KR102179706B1 - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {HETERO-CYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME}
본 출원은 2017년 10월 30일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0142593호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다. 양극과 음극 사이에 유기물 층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 전자-정공 쌍(pair)인 분자 여기자(molecular exiton)를 형성하고, 이 여기자가 다시 에너지가 낮은 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 음극과 양극 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
여기서 발광층은 발광 재료만으로 구성되어 있거나, 미량의 발광 재료(도판트, dopant)가 포함된 구조로 되어 있다. 발광 재료가 포함될 경우 발광 재료가 포함되는 재료를 호스트(Host) 재료 또는 매트릭스(Matrix) 재료라고 하고 발광 재료를 도판트 혹은 게스트(Guest)재료라고 한다. 발광 재료는 여기자로부터 더욱 많은 광자를 생성시켜 유기 발광 소자의 효율을 향상시키며, 발광 재료마다 다양한 색을 띄고 있어 유기 발광 소자의 색을 조절하는 데 유리한 역할을 한다.
KR 10-2005-0084398 A
본 발명은 소자의 저전압, 고효율 및/또는 고수명을 구현할 수 있는 헤테로고리 화합물을 제공하고자 한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018105510904-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X1 및 X2 중 하나는 CRaRb이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
X3 및 X4 중 하나는 S 또는 O이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
A 및 B 중 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠이고, 나머지 하나는 치환 또는 치환된 나프탈렌이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 -O(R10); 치환 또는 비치환된 -Si(R11)(R12)(R13); 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 -N(R14)(R15)이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기이며,
a1은 0 내지 4의 정수이고, a1가 2 이상인 경우 R1은 서로 동일하거나 상이하며,
a2는 0 내지 4의 정수이고, a2가 2 이상인 경우 R2는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명은 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 전술한 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물을 유기 발광 소자에 사용하는 경우, 소자의 효율, 구동 전압 및/또는 수명 특성이 향상된다.
일 실시상태에 있어서, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자에서 호스트 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(8) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 제1 정공주입층(5), 제2 정공주입층(9), 정공수송층(6), 정공조절층(7), 발광층(8), 전자수송층(10), 전자주입층(11) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; -O(R51); -Si(R52)(R53)(R54); 아릴기; 헤테로아릴기; 및 -N(R55)(R56)으로 이루어진 군에서 선택된 1개의 기로 치환되거나, 상기 군에서 선택된 2 이상의 기가 연결된 기로 치환되거나, 상기 군에서 선택된 2 이상의 기로 치환되고 그 중 인접한 2개의 기가 서로 결합하여 고리를 형성하는 것을 의미한다. 여기서, R51 내지 R56은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
상기 '2 이상의 기가 연결된 기'란, 2 이상의 기가 공유 결합으로 연결된 기를 의미한다. 예컨대, 2개의 기가 연결된 기로는 알킬아릴기; 시클로알킬아릴기; 알킬아민기; 헤테로아릴아민기 등이 있을 수 있다. 예컨대, 3개의 기가 연결된 기로는 4-메틸-2-페닐디벤조퓨라닐기; 2-나이트로-2-사이클로헥실펜틸 등이 있을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸부틸, 1-에틸부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸프로필, 1,1-디메틸프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 환형 포화탄화수소기를 의미하며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 불포화 탄화수소기를 나타내며, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 구체적인 예로는 에테닐, 비닐, 프로페닐, 알릴, 이소프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, 3-펜테닐 및 2-헥세닐 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, -Si(R52)(R53)(R54)는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다
본 명세서에 있어서, 아릴기는 전체적으로 또는 부분적으로 불포화된 치환 또는 비치환된 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭을 의미한다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 40이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 트리페닐레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기가 치환될 수 있다고 할 때, 치환된 플루오레닐기는 플루오레닐기의 5각 고리의 치환기가 서로 스피로 결합하여 방향족 탄화수소를 형성하는 화합물까지 모두 포함하는 것이다. 상기 치환된 플루오렌은 9,9'-스피로바이플루오렌, 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오렌], 스피로[벤조[c]플루오렌-7,9-플루오렌] 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 N, O, S 및 Se중 1개 이상을 포함하는 아릴기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 40이다. 다른 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 30이다. 헤테로아릴기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 트리아졸릴기, 피리디닐기, 비피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기, 아세나프토퀴녹살리닐기, 인데노퀴나졸리닐기, 인데노이소퀴놀리닐기, 인데노퀴놀리닐기, 피리도인돌릴기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐(phenanthrolinyl)기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페녹사지닐기 및 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 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 명세서에 있어서, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리란 방향족이 아닌 고리로서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리의 방향성을 가지면서 탄소와 수소 원자로만 이루어진 고리를 의미한다. 예로는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 지방족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족 고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 방향족 헤테로고리란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112018105510904-pat00002
는 다른 치환기에 연결되는 부위를 의미한다.
본 발명의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018105510904-pat00003
상기 화학식 1에 있어서,
X1 및 X2 중 하나는 CRaRb이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
X3 및 X4 중 하나는 S 또는 O이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
A 및 B 중 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠이고, 나머지 하나는 치환 또는 치환된 나프탈렌이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 -O(R10); 치환 또는 비치환된 -Si(R11)(R12)(R13); 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 -N(R14)(R15)이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기이며,
a1은 0 내지 4의 정수이고, a1가 2 이상인 경우 R1은 서로 동일하거나 상이하며,
a2는 0 내지 4의 정수이고, a2가 2 이상인 경우 R2는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1은 전자 받개(electron acceptor) 부분(
Figure 112018105510904-pat00004
)과 전자 주개(electron donor) 부분(
Figure 112018105510904-pat00005
)으로 구성되며, 화학식 1의 화합물은 상기 전자 주개 부분과 전자 받개 부분이 직접 연결됨으로써 화합물의 밴드갭이 줄어들어, 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다.
일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적색 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다.
일 실시상태에서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018105510904-pat00006
[화학식 3]
Figure 112018105510904-pat00007
[화학식 4]
Figure 112018105510904-pat00008
상기 화학식 2 내지 4에 있어서,
X1, X2, X3, X4, R1, R2, Ar, a1 및 a2의 정의는 화학식 1에 정의된 바와 같고,
R3 내지 R6는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 -O(R16); 치환 또는 비치환된 -Si(R17)(R18)(R19); 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 -N(R20)(R21)이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
R16 내지 R21은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기이며,
a3는 0 내지 2의 정수이고, a3가 2인 경우 R3는 서로 동일하거나 상이하며,
a4는 0 내지 6의 정수이고, a4가 2 이상인 경우 R4는 서로 동일하거나 상이하며,
a5는 0 내지 6의 정수이고, a5가 2 이상인 경우 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
a6는 0 내지 6의 정수이고, a6가 2 이상인 경우 R6는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2-1]
Figure 112018105510904-pat00009
[화학식 2-2]
Figure 112018105510904-pat00010
[화학식 2-3]
Figure 112018105510904-pat00011
상기 화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
X1 내지 X4, R1 내지 R3, R6, Ar, a1 내지 a3 및 a6의 정의는 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 3-1]
Figure 112018105510904-pat00012
[화학식 3-2]
Figure 112018105510904-pat00013
[화학식 3-3]
Figure 112018105510904-pat00014
상기 화학식 3-1 내지 3-3에 있어서,
X1 내지 X4, R1 내지 R4, Ar 및 a1 내지 a4의 정의는 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 내지 4-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 4-1]
Figure 112018105510904-pat00015
[화학식 4-2]
Figure 112018105510904-pat00016
[화학식 4-3]
Figure 112018105510904-pat00017
상기 화학식 4-1 내지 4-3에 있어서,
X1 내지 X4, R1 내지 R3, R5, Ar, a1 내지 a3 및 a5의 정의는 화학식 4에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시된다.
[화학식 5]
Figure 112018105510904-pat00018
[화학식 6]
Figure 112018105510904-pat00019
상기 화학식 5 및 6에 있어서,
X1 내지 X4, R1, R2, a1, a2 및 Ar의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R7 내지 R9는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 -O(R22); 치환 또는 비치환된 -Si(R23)(R24)(R25); 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 -N(R26)(R27)이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
R22 내지 R27은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기이며,
a7은 0 내지 4의 정수이고, a7이 2 이상인 경우 R7은 서로 동일하거나 상이하며,
a8은 0 내지 4의 정수이고, a8이 2 이상인 경우 R8은 서로 동일하거나 상이하며,
a9는 0 내지 4의 정수이고, a9가 2 이상인 경우 R9는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 직접결합이고 X2는 CRaRb이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1은 CRaRb이고 X2는 직접결합이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1과 X2 중 X1이 벤젠 고리에 N과 보다 가깝게 결합한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra 및 Rb는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra 및 Rb는 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알킬기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra 및 Rb는 치환 또는 비치환된 C1-C4의 알킬기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra 및 Rb는 알킬기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ra는 메틸기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Rb는 메틸기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X3 및 X4 중 하나는 S 또는 O이고, 나머지 하나는 직접결합이다. 상기 X3 또는 X4가 CH2이면 화합물이 매우 불안정하다. 또한, 상기 X3 또는 X4가 C(R60)(R61)이고, R60 및 R61이 각각 독립적으로 알킬기 또는 아릴기이면, R60 및 R61과 Ar간의 입체 장애로 인하여 소자의 수명이 저하되므로, X3 및 X4 중 어느 하나는 S 또는 O인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X3는 S이고 X4는 직접결합이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 X3는 O이고 X4는 직접결합이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R4는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R5는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R7은 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R8은 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a1는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a2는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a3는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a4는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a5는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a6는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a7은 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a8는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 a9는 0이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 A는 나프탈렌이고, B는 벤젠이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 A는 벤젠이고, B는 나프탈렌이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 C6-C25의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C25의 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 C6-C18의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 알킬기 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 카바졸릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 디벤조퓨라닐기; 디벤조티오페닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기의 헤테로고리 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112018105510904-pat00020
Figure 112018105510904-pat00021
Figure 112018105510904-pat00022
Figure 112018105510904-pat00023
Figure 112018105510904-pat00024
Figure 112018105510904-pat00025
Figure 112018105510904-pat00026
Figure 112018105510904-pat00027
Figure 112018105510904-pat00028
Figure 112018105510904-pat00029
Figure 112018105510904-pat00030
Figure 112018105510904-pat00031
Figure 112018105510904-pat00032
Figure 112018105510904-pat00033
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 전술한 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 반응식 1과 같은 방식으로 제조될 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112018105510904-pat00034
상기 반응식 1에 있어서, A, B, X1, X2, X3, X4, R1, R2, Ar, a1 및 a2의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, X 및 X'는 각각 독립적으로 할로겐기이다. 본 발명에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 스즈키 커플링(suzuki coupling) 반응과 부크발드-하르트빅 아미노화(Buchwald-Hartwig amination) 반응을 통하여 합성할 수 있다.
그러나, 상기 반응식 1의 합성 방법은 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물의 합성 방법의 하나의 예시에 불과하며, 반응식 1에서 일부 시약을 달리하거나, 일부 합성 단계를 달리하거나, 공지된 기타 다른 방법에 의해서 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 합성할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 대향하여 구비된다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 정공조절층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적거나 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 및 정공조절층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 및 정공조절층 중 적어도 하나의 층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 호스트로서 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 발광층은 적색 발광층일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 도판트를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 도판트는 인광 도판트 또는 형광 도판트일 수 있다.
상기 인광 도판트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2)루테늄, 비스(2-페닐피리디나토-N,C2)팔라듐, 비스(2-페닐피리디나토-N,C2)플래티늄, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2)오스뮴, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2)레늄, 옥타에틸 플래티늄 포르피린, 옥타페닐 플래티늄 포르피린, 옥타에틸 팔라듐 포르피린, 옥타페닐 팔라듐 포르피린, 이리듐(Ⅲ)비스[(4,6-다이플루오로페닐)-피리디나토-N,C2']피콜리네이트(Firpic), 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2)이리듐(Ir(ppy)3), fac-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ⅲ)(fac-Ir(ppy)3), 비스-(2-페닐피리디나토-N,C2)이리듐(아세틸아세토네이트)(Ir(ppy)2(acac)) 및 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀 플래티늄(Ⅱ)(PtOEP) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 형광 도판트로는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자, 1,6-비스(디페닐아민)파이렌(1,6-Bis(diphenylamine)pyrene), TBPe(tetrakis(t-butyl)perylene), p-비스(p-N,N-디페닐-아미노스티릴)벤젠 또는 페닐 사이클로펜타디엔(pheny1cyclopentadiene) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 유기물층은 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 하나의 층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자조절층을 포함하고, 상기 전자조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 정공주입층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공조절층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 제1 정공주입층, 제2 정공주입층, 정공수송층, 정공조절층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 정공주입층 및 상기 제2 정공주입층은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공조절층, 발광층 및 전자 수송 및 주입을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 노말 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(8) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 상기 발광층(8)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 제1 정공주입층(5), 제2 정공주입층(9), 정공수송층(6), 정공조절층(7), 발광층(8), 전자수송층(10), 전자주입층(11) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 상기 제1 정공주입층(5), 제2 정공주입층(9), 정공수송층(6), 발광층(8) 전자수송층(10) 또는 전자주입층(11)에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다. 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 수취받은 정공을 발광층 또는 발광층쪽으로 구비된 인접한 층에 주입하는 층이다. 상기 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 엑시톤의 전자주입층 또는 전자 주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)는 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 상기 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층이다. 상기 정공 수송 물질로는 양극이나 정공주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 정공 수송 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공조절층은 발광층으로주터 전자가 양극으로 유입되는 것을 방지하고 발광층으로 유입되는 정공의 흐름을 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 상기 정공 조절 물질로는 발광층으로부터 양극으로의 전자의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 정공의 흐름을 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다. 일 실시상태에 있어서, 전자 차단층으로는 아릴아민 계열의 유기물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조퀴놀린-금속 화합물; 벤즈옥사졸, 벤조티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도판트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 발광층의 도판트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스티릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 상기 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 파이렌, 안트라센, 크라이센, 페리플란텐 등을 사용할 수 있다. 상기 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환된 화합물을 사용할 수 있다. 상기 스티릴아민 화합물의 예로는 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자조절층은 발광층으로부터 정공이 음극으로 유입되는 것을 차단하고 발광층으로 유입되는 전자를 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 전자 조절 물질로는 발광층으로부터 음극으로의 정공의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 전자를 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다. 전자 조절 물질로는 소자 내 사용되는 유기물층의 구성에 따라 적절한 물질을 사용할 수 있다. 상기 전자조절층은 발광층과 음극 사이에 위치하며, 바람직하게는 발광층에 직접 접하여 구비된다.
상기 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층이다. 상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 전자 수송 물질의 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 전자수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 음극 물질과 함께 사용할 수 있다. 일 실시상태에 있어서, 상기 음극 물질로는 낮은 일함수를 가지는 물질; 및 알루미늄층 또는 실버층을 사용할 수 있다. 상기 낮은 일함수를 가지는 물질의 예로는 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨 등이 있으며, 상기 물질로 층을 형성한 후 알루미늄층 또는 실버층을 상기 층 위에 형성할 수 있다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 수취받은 전자를 발광층에 주입하는 층이다. 상기 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-히드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-히드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[제조예]
제조예 1: 화합물 A의 제조
화합물 A-1의 제조
Figure 112018105510904-pat00035
3구 플라스크에 3-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌(20g, 73.2mmol), 비스(피나콜라토)디보론(22.3g, 87.9mmol), Pd(dba)2(0.8g, 1.5mmol), 트리사이클로헥실포스핀(0.8g, 2.9mmol), KOAc(14.4g, 146.6mmol) 및 1,4-디옥산 300ml을 넣고, 아르곤 분위기 환류 조건 하에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 물과 에틸아세테이트로 추출하였다. 추출액을 황산마그네슘으로 건조하고, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-1을 수득하였다(15.9g, 수율 68%, MS: [M+H]+= 320).
화합물 A-2의 제조
Figure 112018105510904-pat00036
3구 플라스크에 화합물 A-1(15g, 46.8mmol), 1-브로모-2-나이트로나프탈렌(13g, 51.5mmol)을 THF 225ml에 녹이고 K2CO3(25.9g, 187.4mmol)을 물 75ml에 녹여 넣는다. 여기에 Pd(PPh3)4(2.7g, 2.3mmol)를 넣고, 아르곤 분위기 환류 조건하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 물과 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조하고, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A-2를 수득하였다(13.9g, 수율 81%, MS[M+H]+= 365).
화합물 A의 제조
Figure 112018105510904-pat00037
2구 플라스크에 화합물 A-2(13g, 35.6mmol), 트리페닐포스핀(7.4g, 53.4mmol) 및 o-디클로로벤젠(130mL)을 넣고 환류 조건 하에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 감압 증류하여 용매를 제거하고 CH2Cl2로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 A를 수득하였다(8.9g, 수율 75%, MS:[M+H]+= 333).
제조예 2: 화합물 B의 제조
Figure 112018105510904-pat00038
화합물 B-1의 제조
3-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌 대신 2-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌을 사용한 것을 제외하고는 화합물 A-1의 제조방법과 동일한 방법으로 화합물 B-1을 얻었다(MS:[M+H]+= 320).
화합물 B-2의 제조
화합물 A-1 대신 화합물 B-1을 사용한 것을 제외하고는 화합물 A-2의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 B-2를 얻었다(MS:[M+H]+= 365).
화합물 B의 제조
화합물 A-2 대신 화합물 B-2를 사용한 것을 제외하고는 화합물 A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 B를 얻었다(MS:[M+H]+= 333).
제조예 3: 화합물 C의 제조
Figure 112018105510904-pat00039
화합물 C-1의 제조
1-브로모-2-나이트로나프탈렌 대신 2-브로모-1-나이트로나프탈렌을 사용한 것을 제외하고는 화합물 B-2의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 C-1을 얻었다(MS:[M+H]+= 365).
화합물 C의 제조
화합물 A-2 대신 화합물 C-1을 사용한 것을 제외하고는 화합물 A의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 C를 얻었다(MS:[M+H]+= 333).
제조예 4: 화합물 D의 제조
화합물 D-1의 제조
Figure 112018105510904-pat00040
3구 플라스크에 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(15g, 71.7mmol) 및 2,3-디브로모나프탈렌(22.5g, 78.8mmol)을 톨루엔(300mL)에 녹이고, 소듐 t-부톡사이드(10.3g, 107.5mmol) 및 Pd(P(t-Bu)3)2(0.7g, 1.4mmol)를 넣은 후, 아르곤 분위기 및 환류 조건 하에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 물을 넣고 반응액을 분액 깔대기에 옮겨 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조 및 농축하고 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 D-1을 수득하였다(23.2 g, 수율 78%, MS:[M+H]+= 414).
화합물 D의 제조
Figure 112018105510904-pat00041
2구 플라스크에 화합물 D-1(20g, 48.3mmol), 트리페닐포스핀(10g, 72.4 mmol) 및 o-디클로로벤젠(200mL)을 넣고 환류 조건 하에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 감압 증류하여 용매를 제거하고 CH2Cl2로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 D를 수득하였다(12.1 g, 수율 75%, MS:[M+H]+= 333).
제조예 5: 화합물 E의 제조
Figure 112018105510904-pat00042
화합물 E-1의 제조
9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 대신 9,9-디메틸-9H-플루오렌-4-아민을 사용한 것을 제외하고는 화합물 D-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 E-1을 얻었다(MS:[M+H]+= 414).
화합물 E의 제조
화합물 D-1 대신 화합물 E-1을 사용한 것을 제외하고는 화합물 D의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 E를 얻었다(MS:[M+H]+= 333).
제조예 6: 화합물 F의 제조
화합물 F-1의 제조
Figure 112018105510904-pat00043
3구 플라스크에 2-브로모-4-클로로-1-나이트로벤젠(30g, 126.9mmol) 및 나프탈렌-2-일보론산(24g, 139.6mmol)을 THF(450mL)에 녹이고 K2CO3(70.1g, 507.5mmol)을 물(150mL)에 녹여 넣었다. 여기에 Pd(PPh3)4(7.3g, 6.3mmol)를 넣고, 아르곤 분위기의 환류 조건 하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조 후, 여과 및 농축한 후, 에탄올로 재결정하여 화합물 F-1을 수득하였다(29.2g, 수율 81%, MS:[M+H]+= 283).
화합물 F-2의 제조
Figure 112018105510904-pat00044
2구 플라스크에 화합물 F-1(29g, 102.2mmol), 트리페닐포스핀(21.2g, 153.3 mmol) 및 o-디클로로벤젠(290mL)을 넣고 환류 조건 하에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 감압 증류하여 용매를 제거하고 CH2Cl2로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 F-2를 수득하였다(18.3g, 수율 71%, MS:[M+H]+= 251).
화합물 F-3의 제조
Figure 112018105510904-pat00045
건조된 3구 플라스크에 화합물 F-2(18g, 71.5mmol)를 질소 분위기 하에서 THF(180mL)에 녹인 후, -78℃에서 교반하면서 n-부틸리튬이 1.6M 농도로 포함된 헥산 용액(49mL, 78.7mmol)을 천천히 적가하였다. 적가가 완료되면 -78℃를 유지하며 1시간 더 교반하였다. 그 후, 트리메틸보레이트(8.9g, 85.8mmol)를 천천히 적가한 후, 상온으로 올려서 1시간 교반하였다. 반응이 종료되면 2N HCl 수용액(50mL)을 상온에서 적가한 후 30분 동안 교반하였다. 반응액을 분액 깔대기에 옮기고 물과 에틸 아세테이트를 이용하여 유기층을 추출하여 감압 농축한 후, CH2Cl2와 헥산으로 재결정하여 화합물 F-3를 수득하였다(12.7g, 수율 68%, MS:[M+H]+= 261).
화합물 F-4의 제조
Figure 112018105510904-pat00046
3구 플라스크에 화합물 F-3(12g, 46mmol), 메틸-2-브로모벤조에이트(10.9 g, 50.6mmol)을 THF(180mL)에 녹이고 K2CO3(25.4g, 183.8mmol)을 물(60mL)에 녹여 넣었다. 여기에 Pd(PPh3)4(2.7g, 2.3mmol)를 넣고, 아르곤 분위기의 환류 조건 하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조 후, 여과 및 농축한 후, 에탄올로 재결정하여 화합물 F-4를 수득하였다(13.9 g, 수율 86%, MS:[M+H]+= 351).
화합물 F-5의 제조
Figure 112018105510904-pat00047
건조된 2구 플라스크에 화합물 F-4(13g, 37mmol)를 질소 분위기 하에서 THF(130mL)에 녹인 후, -78℃에서 교반하면서 메틸리튬 1.6M 농도로 포함된 헥산 용액(58mL, 92.5mmol)을 천천히 적가하였다. 적가가 완료되면 -78℃를 유지하며 2시간 더 교반하였다. 이후, 에탄올(30ml)을 넣고 상온으로 올려서 1시간 교반하였다. 반응이 종료되면 염화나트륨 수용액 100ml를 넣고 20분간 교반한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮겨 물과 에틸 아세테이트를 이용하여 유기층을 추출하여 감압 농축한 후, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 F-5를 수득하였다(8.8g, 수율 68%, MS:[M+H]+= 351).
화합물 F의 제조
Figure 112018105510904-pat00048
2구 플라스크에 화합물 F-5(8g, 22.8mmol)와 아세트산(160ml)을 넣은 후 진한황산(0.3ml)을 서서히 넣고 3시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 반응액을 물 500ml에 붓고 30분간 교반한 후, 분액 깔대기에 옮겨 클로로포름을 이용하여 추출한 후 유기층을 염화나트륨 수용액 300ml로 씻어주었다. 유기층을 MgSO4로 건조 후 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 F를 수득하였다(6.5g, 수율 85%, MS:[M+H]+= 333).
제조예 7: 화합물 G의 제조
화합물 G-1의 제조
Figure 112018105510904-pat00049
3구 플라스크에 (7,7-디메틸-7H-벤조[c]플루오렌-5-일)보론산(15g, 52.1mmol), 1-브로모-2-나이트로벤젠(11.6g, 57.3mmol)을 THF 225ml에 녹이고 K2CO3(28.8g, 208.2mmol)을 물 75ml에 녹여 넣는다. 여기에 Pd(PPh3)4(3g, 2.6mmol)를 넣고, 아르곤 분위기 환류 조건하에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 물과 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조 후, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 G-1을 수득하였다. (16.2g, 수율 85%, MS[M+H]+= 365)
화합물 G의 제조
Figure 112018105510904-pat00050
2구 플라스크에 화합물 G-1(15g, 41mmol), 트리페닐포스핀(8.5g, 61.6mmol) 및 o-디클로로벤젠(150mL)을 넣고 환류 조건 하에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 감압 증류하여 용매를 제거하고 CH2Cl2로 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조, 여과 및 농축한 후, 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 G를 수득하였다(10.3g, 수율 75%, MS:[M+H]+= 333).
제조예 8: 화합물 H의 제조
Figure 112018105510904-pat00051
화합물 H-1의 제조
(7,7-디메틸-7H-벤조[c]플루오렌-5-일)보론산 대신 (11,11-디메틸-11H-벤조[a]플루오렌-5-일)보론산을 사용한 것을 제외하고는 화합물 G-1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 H-1을 얻었다(MS:[M+H]+= 365).
화합물 H의 제조
화합물 G-1 대신 화합물 H-1을 사용한 것을 제외하고는 화합물 G의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 H를 얻었다(MS:[M+H]+= 333).
제조예 9: 화합물 1의 제조
Figure 112018105510904-pat00052
3구 플라스크에 화합물 A(10g, 30mmol) 및 화합물 a(10.7g, 36mmol)를 자일렌(200mL)에 녹이고 소듐 t-부톡사이드(4.3g, 45mmol) 및 Pd(P(t-Bu)3)2(0.3g, 0.6mmol)를 넣은 후, 아르곤 분위기의 환류 조건 하에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각한 후, 물을 넣고 반응액을 분액 깔대기에 옮겨 추출하였다. 추출액을 MgSO4로 건조, 농축하고 시료를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 후 승화 정제하여 화합물 1을 수득하였다(5.5g, 수율 31%, MS:[M+H]+= 594).
제조예 10: 화합물 2의 제조
Figure 112018105510904-pat00053
화합물 a 대신 화합물 b를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 2를 얻었다(MS:[M+H]+= 700).
제조예 11: 화합물 3의 제조
Figure 112018105510904-pat00054
화합물 A 대신 화합물 B를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 c를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 3을 얻었다(MS:[M+H]+= 644).
제조예 12: 화합물 4의 제조
Figure 112018105510904-pat00055
화합물 A 대신 화합물 C를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 4를 얻었다(MS:[M+H]+= 594).
제조예 13: 화합물 5의 제조
Figure 112018105510904-pat00056
화합물 A 대신 화합물 C를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 d를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 5를 얻었다(MS:[M+H]+= 670).
제조예 14: 화합물 6의 제조
Figure 112018105510904-pat00057
화합물 A 대신 화합물 D를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 e를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 6을 얻었다(MS:[M+H]+= 578).
제조예 15: 화합물 7의 제조
Figure 112018105510904-pat00058
화합물 A 대신 화합물 D를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 f를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 7을 얻었다(MS:[M+H]+= 628).
제조예 16: 화합물 8의 제조
Figure 112018105510904-pat00059
화합물 A 대신 화합물 E를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 g를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 8을 얻었다(MS:[M+H]+= 668).
제조예 17: 화합물 9의 제조
Figure 112018105510904-pat00060
화합물 A 대신 화합물 F를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 h를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 9를 얻었다(MS:[M+H]+= 644).
제조예 18: 화합물 10의 제조
Figure 112018105510904-pat00061
화합물 A 대신 화합물 F를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 i를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 10을 얻었다(MS:[M+H]+= 759).
제조예 19: 화합물 11의 제조
Figure 112018105510904-pat00062
화합물 A 대신 화합물 G를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 11을 얻었다(MS:[M+H]+= 594).
제조예 20: 화합물 12의 제조
Figure 112018105510904-pat00063
화합물 A 대신 화합물 G를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 j를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 12를 얻었다(MS:[M+H]+= 670).
제조예 21: 화합물 13의 제조
Figure 112018105510904-pat00064
화합물 A 대신 화합물 G를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 i를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 13을 얻었다(MS:[M+H]+= 759).
제조예 22: 화합물 14의 제조
Figure 112018105510904-pat00065
화합물 A 대신 화합물 G를 사용하고, 화합물 a 대신 화합물 k를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 14를 얻었다(MS:[M+H]+= 628).
제조예 23: 화합물 15의 제조
Figure 112018105510904-pat00066
화합물 A 대신 화합물 H를 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 제조 방법과 동일한 방법으로 화합물 15를 얻었다(MS:[M+H]+= 594).
<비교예 1>
ITO(Indium Tin Oxide)가 1,400Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-A과 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene; HAT-CN)을 각각 800Å, 50Å의 두께로 순차적으로 열 진공 증착하여 제1 및 제2 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 하기 HT-A를 800Å 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하고, 그 위에 하기 EB-A를 600Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공조절층을 형성하였다. 이어서 하기 호스트 RH-A와 2wt%의 도판트 RD를 400Å의 두께로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다. 그 위에, 하기 ET-A와 Liq를 1:1의 중량비로 열 진공 증착하여 360Å의 두께의 전자 수송층을 형성하고, 이어서 Liq를 5Å의 두께로 진공 증착하여 전자 주입층을 형성하였다.
Figure 112018105510904-pat00067
상기 전자주입층 위에 순차적으로 마그네슘과 은을 10:1의 중량비로 220Å의 두께로, 알루미늄을 1000Å 두께로 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
<실시예 1 내지 15 및 비교예 2 내지 8>
상기 비교예 1에서 RH-A 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 점을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법을 이용하여 실시예 1 내지 15 및 비교예 2 내지 8의 유기 발광 소자를 각각 제작하였다.
Figure 112018105510904-pat00068
상기 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 8에서 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하여, 구동전압, 전류효율 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 구동전압 및 전류효율은 10mA/cm2의 전류 밀도를 인가하여 측정되었으며, LT97은 전류 밀도 20mA/cm2에서 초기휘도가 97%로 저하할 때까지의 시간을 의미한다.
호스트 구동전압(V) 전류효율(cd/A) LT97(hr)
실시예 1 화합물 1 4.95 23.4 110
실시예 2 화합물 2 4.91 23.2 105
실시예 3 화합물 3 5.02 23.1 109
실시예 4 화합물 4 4.93 23.0 115
실시예 5 화합물 5 4.98 22.8 111
실시예 6 화합물 6 5.06 22.9 101
실시예 7 화합물 7 4.95 23.4 99
실시예 8 화합물 8 4.97 22.5 106
실시예 9 화합물 9 5.00 22.7 91
실시예 10 화합물 10 5.08 22.1 104
실시예 11 화합물 11 4.88 21.9 103
실시예 12 화합물 12 4.85 21.4 90
실시예 13 화합물 13 4.81 21.5 96
실시예 14 화합물 14 4.86 21.7 91
실시예 15 화합물 15 4.93 21.1 91
비교예 1 RH-A 5.33 19.1 76
비교예 2 RH-B 5.71 11.1 30
비교예 3 RH-C 7.06 6.1 3
비교예 4 RH-D 6.90 8.5 10
비교예 5 RH-E 5.85 10.7 28
비교예 6 RH-F 5.49 17.6 61
비교예 7 RH-G 5.44 17.9 65
비교예 8 RH-H 5.42 18.2 68
상기 표 1의 결과에서 볼 수 있듯이, RH-B와 같이 화학식 1의 구조에서 A나 B 고리에 나프탈렌 고리가 있지 않은 구조는 삼중항 에너지가 높아 소자에 적용시 소자의 효율이 감소된다.
또한, RH-C 또는 RH-D와 같이 위쪽의 전자 받개 역할을 하는 유닛에 질소 개수가 한 개인 경우는 전자를 당기는 힘이 부족하여 소자에 적용 시 전압 상승의 원인이 된다.
RH-E처럼 X3 또는 X4에 C(CH3)2가 오는 경우 C(CH3)의 -CH3와 Ar기 간 입체 장애로 인하여 물질의 안정성이 떨어져 소자의 수명이 저하된다.
화학식 1의 구조를 갖는 화합물들을 유기 발광 소자의 발광층 호스트로 적용하였을 경우, 저전압, 고효율 및 장수명의 특성을 나타내 최적의 소자를 얻을 수 있다.
1: 기판
2: 양극
4: 음극
5: 제1 정공주입층
6: 정공수송층
7: 정공조절층
8: 발광층
9: 제2 정공주입층
10: 전자수송층
11: 전자주입층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 2 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112020039269285-pat00100

    [화학식 3]
    Figure 112020039269285-pat00101

    [화학식 4]
    Figure 112020039269285-pat00102

    [화학식 5]
    Figure 112020039269285-pat00103

    [화학식 6]
    Figure 112020039269285-pat00104

    상기 화학식 2 내지 6에 있어서,
    X1 및 X2 중 하나는 CRaRb이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
    Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,
    X3 및 X4 중 하나는 S 또는 O이고, 나머지 하나는 직접결합이며,
    Ar은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R9는 각각 수소이고,
    a1, a2, a7, a8 및 a9는 각각 0 내지 4의 정수,
    a3는 0 내지 2의 정수,
    a4, a5 및 a6는 각각 0 내지 6의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure 112020039269285-pat00073

    [화학식 2-2]
    Figure 112020039269285-pat00074

    [화학식 2-3]
    Figure 112020039269285-pat00075

    상기 화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
    X1 내지 X4, R1 내지 R3, R6, Ar, a1 내지 a3 및 a6의 정의는 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 3-1]
    Figure 112020039269285-pat00076

    [화학식 3-2]
    Figure 112020039269285-pat00077

    [화학식 3-3]
    Figure 112020039269285-pat00078

    상기 화학식 3-1 내지 3-3에 있어서,
    X1 내지 X4, R1 내지 R4, Ar 및 a1 내지 a4의 정의는 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 내지 4-3 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 4-1]
    Figure 112020039269285-pat00079

    [화학식 4-2]
    Figure 112020039269285-pat00080

    [화학식 4-3]
    Figure 112020039269285-pat00081

    상기 화학식 4-1 내지 4-3에 있어서,
    X1 내지 X4, R1 내지 R3, R5, Ar, a1 내지 a3 및 a5의 정의는 화학식 4에서 정의한 바와 같다.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기의 헤테로고리 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure 112020039269285-pat00084

    Figure 112020039269285-pat00085

    Figure 112020039269285-pat00086

    Figure 112020039269285-pat00087

    Figure 112020039269285-pat00088

    Figure 112020039269285-pat00089

    Figure 112020039269285-pat00090

    Figure 112020039269285-pat00091

    Figure 112020039269285-pat00092

    Figure 112020039269285-pat00093

    Figure 112020039269285-pat00094

    Figure 112020039269285-pat00095

    Figure 112020039269285-pat00096

    Figure 112020039269285-pat00097
    .
  8. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 청구항 1, 3 내지 5 및 7 중 어느 한 항의 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 하나의 층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 정공수송 및 주입을 동시에 하는 층 및 정공조절층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 정공수송 및 주입을 동시에 하는 층 및 정공조절층 중 적어도 하나의 층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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