KR20210086738A - 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.

Description

헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법{HETEROCYCLIC COMPOUND, ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME, COMPOSITION FOR ORGANIC LAYER OF ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기 박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기 박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기 박막의 재료로서, 정공 주입, 정공 수송, 전자 저지, 정공 저지, 전자 수송, 전자 주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
유기 발광 소자에서 사용 가능한 물질에 요구되는 조건, 예컨대 적절한 에너지 준위, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성 등을 만족시킬 수 있으며, 치환기에 따라 유기 발광 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 연구가 필요하다.
미국 특허 제4,356,429호
본 출원은 본 명세서는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 또는 -NAr1Ar2이고,
Z2는 치환 또는 비치환된 sp3혼성 오비탈을 갖는 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 또는 -NAr3Ar4이고,
L 및 L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
b는 0 내지 4의 정수이고, b가 2 이상인 경우 L1은 서로 같거나 상이하며,
a는 1 내지 3의 정수이며, a가 2 이상인 경우 L은 서로 같거나 상이하고,
R1 내지 R5은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, c는 0 내지 2의 정수이고, c가 2인 경우 R5는 서로 같거나 상이하며,
상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 Z2가 N포함 헤테로아릴기로 치환된 카바졸기인 경우, 상기 Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물 또는 하기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 4]
Figure pat00002
[화학식 5]
Figure pat00003
상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
L2 내지 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar11은 치환 또는 비치환되고, 적어도 하나의 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
Ar12는 하기 화학식 A 및 B 중 어느 하나로 표시되며,
[화학식 A]
Figure pat00004
[화학식 B]
Figure pat00005
Yb1 내지 Yb4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 방향족 헤테로고리이고,
Ra1 내지 Ra10 및 Rb1 내지 Rb7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리기이고,
상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
a1, b1 및 c1은 1 내지 3의 정수이며, a1, b1 및 c1이 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4 또는 상기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
마지막으로, 본 출원의 일 실시상태는, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기발광소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 화합물은 유기발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 화합물이 유기발광소자의 발광층 재료로서 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화합물은 단독으로 발광 재료로 사용될 수도 있고, 상기 화합물과 다른 화합물과 함께 2개의 화합물이 함께 발광 재료로 사용될 수 있으며, 발광층의 호스트 재료로서 사용될 수 있다.
본 출원에 따른 화학식 1의 헤테로고리 화합물은 디벤조퓨란 구조의 한쪽 벤젠 고리의 1번 및 3번 위치에 특정 성질을 갖는 치환기가 치환되어 있는 것으로 이 경우, 전체적인 물질의 다이폴 모먼트(dipole moment)가 보다 강화된다. 그로 인해 N 함유 고리를 포함한 강한 HT 유닛이 갖는 특성인 전공 수송(hole transfer) 효과가 더욱 강하게 발현되어 hole mobility가 빨라지는 특징을 갖게 된다.
또한, 본 출원에 따른 화학식 1의 화합물은 디벤조퓨란 구조에 정공 수송 능력을 가지는 특정 치환기가 치환되어, 보다 안정적인 구조를 갖게 되고 이에 따라 유기 발광 소자의 수명 및 구동의 안정성을 보이게 되며, 효율이 개선되는 특징을 가지며, 화학식 4 또는 화학식 5와 함께 유기 발광 소자에 포함되는 경우에도 수명, 효율 및 구동 전압이 우수한 특징을 갖게 된다.
상기 화학식 1의 화합물들을 이용하여 수명 및 구동 안정, 효율이 개선된 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대해서 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 상기 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알키닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로시클로알킬기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로시클로알킬기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 S, O, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 상기 다환이란 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 25일 수 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 아민기는 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; -NH2; 디알킬아민기; 디아릴아민기; 디헤테로아릴아민기; 알킬아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 아릴헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 디비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, 비페닐나프틸아민기, 페닐비페닐아민기, 비페닐플루오레닐아민기, 페닐트리페닐레닐아민기, 비페닐트리페닐레닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다. 또한, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 포스핀옥사이드기는 -P(=O)R101R102로 표시되고, R101 및 R102는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 포스핀옥사이드기는 구체적으로 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -SiR104R105R106로 표시되고, R104 내지 R106은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 “인접한”기로 해석될 수 있다.
인접한 기들이 형성할 수 있는 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고는 전술한 시클로알킬기, 시클로헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기로 예시된 구조들이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; C1 내지 C20의 알킬아민; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴아민; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미하며,
상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 중수소 함유율이 0%일 수 있다.
상기 중수소 함유율이 0%라는 것은, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물은 중수소를 포함하지 않는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z2가 N포함 헤테로아릴기로 치환된 카바졸기인 경우, 상기 Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이며, "상기 Z2가 N포함 헤테로아릴기로 치환된 카바졸기인 경우"에서 N포함 헤테로아릴기로 치환되었다는 것은 N을 포함하는 헤테로아릴기로 치환된 카바졸 또는 N을 포함하는 고리로 축합된 카바졸을 모두 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00012
[화학식 3]
Figure pat00013
상기 화학식 2 및 3에 있어서,
R1 내지 R5, L, L1, Ar3, Ar4, Z1 a, b, 및 c의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하고,
상기 R11 내지 R18 중 적어도 하나가, N포함 헤테로아릴기 또는 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 N포함 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하는 경우, 상기 Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이다.
특히, 상기 화학식 2 및 3의 화합물과 같이 디벤조퓨란 구조의 한쪽 벤젠 고리의 1번 및 3번 위치에 특정 성질을 갖는 치환기가 치환되면서, 전체적인 물질의 다이폴 모먼트(dipole moment)가 보다 강화된다. 그로 인해 N 함유 고리를 포함한 강한 HT 유닛이 갖는 특성인 전공 수송(hole transfer) 효과가 더욱 강하게 발현되어 hole mobility가 빨라지는 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5은 수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; C6 내지 C40의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C40의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; C6 내지 C20의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1은 직접 결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 2가의 디벤조퓨란기; 또는 2가의 디벤조티오펜기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Z2는 치환 또는 비치환된 sp3혼성 오비탈을 갖는 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 또는 -NAr3Ar4일 수 있다.
상기 sp3혼성 오비탈을 갖는다는 것은 S 오비탈 하나에 P 오비탈 3개가 혼성된 형태를 의미하며, 총 4개의 sp3혼성 오비탈중 N은 3개의 시그마 결합에 1개의 비공유전자쌍을 갖고 있다. sp3혼성 오비탈을 갖는 N을 포함한다는 것은 N의 비공유전자쌍이 sp3 혼성 오비탈의 하나를 채우고 있는 것을 의미한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Z2는 치환 또는 비치환된 sp3혼성 오비탈을 갖는 N을 포함하는 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; 또는 -NAr3Ar4일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, C1 내지 C20의 알킬기 및 C6 내지 C40의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 페닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 디메틸플루오레닐기; 페난트레닐기; 디페닐플루오레닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 또는 -NAr1Ar2일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 또는 -NAr1Ar2일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Z1은 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; C1 내지 C40의 알킬기 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실릴기; C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 또는 -NAr1Ar2일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Z1은 페닐기; 비페닐기; 페난트레닐기; 트리페닐레닐기; 트리페닐실릴기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 메틸기; 디페닐포스핀옥사이드기; 페닐기 또는 트리페닐레닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기페닐기 또는 트리페닐레닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 페닐기 또는 트리페닐레닐기로 치환 또는 비치환된 디메틸플루오레닐기; 페닐기 또는 트리페닐레닐기로 치환 또는 비치환된 디페닐플루오레닐기; 또는 스피로비플루오레닐기이거나, 하기 구조식 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
Figure pat00014
상기 구조식에 있어서,
Figure pat00015
는 L과 연결되는 위치를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 및 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 C1 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C40의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 탄화수소 고리 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 디메틸플루오레닐기; 트리페닐레닐기; 또는 페닐기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 페닐기로 치환 또는 비치환된 인돌고리; 벤조퓨란고리; 벤조티오펜고리; 또는 메틸기; 페닐기; 또는 플루오레닐기로 치환 또는 비치환된 인덴고리일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의
Figure pat00016
는 하기 화학식 2-1 내지 2-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00017
[화학식 2-2]
Figure pat00018
[화학식 2-3]
Figure pat00019
[화학식 2-4]
Figure pat00020
상기 화학식 2-1 내지 2-4에 있어서, R11 내지 R18의 정의는 상기 화학식 2에서의 정의와 동일하고,
R21 내지 R24는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
R31은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
p는 0 내지 2의 정수이며,
X1은 O; S; NAr5; 또는 CAr6Ar7이고,
상기 Ar5 내지 Ar7는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이거나, 인접하는 2개의 기는 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-1은 하기 화학식 2-1-1 또는 2-1-2로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1-1]
Figure pat00021
[화학식 2-1-2]
Figure pat00022
상기 화학식 2-1-1 및 2-1-2에 있어서,
R11 내지 R15, R17, R18, R21 내지 R24 및 X1의 정의는 상기 화학식 2-1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-2는 하기 화학식 2-2-1 또는 2-2-2로 표시될 수 있다.
[화학식 2-2-1]
Figure pat00023
[화학식 2-2-2]
Figure pat00024
상기 화학식 2-2-1 및 2-2-2에 있어서,
R11 내지 R16, R18, R21 내지 R24 및 X1의 정의는 상기 화학식 2-2에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2-3은 하기 화학식 2-3-1 또는 화학식 2-3-2로 표시될 수 있다.
[화학식 2-3-1]
Figure pat00025
[화학식 2-3-2]
Figure pat00026
상기 화학식 2-3-1 및 2-3-2에 있어서,
R11 내지 R14, R21 내지 R24 및 X1의 정의는 상기 화학식 2-3에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5 내지 Ar7는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이거나, 인접하는 2개의 기는 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5 내지 Ar7는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 메틸기; 또는 페닐기이거나, 인접하는 2 개의 기는 결합하여 플루오레닐고리를 형성할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 단환의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6 내지 C20의 단환의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R, R' 및 R"은 페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
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Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
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Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송용 물질, 발광층 물질, 전자 수송층 물질 및 전하 생성층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물 하나를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 청색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 녹색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 적색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 예로서, 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 호스트로서 포함하고, 이리듐계 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 3에 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 정공 저지층(304), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은, 필요에 따라 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물 또는 하기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 4]
Figure pat00049
[화학식 5]
Figure pat00050
상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
L2 내지 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar11은 치환 또는 비치환되고, 적어도 하나의 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
Ar12는 하기 화학식 A 및 B 중 어느 하나로 표시되며,
[화학식 A]
Figure pat00051
[화학식 B]
Figure pat00052
Yb1 내지 Yb4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 방향족 헤테로고리이고,
Ra1 내지 Ra10 및 Rb1 내지 Rb7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리기이고,
상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
a1, b1 및 c1은 1 내지 3의 정수이며, a1, b1 및 c1이 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 A 및 B에서, *는 상기 화학식 4의 L2와 연결되는 위치를 나타낸 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 A는 하기 구조식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00053
상기 구조식에서 Xb1 내지 Xb6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 NR, S, O 또는 CR'R" 이고,
Rb8 내지 Rb14는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
R, R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
m은 0 내지 8의 정수이고, n, o, p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 6의 정수이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 B는 하기 구조식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00054
상기 구조식에서 Xb7 및 Xb8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 NR, S, O 또는 CR'R" 이고,
Rb15 내지 Rb18은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
R, R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
t는 0 내지 7의 정수이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 내지 4-6 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00055
[화학식 4-2]
Figure pat00056
[화학식 4-3]
Figure pat00057
[화학식 4-4]
Figure pat00058
[화학식 4-5]
Figure pat00059
[화학식 4-6]
Figure pat00060
상기 화학식 4-1 내지 4-6에서,
Rb1 내지 Rb6, Rb8, Rb9, Rb12, Rb13, Rb16, L2, Ar11, Xb1, Xb4, Xb5, m, n, q, r, 및 t의 정의는 상기 화학식 4 및 구조식에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4의 Rb1 내지 Rb6은 각각 독립적으로 수소 또는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식의 Rb8 내지 Rb18은 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5는 하기 화학식 5-1 내지 5-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00073
[화학식 5-2]
Figure pat00074
[화학식 5-3]
Figure pat00075
[화학식 5-4]
Figure pat00076
상기 화학식 5-1 내지 5-4에 있어서, 치환기들은 상기 화학식 5에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, N-Het는 아릴기 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, N-Het는 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 디메틸플루오렌기, 디벤조퓨란기 및 디벤조티오펜기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, N-Het는 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 디메틸플루오렌기, 디벤조퓨란기 및 디벤조티오펜기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 3개 이하로 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 헤테로고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 2환 이상의 헤테로고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 2개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 N을 2개 이상 포함하는 2환 이상의 다환 헤테로고리이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, N-Het는 페닐기로 치환 또는 비치환된 피리미딘기; 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 디메틸플루오렌기, 디벤조퓨란기 및 디벤조티오펜기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 트리아진기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸기; 페닐기 및 비페닐기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 퀴나졸린기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 페난트롤린기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5는 하기 화학식 5-5 내지 5-7 중 하나로 표시된다.
[화학식 5-5]
Figure pat00077
[화학식 5-6]
Figure pat00078
[화학식 5-7]
Figure pat00079
상기 화학식 5-5 내지 5-7에 있어서, Ra1 내지 Ra10, L4, a1, b1 및 c1의 정의는 상기 화학식 5에서 정의한 바와 같으며,
Xa1은 CRa11 또는 N이고, Xa2는 CRa12 또는 N이고, Xa3은 CRa13 또는 N이고, Xa4는 CRa14 또는 N이고, Xa5는 CRa15 또는 N이고,
Ra11 내지 Ra15 및 Ra17 내지 Ra22는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서,
Figure pat00080
는 하기 화학식 5-8 내지 5-10 중 하나로 표시될 수 있다. 여기서,
Figure pat00081
은 L4에 연결되는 부위이다.
[화학식 5-8]
Figure pat00082
[화학식 5-9]
Figure pat00083
[화학식 5-10]
Figure pat00084
화학식 5-8에 있어서, Xa1, Xa3 및 Xa5 중 하나 이상은 N이고, 나머지는 화학식 5-5에서 정의한 바와 같고,
화학식 5-9에 있어서, Xa1, Xa2 및 Xa5 중 하나 이상은 N이고, 나머지는 화학식 5-5에서 정의한 바와 같고,
화학식 5-10에 있어서, Xa1 내지 Xa3 중 하나 이상은 N이고, 나머지는 화학식 5-5에서 정의한 바와 같고,
Ra12, Ra14 및 Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5-8은 하기 구조식들에서 선택될 수 있다.
Figure pat00085
상기 구조식에 있어서,
각 치환기의 정의는 상기 화학식 5-8에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5-9는 하기 화학식 5-11로 표시될 수 있다.
[화학식 5-11]
Figure pat00086
상기 화학식 5-11의 치환기들은 화학식 5-9에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5-10은 하기 화학식 5-12로 표시될 수 있다.
[화학식 5-12]
Figure pat00087
상기 화학식 5-12의 치환기들은 화학식 5-10에서 정의한 바와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5-9는 하기 화학식 5-13으로 표시될 수 있다.
[화학식 5-13]
Figure pat00088
화학식 5-13에 있어서, Ra27은 서로 같거나 상이하고 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성하며, e1는 0 내지 7의 정수이고 e1가 2 이상인 경우 Ra27은 서로 같거나 상이하다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L4은 직접결합 또는 아릴렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L4은 직접결합 또는 페닐렌기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra9 및 Ra10은 수소; 또는 중수소이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra9 및 Ra10은 수소이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8은 수소; 중수소; 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비환된 아릴기; 또는 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8은 수소; 중수소; 아릴기; 헤테로아릴기; 또는 아릴기로 치환된 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8은 수소; 중수소; 페닐기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 카바졸기; 또는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 아릴기 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 아릴기 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 페닐기 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra1 내지 Ra8 중 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 페닐기로 치환 또는 비치환된 인돌고리; 벤조티오펜고리; 벤조퓨란고리; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 인덴고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서,
Figure pat00089
는 하기 화학식 5-14으로 표시될 수 있다. 여기서,
Figure pat00090
은 디벤조퓨란 구조에 연결되는 부위이다.
[화학식 5-14]
Figure pat00091
상기 화학식 5-14에 있어서,
Ra1 내지 Ra4는 화학식 5에서 정의한 바와 같고,
Y1는 O, S, NR 또는 CR'R"이며,
R, R', R", Ra31 및 Ra32는 서로 같거나 상이하고 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성하며, f1는 0 내지 4의 정수이고 f1가 2 이상인 경우 Ra31은 서로 같거나 상이하고, g1는 0 내지 2의 정수이고, g1가 2 이상인 경우 Ra32는 서로 같거나 상이하다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5-14는 하기 구조식들 중에서 선택될 수 있다.
Figure pat00092
상기 구조에 있어서, 각 치환기의 정의는 상기 화학식 5-14에서의 정의와 동일하다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra18 내지 Ra21은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra18 내지 Ra21은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra18 내지 Ra21은 수소이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra17 및 Ra22는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra17 및 Ra22는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra17 및 Ra22는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra17 및 Ra22는 페닐기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra11 내지 Ra15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra11 내지 Ra15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra11 내지 Ra15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 메틸기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra11 내지 Ra15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 페닐기; 비페닐릴기; 나프틸기; 디메틸플루오레닐기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra12 및 Ra14은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra12 및 Ra14은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 디메틸플루오레닐기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
다른 일 실시상태에 있어서, Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 아릴기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로 고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 아릴기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 피리딘고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 아릴기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 피리딘고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra23 내지 Ra26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 페닐기; 또는 비페닐릴기이거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 피리딘고리를 형성한다.
다른 일 실시상태에 있어서, Ra27은 수소; 중수소; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra27은 수소; 중수소; 또는 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra27은 수소; 또는 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra27은 수소; 또는 페닐기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Y1는 O 또는 S이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Y1는 NR이고, R은 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Y1는 NR이고, R은 페닐기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Y1는 CR'R"이고, R' 및 R"는 알킬기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Y1는 CR'R"이고, R' 및 R"는 메틸기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra31은 수소; 중수소; 아릴기; 또는 헤테로아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra31은 수소; 중수소; 또는 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra31은 수소; 또는 페닐기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra32는 수소; 또는 중수소이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 Ra32는 수소이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 헤테로고리 화합물을 유기 발광 소자의 유기물층에 포함하는 경우 더 우수한 효율 및 수명 효과를 보인다. 이 결과는 두 화합물을 동시에 포함하는 경우 엑시플렉스(exciplex) 현상이 일어남을 예상할 수 있다.
상기 엑시플렉스(exciplex) 현상은 두 분자간 전자 교환으로 donor(p-host)의 HOMO level, acceptor(n-host) LUMO level 크기의 에너지를 방출하는 현상이다. 두 분자간 엑시플렉스(exciplex) 현상이 일어나면 Reverse Intersystem Crossing(RISC)이 일어나게 되고 이로 인해 형광의 내부양자 효율이 100%까지 올라갈 수 있다. 정공 수송 능력이 좋은 donor(p-host)와 전자 수송 능력이 좋은 acceptor(n-host)가 발광층의 호스트로 사용될 경우 정공은 p-host로 주입되고, 전자는 n-host로 주입되기 때문에 구동 전압을 낮출 수 있고, 그로 인해 수명 향상에 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
상기 조성물 내 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중량비는 1 : 10 내지 10 : 1일 수 있고, 1 : 8 내지 8 : 1일 수 있고, 1 : 5 내지 5 : 1 일 수 있으며, 1 : 2 내지 2 : 1일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 조성물은 유기 발광 소자의 유기물 형성시 이용할 수 있고, 특히 발광층의 호스트 형성시 보다 바람직하게 이용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하고, 인광 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하고, 이리듐계 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
상기 인광 도펀트 재료로는 당 기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다.
예컨대, LL'MX', LL'L"M, LMX'X", L2MX' 및 L3M로 표시되는 인광 도펀트 재료를 사용할 수 있으나, 이들 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
여기서, L, L', L", X' 및 X"는 서로 상이한 2좌 배위자이고, M은 8 면상 착체를 형성하는 금속이다.
M은 이리듐, 백금, 오스뮴 등이 될 수 있다.
L은 Sp2 탄소 및 헤테로 원자에 의하여 상기 이리듐계 도펀트로 M에 배위되는 음이온성 2좌 배위자이고, X는 전자 또는 정공을 트랩하는 기능을 할 수 있다. L의 비한정적인 예로는 2-(1-나프틸)벤조옥사졸, (2-페닐벤조옥사졸), (2-페닐벤조티아졸), (2-페닐벤조티아졸), (7,8-벤조퀴놀린), (티오펜기피리진), 페닐피리딘, 벤조티오펜기피리진, 3-메톡시-2-페닐피리딘, 티오펜기피리진, 톨릴피리딘 등이 있다. X' 및 X"의 비한정적인 예로는 아세틸아세토네이트(acac), 헥사플루오로아세틸아세토네이트, 살리실리덴, 피콜리네이트, 8-히드록시퀴놀리네이트 등이 있다.
상기 인광 도펀트의 더욱 구체적인 예를 하기에 표시하나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00107
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이리듐계 도펀트로는 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 발광층 전체를 기준으로 1% 내지 15%, 바람직하게는 3% 내지 10%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 10%의 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자주입층 또는 전자수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자수송층, 발광층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자수송층, 발광층 또는 정공저지층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 3에 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 정공 저지층(304), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 헤테로고리 화합물을 예비 혼합(pre-mixed)하여 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 예비 혼합(pre-mixed)은 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 헤테로고리 화합물을 유기물층에 증착하기 전 먼저 재료를 섞어서 하나의 공원에 담아 혼합하는 것을 의미한다.
예비 혼합된 재료는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물로 언급될 수 있다.
상기 화학식 1을 포함하는 유기물층은, 필요에 따라 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
상기 화학식 1 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 헤테로고리 화합물을 동시에 포함하는 유기물층은, 필요에 따라 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1, 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 출원의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 재료의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 음극 재료의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 재료로는 공지된 정공 주입 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공 수송 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 2 이상의 발광 재료를 개별적인 공급원으로 증착하여 사용하거나, 예비혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광 재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
발광 재료의 호스트를 혼합하여 사용하는 경우에는, 동일 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, n 타입 호스트 재료 또는 p 타입 호스트 재료 중 어느 두 종류 이상의 재료를 선택하여 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 출원을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 출원 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
< 제조예 1> 화합물 1-2의 제조
Figure pat00108
1) 화합물 1-2-5의 제조
1-브로모-5-클로로-3-플루오로-2-아이오도벤젠(1-bromo-5-chloro-3-fluoro-2-iodobenzene) 200.0g(596.4mM), (2-메톡시페닐)보론산((2-methoxyphenyl)boronic acid) 82.4g(542.2mM), Pd(PPh)4 31.3g(27.1mM), K2CO3 150.0g(1084.4mM)를 1,4-dioxane/H2O 1L/200mL에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:10)로 정제하여 목적화합물 1-2-5 137g(80%)을 얻었다.
2) 화합물 1-2-4의 제조
화합물 1-2-5 82g(259.8mM), BBr3 49mL(519.7mM)를 DCM 800mL에 녹인 후 1시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:1)로 정제하여 목적화합물 1-2-4 65.3g(83%)을 얻었다.
3) 화합물 1-2-3의 제조
화합물 1-2-4 65.3g(216.5mM), K2CO3 59.9g(433.1mM)를 DMF 300mL에 녹인 후 4시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:5)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적화합물 1-2-3 54.8g(90%)을 얻었다
4) 화합물 1-2-2의 제조
화합물 1-2-3 54g(191mM), 나프탈렌-1-일보론산(naphthalen-1-ylboronic acid) 36.3g(210.9mM), Pd(PPh)4 11.0g(9.5mM), K2CO3 52.8g(382.0mM)를 1,4-dioxane/H2O 300/60mL 에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:7)로 정제하여 목적화합물 1-2-2 53.4g(85%)을 얻었다.
5) 화합물 1-2의 제조
화합물 1-2-2 53g(161.2mM), 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비스카바졸(9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole) 65.8g(161.4mM), Pd2(dba)3 7.4g(8.0mM), t-Bu3P 8mL (16.1mM), NaOH 12.9g(322.4mM)를 자일렌(Xylene) 300mL에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적화합물 1-2 86.1g(82%)을 얻었다.
상기 제조예 1에서 나프탈렌-1-일보론산(naphthalen-1-ylboronic acid) 대신 하기 표 1의 중간체 A를 사용하고 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비스카바졸(9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole) 대신 하기 표 1의 중간체 B를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 1의 제조와 동일한 방법으로 제조하여 목적화합물 A을 합성하였다.
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
< 제조예 2> 화합물 1-401의 제조
Figure pat00117
1) 화합물 1-401-5의 제조
5-브로모-1,3-디플루오로-2-아이오도벤젠(5-bromo-1,3-difluoro-2-iodobenzene) 200.0g(627.1mM), (2-메톡시페닐)보론산((2-methoxyphenyl)boronic acid) 86.6g(570.1mM), Pd(PPh)4 32.9g(28.5mM), K2CO3 157.5g(1140.2mM)를 1,4-dioxane/H2O 1L/200mL에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:9)로 정제하여 목적화합물 1-401-5 140g(82%)을 얻었다.
2) 화합물 1-401-4의 제조
화합물 1-401-5 82g(274.1mM), BBr3 52mL(548.2mM)를 DCM 800mL에 녹인 후 1시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:1)로 정제하여 목적화합물 1-401-4 62.5g(80%)을 얻었다.
3) 화합물 1-401-3의 제조
화합물 1-401-4 62.5g(219.2mM), K2CO3 60.5g(438.4mM)를 DMF 300mL에 녹인 후 4시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:4)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적화합물 1-401-3 70.3(91%)을 얻었다
4) 화합물 1-401-2의 제조
화합물 1-401-3 70g(264.0mM), 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 93.3(290.4mM), Cs2CO3 172.0g(528.0mM)를 DMA 700mL 에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:6)로 정제하여 목적화합물 1-401-2 127.2g(85%)을 얻었다.
5) 화합물 1-401의 제조
화합물 1-401-2 127g(224.1mM), 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine)79.2g(246.5mM), Pd2(dba)3 10.2g(11.2mM), t-Bu3P 11mL(22.4mM), NaOH 17.9g(448.2mM)를 자일렌(Xylene) 600mL에 녹인 후 24시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hex=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적화합물 1-401 150.1g(83%)을 얻었다.
상기 제조예 2의 4)에서 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 대신 하기 표 2의 중간체 A를 사용하고 상기 제조예 2의 5)에서 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 대신 하기 표 2의 중간체 B를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 2의 제조와 동일한 방법으로 제조하여 목적화합물 A을 합성하였다.
Figure pat00118
Figure pat00119
상기 제조예 1, 2, 표 1 및 2에 기재된 화합물 이외의 상기 화학식 1에 해당하는 헤테로고리 화합물도 전술한 제조예에 기재된 방법과 마찬가지로 제조하였다.
본 출원에 따른 화학식 4의 화합물은 한국 특허 공보 KR 10-2018-00714449 A에 기재된 내용에 따라 합성할 수 있으며, 본 출원에 따른 화학식 5의 화합물은 한국 특허 공보 KR 10-2018-0108427 A에 기재된 내용에 따라 합성할 수 있다.
상기에서 제조된 화합물들의 합성 확인자료는 하기 [표 3] 및 [표 4]에 기재한 바와 같다.
화합물
번호		 1H NMR(CDCl3, 200Mz)
1-1 δ = 8.55(3H, d), 8.42(1H, d), 8.08(1H, d), 8.04(1H, d), 7.87~8.94(5H, m), 7.25~7.77(21H, m)
1-4 δ = 9.15(1H, s), 8.93(2H, d), 8.55(2H, d), 8.04~8.18(4H, m), 7.25~7.89(27H, m)
1-19 δ = 8.55(2H, d), 7.87~7.94(5H, m), 7.77(2H, s), 7.25~7.69(29H, m)
1-29 δ = 8.55(3H, d), 8.42(1H, d), 8.18(1H, d), 8.08(1H, d), 8.04(1H, d), 7.25~7.89(25H, m)
1-47 δ = 8.55(2H, d), 8.18(1H, d), 7.87~8.00(7H, m) 7.25~7.79(22H, m)
1-57 δ = 8.55(2H, d), 8.18(1H, d), 7.87~7.94(4H, m), 7.79(1H, d), 7.77(1H, s), 7.25~7.69(29H, m)
1-69 δ = 8.55(2H, d), 7.87~7.94(6H, m), 7.25~7.77(24H, m)
1-79 δ = 8.55(2H, d), 8.41(1H, d), 8.20(1H, d), 8.05~8.11(3H, m), 7.87~7.94(5H, m), 7.77(2H, s), 7.25~7.69(22H, m)
1-134 δ = 8.55(1H, d), 8.05~8.11(6H, m), 7.66~7.94(13H, m), 7.25~7.51(11H, m)
1-138 δ = 8.55(1H, d), 8.06(1H, s), 7.61~7.94(15H, m), 7.25~7.53(14H, m), 1.72(6H, s)
1-142 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 7.66~8.00(14H, m), 7.25~7.52(9H, m)
1-151 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 7.64~8.00(17H, m), 7.25~7.52(12H, m)
1-158 δ = 8.55(1H, d), 8.06(1H, s), 7.77~7.94(7H, m), 7.51~7.69(9H, m), 7.25~7.41(7H, m), 1.72(6H, s)
1-166 δ = 8.55(1H, d), 8.06(1H, s), 7.53~7.94(17H, m), 7.25~7.38(8H, m), 1.72(6H, s)
1-176 δ = 8.55 (1H, d), 8.06(1H, s), 7.87~7.94(5H, m), 7.77(1H, s), 7.53~7.6 (10H, m), 7.25~7.38(15H, m), 7.11(4H, d), 1.72(6H, s)
1-178 δ = 9.15(1H, s), 8.93(2H, d), 8.55(1H, d), 8.04~8.18(4H, m), 7.66~7.94(14H, m), 7.25~7.51(7H, m)
1-199 δ = 8.55(1H, d), 7.87~7.94(3H, m), 7.77(1H, s), 7.66~7.70(5H, m), 7.25~7.57 (17H, m)
1-209 δ = 8.55(1H, d), 7.87~7.95(5H, m), 7.64~7.77(9H, m), 7.25~7.52(14H, m)
1-214 δ = 8.55(1H, d), 8.18(1H, d), 7.79~8.00(8H, m), 7.25~7.69(19H, m)
1-218 δ = 8.55(2H, d), 8.42(1H, d), 8.04~8.12(3H, m) 7.89(1H, d), 7.94(1H, d), 7.25~7.66(20H, m)
1-221 δ = 9.15(1H, s), 8.93(2H, d), 8.55(1H, d), 8.04~8.18(5H, m), 7.82~7.94(6H, m), 7.25~7.69(17H, m)
1-246 δ = 8.55(1H, d), 7.94(1H, d), 7.89(2H, d), 7.79(2H, d), 7.66~7.69(4H, m), 7.25~7.51(11H, m)
1-249 δ = 9.15(1H, s), 8.45(1H, d), 7.86~7.98(4H, m), 7.78(1H, s), 7.66~7.69(6H, m), 7.25~7.52(16H, m)
1-253 δ = 9.15(1H, s), 8.93(2H, d), 8.55(1H, d), 8.04~8.18(5H, m), 7.82~7.94(6H, m), 7.24~7.70 (20H, m), 1.72(6H, s)
1-255 δ = 8.55(1H, d), 8.09(1H, d), 7.89~8.00(5H, m), 7.58~7.73(9H, m), 7.24~7.38(13H, m), 7.11(4H, d)
1-260 δ = 8.55(1H, d), 8.54(1H, d), 8.16 (1H, d), 8.12(1H, d), 7.94(1H, d), 7.89(1H, d), 7.81(1H, d), 7.25~7.72(4H, m)
1-264 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.41 (1H, d), 8.20(1H, d), 8.12(1H, d), 7.89~7.98(3H, m), 7.25~7.69(20H, m)
1-281 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 7.86~7.98(6H, m), 7.64~7.78(8H, m), 7.25~7.52(11H, m)
1-286 δ = 8.55(1H, d), 8.09(1H, d), 7.83~7.94(4H, m), 7.53~7.69(7H, m), 7.25~7.44(10H, m), 1.72(12H, s)
1-289 δ = 8.55(2H, d), 8.12(1H, d), 7.94~8.00(6H, m), 7.25~7.73(19H, m)
1-302 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.08(1H, d), 7.89~7.98(3H, m), 7.25~7.69(23H, m)
1-308 δ = 8.55(2H, d), 8.12(1H, d), 7.94(2H, d), 7.89(1H, d), 7.25~7.94(26H, m)
1-329 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.41(1H, d), 8.20(1H, d), 7.89~7.98(5H, m), 7.50~7.69(8H, m), 7.25~7.38(6H, m)
1-336 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 7.81~8.05(7H, m), 7.25~7.72(18H, m)
1-396 δ = 7.89(1H, d), 7.66(1H, d), 7.32~7.54(30H, m), 6.79(1H, s), 6.69(8H, d), 5.53(1H, s)
1-404 δ = 8.45(1H, d), 7.98(1H, d), 7.89(1H, d), 7.81(1H, d), 7.66 (1H, d), 7.20~7.54 (21H, m), 6.79~6.86 (3H, m), 6.69(4H, d), 6.63(2H, d), 5.53(1H, s)
1-405 δ = 7.89(2H, d), 7.66(2H, d), 7.20~7.54(21H, m), 7.07(1H, t), 6.81(1H, d), 7.79(1H, d), 6.69(4H, d), 6.63(2H, d), 6.39(1H, d), 5.53(1H, s)
1-410 δ = 7.89(2H, d), 7.66(1H, d), 7.62(1H, d), 7.20~7.54(21H, m), 6.58~6.81(10H, m), 5.53(1H, s), 1.72(6H, s)
1-418 δ = 7.89(1H, d), 7.66(1H, d), 7.32~7.54(16H, m), 7.20(4H, d), 6.81(2H, d), 6.79(1H, s), 6.69(4H, d), 6.63(4H, d), 5.53(1H, s)
1-433 δ = 8.93(2H, d), 8.12(2H, d), 8.82~8.89(5H, m), 7.66(1H, d), 7.32~7.54(23H, m), 6.91(1H, s), 6.79(1H, s), 7.69(6H, d), 5.53(1H, s)
2-2 δ = 9.26(1H, d), 8.51(1H, d), 8.41~8.39(4H, m), 8.23(2H, d), 8.18(1H, d), 8.13(1H, s), 8.06(1H, d), 7.62~7.43(12H, m), 7.34(2H, t)
2-11 δ = 9.32(1H, d), 8.90~8.88(4H, m), 8.61(1H, d), 8.25(2H, d), 8.21(1H, d), 8.12(1H, d), 7.65~7.45(12H, m), 7.37(2H, t)
2-27 δ = 9.27(1H, s), 8.89(1H, d), 8.79(4H, m), 8.41(1H, d), 8.21(3H, m), 8.05(1H, d), 7.93(1H, d), 7.87(1H, d), 7.77(1H, t), 7.64~7.46(12H, m), 7.32(2H, t)
2-41 δ = 9.30(1H, s), 8.90(1H, d), 8.80(4H, d), 8.43(1H, s), 8.26~8.20(3H, m), 8.03(1H, d), 7.93(1H, d), 7.87(1H, s), 7.77(1H, t), 7.72(1H, s), 7.67(1H, d), 7.60~7.47(11H, m), 7.41~7.29(4H, m)
2-64 δ = 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.36(4H, d), 8.22(1H, s), 7.99~7.89(5H, m), 7.77(1H, d), 7.62~7.49(13H, m), 7.35(1H, t), 7.16(1H, t)
2-82 δ = 9.31(1H, s), 8.92(1H, s), 8.57(1H, s), 8.43(4H, m), 8.35(1H, d), 8.31(1H, d), 8.18(2H, m), 8.05(1H, d), 7.63~7.47(11H, m), 7.45~7.28(7H, m), 7.20(1H, m)
2-172 δ = 8.57(1H, d), 8.45(1H, d), 8.28(4H, d), 7.89~7.98(5H, m), 7.66~7.79(6H, m), 7.25~7.52(12H, m)
2-179 δ = 8.57(1H, d), 8.47(1H, d), 8.09~8.16(3H, m), 7.79~7.98(7H, m), 7.69(1H, s), 7.24~7.61(12H, m), 1.72(6H, s)
3-1 δ = 8.55(1H, d), 8.28(4H, d), 8.12(1H, d), 7.89~7.95(3H, m), 7.75(1H, d), 7.63~7.64(2H, m), 7.32~7.51(12H, m)
3-2 δ = 8.55(1H, d), 8.28(4H, d), 8.18(1H, d), 7.89~7.95(3H, m), 7.75~7.79(2H, q), 7.62~7.64(2H, d), 7.32~7.52(15H, m)
3-3 δ = 8.55(1H, d), 8.28(4H, d), 7.87~7.95(4H, m), 7.77~7.89(3H, m), 7.75(1H, d), 7.32~7.63(14H, m)
3-298 δ = 8.55(1H, d), 8.28(2H, d), 8.18(1H, d), 7.75~7.89(6H, m), 7.62~7.66(3H, m), 7.25~7.51(15H, m)
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
1-1 m/z=700.25(C52H32N2O=700.82) 1-4 m/z=800.28(C60H36N2O=800.94)
1-19 m/z=802.30(C60H38N2O=802.96) 1-29 m/z=700.25(C52H32N2O=700.82)
1-47 m/z=700.25(C52H32N2O=700.82) 1-57 m/z=802.30(C60H38N2O=802.96)
1-69 m/z=740.25(C54H32N2O2=740.84) 1-79 m/z=832.25(C60H36N2OS=833.01)
1-134 m/z=757.21(C54H31NO2S=757.89) 1-138 m/z=767.28(C57H37NO2=767.91)
1-142 m/z=591.17(C42H25NOS=591.72) 1-151 m/z=757.21(C54H31NO2S=757.89)
1-158 m/z=601.24(C45H31NO=601.73) 1-166 m/z=691.25(C51H33NO2=691.81)
1-176 m/z=841.33(C64H43NO=842.03) 1-178 m/z=635.22(C48H29NO=635.75)
1-199 m/z=561.21(C42H27NO=561.67) 1-209 m/z=651.22(C48H29NO2=651.75)
1-214 m/z=667.20(C48H29NOS=667.81) 1-218 m/z=624.22(C46H28N2O=624.73)
1-221 m/z=724.25(C54H32N2O=724.84) 1-246 m/z=499.16(C36H21NO2=199.56)
1-249 m/z=667.20(C48H29NOS=667.81) 1-253 m/z=827.32(C63H41NO=828.01)
1-255 m/z=699.26(C53H33NO=699.84) 1-260 m/z=714.23(C52H30N2O2=714.81)
1-264 m/z=680.19(C48H28N2OS=680.81) 1-281 m/z=681.18(C48H27NO2S=681.80)
1-286 m/z=641.27(C48H35NO=641.80) 1-289 m/z=624.22(C46H28N2O=624.73)
1-302 m/z=667.20(C48H2-NOS=667.81) 1-308 m/z=740.25(C54H32N2S2=740.84)
1-329 m/z=605.14(C42H23NO2S=605.70) 1-336 m/z=681.18(C48H27NO2S=681.80)
1-396 m/z=806.33(C60H42N2O=806.99) 1-404 m/z=760.25(C54H36N2OS=760.94)
1-405 m/z=744.28(C54H36N2O2=744.88) 1-410 m/z=770.33(C57H42N2O=770.96)
1-418 m/z= 654.27(C48H34N2O=654.80) 1-433 m/z= 830.33(C62H42N2O=831.01)
2-2 m/z= 579.18 (C40H25N3S=579.72) 2-11 m/z= 580.17 (C39H24N4S=580.71)
2-27 m/z= 656.20 (C45H28N4S=656.80) 2-41 m/z= 732.23 (C51H32N4S=732.89)
2-64 m/z= 656.20 (C45H28N4S=656.80) 2-82 m/z= 744.23 (C52H32N4S=744.90)
2-172 m/z= 746.21 (C51H30N4OS=746.88) 2-179 m/z= 669.22 (C47H31N3S=669.83)
3-1 m/z= 564.20 (C39H24N4O=564.63) 3-2 m/z= 640.23 (C45H28N4O=640.73)
3-3 m/z= 640.23 (C45H28N4O=640.73) 3-298 m/z= 746.21 (C51H30N4OS=746.88)
< 실험예 1>-유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 인듐틴옥사이드(ITO)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 공통층인 정공 주입층 2-TNATA(4,4',4"-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine) 및 정공 수송층 NPB(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)을 형성시켰다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 하기 표 5에 기재된 화학식 1에 기재된 화합물을 400Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 발광층 증착 두께의 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3 를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T90을 측정하였다.
제조된 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 색좌표(CIE), 수명을 측정한 결과는 하기 표 5와 같았다.
발광층
화합물		 구동전압
(V)		 효율
(cd/A)		 색좌표
(x, y)		 수명
(T90)
비교예 1 2-2 4.05 67.2 (0.294, 0.654) 142
비교예 2 3-11 3.90 68.9 (0.293, 0.653) 151
비교예 3 2-27 4.19 66.1 (0.297, 0.653) 133
비교예 4 2-41 4.11 76.6 (0.296, 0.675) 137
비교예 5 2-64 4.00 75.6 (0.296, 0.674) 134
비교예 6 2-82 3.91 68.2 (0.274, 0.684) 147
비교예 7 2-172 3.81 70.1 (0.313, 0.706) 186
비교예 8 2-179 3.81 70.2 (0.314, 0.692) 178
비교예 9 3-1 4.01 70.2 (0.227, 0.669) 174
비교예 10 3-2 3.63 79.3 (0.281, 0.678) 169
비교예 11 3-3 3.99 78.3 (0.279, 0.680) 166
비교예 12 3-298 4.18 71.1 (0.282, 0.681) 159
비교예 13 Ref. 1 5.61 20.4 (0.237, 0.677) 44
비교예 14 Ref. 2 5.58 20.1 (0.231, 0.681) 44
비교예 15 Ref. 3 5.91 19.2 (0.234, 0.674) 39
비교예 16 Ref. 4 5.97 18.8 (0.233, 0.682) 35
비교예 17 Ref. 5 5.59 21.3 (0.231, 0.673) 48
비교예 18 Ref. 6 5.63 21.7 (0.233, 0.671) 45
비교예 19 Ref. 7 5.81 20.5 (0.234, 0.682) 47
비교예 20 Ref. 8 5.30 22.6 (0.233, 0.678) 44
비교예 21 Ref. 9 5.54 30.6 (0.241, 0.682) 51
실시예 1 1-1 5.08 59.3 (0.231, 0.652) 128
실시예 2 1-4 5.11 59.7 (0.247, 0.664) 129
실시예 3 1-19 5.23 58.9 (0.254, 0.672) 125
실시예 4 1-29 5.57 56.2 (0.241, 0.681) 120
실시예 5 1-47 5.59 57.5 (0.231, 0.681) 123
실시예 6 1-57 5.48 55.5 (0.241, 0.683) 119
실시예 7 1-69 4.75 69.7 (0.255, 0.674) 159
실시예 8 1-79 4.71 67.7 (0.231, 0.684) 155
실시예 9 1-134 4.94 66.9 (0.246, 0.677) 151
실시예 10 1-138 4.67 65.1 (0.244, 0.673) 148
실시예 11 1-142 5.32 63.6 (0.241, 0.683) 139
실시예 12 1-151 4.73 64.3 (0.249, 0.691) 145
실시예 13 1-158 5.18 60.9 (0.251, 0.682) 131
실시예 14 1-166 4.89 62.7 (0.244, 0.673) 136
실시예 15 1-176 4.69 61.0 (0.229, 0.682) 137
실시예 16 1-178 5.26 53.5 (0.238, 0.673) 115
실시예 17 1-199 5.62 52.9 (0.231, 0.678) 113
실시예 18 1-209 5.30 55.2 (0.239, 0.675) 119
실시예 19 1-214 5.51 54.1 (0.240, 0.681) 118
실시예 20 1-218 5.69 54.9 (0.245, 0.687) 101
실시예 21 1-221 5.55 53.5 (0.244, 0.675) 101
실시예 22 1-246 5.40 52.9 (0.249, 0.683) 100
실시예 23 1-249 5.38 52.4 (0.243, 0.673) 97
실시예 24 1-253 5.57 50.5 (0.251, 0.684) 94
실시예 25 1-255 5.46 51.1 (0.247, 0.675) 96
실시예 26 1-260 5.48 55.4 (0.248, 0.682) 110
실시예 27 1-264 5.99 55.1 (0.245, 0.686) 108
실시예 28 1-281 5.70 54.6 (0.243, 0.679) 105
실시예 29 1-286 5.13 53.8 (0.242, 0.668) 104
실시예 30 1-289 5.69 51.9 (0.247, 0.685) 88
실시예 31 1-302 5.77 52.5 (0.241, 0.668) 85
실시예 32 1-308 5.18 53.9 (0.251, 0.672) 93
실시예 33 1-329 5.35 52.6 (0.240, 0.674) 91
실시예 34 1-336 5.47 53.6 (0.242, 0.683) 90
실시예 35 1-396 5.18 50.5 (0.231, 0.667) 85
실시예 36 1-404 5.30 49.5 (0.241, 0.671) 80
실시예 37 1-405 5.32 48.3 (0.231, 0.682) 81
실시예 38 1-410 5.08 48.8 (0.231, 0.677) 78
실시예 39 1-418 5.28 50.0 (0.246, 0.673) 84
실시예 40 1-433 5.33 47.9 (0.246, 0.673) 76
Figure pat00120
비교예 13 및 14의 경우처럼 카바졸의 N 부분이 디벤죠퓨란에 결합되는 경우에는, 정공의 이동이 더 빨라 수명이 저하됨을 확인 할 수 있었다.
비교예 15 및 16의 화합물과 같이 본원 화학식 1의 -L-Z1 또는 -L1-Z2의 치환기가 없으며, 비교예 17, 18, 19, 20, 및 21의 화합물과 같이 본 발명의 화합물과 치환 위치가 상이한 경우에는, 발광층에서 정공과 전자의 균형이 무너져 수명이 저하됨을 확인할 수 있었다.
< 실험예 2>-유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 공통층인 정공 주입층 2-TNATA(4,4',4"-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine) 및 정공 수송층 NPB(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)을 형성시켰다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 하기 표 6에 기재된 화학식 1에 기재된 화합물 한 종과 하기 표 6에 기재된 화학식 4 또는 화학식 5에 기재된 화합물 한 종을 pre-mixed하여 예비 혼합 후 하나의 공원에서 400Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 발광층 증착 두께의 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3 를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T90을 측정하였다.
본 발명에 따라 제조된 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 색좌표(CIE), 수명을 측정한 결과는 하기 표 6과 같았다.
발광층
화합물		 비율 구동전압
(V)		 효율
(cd/A)		 색좌표
(x, y)		 수명
(T90)
실시예 41 2-11 : 1-1 1 : 8 4.76 55.1 (0.233, 0.712) 317
실시예 42 1 : 5 4.54 56.9 (0.243, 0.714) 356
실시예 43 1 : 2 4.11 75.0 (0.241, 0.714) 490
실시예 44 1 : 1 3.80 74.5 (0.231, 0.711) 483
실시예 45 2 : 1 3.89 71.3 (0.251, 0.714) 469
실시예 46 5 : 1 4.35 68.2 (0.242, 0.711) 402
실시예 47 8 : 1 4.64 51.3 (0.247, 0.727) 355
실시예 48 3-2 : 1-1 1 : 3 4.51 66.2 (0.243, 0.711) 407
실시예 49 1 : 2 4.23 76.6 (0.241, 0.714) 495
실시예 50 1 : 1 3.92 75.4 (0.233, 0.712) 484
실시예 51 2 : 1 3.95 73.4 (0.251, 0.712) 461
실시예 52 3 : 1 4.22 70.8 (0.247, 0.711) 433
실시예 53 2-2 : 1-308 1 : 2 4.19 77.3 (0.250, 0.714) 506
실시예 54 1 : 1 3.84 78.3 (0.231, 0.713) 527
실시예 55 2 : 1 3.91 76.8 (0.252, 0.712) 474
실시예 56 2-27 : 1-178 1 : 2 4.10 78.4 (0.242, 0.724) 521
실시예 57 1 : 1 3.77 80.5 (0.231, 0.711) 565
실시예 58 2 : 1 3.84 76.7 (0.251, 0.710) 495
실시예 59 2-11 : 1-69 1 : 2 4.01 79.2 (0.245, 0.712) 530
실시예 60 1 : 1 3.75 81.7 (0.253, 0.714) 588
실시예 61 2 : 1 3.86 75.9 (0.233, 0.714) 501
실시예 62 2-41 : 1-218 1 : 2 4.12 77.3 (0.231, 0.712) 517
실시예 61 1 : 1 3.81 79.5 (0.231, 0.711) 571
실시예 62 2 : 1 3.95 73.8 (0.251, 0.712) 523
실시예 63 2-64 : 1-218 1 : 2 4.16 77.1 (0.243, 0.715) 515
실시예 64 1 : 1 3.85 78.9 (0.231, 0.711) 569
실시예 65 2 : 1 3.99 72.8 (0.252, 0.715) 499
실시예 66 2-82 : 1-396 1 : 2 3.91 70.3 (0.241, 0.716) 445
실시예 67 1 : 1 3.65 75.1 (0.221, 0.711) 501
실시예 68 2 : 1 3.87 69.4 (0.231, 0.714) 483
실시예 69 3-3 :
1-396		 1 : 2 4.28 78.4 (0.252, 0.724) 514
실시예 70 1 : 1 3.92 79.1 (0.241, 0.711) 548
실시예 71 2 : 1 3.99 76.4 (0.247, 0.712) 522
실시예 72 3-298 :
1-178		 1 : 2 4.15 78.4 (0.251, 0.727) 534
실시예 73 1 : 1 3.77 80.2 (0.231, 0.712) 591
실시예 74 2 : 1 3.86 76.2 (0.233, 0.715) 533
실시예 75 3-298 :
1-308		 1 : 2 4.12 78.5 (0.232, 0.714) 542
실시예 76 1 : 1 3.75 80.6 (0.231, 0.714) 595
실시예 77 2 : 1 3.80 75.9 (0.253, 0.721) 527
실시예 78 3-2 :
1-69		 1 : 2 4.07 77.4 (0.247, 0.710) 562
실시예 79 1 : 1 3.84 81.0 (0.243, 0.712) 603
실시예 80 2 : 1 3.83 78.4 (0.242, 0.713) 542
실시예 81 3-1 : 1-218 1 : 2 3.99 78.1 (0.241, 0.714) 545
실시예 82 1 : 1 3.74 80.2 (0.251, 0.720) 610
실시예 83 2 : 1 3.78 76.1 (0.251, 0.715) 515
실시예 84 2-11:
Ref. 9		 1 : 2 3.85 72.7 (0.231, 0.714) 410
실시예 85 1 : 1 3.92 71.5 (0.242, 0.711) 440
실시예 86 2 : 1 3.60 77.9 (0.231, 0.712) 436
상기 표 6의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 발광층 재료를 이용한 유기 전계 발광 소자는 비교예 13 내지 21에 비해 구동 전압이 낮고, 발광효율이 향상되었을 뿐만 아니라 수명도 현저히 개선되었다.
표 6 및 7의 결과를 보면 화학식 1의 화합물 및 화학식 4 또는 5의 화합물을 동시에 포함하는 경우 더 우수한 효율 및 수명 효과를 보인다. 이 결과는 두 화합물을 동시에 포함하는 경우 엑시플렉스(exciplex) 현상이 일어남을 예상할 수 있다
상기 엑시플렉스(exciplex) 현상은 두 분자간 전자 교환으로 donor(p-host)의 HOMO level, acceptor(n-host) LUMO level 크기의 에너지를 방출하는 현상이다. 두 분자간 엑시플렉스(exciplex) 현상이 일어나면 Reverse Intersystem Crossing(RISC)이 일어나게 되고 이로 인해 형광의 내부양자 효율이 100%까지 올라갈 수 있다. 정공 수송 능력이 좋은 donor(p-host)와 전자 수송 능력이 좋은 acceptor(n-host)가 발광층의 호스트로 사용될 경우 정공은 p-host로 주입되고, 전자는 n-host로 주입되기 때문에 구동 전압을 낮출 수 있고, 그로 인해 수명 향상에 도움을 줄 수 있다. 본원 발명에서는 donor 역할은 상기 화학식 1의 화합물, acceptor 역할은 상기 화학식 4 또는 5의 화합물이 발광층 호스트로 사용되었을 경우에 우수한 소자 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
100: 기판
200: 양극
300: 유기물층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 정공 저지층
305: 전자 수송층
306: 전자 주입층
400: 음극

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00121

    상기 화학식 1에 있어서,
    Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 또는 -NAr1Ar2이고,
    Z2는 치환 또는 비치환된 sp3혼성 오비탈을 갖는 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 또는 -NAr3Ar4이고,
    L 및 L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    b는 0 내지 4의 정수이고, b가 2 이상인 경우 L1은 서로 같거나 상이하며,
    a는 1 내지 3의 정수이며, a가 2 이상인 경우 L은 서로 같거나 상이하고,
    R1 내지 R5은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, c는 0 내지 2의 정수이고, c가 2인 경우 R5는 서로 같거나 상이하며,
    상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    상기 Z2가 N포함 헤테로아릴기로 치환된 카바졸기인 경우, 상기 Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00122

    [화학식 3]
    Figure pat00123

    상기 화학식 2 및 3에 있어서,
    R1 내지 R5, L, L1, Ar3, Ar4, Z1 a, b, 및 c의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
    R11 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 및 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하고,
    상기 R11 내지 R18 중 적어도 하나가, N포함 헤테로아릴기 또는 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 N포함 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하는 경우, 상기 Z1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 S 또는 O를 적어도 하나 포함하는 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이다.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2의
    Figure pat00124
    는 하기 화학식 2-1 내지 2-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00125

    [화학식 2-2]
    Figure pat00126

    [화학식 2-3]
    Figure pat00127

    [화학식 2-4]
    Figure pat00128

    상기 화학식 2-1 내지 2-4에 있어서, R11 내지 R18의 정의는 상기 화학식 2에서의 정의와 동일하고,
    R21 내지 R24는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    R31은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    p는 0 내지 2의 정수이며,
    X1은 O; S; NAr5; 또는 CAr6Ar7이고,
    상기, Ar5 내지 Ar7는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기이거나, 인접하는 2개의 기는 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로고리를 형성한다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 R1 내지 R5은 수소인 것인 헤테로고리 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure pat00129

    Figure pat00130

    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150
    .
  6. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 4로 표시되는 헤테로고리 화합물 또는 하기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 4]
    Figure pat00151

    [화학식 5]
    Figure pat00152

    상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
    L2 내지 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ar11은 치환 또는 비치환되고, 적어도 하나의 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    Ar12는 하기 화학식 A 및 B 중 어느 하나로 표시되며,
    [화학식 A]
    Figure pat00153

    [화학식 B]
    Figure pat00154

    Yb1 내지 Yb4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 방향족 헤테로고리이고,
    Ra1 내지 Ra10 및 Rb1 내지 Rb7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
    N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리기이고,
    상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    a1, b1 및 c1은 1 내지 3의 정수이며, a1, b1 및 c1이 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 하기 화학식 4 또는 하기 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물:
    [화학식 4]
    Figure pat00155

    [화학식 5]
    Figure pat00156

    상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
    L2 내지 L4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ar11은 치환 또는 비치환되고, 적어도 하나의 N을 포함하는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    Ar12는 하기 화학식 A 및 B 중 어느 하나로 표시되며,
    [화학식 A]
    Figure pat00157

    [화학식 B]
    Figure pat00158

    Yb1 내지 Yb4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 방향족 헤테로고리이고,
    Ra1 내지 Ra10 및 Rb1 내지 Rb7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; -CN; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기, 또는 C2 내지 C60의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 아민기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리를 형성하며,
    N-Het는 치환 또는 비치환되고, N을 1개 이상 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로고리기이고,
    상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    a1, b1 및 c1은 1 내지 3의 정수이며, a1, b1 및 c1이 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 조성물 내 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중량비는 1 : 10 내지 10 : 1 인 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물.
  13. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유기물층을 형성하는 단계는 청구항 11에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 헤테로고리 화합물을 예비 혼합(pre-mixed)하여 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법.
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