KR20230014805A - 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 및 유기물층용 조성물 - Google Patents

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박성종
장형근
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김동준
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엘티소재주식회사
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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기물층용 조성물에 관한 것이다.

Description

헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 및 유기물층용 조성물{HETEROCYCLIC COMPOUND, ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME AND COMPOSITION FOR ORGANIC LAYER OF ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 출원은 2020년 09월 28일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2020-0125761호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기물층용 조성물에 관한 것이다.
유기 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.
미국 특허 제4,356,429호
본 발명은 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기물층용 조성물을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 O; 또는 S이고,
R1 내지 R5는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
X1 내지 X3은 N; 또는 CRe이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar1 및 Ar2는 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,
Lin은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기이고,
상기 화학식 1의 중수소 함량은 20% 이상 100% 이하이며,
상기 R, R', R" 및 Re는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
a 및 p는 0 내지 3의 정수이고,
q는 1 내지 5의 정수이며,
n은 0 내지 2의 정수이고,
n이 2의 정수이거나 p, a 및 q가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
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 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태는, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 추가로 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에 있어서,
Rc 및 Rd는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 -CN; -SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 R, R' 및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
a는 0 내지 4의 정수이며,
r 및 s는 0 내지 7의 정수이고,
a, s 및 r이 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 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 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자에서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 생성층 등의 재료로서 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물은 디벤조퓨란과 디벤조티오펜에 HOMO가 편재화되어 정공을 효과적으로 안정화시키고, 또한 LUMO오비탈이 아진계열의 치환기에 편재화되어 전자를 효과적으로 안정화시키기에 발광층 호스트로 사용되었을 때 특히 효과가 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 동시에 유기 발광 소자의 발광층의 재료로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 동시에 유기 발광 소자에 사용하는 경우 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 디벤조퓨란 또는 디벤조티오펜의 코어구조에 페닐렌기의 연결기를 가지며, 아진류의 치환기를 갖는 것으로, 이에 따라 n-type의 특성이 강화되고, 상기 화학식 2로 표시되는 특정 치환기를 갖는 비스 카바졸류에 해당하는 헤테로고리 화합물을 함께 포함함으로써, 구동 전압을 감소시킬 수 있고, 효율 및 수명이 극대화될 수 있는 특징을 갖게 된다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 HOMO, LUMO 분포도를 나타낸 도이다.
도 5 및 도 6은 OLED 소자에서 재결합 영역 확인 관련 도이다.
이하 본 출원에 대해서 자세히 설명한다.
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 중수소; 시아노기; 할로겐기; C1 내지 C60의 알킬기; C2 내지 C60의 알케닐기; C2 내지 C60의 알키닐기; C3 내지 C60의 시클로알킬기; C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; C6 내지 C60의 아릴기; C2 내지 C60의 헤테로아릴기; 실릴기; 포스핀옥사이드기; 및 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 탄소 원자에 수소 원자가 결합된 것을 의미한다. 다만, 중수소(2H, Deuterium)는 수소의 동위원소이므로, 일부 수소 원자는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 치환기로 올 수 있는 위치가 모두 수소 또는 중수소인 것을 의미할 수 있다. 즉, 중수소의 경우 수소의 동위원소로, 일부의 수소 원자는 동위원소인 중수소일 수 있으며, 이 때 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어, 중수소의 함량이 0%, 수소의 함량이 100% 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다. 즉, "치환기 X는 수소이다"라고 표현하는 경우에는 수소의 함량이 100%, 중수소의 함량이 0%등 중수소를 배제하지 않는 것으로, 수소와 중수소가 혼재되어 있는 상태를 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 중수소는 수소의 동위원소(isotope)중 하나로 양성자(proton) 1개와 중성자(neutron) 1개로 이루어진 중양성자(deuteron)를 원자핵(nucleus)으로 가지는 원소로서, 수소-2로 표현될 수 있으며, 원소기호는 D 또는 2H로 쓸 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 동위원소는 원자 번호(atomic number, Z)는 같지만, 질량수(mass number, A)가 다른 원자를 의미하는 동위원소는 같은 수의 양성자(proton)를 갖지만, 중성자(neutron)의 수가 다른 원소로도 해석할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 특정 치환기의 함량 T%의 의미는 기본이 되는 화합물이 가질 수 있는 치환기의 총 개수를 T1으로 정의하고, 그 중 특정의 치환기의 개수를 T2로 정의하는 경우 T2/T1×100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서,
Figure pat00003
로 표시되는 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것은 페닐기가 가질 수 있는 치환기의 총 개수는 5(식 중 T1)개이고, 그 중 중수소의 개수가 1(식 중 T2)인 경우 20%로 표시될 수 있다. 즉, 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것인 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure pat00004
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
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, 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, i-프로필옥시, 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 아릴기는 스피로기를 포함한다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 하기 구조식이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00005
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. 구체적으로 아릴기로 치환될 수 있으며, 상기 아릴기는 전술한 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 포스핀옥사이드기는 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 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00006
[화학식 4]
Figure pat00007
[화학식 5]
Figure pat00008
[화학식 6]
Figure pat00009
[화학식 7]
Figure pat00010
상기 화학식 3 내지 7에 있어서,
R1 내지 R5, a, X1 내지 X3, Ar1, Ar2, L1, 및 p의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
R6 및 R7 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; 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기;로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
a1 및 b1은 0 내지 4의 정수이고,
b2는 0 내지 5의 정수이며,
a2는 0 내지 3의 정수이고,
a1, b1, a2 및 b2가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00011
[화학식 9]
Figure pat00012
[화학식 10]
Figure pat00013
[화학식 11]
Figure pat00014
상기 화학식 8 내지 11에 있어서,
각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 O; 또는 S일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 O일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X는 S일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X3은 N; 또는 CRe이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X3은 N일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 N이고, X3은 CRe일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X3은 N이고, X2는 CRe일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 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, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 C6 내지 C40의 아릴기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 C6 내지 C20의 아릴기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 단환의 C6 내지 C10의 아릴기; 또는 다환의 C10 내지 C20의 아릴기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 페닐기; 또는 비페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 중수소로 치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 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, Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 C6 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 단환의 C6 내지 C10의 아릴기; 또는 다환의 C10 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 단환의 C6 내지 C10의 아릴기; 또는 다환의 C10 내지 C20의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 페닐기; 또는 비페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의
Figure pat00015
및
Figure pat00016
가 비치환된 비페닐기로 표시되는 경우, 상기 비페닐기는 하기 구조식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00017
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1이 비페닐기인 경우, 하기 구조식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00018
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1은 하기 화학식 1-1-1 내지 1-1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1-1]
Figure pat00019
[화학식 1-1-2]
Figure pat00020
[화학식 1-1-3]
Figure pat00021
상기 화학식 1-1-1 내지 1-1-3에 있어서,
Figure pat00022
는 화학식 1에 연결되는 위치를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 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, L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1은 직접 결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1은 직접 결합; 또는 C6 내지 C40의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1은 직접 결합; 또는 C6 내지 C20의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1은 직접 결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L1은 직접 결합; 또는 페닐렌기;일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar2는 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, Ar2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar2는 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar2는 페닐기; 비페닐기; 터페닐기; 트리페닐레닐기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar2은 하기 화학식 1-2-1 또는 1-2-2로 표시될 수 있다.
[화학식 1-2-1]
Figure pat00023
[화학식 1-2-2]
Figure pat00024
상기 화학식 1-2-1 및 1-2-2에 있어서,
Figure pat00025
는 화학식 1에 연결되는 위치를 의미하며,
X1은 O; 또는 S이고,
R11 내지 R15는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
a11은 0 내지 3의 정수이고, a11이 2 이상인 경우 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하고,
상기 R, R' 및 R"의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
Ar11은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; C6 내지 C20의 아릴기; 또는 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; C6 내지 C10의 아릴기; 또는 C2 내지 C10의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R11 내지 R15는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar11은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar11은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar11은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar11은 C6 내지 C20의 아릴기이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar11은 페닐기; 비페닐기; 터페닐기; 또는 트리페닐레닐기;이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-2-2는 하기 화학식 1-A 내지 1-D 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-A]
Figure pat00026
[화학식 1-B]
Figure pat00027
[화학식 1-C]
Figure pat00028
[화학식 1-D]
Figure pat00029
상기 화학식 1-A 내지 1-D에 있어서,
각 치환기의 정의는 상기 화학식 1-2-2에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 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 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 메틸기; 또는 페닐기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 치환 또는 비치환된 메틸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Re는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Re는 수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Lin은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Lin은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Lin은 C6 내지 C15의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Lin은 단환의 C6 내지 C10의 아릴렌기; 또는 다환의 C10 내지 C15의 아릴렌기;일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Lin은 페닐렌기; 또는 비페닐렌기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, n은 0 또는 1의 정수일 수 있다.
상기 n이 0이라는 것은 Lin의 결합 없이, 치환기가 연결되는 것으로 즉 직접결합을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서 Lin은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00030
상기 구조식에 있어서,
Figure pat00031
는 화학식 1의 치환기와 연결되는 위치를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Lin는 중수소로 치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 하기 구조식 C의 결합으로 표시될 수 있다.
[구조식 A]
Figure pat00032
[구조식 B]
Figure pat00033
[구조식 C]
Figure pat00034
상기 구조식 A 내지 구조식 C에 있어서,
Figure pat00035
는 구조식 A 내지 C가 각각 결합하는 위치이고,
상기 구조식 A 및 상기 구조식 B; 또는 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100% 이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 상기 구조식 B; 또는 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100%를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
분자는 유기 발광 소자 구동 시 전자의 이동에 의해서 열 손상을 받게 된다. 특히 다이벤조퓨란 및 다이벤조사이오펜을 포함하고 있는 구조는 가장 불안정한 site인 산소나 황에 결함이 생길 가능성이 높다.
본원 발명과 같이 상기 구조식 A 및 상기 구조식 B; 또는 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100%를 갖는 화합물은 이를 방지하고자 헤테로고리 화합물에 수소보다 분자량이 더 큰 중수소를 치환함으로써 Vibrational frequency(진동 주파수)의 변화를 줄여 분자의 에너지를 낮추고, 이에 따라 분자의 안정성이 높아지는 화합물을 개발하였다. 또한, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리에너지는 탄소와 수소의 단일 결합 해리에너지보다 높으므로, 분자의 열적 안정성이 증가함에 따라 소자 수명이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
헤테로 고리(구조식 A)에 트리아진(구조식 C)이 결합된 화합물과 같은 카바졸을 포함하지 않는 Unipolar한 재료는 정공이동보다 전자이동이 상대적으로 더 빠르다. 중수소가 치환된 화합물은 수소에 비해 패킹 밀도가 더 높다. 따라서 중수소가 치환되는 경우 분자간 거리가 가까워 정공이나 전자가 더 빠르게 이동한다. 본 발명의 화합물은 정공이동을 담당하는 HOMO 영역이 주로 헤테로고리(구조식 A)나 헤테로고리와 링커(구조식 B)에 분포하고 있다. 따라서 여기에 중수소 치환을 하게되면 상대적으로 느린 정공이동을 빠르게하여 전자와 정공이 발광층에서 만날 확률을 높여 발광 효율을 높일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100% 이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100%; 25% 내지 100%; 30% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A의 중수소 함량은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 함량은 20% 내지 100% 이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 함량은 20% 내지 100%; 30% 내지 100%; 60% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 함량은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100%이고, 구조식 B 및 구조식 C의 중수소 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 B의 중수소 함량은 20% 내지 100%이고, 구조식 C의 중수소 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 B의 중수소 함량은 100%이고, 구조식 C의 중수소 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A의 중수소 함량은 100%이고, 구조식 B 및 구조식 C의 중수소 함량은 0% 일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A, B 및 C의 중수소 함량은 추가 치환기를 더 포함하는 경우, 중수소 치환 과정에 따라 증가 또는 감소할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물을 제공한다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화합물은 하나의 예시이며, 이에 한정되지 않고 추가의 치환기를 포함하는 화학식 1에 포함되는 다른 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
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Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
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.
한편, 상기 화합물은 유리 전이 온도(Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적 안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
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 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
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 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
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 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 발광층 호스트로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 추가로 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00062
상기 화학식 2에 있어서,
Rc 및 Rd는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 -CN; -SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
상기 R, R' 및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
a는 0 내지 4의 정수이며,
r 및 s는 0 내지 7의 정수이고,
a, s 및 r이 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L2는 직접 결합; C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조퓨란기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L2는 직접 결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 또는 2가의 디벤조퓨란기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 중수소로 치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 -CN; SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra는 -CN; SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra는 -CN; SiRR'R"; C1 내지 C40의 알킬기 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ra는 -CN; SiRR'R"; 페닐기; 비페닐기; 터페닐기; 디메틸플루오레닐기; 디페닐플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rb는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rb는 C1 내지 C40의 알킬기, -CN, SiRR'R" 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rb는 C1 내지 C40의 알킬기, -CN, SiRR'R" 또는 C6 내지 C40의 아릴기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rb는 -CN 또는 SiRR'R"로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 터페닐기; 디메틸플루오레닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ra 및 Rb는 중수소로 치환될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 -(L2)a-Ra 및 Rb는 서로 상이할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 -(L2)a-Ra 및 Rb는 서로 동일할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R, R', 및 R"은 페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 중수소 함량은 0% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 중수소 함량은 10% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 중수소 함량은 0%, 100% 또는 10% 내지 80%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; C1 내지 C40의 알킬기; C6 내지 C40의 아릴기; C2 내지 C40의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; C1 내지 C20의 알킬기; C6 내지 C20의 아릴기; C2 내지 C20의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Rc 및 Rd는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소;일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 r은 7이고, 상기 Rc는 수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 r은 7이고, 상기 Rc는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 r은 7이고, 상기 Rc는 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 s는 7이고, 상기 Rd는 수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 s는 7이고, 상기 Rd는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 s는 7이고, 상기 Rd는 수소; 또는 중수소일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물 및 상기 화학식 2의 화합물을 동시에 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. 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.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
상기 조성물 내 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 2로 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.
상기 조성물은 둘 이상의 화합물이 단순 혼합되어 있는 형태이며, 유기 발광 소자의 유기물층 형성 전에 파우더 상태의 재료를 혼합할 수도 있고, 적정 온도 이상에서 액상 상태로 되어있는 화합물을 혼합할 수 있다. 상기 조성물은 각 재료의 녹는점 이하에서는 고체 상태이며, 온도를 조정하면 액상으로 유지할 수 있다.
상기 조성물은 추가로 용매, 첨가제 등 당 기술분야에 공지된 재료들이 추가로 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전술한 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 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 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 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.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 저지층, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 정공 저지층, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 한 층이 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
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 2의 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 2의 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.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물, 및 상기 화학식 2의 헤테로고리 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, 예비 혼합(pre-mixed)하여 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 >
< 제조예 1> 화합물 3의 제조
Figure pat00068
1) 화합물 3-P3의 제조
화합물 3-P4 20g(80.94 mmol)과 (4-클로로페닐)보론산((4-chlorophenyl)boronic acid) 12.66g(80.94 mmol)을 1,4-dioxane 200mL와 증류수 40mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 4.67g(4.047 mmol)과 K2CO3 28g(202.35 mmol)을 넣고, 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후, 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 증류수로 추출하고, 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 3-P3 15.8 g(수율 70%)를 얻었다.
2) 화합물 3-P2의 제조
* 화합물 및 반응조건은 하기 표 1 및 표 2와 같았다.
Figure pat00069
Figure pat00070
상기 표 1 및 표 2에서 수율이 가장 높은 실시예 9번 반응 조건으로 화합물 3-P2을 합성하였다.
화합물 3-P3 15.8g(56.66 mmol)을 벤젠-d6(Benzene-d6) 790g과 CF3SO3H 214.9g에 녹이고, 50℃에서 1시간 교반하였다. 반응 완료 후, D2O 중의 Na2CO3로 켄칭하였다. 켄칭 후 혼합액에 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 넣어 용해시킨 다음, 유기층을 분리하고, 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 3-P2 11.2g(수율 68%)를 얻었다.
3) 화합물 3-P1의 제조
화합물 3-P2 11.2g(38.64 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란)(4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) 14.72g(57.97 mmol)을 1,4-dioxane 120mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 1.77g(1.93mmol)과 Potassium acetate 11.36g(115.94 mmol) 그리고 S phos 1.58(3.86 mmol)을 넣고 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 3-P1 11.8g(수율=80%)를 얻었다.
4) 화합물 3의 제조
화합물 3-P1 11.8g(30.91 mmol) 과 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)-1,3,5-트리아진(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine) 13.41g(30.91 mmol)을 1,4-dioxane 125mL와 증류수 25 mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 1.78g(1.54 mmol)과 K2CO3 10.68g(77.29 mmol)을 넣고, 6시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Dichloromethane를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거 한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 3 14.12 g(수율=70%)를 얻었다.
상기 제조예 1에서 3-P4 대신 하기 표 3의 중간체 1를 사용하고, 화합물 A 대신 하기 표 3의 중간체 2를 사용하고, 화합물 B 대신 하기 표 3의 중간체 3 을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 3의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
< 제조예 >
< 제조예 2> 화합물 141의 제조
Figure pat00077
1) 화합물 141-P5의 제조
화합물 141-P6 22.79g(80.94 mmol) 과 페닐보론산(Phenyl boronic acid) 9.8g(80.94 mmol)을 1,4-dioxane 250mL와 증류수 50mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 4.67g(4.047 mmol)과 K2CO3 28g(202.35 mmol)을 넣고, 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후, 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 증류수로 추출하고, 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 141-P5 16.9 g(수율 75%)를 얻었다.
2) 화합물 141-P4의 제조
화합물 141-P5 16.9g(60.70 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란)(4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) 23.12g(91.05 mmol)을 1,4-dioxane 170mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 2.78g(3.03mmol)과 Potassium acetate 14.87g(151.75 mmol) 그리고 S phos 2.50g(6.07 mmol)을 넣고 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 141-P4 17.98g(수율=80%)를 얻었다.
3) 화합물 141-P3의 제조
화합물 141-P4 17.98g(48.56 mmol) 과 1-브로모-4-아이오도벤젠(1-bromo-4-iodobenzene) 17.86g(63.13 mmol)을 1,4-dioxane 220mL와 증류수 45mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 2.80g(2.43 mmol)과 K2CO3 16.78g(121.4 mmol)을 넣고, 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후, 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 증류수로 추출하고, 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 141-P3 13.57 g(수율 70%)를 얻었다.
4) 화합물 141-P2의 제조
화합물 141-P3 13.57g(33.99 mmol)을 Benzene-d6 678.5g과 CF3SO3H 184.5g에 녹이고, 50 ℃에서 1시간 교반하였다. 반응 완료 후, D2O 중의 Na2CO3로 켄칭하였다. 켄칭 후 혼합액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 유기층을 분리하고, 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 141-P2 9.58g(수율 68%)를 얻었다.
5) 화합물 141-P1의 제조
화합물 141-P2 9.58g(23.11 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란)(4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) 8.80g(34.67 mmol)을 1,4-dioxane 100mL에 녹인 후 Pd(dppf)Cl2 0.85g(1.16mmol)과 Potassium acetate 6.8g(69.33 mmol)을 넣고 6시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 141-P1 8.53g(수율=80%)를 얻었다.
6) 화합물 141의 제조
화합물 141-P1 8.3g(18.49 mmol) 과 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine) 6.36g(18.49 mmol)을 1,4-dioxane 100mL와 증류수 20 mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 1.07g(0.93 mmol)과 K2CO3 6.39g(46.23 mmol)을 넣고, 4시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Dichloromethane를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 141 8.32 g(수율=70%)를 얻었다.
상기 제조예 1에서 141-P6 대신 하기 표 4의 중간체 1를 사용하고, 화합물 A 대신 하기 표 4의 중간체 2를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 4의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00078
< 제조예 >
< 제조예 3> 화합물 181의 제조
Figure pat00079
1) 화합물 181-P3의 제조
화합물 181-P4 22.79g(80.94 mmol) 과 페닐보론산(Phenyl boronic acid) 9.8g(80.94 mmol)을 1,4-dioxane 250mL와 증류수 50mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 4.67g(4.047 mmol)과 K2CO3 28g(202.35 mmol)을 넣고, 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후, 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 증류수로 추출하고, 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 181-P3 16.9 g(수율 75%)를 얻었다.
2) 화합물 181-P2의 제조
화합물 3-P3 16.9g(60.70 mmol)을 Benzene-d6 845g과 CF3SO3H 230g에 녹이고, 50 oC에서 1시간 교반하였다. 반응 완료 후, D2O 중의 Na2CO3로 켄칭하였다. 켄칭 후 혼합액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 다음, 유기층을 분리하고, 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 181-P2 11.96g(수율 68%)를 얻었다.
3) 화합물 181-P1의 제조
화합물 181-P2 11.96g(41.28 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란)(4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) 15.72g(61.92 mmol)을 1,4-dioxane 120mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 1.89g(2.06mmol)과 Potassium acetate 12.14g(123.84 mmol) 그리고 S phos 1.69g(4.12 mmol)을 넣고 16시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Ethyl acetate를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 181-P1 12.6g(수율=80%)를 얻었다.
4) 화합물 181의 제조
화합물 181-P1 12.6g(33.02 mmol) 과 2,4-디([1,1'-비페닐]-4-일)-6-클로로-1,3,5-트리아진(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)13.87g(30.91 mmol)을 1,4-dioxane 125mL와 증류수 25 mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 1.91g(1.65 mmol)과 K2CO3 11.41g(82.55 mmol)을 넣고, 5시간동안 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 Dichloromethane를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 181 14.76 g(수율=70%)를 얻었다.
상기 제조예 3에서 181-P4 대신 하기 표 5의 중간체 1를 사용하고, 화합물 A 대신 하기 표 5의 중간체 2를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 5의 목적화합물을 합성하였다.
Figure pat00080
Figure pat00081
Figure pat00082
[ 제조예 4] 화합물 2-79의 제조
Figure pat00083
4-1) 중간체 2-79-1의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크에 9H,9'H-3,3'-비카바졸(9H,9'H-3,3'-bicarbazole) (10g, 0.030mol), 4-브로모-1,1’-비페닐 (4-bromo-1,1'-biphenyl-) [E] (7.26g, 0.030mol), CuI (0.57g, 0.003mol), 트랜스-1,2-디아미노사이클로헥산(Trans-1,2-diaminocyclohexane) (0.34g, 0.003mol), K3PO4 (12.74g, 0.06mol)를 1,4-디옥산(1,4-dioxane) 100mL에 녹인 후 125℃에서 8시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피 (DCM:Hexane=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 중간체 2-79-1를 얻었다. (13.92g, 수율 94%)
4-2) 화합물 2-79의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크에 중간체 2-2-1 (13.92g, 0.028mol), 3브로모-1,1'-비페닐(3-bromo-1,1'-biphenyl) [E'] (6.83g, 0.028mol), CuI (0.53g, 0.0028mol), 트랜스-1,2-디아미노사이클로헥산 (0.32g, 0.0028mol), K3PO4 (11.89g, 0.056mol)를 1,4-디옥산 140mL에 녹인 후 125℃에서 8시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피 (DCM:Hexane=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적 화합물 2-79를 얻었다. (16.14g, 수율 88%)
화합물 E와 화합물 E’가 동일한 경우 상기 제조예 4에서 화합물 E를 2당량 넣어 목적 화합물을 바로 합성할 수 있다. 즉, 화합물 E와 화합물 E’가 동일한 경우 상기 제조예 4-2를 생략할 수 있다.
상기 제조예 4에 있어서, 4-브로모-1,1'-비페닐 [E], 4-브로모-1,1'-비페닐 [E'] 대신 하기 표 6의 화합물 E1, E’1을 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 4와 동일하게 합성하여 하기 목적 화합물 G1을 동일한 방법으로 합성하였다.
Figure pat00084
[ 제조예 5] 화합물 2-57의 제조
Figure pat00085
1) 화합물 2-57의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크에 중간체 2-79 (12.17g, 0.017mol), 트리플릭산(Triflic acid) 51.5g 및 D6-벤젠(D6-benzene)(608.5mL) 혼합물을 50℃에서 1시간 교반 하였다. 반응 완료 후, D2O 중의 Na2CO3로 켄칭하였다. 켄칭 후 혼합액에 DCM을 넣어 용해시킨 다음, 유기층을 분리하고, 무수 MgSO4로 건조시킨 후, 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 이후, 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 2-57을 얻었다. (8.01g, 수율 70%)
상기 제조예 5에 있어서, 화합물 2-79 대신 하기 표 7의 화합물 E3을 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 5와 동일하게 합성하여 하기 목적 화합물 G2을 동일한 방법으로 합성하였다.
Figure pat00086
상기 제조예 1 내지 5 및 표 1 내지 표 7에 기재된 화합물 이외의 나머지 화합물도 전술한 제조예에 기재된 방법과 동일한 방법으로 제조하였으며, 하기 표 8 및 9에 합성결과를 나타내었다. 하기 표 8은 1H NMR(CDCl3, 400Mz)의 측정값이고, 하기 표 9는 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
화합물 1H NMR(CDCl3, 300MHz)
3 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
6 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
10 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
13 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
25 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
30 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
35 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
41 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
58 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
61 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
62 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
64 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (6H, m)
65 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
74 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
97 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
115 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
123 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
124 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
127 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
129 δ= 8.36 (2H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (3H, m), 7.61(2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
139 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
141 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
150 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
160 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
181 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
183 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
185 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
186 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
189 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
197 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
261 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
263 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
274 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
325 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
9 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
12 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (6H, m)
17 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
26 δ= 8.38 (1H, d), 7.96-7.94 (3H, m), 7.75-7.73 (5H, m), 7.61 (1H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
29 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
57 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
68 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
114 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
118 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
119 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
140 δ= 8.36 (2H, d), 8.03-7.98 (2H, m), 7.82-7.76 (2H, m), 7.54-7.50 (4H, m), 7.39-7.31 (2H, m)
149 δ= 8.36 (2H, d), 7.96 (2H, d), 7.75 (2H, d), 7.50-7.41 (6H, m), 7.25 (2H, d)
187 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
193 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
199 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
253 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
255 δ= 8.03-7.96 (4H, m), 7.82-7.75 (4H, m), 7.54-7.25 (8H, m)
501 δ= 7.96 (4H, d), 7.75 (4H, d), 7.49-7.41 (6H, m), 7.25 (4H, d)
2-50 δ = 중수소 함량 100%로 1H NMR 피크 없음
2-51 δ = 중수소 함량 100%로 1H NMR 피크 없음
2-53 δ = 중수소 함량 100%로 1H NMR 피크 없음
2-56 δ = 중수소 함량 100%로 1H NMR 피크 없음
2-57 δ = 중수소 함량 100%로 1H NMR 피크 없음
2-74 δ= 8.55 (1H, d), 8.30 (1H, d), 8.19-8.13 (2H, m), 7.94-7.89 (8H, m), 7.77-7.75 (3H, m), 7.62-7.35 (11H, m), 7.20-7.16 (2H m)
2-76 δ = 8.55 (1H, d), 8.30 (1H, d), 8.13~8.19 (2H, m), 7.89~7.99 (9H, m), 7.73~7.77 (4H, m), 7.35~7.62 (13H, m), 7.16~7.20 (2H, m)
2-77 δ = 8.55 (1H, d), 8.30 (1H, d), 8.13~8.21 (4H, m), 7.89~7.99 (4H, m), 7.35~7.77 (20H, m), 7.16~7.20 (2H, t)
2-78 δ = 8.55 (1H, d), 8.30 (1H, d), 8.13~8.19 (2H, m), 7.89~7.99 (12H, m), 7.75~7.77 (5H, m), 7.58 (1H, d), 7.35~7.50 (8H, m), 7.16~7.20 (2H, m)
2-79 δ= 8.55 (1H, d), 8.30 (1H, d), 8.21-8.13 (3H, m), 7.99-7.89 (8H, m), 7.77-7.35 (12H, m), 7.20-7.16 (2H, m)
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
3 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80) 6 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
10 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81) 13 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
25 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 30 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
35 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80) 41 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
58 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 61 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
62 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 64 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
65 m/z= 642.33(C45H14D15N3O=642.84) 74 m/z= 656.30(C45H12D15N3O2=654.88)
97 m/z= 642.33(C45H14D15N3O=642.84) 115 m/z= 658.30(C45H14D15N3S=658.90)
123 m/z= 658.30(C45H14D15N3S=658.90) 124 m/z= 672.28(C45H12D15N3OS=672.88)
127 m/z= 658.30(C45H14D15N3S=658.90) 129 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
139 m/z= 592.23(C39H12D11N3OS=592.76) 141 m/z= 642.33(C45H14D15N3O=642.84)
150 m/z= 657.30(C45H15D14N3S=657.89) 160 m/z= 657.30(C45H15D14N3S=657.89)
181 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81) 183 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80)
185 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81) 186 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
189 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81) 197 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
261 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 263 m/z= 668.26(C45H16D11N3OS=668.86)
274 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 325 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
9 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81) 12 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
17 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 26 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
29 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88) 57 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
68 m/z= 672.28(C45H12D15N3OS=672.88) 114 m/z= 656.30(C45H12D15N3O2=656.82)
118 m/z= 656.30(C45H12D15N3O2=656.82) 119 m/z= 658.30(C45H14D15N3S=658.90)
140 m/z= 592.23(C39H12D11N3OS=592.76) 149 m/z= 658.30(C45H14D15N3S=658.90)
187 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80) 193 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
199 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80) 253 m/z= 638.30(C45H18D11N3O=638.81)
255 m/z= 652.28(C45H16D11N3O2=652.80) 501 m/z= 654.28(C45H18D11N3S=654.88)
2-79 m/z= 636.80(C48H32N2=636.26) 2-74 m/z= 560.23(C42H28N2=560.70)
2-51 m/z= 588.87(C42D28N2=588.40) 2-53 m/z= 668.99(C48D32N2=668.46)
2-56 m/z= 668.99(C48D32N2=668.46) 2-50 m/z= 668.99(C48D32N2=668.46)
2-76 m/z= 636.80(C48H32N2=636.26) 2-77 m/z= 636.80(C48H32N2=636.26)
2-78 m/z= 636.80(C48H32N2=636.26) 2-57 m/z=668.46(C48D32N2=668.99)
< 실험예 1>
1) 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 UVO 처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 공통층인 정공 주입층 2-TNATA(4,4′,4′′-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine) 및 정공수송층 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 화학식 1의 헤테로고리 화합물, 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine)iridium)을 사용하였으며, 호스트에 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 360Å 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 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 1200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
하기 표 10에서 별도로 적색 호스트로 표기한 것 이외에 실시예 및 비교예는 녹색 호스트로 사용되었다. 레드 인광 도펀트로 Ir(piq)2(acac)를 사용하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
Figure pat00087
2) 유기 전계 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이언스사의 M7000으로 전계발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명측정장비(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 10과 같았다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 색좌표
(x, y)		 수명
(T90)
실시예 1 3 4.10 60.8 (0.243, 0.714) 102
실시예 2 6 4.16 61.3 (0.241, 0.711) 103
실시예 3 10 4.09 62.0 (0.241, 0.714) 109
실시예 4 13 3.99 62.6 (0.241, 0.715) 112
실시예 5 25 4.13 61.5 (0.231, 0.712) 107
실시예 6 30 4.05 62.0 (0.251, 0.714) 110
실시예 7 35 4.13 61.1 (0.241, 0.711) 107
실시예 8 41 4.01 61.8 (0.251, 0.714) 105
실시예 9 58 4.05 63.4 (0.241, 0.714) 106
실시예 10 61 4.12 62.9 (0.242, 0.713) 113
실시예 11 62 4.03 62.4 (0.248, 0.715) 119
실시예 12 64 4.09 61.9 (0.251, 0.714) 124
실시예 13 65 4.15 61.6 (0.251, 0.714) 120
실시예 14 74 4.10 61.3 (0.247, 0.727) 123
실시예 15 97 4.05 62.1 (0.231, 0.711) 118
실시예 16 115 4.04 62.6 (0.246, 0.717) 113
실시예 17 123 4.12 63.4 (0.231, 0.711) 110
실시예 18 124(적색 호스트) 4.15 60.1 (0.671, 0.320) 98
실시예 19 127 4.04 62.8 (0.246, 0.717) 105
실시예 20 129 4.01 62.1 (0.233, 0.701) 103
실시예 21 139 3.99 61.8 (0.251, 0.713) 118
실시예 22 141 4.05 62.4 (0.254, 0.724) 119
실시예 23 150 4.01 61.9 (0.233, 0.703) 121
실시예 24 160 4.11 63.4 (0.234, 0.714) 115
실시예 25 181 4.06 61.3 (0.243, 0.693) 110
실시예 26 183 4.02 61.9 (0.251, 0.724) 105
실시예 27 185 4.11 62.4 (0.242, 0.713) 120
실시예 28 186 3.99 62.9 (0.243, 0.712) 121
실시예 29 189 3.94 61.6 (0.242, 0.716) 121
실시예 30 197 4.10 62.1 (0.241, 0.713) 119
실시예 31 261 4.16 62.6 (0.236, 0.715) 120
실시예 32 263 4.11 63.1 (0.247, 0.712) 115
실시예 33 274 4.05 63.4 (0.243, 0.712) 110
실시예 34 325 4.01 61.1 (0.249, 0.711) 108
실시예 35 9 4.10 62.1 (0.243, 0.714) 110
실시예 36 12 4.08 61.8 (0.241, 0.711) 108
실시예 37 17 4.07 63.2 (0.238, 0.721) 130
실시예 38 26 4.16 62.6 (0.241, 0.715) 111
실시예 39 29 4.12 63.4 (0.231, 0.712) 120
실시예 40 57 4.11 61.9 (0.251, 0.714) 115
실시예 41 68 4.09 62.3 (0.241, 0.711) 114
실시예 42 114 4.09 62.5 (0.251, 0.714) 117
실시예 43 118 4.13 62.7 (0.241, 0.714) 110
실시예 44 119 4.10 62.9 (0.242, 0.713) 115
실시예 45 140 4.12 61.9 (0.249, 0.713) 120
실시예 46 149 4.08 61.7 (0.243, 0.712) 121
실시예 47 187 4.06 62 (0.242, 0.716) 118
실시예 48 193 4.05 62.2 (0.241, 0.713) 113
실시예 49 199 4.09 63 (0.236, 0.715) 117
실시예 50 253 4.10 63.1 (0.247, 0.712) 115
실시예 51 255 4.11 62.8 (0.243, 0.712) 116
실시예 52 509 4.08 62.5 (0.249, 0.711) 115
비교예 1 A 4.25 56.8 (0.245, 0.716) 58
비교예 2 B 4.22 56.5 (0.246, 0.715) 58
비교예 3 C 4.20 56.2 (0.244, 0.712) 62
비교예 4 D 4.20 56.7 (0.245, 0.712) 63
비교예 5 E 4.24 56.6 (0.245, 0.717) 60
비교예 6 F 4.23 56.7 (0.249, 0.713) 61
비교예 7 G 4.43 54.2 (0.243, 0.712) 50
비교예 8 H 4.42 55.5 (0.242, 0.716) 55
비교예 9 I 4.45 55.4 (0.241, 0.713) 53
비교예 10 J 4.45 55.3 (0.236, 0.715) 54
참고예 1 K 4.18 57.8 (0.260, 0.708) 63
참고예 2 L 4.20 56.0 (0.248, 0.716) 57
참고예 3 M 4.18 57.7 (0.251, 0.713) 83
상기 표 10의 결과를 살펴보면, 본 발명의 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 경우, 비교예보다 구동전압, 발광효율 및 수명 면에서 모두 우수한 것을 알 수 있다.
구체적으로, 비교예 1 내지 비교예 6를 살펴보면, 말단 페닐에 수소대신 중수소가 치환되어 있고, 본 발명은 헤테로 고리에 중수소가 치환되어 있다. 분자는 유기 발광 소자 구동 시 전자의 이동에 의해서 열 손상을 받게 된다. 특히 다이벤조퓨란 및 다이벤조사이오펜을 포함하고 있는 구조는 가장 불안정한 site인 산소나 황에 결함이 생길 가능성이 높다.
본 발명의 화합물은 이를 방지하고자 헤테로고리 화합물에 수소보다 분자량이 더 큰 중수소를 치환함으로써 Vibrational frequency(진동 주파수)의 변화를 줄여 분자의 에너지를 낮추고, 이에 따라 분자의 안정성이 높아지는 화합물을 개발하였다. 또한, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리에너지는 탄소와 수소의 단일 결합 해리에너지보다 높으므로, 분자의 열적 안정성이 증가함에 따라 소자 수명이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
호스트 재료의 경우 전자와 정공을 잘 받아서 도펀트에 잘 전달해야 하는데 비교예 7 내지 비교예 10의 경우에는 트리아진기에 오르쏘(ortho)로 결합 된 비페닐이 치환되어 있다. 오르쏘(ortho)로 결합 된 경우에는 치환기 간의 입체 장애가 발생하여 전자와 정공을 안정적으로 받아 들이지 못한다. 이러한 입체 장애 때문에 구조적으로 불안정화 되어 소자 성능이 전체적으로 저하된 것으로 판단 된다.
한편, 본 발명의의 경우에는 트리아진기에 파라(para)로 결합된 비페닐류가 결합되어 있다. 비페닐류 치환기가 파라(para)로 길게 뻗어 있어서 비페닐류가 오르쏘(ortho)로 결합된 경우보다 분자 내에서 입체 장애가 발생하지 않아 전자와 정공을 보다 안정적으로 받아 들였을 것으로 판단 된다.
OLED 소자에서 재결합 영역(Recombination Zone, RZ)은 발광층 중앙에 위치 할수록 효율과 수명이 우수하다. 헤테로 고리에 트리아진이 결합된 화합물과 같은 카바졸을 포함하지 않는 Unipolar한 재료는 정공이동보다 전자이동이 상대적으로 더 빠르다. (도 6 참조)
따라서 RZ을 확인해보면 EML층 중앙보다 정공 수송층에 가깝게 RZ이 형성된다. (도 5 참조) 화합물 17 재료의 경우 HOMO와 LUMO상태의 전자구름분포를 보면 트리아진류에 LUMO가 분포되어있고, 헤테로 고리에 HOMO가 분포되어있다. (도 4 참조) 유기화합물 분자 내에서 정공은 HOMO를 통해 이동하고, 전자는 LUMO를 통해서 이동한다. 중수소로 치환된 화합물은 수소에 비해 패킹 밀도가 더 높다. 따라서 중수소가 치환되는 경우 분자간 거리가 가까워 전자나 정공이 더 빠르게 이동한다. 참고예 2와 같이 LUMO를 담당하는 트리아진 류에 중수소가 치환되는 경우 전자가 더욱 빨리 이동하기 때문에 RZ이 중수소가 치환되지 않는 경우보다 더 HTL쪽으로 치우치게 된다. 이에 따라 효율과 수명이 모두 감소하는 결과가 나타났다. 참고예 3와 같이 화합물 전체에 중수소가 치환되는 경우에는 참고예 1과 비슷한 효율을 나타내었다. 이것은 전자와 정공이 모두 빨라져 RZ이 변화하지 않은 결과로 해석된다. 반면 본 발명의 화합물인 화합물 17의 경우에는 HOMO를 담당하는 헤테로 고리쪽에 중수소가 치환되어 있다. 이에 따라 정공의 이동이 중수소가 치환되지 않은 참고예 1에 비해 빨라져 RZ이 EML층의 중앙에 가깝게 위치하게 되어 효율과 수명이 향상된 것을 확인하였다.
다시 말해서, 본 발명의 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 발광층의 호스트로 사용하는 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
재결합 영역(Recombination Zone, RZ) 확인 실험은 실험예 1과 같은 유기 발광 소자 제작 방법으로 제작 되었다. 차이점은 발광층에서 녹색 인광 도펀트의 도핑 위치이다.
도 5의 #1은 녹색 인광 도펀트를 발광층 전체에 도핑하였고 비교군으로 사용하였다. #2의 경우는 도 5의 색칠된 부분(정공 수송층에 가깝게 위치)에 120Å만 도핑하고 나머지 240Å은 호스트만 증착 시켰다. #3의 경우는 도 5의 색칠된 부분(발광층 중앙에 위치)에 120Å만 도핑하고 나머지 색칠되지 않은 부분에는 호스트만 증착 시켰다. #4의 경우에는 도 5의 색칠된 부분(정공 저지층에 가깝게 위치)에 120Å만 도핑하고 나머지 색칠되지 않은 부분에는 호스트만 증착 시켰다.
참고 화합물 K의 경우 RZ이 정공 수송층에 가깝게 위치하고 있어 #2의 경우가 효율과 수명이 가장 좋은 것으로 나타났다. 이는 도 5에서 전자의 이동이 정공보다 상대적으로 빠른 결과를 나타내기도 한다. 참고 화합물 L의 경우에는 LUMO를 담당하는 트리아진 류에 중수소 치환됨으로써 참고 화합물 K에 비해 수명이 낮게 나타났다. 이것은 전자의 이동이 참고 화합물 K보다 빨라져 RZ이 더욱 정공 수송층으로 치우쳐 나타난 결과로 판단된다. 참고 화합물 M의 경우에는 참고 화합물 K와 비슷한 결과가 나타났다. 참고 화합물 K에 전체 중수소 치환된 참고 화합물 M의 경우에는 전자와 정공이 모두 빨라져 RZ이 변화하지 않은 결과로 해석된다. 반면 화합물 17의 경우에는 #3(발광층 중앙에 위치)에서 가장 높은 효율과 수명을 나타낸다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이 HOMO를 담당하는 헤테로 고리쪽에 중수소가 치환되어 있다. 이에 따라 정공의 이동이 중수소가 치환되지 않은 참고 화합물 K에 비해 빨라져 전자와 정공의 이동이 균형 있게 이루어져 RZ이 EML층의 중앙에 가깝게 위치하는 것을 확인하였다.
본 발명의 화합물과 같이 전자 이동이 상대적으로 빠른 화합물의 경우에는 전자 저지층을 사용하면 발광층에서 전자가 넘어 오는 것을 저지하여 좀더 높을 효율을 낼 수 있을 것으로 기대된다.
참고 화합물 K, L, M 그리고 화합물 17에 대한 재결합 영역(Recombination Zone, RZ) 확인 실험 결과와 Hole Only Device(HOD), Electron Only Device(EOD) 실험 결과는 도 5 및 도 6에서 확인할 수 있다.
< 실험예 2>
1) 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 화학식 1의 헤테로고리 화합물 1종과 화학식 5의 화합물 1종을 pre-mixed하여 예비 혼합 후 하나의 공원에서 360Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 발광층 증착 두께의 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 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.
하기 표 11에서 별도로 적색 호스트로 표기한 것 이외에 실시예 및 비교예는 녹색 호스트로 사용되었다. 레드 인광 도펀트로 Ir(piq)2(acac)를 사용하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이언스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명측정장비(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 11과 같았다.
Figure pat00088
Figure pat00089
Figure pat00090
Figure pat00091
상기 표 10의 결과를 표 11의 결과와 비교해보면, 화학식 1의 헤테로고리 화합물과 화학식 2의 화합물을 동시에 발광층 호스트로 사용하는 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명이 모두 개선된 것을 확인할 수 있다.
이는, 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 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. 본 발명에서는 donor 역할은 상기 화학식 2의 화합물, acceptor 역할은 상기 화학식 1의 화합물이 발광층 호스트로 사용되었을 경우에 우수한 소자 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
특히, 중수소가 치환되면 수명 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 이는 표 10의 결과에서 설명한 것과 같은 중수소가 치환됨으로써 나타낸 결과이며 이는 유사한 구조를 가지고 있을지라도 중수소의 치환에 따라 화합물의 특성이 달라질 수 있음을 시사하고 있다.
반면, 본 발명의 범위에 포함되지 않는 화합물(비교예 11 내지 28)을 화학식 2의 화합물과 조합하여 사용할 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명에서 성능이 본 발명에 비해 떨어지는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 화학식 1의 헤테로고리 화합물과 화학식 2의 화합물을 동시에 발광층의 호스트로 사용하는 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
특히, 중수소가 치환되면 수명 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 이는 표 10의 결과에서 설명한 것과 같은 중수소가 치환됨으로써 나타낸 결과이며 이는 유사한 구조를 가지고 있을지라도 중수소의 치환에 따라 화합물의 특성이 달라질 수 있음을 시사하고 있다.
반면, 본 발명의 범위에 포함되지 않는 화합물(비교예 14 내지 31)을 화학식 2의 화합물과 조합하여 사용할 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명에서 성능이 본 발명에 비해 떨어지는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 화학식 1의 헤테로고리 화합물과 화학식 2의 화합물을 동시에 발광층의 호스트로 사용하는 경우, 구동전압, 발광효율 및 수명이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
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 (16)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00092

    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 O; 또는 S이고,
    R1 내지 R5는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
    X1 내지 X3은 N; 또는 CRe이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
    L1은 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ar1 및 Ar2는 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,
    Lin은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기이고,
    상기 화학식 1의 중수소 함량은 20% 이상 100% 이하이며,
    상기 R, R', R" 및 Re는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    a 및 p는 0 내지 3의 정수이고,
    q는 1 내지 5의 정수이며,
    n은 0 내지 2의 정수이고,
    n이 2의 정수이거나 p, a 및 q가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의
    Figure pat00093
    및
    Figure pat00094
    가 비치환된 비페닐기로 표시되는 경우, 상기 비페닐기는 하기 구조식 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure pat00095
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3 내지 화학식 7 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 3]
    Figure pat00096

    [화학식 4]
    Figure pat00097

    [화학식 5]
    Figure pat00098

    [화학식 6]
    Figure pat00099

    [화학식 7]
    Figure pat00100

    상기 화학식 3 내지 7에 있어서,
    R1 내지 R5, a, X1 내지 X3, Ar1, Ar2, L1, 및 p의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
    R6 및 R7 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; 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기;로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
    a1 및 b1은 0 내지 4의 정수이고,
    b2는 0 내지 5의 정수이며,
    a2는 0 내지 3의 정수이고,
    a1, b1, a2 및 b2가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 8 내지 화학식 11 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 8]
    Figure pat00101

    [화학식 9]
    Figure pat00102

    [화학식 10]
    Figure pat00103

    [화학식 11]
    Figure pat00104

    상기 화학식 8 내지 11에 있어서,
    각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 하기 구조식 C의 결합으로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [구조식 A]
    Figure pat00105

    [구조식 B]
    Figure pat00106

    [구조식 C]
    Figure pat00107

    상기 구조식 A 내지 구조식 C에 있어서,
    Figure pat00108
    는 구조식 A 내지 C가 각각 결합하는 위치이고,
    상기 구조식 A 및 상기 구조식 B; 또는 상기 구조식 A의 중수소 함량은 20% 내지 100% 이다.
  6. 청구항 1에 있어서, Lin은 하기 구조식 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure pat00109

    상기 구조식에 있어서,
    Figure pat00110
    는 화학식 1의 치환기와 연결되는 위치를 의미하고,
    상기 Lin는 중수소로 치환 또는 비치환된다.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127

    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130

    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136
  8. 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 7 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 추가로 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00137

    상기 화학식 2에 있어서,
    Rc 및 Rd는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
    L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 -CN; -SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    상기 R, R'및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    a는 0 내지 4의 정수이며,
    r 및 s는 0 내지 7의 정수이고,
    a, s 및 r이 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 하기 화합물 중 선택되는 어느 하나인 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 화학식 2의 중수소 함량은 0%, 100% 또는 10% 내지 80%인 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  14. 청구항 8에 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.
  15. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00143

    상기 화학식 2에 있어서,
    Rc 및 Rd는 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하며,
    L2는 직접 결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 -CN; -SiRR'R"; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이며,
    상기 R, R'및 R"는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    a는 0 내지 4의 정수이며,
    r 및 s는 0 내지 7의 정수이고,
    a, s 및 r이 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 조성물 내 상기 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중량비는 1 : 10 내지 10 : 1인 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물.
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