KR20190033691A - 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치 - Google Patents

헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190033691A
KR20190033691A KR1020170122054A KR20170122054A KR20190033691A KR 20190033691 A KR20190033691 A KR 20190033691A KR 1020170122054 A KR1020170122054 A KR 1020170122054A KR 20170122054 A KR20170122054 A KR 20170122054A KR 20190033691 A KR20190033691 A KR 20190033691A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
formula
carbon atoms
unsubstituted
Prior art date
Application number
KR1020170122054A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102431667B1 (ko
Inventor
예지명
김명숙
김슬옹
유병욱
황재훈
고수병
윤지환
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020170122054A priority Critical patent/KR102431667B1/ko
Priority to US15/963,036 priority patent/US10844065B2/en
Priority to EP18183515.8A priority patent/EP3459946B1/en
Priority to CN201810914570.XA priority patent/CN109535160B/zh
Publication of KR20190033691A publication Critical patent/KR20190033691A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102431667B1 publication Critical patent/KR102431667B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D265/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D265/28—1,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines
    • C07D265/34—1,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines condensed with carbocyclic rings
    • C07D265/38—[b, e]-condensed with two six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D279/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one sulfur atom as the only ring hetero atoms
    • C07D279/10—1,4-Thiazines; Hydrogenated 1,4-thiazines
    • C07D279/14—1,4-Thiazines; Hydrogenated 1,4-thiazines condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D279/18—[b, e]-condensed with two six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D413/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D413/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D417/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00
    • C07D417/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L27/3211—
    • H01L51/006—
    • H01L51/0067—
    • H01L51/0069—
    • H01L51/5024—
    • H01L51/5072—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1014—Carbocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/351—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels comprising more than three subpixels, e.g. red-green-blue-white [RGBW]

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물, 이를 발광층에 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00092

상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시된다.
[화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095

Description

헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치{HETEROCYCLIC COMPOUND, ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것이다.
영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 유기 전계 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에서 재결합시킴으로써, 발광층에 포함되는 유기 화합물인 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자로서는, 예를 들어, 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송층, 정공 수송층 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송층 및 전자 수송층 상에 배치된 제2 전극으로 구성된 유기 소자가 알려져 있다. 제1 전극으로부터는 정공이 주입되고, 주입된 정공은 정공 수송층을 이동하여 발광층으로 주입된다. 한편, 제2 전극으로부터는 전자가 주입되고, 주입된 전자는 전자 수송층을 이동하여 발광층으로 주입된다. 발광층으로 주입된 정공과 전자가 재결합함으로써, 발광층 내에서 여기자가 생성된다. 유기 전계 발광 소자는 그 여기자가 다시 바닥상태로 떨어질 때 발생하는 광을 이용하여 발광한다. 또한, 유기 전계 발광 소자는 이상에 설명한 구성에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다.
본 발명은 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다. 보다 상세하게는 근적외선 발광 재료로 사용할 수 있는 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시된다.
[화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 2 내지 4에서, q 및 r은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고, p는 0 또는 1이며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR' 또는 N이고, R' 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며, L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이고, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴 아민기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며, Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전자 주개(electron-donating group)이고, p가 0일 때, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 하기 화학식 5로 표시된다:
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서, R5는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고, m은 0 이상 6 이하의 정수이다.
p는 1이고, X1 및 X2는 N인 것일 수 있다.
Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 상기 화학식 5, 하기 화학식 6 및 7 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 6] [화학식 7]
Figure pat00006
Figure pat00007
상기 화학식 6에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
상기 화학식 7에서, Z는 직접 결합(direct linkage), O, S, 또는 NR8이며, R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다.
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기인 것일 수 있다.
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 메틸기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기인 것일 수 있다.
A를 기준으로 D1 및 D2가 대칭을 이루는 것일 수 있다. 이 경우, X1 및 X2가 서로 동일한 것일 수 있다.
L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 8-1 내지 8-4 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 8-1] [화학식 8-2]
Figure pat00008
Figure pat00009
[화학식 8-3] [화학식 8-4]
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 화학식 8-2 및 8-3에서, W1 및 W2는 각각 독립적으로 NR9, S 또는 O이고, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
Y1 및 Y2가 서로 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1 전극, 제1 전극 상에 제공된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 제공된 발광층, 발광층 상에 제공된 전자 수송 영역 및 전자 수송 영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고, 발광층이 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하며, 도펀트가 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1 가시광선을 발광하는 제1 유기 발광 소자를 포함하는 제1 화소, 제2 가시광선을 발광하는 제2 유기 발광 소자를 포함하는 제2 화소, 제3 가시광선을 발광하는 제3 유기 발광 소자를 포함하는 제3 화소, 및 근적외선을 발광하는 제4 유기 발광 소자를 포함하는 제4 화소를 포함하고, 제4 유기 발광 소자가 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치는 고효율의 근적외선 발광이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 II-II’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 3의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 화소 배치 관계의 예시를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 화소 배치 관계의 예시를 나타낸 평면도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면 및 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서,
Figure pat00012
는 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리(아릴기)를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리(헤테로아릴기)를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알케닐기의 예로는 비닐기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 1,3-부타디에닐 아릴기, 스티레닐기, 스티릴비닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 60 이하, 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 바이페닐렌기, 트리페닐렌기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수도 있다. 플루오레닐기가 치환되는 경우의 예시는 하기와 같다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 헤테로 원자로 O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로아릴기일 수 있다. 헤테로아릴기가 헤테로 원자를 2개 포함할 경우, 2개의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 60 이하, 2 이상 30 이하 또는 2 이상 20 이하이다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로아릴기 또는 다환식 헤테로아릴기일 수 있다. 다환식 헤테로아릴기는 예를 들어, 2환 또는 3환 구조를 갖는 것일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 실릴기는 알킬 실릴기 및 아릴 실릴기를 포함한다. 실릴기의 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 붕소기는 알킬 붕소기 및 아릴 붕소기를 포함한다. 붕소기의 예로는 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 디페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아미노기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아미노기는 알킬 아미노기 및 아릴 아미노기를 포함할 수 있다. 아미노기의 예로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 페닐아미노기, 디페닐아미노기, 나프틸아미노기, 9-메틸-안트라세닐아미노기, 트리페닐아미노기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 포스핀 옥사이드기는 예를 들어 알킬기 및 아릴기 중 적어도 하나로 치환될 수 있다. 포스핀 옥사이드기의 예로는 페닐 포스핀 옥사이드기, 디페닐 포스핀 옥사이드기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 직접 결합은 단일 결합을 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00017
화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시된다.
[화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
화학식 2에서, p는 0 또는 1이고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR' 또는 N이며, R' 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
화학식 2에서, p가 0인 경우 화학식 2로 표시되는 구조는 2환 구조를 갖는다. 한편, 화학식 2에서, p가 1인 경우 화학식 2로 표시되는 구조는 3환 구조를 갖는다.
화학식 3에서, q는 0 이상 3 이하의 정수이고, L1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이며, Y1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
화학식 3에서, q가 2 이상일 경우, 복수의 L1은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 4에서, r은 0 이상 3 이하의 정수이고, L2는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이며, Y2는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
화학식 4에서, r이 2 이상일 경우, 복수의 L2는 서로 동일하거나 상이하다.
Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전자 주개(electron-donating group)이다. 예를 들어, Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 질소 원자를 포함하는 작용기일 수 있다.
p가 0일 때, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 하기 화학식 5로 표시된다.
[화학식 5]
Figure pat00021
화학식 5에서, R5는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고, m은 0 이상 6 이하의 정수이다.
화학식 5에서 m은 0일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, m이 1이고, R5가 수소 원자, 중수소 원자 이외의 치환기로 치환될 수 있다.
화학식 5에서, m이 2 이상일 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, A는 전자 수용 모이어티(전자 받개)이고, D1 및 D2 중 적어도 하나는 전자 제공 모이어티(전자 주개)이다.
이에 한정되는 것은 아니나, p는 1일 수 있다. p가 0인 경우 대비 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치에 적용될 때 안정성 및 효율 측면에서 유리하다.
X1 및 X2는 서로 동일한 것일 수 있다. 예를 들어, p가 1이고, X1 및 X2가 N일 수 있다. 예를 들어, p가 1이고, X1 및 X2가 C일 수 있다.
Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전술한 화학식 5, 하기 화학식 6 및 7 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 6] [화학식 7]
Figure pat00022
Figure pat00023
화학식 6에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이다.
화학식 7에서, Z는 직접 결합(direct linkage), O, S, 또는 NR8이며, R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다.
a가 2 이상일 경우, 복수의 R6은 서로 동일하거나 상이하다. b가 2 이상일 경우, 복수의 R7은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 6에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
화학식 7에서, Z가 직접 결합인 경우, 화학식 7로 표시되는 구조는 카바졸 모이어티이다.
화학식 7에서, a 및 b는 각각 0 일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, a+b가 1 이상일 수 있으며, R6 및 R7 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, a+b가 1 이상이고, R6 및 R7 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 카바졸기일 수 있다.
화학식 7에서, Z가 O, S 또는 NR8일 수 있다. Z가 NR8인 경우, R8은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기일 수 있다. 예를 들어, R8은 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다. Z는 O일 수 있다. Z는 S일 수 있다.
Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 하기 구조식들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
상기 구조식들은 각각 치환 또는 비치환될 수 있다.
화학식 2에서, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기인 것일 수 있다. 이 경우, 열적 안정성 측면에서 유리하다. 예를 들어, R1이 수소 원자일 경우, 증착 공정에서 열 분해가 일어나 양성자(proton)가 발생할 수 있으며 열화의 원인이 될 수 있다. 따라서, R1을 수소 원자가 아닌 치환기로 치환시킬 경우 열적 안정성을 확보하는데 유리하다. 예를 들어, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 메틸기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기인 것일 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R4 모두 치환 또는 비치환된 메틸기일 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R4 모두 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있으며, 이 경우 용해도 측면에서 유리하다는 효과가 있다.
다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 R1 내지 R4가 각각 독립적으로 수소 원자 또는 중수소 원자일 수도 있다.
R'는 예를 들어 수소 원자일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 A로 표시되는 코어 구조를 기준으로 D1 및 D2가 서로 대칭을 이루는 구조를 갖는 것일 수 있다. 이 경우, Y1 및 Y2가 모두 전자 주개이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 "전자 주개 - 전자 받개 - 전자 주개" 구조를 갖게 된다. D1 및 D2가 A를 기준으로 대칭을 이루는 화합물 구조를 가질 경우, 전자가 분자 내에 넓게 분포되어 분자가 안정화되며, 최고준위 점유 분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO) 레벨의 오비탈과 최저준위 비점유 분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO) 레벨의 오비탈의 일정부분 겹침이 생겨 광발광 양자 효율(photoluminescence quantum yield, PLQY)이 향상되어 효율 측면에서 유리하다.
필요에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 "전자 주개 - 전자 받개" 구조를 갖는 것일 수 있다. 이 경우, Y1 및 Y2가 서로 상이하다. 구체적으로, Y1 및 Y2 중 하나가 전자 주개이며, 나머지 하나는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기일 수 있다. 예를 들어, Y1 및 Y2 중 하나가 화학식 6 또는 7로 표시되고, 나머지 하나는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다. "전자 주개 - 전자 받개" 구조를 갖는 경우, 장파장화에 유리하다.
이에 한정되는 것은 아니나, L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 8-1 내지 8-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8-1] [화학식 8-2]
Figure pat00033
Figure pat00034
[화학식 8-3] [화학식 8-4]
Figure pat00035
Figure pat00036
화학식 8-2에서, W1은 NR9, S 또는 O이고, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다. R9은 예를 들어, 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 8-3에서, W2는 NR9, S 또는 O이고, R9는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다. R9은 예를 들어, 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 8-1 내지 8-4로 표시되는 구조는 각각 치환 또는 비치환될 수 있다.
q 및 r이 0일 수 있다. 이 경우, Y1 및 Y2는 화학식 2로 표시되는 코어 구조에 직접 결합(예를 들어, 단일 결합)된다.
q 및 r이 각각 1 이상일 수 있다. 이 경우, Y1 및 Y2는 각각 L1 및 L2로 표시되는 링커(linker)를 통해 화학식 2로 표시되는 코어 구조에 결합되며, 공액계가 넓어져 장파장화에 유리하다. 또한, 링커를 포함하는 경우, 광발광 양자 효율(photoluminescence quantum yield, PLQY)가 향상되어 효율 측면에서도 유리하다.
q가 2 이상일 경우, 복수의 L1은 각각 독립적으로 화학식 8-1 내지 8-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 예를 들어, q가 2인 경우, 하나의 L1은 화학식 8-1로 표시되고, 나머지 L1은 화학식 8-2로 표시될 수 있다.
r이 2 이상일 경우, 복수의 L2는 각각 독립적으로 화학식 8-1 내지 8-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 예를 들어, r이 2인 경우, 하나의 L2는 화학식 8-1로 표시되고, 나머지 L2는 화학식 8-3으로 표시될 수 있다. 예를 들어, r이 3인 경우, 두 개의 L2는 화학식 8-2로 표시되고, 나머지 L2는 화학식 8-4로 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광 재료로 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로 근적외선 발광 재료로 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하는 발광 재료일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 1]
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 전술한 바와 같이 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치의 발광 재료로 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로 근적외선 발광 재료로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치는 고효율화에 유리하다.
화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 후술하는 합성예를 기초로 제조될 수 있다. 다만, 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물의 합성 과정은 후술하는 합성예에 한정되는 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 반응 조건이면 어떤 조건이든 무방하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자에 대하여 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물과의 차이점을 위주로 구체적으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물에 따른다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다.
제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 복수의 유기층들이 배치될 수 있다. 복수의 유기층들은 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 유기층들 중 적어도 하나에 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
이하에서는, 발광층(EML)이 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 것을 예를 들어 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)이 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함할 수도 있다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)가 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(EL1)의 두께는 약 800Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질과 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층, 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌계 유도체, 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 모두 포함하면, 정공 주입층(HIL)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물, HAT-CN 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 500Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(EML)은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00041
화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00042
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00043
Figure pat00044
화학식 1 내지 화학식 4에 관한 구체적인 설명은 전술한 바와 동일한 바 생략하도록 한다.
발광층(EML)은 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물 이외 공지의 재료를 더 포함하는 것일 수 있다.
발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 도펀트는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하여, 근적외선을 발광하는 발광층일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하는 층일 수 있다.
호스트는 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않는다. 적색 호스트, 녹색 호스트 및 청색 호스트 중에서는 적색 호스트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이에 한정되는 것은 아니나, 호스트는 하기 화합물 H-1 내지 H-15 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
Figure pat00045
전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, LiQ(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층을 포함할 수 있다. 정공 저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)가 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
유기 전계 발광 소자(10)에서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 전극(EL1)으로부터 주입된 정공(hole)은 정공 수송 영역(HTR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동되고, 제2 전극(EL2)로부터 주입된 전자가 전자 수송 영역(ETR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동된다. 전자와 정공은 발광층(EML)에서 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
유기 전계 발광 소자(10)가 전면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 반사형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있다. 유기 전계 발광 소자(10)가 배면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 반사형 전극일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 발광층에 포함하여 근적외선을 발광하는 것을 특징으로 하며, 이로 인해, 고효율, 장수명, 저 구동 전압화에 유리하다.
이하에서는 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치에 대하여 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자와의 차이점을 위주로 구체적으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 내용에 따른다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치(DD)는 복수 개의 화소들을 포함한다. 도 3에서는 4종의 화소들을 예시적으로 도시하였으며, 구체적으로, 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4)를 포함하는 것을 예시적으로 도시하였다. 4종의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)는 각각 다른 파장 영역의 광을 생성할 수 있다.
예를 들어, 4종의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)은 제1 방향(DR1)의 축과 제2 방향(DR2)의 축이 정의하는 평면상에서 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 또한, 4종의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 제2 방향(DR2)으로 열을 이루어 배열될 수도 있다. 하지만, 실시예는 이에 한정하지 않으며, 복수의 화소들의 배열은 표시 패널의 구현 방법에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 서로 다른 파장 영역의 광들을 생성하는 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각을 서브 화소들로 정의하고 이러한 서브 화소들의 조합을 화소(도 4의 PX)로 정의할 수도 있다.
4종의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 각각은 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 포함한다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나의 회로도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치에 포함되는 화소들 중 하나를 나타낸 평면도이다. 도 6은 도 5의 II-II’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 화소(PX)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 구동 전압 라인(DVL)으로 이루어진 배선부와 연결될 수 있다. 화소(PX)는 배선부에 연결된 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2), 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)에 연결된 유기 전계 발광 소자(OEL) 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
게이트 라인(GL)은 제1 방향(DR1)으로 연장된다. 데이터 라인(DL)은 게이트 라인(GL)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 구동 전압 라인(DVL)은 데이터 라인(DL)과 실질적으로 동일한 방향, 즉 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 게이트 라인(GL)은 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)에 주사 신호를 전달하고, 데이터 라인(DL)은 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)에 데이터 신호를 전달하며, 구동 전압 라인(DVL)은 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)에 구동 전압을 제공한다.
박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)는 유기 전계 발광 소자(OEL)를 제어하기 위한 구동 박막 트랜지스터(TFT2)와, 구동 박막 트랜지스터(TFT2)를 스위칭 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TFT1)를 포함할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에서는 화소(PX)가 두 개의 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)를 포함하는 것을 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 화소(PX)가 하나의 박막 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수도 있고, 화소(PX)가 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 구비할 수도 있다.
스위칭 박막 트랜지스터(TFT1)는 제1 게이트 전극(GE1), 제1 소스 전극(SE1) 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 제1 게이트 전극(GE1)은 게이트 라인(GL)에 연결되며, 제1 소스 전극(SE1)은 데이터 라인(DL)에 연결된다. 제1 드레인 전극(DE1)은 제5 콘택홀(CH5)에 의해 제1 공통 전극(CE1)과 연결된다. 스위칭 박막 트랜지스터(TFT1)는 게이트 라인(GL)에 인가되는 주사 신호에 따라 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(TFT2)에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터(TFT2)는 제2 게이트 전극(GE2), 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 제2 게이트 전극(GE2)은 제1 공통 전극(CE1)에 연결된다. 제2 소스 전극(SE2)은 구동 전압 라인(DVL)에 연결된다. 제2 드레인 전극(DE2)은 제3 콘택홀(CH3)에 의해 제1 전극(EL1)과 연결된다.
커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 게이트 전극(GE2)과 제2 소스 전극(SE2) 사이에 연결되며, 구동 박막 트랜지스터(TFT2)의 제2 게이트 전극(GE2)에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다. 커패시터(Cst)는 제1 드레인 전극(DE1)과 제6 콘택홀(CH6)에 의해 연결되는 제1 공통 전극(CE1) 및 구동 전압 라인(DVL)과 연결되는 제2 공통 전극(CE2)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치(도 3의 DD)는 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)와 유기 전계 발광 소자(OEL)가 적층되는 베이스 기판(BS)을 포함할 수 있다. 베이스 기판(BS)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 베이스 기판(BS)을 이루는 유기 고분자로는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 베이스 기판(BS)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.
베이스 기판(BS) 상에는 기판 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. 기판 버퍼층 (미도시)은 스위칭 박막 트랜지스터(TFT1) 및 구동 박막 트랜지스터(TFT2)에 불순물이 확산되는 것을 막는다. 기판 버퍼층(미도시)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며, 베이스 기판(BS)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
베이스 기판(BS) 상에는 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)이 배치된다. 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)은 반도체 소재로 형성되며, 각각 스위칭 박막 트랜지스터(TFT1)와 구동 박막 트랜지스터(TFT2)의 활성층으로 동작한다. 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)은 각각 소스 영역(SA), 드레인 영역(DRA) 및 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DRA) 사이에 배치된 채널 영역(CA)을 포함한다. 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)은 각각 무기 반도체 또는 유기 반도체로부터 선택되어 형성될 수 있다. 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DRA)은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(SM1) 및 제2 반도체층(SM2) 상에는 게이트 절연층(GI)이 배치된다. 게이트 절연층(GI)은 제1 반도체층(SM1) 및 제2 반도체층(SM2)을 커버한다. 게이트 절연층(GI)은 유기 절연물 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다.
게이트 절연층(GI) 상에는 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)이 배치된다. 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)은 각각 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)의 채널 영역(CA)에 대응되는 영역을 커버하도록 형성된다.
제1 게이트 전극(GE1) 및 제2 게이트 전극(GE2) 상에는 층간 절연층(IL)이 배치된다. 층간 절연층(IL)은 제1 게이트 전극(GE1) 및 제2 게이트 전극(GE2)을 커버한다. 층간 절연층(IL)은 유기 절연물 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다.
층간 절연층(IL)의 상에는 제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2)이 배치된다. 제2 드레인 전극(DE2)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)에 형성된 제1 콘택홀(CH1)에 의해 제2 반도체층(SM2)의 드레인 영역(DRA)과 접촉하고, 제2 소스 전극(SE2)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)에 형성된 제2 콘택홀(CH2)에 의해 제2 반도체층(SM2)의 소스 영역(SA)과 접촉한다. 제1 소스 전극(SE1)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)에 형성된 제4 콘택홀(CH4)에 의해 제1 반도체층(SM1)의 소스 영역(미도시)과 접촉하고, 제1 드레인 전극(DE1)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)에 형성된 제5 콘택홀(CH5)에 의해 제1 반도체층(SM1)의 드레인 영역(미도시)과 접촉한다.
제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2) 상에는 패시베이션층(PL)이 배치된다. 패시베이션층(PL)은 스위칭 박막 트랜지스터(TFT1) 및 구동 박막 트랜지스터(TFT2)를 보호하는 보호막의 역할을 할 수도 있고, 그 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
패시베이션층(PL) 상에는 유기 전계 발광 소자(OEL)가 배치된다. 유기 전계 발광 소자(OEL)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1) 상에 배치된 제2 전극(EL2) 및 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 발광층(EML)을 포함하는 유기층(OL)을 포함한다.
구체적으로, 패시베이션층(PL) 상에는 제1 전극(EL1)이 제공되고, 패시베이션층(PL) 및 제1 전극(EL1) 상에는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 화소 정의막(PDL)에는 제1 전극(EL1)의 상면의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(OH)가 정의된다. 화소 정의막(PDL)은 화소(PX)들 각각에 대응하도록 유기 전계 발광 소자(OEL)를 구획하는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙화소정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL) 및 제1 전극(EL1) 상에 유기층(OL) 및 제2 전극(EL2)이 순차적으로 적층된다. 유기층(OL)은 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함한다. 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)에 관한 설명은 전술한 바와 동일한 바 생략하도록 한다.
도 7은 도 3의 I-I’ 영역을 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광 표시 장치(DD)는 복수 개의 화소 영역들(PXA-1, PXA-2, PXA-3, PXA-4)을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 제1 화소 영역(PXA-1), 제2 화소 영역(PXA-2), 제3 화소 영역(PXA-3) 및 제4 화소 영역(PXA-4)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 일 실시예에서 제1 화소 영역(PXA-1)은 청색 화소 영역, 제2 화소 영역(PXA-2)은 녹색 화소 영역, 제3 화소 영역(PXA-3)은 적색 화소 영역, 제4 화소 영역(PXA-4)은 근적외선 화소 영역일 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 유기 전계 발광 표시 장치(DD)는 청색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 적색 화소 영역, 및 근적외선 화소 영역을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 청색 화소 영역은 청색광을 방출하는 청색 발광 영역이고, 녹색 화소 영역과 적색 화소 영역은 각각 녹색 발광 영역 및 적색 발광 영역을 나타내는 것이며, 근적외선 화소 영역은 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광 하는 영역이다. 한편, 화소 영역들(PXA-1, PXA-2, PXA-3, PXA-4)은 상술한 도 3에 대한 설명에서 복수 개의 화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)에 각각 대응하는 발광 영역일 수 있다.
제1 화소 영역(PXA-1)은 제1 가시광선을 발광하는 제1 유기층(OL1)을 갖는 제1 유기 전계 발광 소자(OEL1)가 배치된 영역일 수 있다. 제2 화소 영역(PXA-2)과 제3 화소 영역(PXA-3)은 각각 제2 가시광선을 발광하는 제2 유기 전계 발광 소자(OEL2) 및 제3 가시광선을 발광하는 제3 유기 전계 발광 소자(OEL3)가 배치된 영역일 수 있다. 제4 화소 영역(PXA-4)은 근적외선을 발광하는 제4 유기 전계 발광 소자(OEL4)가 배치된 영역일 수 있다. 제1 가시광선, 제2 가시광선 및 제3 가시광선은 서로 상이한 파장 영역을 갖는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 동일한 파장 영역을 갖는 것일 수도 있고, 제1 가시광선, 제2 가시광선 및 제3 가시광선 중 2개는 동일한 파장 영역을 갖고, 나머지 하나는 상이한 파장 영역을 갖는 것일 수도 있다.
제1 화소 영역(PXA-1), 제2 화소 영역(PXA-2), 및 제3 화소 영역(PXA-3)은 이미지를 구현하는 화소들이 배치되는 영역이고, 제4 화소 영역(PXA-4)은 이미지를 구현하는 화소가 아닌 화소가 배치되는 영역일 수 있다.
예를 들어, 제1 유기 전계 발광 소자(OEL1)는 제1 전극(EL11), 제1 유기층(OL1) 및 제2 전극(EL21)을 포함할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 제1 유기층(OL1)은 정공 수송 영역, 발광층 및 전자 수송 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유기층(OL1)은 청색광을 방출하는 발광층을 포함하는 것일 수 있고, 발광 재료는 청색광 발광 재료로 알려진 공지의 물질을 제한없이 채택할 수 있다. 제2 유기 전계 발광 소자(OEL2)는 제1 전극(EL12), 제2 유기층(OL2) 및 제2 전극(EL22)을 포함하고, 제3 유기 전계 발광 소자(OEL3)는 제1 전극(EL13), 제3 유기층(OL3) 및 제2 전극(EL23)을 포함할 수 있다. 제2 유기층(OL2)과 제3 유기층(OL3)은 각각 녹색광과 적색광을 방출하는 발광층을 포함하는 것일 수 있고, 발광 재료는 녹색광 발광 재료 및 적색광 발광 재료로 알려진 공지의 물질을 제한없이 채택할 수 있다.
한편, 제4 유기 전계 발광 소자(OEL4)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(예를 들어, 도 1의 10)에 대응하는 것일 수 있다. 구체적으로, 제4 유기 전계 발광 소자(OEL3)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 것일 수 있다. 제4 유기 전계 발광 소자(OEL4)는 제1 전극(EL14), 제4 유기층(OL4) 및 제2 전극(EL24)을 포함하고, 제4 유기층(OL4)이 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 것일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4)는 각각 복수 개로 제공되는 것일 수 있다.
도 3에서는 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4)가 제1 방향으로 배열된 것을 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 3에서는 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4)가 동일한 크기를 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 화소 배치 관계의 예시를 나타낸 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 화소 배치 관계의 예시를 나타낸 평면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4) 중 적어도 하나는 상이한 크기를 갖는 것일 수 있다. 또한, 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 및 제4 화소(PX4) 중 적어도 하나는 다른 방향으로 연장될 수도 있으며, 다른 방향으로 배열될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치는 표시 영역 내에 근적외선을 발광하는 화소를 포함하며, 상기 화소는 근적외선 광을 이용한 센싱기능을 구현하기 위한 화소로 활용할 수 있다. 이에 따라, 지문 인식, 홍채 인식 등의 센싱 기능을 하는 구성이 표시 영역 내에 배치될 수 있으며, 비표시 영역의 면적을 줄일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(합성예)
본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물은 예를 들어, 하기와 같이 합성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤테로환 화합물의 합성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 화합물 19의 합성
(1) 화합물 A의 합성
Figure pat00046
4,7-Dibromobenzo[c]-1,2,5-thiadiazole과 nitric acid를 trifluoromethanesulfonic acid 용매에 혼합 후 질소 분위기 하에서 교반하였다. 반응 종료 후 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축하였다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 4,7-Dibromo-5,6-dinitrobenzo[c][1,2,5]thiadiazole인 화합물 A를 얻었다.
Figure pat00047
(2) 화합물 19-1의 합성
질소분위기에서 4,7-Dibromo-5,6-dinitrobenzo[c][1,2,5]thiadiazole (1당량), Pd(PPh3)4 (0.05당량)을 THF용매에 녹인 후, THF에 녹인 tributyl(thiophen-2-yl)stannane (2.2당량)을 첨가하였다. 이후 반응 혼합물을 reflux하여 15시간 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4 를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 19-1을 얻었다. (수율: 87%)
(3) 화합물 19-3의 합성
질소분위기에서 화합물 19-1 (1당량)과 활성화된 Zn (3당량) 을 acetic acid에 녹인 후 70℃ 에서 1시간 교반하였다. 이 때 생성된 화합물 19-2는 매우 불안정하므로 반응 혼합물을 필터하여 반응 후 남은 Zn 만 제거하고 걸러진 용액에 oxalaldehyde (2당량) 을 첨가한 후, 100℃ 조건에서 20시간동안 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 19-3을 얻었다. (수율: 20%)
(4) 화합물 19-4의 합성
질소 분위기에서 화합물 19-3 (1당량) 을 THF 용매에 녹인다. 0℃ 의 빛이 없는 상태에서 반응 혼합물에 소량의 THF에 녹인 N-bromosuccinimide (2.2당량) 를 천천히 주입한 후, 상온에서 8시간 교반한다. 반응 종료 후 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 19-4을 얻었다. (수율: 83%)
(5) 화합물 19의 합성
질소 분위기에서 화합물 19-4 (1당량), Pd(Ph3)4 (0.05당량), K2CO3 (1.2 당량) 을 toluene에 녹인 후, 소량의 toluene에 녹인 (4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid (2.3당량) 을 주입한다. 반응 혼합물을 15시간 동안 환류교반한다. 반응 종료 후 실온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 19를 얻었다. (수율: 75%)
2. 화합물 11의 합성
Figure pat00048
질소 분위기에서 화합물 19-4 (1당량), 디페닐아민(diphenylamine) (2당량), Pd(OAc)2 (0.05당량), P(t-Bu)3 (50 wt%, 0.05당량), NaOt-Bu (sodium tert-butoxide, 2당량)을 톨루엔 용매와 교반하였다. 120 ℃ 조건에서 12시간 동안 환류교반하였다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각시키고 물과 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 11를 얻었다. (수율: 59%)
3. 화합물 30의 합성
Figure pat00049
(1) 화합물 30-1의 합성
질소 분위기에서 화합물 A (1당량), Pd(Ph3)4 (0.05당량), K2CO3 (1.2 당량) 을 toluene에 녹인 후, 소량의 toluene에 녹인 phenylboronic acid (2.3당량) 을 주입한다. 반응 혼합물을 15시간 동안 환류교반한다. 반응 종료 후 실온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4 를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 30-1를 얻었다. (수율: 81%)
(2) 화합물 30-3의 합성
질소 분위기에서 화합물 30-1 (1당량)과 활성화된 Zn (3당량) 을 acetic acid에 녹인 후 70℃ 에서 1시간 교반하였다. 이 때 생성된 화합물 30-2는 매우 불안정하므로 반응 혼합물을 필터하여 반응 후 남은 Zn 만 제거하고 걸러진 용액에 oxalaldehyde (2당량) 을 첨가한 후, 100℃ 조건에서 20시간동안 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 30-3을 얻었다. (수율: 20%)
(3) 화합물 30-4의 합성
질소 분위기에서 화합물 30-3 (1당량) 을 THF 용매에 녹인다. 0℃ 의 빛이 없는 상태에서 반응 혼합물에 소량의 THF에 녹인 N-bromosuccinimide (2.2당량) 를 천천히 주입한 후, 상온에서 8시간 교반한다. 반응 종료 후 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 30-4을 얻었다. (수율: 87%)
(4) 화합물 30의 합성
질소 분위기에서 화합물 30-4 (1당량), 1H-perimidine (2당량), Pd(OAc)2 (0.05당량), P(t-Bu)3 (50 wt%, 0.05당량), NaOt-Bu (sodium tert-butoxide, 2당량) 을 톨루엔 용매와 교반하였다. 120 ℃ 조건에서 12시간 동안 환류교반하였다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각시키고 물과 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 30를 얻었다. (수율: 54%)
4. 화합물 12의 합성
Figure pat00050
(1) 화합물 12-1의 합성
질소분위기에서 화합물 A (1당량), Pd(PPh3)4 (0.05당량)을 THF 용매에 녹인 후, THF에 녹인 benzo[c]thiophen-1-yltributylstannane (2.2당량)을 첨가하였다. 이후 반응 혼합물을 환류(reflux)하여 15시간 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4 를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 12-1을 얻었다. (수율: 41%)
(2) 화합물 12-3의 합성
질소분위기에서 화합물 12-1 (1당량)과 활성화된 Zn (3당량) 을 acetic acid에 녹인 후 70℃ 에서 1시간 교반하였다. 이 때 생성된 화합물 12-2는 매우 불안정하므로 반응 혼합물을 필터하여 반응 후 남은 Zn 만 제거하고 걸러진 용액에 oxalaldehyde (2당량) 을 첨가한 후, 100℃ 조건에서 20시간동안 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 12-3을 얻었다. (수율: 11%)
(3) 화합물 12-4의 합성
질소 분위기에서 화합물 12-3 (1당량) 을 THF 용매에 녹인다. 0℃ 의 빛이 없는 상태에서 반응 혼합물에 소량의 THF에 녹인 N-bromosuccinimide (2.2당량) 를 천천히 주입한 후, 상온에서 8시간 교반한다. 반응 종료 후 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 12-4을 얻었다. (수율: 72%)
(4) 화합물 12의 합성
질소 분위기에서 화합물 12-4 (1당량), diphenylamine (2당량), Pd(OAc)2 (0.05당량), P(t-Bu)3 (50 wt%, 0.05당량), NaOt-Bu (sodium tert-butoxide, 2당량)을 톨루엔 용매와 교반하였다. 120 ℃ 조건에서 12시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각시키고 물과 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 12를 얻었다. (수율: 19%)
5. 화합물 20의 합성
Figure pat00051
(1) 화합물 20-3의 합성
화합물 19-2는 화합물 19의 합성에서와 동일하게 준비하고, 걸러진 혼합 용액에 benzil (2당량) 을 첨가한 후, 100℃ 조건에서 20시간동안 교반하였다. 반응 종료 후, 상온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 20-3을 얻었다. (수율: 16%)
(2) 화합물 20-4의 합성
질소 분위기에서 화합물 20-3 (1당량) 을 THF 용매에 녹인다. 0℃ 의 빛이 없는 상태에서 반응 혼합물에 소량의 THF에 녹인 N-bromosuccinimide (2.2당량) 를 천천히 주입한 후, 상온에서 8시간 교반한다. 반응 종료 후 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 20-4을 얻었다. (수율: 76%)
(3) 화합물 20의 합성
질소 분위기에서 화합물 20-4 (1당량), Pd(Ph3)4 (0.05당량), K2CO3 (1.2 당량) 을 toluene에 녹인 후, 소량의 toluene에 녹인 (4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid (2.3당량) 을 주입한다. 반응 혼합물을 15시간 동안 환류교반한다. 반응 종료 후 실온까지 냉각시키고 증류수를 천천히 투입하고 dichloromethane을 사용하여 추출하였다. 유기층을 MgSO4를 이용하여 추출한 유기층의 수분을 제거하고 진공 하에 농축한다. dichloromethane/petroleum ether를 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 20을 얻었다. (수율: 68%)
상술한 화합물 11, 12, 19, 20 및 30의 물성은 하기 표 1과 같다.
화합물 HOMO
(eV)		 LUMO
(eV)		 ΔE
(eV)		 S1
(nm)		 S1
(eV)		 f/S1
화합물 11 -4.68 -3.00 1.67 864.7 1.43 0.54
화합물 12 -4.82 -3.03 1.79 869.5 1.43 0.34
화합물 19 -4.80 -3.13 1.67 865.6 1.43 0.74
화합물 20 -4.50 -2.74 1.75 845.7 1.47 0.57
화합물 30 -4.98 -3.42 1.56 985.5 1.26 0.02
상기 표 1에서 f는 진동자 세기(Oscillator strength)이며, f/S1 값이 클수록 발광 효율이 높음을 예측할 수 있다.
(소자 작성예)
상술한 화합물 19 및 20을 발광층 도펀트 재료로 사용하여 실시예 1 및 2의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 화합물]
Figure pat00052
Figure pat00053
PtPc(phthalocyanines of platinum)을 발광층 도펀트 재료로 사용하여 비교예 1의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1, 2 및 비교예 1의 유기 전계 발광 소자는 하기와 같이 제작하였다.
유리 기판 위에 1200Å 두께의 ITO층을 형성하였다. 이 후, 초음파 세정 및 전처리(UV/O3, 열처리)를 했다. 전처리된 ITO층 투명 전극 상에 i) 정공주입층(p-doping 1%, 100Å), ii) 정공수송층(1100Å), iii) 발광층 (host+dopant 1%, 300Å) iv) 전자수송층 (ET1+ET2, 300Å) v) 전자주입층 (LiF, 5Å) vi) 제2 전극 (Al, 1500Å)을 순차 적층하였다.
정공주입층, 정공수송층, 발광층(host), 전자수송층의 물질은 하기와 같다.
(정공주입층 재료)
Figure pat00054
Figure pat00055
(정공수송층 재료)
Figure pat00056
(발광층 호스트)
Figure pat00057
(전자 수송층 재료)
Figure pat00058
다음으로 제작한 유기 전계 발광 소자의 구동전압, EQE(외부양자효율), 최대 발광 파장을 측정하였다. 평과 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 구동전압, EQE 등은 100mA/cm2의 전류 밀도에서의 측정값이다.
구동전압 (V) EQE (%) λMAX
실시예 1 6.3 2.52 900
실시예 2 5.9 2.57 900
비교예 1 7.9 0.50 968
상기 표 2의 결과를 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1에 비하여 저구동 전압화, 고효율화 되었음을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물은 NIR 발광을 하면서, 공지의 NIR 발광 물질인 PtPc 대비 효율 및 구동 수명 측면에서 유리함을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 유기 전계 발광 소자 EL1: 제1 전극
HTR: 정공 수송 영역 HIL: 정공 주입층
HTL: 전자 수송층 EML: 발광층
ETR: 전자 수송 영역 ETL: 전자 수송층
EIL: 전자 주입층 EL2: 제2 전극

Claims (21)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00059

    상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시되고,
    [화학식 2]
    Figure pat00060

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00061
    Figure pat00062

    상기 화학식 2 내지 4에서,
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고,
    p는 0 또는 1이며,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR' 또는 N이고,
    R' 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이고,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴 아민기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며,
    Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전자 주개(electron-donating group)이고,
    p가 0일 때, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 하기 화학식 5로 표시된다:
    [화학식 5]
    Figure pat00063

    상기 화학식 5에서,
    R5는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    m은 0 이상 6 이하의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    p는 1이고, X1 및 X2는 N인 것인 헤테로환 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 상기 화학식 5, 하기 화학식 6 및 7 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 6] [화학식 7]
    Figure pat00064
    Figure pat00065

    상기 화학식 6에서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    상기 화학식 7에서,
    Z는 직접 결합(direct linkage), O, S, 또는 NR8이며,
    R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기인 것인 헤테로환 화합물.
  5. 제4항에 있어서,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 메틸기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기인 것인 헤테로환 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    A를 기준으로 D1 및 D2가 대칭을 이루는 것인 헤테로환 화합물.
  7. 제6항에 있어서,
    X1 및 X2가 서로 동일한 것인 헤테로환 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 8-1 내지 8-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 8-1] [화학식 8-2]
    Figure pat00066
    Figure pat00067

    [화학식 8-3] [화학식 8-4]
    Figure pat00068
    Figure pat00069

    상기 화학식 8-2 및 8-3에서,
    W1 및 W2는 각각 독립적으로 NR9, S 또는 O이고,
    R9는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
  9. 제1항에 있어서,
    Y1 및 Y2가 서로 상이한 것인 헤테로환 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하는 것인 헤테로환 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나인 것인 헤테로환 화합물:
    [화합물군 1]
    Figure pat00070

    Figure pat00071

    Figure pat00072

    Figure pat00073
    .
  12. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 제공된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 제공된 발광층;
    상기 발광층 상에 제공된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00074

    상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시되고,
    [화학식 2]
    Figure pat00075

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00076
    Figure pat00077

    상기 화학식 2 내지 4에서,
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고,
    p는 0 또는 1이며,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR' 또는 N이고,
    R' 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이고,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴 아민기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며,
    Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전자 주개(electron-donating group)이고,
    p가 0일 때, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 하기 화학식 5로 표시된다:
    [화학식 5]
    Figure pat00078

    상기 화학식 5에서,
    R5는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    m은 0 이상 6 이하의 정수이다.
  13. 제12항에 있어서,
    p는 1이고, X1 및 X2는 N인 것인 유기 전계 발광 소자.
  14. 제12항에 있어서,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기인 유기 전계 발광 소자.
  15. 제12항에 있어서,
    A를 기준으로 D1 및 D2가 대칭을 이루는 것인 유기 전계 발광 소자.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하며,
    상기 도펀트가 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나인 것인 유기 전계 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00079

    Figure pat00080

    Figure pat00081

    Figure pat00082
    .
  18. 제1 가시광선을 발광하는 제1 유기 발광 소자를 포함하는 제1 화소;
    제2 가시광선을 발광하는 제2 유기 발광 소자를 포함하는 제2 화소;
    제3 가시광선을 발광하는 제3 유기 발광 소자를 포함하는 제3 화소; 및
    근적외선을 발광하는 제4 유기 발광 소자를 포함하는 제4 화소를 포함하고,
    상기 제4 유기 발광 소자는 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 것인 유기 전계 발광 표시 장치;
    [화학식 1]
    Figure pat00083

    상기 화학식 1에서, A는 하기 화학식 2로 표시되고, D1은 하기 화학식 3으로 표시되며, D2는 하기 화학식 4로 표시되고,
    [화학식 2]
    Figure pat00084

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00085
    Figure pat00086

    상기 화학식 2 내지 4에서,
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고,
    p는 0 또는 1이며,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR' 또는 N이고,
    R' 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이고,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴 아민기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이며,
    Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 전자 주개(electron-donating group)이고,
    p가 0일 때, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 하기 화학식 5로 표시된다:
    [화학식 5]
    Figure pat00087

    상기 화학식 5에서,
    R5는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    m은 0 이상 6 이하의 정수이다.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제4 유기 발광 소자는 750nm 이상 1000nm 이하 파장 영역의 근적외선을 발광하는 것인 유기 전계 발광 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    A를 기준으로 D1 및 D2가 대칭을 이루고,
    p는 1이고, X1 및 X2는 N이며,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기인 것인 유기 전계 발광 표시 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화합물군 1 에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 유기 전계 발광 표시 장치:
    [화합물군 1]
    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091
    .
KR1020170122054A 2017-09-21 2017-09-21 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치 KR102431667B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170122054A KR102431667B1 (ko) 2017-09-21 2017-09-21 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치
US15/963,036 US10844065B2 (en) 2017-09-21 2018-04-25 Heterocyclic compound, and organic electroluminescence device and organic electroluminescence display device including the same
EP18183515.8A EP3459946B1 (en) 2017-09-21 2018-07-13 Heterocyclic compound, and organic electroluminescence device and organic electroluminescence display device including the same
CN201810914570.XA CN109535160B (zh) 2017-09-21 2018-08-13 杂环化合物以及包括该杂环化合物的有机电致发光装置和有机电致发光显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170122054A KR102431667B1 (ko) 2017-09-21 2017-09-21 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190033691A true KR20190033691A (ko) 2019-04-01
KR102431667B1 KR102431667B1 (ko) 2022-08-12

Family

ID=62951985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170122054A KR102431667B1 (ko) 2017-09-21 2017-09-21 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 표시 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10844065B2 (ko)
EP (1) EP3459946B1 (ko)
KR (1) KR102431667B1 (ko)
CN (1) CN109535160B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190086210A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 광전 소자

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109535159B (zh) * 2018-12-17 2020-05-22 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 红光热活化延迟荧光材料、其制备方法及有机发光二极管器件
KR20200106589A (ko) 2019-03-04 2020-09-15 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치, 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
US11557635B2 (en) * 2019-12-10 2023-01-17 Samsung Display Co., Ltd. Display device, mask assembly, and apparatus for manufacturing the display device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407493A (zh) * 2008-05-29 2009-04-15 清华大学 一种有机材料及其在有机电致发光器件中的应用
WO2016192329A1 (zh) * 2015-06-02 2016-12-08 吉林奥来德光电材料股份有限公司 一种芳杂环化合物及其制备方法和有机电致发光器件
CN106831791A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 大连理工大学 一类乙基化吡嗪并喹喔啉衍生物及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080080099A (ko) 2005-11-28 2008-09-02 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 아민계 화합물 및 그것을 이용한 유기 전기발광 소자
KR101426513B1 (ko) 2006-09-29 2014-08-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 퀴녹살린 유도체, 발광소자, 발광장치 및 전자기기
JP5241183B2 (ja) * 2006-09-29 2013-07-17 株式会社半導体エネルギー研究所 キノキサリン誘導体、発光素子、発光装置及び電子機器
US7842406B2 (en) * 2007-12-14 2010-11-30 Global Oled Technology Llc OLED device with substituted acridone compounds
CN102140083B (zh) 2010-01-29 2013-04-17 中国石油化学工业开发股份有限公司 喹喔啉衍生物及使用其的有机发光二极管装置
KR101612903B1 (ko) * 2013-04-09 2016-04-19 희성소재 (주) 페나진계 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102519546B1 (ko) 2014-11-12 2023-04-07 엘지디스플레이 주식회사 지연 형광 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드소자 및 표시장치
EP3020783B1 (en) 2014-11-12 2018-06-06 LG Display Co., Ltd. Delayed fluorescence compound, and organic light emitting diode and display device using the same
KR101720079B1 (ko) 2015-03-31 2017-03-28 (주)위델소재 퀴녹살린 유도체 화합물 및 이를 이용한 유기전계 발광소자
CN106047337B (zh) 2016-06-20 2018-11-23 武汉大学 一种含有喹喔啉单元的有机热致延迟荧光材料及其应用
CN106967060B (zh) 2017-03-28 2020-09-11 石家庄诚志永华显示材料有限公司 系列咔唑衍生物及应用
CN107805243A (zh) * 2017-11-01 2018-03-16 长春海谱润斯科技有限公司 一种含有氮杂蒽结构的衍生物及其制备方法和有机电致发光器件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407493A (zh) * 2008-05-29 2009-04-15 清华大学 一种有机材料及其在有机电致发光器件中的应用
WO2016192329A1 (zh) * 2015-06-02 2016-12-08 吉林奥来德光电材料股份有限公司 一种芳杂环化合物及其制备方法和有机电致发光器件
CN106831791A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 大连理工大学 一类乙基化吡嗪并喹喔啉衍生物及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The Journal of Organic Chemistry, Vol. 79, pp. 6480-6489(2014.06.20.)* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190086210A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 광전 소자

Also Published As

Publication number Publication date
CN109535160A (zh) 2019-03-29
EP3459946A3 (en) 2019-04-17
US20190084986A1 (en) 2019-03-21
EP3459946A2 (en) 2019-03-27
EP3459946B1 (en) 2021-12-15
US10844065B2 (en) 2020-11-24
CN109535160B (zh) 2023-04-14
KR102431667B1 (ko) 2022-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102099171B1 (ko) 아릴아민 유도체 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
KR102060645B1 (ko) 3차 아민 유도체 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
KR20200071192A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
EP3459946B1 (en) Heterocyclic compound, and organic electroluminescence device and organic electroluminescence display device including the same
KR20200042060A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20200107028A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20180054963A (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102252493B1 (ko) 벤즈아졸 유도체 및 이를 포함한 유기전계발광소자
KR20200071193A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20200074352A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 스피로 화합물
KR20210038761A (ko) 유기 전계 발광 소자
EP4129964A1 (en) Organic compound and organic electroluminescent device comprising same
KR102405140B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20200036959A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20210154288A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR20210141825A (ko) 벤즈아졸 유도체 및 이를 포함한 유기전계발광소자
KR102261704B1 (ko) 3차 아민 유도체 및 이를 포함한 유기전계발광소자
KR20190098292A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 헤테로환 화합물
KR20220008985A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20180007357A (ko) 유기 전계 발광 소자
KR20210055589A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20190082052A (ko) 아릴 아민 유도체 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
KR102486941B1 (ko) 유기 전계 발광 소자, 이를 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치, 및 유기 전계 발광 소자용 유기금속 화합물
KR20200068792A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102460493B1 (ko) 디벤조 5원고리 화합물 및 이를 포함한 유기전계발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant