KR20150019143A - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
헤테로고리 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.
Description
헤테로고리 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다.
상기 애노드 및 캐소드간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
본 발명의 실시예들은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 개시한다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
<화학식 a> <화학식 b>
<화학식 c>
<화학식 d> <화학식 e>
<화학식 f>
상기 화학식 a 내지 f 중,
X는 O, S, 
또는 
이고;
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중,
L1 내지 L6는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
n1 내지 n6는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수이고;
R1 내지 R10는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2) 및 -Si(Q3)(Q4)(Q5); 중에서 선택되고;
Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기; 중 선택되고;
m1 내지 m4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수이고;
o1 내지 o3는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이다.
본 발명의 다른 실시예는 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 상기 헤테로고리 화합물 중 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자를 개시한다.
본 발명의 실시예들에 관한 헤테로고리 화합물은 열적 안정성이 높고, 광학적 특성 및 화학적 특성이 좋은 바, 이를 포함하는 유기 발광 소자는 효율이 높고 수명이 길다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 헤테로고리 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중, 
로 표시되는 모이어티는 O, S, N 및 Si 중에서 선택되는 헤테로 원자를 포함하는, 헤테로아릴 고리 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, 
로 표시되는 모이어티는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜, 치환 또는 비치환된 카바졸 및 치환 또는 비치환된 디벤조실롤; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, 
로 표시되는 모이어티는 하기 화학식 a 내지 f 중 어느 하나로 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:
<화학식 a> <화학식 b>
<화학식 c>
<화학식 d> <화학식 e>
<화학식 f>
상기 화학식 a 내지 f 중,
X는 O, S, 
또는 
이다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, L1 내지 L6는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, L1 내지 L6는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐렌기(phenylene), 치환 또는 비치환된 펜타레닐렌기(pentalenylene), 치환 또는 비치환된 인데닐렌기(indenylene), 치환 또는 비치환된 나프틸렌기(naphtylene), 치환 또는 비치환된 아줄레닐렌기(azulenylene), 치환 또는 비치환된 헵타레닐렌기(heptalenylene), 치환 또는 비치환된 인다세닐렌기(indacenylene), 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기(fluorenylene), 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페날레닐렌기(phenalenylene), 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기(anthracenylene), 치환 또는 비치환된 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기(pyrenylene), 치환 또는 비치환된 크라이세닐렌기(chrysenylene), 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기(naphthacenylene). 치환 또는 비치환된 피세닐렌기(picenylene), 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기(perylenylene), 치환 또는 비치환된 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 치환 또는 비치환된 헥사세닐렌기(hexacenylene), 치환 또는 비치환된 피롤일렌기(pyrrolylene), 치환 또는 비치환된 이미다졸일렌기(imidazolylene), 치환 또는 비치환된 피라졸일렌기(pyrazolylene), 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기(pyridinylene), 치환 또는 비치환된 피라지닐렌기(pyrazinylene), 치환 또는 비치환된 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 치환 또는 비치환된 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 치환 또는 비치환된 이소인돌일렌기(isoindolylene), 치환 또는 비치환된 인돌일렌기(indolylene), 치환 또는 비치환된 인다졸일렌기(indazolylene), 치환 또는 비치환된 푸리닐렌기(purinylene), 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 치환 또는 비치환된 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 치환 또는 비치환된 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 치환 또는 비치환된 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 치환 또는 비치환된 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 치환 또는 비치환된 카바졸일렌기(carbazolylene), 치환 또는 비치환된 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 치환 또는 비치환된 아크리디닐렌기(acridinylene), 치환 또는 비치환된 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 치환 또는 비치환된 페나지닐렌기(phenazinylene), 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일렌기(benzooxazolylene), 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일렌기(benzoimidazolylene), 치환 또는 비치환된 푸라닐렌기(furanylene), 치환 또는 비치환된 벤조푸라닐렌기(benzofuranylene), 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기(thiophenylene), 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 치환 또는 비치환된 티아졸일렌기(thiazolylene), 치환 또는 비치환된 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 치환 또는 비치환된 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 치환 또는 비치환된 옥사졸일렌기(oxazolylene), 치환 또는 비치환된 트리아졸일렌기(triazolylene), 치환 또는 비치환된 테트라졸일렌기(tetrazolylene), 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기(triazinylene), 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일렌기(benzooxazolylene), 치환 또는 비치환된 디벤조푸라닐렌기(dibenzopuranylene), 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 및 치환 또는 비치환된 벤조카바졸일기(benzocarbazolylene); 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및 ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및 ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및 ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, n1은 L1의 개수를 의미하고, n2는 L2의 개수를 의미하고, n3는 L3의 개수를 의미하고, n4는 L4의 개수를 의미하고, n5는 L5의 개수를 의미하고, n6은 L6의 개수를 의미한다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, n1 내지 n6는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수이다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, n1 내지 n6는 서로 독립적으로, 1 또는 2의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, (L1)n1 , (L2)n2, (L3)n3, (L4)n4, (L5)n5 및 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-14 중 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중, Y1 내지 Y18는 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1 내지 R6와의 결합 사이트이다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, (L1)n1 , (L2)n2, (L3)n3, (L4)n4, (L5)n5 및 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-14 중 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 5-1 내지 5-14 중, Y1 내지 Y13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1 내지 R6와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, R1 내지 R10는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2) 및 -Si(Q3)(Q4)(Q5); 중 선택되고; 상기 Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기; 중 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, R1 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중, Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 각각 L1 내지 L6와의 결합 사이트이다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, R1 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-15; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 7-1 내지 7-15 중, Z7, Z9 및 Z11 내지 Z13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 각각 L1 내지 L6와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R7 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R7 내지 R10은 수소일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, m1은 R1의 개수를 의미하고, m2는 R2의 개수를 의미하고, m3는 R3의 개수를 의미하고, m4는 R4의 개수를 의미하고, m5는 R5의 개수를 의미하고, m6은 R6의 개수를 의미한다.
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, m1 내지 m6는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수이다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 a 내지 f 중, m1 내지 m6는 1의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, o1 내지 o3는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, o1 내지 o3는 서로 독립적으로, 0 또는 1의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 a 내지 f 중, 
가 NH인 경우는 제외될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 
가 NH인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응성이 높기 때문에 유기 발광 소자에 진공 증착하는 과정 중에 상기 화합물이 변성될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 A>
<화학식 B>
<화학식 C>
상기 화학식 A 내지 C 중, X는 O, S, 
또는 
이고; (L1)n1, (L2)n2 및 (L4)n4 내지 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로, 하기 화학식 4-1 내지 4-14; 중 선택되고:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중, Y1 내지 Y18은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고; R1, R2 및 R4 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13 중에서 선택되고:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중, Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33은 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이고; m1, m2 및 m4 내지 m6는 1의 정수이고; R7 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중 선택되고; o1 및 o2는 서로 독립적으로, 0 또는 1의 정수이다.
다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 A>
<화학식 B>
<화학식 C>
상기 화학식 A 내지 C 중, X는 O, S, 
또는 
이고; (L1)n1 , (L2)n2, (L4)n4, (L5)n5 및 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-14 중 선택되고:
상기 화학식 5-1 내지 5-14 중,
Y1 내지 Y13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4 내지 R6와의 결합사이트이고; R1, R2 및 R4 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-15; 중에서 선택되고:
상기 화학식 7-1 내지 7-15 중, Z7, Z9 및 Z11 내지 Z13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 각각 L1, L2 및 L4 내지 L6와의 결합 사이트이고; m1, m2 및 m4 내지 m6는 1의 정수이고; R7 내지 R10은 수소이고; o1 및 o2는 서로 독립적으로, 0 또는 1의 정수이다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c; 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 1a> <화학식 1b> <화학식 1c>
<화학식 2a> <화학식 2b> <화학식 2c>
<화학식 3a> <화학식 3b> <화학식 3c>
상기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c 중, X1 및 X2는 서로 독립적으로 O 또는 S이고; (L1)n1 , (L2)n2 및 (L4)n4로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-14 중 선택되고:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중, Y1 내지 Y18은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고; R1, R2 및 R4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13 중에서 선택되고:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중, Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고; b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33은 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고; *는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이고; m1, m2 및 m4는 서로 독립적으로, 1의 정수이다.
다른 예로서, 예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c; 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 1a> <화학식 1b> <화학식 1c>
<화학식 2a> <화학식 2b> <화학식 2c>
<화학식 3a> <화학식 3b> <화학식 3c>
상기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c 중,
X1 및 X2는 서로 독립적으로 O 또는 S이고; (L1)n1 , (L2)n2 및 (L4)n4로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-14; 중 선택되고;
상기 화학식 5-1 내지 5-14 중, Y1 내지 Y13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고; R1, R2 및 R4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-15; 중에서 선택되고:
상기 화학식 7-1 내지 7-15 중, Z7 , Z9 및 Z11 내지 Z13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고; *는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이다.
상기 헤테로고리 화합물은 하기 화합물 1 내지 68 중 어느 하나로 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 열적으로 안정하고, 삼중항 에너지가 상대적으로 높기 때문에, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 수명이 길고 효율이 높을 수 있다.
또한, 하기 화학식 1'으로 표시된 탄소들이 공액 구조에 포함되지 않음으로써 화합물의 삼중항 에너지 준위가 높아질 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 발광층으로 전자의 유입이 원활하기 때문에 효율이 높아질 수 있다.
<화학식 1'>
상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 중 1종 이상은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 헤테로고리 화합물 중 1종 이상은 발광층에 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 헤테로고리 화합물 중 1종 이상은 발광층의 호스트로 사용될 수 있다.
따라서, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 상술한 바와 같이 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.
본 명세서 중 "(유기층이) 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 헤테로고리 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 헤테로고리 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 정공 수송층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 헤테로고리 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일하거나 상이한 층(예를 들면, 발광층 또는 제1발광층 및 제2발광층)에 존재할 수 있다.
상기 유기층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "H-기능층(H-functional layer)"이라 함), 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함한 정공 수송 영역을 포함하고, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 더 포함한 전자 수송 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 헤테로고리 화합물이 상기 발광층에 존재할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상기 발광층에 도펀트가 더 포함되어 있고, 상기 헤테로고리 화합물은 호스트의 역할을 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(100)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
유기 발광 소자(100)는 기판(110), 제1전극(120), 유기층(130) 및 제2전극(140)을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(120)은 기판 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(120)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(120)은 반사형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 이용하면, 상기 제1전극(120)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.
상기 제1전극(120)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(120)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(120) 상부로는 유기층(130)이 구비되어 있다.
상기 유기층(130)은 정공 주입층(131), 정공 수송층(132), H-기능층, 버퍼층, 발광층(133), 전자 수송층(134) 및 전자 주입층(135)을 포함할 수 있다.
정공 주입층(HIL)(131)은 상기 제1전극(120) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 물질로는 공지된 정공 주입 물질을 사용할 수 있는데, 공지된 정공 주입 물질로는, 예를 들면, DNTPD (N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine)), 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA (4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노) 트리페닐아민 (4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA (4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노) 트리페닐아민 (4,4',4"-tris(N,N-diphenylamino) triphenylamine)), 2-TNATA (4,4',4"-트리스[2-나프틸(페닐)아미노] 트리페닐아민 (4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine)), PANI/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), PANI/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 H-기능층(정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층)에는 상술한 바와 같은 정공 주입층 물질 및 정공 수송층 물질 중에서 1 이상의 물질이 포함될 수 있으며, 상기 H-기능층의 두께는 약 500Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 H-기능층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 및 수성 특성을 얻을 수 있다.
한편, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화학식 300으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 350으로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
<화학식 300>
<화학식 350>
상기 화학식 300 및 350 중, Ar11, Ar12, Ar21 및 Ar22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴렌기이다.
상기 화학식 300 중, 상기 e 및 f는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 e는 1이고, f는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 및 350 중, R51 내지 R58, R61 내지 R69 및 R71 및 R72는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴싸이오기일 수 있다. 예를 들어, 상기 R51 내지 R58, R61 내지 R69 및 R71 및 R72은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐 원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등); C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등); 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기; 페닐기; 나프틸기; 안트릴기; 플루오레닐기; 파이레닐기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 중, R59는, 페닐기; 나프틸기; 안트릴기; 바이페닐기; 피리딜기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 중 하나일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 300으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 300A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 300A>
상기 화학식 300A 중, R51, R60, R61 및 R59에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화합물 301 내지 320 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 공지된 정공 주입 물질, 공지된 정공 수송 물질 및/또는 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 물질 외에, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 p-도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 정공 주입층은 상술한 바와 같은 정공 주입 재료 외에, 정공 주입층의 도전성 등의 향상을 위하여, p-도펀트를 더 포함할 수 있다. p-도펀트는 예를 들면, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4TCNQ) 등과 같은 퀴논 화합물; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 100 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 100>
상기 정공 주입층이 상기 p-도펀트를 더 포함할 경우, 상기 p-도펀트는 상기 정공 주입층 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)(132)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
정공 수송 물질로는 공지된 정공 수송 재료로는, 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 화합물, TPD (N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민), TCTA (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), NPB (N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 H-기능층(정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층)에는 상술한 바와 같은 정공 주입층 물질 및 정공 수송층 물질 중에서 1 이상의 물질이 포함될 수 있으며, 상기 H-기능층의 두께는 약 500Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 H-기능층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 및 수성 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 공지된 정공 주입 물질, 공지된 정공 수송 물질 및/또는 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 물질 외에, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 p-도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 p-도펀트는 예를 들면, 퀴논 화합물, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 화합물; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 200 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 200> <F4-TCNQ>
상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층이 상기 p-도펀트를 더 포함할 경우, 상기 p-도펀트는 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나와 상기 발광층 사이에는 버퍼층이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층은 공지된 정공 주입 재료, 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 또는, 상기 버퍼층은 버퍼층 하부에 형성된 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층에 포함된 물질 중 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이어서, 정공 수송층, H-기능층 또는 버퍼층 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)(133)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 공지의 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층은 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광층은 공지의 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
공지의 호스트의 예로는, Alq3 (트리스(8-퀴놀리놀라토) 알루미늄), CBP (4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK (폴리(n-비닐카바졸)), ADN (9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TCTA (4,4',4''-트리스(카바졸-9-일) 트리페닐아민), TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), mCP (9,9'-(1,3-페닐렌)비스-9H-카바졸), OXD-7 (1,3-비스[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-일]) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도펀트는 형광 도펀트 및 인광 도펀트 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 인광 도펀트는, Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr, Hf 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한 유기 금속 착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
공지된 청색 도펀트의 예로서, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene), DPAVBi (4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴) 비페닐), TBPe (2,5,8,11-테트라-tert-부틸 페릴렌), DPVBi (4,4'-비스(2,2,-디페닐비닐)-1,1'-비페닐) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
DPAVBi TBPe
공지된 적색 도펀트로서 PtOEP, Ir(piq)3, BtpIr 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
공지된 녹색 도펀트로서, Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 발광층 100중량% 당 약 0.01 내지 약 15 중량%의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 200Å 내지 약 700Å이다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송층(ETL)(134)을 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 전자 수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 화합물, 특히 Alq3 (트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), TAZ (3-(비페닐-4-일)-5-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸), Balq (비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토-N1,O8)-(1,1'-비페닐)), Bebq2 (베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate)), ADN, 화합물 101, 화합물 102, Bphen 등과 같은 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 101> <화합물 102>
BCP Bphen
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
또는, 상기 전자 수송층은 공지의 전자 수송성 유기 화합물 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 금속-함유 화합물은 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체의 비제한적인 예로는, 리튬 퀴놀레이트(Liq) 또는 하기 화합물 203 등을 들 수 있다:
<화합물 203>
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)(135)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
이와 같은 유기층(130) 상부로는 제2전극(140)이 구비되어 있다. 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 박막으로 형성하여 투과형 전극을 얻을 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용한 투과형 전극을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
또한, 발광층에 인광 도펀트를 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 정공 수송층과 발광층 사이 또는 H-기능층과 발광층 사이에에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 정공 저지층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 정공 저지층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 될 수 있다. 공지의 정공 저지 재료도 사용할 수 있는데, 이의 예로는, 옥사디아졸 화합물이나 트리아졸 화합물, 페난트롤린 화합물 등을 들 수 있다. 예를 들면, 하기와 같은 BCP를 정공 저지층 재료로 사용할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중, 비치환된 C1-C60알킬기(또는 C1-C60알킬기)의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등과 같은 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 알킬기를 들 수 있고, 치환된 C1-C60알킬기는 상기 비치환된 C1-C60알킬기 중 하나 이상의 수소 원자가, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; C3-C10시클로알킬기, C2-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C2-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 피리딜기, 피리미딜기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀일기, 및 이소퀴놀일기 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C2-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C2-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 및 -N(Q11)(Q12); 및 -Si(Q13)(Q14)(Q15) (여기서, 상기 Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기이고, Q13 내지 Q15는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기임); 중 하나로 ; 중 하나로 치환된 것이다.
본 명세서 중 비치환된 C1-C60알콕시기(또는 C1-C60알콕시기)는 -OA(단, A는 상술한 바와 같은 비치환된 C1-C60알킬기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 등이 있고, 상기 알콕시기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알케닐기(또는 C2-C60알케닐기)는 상기 비치환된 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 있다. 상기 C2-C60알케닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알키닐기(또는 C2-C60알키닐기)는 상기 정의된 바와 같은 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 삼중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에티닐(ethynyl), 프로피닐(propynyl), 등이 있다. 상기 알키닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C3-C30시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 환형 포화 탄화수소 1가 그룹을 가리키는 것으로서, 이의 구체예로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸 등을 들 수 있다. 상기 시클로알킬기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C3-C30시클로알케닐기는 하나 이상의 탄소 이중결합을 갖되, 방향족 고리는 아닌 고리형 불포화 탄화수소기를 가리키는 것으로서, 이의 구체예로는 시클로프로페닐(cyclopropenyl), 시클로부테닐(cyclobutenyl), 시클로펜테닐, 시클로헥세닐, 시클로헵테닐, 1,3-시클로헥사디에닐기, 1,4-시클로헥사디에닐기, 2,4-시클로헵타디에닐기, 1,5-히클로옥타디에닐기 등을 들 수 있다. 상기 시클로알케닐기의 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C60아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 비치환된 C6-C60아릴렌기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 아릴기 및 아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 아릴기 및 아릴렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예로는 페닐기, C1-C10알킬페닐기(예를 들면, 에틸페닐기), C1-C10알킬비페닐기(예를 들면, 에틸비페닐기), 할로페닐기(예를 들면, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기), 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, o-, m-, 및 p-톨일기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 할로나프틸기(예를 들면, 플루오로나프틸기), C1-C10알킬나프틸기(예를 들면, 메틸나프틸기), C1-C10알콕시나프틸기(예를 들면, 메톡시나프틸기), 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기 등을 들 수 있으며, 치환된 C6-C60아릴기의 예는 상술한 바와 같은 비치환된 C6-C60아릴기의 예와 상기 치환된 C1-C60알킬기의 치환기를 참조하여 용이하게 인식할 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 환-형성 원자로서 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 여기서, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리는 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴기의 예에는, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 티아졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이미다졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 등을 들 수 있다. 상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C2-C60아릴렌기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기는 -OA2(여기서, A2는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기는 -SA3(여기서, A3는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
합성예
1: 화합물 1의 합성
중간체 C 합성
A (10g, 0.0229mol)과 B (4.2g, 0.0252mol)를 각각 플라스크에 넣고, 600㎖의 톨루엔으로 용해시켰다. 여기에 Pd(PPh3)4 (0.529g, 0.000458mmol), K2CO3 2M 용액 70ml을 각각 첨가 후 12시간 가열하면서 교반하였다. 반응이 종결된 후, 반응 용액을 Celite를 통해 여과한 다음, 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통하여 중간체 C를 (5.67g, 82.3%)을 얻었다. 중간체 C를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 79.72; H, 5.02; N, 4.65; O, 10.
HRMS (C20H15NO2) [M]+: 계산값 301.11, 측정값 300.
중간체 D 합성
중간체 C (10g, 0.0331mol)을 20ml의 트리에틸포스파이트 (Triethylphosphite) (115.4202 mmol)에 용해 시킨 후 4시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종결된 후, 반응 용액을 여과하여 고체를 얻었다. 상기 고체를 헥산/디클로로메탄으로 재결정하여 중간체 D (5.43 g, 61%)를 얻었다. 중간체 D를 HRMS로 확인하였다.
HRMS (C20H15NO2) [M]+: 계산값 269.34, 측정값 268.
화합물 1의 합성
중간체 D (13g, 0.0483mol), 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 (2-bromo-4,6-diphenylpyrimidine)(상기 식 중 1-1) (16.5g, 0.0483mol), Pd2(dba)3 (0.6g, 0.6358 mmol), NaO(t-Bu) (6.1 g, 63.5862 mmol) 및 P(t-Bu)3 (0.43 g, 2.1195 mmol)을 100 ㎖의 톨루엔에 용해시킨 후 12시간 동안 환류하면서 교반하였다.
반응이 종결된 후, 반응 용액을 디클로로메탄을 이용하여 추출하고, 여과액을 실리카겔 필터를 이용하여 농축한 다음, 실리카겔 컬럼크로마토그래피 (헥산:디클로로메탄 = 2 : 1(v/v))로 정제하여 화합물 1 (10g, 77%)을 수득하였다. 화합물 1을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 86.55; H, 5.04; N, 8.41
HRMS (C20H15NO2) [M]+: 계산값 499.6, 측정값 498
합성예
2: 화합물 4의 합성
2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신 2-브로모-4-페닐-6-(3-(트리페닐실릴)페닐)피리미딘 (2-bromo-4-phenyl-6-(3-(triphenylsilyl)phenyl)pyrimidine) (상기 식 중 4-1) (30.2g, 0.0483mol)을 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 4 (28.9g, 79%)을 수득하였다. 화합물 4를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 85.57; H, 5.19; N, 5.54; Si, 3.71
HRMS (C20H15NO2) [M]+: 계산값 757.99, 측정값 756
합성예
3: 화합물 6의 합성
2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신 11-(4-브로모페닐)-11H-벤조[a]카바졸 (11-(4-bromophenyl)-11H-benzo[a]carbazole) (상기 식 중 6-1) (19.7g, 0.0483mol)을 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 6 (22.2g, 82%)을 수득하였다. 화합물 6을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 89.97; H, 5.03; N, 5.00
HRMS (C42H28N2) [M]+: 계산값 569.69, 측정값 568
합성예
4: 화합물 9의 합성
2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신 2-(4-브로모페닐)디벤조[b,d]퓨란 (2-(4-bromophenyl)dibenzo[b,d]furan) (상기 식 중 9-1) (15.5g, 0.0483mol)을 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 9 (22.2g, 82%)를 수득하였다. 화합물 9를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 89.21; H, 4.93; N, 2.74; O, 3.13
HRMS (C38H25NO) [M]+: 계산값 511.61, 측정값 510
합성예
5: 화합물 10의 합성
2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신 2-(4-브로모페닐)디벤조[b,d]티오펜 (2-(4-bromophenyl)dibenzo[b,d] thiophene) (상기 식 중 10-1) 16.3g, 0.0483mol)을 사용한 것을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 10 (18.8g, 74%)을 수득하였다. 화합물 10을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 86.49; H, 4.78; N, 2.65; S, 6.08
HRMS (C38H25NS) [M]+: 계산값 527.68, 측정값 526
합성예
6: 화합물 16의 합성
중간체 H의 합성
A 및 B 대신 F (10g, 0.034mol)과 G (5.7g, 0.037mol)를 사용하였다는 점을 제외하고는 중간체 C의 합성과 동일한 방법을 사용하여 중간체 H를 얻었다. 중간체 H (9.56g, 87.1%)를 HRMS로 확인하였다.
HRMS (C20H14Cl2S) [M]+: 계산값 357.3, 측정값 356
중간체 I의 합성
H (5g, 0.0139mol), 15g의 Cs2CO3 및 100 ml의 CH3CN을 혼합하고, 130℃로 가열하였다. H 및 Cs2CO3가 모두 용해되어 얻어진 용액을 마이크로웨이브로 8 내지 10분간 반응시켰다. 반응 종료 후, 증류수로 충분히 세척한 후 여과 하여 고체를 얻었다. 상기 고체를 헥산으로 재결정하여 중간체 H(4.05g, 91%)를 얻었다. 중간체 H를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 74.87; H, 4.08; Cl, 11.05; S, 9.99
HRMS (C20H13ClS) [M]+: 계산값 320.84, 측정값 319
화합물 16의 합성
중간체 D 대신에 중간체 I (10g, 0.031mol)를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 16-1 (9.5g, 0.034mol) 를 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 16 (13.1g, 81.9%)을 얻었다. 화합물 16을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 81.21; H, 4.48; N, 8.12; S, 6.19
HRMS (C35H23N3S) [M]+: 계산값 517.64, 측정값 516
합성예
7: 화합물 17의 합성
중간체 D 대신에 중간체 I를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 17-1을 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 17 (14.2g, 89.3%)을 얻었다. 화합물 17을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 86.18; H, 4.89; N, 2.72; S, 6.22
HRMS (C37H25NS) [M]+: 계산값 515.67, 측정값 514
합성예
8: 화합물 18의 합성
중간체 D 대신에 중간체 I를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 18-1을 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 18 (15.4g, 71.4%)을 얻었다. 화합물 18을 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 82.48; H, 4.90; N, 4.01; S, 4.59; Si, 4.02
HRMS (C48H34N2SSi) [M]+: 계산값 698.95, 측정값 697
합성예
9: 화합물 19 합성
중간체 J의 합성
I-1 (10g, 0.031mol)에 CBr4 100ml 및 NBS(5.3g, 0.037mol)를 첨가한 다음, 0℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후, 증류수를 첨가하여 생성된 고체를 여과하여 고체를 얻었다. 상기 고체를 헥산:디클로로메탄을 사용하여 재결정하여 중간체 J (6.1g, 54%)를 얻었다. 중간체 J를 HRMS로 확인하였다.
HRMS (C20H13BrS) [M]+: 계산값 665.29, 측정값 664
화합물 19의 합성
중간체 D 대신에 중간체 J (10g, 0.027mol)를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 18-1을 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 19 (14.3g, 75.9%)를 얻었다. 화합물 19를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 82.48; H, 4.90; N, 4.01; S, 4.59; Si, 4.02
HRMS (C48H34N2SSi) [M]+: 계산값 698.95, 측정값 697
합성예
10: 화합물 25의 합성
중간체 D 대신에 중간체 J (10g, 0.027mol)를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 25-1 (10.9g, 0.0324mol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 25 (13.1g, 84.3%)을 얻었다. 화합물 25를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 87.31; H, 4.71; N, 2.42; S, 5.55
HRMS (C42H27NS) [M]+: 계산값 577.74, 측정값 576
합성예
11: 화합물 29의 합성
중간체 D 대신에 중간체 K (10g, 0.028mol)를 사용하고, 2-브로모-4,6-디페닐피리미딘 대신에 18-1 (15.75g, 0.034mol)를 사용하였다는 점을 제외하고는 화합물 1의 합성과 동일한 방법을 사용하여 화합물 29 (12.5g, 65.4%)을 얻었다. 화합물 29를 원소 분석 및 HRMS로 확인하였다.
원소 분석: C, 84.42; H, 5.02; N, 4.10; O, 2.34; Si, 4.11
HRMS (C48H34N2OSi) [M]+: 계산값 682.88, 측정값 681
실시예
1
애노드로서 코닝 15Ω/cm2 (500Å) ITO 유리 기판을 50mm × 50mm × 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 10분 동안 오존에 노출시켜 세정하고 진공증착장치에 이 유리기판을 설치하였다.
상기 ITO층 상부에 하기 화합물 301를 진공 증착하여, 600Å 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 여기에 하기 화합물 100을 진공 증착하여 50 Å의 제1정공수송층을 형성하고, 상기 제1정공수송층 상에 NPB (N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘)을 진공 증착하여, 1800Å 두께의 제2정공수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 화합물 1(호스트) 및 Ir(ppy)3 (도펀트)를 85:15의 중량비로 공증착 하여, 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 제2발광층 상에 하기 화합물 101을 진공 증착하여 360Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 8-히드록시퀴놀리놀라토-리튬(LiQ)을 진공 증착하여 5Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상부에 Al을 진공 증착하여 1200Å 두께의 캐소드를 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
<화합물 301>
<화합물 100> <화합물 101>
실시예
2
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 4를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
3
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 6을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
4
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 9를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
5
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 10을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
6
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 16을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
7
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 17을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
8
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 18을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
9
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 19를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
10
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 25를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
11
발광층 형성시 화합물 1 대신 화합물 29를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예
1
발광층 형성시 화합물 1 대신 CBP를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
CBP
비교예
2
발광층 형성시 화합물 1 대신 하기 화합물 X를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 X>
평가예
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 및 2에서 제작된 유기 발광 소자의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 발광색, 효율을 Topcon사의 SR3 Spectroscan Source Measurement Unit.을 이용하여 평가하였다. T97 수명은 0.5 ㎃ 전류 밀도 조건 하에서 측정한 초기 휘도를 100%로 할 때, 휘도가 97%까지 감소하는데 걸리는 시간을 표시한 것이다. 그 결과는 하기 표 1와 같다:
| 발광층재료 | 구동전압 (V) |
전류밀도 (mA/cm2) |
효율 (cd/A) |
발광색 | T97 수명 (hr) |
|
| 비교예 1 | CBP | 6.1 | 10 | 37.4 | 녹색 | 56 |
| 비교예 2 | 화합물 X | 5.7 | 10 | 49.1 | 녹색 | 104 |
| 실시예 1 | 화합물 1 | 4.8 | 10 | 55.4 | 녹색 | 161 |
| 실시예 2 | 화합물 4 | 4.2 | 10 | 53.2 | 녹색 | 154 |
| 실시예 3 | 화합물 6 | 5.1 | 10 | 55.9 | 녹색 | 178 |
| 실시예 4 | 화합물 9 | 4.9 | 10 | 57 | 녹색 | 155 |
| 실시예 5 | 화합물 10 | 4.3 | 10 | 55.1 | 녹색 | 129 |
| 실시예 6 | 화합물 16 | 4.8 | 10 | 49.9 | 녹색 | 134 |
| 실시예 7 | 화합물 17 | 5.0 | 10 | 58 | 녹색 | 164 |
| 실시예 8 | 화합물 18 | 5.2 | 10 | 60 | 녹색 | 115 |
| 실시예 9 | 화합물 19 | 5.1 | 10 | 62 | 녹색 | 134 |
| 실시예 10 | 화합물 25 | 4.9 | 10 | 59.2 | 녹색 | 150 |
| 실시예 11 | 화합물 29 | 4.7 | 10 | 55.1 | 녹색 | 138 |
상기 표 1에 따르면, 실시예 1 내지 11의 유기 발광 소자는 비교예 1 및 2의 유기 발광 소자보다 구동 전압, 휘도 및 효율 특성이 우수함을 알 수 있다. 구체적으로, 실시예 1 내지 11의 유기 발광 소자는 비교예 1 및 2의 유기 발광 소자보다 구동전압이 15 내지 20% 이상 낮아졌으며 효율이 대폭 향상된 우수한 I-V-L 특성을 나타내었고, 수명이 40% 이상 향상됨을 알 수 있다.
본 발명에 대해 상기 합성예 및 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 기재된 내용에 따라 정해져야 할 것이다.
Claims (20)
- 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
로 표시되는 모이어티는 하기 화학식 a 내지 f 중 어느 하나로 선택되고;
<화학식 a> <화학식 b>
<화학식 c>
<화학식 d> <화학식 e>
<화학식 f>
상기 화학식 a 내지 f 중,
X는 O, S,또는
이고;
상기 화학식 1 및 a 내지 f 중,
L1 내지 L6는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
n1 내지 n6는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수이고;
R1 내지 R10는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2) 및 -Si(Q3)(Q4)(Q5); 중 선택되고; 상기 Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C30시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30아릴티오기, 및 치환 또는 비치환된 C2-C30헤테로아릴기; 중 선택되고;
m1 내지 m4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수이고;
o1 내지 o3는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이다. - 제1항에 있어서,
L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및
ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택된 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및
ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중 적어도 하나로 치환된, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택된 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
L1 내지 L6는 서로 독립적으로, i) 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 및
ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 피리미디닐렌기, 트리아지닐렌기 및 피리딜기; 중에서 선택된 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
n1 내지 n6는 서로 독립적으로, 1 또는 2의 정수인, 헤테로고리 화합물: - 제1항에 있어서,
(L1)n1 , (L2)n2, (L3)n3, (L4)n4, (L5)n5 및 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-14; 중 선택되는 어느 하나인, 헤테로고리 화합물:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중,
Y1 내지 Y18는 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1 내지 R6와의 결합 사이트이다. - 제1항에 있어서,
(L1)n1 , (L2)n2, (L3)n3, (L4)n4, (L5)n5 및 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-14; 중 선택되는 어느 하나인, 헤테로고리 화합물:
상기 화학식 5-1 내지 5-14 중,
Y1 내지 Y13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고;
*는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1 내지 R6와의 결합 사이트이다. - 제1항에 있어서,
R1 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13; 중에서 선택되는 헤테로고리 화합물:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중,
Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 각각 L1 내지 L6와의 결합 사이트이다. - 제1항에 있어서,
R1 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-15; 중에서 선택되는 헤테로고리 화합물:
상기 화학식 7-1 내지 7-15 중,
Z7, Z9 및 Z11 내지 Z13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고;
*는 각각 L1 내지 L6와의 결합 사이트이다. - 제1항에 있어서,
R7 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중 선택되는 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
R7 내지 R10은 수소인 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
o1 내지 o3는 서로 독립적으로, 0 또는 1인 헤테로고리 화합물. - 제1항에 있어서,
하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나로 선택된, 헤테로고리 화합물:
<화학식 A>
<화학식 B>
<화학식 C>
상기 화학식 A 내지 C 중,
X는 O, S,또는
이고;
(L1)n1, (L2)n2 및 (L4)n4 내지 (L6)n6로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로, 하기 화학식 4-1 내지 4-14; 중 선택되고:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중,
Y1 내지 Y18은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고;
R1, R2 및 R4 내지 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13; 중에서 선택되고:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중,
Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33은 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이고;
m1, m2 및 m4 내지 m6는 1의 정수이고;
R7 내지 R10은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기 및 tert-부틸기; 중 선택되고;
o1 및 o2는 서로 독립적으로, 0 또는 1의 정수이다. - 제1항에 있어서,
하기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c; 중 선택된, 헤테로고리 화합물:
<화학식 1a> <화학식 1b> <화학식 1c>
<화학식 2a> <화학식 2b> <화학식 2c>
<화학식 3a> <화학식 3b> <화학식 3c>
상기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c 중,
X1 및 X2는 서로 독립적으로 O 또는 S이고;
(L1)n1 , (L2)n2 및 (L4)n4로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-14; 중 선택되고:
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중,
Y1 내지 Y18은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
a1 내지 a18는 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고;
R1, R2 및 R4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10알콕시기 및 하기 화학식 6-1 내지 6-13; 중에서 선택되고:
상기 화학식 6-1 내지 6-13 중,
Z1 내지 Z33은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염 및 C1-C10알킬기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기; C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된, C6-C16아릴기 및 C2-C16헤테로아릴기; 중에서 선택되고;
b1 내지 b6, b8, b10 및 b14 내지 b33은 서로 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고;
*는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이고;
m1, m2 및 m4는 서로 독립적으로, 1의 정수이다. - 제1항에 있어서,
하기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c; 중 선택된, 헤테로고리 화합물:
<화학식 1a> <화학식 1b> <화학식 1c>
<화학식 2a> <화학식 2b> <화학식 2c>
<화학식 3a> <화학식 3b> <화학식 3c>
상기 화학식 1a 내지 1c, 2a 내지 2c 및 3a 내지 3c 중,
X1 및 X2는 서로 독립적으로 O 또는 S이고;
(L1)n1 , (L2)n2 및 (L4)n4로 표시되는 모이어티는 서로 독립적으로 하기 화학식 5-1 내지 5-14; 중 선택되고;
상기 화학식 5-1 내지 5-14 중,
Y1 내지 Y13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고;
*는 헤테로고리와의 결합 사이트이고, **는 각각 R1, R2 및 R4와의 결합 사이트이고;
R1, R2 및 R4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-15; 중에서 선택되고:
상기 화학식 7-1 내지 7-15 중,
Z7 , Z9 및 Z11 내지 Z13은 서로 독립적으로, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기; 중에서 선택되고;
*는 각각 L1, L2 및 L4와의 결합 사이트이다. - 제1항에 있어서,
하기 화합물 1 내지 68 중 어느 하나로 선택되는 헤테로고리 화합물:
- 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 헤테로고리 화합물 중 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자.
- 제17항에 있어서,
상기 유기층이, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함한 정공 수송 영역을 포함하고, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 더 포함한 전자 수송 영역을 포함한, 유기 발광 소자. - 제17항에 있어서,
상기 헤테로고리 화합물이 상기 발광층에 존재하는, 유기 발광 소자. - 제19항에 있어서,
상기 발광층에 도펀트가 더 포함되어 있고, 상기 헤테로고리 화합물은 호스트의 역할을 하는, 유기 발광 소자.
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