KR20220067038A - 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물 - Google Patents

헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물에 관한 것이다.

Description

헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물{HETEROCYCLIC COMPOUND, ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME, AND COMPOSITION FOR ORGANIC LAYER OF ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물에 관한 것이다.
유기전계발광소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 갖는다.
유기전계발광소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 갖는다. 이와 같은 구조의 유기전계발광소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기 박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기 박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기 박막의 재료로서, 정공 주입, 정공 수송, 전자 차단, 정공 차단, 전자 수송, 전자 주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기전계발광소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
대한민국 특허공개 제10-2011-0013445호
본 발명은 유기전계발광소자에 낮은 구동전압, 우수한 발광효율 및 우수한 수명 특성을 부여할 수 있는 헤테로 고리 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기물층용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X 및 Y는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102103; 및 -NR101R102로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, 102, 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
m은 0 내지 4의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, m이 2 내지 4인 경우, 각각의 L1은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
n은 0 내지 4의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합이며, n이 2 내지 4인 경우, 각각의 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
o는 0 내지 2의 정수며, o가 2일 경우 각각의 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택된다.
또한, 본 발명은,
제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기전계발광소자로서,
상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
본 발명의 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기층용 조성물은 유기전계발광소자의 유기물층 재료로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 정공수송층 재료, 전자저지층 재료, 및 발광층 재료로서 사용되어, 유기전계발광소자의 구동전압을 낮추고, 발광 효율을 향상시키며, 수명 특성을 향상시키는 현저한 효과를 제공한다.
본 발명의 유기전계발광소자는 상기 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기층용 조성물을 포함함으로써, 우수한 구동전압, 발광 효율 및 수명 특성을 제공한다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기전계발광소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 상기 "치환"이라는 용어는, 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 있어서, "치환 또는 비치환"이란, C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; C1 내지 C20의 알킬아민; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴아민; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 알키닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 헤테로시클로알킬기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로시클로알킬기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴기 또는 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 아릴기는 스피로기를 포함한다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 S, O, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 상기 다환이란 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 25일 수 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오페닐기, 벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤)기, 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제피닐기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐기, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 아민기는 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; -NH2; 디알킬아민기; 디아릴아민기; 디헤테로아릴아민기; 알킬아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 아릴헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 디비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, 비페닐나프틸아민기, 페닐비페닐아민기, 비페닐플루오레닐아민기, 페닐트리페닐레닐아민기, 비페닐트리페닐레닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다. 또한, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 발명에 있어서, "인접한" 기는 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 “인접한”기로 해석될 수 있다.
본 발명에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 탄소 원자에 수소 원자가 결합된 것을 의미한다. 다만, 중수소(2H, Deuterium)는 수소의 동위원소이므로, 일부 수소 원자는 중수소일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 치환기로 올 수 있는 위치가 모두 수소 또는 중수소인 것을 의미할 수 있다. 즉, 중수소의 경우 수소의 동위원소로, 일부의 수소 원자는 동위원소인 중수소일 수 있으며, 이 때 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어서, "중수소의 함량이 0%", "수소의 함량이 100%", "치환기는 모두 수소" 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 중수소는 수소의 동위원소(isotope) 중 하나로 양성자(proton) 1개와 중성자(neutron) 1개로 이루어진 중양성자(deuteron)를 원자핵(nucleus)으로 가지는 원소로서, 수소-2로 표현될 수 있으며, 원소기호는 D 또는 2H로 쓸 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 동위원소는 원자 번호(atomic number, Z)는 같지만, 질량수(mass number, A)가 다른 원자를 의미하는 동위원소는 같은 수의 양성자(proton)를 갖지만, 중성자(neutron)의 수가 다른 원소로도 해석할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 특정 치환기의 함량 T%의 의미는 기본이 되는 화합물이 가질 수 있는 치환기의 총 개수를 T1으로 정의하고, 그 중 특정의 치환기의 개수를 T2로 정의하는 경우 T2/T1×100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서,
Figure pat00008
로 표시되는 페닐기에 있어서 중수소의 함량 20%라는 것은 페닐기가 가질 수 있는 치환기의 총 개수는 5(식 중 T1)개이고, 그 중 중수소의 개수가 1(식 중 T2)인 경우를 의미할 수 있다. 즉, 페닐기에 있어서 중수소의 함량 20%라는 것인 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure pat00009
또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
본 발명에 있어서, 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물에서 중수소의 함량은 0 내지 100%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 60 내지 100%일 수 있다.
본 발명에 있어서, C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리는 C6 내지 C60개의 탄소와 수소로 이루어진 방향족 고리를 포함하는 화합물을 의미하며, 예를 들어, 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니며, 상기 탄소수를 충족하는 것으로서 이 분야에 공지된 방향족 탄화수소 고리 화합물을 모두 포함한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00010
상기 화학식 1에서,
X 및 Y는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102103; 및 -NR101R102로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, 102, 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
m은 0 내지 4의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, m이 2 내지 4인 경우, 각각의 L1은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
n은 0 내지 4의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합이며, n이 2 내지 4인 경우, 각각의 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
o는 0 내지 2의 정수며, o가 2일 경우 각각의 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택된다.
상기 화학식 1에서 상기 X는 O일 수 있으며, 상기 X는 S일 수 있다.
상기 화학식 1에서 상기 Y는 O일 수 있으며, 상기 Y는 S일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 헤테로 원자를 포함하는 기에서, 헤테로 원자는 O, S, Se, N 또는 Si 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 헤테로 원자를 포함하는 기에서, 헤테로 원자는 O, S, 또는 N 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R1은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기, 또는 -P(=O)R101R102103R103일 수 있으며, 여기에서 R101, R102 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 -P(=O)R101R102103R103일 수 있으며, 여기에서 R101, R102 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1은 페닐, 비페닐, 나프탈레닐, 플루오레닐, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 스피로비플루오레닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조퓨라닐기일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1은 페닐, 비페닐, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조푸라닐기일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 -P(=O)R101R102103R103일 수 있으며, 여기에서 R101, R102 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기, 또는 -P(=O)R101R102103R103일 수 있으며, 여기에서 R101, R102 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐, 치환 또는 비치환된 비페닐, 치환 또는 비치환된 나프탈레닐, 치환 또는 비치환된 플루오레닐, 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐, 나프탈레닐, 플루오레닐, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 스피로비플루오레닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조퓨라닐기일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐, 나프틸, 9,9-디메틸플루오레닐, 9,9-디페닐플루오레닐, 또는 스피로비플루오레닐기 일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 L1 내지 L8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L1 내지 L8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L1 내지 L8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 페닐, 비페닐, 나프탈레닐, 페난트레닐, 또는 트리페닐레닐기일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L1 내지 L8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 페닐, 또는 비페닐기일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10 및 L1 및 L2의 치환기들에 치환된 치환기는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, C1 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C15의 시클로알킬; C2 내지 C20의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C30의 아릴; C2 내지 C30의 헤테로아릴; C1 내지 C10의 알킬아민; C6 내지 C30의 아릴아민; 및 C2 내지 C30의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10 및 L1 및 L2의 치환기들에 치환된 치환기는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, C1 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C6 내지 C30의 아릴; C2 내지 C30의 헤테로아릴; C6 내지 C30의 아릴아민; 및 C2 내지 C30의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10 및 L1 및 L2의 치환기들에 치환된 치환기는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, C1 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C6 내지 C30의 아릴; C2 내지 C30의 헤테로아릴; C6 내지 C30의 아릴아민; 및 C2 내지 C30의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10 및 L1 및 L2의 치환기들에 치환된 치환기는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, C1 내지 C5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, 페닐, 나프탈레닐, 피리디닐, 안트라세닐, 카르바졸, 비페닐, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 및 페난트레닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1에서 m은 0 내지 3의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, m이 2 내지 3인 경우, 각각의 L1은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며, n은 0 내지 3의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합이며, n이 2 내지 3인 경우, 각각의 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1에서 m은 0 내지 2의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, m이 2인 경우, 각각의 L1은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며, n은 0 내지 2의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합이며, n이 2인 경우, 각각의 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1에서 m은 0 또는 1의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, n은 0 내지 1의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1에서 o는 0일 수 있으며, 또는 1일 수 있으며, 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은
X 및 Y는 O 또는 S이고,
R1, R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 페닐, 비페닐, 나프탈레닐, 플루오레닐, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 스피로비플루오레닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조퓨라닐일 수 있으며, 상기 치환기들은 “치환 또는 비치환된” 형태일 수 있다.
또한, R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소 또는 중수소일 수 있다.
또한, L1 및 L2는 직접결합 또는 페닐렌이며,
m 및 n은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
o는 1인 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은
X 및 Y는 O 또는 S이고,
R1은 치환 또는 비치환된 페닐, 비페닐, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조푸라닐이며,
상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이며,
R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐, 비페닐, 나프틸, 9,9-디메틸플루오레닐, 9,9-디페닐플루오레닐, 또는 스피로비플루오레닐이며,
L1 및 L2는 직접결합 또는 페닐렌이며,
m 및 n은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
o는 0인 것이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
더 더욱 바람직하게는 상기에서 X 및 Y는 O일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다:
화합물:
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
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Figure pat00017
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Figure pat00042
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Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
상기 화학식 1의 화합물은 해당 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물로 합성될 수 있다. 예컨대, 유기전계발광소자 제조시 사용되는 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정고저지층 물질, 전자수송층 물질 및 전자주입층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 화합물의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
상기 헤테로 고리 화합물은 유기전계발광소자의 유기물층에 사용되는 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질 및 전자주입층 물질 중에서 선택되는 1종 이상의 용도로 사용될 수 있으며, 특히, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 및 발광층 물질로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 헤테로 고리 화합물이 발광층 물질로 사용되는 경우에는 호스트 물질로 사용될 수 있으며, 호스트 물질 중에서는 정공 수송 능력이 좋은 p-Host(p 타입 호스트)로 더 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은,
제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기전계발광소자로서,
상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기전계발광소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있으며, 이들은 양극/정공주입층/정공수송층/전자차단층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 적층된 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 녹색 유기전계발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 녹색 유기전계발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 청색 유기전계발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 청색 유기전계발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 적색 유기전계발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 적색 유기전계발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서,
상기 녹색 유기전계발광소자, 청색 유기전계발광소자, 및 적색 유기전계발광소자에 있어서, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질 및 전자주입층 물질로 사용될 수 있으며, 특히, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 및 발광층 물질로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 발광층 물질로 사용되는 경우에는 호스트 물질로 사용될 수 있으며, 호스트 물질 중에서는 정공 수송 능력이 좋은 p-Host(p 타입 호스트)로 더 유용하게 사용될 수 있다.
상기 호스트 물질은 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 단독으로 포함하거나, 상기 헤테로 고리 화합물과 다른 호스트 물질을 조합하여 포함할 수도 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 유기전계발광소자는 전술한 헤테로 고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기전계발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로 고리 화합물은 유기전계발광소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기전계발광소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기전계발광소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기전계발광소자의 구조는 이에 한정되지 않으며, 더 적거나 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기물층에 포함되는 발광층은 인광 도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트 재료로는 이 분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다. 예컨대, LL'MX', LL'L"M, LMX'X", L2MX' 및 L3M로 표시되는 인광 도펀트 재료를 사용할 수 있으나, 이들 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 M은 이리듐, 백금, 오스뮴 등이 될 수 있다.
상기 L은 sp2 탄소 및 헤테로 원자에 의하여 상기 M에 배위되는 음이온성 2좌 배위자이고, X는 전자 또는 정공을 트랩하는 기능을 할 수 있다. L의 비한정적인 예로는 2-(1-나프틸)벤조옥사졸,(2-페닐벤조옥사졸),(2-페닐벤조티아졸),(2-페닐벤조티아졸),(7,8-벤조퀴놀린),(티오펜기피리진), 페닐피리딘, 벤조티오펜기피리진, 3-메톡시-2-페닐피리딘, 티오펜기피리진, 톨릴피리딘 등이 있다. X' 및 X"의 비한정적인 예로는 아세틸아세토네이트(acac), 헥사플루오로아세틸아세토네이트, 살리실리덴, 피콜리네이트, 8-히드록시퀴놀리네이트 등이 있다.
상기 인광 도펀트의 구체적인 예를 하기에 표시하나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00047
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하고, 이리듐계 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 이리듐계 도펀트로는 적색 인광 도펀트로(piq)2(Ir)(acac), 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 발광층 전체를 기준으로 1% 내지 15%, 바람직하게는 3% 내지 10%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기전계발광소자에 있어서, 상기 화학식 1 로 표시되는 헤테로 고리 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 재료의 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.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 음극 재료의 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.
정공주입층 재료로는 공지된 정공주입층 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677(1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공수송층 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자수송층 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자주입층 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 2 이상의 발광 재료를 개별적인 공급원으로 증착하여 사용하거나, 예비혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광층 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광층 재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
발광층 재료의 호스트를 혼합하여 사용하는 경우에는, 동일 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, n 타입 호스트 재료 또는 p 타입 호스트 재료 중 어느 두 종류 이상의 재료를 선택하여 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있다.
전자차단층 재료로는 Tris(phenyloyrazole)Iriium, 9,9-bis [4-(N,N-bis-biphenyl-4-ylamino)phenyl]-9Hfluorene(BPAPF), Bis[4-(p, p-ditolylamino)phenyl]diphenylsilane, NPD (4,4'-bis[N-(1-napthyl)-N-phenylamino]biphenyl), mCP (N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene), MPMP (bis[4-(N,N-diethylamino)-2-methylphenyl](4-methylphenyl)methane) 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자차단층은 무기 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, FrCl 등의 할라이드 화합물과 Li2O, Li2O2, Na2O, K2O, Rb2O, Rb2O2, Cs2O, Cs2O2, LiAlO2, LiBO2, LiTaO3, LiNbO3, LiWO4, Li2CO, NaWO4, KAlO2, K2SiO3, B2O5, Al2O3, SiO2 등의 산화물 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공차단층 재료로는 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기전계발광소자에 있어서, 상기에서 기술되지 않은 재료들로는 이 분야에 공지된 재료들이 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기전계발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
하기에 첨부된 도 1 내지 도 3에 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기전계발광소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기전계발광소자의 구조가 본 발명에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기전계발광소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기전계발광소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기전계발광소자는 정공주입층(301), 정공수송층(302), 발광층(303), 정공저지층(304), 전자수송층(305) 및 전자주입층(306)을 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 전자차단층 등의 기능층이 더 추가될 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자의 유기물층용 조성물에 관한 것이다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
상기 유기물층용 조성물은 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질 및 전자주입층 물질로 사용될 수 있으며, 특히, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 및 발광층 물질로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 발광층 물질로 사용되는 경우에는 호스트 물질로 사용될 수 있으며, 호스트 물질 중에서는 정공 수송 능력이 좋은 p-Host(p 타입 호스트)로 더 유용하게 사용될 수 있다.
상기 호스트 물질은 상기 유기물층용 조성물을 단독으로 포함하거나, 상기 유기물층용 조성물과 다른 호스트 물질을 조합하여 포함할 수도 있다.
상기 유기물층용 조성물은 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물과 함께 이 분야에서 유기물층용 조성물에 통상적으로 사용되는 물질을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은,
기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조 방법으로서, 상기 유기물층을 형성하는 단계가 본 발명의 화학식 1로 표시되는 헤테로 화합물 또는 유기물층용 조성물을 사용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 화합물 또는 유기물층용 조성물을 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것일 수 있다.
상기 유기물층용 조성물을 포함하는 유기물층은, 필요에 따라 이 분야에서 통상적으로 사용되는 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기전계발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<제조예>
[제조예 1] 화합물 002의 제조
Figure pat00048
1) 화합물 002-P3의 제조
화합물 1-브로모-2-클로로-3-플루오로벤젠(1-bromo-2-chloro-3-fluorobenzene, 100g, 477.46mmol)과 페닐보론산(phenylboronic acid, 61.13g, 501.34mmol)을 톨루엔 1000ml와 에탄올 200ml와 증류수 200ml에 녹인 후 Pd(PPh3)4(27.59g, 23.87mmol)과 K2CO3(164.98g, 1193.66mmol)을 넣고 12시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 에틸 아세테이트를 넣어 용해시킨 후, 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 002-P3(88g, 89%)를 얻었다.
2) 화합물 002-P2의 제조
화합물 002-P3(88g, 425.86mmol)과 1-아이오도디벤조[b,d]퓨란-2-올(1-iododibenzo[b,d]furan-2-ol, 145.26g, 468.45mmol)을 N,N-디메틸아세트아마이드 1000ml에 용해시킨 후 150℃로 가열한 후 Cs2CO3(277.51g, 851.72mmol)을 넣고 30분간 환류 교반하였다. 반응 완료 후 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 002-P2(130g, 61%)를 얻었다.
3) 화합물 002-P1의 제조
화합물 002-P2(130g, 261.72mmol)을 1-메틸-2-피롤리디논(1-Methyl-2-pyrrolidinone)에 녹인 후 Pd(PPh3)4(15.12g, 13.09mmol)와 PPh3(6.86g, 26.17mmol)와 Na2CO3(55.48g, 523.43mmol)를 넣고 12시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 002-P1(65g, 67%)를 얻었다.
4) 화합물 002의 제조
화합물 002-P1(10g, 27.11mmol)과 N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine, 6.98g, 28.47mmol)을 자일렌(Xylene) 100ml에 녹인 후 Pd2(dba)3(1.24g, 1.36mmol), P(t-Bu)3(1.26ml, 2.71mmol), t-BuONa(6.51g, 67.79mmol)을 넣고 3시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 002(12g, 77%)을 얻었다.
다음 표 1은 상기 제조예 1에서 1-브로모-2-클로로-3-플루오로벤젠(1-bromo-2-chloro-3-fluorobenzene) 대신 화합물 A를 사용하고, 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 화합물 B를 사용하고, N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine) 대신 화합물 C를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 목적화합물을 합성하였다.
화합물
번호		 화합물 A 화합물 B 화합물 C 목적화합물 수율
005
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
 69%
019
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
 73%
033
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
 72%
052
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
 65%
080
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
 70%
098
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
 69%
106
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
 76%
123
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
 72%
125
Figure pat00081
Figure pat00082
Figure pat00083
Figure pat00084
 73%
136
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
 78%
160
Figure pat00089
Figure pat00090
Figure pat00091
Figure pat00092
 77%
168
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
 77%
211
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
 81%
229
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
 71%
243
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
 75%
247
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
 82%
257
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
 71%
279
Figure pat00117
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
 78%
292
Figure pat00121
Figure pat00122
Figure pat00123
Figure pat00124
 72%
311
Figure pat00125
Figure pat00126
Figure pat00127
Figure pat00128
 76%
334
Figure pat00129
Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
 68%
347
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
Figure pat00136
 73%
363
Figure pat00137
Figure pat00138
Figure pat00139
Figure pat00140
 74%
365
Figure pat00141
Figure pat00142
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 79%
371
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 71%
378
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Figure pat00150
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 73%
395
Figure pat00153
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 74%
457
Figure pat00161
Figure pat00162
Figure pat00163
Figure pat00164
 76%
603
Figure pat00165
Figure pat00166
Figure pat00167
Figure pat00168
 75%
605
Figure pat00169
Figure pat00170
Figure pat00171
Figure pat00172
 71%
632
Figure pat00173
Figure pat00174
Figure pat00175
Figure pat00176
 71%
651
Figure pat00177
Figure pat00178
Figure pat00179
Figure pat00180
 75%
[제조예 2] 화합물 012의 제조
Figure pat00181
1) 화합물 012의 제조
화합물 002-P1(10g, 27.11mmol)과 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid, 8.23g, 28.47mmol)을 1,4-다이옥산(1,4-dioxane) 100ml와 H2O 20ml에 녹인 후 Pd(dba)2(0.78g, 1.36mmol), xphos(1.29g, 2.71mmol), K2CO3(9.37g, 67.79mmol)을 넣고 3시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 MC를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 012(11g, 70%)을 얻었다.
다음 표 2는 상기 제조예 2에서 002-P1 대신 화합물 D를 사용하고, (4-(디페닐아미노)페닐)보론산 대신 화합물 E를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 목적화합물을 합성하였다.
화합물
번호		 화합물 D 화합물 E 목적화합물 수율
015
Figure pat00182
Figure pat00183
Figure pat00184
 71%
134
Figure pat00185
Figure pat00186
Figure pat00187
 79%
255
Figure pat00188
Figure pat00189
Figure pat00190
 72%
267
Figure pat00191
Figure pat00192
Figure pat00193
 71%
299
Figure pat00194
Figure pat00195
Figure pat00196
 79%
375
Figure pat00197
Figure pat00198
Figure pat00199
 70%
657
Figure pat00200
Figure pat00201
Figure pat00202
 75%
상기 제조예와 같은 방법으로 화합물을 제조하고, 그 합성확인결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다. 표 3은 1H NMR(CDCl3, 300MHz)의 측정값이고, 표 4는 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
화합물 1 H NMR(CDCl 3 , 300MHz)
002 δ= 7.89(1H, d), 7.66(2H, d), 7.54-7.31(15H, m), 7.20(2H, t), 7.08(2H, d), 6.81(1H, t), 6.69-6.63(4H, m)
005 δ= 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.28(21H, m), 7.08(2H, d), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
012 δ= 7.91-7.89(2H, m), 7.81-7.79(3H, m) 7.66(2H, d), 7.54-7.32(8H, m), 7.20(4H, t), 6.81(2H, t), 6.69-6.63(6H, m)
015 δ= 7.91-7.79(6H, m), 7.66-7.28(21H, m), 6.75(1H, s), 6.69(4H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
019 δ= 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.62(3H, m), 7.55-7.20(19H, m), 6.81(1H, t), 6.75(1H, s), 6.63(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
033 δ= 8.55(1H, d), 8.42(1H, d), 8.08-8.04(2H, m), 7.89(1H, d), 7.66-7.31(24H, m), 6.69(4H, d)
052 δ= 8.00(2H, d), 7.92-7.87(4H, m), 7.73(1H, d), 7.66-7.50(10H, m), 7.43-7.28(8H, m), 6.75(2H, s), 6.58(2H, d), 1.72(12H, s)
080 δ= 9.15(1H, s), 8.93(2H, d), 8.18(1H, d), 8.12(2H, d), 8.04(1H, d), 7.89-7.82(6H, m), 7.66-7.28(18H, m), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
098 δ= 7.89-7.74(8H, m), 7.66(3H, s), 7.54-7.31(18H, m), 6.69(2H, d)
106 δ= 8.45-8.41(2H, m), 8.20(1H, d), 7.98(1H, d), 7.89(1H, d), 7.66-7.20(10H, m), 7.20(4H, t), 6.81(2H, t), 6.63(4H, d)
123 δ= 7.89(1H, d), 7.66-7.32(25H, m), 6.69(4H, d), 6.39(1H, d)
125 δ= 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.28(22H, m), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 6.39(1H, d), 1.72(6H, s)
134 δ= 7.91-7.89(2H, m), 7.81(1H, d), 7.66(2H, d), 7.54-7.32(24H, m), 6.69(6H, d)
136 δ= 7.89(1H, d), 7.66(2H, d), 7.60(1H, d), 7.52-7.20(16H, m), 6.81(2H, t), 6.63(4H, d), 6.39(1H, d)
160 δ= 8.55(1H, d), 8.42(1H, d), 8.08-8.04(2H, m), 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.55(8H, m), 7.43-7.11(17H, m), 6.81-6.75(2H, m), 6.63-6.58(3H, m), 6.39(1H, d)
168 δ= 8.00(2H, d), 7.92-7.89(2H, m), 7.73(1H, d), 7.66-7.32(23H, m), 6.69(4H, d), 6.39(1H, d)
211 δ= 7.89-7.81(4H, m), 7.66-7.60(4H, m), 7.43-7.32(6H, m), 7.20(4H, t), 6.81(2H, t), 6.63(4H, d), 6.39(1H, d)
229 δ= 8.45-8.41(2H, m), 8.20(1H, d), 7.98(1H, d), 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.20(15H, m), 6.81(1H, t), 6.75(1H, s), 6.63-6.58(3H, m), 6.39(1H, d), 1.72(6H, s)
243 δ= 7.89(1H, d), 7.66-7.32(26H, m), 6.69(4H, d)
247 δ= 7.89-7.87(3H, m), 7.66-7.51(12H, m), 7.43-7.28(8H, m), 6.75(2H, s), 6.58(2H, d), 1.72(12H, s)
255 δ= 7.89(1H, d), 7.67-7.62(5H, m), 7.55-7.28(20H, m), 6.75(1H, s), 6.69(4H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
257 δ= 7.89(1H, d), 7.66-7.20(25H, m), 6.81(1H, t), 6.69(2H, d), 6.63(2, d)
267 δ= 7.89(1H, d), 7.67-7.63(4H, m), 7.54-7.20(18H, m), 6.81(2H, t), 6.69-6.63(6H, m)
279 δ= 8.55(1H, d), 8.42(1H, d), 8.08-8.02(4H, m), 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.53(12H, m), 7.43-7.28(6H, m), 6.98(1H, d), 6.75(1H, s), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
292 δ= 8.00(2H, d), 7.92-7.87(4H, m), 7.73(1H, d), 7.66-7.55(11H, m), 7.43-7.28(7H, m), 6.75(2H, s), 6.58(2H, d), 1.72(12H, s)
299 δ= 8.00(2H, d), 7.92-7.89(2H, m), 7.66-7.32(27H, m), 6.69(6H, d)
311 δ= 8.93(2H, d), 8.12(2H, d), 7.93-7.75(9H, m), 7.66-7.16(19H, m), 6.81(1H, t), 6.63(2H, d), 6.55(1H, s), 6.39(1H, d)
334 δ= 7.89-7.81(5H, m), 7.66-7.55(7H, m), 7.43-7.20(10H, m), 6.81-6.75(2H, m), 6.63-6.58(3H, m), 1.72(6H, s)
347 δ= 8.45-8.41(2H, m), 8.20(1H, d), 7.98(1H, d), 7.89(1H, d), 7.66-7.32(17H, m), 7.20(2H, t), 6.81(1H, t), 6.69-6.63(4H, m)
363 δ= 7.89(1H, d), 7.66(2H, d), 7.57-7.32(23H, m), 7.07(1H, s), 6.69(4H, d)
365 δ= 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.28(22H, m), 7.07(1H, s), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
371 δ= 7.89-7.87(3H, m), 7.75(1H, d), 7.66(2H, d), 7.52-7.16(21H, m), 7.07(1H, s), 6.81(1H, t), 6.63(2H, d), 6.55(1H, s), 6.39(1H, d)
375 δ= 7.89-7.87(2H, m), 7.67-7.62(5H, m), 7.55-7.28(20H, m), 6.75(1H, s), 6.69(4H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
378 δ= 7.89(1H, d), 7.66(2H, d), 7.57-7.32(23H, m), 7.25(4H, s), 7.07(1H, s), 6.69(4H, d)
395 δ= 8.55(1H, d), 8.42(1H, d), 8.08(1H, d), 8.04(1H, d), 7.89-7.87(2H, m), 7.66-7.38(20H, m), 7.07(1H, s), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
411 δ= 8.00(2H, d), 7.92-7.87(3H, m), 7.73-7.28(18H, m), 7.16-7.07(4H, m), 6.87(1H, t), 6.75(1H, s), 6.69(1H, d), 6.58(1H, d), 1.72(6H, s)
457 δ= 7.89-7.81(6H, m), 7.66-7.55(8H, m), 7.43-7.28(10H, m), 7.07(1H, s), 6.75(1H, s), 6.58(2H, d), 1.72(12H, s)
603 δ= 7.93-7.87(3H, m), 7.77(1H, s), 7.69-7.66(3H, m), 7.55-7.31(22H, m), 6.69(4H, d), 1.72(6H, s)
605 δ= 7.93-7.87(4H, m), 7.77(1H, s), 7.66-7.62(4H, m), 7.55-7.28(18H, m), 6.75(1H, s), 6.69(2H, d), 6.58(1H, d), 1.72(12H, s)
632 δ= 7.93-7.87(3H, m), 7.77(1H, s), 7.66-7.20(20H, m), 6.81(1H, t), 6.69(2H, d), 6.63(2H, d), 1.72(6H, s)
651 δ= 7.93-7.87(4H, m), 7.77(1H, s), 7.66-7.51(10H, m), 7.43-7.28(8H, m), 7.16(1H, t), 7.08-7.07(3H, m), 6.87(1H, t), 6.75(1H, s), 6.69(1H, d), 6.58(1H, d), 1.72(12H, s)
657 δ= 7.93-7.87(3H, m), 7.77(1H, s), 7.67-7.63(5H, m), 7.55-7.54(3H, m), 7.43-7.20(9H, m), 6.81(2H, t), 6.69-6.63(6H, m), 1.72(6H, s)
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
002 m/z= 577.67(C42H27NO2=577.20) 005 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27)
012 m/z= 577.67(C42H27NO2=577.20) 015 m/z= 769.93(C57H39NO2=769.30)
019 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27) 033 m/z= 703.82(C52H33NO2=703.25)
052 m/z= 783.95(C58H41NO2=783.31) 080 m/z= 844.01(C63H41NO2=843.31)
098 m/z= 717.81(C52H31NO3=717.23) 106 m/z= 607.62(C42H25NO2S=607.16)
123 m/z= 653.77(C48H31NO2=653.24) 125 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27)
134 m/z= 729.86(C54H35NO2=729.27) 136 m/z= 577.67(C42H27NO2=577.20)
160 m/z= 791.93(C59H37NO2=791.28) 168 m/z= 703.82(C52H33NO2=703.25)
211 m/z= 591.65(C42H25NO3=591.18) 229 m/z= 723.88(C51H33NO2S=723.22)
243 m/z= 653.77(C48H31NO2=653.24) 247 m/z= 733.89(C54H39NO2=733.30)
255 m/z= 769.93(C57H39NO2=769.30) 257 m/z= 653.77(C48H31NO2=653.24)
267 m/z= 653.77(C48H31NO2=653.24) 279 m/z= 717.85(C53H35NO2=717.27)
292 m/z= 783.95(C58H41NO2=783.31) 299 m/z= 779.92(C58H37NO2=779.28)
311 m/z= 839.97(C63H37NO2=839.28) 334 m/z= 707.81(C51H33NO3=707.25)
347 m/z= 683.81(C48H29NO2S=683.19) 363 m/z= 653.77(C48H31NO2=653.24)
365 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27) 371 m/z= 739.86(C55H33NO2=739.25)
375 m/z= 769.93(C57H39NO2=769.30) 378 m/z= 729.86(C54H35NO2=729.27)
395 m/z= 743.89(C55H37NO2=743.28) 411 m/z= 743.89(C55H37NO2=743.28)
457 m/z= 823.97(C60H41NO3=823.31) 603 m/z= 769.93(C57H39NO2=769.30)
605 m/z= 809.99(C60H43NO2=809.33) 632 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27)
651 m/z= 809.99(C60H43NO2=809.33) 657 m/z= 693.83(C51H35NO2=693.27)
[실험예]
<실험예 1>
(1) 유기전계발광소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
Figure pat00203
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공주입층 위에 300Å 두께의 정공수송층을 증착하였다.
Figure pat00204
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole 의 화합물을 400Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자수송층으로 Alq3를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자주입층을 형성한 후, 전자주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전계발광소자를 제조하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기 실험예 1 에서 정공수송층 형성 시 사용된 화합물인 NPB 대신 하기 표 5에 표시되어있는 본 발명의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 동일하게 유기전계발광소자를 제조하고, 유기전계발광소자의 구동 전압 및 발광 효율을 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.
이때, NPB를 제외한 비교예의 정공 수송 화합물로는 하기의 화합물을 사용하였다.
Figure pat00205
(2) 유기전계발광소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기전계발광소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T95을 측정하였다.
본 발명의 유기전계발광소자의 특성은 하기 표 5와 같다
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 수명
(T95)
실시예 1 002 4.09 118.32 144
실시예 2 005 3.82 125.36 169
실시예 3 012 3.96 117.55 145
실시예 4 016 4.16 121.39 136
실시예 5 019 4.01 121.12 174
실시예 6 033 4.06 120.54 172
실시예 7 052 4.12 118.52 142
실시예 8 080 4.00 113.54 133
실시예 9 098 3.96 120.51 159
실시예 10 106 3.89 120.23 145
실시예 11 123 3.79 125.90 172
실시예 12 125 4.04 120.76 141
실시예 13 134 4.09 121.22 158
실시예 14 136 4.05 120.66 135
실시예 15 160 4.18 120.17 187
실시예 16 168 4.05 121.74 144
실시예 17 211 4.02 119.53 153
실시예 18 229 3.83 125.57 181
실시예 19 243 3.97 118.78 151
실시예 20 247 4.10 117.98 138
실시예 21 255 4.11 119.79 152
실시예 22 257 4.04 118.26 145
실시예 23 267 3.97 117.74 160
실시예 24 279 4.22 118.41 152
실시예 25 292 4.17 119.64 161
실시예 26 299 4.17 120.33 157
실시예 27 311 4.09 121.46 140
실시예 28 334 3.98 120.33 162
실시예 29 347 3.78 125.82 177
실시예 30 363 4.11 121.09 145
실시예 31 365 4.14 120.11 144
실시예 32 371 4.10 117.89 147
실시예 33 375 4.08 120.54 154
실시예 34 378 4.13 120.32 147
실시예 35 395 4.06 119.89 173
실시예 36 411 4.15 121.30 177
실시예 37 457 3.92 120.96 155
실시예 38 603 4.00 116.47 141
실시예 39 605 4.08 119.22 151
실시예 40 632 4.05 121.17 145
실시예 41 651 4.11 120.41 139
실시예 42 657 4.18 120.76 169
비교예 1 NPB 4.61 99.47 113
비교예 2 M1 4.38 108.55 120
비교예 3 M2 4.37 107.86 128
비교예 4 M3 4.41 105.82 119
비교예 5 M4 4.39 104.24 122
비교예 6 M5 4.37 108.13 107
본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1 내지 42의 소자가 비교예 1내지 6의 소자에 비해 구동 전압은 낮고 효율 및 수명이 우수한 것을 알 수 있었다.
<실험예 2>
(1) 유기전계발광소자의 제작
OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO 박막을 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올, 증류수를 순차적으로 사용하여 각 5분간 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 폴더에 ITO 기판을 설치하고, 진공 증착 장비 내의 셀에 하기 4,4',4"-트리스(N,N-(2-나프틸)-페닐아미노)트리페닐 아민(4,4',4"-tris(N,N'-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA)을 넣었다.
Figure pat00206
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공주입층 위에 300Å 두께의 정공수송층을 증착하였다.
Figure pat00207
이와 같이 정공주입층 및 정공수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층으로서 다음과 같은 구조의 청색 발광 재료를 증착시켰다. 구체적으로, 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 청색 발광 호스트 재료인 H1을 200Å 두께로 진공 증착시키고 그 위에 청색 발광 도판트 재료인 D1을 호스트 재료 대비 5% 진공 증착시켰다.
Figure pat00208
Figure pat00209
이어서 전자수송층으로서 하기 구조식 E1의 화합물을 300Å 두께로 증착하였다.
Figure pat00210
전자주입층으로 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하였고 Al 음극을 1,000Å의 두께로 하여 OLED 소자를 제작하였다. 한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8 torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기 실험예 2에서 정공수송층 NPB의 두께를 150 Å 형성한 다음 상기 정공수송층 상부에 하기 표 6에 표시되어있는 본 발명의 화합물을 50Å 두께로 전자저지층을 더 형성한 것을 제외하고는, 상기 실험예 2와 동일하게 수행하여 유기전계발광소자를 제작하였다. 제조된 청색 유기전계발광소자의 구동전압, 발광효율, 수명을 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
이때, 비교예로 사용된 전자저지층 화합물은 하기와 같다.
Figure pat00211
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 수명
(T95)
실시예 43 005 5.20 7.21 62
실시예 44 080 5.31 7.59 67
실시예 45 125 5.22 7.26 61
실시예 46 136 5.36 6.97 59
실시예 47 247 5.15 7.23 68
실시예 48 257 5.36 6.94 71
실시예 49 334 5.29 7.33 69
실시예 50 365 5.30 6.98 72
실시예 51 395 5.25 7.39 56
실시예 52 457 5.31 7.16 70
실시예 53 632 5.36 6.91 68
실시예 54 651 5.24 7.07 64
비교예 7 M1 5.59 6.78 52
비교예 8 M2 5.53 6.61 55
비교예 9 M3 5.51 6.44 50
비교예 10 M4 5.65 6.57 51
비교예 11 M5 5.59 6.40 53
<실험예3>
1) 유기전계발광소자의 제작
1,500
Figure pat00212
의 두께로 인듐틴옥사이드(ITO)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 공통층인 정공주입층 2-TNATA(4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine) 및 정공수송층 NPB(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine)을 형성시켰다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 하기 표 7에 기재된 화합물을 단일 호스트 또는 제1 호스트로서 전자 수송 능력이 좋은 n-Host(n 타입 호스트)를 사용하고 제2 호스트로서 정공 수송 능력이 좋은 p-Host(p 타입 호스트)를 사용하여 두 개의 호스트 화합물을 하나의 공급원에서 증착하는 방식으로 사용하고, 호스트에 적색 인광 도펀트로(piq)2(Ir)(acac)을 사용하여(piq)2(Ir)(acac)를 호스트 재료 중량 대비 3%로 도핑하거나 또는 호스트에 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3를 사용하여 Ir(ppy)3를 호스트 재료 중량 대비 7%로 도핑하여 500Å의 두께로 증착하였다.
이후 정공저지층으로 BCP를 60Å의 두께로 증착하였으며, 그 위에 전자수송층으로 Alq3를 200Å의 두께로 증착하였다.
이 때, 두 개의 호스트를 사용할 경우 n-Host(제1 호스트)로 사용한 화합물은 하기와 같다.
Figure pat00213
마지막으로 전자수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자주입층을 형성한 후, 전자주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전계발광소자를 제조하였다.
구체적으로, 실시예 55 내지 79 및 비교예 12 내지 21에서 호스트로 사용한 화합물은 하기 표 7과 같다.
이때, 하기 표 7의 비교예 12 내지 21의 호스트로 사용된 화합물 M1 내지 M5는 하기와 같다.
Figure pat00214
한편, 유기전계발광소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기전계발광소자 제조에 사용하였다.
2) 유기전계발광소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기전계발광소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T95을 측정하였다. 상기에서 제조된 유기전계발광소자의 구동전압, 발광효율, 발광색, 수명을 측정한 결과는 하기 표 7과 같았다.
제1호스트 제2호스트 구동전압
(V)		 효율
(cd/A)		 발광색 수명
(T95)
실시예 55 015 4.05 32.6 적색 108
실시예 56 3.85 68.2 녹색 81
실시예 57 134 4.04 31.9 적색 105
실시예 58 4.06 72.1 녹색 85
실시예 59 243 3.87 33.2 적색 101
실시예 60 3.97 67.8 녹색 92
실시예 61 363 3.79 35.2 적색 114
실시예 62 3.87 73.7 녹색 92
실시예 63 378 3.89 36.6 적색 111
실시예 64 3.97 71.4 녹색 93
실시예 65 X 015 3.74 46.1 적색 163
실시예 66 134 3.76 48.6 적색 171
실시예 67 243 3.71 53.2 적색 159
실시예 68 363 3.81 47.7 적색 164
실시예 69 378 3.83 49.7 적색 150
실시예 70 Y 015 3.71 104.5 녹색 144
실시예 71 134 3.73 103.2 녹색 151
실시예 72 243 3.72 105.8 녹색 152
실시예 73 363 3.83 111.9 녹색 132
실시예 74 378 3.91 108.8 녹색 141
실시예 75 Z 015 3.77 53.2 적색 169
실시예 76 134 3.81 45.9 적색 160
실시예 77 243 3.85 45.2 적색 161
실시예 78 363 3.80 48.1 적색 149
실시예 79 378 3.81 50.2 적색 155
비교예 12 M1 4.40 22.1 적색 81
비교예 13 X M1 4.38 42.5 적색 132
비교예 14 M2 4.64 62.8 녹색 65
비교예 15 Y M2 4.45 85.9 녹색 112
비교예 16 M3 4.42 22.8 적색 79
비교예 17 X M3 4.40 41.8 적색 128
비교예 18 M4 4.58 62.2 녹색 57
비교예 19 Y M4 4.51 81.2 녹색 101
비교예 20 M5 4.49 19.5 적색 78
비교예 21 Z M5 4.40 43.2 적색 130
상기 실험예 3으로부터 본 발명에 따른 화합물을 단일 호스트 물질로 사용하여 발광층을 형성한 실시예 55 내지 64의 유기전계발광소자의 경우, 단일 호스트 물질로 본 발명에 따른 화합물을 사용하지 않은 비교예 12, 14, 16. 18 및 20의 유기전계발광소자보다 발광 효율 및 수명이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 실험예 3으로부터 n-Host에 해당하는 제1 호스트 물질과 본 발명에 따른 화합물을 p-Host에 해당하는 제2 호스트 물질로 동시에 사용하여 발광층을 형성한 실시예 65 내지 79의 유기전계발광소자의 경우, n-Host에 해당하는 제1 호스트 물질과 본 발명에 따른 화합물이 아닌 화합물을 p-Host에 해당하는 제2 호스트 물질로 동시에 사용하여 발광층을 형성한 비교예 13, 15, 17, 19 및 21의 유기전계발광소자보다 발광 효율 및 수명이 우수함을 확인할 수 있었다.
이러한 결과는, 일반적으로 단일 호스트 물질을 사용한 유기전계발광소자보다 제1 호스트로써 전자 수송 능력이 좋은 n-Host(n 타입 호스트)를 사용하고 제2 호스트로써 정공 수송 능력이 좋은 p-Host(p 타입 호스트)를 사용한 유기전계발광소자가 발광 효율 및 수명이 우수한 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 화합물을 호스트 물질로 사용할 경우 유기전계발광소자의 발광 효율 및 수명을 현저하게 개선할 수 있음을 의미한다.
이는 본 발명에 따른 화합물을 호스트 물질로 사용할 경우 각 전하 전달층으로부터 정공과 전자를 효율적으로 발광층으로 주입할 수 있기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 이러한 결과는 증착시에 물질들의 상호작용에 의해 형성되는 배향 및 공간의 크기에 의한 영향에 기인한 것으로 판단된다.
정리하면, 정공과 전자를 효율적으로 발광층으로 주입하는 것도 증착시에 물질들의 상호작용에 의해 형성되는 배향 및 공간의 크기에 영향을 받으므로, 상기와 같은 결과는 본 발명 화합물들이 상기 M1 내지 M5 화합물들보다 배향 특성 및 공간의 크기 형성에 있어서 더 우수한 효과를 제공하는 것으로부터 기인한 것으로 판단된다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00215

    상기 화학식 1에서,
    X 및 Y는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102103; 및 -NR101R102로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, 102, 및 R103은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    m은 0 내지 4의 정수이며, m이 0인 경우 L1은 직접결합이며, m이 2 내지 4인 경우, 각각의 L1은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
    n은 0 내지 4의 정수이며, n이 0인 경우 L2는 직접결합이며, n이 2 내지 4인 경우, 각각의 L2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택되며,
    o는 0 내지 2의 정수며, o가 2일 경우 각각의 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 R1, R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐, 비페닐, 나프탈레닐, 플루오레닐, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 스피로비플루오레닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조퓨라닐인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소 또는 중수소인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R1은 치환 또는 비치환된 페닐, 비페닐, 나프틸, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 디벤조티오페닐, 또는 디벤조푸라닐이며,
    상기 R2 내지 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이며,
    R9 및 R10은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐, 비페닐, 나프틸, 9,9-디메틸플루오레닐, 9,9-디페닐플루오레닐, 또는 스피로비플루오레닐이며,
    L1 및 L2는 직접결합 또는 페닐렌이며,
    m 및 n은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
    o는 2인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물:
    Figure pat00216
    Figure pat00217
    Figure pat00218
    Figure pat00219
    Figure pat00220
    Figure pat00221
    Figure pat00222
    Figure pat00223
    Figure pat00224
    Figure pat00225
    Figure pat00226
    Figure pat00227
    Figure pat00228
    Figure pat00229
    Figure pat00230
    Figure pat00231
    Figure pat00232
    Figure pat00233
    Figure pat00234
    Figure pat00235
    Figure pat00236
    Figure pat00237
    Figure pat00238
    Figure pat00239
    Figure pat00240
    Figure pat00241
    Figure pat00242
    Figure pat00243
    Figure pat00244
    Figure pat00245
    Figure pat00246
    Figure pat00247
    Figure pat00248
    Figure pat00249
    Figure pat00250
    Figure pat00251
  7. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기전계발광소자로서,
    상기 유기물층 중 1 층 이상은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공수송층을 포함하고,
    상기 정공수송층은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 전자저지층을 포함하고,
    상기 전자저지층은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며,
    상기 호스트 물질은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 단독으로 포함하거나, 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물과 다른 호스트 물질을 조합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기전계발광소자의 유기물층용 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기물층용 조성물은 유기전계발광소자의 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질 및 전자주입층 물질 중에서 선택되는 1종 이상의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기물층용 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유기물층용 조성물은 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 또는 발광층 물질로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기물층용 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발광층 물질은 호스트 물질인 것을 특징으로 하는 유기물층용 조성물.
KR1020200153290A 2020-11-17 2020-11-17 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기전계발광소자, 및 유기물층용 조성물 KR102554747B1 (ko)

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