 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.423 g (0.366 mmol)과 탄산 칼륨(potassium carbonate) 2.53 g (18.3 mmol)을 THF 30 mL와 물 15 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 144 (4.01 g, 88%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 621.22 g/mol, 측정치: M+1 = 622 g/mol)
합성예 6: 화합물 162의 합성
Figure pat00131
(1) 중간체 (E)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸(9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 5.00 g (13.5 mmol), 3,5-디브로모벤조니트릴(3,5-dibromobenzonitrile) 5.30 g (20.3 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.782 g (0.677 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 4.68 g (33.9 mmol)을 THF 50 mL와 물 25 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 (E) (4.36 g, 76%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 422.04 g/mol, 측정치: M+1 = 423 g/mol)
(2) 화합물 162의 합성
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 중간체 (E) 3.00 g (7.09 mmol)을 사용하고, 9-(3-시아노-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-cyano-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 대신 (10-페닐안트라센-9-일)보론산((10-phenylanthracen-9-yl)boronic acid) 2.32 g (7.80 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 5의 화합물 144의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 162 (3.38 g, 80%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 596.23 g/mol, 측정치: M+1 = 597 g/mol)
합성예 7: 화합물 166의 합성
Figure pat00132
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 3-브로모-5-(9H-카바졸-9-일)벤조니트릴(3-bromo-5-(9H-carbazol-9-yl)benzonitrile) 3.00 g (8.64 mmol)을 사용하고, 9-(3-시아노-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-cyano-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 대신 중간체 (B) 4.34 g (9.50 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 5의 화합물 144의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 166 (4.33 g, 84%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 596.23 g/mol, 측정치: M+1 = 597 g/mol)
합성예 8: 화합물 186의 합성
Figure pat00133
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 9-(3-브로모-5-시아노페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-bromo-5-cyanophenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 3.00 g (8.06 mmol)을 사용하고, 9-(3-시아노-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-cyano-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 대신 중간체 (B) 4.05 g (8.87 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 5의 화합물 144의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 186 (3.46 g, 69%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 621.22 g/mol, 측정치: M+1 = 622 g/mol)
합성예 9: 화합물 384의 합성
Figure pat00134
(1) 중간체 (F)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸(9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 4,4,5,5-테트라메틸-2-(4-(10-페닐안트라센-9-일)페닐)-1,3,2-디옥사보로란(4,4,5,5-tetramethyl-2-(4-(10-phenylanthracen-9-yl)phenyl)-1,3,2-dioxaborolane) 5.00 g (11.0 mmol)을 사용하고, 3,5-디브로모벤조니트릴(3,5-dibromobenzonitrile) 대신 1,3-디브로모벤젠 (1,3-dibromobenzene) 3.88 g (16.4 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 6의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (F) (3.51 g, 66%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 484.08 g/mol, 측정치: M+1 = 485 g/mol)
(2) 중간체 (G)의 합성
9-(3-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(3-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 중간체 (F) 3.50 g (7.21 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 3의 중간체 (B)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (G) (2.73 g, 71%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 532.26 g/mol, 측정치: M+1 = 533 g/mol)
(3) 중간체 (H)의 합성
(10-페닐안트라센-9-일)보론산((10-phenylanthracen-9-yl)boronic acid) 대신 중간체 (G) 2.50 g (4.69 mmol)을 사용하고, 4-브로모-4'-플루오로-[1,1'-비페닐]-3-카보니트릴(4-bromo-4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-3-carbonitrile) 대신 2-브로모-5-플루오로벤조니트릴(2-bromo-5-fluorobenzonitrile) 1.03 g (5.16 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 (A)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (H) (1.90 g, 77%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 525.19 g/mol, 측정치: M+1 = 526 g/mol)
(4) 화합물 384의 합성
중간체 (A) 대신 중간체 (H) 1.70 g (3.23 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 384 (1.63 g, 75%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 672.26 g/mol, 측정치: M+1 = 673 g/mol)
합성예 10: 화합물 428의 합성
Figure pat00135
(1) 중간체 (I)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸(9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 3-(9H-카바졸-9-일)-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)벤조니트릴(3-(9H-carbazol-9-yl)-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)benzonitrile) 5.00 g (9.39 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 6의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (I) (3.12 g, 74%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 447.04 g/mol, 측정치: M+1 = 448 g/mol)
(2) 화합물 428의 합성
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 중간체 (I) 3.00 g (7.09 mmol)을 사용하고, 9-(3-시아노-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-cyano-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile) 대신 4,4,5,5-테트라메틸-2-(4-(10-페닐안트라센-9-일)페닐)-1,3,2-디옥사보로란(4,4,5,5-tetramethyl-2-(4-(10-phenylanthracen-9-yl)phenyl)-1,3,2-dioxaborolane) 3.36 g (7.36 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 5의 화합물 144의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 428 (2.71 g, 58%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 697.25 g/mol, 측정치: M+1 = 698 g/mol)
합성예 11: 화합물 430의 합성
Figure pat00136
(1) 화합물 430의 합성
9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(9-(4-bromophenyl)-10-phenylanthracene) 대신 중간체 (F) 3.00 g (6.18 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 5의 화합물 144의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 430 (3.97 g, 92%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치: 697.25 g/mol, 측정치: M+1 = 698 g/mol)
실시예 1
패턴된 ITO 유리 기판 (50mm x 50mm x 0.7mm)을 아세톤 및 아이소프로필 알코올과 증류수 속에서 각 20분 동안 초음파 세정한 후, 10분 동안 250 oC 에서 열처리하였다.
이어서, 상기 유리 기판 상의 ITO 전극(애노드) 상에 HATCN을 증착 속도 1Å/sec로 100Å 두께로 증착하여 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 NPB을 증착 속도 1Å/sec로 증착하여 800Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 상에 mCP을 증착 속도 1Å/sec로 증착하여 50Å 두께의 전자 저지층을 형성하였다.
상기 전자 저지층 상에 화합물 1(호스트) 및 화합물 D1(도펀트)를 각각 증착 속도 0.97Å/sec와 0.03Å/sec로 공증착하여 200Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 DPEPO:LiQ (1:1) 를 증착하여 0.5Å/sec로 공증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 전자 수송층 상부에 LiQ를 0.5Å/sec로 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성한 후, 상기 전자 주입층 상에 Al를 진공 증착하여 1000Å 두께의 제2전극(캐소드)을 형성함으로써, ITO / HATCN (100Å) / NPB (800Å) / mCP (50Å) / 화합물 1 + 화합물 D1 (3 부피%) (200Å) / DPEPO:LiQ (300Å) / LiQ (10Å) / Al (1000Å) 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00137
실시예 2 내지 11 및 비교예 1 및 2
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 표 2에 기재된 화합물을 각각 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00138
평가예 1: 유기 발광 소자의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 11과 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 유기 발광 소자에 대하여 발광 양자 효율(PLQY), 외부 양자 효율(EQE), TTF 비율 및 수명(T95)을 상대값으로 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 평가 장치로서 전류-전압계(Keithley 2400) 및 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 사용하였고, 수명(T95)(at 1,200 nit)은 초기 휘도 100% 대비 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간을 측정하여 상대값으로 기재하였다. TTF 비율은 Transient Electroluminescence (TrEL)의 Decay를 측정하여 500 ns 에서 4000 ns까지의 TrEL Intensity의 1/square root 를 취한 값 (1/sqrt (TrEL)) - 시간 그래프에서의 y절편 값 역수의 제곱값으로 TTF 비율을 측정하였다.
No. 발광층
호스트		 구동 전압
(상대값, %)		 EQE
(상대값, %)		 수명(T95)
(상대값, %)		 TTF 비율 (%) 발광색
실시예 1 화합물 1 70 168 200 14.5 청색
실시예 2 화합물 21 81 134 171 9.8 청색
실시예 3 화합물 66 74 250 479 14.6 청색
실시예 4 화합물 141 78 252 767 21.7 청색
실시예 5 화합물 144 83 104 235 2.9 청색
실시예 6 화합물 162 71 235 276 7.6 청색
실시예 7 화합물 166 70 322 280 9.3 청색
실시예 8 화합물 186 75 157 267 5.7 청색
실시예 9 화합물 384 84 486 319 27.8 청색
실시예 10 화합물 428 75 226 257 7.2 청색
실시예 11 화합물 430 74 219 343 4.7 청색
비교예 1 화합물 A 100 100 100 2.5 청색
비교예 2 화합물 B 154 102 34 1.2 청색
상기 표 2로부터, 실시예 1 내지 11의 유기 발광 소자는 비교예 1 및 2 의 유기 발광 소자에 비하여 외부 양자 효율 및 수명이 우수하고, TTF 비율이 높은 것을 알 수 있었다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시된, 헤테로시클릭 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pat00139

    <화학식 2>
    Figure pat00140

    상기 화학식 1 중,
    Ar1은 화학식 2로 표시되는 그룹이고,
    Ar1은 적어도 1개의 시아노기를 포함하고,
    A1 및 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
    L1은 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고,
    a1은 0, 1, 2 또는 3이고,
    a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    m1은 0, 1, 2 또는 3이고,
    상기 화학식 2 중,
    Ar11은 하기 화학식 4로 표시되는 그룹이고, Ar12는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹이고, Ar13은 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹이고,
    <화학식 4> <화학식 5> <화학식 6>
    Figure pat00141
    Figure pat00142
    Figure pat00143

    상기 화학식 1, 2 및 4 내지 6 중,
    R1, R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되고,
    b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
    b1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,
    b10은 1 내지 8의 정수 중 하나이고,
    b10이 2 이상일 경우 2 이상의 R10은 서로 동일하거나 상이하고,
    b20 및 b30은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
    b20이 2 이상일 경우 2 이상의 R20은 서로 동일하거나 상이하고, b30이 2 이상일 경우 2 이상의 R30은 서로 동일하거나 상이하고,
    b40, b50 및 b60은 서로 독립적으로, 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
    b40이 2 이상일 경우 2 이상의 R40은 서로 동일하거나 상이하고, b50이 2 이상일 경우 2 이상의 R50은 서로 동일하거나 상이하고, b60이 2 이상일 경우 2 이상의 R60은 서로 동일하거나 상이하고,
    * 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
    상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37)
    중에서 선택되고;
    상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1은 하기 화학식 2-1 내지 2-25 중에서 선택된 어느 하나로 표시된, 헤테로시클릭 화합물:
    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    상기 화학식 2-1 내지 2-25 중,
    R41 내지 R44는 서로 독립적으로, 제1항 중 R40에 대한 설명을 참조하고,
    R51 내지 R54는 서로 독립적으로, 제1항 중 R50에 대한 설명을 참조하고,
    R61 내지 R68은 서로 독립적으로, 제1항 중 R60에 대한 설명을 참조하고,
    R41 내지 R44, R51 내지 R54 및 R61 내지 R68 중 적어도 하나가 시아노기이고,
    * 및 *'는 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar1은 1개 내지 4개의 시아노기를 포함한, 헤테로시클릭 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    m1은 0, 1 또는 2인, 헤테로시클릭 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌(1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹 또는 페난트롤린 그룹인, 헤테로시클릭 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    L1은 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
    중에서 선택되는, 헤테로시클릭 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    R1은 하기 화학식 9-1 내지 9-19로 표시되는 그룹 및 하기 화학식 10-1 내지 10-194로 표시되는 그룹 중에서 선택된, 헤테로시클릭 화합물:
    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156

    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    상기 화학식 9-1 내지 9-19 및 10-1 내지 10-194 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고, Ph는 페닐기이고, TMS는 트리메틸실릴기이다.
  8. 제1항에 있어서,
    R10, R20, R30, R40, R50 및 R60은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 시아노기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 시아노기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
    중수소, 시아노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
    중에서 선택되는, 헤테로시클릭 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    R10, R20 및 R30은 서로 독립적으로, 수소 또는 시아노기인, 헤테로시클릭 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물인, 헤테로시클릭 화합물:
    <화학식 10>
    Figure pat00160

    상기 화학식 10 중,
    Ar1, L1, a1, R1 및 b1에 대한 설명은 각각 제1항을 참조하고,
    X21은 C(R21) 또는 N이고, X22는 C(R22) 또는 N이고, X23은 C(R23) 또는 N이고, X24는 C(R24) 또는 N이고,
    X31은 C(R31) 또는 N이고, X32는 C(R32) 또는 N이고, X33은 C(R33) 또는 N이고, X34는 C(R34) 또는 N이고,
    R11 내지 R18은 서로 독립적으로, 제1항 중 R10에 대한 설명을 참조하고,
    R21 내지 R24는 서로 독립적으로, 제1항 중 R20에 대한 설명을 참조하고,
    R31 내지 R34는 서로 독립적으로, 제1항 중 R30에 대한 설명을 참조한다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 수식 1을 만족하는, 헤테로시클릭 화합물:
    <수식 1>
    E(T1) < E(S1) < 2 × E(T1)
    상기 수식 1 중,
    E(T1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨을 나타내고, E(S1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨을 나타낸다.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시된 헤테로시클릭 화합물은 하기 수식 2를 만족하는, 헤테로시클릭 화합물:
    <수식 2>
    [ 2 × E(T1) ] - E(S1) < 1 eV
    상기 수식 2 중,
    E(T1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨을 나타내고, E(S1)은 상기 헤테로시클릭 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨을 나타낸다.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물은 하기 화합물 1 내지 560 중에서 선택된 어느 하나인, 헤테로시클릭 화합물:
    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

    Figure pat00185

    Figure pat00186

    Figure pat00187

    Figure pat00188

    .
  14. 제1전극;
    제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고,
    상기 유기층은, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물이 상기 발광층에 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로시클릭 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도펀트는 형광 도펀트인, 유기 발광 소자.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 발광층에서 방출되는 전체 발광 성분 중, 삼중항-삼중항 퓨전(Triplet-triplet fusion: TTF) 성분의 비율이 30% 이상인, 유기 발광 소자.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 발광층이 최대 발광 파장이 410 nm 내지 490 nm인 청색광을 방출하는, 유기 발광 소자.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드이고,
    상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 정공 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역 중 적어도 하나가 상기 헤테로시클릭 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
KR1020200083120A 2020-07-06 2020-07-06 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 KR20220005359A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083120A KR20220005359A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
US17/199,635 US11991928B2 (en) 2020-07-06 2021-03-12 Heterocyclic compound and organic light-emitting device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083120A KR20220005359A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220005359A true KR20220005359A (ko) 2022-01-13

Family

ID=79342213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083120A KR20220005359A (ko) 2020-07-06 2020-07-06 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11991928B2 (ko)
KR (1) KR20220005359A (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008860A (ja) 2000-04-18 2002-01-11 Mitsubishi Chemicals Corp 有機電界発光素子
KR20140073695A (ko) 2012-12-06 2014-06-17 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR101668072B1 (ko) 2012-12-27 2016-10-24 삼성디스플레이 주식회사 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
CN111718281A (zh) 2013-03-22 2020-09-29 默克专利有限公司 用于制备有机电致发光器件用材料的合成结构单元

Also Published As

Publication number Publication date
US20230034532A1 (en) 2023-02-02
US11991928B2 (en) 2024-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3263569B1 (en) Condensed cyclic compound, composition including the same, and organic light-emitting device including the condensed cyclic compound
KR102646787B1 (ko) 유기 발광 소자
KR102601600B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102486381B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102541267B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20170025990A (ko) 유기 발광 소자
KR102486382B1 (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20220037360A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 이를 포함한 진단용 조성물
KR102587060B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102463896B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20170139339A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102637108B1 (ko) 축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20180098902A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 이를 포함한 진단용 조성물
KR20200078213A (ko) 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
US20190067616A1 (en) Organic light-emitting device
KR20190118821A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
EP3597645B1 (en) Condensed cyclic compound, composition including the condensed cyclic compound, and organic light-emitting device including the condensed cyclic compound
KR20230015230A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20210065868A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 상기 유기 발광 소자를 포함한 전자 장치
KR102675776B1 (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
JP2021028324A (ja) 有機金属化合物及びそれを含む有機発光素子並びにそれを含む診断用組成物
KR20200138532A (ko) 축합환 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자, 및 이를 포함한 전자 장치
KR20220005359A (ko) 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20200014085A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102664397B1 (ko) 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination