KR20220089369A - 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
Description
본 발명은 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목 받고 있다. 유기발광소자는 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 유기발광소자의 성능은 전극 사이에 위치하는 유기 재료에 의해 많은 영향을 받는다.
유기발광소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 갖는다. 이와 같은 구조의 유기발광소자에 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, 정공주입, 정공수송, 전자저지, 정공저지, 전자수송, 전자주입, 전자생성층 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기발광소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 유기발광소자에 낮은 구동전압, 우수한 발광효율 및 우수한 수명 특성을 부여할 수 있는 헤테로 고리 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1, X2 및 X3는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, N 또는 C이고,
Y는 NR20, O, 또는 S이고, 여기서 상기 R20은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
A, B 및 C의 고리는 각각 독립적으로 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
L은 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 상기 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R1이 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
m은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, m이 2 이상일 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
n은 0 내지 3의 정수이며, n이 2 이상일 때, 각각의 L은 서로 같거나 상이하며,
Ar2는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된다:
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서,
Z1 및 Z2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합, NR23, O, S, 또는 CR24R25이고, 여기서 상기 R23은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있으며,
R3 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R14가 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R14는 서로 같거나 상이하며,
D, E, F 및 G 고리는 각각 독립적으로, 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
o, p, q 및 r은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이며, o, p, q 및 r이 각각 2 이상일 경우 각각의 R11, R12, R13 및 R14는 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 유기발광소자로서,
상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기발광소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
본 발명의 헤테로 고리 화합물은 유기발광소자의 유기물층 재료로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 호스트 재료로서 사용되어, 유기발광소자의 구동전압을 낮추고, 발광 효율을 향상시키며, 수명 특성을 향상시키는 현저한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 헤테로 고리 화합물은 우수한 열안정성을 제공한다.
본 발명의 유기발광소자는 상기 헤테로 고리 화합물을 포함함으로써, 우수한 구동전압, 발광 효율 및 수명 특성을 제공한다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기발광소자의 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, 
, 
, 
, 
, 
, 
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, 
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.
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 10 내지 50 %일 수 있다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1, X2 및 X3는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, N 또는 C이고,
Y는 NR20, O, 또는 S이고, 여기서 상기 R20은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
A, B 및 C의 고리는 각각 독립적으로 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
L은 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 상기 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R1이 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
m은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, m이 2 이상일 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
n은 0 내지 3의 정수이며, n이 2 이상일 때, 각각의 L은 서로 같거나 상이하며,
Ar2는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된다:
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서,
Z1 및 Z2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합, NR23, O, S, 또는 CR24R25이고, 여기서 상기 R23은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있으며,
R3 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R14가 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R14는 서로 같거나 상이하며,
D, E, F 및 G 고리는 각각 독립적으로, 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
o, p, q 및 r은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이며, o, p, q 및 r이 각각 2 이상일 경우 각각의 R11, R12, R13 및 R14는 각각 독립적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 헤테로 원자를 포함하는 치환기에서, 헤테로 원자는 O, S, Se, N 및 Si 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 헤테로 원자를 포함하는 치환기에서, 헤테로 원자는 O, S, 및 N 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 X1, X2 및 X3에 있어서 X1 및 X2 중 어느 하나는 N이고 다른 하나는 C이고 X3는 N일 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 X1 및 X2는 모두 C이고 X3는 N일 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 X1, X2 및 X3는 모두 N일 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 상기 X1, X2 및 X3는 모두 C일 수 있다. 여기서 C는 실제 “CH”일 수 있으며, 그 자리에 헤테로 고리가 결합되는 경우에는 “C”일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 A, B 및 C의 고리는 이들 고리 중 어느 1개의 고리가 존재하며 나머지 고리는 존재하는 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 이들 고리 중 어느 2개의 고리가 존재하며 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 이들 고리는 모두 존재할 수 있다. 상기 A, B 및 C의 고리는 개별적으로 존재하거나, 이들이 조합되어 존재하는 모든 경우에 방향족 고리 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 Z1 및 Z2 중 어느 하나는 직접결합이고, 나머지 하나는 NR23, O, S, 또는 CR24R25일 수 있다. 여기서 상기 R23 및 CR24R25의 정의는 위에서 정의된 것과 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 D, E, F 및 G 고리는 D 고리가 존재하고 E, F 및 G 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 D 및 E 고리가 존재하고 F 및 G 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 E, F 및 G 고리 중 어느 1개는 존재하고 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 E, F 및 G 고리 중 어느 2개는 존재하고 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 E, F 및 G 고리는 모두 존재하고 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 E, F 및 G 고리 중 어느 1개 및 D고리는 존재하고 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 E, F 및 G 고리 중 어느 2개 및 D고리는 존재하고 나머지 고리는 존재하지 않을 수 있으며; 다른 일 실시형태에 있어서 D, E, F 및 G 고리가 모두 존재할 수 있다. 상기 E, F 및 G의 고리는 개별적으로 존재하거나, 이들이 조합되어 존재하는 모든 경우에 방향족 고리 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐, 나프탈레닐, 바이페닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 
, 
, 
, 또는 
일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌, 나프탈렌, 바이페닐렌, 안트라세닐렌, 피리딘, 또는 페난트레닐렌일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기, 또는 -NR21R22일 수 있으며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 NR21R22일 수 있으며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기, 또는 -NR21R22일 수 있으며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐, 나프탈레닐, 바이페닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 
, 
, 
, 
, 또는 
일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R20 및 R23은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 R20 및 R23은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 R20 및 R23은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐, 나프탈레닐, 피리디닐, 안트라세닐, 카바졸, 비페닐, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 및 페난트레닐로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R21, R22, R24 및 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있으며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 R20 내지 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있으며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 R20 내지 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐, 나프탈레닐, 피리디닐, 안트라세닐, 카바졸, 비페닐, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 및 페난트레닐로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 플루오레닐기를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R14; R20 내지 R25; Ar1; 및 L의 정의에 있어서 상기 '치환'은 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 R14; R20 내지 R25; Ar1; 및 L의 정의에 있어서 상기 '치환'은 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 R14; R20 내지 R25; Ar1; 및 L의 정의에 있어서 상기 '치환'은 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 R14; R20 내지 R25; Ar1; 및 L의 정의에 있어서 '치환'은 페닐, 나프탈레닐, 피리디닐, 안트라세닐, 카바졸, 비페닐, 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 및 페난트레닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
[화학식 3-3]
상기 화학식 3-1 내지 3-3에서,
각 치환기의 정의는 위에서 기술된 것과 동일하며,
상기 E, F 및 G의 고리는 각각 독립적으로 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다:
상기 화학식 1의 화합물은 해당 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물로 합성될 수 있다. 예컨대, 유기발광소자 제조시 사용되는 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질, 전자주입층 물질, 전자생성층 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 유기발광소자의 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, 발광층 물질로 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로 호스트 물질로 바람직하게 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 유기발광소자로서,
상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기발광소자에 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 유기발광소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있으며, 이들은 양극/정공주입층/정공수송층/전자저지층/발광층/정공저지층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 적층된 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 적색 유기발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기발광소자는 청색 유기발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 청색 유기발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기발광소자는 녹색 유기발광소자일 수 있으며, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 녹색 유기발광소자의 재료로 사용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 유기발광소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 적색 유기발광소자, 청색 유기발광소자, 및 녹색색 유기발광소자에 있어서, 상기 화학식 1으로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 정공주입층 물질, 정공수송층 물질, 전자저지층 물질, 발광층 물질, 정공저지층 물질, 전자수송층 물질, 및 전자주입층 물질 중에서 선택되는 1종 이상의 용도로 사용될 수 있으며, 특히, 발광층 물질로 사용될 수 있으며, 구체적으로 적색 호스트 물질로 사용될 수 있다.
하기에 첨부된 도 1 내지 도 3에 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기발광소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기발광소자의 구조가 본 발명에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기발광소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기발광소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기발광소자는 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 전자저지층 등의 기능층이 더 추가될 수 있다.
상기 헤테로 고리 화합물은 유기발광소자의 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 유기발광소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기발광소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층, 전자생성층 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기발광소자의 구조는 이에 한정되지 않으며, 더 적거나 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기발광소자에 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 재료를 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.
상기 인광 재료로서, 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.
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.
전자저지층 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 전자저지층은 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.
정공저지층 재료로는 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물(aluminum complex) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기발광소자에 있어서, 상기에서 기술되지 않은 재료들로는 이 분야에 공지된 재료들이 제한없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 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, 발광층 물질로 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로 호스트 물질로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 유기물층용 조성물은 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물과 함께 이 분야에서 유기물층용 조성물에 통상적으로 사용되는 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤테로 고리 화합물을 증착 공정에 사용될 수 있도록 제조하기 위하여 포함되는 물질 등을 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 유기발광소자의 제조 방법으로서, 상기 유기물층을 형성하는 단계가 본 발명의 화학식 1로 표시되는 헤테로 화합물 또는 유기물층용 조성물을 사용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자의 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 유기발광소자에 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 1 및 54의 제조
[반응식 1]
상기 합성에 사용된 시약 및 화합물 A, B, C, D로는 시판 중인 시약 및 화합물이 사용되었다.
1) 화합물 P-4의 제조
브로모벤젠(20g, 127.38mmol)을 무수 THF에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮췄다. 질소하에서 n-BuLi 2.5M in hexane(56mL, 140.12mmol)를 천천히 첨가하였다. 30분 후, 2,4-디클로로-5-플루오로피리미딘(21g, 127.38mmol)을 무수 THF에 녹인 용액을 천천히 첨가하였다. 1시간 교반 후 반응용액을 상온으로 올리고 DDQ(29g, 127.38mmol)을 첨가하고 1시간 더 교반시켰다. 1M NaOH(aq) 127mL를 넣고 반응을 종결시키고 과량의 DCM으로 묽혀 물로 추출하였다.
유기층을 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 컬럼 크로마토그래피<MC/Hex=1/2>로 아이보리색 고체인 P-4 20g을 67% 수율로 얻었다.
2) 화합물 P-3의 제조
2,4-디클로로-5-플루오로-6-페닐피리미딘(20g, 81.96mmol), (3-메톡시나프탈렌-2-일)보론산(16.5g, 81.96mmol), Pd(PPh3)4(4.7g, 4.09mmol), K2CO3(22g, 163.92mmol)을 1,4-디옥산/H2O(200mL/50mL)에 녹인 후, 100℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 MC로 용해시켜 물로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 컬럼 크로마토그래피<MC/Hex=1/1>로 흰색고체인 P-3 18.5g을 62% 수율로 얻었다.
3) 화합물 P-2의 제조
2-클로로-5-플루오로-4-(3-메톡시나프탈렌-2-일)-6-페닐피리미딘(18.5g, 50.71mmol)을 DCM 200mL에 녹인 후 0℃로 온도를 낮춘다. BBr3(4.8mL, 50.71mmol)을 천천히 첨가하고 10분 후 온도를 상온으로 올려 2시간 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 0℃로 낮추고 물을 천천히 첨가하여 반응을 종결시켰다. 반응용액을 물로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 별도의 정제없이 노란색 고체인 P-2 17g을 95% 수율로 얻었다.
4) 화합물 P-1의 제조
3-(2-클로로-5-플루오로-6-페닐피리미딘-4-일)나프탈렌-2-올(17g, 48.46mmol)을 DMA 150mL에 녹인 후, K2CO3(13g, 96.92mmol)을넣고 150℃에서 3시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 고압의 회전증발기로 용매를 제거하고 과량의 MC로 묽힌 후 물로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터한 후 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 별도의 정제없이 아이보리색 고체인 P-1 14g을 89% 수율로 얻었다.
5) 화합물 1의 제조
2-클로로-4-페닐나프토[2',3':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(14g, 42.32mmol), 5-phenyl-5,8-dihydroindolo[2,3-c]carbazole(14g, 42.32mmol), Cs2CO3(27g, 84.64mmol)을 DMA 150mL에 녹인 후, 150℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 고압의 회전증발기로 용매를 제거하고 과량의 MC로 묽힌 후 물로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터한 후, 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 컬럼 크로마토그래피<MC/Hex=1/1>로 노란색 고체인 목적화합물 1 13g을 50% 수율로 얻었다.
6) 화합물 54의 제조
2-클로로-4-(9-페닐-7H-벤조[c]카바졸-7-yl)나프토[2',3':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(10g, 18.31mmol), 나프탈렌-1-일보론산(3.1g, 18.31mmol), Pd(PPh3)4(1.1g, 0.92mmol), K2CO3(5g, 36.62mmol)을 1,4-디옥산/H2O(120mL/30mL)에 녹인 후, 100℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 석출된 고체를 필터하고 물, MeOH, 아세톤으로 씻어주었다. 건조시킨 고체를 과량의 클로로포름으로 용해시켜 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 CB 재결정하여 노란색 고체인 목적화합물 54 7g을 63% 수율로 얻었다.
상기 제조예 1에서 하기 표 1의 B, C, D를 중간체로 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예와 동일한 방법으로 합성하여, 하기 목적화합물을 합성하였다.
| 번호 | 중간체 B | 중간체 C | 중간체 D | 목적화합물 | |
| 1 |
 |
 |
 |
 |
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| 10 |
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 |
 |
 |
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| 30 |
 |
 |
 |
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| 54 |
 |
 |
 |
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| 59 |
 |
 |
 |
 |
|
| 68 |
 |
 |
 |
 |
|
| 82 |
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 |
 |
 |
|
| 91 |
 |
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 |
 |
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| 108 |
 |
 |
 |
 |
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| 127 |
 |
 |
 |
 |
|
| 131 |
 |
 |
 |
 |
|
| 143 |
 |
 |
 |
 |
|
| 164 |
 |
 |
 |
 |
|
| 168 |
 |
 |
 |
 |
|
| 199 |
 |
 |
 |
 |
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| 213 |
 |
 |
 |
 |
|
제조예 2: 화합물 221및 233의 제조
[반응식 2]
상기 합성에 사용된 시약 및 화합물 E, F, G, H, I로는 시판 중인 시약 및 화합물이 사용되었다.
1) 중간체 T-4의 제조
2,4,6-트리클로로피리미딘(20g, 109.04mmol), (3-니트로나프탈렌-2-일)보론산(23g, 109.04mmol), Pd(PPh3)4(6.3g, 5.45mmol), K2CO3(30g, 218.08mmol)을 1,4-디옥산/H2O(250mL/50mL)에 녹인 후, 100℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 과량의 MC로 묽혀 물로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 컬럼 크로마토그래피<MC/Hex=1/2>로 노란색 고체인 T-4 18g을 53% 수율로 얻었다.
2) 중간체 T-3의 제조
2,4-디클로로-6-(3-니트로나프탈렌-2-일)피리미딘(18g, 56.22mmol), PPh3(29g, 112.44mmol)을 DCB 150mL에 녹인 후 180℃에서 15시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 고압의 회전증발기로 용매를 제거하고 과량의 MC로 묽혀 물로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하고 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 <MC/Hex=1/1>로 연한 노란색 고체인 T-3 14g을 87% 수율로 얻었다
3) 중간체 T-2의 제조
2,4-디클로로-5H-벤조[f]피리미도[5,4-b]인돌(14g, 48.48mmol), 플루오로벤젠(4.6g, 48.48mmol), Cs2CO3(31g, 96.96mmol)을 DMA 150mL에 녹인 후 150℃에서 2시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 고압의 회전증발기로 용매를 제거하고 과량의 MC로 묽혀 물로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조한 후 실리카겔 필터하고 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거한 후 별도의 정제 없이 아이보리색 고체인 T-2 16g을 94% 수율로 얻었다.
4) 중간체 T-1의 제조
2,4-디클로로-5-페닐-5H-벤조[f]피리미도[5,4-b]인돌(8g, 21.96mmol), 페닐보론산(2.6g, 21.96mmol), Pd(PPh3)4(1.2g, 1,09mmol), K2CO3(6g, 43.92mmol)을 1,4-디옥산/H2O(100mL/30mL)에 녹인 후, 100℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 석출된 고체를 필터하고 물, MeOH로 씻어주었다. 건조시킨 고체를 과량의 클로로포름으로 묽혀 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 EA/Hex 재결정하여 연한 회색 고체인 T-1 7g을 78% 수율로 얻었다.
5) 화합물 221의 제조
2-클로로-4,5-디페닐-5H-벤조[f]피리미도[5,4-b]인돌(7g, 17.24mmol), 8H-벤조퓨로[2,3-c]카바졸(4.4g, 17.24mmol), Cs2CO3(11g, 34.48mmol)을 DMA 100mL에 녹인 후 150℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 물을 첨가하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 필터하고 물, MeOH, 아세톤으로 씻어주었다. 건조시킨 고체를 클로로포름으로 묽혀 실리카겔 필터한 후 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 DCB 재결정하여 노란색 고체인 목적화합물 221 6.4g을 62% 수율로 얻었다
6) 화합물 233 T-1의 제조
2,4-디클로로-5-페닐-5H-벤조[f]피리미도[5,4-b]인돌(8g, 21.96mmol)을 DMF 80mL에 녹인 후 온도를 0℃로 낮추고 NaH(630mg, 26.35mmol)을 천천히 첨가하였다. 30분 교반 후 5-(나프탈렌-2-일)-5,11-디히드로인돌[3,2-b]카바졸(8.4g, 21.96mmol)을 천천히 첨가하고 10분 후 상온으로 올려 1시간 교반하였다. 반응이 완료된 용액에 물을 조금씩 첨가하여 반응을 종결시킨 후, 석출된 고체를 필터하여 물, MeOH로 씻어주었다. 건조시킨 고체를 과량의 MC로 묽혀 실리카겔 필터하고 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하였다. 얻어진 고체를 EA 재결정하여 노란색 고체인 233 T-1 11.5g을 76% 수율로 얻었다.
7) 화합물 233의 제조
5-(2-클로로-5-페닐-5H-벤조[f]피리미도[5,4-b]인돌-4-일)-11-(나프탈렌-2-일)-5,11-디히드로인돌[3,2-b]카바졸(11.5g, 16.19mmol), 페닐보론산(2g, 16.19mmol), Pd(PPh3)4(0.9g, 0.81mmol), K2CO3(4.5g, 32.38mmol)을 1,4-디옥산/H2O(100mL/30mL)에 녹인 후, 100℃에서 4시간동안 교반하였다. 반응이 완료된 혼합액을 상온으로 식힌 후 석출된 고체를 필터하고 물, MeOH, 아세톤으로 씻어주었다. 건조시킨 고체를 과량의 클로로포름으로 묽혀 실리카겔 필터하였다. 필터된 여액을 회전증발기로 용매를 제거하고 CB 재결정하여 노란색 고체인 목적화합물 233 8g을 67% 수율로 얻었다
상기 제조예 2에서 하기 표 2의 F, G, H, I를 중간체로 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예와 같은 방법으로 합성하여, 하기 목적화합물을 합성하였다
| 번호 | 중간체 F | 중간체 G | 중간체 H | 중간체 I | 목적화합물 | |
| 221 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 233 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 253 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 265 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 272 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 285 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
상기 제조예들과 같은 방법으로 화합물을 제조하고, 그 합성확인결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다. 표 3은 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이고, 표 4는 1H NMR(CDCl3, 200Mz)의 측정값을 나타낸다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| 1 | m/z=626.72(C44H26N4O) | 2 | m/z=626.72(C44H26N4O) | 3 | m/z=626.72(C44H26N4O) |
| 4 | m/z=626.72(C44H26N4O) | 5 | m/z=626.72(C44H26N4O) | 6 | m/z=551.61(C38H21N3O2) |
| 7 | m/z=551.61(C38H21N3O2) | 8 | m/z=551.61(C38H21N3O2) | 9 | m/z=551.61(C38H21N3O2) |
| 10 | m/z=551.61(C38H21N3O2) | 11 | m/z=567.67(C38H21N3OS) | 12 | m/z=567.67(C38H21N3OS) |
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| 1 | 6.70(m, 6H), 7.07-7.10(m, 4H), 7.20-7.23(m, 8H), 7.33-7.39(m, 3H), 7.66(d, 2H), 7.89(d, 2H), 8.00(s, 1H) |
| 10 | 6.70(m, 6H), 7.07-7.10(m, 3H), 7.20-7.23(m, 5H), 7.33-7.39(m, 3H), 7.41(t, 2H), 7.62(s, 1H), 7.88(d, 1H) |
| 30 | 6.70(m, 6H), 7.08(d, 1H), 7.33-7.39(m, 7H), 7.41-7.55(m, 5H), 7.62(s, 1H), 7.73(d, 2H), 7.77(d, 1H), 7.92(s, 1H), 7.98(d, 1H) |
| 54 | 6.89(m, 6H), 7.27(d, 1H), 7.40-7.59(m, 11H), 7.62(d, 1H), 7.75-7.88(m, 7H), 7.98(d, 1H) |
| 59 | 6.85-6.87(m, 4H), 7.29(t, 1H), 7.38-7.40(m, 5H), 7.51-7.56(m, 8H), 7.74(d, 1H), 7.76(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.93(s, 1H), 7.98(d, 2H), 8.22-8.25(m, 2H) |
| 68 | 7.25(dd, 8H), 7.41(t, 2H), 7.44-7.49(m, 6H), 7.51-7.55(m, 2H), 7.73(d, 2H), 7.99(d, 1H) |
| 82 | 7.25-7 26(dd, 8H), 7.28(s, 1H), 7.42-7.48(m, 3H), 7.51-7.54(m, 6H), 7.62(d, 1H), 7.74(d, 1H), 7.78(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.91(s, 1H), 7.98(d, 1H) |
| 91 | 6.66-6.69(m, 4H), 6.75(s, 1H), 7.07(d, 1H), 7.28-7.30(m, 4H), 7.51-7.54(m, 8H), 7.81-7.88(m, 3H) |
| 108 | 7.35(s, 1H), 7.45(d, 1H), 7.49(t, 1H), 7.51-7.54(m, 7H), 7.60-7.65(m, 10H), 7.83-7.90(m, 3H), 8.20-8.23(m, 3H) |
| 127 | 6.88-6.89(m, 2H), 7.07(d, 1H), 7.44-7.48.(m, 5H), 7.50-7.59(m, 12H), 7.73-7.76(m, 4H), 7.93-7.98(m, 4H), 8.11(d, 1H), 8.28.(d, 1H) |
| 131 | 7.26-7.31(m, 6H), 7.44(t, 2H), 7.51-7.54(m, 7H), 7.60-7.65(m, 6H), 7.67-7.77(m, 2H), 8.00(d, 1H) |
| 143 | 7.20-7.23(m, 4H), 7.33-7.39(m, 7H), 7.42-7.60(m, 6H), 7.73(d, 2H), 7.90(s, 1H), 8.12(d, 1H) |
| 164 | 6.65-6.69(m, 6H), 6.81(t, 1H), 7.20-7.23(m, 4H), 7.38-7.40(m, 8H), 7.45-7.60(m, 7H), 7.75(d, 1H), 7.95(s, 1H) |
| 168 | 6.69-6.71(m, 6H), 7.06-7.11(m, 5H), 7.20-7.23(m, 4H), 7.33-7.39(m, 7H), 7.42-7.60(m, 4H), 7.73(d, 2H), 7.89(s, 1H), 7.98(d, 1H) |
| 199 | 1.72(s, 6H), 7.06-7.12(m, 5H), 7.25-7.27(m, 4H), 7.40-7.61(m, 9H), 7.73-7.77(m, 4H), 7.87-7.89(m, 3H), 7.98(d, 1H) |
| 213 | 7.16-7.18(m, 4H), 7.20-7.23(m, 5H), 7.33-7.39(m, 7H), 7.42-7.60(m, 3H), 7.63(d, 2H), 7.73(d, 1H), 7.98(d, 1H) |
| 221 | 7.06-7.10(m, 5H), 7.20-7.23(m, 7H), 7.33-7.39(m, 8H), 7.66(d, 2H), 7.89(d, 1H), 8.01-8.06(m, 2H), 8.22(d, 1H) |
| 233 | 7.15-7.18(m, 4H), 7.21-7.30(m, 6H), 7.38-7.45(m, 8H), 7.51-7.55(m, 2H), 7.58-7.60(m, 3H), 7.62(s, 1H), 7.65(d, 1H), 7.69-7.72(m, 5H), 7.90(d, 1H), 8.06(d, 1H), 8.22(d, 1H) |
| 253 | 7.32-7.45(m, 12H), 7.51-7.55(m, 6H), 7.66(d, 1H), 7.77(d, 1H), 7.80-7.85(m, 3H), 7.89(d, 1H), 7.92(t, 1H), 8.23(d, 1H) |
| 265 | 7.28-7.40(m, 10H), 7.51-7.56(m, 6H), 7.62-7.66(m, 6H), 7.71-7.75(m, 5H), 7.77(d, 1H), 7.80(s, 1H), 7.87-7.89(m, 2H), 8.24(d, 1H) |
| 272 | 7.17(d, 1H), 7.30-7.41(m, 7H), 7.51-7.57(m, 9H), 7.62-7.66(m, 2H), 7.77(d, 2H), 7.80-7.83(m, 4H), 7.87-7.92(m, 4H), 8.23(d, 1H) |
| 285 | 7.25-7.27(m, 6H), 7.38-7.41(m, 10H), 7.48-7.52(m, 6H), 7.65(d, 1H), 7.77(d, 1H), 7.90(d, 1H), 7.93(s, 1H) |
실험예 1: 유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 인듐틴옥사이드(ITO, Indium Tinoxide)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV(Ultraviolet) 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO(Ultraviolet Ozone)처리하였다. 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 정공 주입층 2-TNATA(4,4′,4′′-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine) 및 정공 수송층 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 적색 호스트로 하기 표 5에 기재된 화합물, 적색 인광 도펀트로 (piq)2(Ir)(acac)을 사용하여 호스트에 (piq)2(Ir)(acac)를 3% 도핑하여 500Å 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3 를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 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, T90을 측정하였다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 특성은 하기 표 5에 나타내었다.
| 화합물 | 비율 (N:P) |
구동전압 (V) | 효율 (cd/A) | 색좌표 (x, y) | 수명 (T90) | |
| 비교 예 1 | 비교화합물 A | - | 5.65 | 14.5 | 0.672, 0.328 | 50 |
| 비교 예 2 | 비교화합물 B | - | 5.54 | 13.1 | 0.676, 0.324 | 45 |
| 비교 예 3 | 비교화합물 C | - | 5.50 | 13.7 | 0.680, 0.320 | 57 |
| 비교 예 4 | 비교화합물 D | - | 5.70 | 14.5 | 0.677, 0.322 | 55 |
| 비교 예 5 | 비교화합물 E | - | 5.49 | 12.9 | 0.680, 0.320 | 30 |
| 실시 예 1 | 화합물 1 | - | 3.99 | 22.3 | 0.679, 0.321 | 105 |
| 실시 예 2 | 화합물 10 | - | 4.29 | 21.0 | 0.684, 0.316 | 98 |
| 실시 예 3 | 화합물 54 | - | 4.10 | 19.8 | 0.689, 0.311 | 118 |
| 실시 예 4 | 화합물 82 | - | 4.05 | 22.8 | 0.689, 0.311 | 120 |
| 실시 예 5 | 화합물 108 | - | 3.97 | 21.1 | 0.685, 0.314 | 95 |
| 실시 예 6 | 화합물 131 | - | 3.94 | 19.5 | 0.678, 0.321 | 97 |
| 실시 예 7 | 화합물 164 | - | 3.97 | 18.7 | 0.679, 0.321 | 116 |
| 실시 예 8 | 화합물 213 | - | 4.21 | 18.5 | 0.685, 0.315 | 126 |
| 실시 예 9 | 화합물 221 | - | 3.96 | 22.2 | 0.681, 0.319 | 91 |
| 실시 예 10 | 화합물 265 | - | 4.00 | 21.5 | 0.692, 0.308 | 120 |
| 실시 예 11 | 화합물 10 : 화합물 H4 | (5:5) | 4.26 | 22.3 | 0.689, 0.311 | 90 |
| 실시 예 12 | 화합물 82 : 화합물 H11 |
(6:4) | 3.82 | 23.1 | 0.685, 0.314 | 105 |
| 실시 예 13 | 화합물 168 : 화합물 H7 | (7:3) | 4.00 | 21.6 | 0.678, 0.321 | 88 |
| 실시 예 14 | 화합물 221 : 화합물 H3 | (7:3) | 3.97 | 22.5 | 0.679, 0.321 | 85 |
| 실시 예 15 | 화합물 233 : 화합물 H14 | (8:2) | 3.80 | 23.3 | 0.685, 0.315 | 96 |
100: 기판
200: 양극
300: 유기물층 301: 정공 주입층
302: 정공 수송층 303: 발광층
304: 정공 저지층 305: 전자 수송층
306: 전자 주입층 400: 음극
300: 유기물층 301: 정공 주입층
302: 정공 수송층 303: 발광층
304: 정공 저지층 305: 전자 수송층
306: 전자 주입층 400: 음극
Claims (12)
- 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1, X2 및 X3는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, N 또는 C이고,
Y는 NR20, O, 또는 S이고, 여기서 상기 R20은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
A, B 및 C의 고리는 각각 독립적으로 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
L은 직접결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 상기 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R1이 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
m은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, m이 2 이상일 경우 각각의 R1은 서로 같거나 상이하며,
n은 0 내지 3의 정수이며, n이 2 이상일 때, 각각의 L은 서로 같거나 상이하며,
Ar2는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된다:
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서,
Z1 및 Z2는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 직접결합, NR23, O, S, 또는 CR24R25이고, 여기서 상기 R23은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R24 및 R25는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있으며,
R3 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 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; 또는 -NR21R22이며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며, 상기 R14가 2개 이상 존재하는 경우 각각의 R14는 서로 같거나 상이하며,
D, E, F 및 G 고리는 각각 독립적으로, 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재하며,
o, p, q 및 r은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이며, o, p, q 및 r이 각각 2 이상일 경우 각각의 R11, R12, R13 및 R14는 각각 독립적으로 선택된다. - 제1항에 있어서,
상기 R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기 또는 -NR21R22이며, 여기서 R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물. - 제1항에 있어서,
상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물:
[화학식 3-1]
[화학식 3-2]
[화학식 3-3]
상기 화학식 3-1 내지 3-3에서,
각 치환기의 정의는 화학식 3의 정의와 동일하며,
상기 E, F 및 G의 고리는 각각 독립적으로 존재하거나 부존재하며, 이들 중 적어도 하나는 존재한다. - 제1항에 있어서,
X1 및 X2 중 어느 하나는 N이고 다른 하나는 C이며, X3는 N인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 헤테로 고리 화합물:
- 제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기발광소자로서,
상기 유기물층은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기발광소자. - 제7항에 있어서,
상기 상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자. - 제8항에 있어서,
상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자. - 제8항에 있어서,
상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 정공차단층, 전자차단층, 정공수송층, 및 정공주입층 중에서 선택되는 1층 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자. - 제10항에 있어서,
상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 및 정공차단층을 포함하고, 상기 층들 중의 하나 이상은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자. - 제10항에 있어서,
상기 유기물층은 전자차단층, 정공수송층, 및 정공주입층을 포함하고, 상기 층들 중의 하나 이상은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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