WO2021112496A1 - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2021112496A1
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이기백
이남진
정원장
김동준
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Definitions

  • the present specification relates to a heterocyclic compound and an organic light emitting device including the same.
  • the electroluminescent device is a type of self-luminous display device, and has a wide viewing angle, excellent contrast, and fast response speed.
  • the organic light emitting device has a structure in which an organic thin film is disposed between two electrodes. When a voltage is applied to the organic light emitting device having such a structure, electrons and holes injected from the two electrodes combine in the organic thin film to form a pair, and then disappear and emit light.
  • the organic thin film may be composed of a single layer or multiple layers, if necessary.
  • the material of the organic thin film may have a light emitting function if necessary.
  • a compound capable of forming the light emitting layer by itself may be used, or a compound capable of serving as a host or dopant of the host-dopant light emitting layer may be used.
  • a compound capable of performing the roles of hole injection, hole transport, electron blocking, hole blocking, electron transport, electron injection, and the like may be used.
  • An object of the present specification is to provide a heterocyclic compound and an organic light emitting device including the same.
  • R1 to R5 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C 2 to C 60 heteroaryl group,
  • L is a direct bond; a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted C 2 to C 60 heteroarylene group,
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted phosphine oxide group, represented by the following formula (2),
  • X1 to X3 are each CR or N, at least one is N,
  • R, R21 and R22 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C 2 to C 60 heteroaryl group,
  • Adjacent groups of X1 to X3, R21 and R22 may combine with each other to form a substituted or unsubstituted ring,
  • r is an integer from 0 to 3
  • a and b are each an integer from 1 to 5
  • the first electrode a second electrode provided to face the first electrode; and an organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer includes at least one heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the heterocyclic compound described herein may be used as an organic material layer material of an organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound may serve as a hole injection material, a hole transport material, a light emitting material, an electron transport material, an electron injection material, and the like in an organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound may be used as a material for an electron transport layer, a hole blocking layer, and a charge generation layer of an organic light emitting device.
  • Formula 1 has pyrazolo[5,1-a]isoquinoline as a core structure, and pyridine on a benzene ring; pyrimidine; triazine; phenanthroline; Or it is substituted with a substituent including an anthracene, and by having a substituent on the pyridine ring or the pyrazole ring, the excellent electron-withdrawing property of the azine functional group improves the flow of electrons and can improve the electron transport ability of the electron transport layer, and also By combining a substituent with enhanced hole properties and an azine moiety, the planarity and glass transition temperature of the azine derivative are increased, thereby enhancing the thermal stability of the compound. It is possible to improve the electron transport ability and the hole blocking ability by adjusting the energy level T1 of the band gap and the triplet state.
  • heterocyclic compound of Formula 1 when used as a material for an electron transport layer or a hole blocking layer of an organic light emitting device, it is possible to lower the driving voltage of the device, improve the light efficiency, and improve the lifespan characteristics of the device.
  • 1 to 5 are diagrams exemplarily showing a stacked structure of an organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • substitution means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited as long as the position at which the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent is substitutable, is substituted. , two or more substituents may be the same as or different from each other.
  • substituted or unsubstituted means deuterium; halogen group; cyano group; C1 to C60 straight-chain or branched alkyl group; C2 to C60 linear or branched alkenyl group; C2 to C60 linear or branched alkynyl group; C3 to C60 monocyclic or polycyclic cycloalkyl group; C2 to C60 monocyclic or polycyclic heterocycloalkyl group; C6 to C60 monocyclic or polycyclic aryl group; C2 to C60 monocyclic or polycyclic heteroaryl group; silyl group; phosphine oxide group; And one or more substituents selected from the group consisting of an amine group, or two or more substituents selected from the above exemplified substituents are substituted with a linked substituent, or it means unsubstituted.
  • "when a substituent is not indicated in the chemical formula or compound structure” may mean that all positions that can come as a substituent are hydrogen or deuterium. That is, in the case of deuterium, deuterium is an isotope of hydrogen, and some hydrogen atoms may be isotope deuterium, and the content of deuterium may be 0% to 100%.
  • the content of deuterium is 0%, the content of hydrogen is 100%, and all of the substituents explicitly exclude deuterium such as hydrogen If not, hydrogen and deuterium may be mixed and used in the compound.
  • deuterium is an element having a deuteron consisting of one proton and one neutron as one of the isotopes of hydrogen as an atomic nucleus, hydrogen- It can be represented by 2, and elemental symbols may be written as D or H 2.
  • isotopes have the same number of protons (protons), but isotopes that have the same atomic number (Z), but different mass numbers (A) have the same number of protons It can also be interpreted as elements with different numbers of (neutrons).
  • the 20% content of deuterium in the phenyl group represented by means that the total number of substituents the phenyl group can have is 5 (T1 in the formula), and if the number of deuterium is 1 (T2 in the formula), it will be expressed as 20% can That is, the 20% content of deuterium in the phenyl group may be represented by the following structural formula.
  • a phenyl group having a deuterium content of 0% it may mean a phenyl group that does not contain a deuterium atom, that is, has 5 hydrogen atoms.
  • the halogen may be fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group includes a straight or branched chain having 1 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group may be 1 to 60, specifically 1 to 40, more specifically, 1 to 20.
  • Specific examples include methyl group, ethyl group, propyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, 1-methyl-butyl group, 1- Ethyl-butyl group, pentyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 4-methyl- 2-pentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, heptyl group, n-heptyl group, 1-methylhexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclohexylmethyl group, octyl group, n-octyl group,
  • the alkenyl group includes a straight or branched chain having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the carbon number of the alkenyl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, more specifically, 2 to 20.
  • Specific examples include a vinyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 3-methyl-1 -Butenyl group, 1,3-butadienyl group, allyl group, 1-phenylvinyl-1-yl group, 2-phenylvinyl-1-yl group, 2,2-diphenylvinyl-1-yl group, 2-phenyl-2 -(naphthyl-1-yl)vinyl-1-yl group, 2,2-bis(diphenyl-1-yl)vinyl-1-yl group, stilbenyl group, styrenyl group, etc., but are not limited thereto.
  • the alkynyl group includes a straight or branched chain having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the carbon number of the alkynyl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, more specifically, 2 to 20.
  • the cycloalkyl group includes a monocyclic or polycyclic ring having 3 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • polycyclic refers to a group in which a cycloalkyl group is directly connected or condensed with another ring group.
  • the other ring group may be a cycloalkyl group, but may be a different type of ring group, for example, a heterocycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or the like.
  • the carbon number of the cycloalkyl group may be 3 to 60, specifically 3 to 40, more specifically 5 to 20.
  • the heterocycloalkyl group includes O, S, Se, N or Si as a hetero atom, includes a monocyclic or polycyclic ring having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • polycyclic refers to a group in which a heterocycloalkyl group is directly connected or condensed with another ring group.
  • the other ring group may be a heterocycloalkyl group, but may be a different type of ring group, for example, a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or the like.
  • the heterocycloalkyl group may have 2 to 60 carbon atoms, specifically 2 to 40 carbon atoms, and more specifically 3 to 20 carbon atoms.
  • the aryl group includes a monocyclic or polycyclic having 6 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • polycyclic means a group in which an aryl group is directly connected or condensed with another ring group.
  • the other ring group may be an aryl group, but may be a different type of ring group, for example, a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, a heteroaryl group, or the like.
  • the aryl group includes a spiro group.
  • the carbon number of the aryl group may be 6 to 60, specifically 6 to 40, more specifically 6 to 25.
  • aryl group examples include phenyl group, biphenyl group, triphenyl group (terphenyl group), naphthyl group, anthryl group, chrysenyl group, phenanthrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, phenale Nyl group, pyrenyl group, tetracenyl group, pentacenyl group, fluorenyl group, indenyl group, acenaphthylenyl group, benzofluorenyl group, spirobifluorenyl group, 2,3-dihydro-1H-indenyl group, these and a condensed ring of, but is not limited thereto.
  • terphenyl group may be selected from the following structural formula.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may combine with each other to form a ring.
  • the heteroaryl group includes O, S, SO 2 , Se, N or Si as a hetero atom, and includes a monocyclic or polycyclic ring having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the polycyclic refers to a group in which a heteroaryl group is directly connected or condensed with another ring group.
  • the other ring group may be a heteroaryl group, but may be a different type of ring group, for example, a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, an aryl group, or the like.
  • the heteroaryl group may have 2 to 60 carbon atoms, specifically 2 to 40 carbon atoms, and more specifically 3 to 25 carbon atoms.
  • Specific examples of the heteroaryl group include a pyridyl group, a pyrrolyl group, a pyrimidyl group, a pyridazinyl group, a furanyl group, a thiophene group, an imidazolyl group, a pyrazolyl group, an oxazolyl group, an isoxazolyl group, thiazolyl group, isothiazolyl group, triazolyl group, furazanyl group, oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, dithiazolyl group, tetrazolyl group, pyranyl group, thiopyranyl group, diazinyl group, oxazinyl group , thiazinyl group, deoxynyl group, triazinyl group, t
  • the carbon of the carbazole when substituted with a carbazole group, is bonded to the substitution position, or includes all of the N of the carbazole is bonded.
  • the silyl group is a substituent including Si and the Si atom is directly connected as a radical, and is represented by -Si(R101)(R102)(R103), R101 to R103 are the same or different from each other, and each independently Hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; an alkyl group; alkenyl group; alkoxy group; cycloalkyl group; aryl group; And it may be a substituent consisting of at least one of a heteroaryl group.
  • silyl group examples include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a vinyldimethylsilyl group, a propyldimethylsilyl group, a triphenylsilyl group, a diphenylsilyl group, a phenylsilyl group, and the like. It is not limited.
  • the phosphine oxide group may be specifically substituted with an aryl group, and the above-described examples may be applied to the aryl group.
  • the phosphine oxide group includes, but is not limited to, a dimethyl phosphine oxide group, a diphenyl phosphine oxide group, and a dinaphthyl phosphine oxide group.
  • the amine group is represented by -N(R106)(R107), R106 and R107 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; an alkyl group; alkenyl group; alkoxy group; cycloalkyl group; aryl group; And it may be a substituent consisting of at least one of a heteroaryl group.
  • the amine group is -NH 2 ; monoalkylamine group; monoarylamine group; monoheteroarylamine group; dialkylamine group; diarylamine group; diheteroarylamine group; an alkylarylamine group; an alkyl heteroarylamine group; And it may be selected from the group consisting of an arylheteroarylamine group, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 30.
  • the amine group include a methylamine group, a dimethylamine group, an ethylamine group, a diethylamine group, a phenylamine group, a naphthylamine group, a biphenylamine group, a dibiphenylamine group, an anthracenylamine group, 9- Methyl-anthracenylamine group, diphenylamine group, phenylnaphthylamine group, ditolylamine group, phenyltolylamine group, triphenylamine group, biphenylnaphthylamine group, phenylbiphenylamine group, biphenyl fluorine group
  • examples of the aryl group described above may be applied to the arylene group, except that the arylene group is a divalent group.
  • heteroarylene group except that the heteroarylene group is a divalent group, examples of the above-described heteroaryl group may be applied.
  • adjacent refers to a substituent substituted on an atom directly connected to the atom in which the substituent is substituted, a substituent sterically closest to the substituent, or another substituent substituted on the atom in which the substituent is substituted.
  • two substituents substituted at an ortho position in a benzene ring and two substituents substituted at the same carbon in an aliphatic ring may be interpreted as "adjacent" to each other.
  • a heterocyclic compound represented by Formula 1 is provided.
  • L is a direct bond; a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms; or a substituted or unsubstituted heteroarylene group having 2 to 60 carbon atoms.
  • L is a direct bond; a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 40 carbon atoms; or a substituted or unsubstituted C 2 to C 40 heteroarylene group.
  • L is a direct bond; a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms; or a substituted or unsubstituted C 2 to C 20 heteroarylene group.
  • L is a direct bond; a substituted or unsubstituted phenylene group; a substituted or unsubstituted biphenylene group; a substituted or unsubstituted anthracenylene group; a divalent pyridine group substituted or unsubstituted with an aryl group; a divalent pyrimidine group substituted or unsubstituted with an aryl group; or a divalent triazine group unsubstituted or substituted with an aryl group.
  • L is a direct bond; phenylene group; biphenylene group; anthracenylene group; a divalent pyridine group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from a phenyl group and a biphenyl group; a divalent pyrimidine group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from a phenyl group and a biphenyl group; or a divalent triazine group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from a phenyl group and a biphenyl group.
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted phosphine oxide group, it may be represented by the following formula (2).
  • X1 to X3 are each CR or N, at least one is N,
  • R, R21 and R22 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C 2 to C 60 heteroaryl group,
  • Adjacent groups of X1 to X3, R21 and R22 may combine with each other to form a substituted or unsubstituted ring.
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C60 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted phosphine oxide group.
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C40 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted phosphine oxide group.
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C20 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted phosphine oxide group.
  • Z is a substituted or unsubstituted C10 to C20 aryl group; Or it may be a phosphine oxide group unsubstituted or substituted with an alkyl group.
  • Z is a substituted or unsubstituted anthracenyl group; Or it may be a phosphine oxide group unsubstituted or substituted with an alkyl group.
  • Z is an anthracenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group or a phosphine oxide group; Or it may be a phosphine oxide group unsubstituted or substituted with an alkyl group.
  • Z is an anthracenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group or a phosphine oxide group; Or it may be a phosphine oxide group unsubstituted or substituted with a methyl group.
  • Z may be represented by Formula 2 above.
  • Chemical Formula 2 may be represented by the following Chemical Formula 2-A.
  • one of X1 to X3 in Formula 2 is N, the rest is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms, and adjacent groups of R, R21 and R22 of X1 to X3 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted ring.
  • one of X1 to X3 is N, the rest is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 40 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 40 aryl group; or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 40 carbon atoms, and adjacent groups among R, R21 and R22 of X1 to X3 are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring or a substituted or unsubstituted heterocycle.
  • one of X1 to X3 is N, the rest is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, and adjacent groups among R, R21 and R22 of X1 to X3 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • one of X1 to X3 is N, the rest is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, and adjacent groups among R, R21 and R22 of X1 to X3 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 6 to 60 carbon atoms. .
  • one of X1 to X3 is N, the rest is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, and adjacent groups of R, R21 and R22 of X1 to X3 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted quinoline ring.
  • two of X1 to X3 are N, the other is CR, and R, R21 and R22 are each independently, hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • X1 to X3 are N, and R21 and R22 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • Chemical Formula 2 may be any one selected from the following structural formulas.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms, R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted C6-C40 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 40 carbon atoms.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
  • R31 and R32 are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; a substituted or unsubstituted biphenyl group; Or a substituted or unsubstituted terphenyl group.
  • R31 and R32 are each independently a phenyl group unsubstituted or substituted with a carbazole group; biphenyl group; or a terphenyl group.
  • R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group.
  • R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted C6-C40 aryl group.
  • R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
  • R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • R33 is hydrogen; heavy hydrogen; or a phenyl group.
  • R33 is hydrogen; or a phenyl group.
  • Chemical Formula 2 may be any one selected from the following structural formulas.
  • R1 to R5 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • R1 to R5 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.
  • R1 to R3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
  • R1 to R3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; cyano group; a substituted or unsubstituted methyl group; a substituted or unsubstituted ethyl group; or a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • R1 to R3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; cyano group; methyl group; ethyl group; Or a phenyl group unsubstituted or substituted with a cyano group.
  • At least two of R1 to R3 are each independently a cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
  • At least two of R1 to R3 are each independently a cyano group; a substituted or unsubstituted methyl group; a substituted or unsubstituted ethyl group; or a substituted or unsubstituted phenyl group.
  • R4 is hydrogen
  • R5 is hydrogen
  • r is an integer of 0 to 3.
  • r is an integer of 1 to 3.
  • a and b are each an integer of 1 to 5.
  • a and b are each an integer of 1 to 3.
  • a and b are 1.
  • a and b are 2.
  • a and b are 3.
  • Chemical Formula 1 may be represented by any one of Chemical Formulas 1-1 to 1-4 below.
  • Chemical Formula 1 may be represented by any one of Chemical Formulas 2-1 to 2-3 below.
  • R5, L, Z, r, a and b are the same as the definitions of Formula 1 above,
  • R11 to R13 are each independently a halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 60 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 60 carbon atoms.
  • Chemical Formula 1 may be represented by any one of the following compounds, but is not limited thereto.
  • the first electrode a second electrode; and at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers includes at least one heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • At least one layer of the organic material layer includes one type of heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the first electrode may be an anode
  • the second electrode may be a cathode
  • the first electrode may be a negative electrode
  • the second electrode may be an anode
  • the organic light emitting device may be a blue organic light emitting device
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a material of the blue organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be included in the electron transport layer or the hole blocking layer of the blue organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be a green organic light emitting device, and the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a material of the green organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be included in the electron transport layer or the hole blocking layer of the green organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be a red organic light emitting device
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a material of the red organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be included in the electron transport layer or the hole blocking layer of the red organic light emitting device.
  • the organic light emitting device of the present specification may be manufactured by a conventional method and material for manufacturing an organic light emitting device, except for forming one or more organic material layers using the aforementioned heterocyclic compound.
  • the heterocyclic compound may be formed as an organic material layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method when manufacturing an organic light emitting device.
  • the solution coating method refers to spin coating, dip coating, inkjet printing, screen printing, spraying, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present specification may have a single-layer structure, but may have a multi-layer structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the organic light emitting device of the present invention may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, etc. as an organic material layer.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto and may include a smaller number of organic material layers.
  • the organic material layer may include an electron transport layer, and the electron transport layer may include the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the organic material layer may include a hole blocking layer, and the hole blocking layer may include a heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the organic light emitting device of the present invention may further include one or more layers selected from the group consisting of a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, an electron blocking layer, and a hole blocking layer.
  • 1 to 5 illustrate the stacking order of the electrode and the organic material layer of the organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • the scope of the present application be limited by these drawings, and the structure of an organic light emitting device known in the art may also be applied to the present application.
  • an organic light emitting device in which an anode 200 , an organic material layer 300 , and a cathode 400 are sequentially stacked on a substrate 100 is illustrated.
  • an organic light emitting device in which a cathode, an organic material layer, and an anode are sequentially stacked on a substrate may be implemented.
  • the organic light emitting device according to FIG. 3 includes a hole injection layer 301 , a hole transport layer 302 , a light emitting layer 303 , an electron transport layer 305 and an electron injection layer 306
  • the organic light emitting device according to FIG. 4 is It includes a hole injection layer 301 , a hole transport layer 302 , a light emitting layer 303 , a hole blocking layer 304 , an electron transport layer 305 , and an electron injection layer 306 .
  • the scope of the present application is not limited by such a laminated structure, and if necessary, the remaining layers except for the light emitting layer may be omitted, and other necessary functional layers may be further added.
  • the organic material layer including the heterocyclic compound represented by Formula 1 may further include other materials if necessary.
  • the organic light emitting device includes an anode, a cathode, and two or more stacks provided between the anode and the cathode, wherein the two or more stacks each independently include a light emitting layer, the two or more stacks A charge generation layer is included between the liver, and the charge generation layer includes the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the organic light emitting diode includes an anode, a first stack provided on the anode and including a first light emitting layer, a charge generating layer provided on the first stack, and a charge generating layer and a second stack provided on and including a second light emitting layer, and a cathode provided on the second stack.
  • the charge generating layer may include a heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • An organic light emitting diode includes: a first electrode; a first stack provided on the first electrode and including a first light emitting layer; a charge generation layer provided on the first stack; a second stack provided on the charge generation layer and including a second light emitting layer; and a second electrode provided on the second stack, wherein the charge generating layer may include the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • An organic light emitting diode includes: a first electrode; a second electrode; and an organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer includes two or more stacks, each of the two or more stacks independently includes a light emitting layer, and a charge between the two or more stacks A generation layer is included, and the charge generation layer may include a heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • An organic light emitting diode includes: a first electrode; a second electrode; and an organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer includes a first stack including a first light emitting layer; a charge generation layer provided on the first stack; and a second stack including a second light emitting layer provided on the charge generation layer, wherein the charge generation layer may include the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the charge generation layer includes an N-type charge generation layer, and the N-type charge generation layer includes the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the charge generation layer may further include a P-type charge generation layer.
  • an organic light emitting device having a two-stack tandem structure is exemplarily shown in FIG. 5 .
  • the first electron blocking layer, the first hole blocking layer, and the second hole blocking layer described in FIG. 5 may be omitted in some cases.
  • anode material Materials having a relatively large work function may be used as the anode material, and a transparent conductive oxide, metal, or conductive polymer may be used.
  • the anode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold, or alloys thereof; metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); combinations of metals and oxides such as ZnO:Al or SnO 2 :Sb; conductive polymers such as poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene](PEDOT), polypyrrole, and polyaniline, but are not limited thereto.
  • the cathode material Materials having a relatively low work function may be used as the cathode material, and metal, metal oxide, conductive polymer, or the like may be used.
  • the anode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead, or alloys thereof; and a multilayer structure material such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but is not limited thereto.
  • a known hole injection material may be used, for example, a phthalocyanine compound such as copper phthalocyanine disclosed in US Pat. No. 4,356,429 or Advanced Material, 6, p.677 (1994).
  • starburst-type amine derivatives such as tris(4-carbazolyl-9-ylphenyl)amine (TCTA), 4,4′,4′′-tri[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine (m- MTDATA), 1,3,5-tris[4-(3-methylphenylphenylamino)phenyl]benzene (m-MTDAPB), soluble conductive polymers polyaniline/dodecylbenzenesulfonic acid (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) or poly( 3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate) (Poly(3,4-ethylenedioxythiophen
  • a pyrazoline derivative an arylamine derivative, a stilbene derivative, a triphenyldiamine derivative, etc.
  • a low molecular weight or high molecular material may be used.
  • Examples of the electron transport material include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, and fluorenone.
  • Derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, etc. may be used, and polymer materials as well as low molecular weight materials may be used.
  • LiF is typically used in the art, but the present application is not limited thereto.
  • a red, green or blue light emitting material may be used as the light emitting material, and if necessary, two or more light emitting materials may be mixed and used. In this case, two or more light emitting materials may be deposited and used as separate sources, or may be premixed and deposited as a single source.
  • a fluorescent material can be used as a light emitting material, it can also be used as a phosphorescent material.
  • As the light emitting material a material that emits light by combining holes and electrons respectively injected from the anode and the cathode may be used, but materials in which the host material and the dopant material together participate in light emission may be used.
  • a host of the same series may be mixed and used, or a host of different series may be mixed and used.
  • any two or more types of N-type host material and P-type host material may be selected and used as the host material of the light emitting layer.
  • the organic light emitting device may be a top emission type, a back emission type, or a double side emission type according to a material used.
  • the compound according to an exemplary embodiment of the present specification may act on a principle similar to that applied to an organic light emitting device in an organic electronic device including an organic solar cell, an organic photoreceptor, and an organic transistor.
  • compound 9-3 (10 g, 0.023 mol, 1eq), 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'- ratio (1,3,2-di Oxaborolane) (4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) (5.9 g, 0.035 mol , 1.5eq), KOAc (potassium acetate) (6.8g, 0.069 mol, 3eq), Pd(dba) 2 (bis(dibenzylideneacetone)palladium(0)) (1.3g, 0.0023 mol, 0.1eq), Xphos (2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropylbiphenyl) (2.2g, 0.0046 mol, 0.2eq) 1,4-dioxane (1,4-dioxane)
  • Table 2 is a measurement value of 1 H NMR (CDCl 3 , 200Mz)
  • Table 3 is a measurement value of the FD-mass spectrometer (FD-MS: Field desorption mass spectrometry).
  • the ITO substrate is installed in the substrate folder of the vacuum deposition equipment, and the following 4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenylamine ( 4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA) was added.
  • a blue light emitting material having the following structure was deposited as a light emitting layer thereon. Specifically, H1, a blue light-emitting host material, was vacuum-deposited to a thickness of 200 ⁇ in one cell in the vacuum deposition equipment, and D1, a blue light-emitting dopant material, was vacuum-deposited 5% compared to the host material thereon.
  • lithium fluoride LiF
  • Al cathode As an electron injection layer, lithium fluoride (LiF) was deposited to a thickness of 10 ⁇ , and an Al cathode was deposited to a thickness of 1,000 ⁇ to fabricate an OLED device.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the compound shown in Table 4 was used instead of E1 used to form the electron transport layer in Comparative Example 1.
  • Table 4 shows the results of measuring the driving voltage, luminous efficiency, color coordinates (CIE), and lifetime of the blue organic light emitting diode manufactured according to the present invention.
  • Example 1 9 5.00 6.39 (0.134, 0.101) 47
  • Example 2 12 5.02 6.32 (0.134, 0.101) 42
  • Example 3 25 5.06 6.36 (0.134, 0.100) 44
  • Example 4 30 4.87 6.58 (0.134, 0.100) 51
  • Example 5 35 4.90 6.39 (0.134, 0.102) 53
  • Example 6 4.96 6.45 (0.134, 0.102) 51
  • Example 7 86 4.93 6.53 (0.134, 0.101) 50
  • Example 8 103 4.83 6.54 (0.134, 0.100) 47
  • Example 9 113 4.87 6.70 (0.134, 0.101) 52
  • Example 10 114 4.98 6.45 (0.134, 0.101) 44
  • Example 11 165 5.01 6.18 (0.134, 0.100) 48
  • Example 12 167 5.04 6.20 (0.134, 0.101) 40
  • Example 13 230 5.00 6.27 (0.134, 0.100) 42
  • Example 14 237 5.02 6.23 (0.134, 0.100) 47
  • Example 15 253 4.91
  • the organic light emitting device using the electron transport layer material of the blue organic light emitting device of the present invention has a lower driving voltage and significantly improved luminous efficiency and lifespan compared to Comparative Examples 1 to 5.
  • the cause of this result is that when the invented compound having appropriate length, strength and flat properties is used as an electron transport layer, it receives electrons under certain conditions to form a compound in an excited state, and in particular, the excited state of the heteroskeleton region of the compound. When is formed, the excited energy will be transferred to a stable state before the excited heteroskeleton site undergoes another reaction, and it is considered that the relatively stable compound can efficiently transfer electrons without decomposition or destruction of the compound.
  • those having a stable state when excited are considered to be aryl or acene compounds or polymembered heterocyclic compounds.
  • the compound of the present invention is excellent in all aspects of driving, efficiency, and lifetime by improving improved electron-transporting properties or improved stability.
  • the transparent electrode ITO thin film obtained from glass for OLED (manufactured by Samsung-Corning) was ultrasonically washed for 5 minutes each using trichloroethylene, acetone, ethanol, and distilled water sequentially, and then placed in isopropanol and stored before use.
  • the ITO substrate is installed in the substrate folder of the vacuum deposition equipment, and the following 4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenylamine ( 4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA) was added.
  • a blue light emitting material having the following structure was deposited as a light emitting layer thereon. Specifically, H1, a blue light-emitting host material, was vacuum-deposited to a thickness of 200 ⁇ in one cell in the vacuum deposition equipment, and D1, a blue light-emitting dopant material, was vacuum-deposited 5% compared to the host material thereon.
  • lithium fluoride LiF
  • Al cathode As an electron injection layer, lithium fluoride (LiF) was deposited to a thickness of 10 ⁇ , and an Al cathode was deposited to a thickness of 1,000 ⁇ to fabricate an OLED device.
  • all organic compounds required for manufacturing OLED devices were vacuum sublimated and purified under 10 -8 to 10 -6 torr for each material and used for OLED manufacturing.
  • the thickness of the electron transport layer E1 was formed to be 250 ⁇ , and then the hole blocking layer was formed to have a thickness of 50 ⁇ of the compound shown in Table 5 on the electron transport layer. Thus, an organic electroluminescent device was manufactured.
  • Table 5 shows the results of measuring the driving voltage, luminous efficiency, color coordinates (CIE), and lifetime of the blue organic light emitting diode manufactured according to the present invention.
  • Example 24 9 4.89 6.54 (0.134, 0.101) 49 Example 25 12 4.80 6.67 (0.134, 0.100) 48 Example 26 25 4.88 6.51 (0.134, 0.100) 54 Example 27 30 4.70 6.60 (0.134, 0.101) 54 Example 28 35 4.69 6.53 (0.134, 0.100) 57 Example 29 36 4.61 6.55 (0.134, 0.101) 56 Example 30 86 4.66 6.56 (0.134, 0.101) 51 Example 31 103 4.70 6.60 (0.134, 0.102) 57 Example 32 113 4.75 6.57 (0.134, 0.100) 56 Example 33 114 4.82 6.49 (0.134, 0.101) 55 Example 34 165 4.77 6.62 (0.134, 0.100) 53 Example 35 167 4.80 6.38 (0.134, 0.100) 57 Example 36 230 4.75 6.35 (0.134, 0.102) 58 Example 37 237 4.66 6.40 (0.134, 0.101) 59 Example 37 237 4.66 6.40 (0.134, 0.101) 59 Example 37 237 4.66 6.40 (0.134, 0.101
  • the organic light emitting device using the hole blocking layer material of the blue organic light emitting device of the present invention has a lower driving voltage and significantly improved luminous efficiency and lifespan compared to Comparative Examples 6 to 10.
  • the cause of this result is that in the case of holes, the efficiency and lifespan of the OLED device are reduced when they pass through the electron transport layer and go to the cathode without being combined in the light emitting layer.
  • a compound having a deep HOMO level is used as the hole blocking layer to prevent this phenomenon, holes that pass through the light emitting layer to the cathode are blocked by the energy barrier of the hole blocking layer.
  • the compound of the present invention is excellent in all aspects of driving, efficiency, and lifetime.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO to a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water and ultrasonic waves. After washing with distilled water, ultrasonic cleaning was performed with a solvent such as acetone, methanol, isopropyl alcohol, etc., dried, and then UVO-treated for 5 minutes using UV in a UV washer. Thereafter, the substrate was transferred to a plasma cleaner (PT), and then plasma-treated to remove the ITO work function and residual film in a vacuum state, and transferred to a thermal deposition equipment for organic deposition.
  • PT plasma cleaner
  • An organic material was formed in a two-stack WOLED (White Orgainc Light Device) structure on the ITO transparent electrode (anode).
  • a hole transport layer was formed by thermal vacuum deposition of TAPC to a thickness of 300 ⁇ .
  • a light emitting layer was deposited thereon by thermal vacuum deposition as follows. The emission layer was deposited at 300 ⁇ by doping 8% of FIrpic with a blue phosphorescent dopant on TCz1 as a host.
  • the electron transport layer was formed using TmPyPB to form 400 ⁇ , and then, as a charge generation layer, 20% Cs 2 CO 3 was doped to the compound shown in Table 6 to form 100 ⁇ .
  • the second stack was first formed by thermal vacuum deposition of MoO 3 to a thickness of 50 ⁇ to form a hole injection layer.
  • the common layer of the hole transport layer is doped with the MoO 3 20% in TAPC after forming 100 ⁇ , the TAPC was formed by depositing 300 ⁇ , the over light-emitting layer and the green phosphorescent topeon open Ir (ppy) 3 in the host TCz1 doped with 8% After 300 ⁇ deposition, 600 ⁇ was formed using TmPyPB as an electron transport layer.
  • lithium fluoride (LiF) is deposited to a thickness of 10 ⁇ on the electron transport layer to form an electron injection layer, and then an aluminum (Al) cathode is deposited to a thickness of 1,200 ⁇ on the electron injection layer to form a cathode.
  • Al aluminum
  • Example 47 9 7.13 63.67 (0.220, 0.434) 155
  • Example 48 12 7.01 62.44 (0.219, 0.430) 163
  • Example 49 25 7.10 63.40 (0.219, 0.429) 160
  • Example 50 30 7.18 61.55 (0.218, 0.427) 167
  • Example 51 35 7.05 59.45 (0.218, 0.431)
  • Example 52 36 7.22 63.80 (0.209, 0.421) 131
  • Example 53 86 7.17 62.77 (0.210, 0.431) 149
  • Example 54 103 7.10 63.89 (0.209, 0.422) 167
  • Example 55 113 7.25 60.77 (0.212, 0.420)
  • Example 56 114 7.24 62.70 (0.208, 0,420) 165
  • Example 57 165 7.14 58.99 (0.212, 0.418) 159
  • Example 58 167 7.11 59.50 (0.203,
  • the organic light-emitting device using the charge generation layer material of the two-stack white organic light-emitting device of the present invention had a lower driving voltage and improved luminous efficiency compared to Comparative Examples 11 to 15.
  • the compound of the present invention used as an N-type charge generating layer composed of an invented skeleton having appropriate length, strength, and flat properties and an appropriate hetero compound capable of binding to a metal is an alkali metal or alkaline earth metal. It is estimated that a gap state is formed in the N-type charge generation layer by doping with , and electrons generated from the P-type charge generation layer are injected into the electron transport layer through the gap state generated in the N-type charge generation layer. thought to have been made easier. Therefore, the P-type charge generation layer is able to inject and transfer electrons well to the N-type charge generation layer, and therefore, it is determined that the driving voltage of the organic light emitting device is lowered and the efficiency and lifespan are improved.

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Abstract

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

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 명세서는 2019년 12월 2일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2019-0158383호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
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, 정공주입, 정공수송, 전자차단, 정공차단, 전자수송, 전자주입 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.
본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이며,
Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이거나, 하기 화학식 2로 표시되고,
[화학식 2]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000002
상기 화학식 2에 있어서,
X1 내지 X3는 각각 CR 또는 N이고, 적어도 하나는 N이며,
R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이며,
X1 내지 X3, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
r은 0 내지 3의 정수이며,
a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이고,
r, a 및 b가 각각 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 헤테로고리 화합물이 유기 발광 소자의 전자 수송층, 정공 저지층, 전하 생성층 재료로서 사용될 수 있다.
상기 화학식 1은 피라졸로[5,1-a]이소퀴놀린을 코어구조로 가지며, 벤젠고리에 피리딘; 피리미딘; 트리아진; 페난트롤린; 또는 안트라센을 포함하는 치환기로 치환되고, 피리딘 고리 또는 피라졸 고리에 치환기를 가짐으로써, 아진 작용기의 우수한 전자 당김 특성이 전자의 흐름을 좋게 하며 전자 수송층의 전자 전달 능력을 향상시킬 수 있고, 또한 홀(hole) 특성을 강화한 치환기와 아진 부위가 결합함으로써, 아진 유도체의 평면성 및, 유리 전이 온도를 높여 화합물의 열적 안정성을 높힐 수 있는 특징을 갖게 된다. 밴드갭(band gap) 및 삼중항 상태(Triple state)의 에너지 준위값(T1)의 조절을 통하여 전자 전달 능력 및 정공 차단 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기 발광 소자의 전자 수송층 또는 정공 저지층의 재료로서 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 사용하는 경우, 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상시키며, 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5는 각각 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층 구조를 예시적으로 나타낸 도이다.
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
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000003
는 치환되는 위치를 의미한다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란 중수소; 할로겐기; 시아노기; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐기; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐기; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬기; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴기; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기; 실릴기; 포스핀옥사이드기; 및 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기, 또는 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되었거나, 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%, 치환기는 모두 수소 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 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 PCTKR2020017025-appb-I000004
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%인 것은 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000005
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, 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, 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(터페닐기), 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 터페닐기는 하기 구조식 중에서 선택될 수 있다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000006
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플로오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000007
,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000008
,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000009
,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000010
,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000011
,
Figure PCTKR2020017025-appb-I000012
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 O, S, SO2, 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, 퓨라닐기, 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, 이 미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 디벤조퓨란기, 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, 벤조퓨로[2,3-d] 피리미딜기; 벤조티에노[2,3-d] 피리미딜기; 벤조퓨로[2,3-a]카바졸릴기, 벤조티에노[2,3-a]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 벤조퓨로[3,2-a]카바졸릴기, 벤조티에노[3,2-a]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[3,2-a]카바졸릴기, 벤조퓨로[2,3-b]카바졸릴기, 벤조티에노[2,3-b]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 벤조퓨로[3,2-b]카바졸릴기, 벤조티에노[3,2-b]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[3,2-b]카바졸릴기, 벤조퓨로[2,3-c]카바졸릴기, 벤조티에노[2,3-c]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[2,3-c]카바졸릴기, 벤조퓨로[3,2-c]카바졸릴기, 벤조티에노[3,2-c]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인돌로[3,2-c]카바졸릴기, 1,3-디하이드로인데노[2,1-b]카바졸릴기, 5,11-디하이드로인데노[1,2-b]카바졸릴기, 5,12-디하이드로인데노[1,2-c]카바졸릴기, 5,8- 디하이드로인데노[2,1-c]카바졸릴기, 7,12-디하이드로인데노[1,2-a]카바졸릴기, 11,12-디하이드로인데노[2,1-a]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 카바졸기로 치환될 경우, 치환 위치에 카바졸의 탄소가 결합되거나, 카바졸의 N이 결합되는 것을 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -Si(R101)(R102)(R103)로 표시되고, R101 내지 R103은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 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, 포스핀옥사이드기는 -P(=O)(R104)(R105)로 표시되고, R104 및 R105는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 포스핀옥사이드기는 구체적으로 아릴기로 치환될 수 있으며, 상기 아릴기는 전술한 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 포스핀옥사이드기는 디메틸포스핀옥사이드기, 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -N(R106)(R107)로 표시되고, R106 및 R107은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 아민기는 -NH2; 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; 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, 상기 아릴렌기는 아릴렌기가 2가기인 것을 제외하고, 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴렌기가 2가기인 것을 제외하고, 전술한 헤테로아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
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 탄화수소 고리, 방향족 탄화수소 고리, 지방족 헤테로고리, 또는 방향족 헤테로고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고는 전술한 시클로알킬기, 아릴기, 시클로헤테로알킬기 및 헤테로아릴기로 예시된 구조들이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 피리딘기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 피리미딘기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 트리아진기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 페닐렌기; 비페닐렌기; 안트라세닐렌기; 페닐기 및 비페닐기 중에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 2가의 피리딘기; 페닐기 및 비페닐기 중에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 2가의 피리미딘기; 또는 페닐기 및 비페닐기 중에서 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 2가의 트리아진기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이거나, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000013
상기 화학식 2에 있어서,
X1 내지 X3는 각각 CR 또는 N이고, 적어도 하나는 N이며,
R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이며,
X1 내지 X3, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 20의 아릴기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 아릴기 또는 포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 아릴기 또는 포스핀옥사이드기로 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z가 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기인 경우, -P(=O)(R104)(R105)로 표시될 수 있으며, R104 및 R105는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 알킬기; 또는 아릴기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 -P(=O)(R104)(R105)로 표시되고, R104 및 R105는 각각 독립적으로, 알킬기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z는 -P(=O)(R104)(R105)로 표시되고, R104 및 R105는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Z는 상기 화학식 2로 표시될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-A로 표시될 수 있다.
[화학식 2-A]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000014
상기 화학식 2-A에 있어서, 각 치환기의 정의는 상기 화학식 2의 정의와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 X1 내지 X3 중 하나는 N이고, 나머지는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고, X1 내지 X3의 R, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 하나는 N이고, 나머지는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기이고, X1 내지 X3의 R, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 하나는 N이고, 나머지는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고, X1 내지 X3의 R, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 하나는 N이고, 나머지는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고, X1 내지 X3의 R, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 헤테로고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 하나는 N이고, 나머지는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고, X1 내지 X3의 R, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 퀴놀린 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 2개는 N이고, 나머지 하나는 CR이며, R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3은 N이고, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000015
상기 구조식에 있어서, R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고, R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로, 카바졸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 비페닐기; 또는 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 중수소; 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R33은 수소; 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000016
상기 구조식에 있어서, 각 치환기의 정의는 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노기; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노기; 메틸기; 에틸기; 또는 시아노기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 2개는 각각 독립적으로, 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 2개는 각각 독립적으로, 시아노기; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 r은 0 내지 3의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 r은 1 내지 3의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a 및 b는 각각 1 내지 3의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a 및 b는 1이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 a 및 b는 2다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 a 및 b는 3이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000017
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000018
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000019
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000020
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, 각 치환기의 정의는 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000021
[화학식 2-2]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000022
[화학식 2-3]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000023
상기 화학식 2-1 내지 2-3에 있어서,
R5, L, Z, r, a 및 b의 정의는 상기 화학식 1의 정의와 동일하고,
R11 내지 R13은 각각 독립적으로, 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000024
Figure PCTKR2020017025-appb-I000025
Figure PCTKR2020017025-appb-I000026
Figure PCTKR2020017025-appb-I000027
Figure PCTKR2020017025-appb-I000028
Figure PCTKR2020017025-appb-I000029
Figure PCTKR2020017025-appb-I000030
Figure PCTKR2020017025-appb-I000031
Figure PCTKR2020017025-appb-I000032
Figure PCTKR2020017025-appb-I000033
Figure PCTKR2020017025-appb-I000034
Figure PCTKR2020017025-appb-I000035
Figure PCTKR2020017025-appb-I000036
Figure PCTKR2020017025-appb-I000037
Figure PCTKR2020017025-appb-I000038
Figure PCTKR2020017025-appb-I000039
Figure PCTKR2020017025-appb-I000040
Figure PCTKR2020017025-appb-I000041
Figure PCTKR2020017025-appb-I000042
Figure PCTKR2020017025-appb-I000043
Figure PCTKR2020017025-appb-I000044
Figure PCTKR2020017025-appb-I000045
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 수송층 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.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 상기 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 전자 수송층 또는 정공 저지층에 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 상기 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 전자 수송층 또는 정공 저지층에 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 상기 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 전자 수송층 또는 정공 저지층에 포함될 수 있다.
본 명세서의 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 명세서의 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 명세서의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공 저지층을 포함하고, 상기 정공 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 저지층 및 정공 저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 5에 본 명세서의 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 3 및 4는 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함하고, 도 4에 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 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 필요에 따라 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 구비된 2 이상의 스택을 포함하고, 상기 2 이상의 스택은 각각 독립적으로 발광층을 포함하며, 상기 2 이상의 스택 간의 사이에는 전하 생성층을 포함하고, 상기 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 양극, 상기 양극 상에 구비되고 제1 발광층을 포함하는 제1 스택, 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층, 상기 전하 생성층 상에 구비되고 제2 발광층을 포함하는 제2 스택, 및 상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함한다. 이 때, 상기 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 구비되고 제1 발광층을 포함하는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 상기 전하 생성층 상에 구비되고 제2 발광층을 포함하는 제2 스택; 및 상기 제2 스택 상에 구비되는 제2 전극을 포함하고, 상기 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층은 2 이상의 스택을 포함하며, 상기 2 이상의 스택은 각각 독립적으로 발광층을 포함하고, 상기 2 이상의 스택 간의 사이에는 전하 생성층을 포함하며, 상기 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층은 제1 발광층을 포함하는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 및 상기 전하 생성층 상에 구비되는 제2 발광층을 포함하는 제2 스택을 포함하며, 상기 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 전하 생성층은 N-타입 전하 생성층을 포함하고, 상기 N-타입 전하 생성층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 전하 생성층은 P-타입 전하 생성층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자로서, 2-스택 텐덤 구조의 유기 발광 소자를 하기 도 5에 예시적으로 나타내었다.
이 때, 하기 도 5에 기재된 제1 전자 저지층, 제1 정공 저지층 및 제2 정공 저지층 등은 경우에 따라 생략될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 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-styrenesulfonate)) 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, 호스트재료와 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 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 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 9의 제조
Figure PCTKR2020017025-appb-I000046
1) 화합물 9-1의 제조
2-브로모-3-클로로벤즈알데히드(2-Bromo-3-chlorobenzaldehyde) (A) (100g, 0.45mol, 1eq), 에티닐벤젠(ethynylbenzene) (51.2g, 0.50 mol, 1.1eq), Pd(PPh3)2Cl2(비스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 디클로라이드) (6.4g, 0.009 mol, 0.02eq), CuI (0.86g, 0.0045 mol, 0.01eq)에 트리에틸아민(Triethylamine) (1000ml)를 넣고 60℃에서 5시간 동안 교반하였다. 물을 넣어 반응을 종결시킨 후 메틸렌클로라이드(MC)와 물을 이용하여 추출하였다. 그 후 무수 Na2CO3로 수분을 제거하였다. 실리카겔(Silicagel) 컬럼으로 분리하여 화합물 9-1 85g을 77%의 수율로 얻었다.
2) 화합물 9-2의 제조
화합물 9-1 (170g, 0.70 mol, 1eq), TsNHNH2(p-톨루엔설포닐 하이드라자이드) (144g, 0.77 mol, 1.1eq)를 에탄올(EtOH) (3400ml)에 넣고 RT(상온)에서 1시간 동안 교반하였다. 생성된 고체를 필터 건조 후 화합물 9-2 174g을 60%의 수율로 얻었다.
3) 화합물 9-3의 제조
화합물 9-2 (40g, 0.097 mol, 1eq), AgOTf(실버 트리플루오로메탄술폰산염) (3.8g, 0.014 mol, 0.15eq)를 EtOH (800ml)에 넣고 70℃에서 2시간 동안 교반하였다. 1,2-디페닐에탄온(1,2-diphenylethanone) (B) (38.4g, 0.19 mol, 2eq), K3PO4 (62.3g, 0.29mol, 3eq)를 넣고 70℃에서 7시간 동안 교반하였다. 물을 넣어 반응을 종결시킨 후 MC와 물을 이용하여 추출하였다. 그 후 무수 Na2CO3로 수분을 제거하였다. 실리카겔(Silicagel) 컬럼으로 분리하여 화합물 9-3 62g을 34%의 수율로 얻었다.
4) 화합물 9-4의 제조
화합물 9-3 (10g, 0.023 mol, 1eq), 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란)(4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane)) (5.9g, 0.035 mol, 1.5eq), KOAc(포타슘아세테이트) (6.8g, 0.069 mol, 3eq), Pd(dba)2(비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)) (1.3g, 0.0023 mol, 0.1eq), Xphos(2-디시클로헥실포스피노-2',4',6'-트리이소프로필비페닐) (2.2g, 0.0046 mol, 0.2eq) 1,4-다이옥세인(1,4-dioxane) (100ml)에 넣고 80℃에서 6시간 동안 교반하였다. 물을 넣어 반응을 종결시킨 후 MC와 물을 이용하여 추출하였다. 그 후 무수 Na2CO3로 수분을 제거하였다. 실리카겔(Silicagel) 컬럼으로 분리하여 화합물 9-4 9g을 74%의 수율로 얻었다.
5) 화합물 9의 제조
화합물 9-4 (10g, 0.019 mol, 1eq), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (C) (7.4g, 0.019 mol, 1eq), K3PO4 (8.1g, 0.038 mol, 2eq), 및 Pd(PPh3)4(테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)) (11.1 0.0009 mol, 0.05eq)을 1,4-dioxane (100ml) 및 H2O (25ml)에 넣고 80℃에서 6시간 동안 교반하였다. 생성된 고체를 필터 건조 후 화합물 9 11g을 81%의 수율로 얻었다.
상기 제조예 1에서 2-브로모-3-클로로벤즈알데히드(2-Bromo-3-chlorobenzaldehyde) (A) 대신 하기 표 1의 중간체 A, 1,2-디페닐에탄온(1,2-diphenylethanone) (B) 대신 하기 표 1의 중간체 B, 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (C) 대신 하기 표 1의 중간체 C를 사용하여 동일한 방법으로 화합물을 합성하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000047
Figure PCTKR2020017025-appb-I000048
Figure PCTKR2020017025-appb-I000049
Figure PCTKR2020017025-appb-I000050
상기 제조예들과 같은 방법으로 화합물을 제조하고, 그 합성확인결과를 표 2 및 표 3에 나타내었다. 표 2는 1H NMR(CDCl3, 200Mz)의 측정값이고, 표 3은 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
[표 2]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000051
Figure PCTKR2020017025-appb-I000052
[표 3]
Figure PCTKR2020017025-appb-I000053
[실험예]
<실험예 1>
1) 유기 발광 소자의 제작
-비교예 1
OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO(Indium Tin Oxide) 박막을 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올, 증류수를 순차적으로 사용하여 각 5분간 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 폴더에 ITO 기판을 설치하고, 진공 증착 장비 내의 셀에 하기 4,4',4"-트리스(N,N-(2-나프틸)-페닐아미노)트리페닐 아민 (4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA)을 넣었다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000054
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å 두께의 정공 수송층을 증착하였다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000055
이와 같이 정공 주입층 및 정공 수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층으로서 다음과 같은 구조의 청색 발광 재료를 증착시켰다. 구체적으로, 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 청색 발광 호스트 재료인 H1을 200Å 두께로 진공 증착시키고 그 위에 청색 발광 도판트 재료인 D1을 호스트 재료 대비 5% 진공 증착시켰다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000056
이어서 전자 수송층으로서 하기 구조식 E1의 화합물을 300Å 두께로 증착하였다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000057
전자 주입층으로 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하였고 Al 음극을 1,000Å의 두께로 하여 OLED 소자를 제작하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
-실시예 1 내지 23 및 비교예 2 내지 5
비교예 1에서 전자 수송층 형성시 사용된 E1 대신 표 4에 표시되어 있는 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
2) 유기 발광 소자의 평가
본 발명에 따라 제조된 청색 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 색좌표(CIE), 수명을 측정한 결과는 표 4와 같았다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 CIE
(x, y)		 수명
(T95)
실시예 1 9 5.00 6.39 (0.134, 0.101) 47
실시예 2 12 5.02 6.32 (0.134, 0.101) 42
실시예 3 25 5.06 6.36 (0.134, 0.100) 44
실시예 4 30 4.87 6.58 (0.134, 0.100) 51
실시예 5 35 4.90 6.39 (0.134, 0.102) 53
실시예 6 36 4.96 6.45 (0.134, 0.102) 51
실시예 7 86 4.93 6.53 (0.134, 0.101) 50
실시예 8 103 4.83 6.54 (0.134, 0.100) 47
실시예 9 113 4.87 6.70 (0.134, 0.101) 52
실시예 10 114 4.98 6.45 (0.134, 0.101) 44
실시예 11 165 5.01 6.18 (0.134, 0.100) 48
실시예 12 167 5.04 6.20 (0.134, 0.101) 40
실시예 13 230 5.00 6.27 (0.134, 0.100) 42
실시예 14 237 5.02 6.23 (0.134, 0.100) 47
실시예 15 253 4.91 6.73 (0.134, 0.100) 52
실시예 16 258 4.89 6.86 (0.134, 0.101) 51
실시예 17 272 4.96 6.70 (0.134, 0.100) 50
실시예 18 309 4.98 6.73 (0.134, 0.101) 50
실시예 19 365 4.94 6.64 (0.134, 0.100) 51
실시예 20 374 4.98 6.63 (0.134, 0.101) 42
실시예 21 391 5.08 6.47 (0.134, 0.101) 46
실시예 22 410 5.01 6.58 (0.134, 0.100) 40
실시예 23 414 5.13 6.40 (0.134, 0.100) 40
비교예 1 E1 5.77 5.88 (0.134, 0.100) 30
비교예 2 E2 5.78 5.94 (0.134, 0.101) 30
비교예 3 E3 5.70 5.99 (0.134, 0.100) 31
비교예 4 E4 5.71 5.89 (0.134, 0.100) 32
비교예 5 E5 5.84 5.77 (0.134, 0.101) 28
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 청색 유기 발광 소자의 전자 수송층 재료를 이용한 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 5에 비해 구동 전압이 낮고, 발광효율 및 수명이 현저히 개선되었다.
이러한 결과의 원인은 적절한 길이와 강도 및 평단한 특성을 가진 발명된 화합물이 전자 수송층으로 사용되었을 때, 특정 조건하에 전자를 받아 여기된 상태의 화합물을 만들고 특히, 화합물의 헤테로골격 부위의 여기된 상태가 형성되면, 여기된 헤테로골격 부위가 다른 반응하기 전에 여기된 에너지가 안정한 상태로 이동될 것이며 비교적 안정해진 화합물은 화합물의 분해 혹은 파괴는 일어나지 않고 전자를 효율적으로 전달할 수 있기 때문이라고 판단된다. 참고로 여기되었을 때 안정한 상태를 가지는 것들은 아릴 혹은 아센류 화합물들 혹은 다원환 헤테로 화합물들이라고 생각한다.
따라서, 본 발명의 화합물이 향상된 전자-수송 특성 혹은 개선된 안정성을 향상시켜 구동, 효율, 수명 모든 면에서 우수함을 가져다 주었다고 판단된다.
<실험예 2>
1) 유기 발광 소자의 제작
-비교예 6
OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO 박막을 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올, 증류수를 순차적으로 사용하여 각 5분간 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 폴더에 ITO 기판을 설치하고, 진공 증착 장비 내의 셀에 하기 4,4',4"-트리스(N,N-(2-나프틸)-페닐아미노)트리페닐 아민 (4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA)을 넣었다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000058
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å 두께의 정공 수송층을 증착하였다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000059
이와 같이 정공 주입층 및 정공 수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층으로서 다음과 같은 구조의 청색 발광 재료를 증착시켰다. 구체적으로, 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 청색 발광 호스트 재료인 H1을 200Å 두께로 진공 증착시키고 그 위에 청색 발광 도판트 재료인 D1을 호스트 재료 대비 5% 진공 증착시켰다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000060
이어서 전자 수송층으로서 하기 구조식 E1의 화합물을 300Å 두께로 증착하였다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000061
전자 주입층으로 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하였고 Al 음극을 1,000Å의 두께로 하여 OLED 소자를 제작하였다. 한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
-실시예 24 내지 46 및 비교예 7 내지 10
비교예 6에서 전자 수송층 E1의 두께를 250Å로 형성한 다음 상기 전자수송층 상부에 표 5에 표시되어 있는 화합물의 두께를 50Å로 정공 저지층을 형성한 것을 제외하고는, 비교예 6과 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
2) 유기 발광 소자의 평가
본 발명에 따라 제조된 청색 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 색좌표(CIE), 수명을 측정한 결과는 표 5와 같았다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 CIE
(x, y)		 수명
(T95)
실시예 24 9 4.89 6.54 (0.134, 0.101) 49
실시예 25 12 4.80 6.67 (0.134, 0.100) 48
실시예 26 25 4.88 6.51 (0.134, 0.100) 54
실시예 27 30 4.70 6.60 (0.134, 0.101) 54
실시예 28 35 4.69 6.53 (0.134, 0.100) 57
실시예 29 36 4.61 6.55 (0.134, 0.101) 56
실시예 30 86 4.66 6.56 (0.134, 0.101) 51
실시예 31 103 4.70 6.60 (0.134, 0.102) 57
실시예 32 113 4.75 6.57 (0.134, 0.100) 56
실시예 33 114 4.82 6.49 (0.134, 0.101) 55
실시예 34 165 4.77 6.62 (0.134, 0.100) 53
실시예 35 167 4.80 6.38 (0.134, 0.100) 57
실시예 36 230 4.75 6.35 (0.134, 0.102) 58
실시예 37 237 4.66 6.40 (0.134, 0.101) 59
실시예 38 253 4.75 6.62 (0.134, 0.101) 57
실시예 39 258 4.72 6.50 (0.134, 0.100) 59
실시예 40 272 4.78 6.61 (0.134, 0.100) 50
실시예 41 309 4.73 6.55 (0.134, 0.101) 53
실시예 42 365 4.70 6.69 (0.134, 0.100) 51
실시예 43 374 4.59 6.66 (0.134, 0.101) 49
실시예 44 391 4.87 6.69 (0.134, 0.101) 50
실시예 45 410 4.83 6.75 (0.134, 0.101) 51
실시예 46 414 4.90 6.33 (0.134, 0,101) 48
비교예 6 E1 5.40 5.75 (0.134, 0.100) 39
비교예 7 E2 5.38 5.65 (0.134, 0.101) 36
비교예 8 E3 5.37 5.72 (0.134, 0.100) 39
비교예 9 E4 5.44 5.63 (0.134, 0.101) 38
비교예 10 E5 5.30 5.50 (0.134, 0.100) 37
상기 표 5의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 청색 유기 발광 소자의 정공 저지층 재료를 이용한 유기 발광 소자는 비교예 6 내지 10에 비해 구동 전압이 낮고, 발광효율 및 수명이 현저히 개선되었다.
이러한 결과의 원인은 정공의 경우 발광층에서 결합되지 않고 전자 수송층을 지나서 음극으로 가게 되면 OLED소자의 효율 및 수명이 감소 되는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 막기 위해 깊은 HOMO level을 갖는 화합물을 정공 저지층으로 사용하게 되면, 발광층을 지나 음극으로 가려는 정공이 정공 저지층의 에너지 장벽에 막히게 된다.
그러므로 정공과 전자가 엑시톤을 형성할 확률이 높아지고 발광층에서 빛으로 방출 될 가능성이 높아지게 되어 본 발명의 화합물이 구동, 효율, 수명 모든 면에서 우수함을 가져다 주었다고 판단된다.
<실험예 3>
1) 유기 발광 소자의 제작
-실시예 47 내지 69 및 비교예 11 내지 15
1500Å의 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, 유기 증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 2 스택 WOLED(White Orgainc Light Device) 구조로 유기물을 형성하였다. 제1 스택은 우선 TAPC을 300Å의 두께로 열진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 정공 수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트인 TCz1에 청색 인광도펀트로 FIrpic를 8% 도핑하여 300Å 증착하였다. 전자 수송층은 TmPyPB을 사용하여 400Å을 형성한 후, 전하 생성층으로 하기 표 6에 기재된 화합물에 Cs2CO3를 20% 도핑하여 100Å 형성하였다.
제2 스택은 우선 MoO3을 50Å의 두께로 열진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 공통층인 정공 수송층을 TAPC에 MoO3를 20% 도핑하여 100Å 형성한 후, TAPC를 300Å 증착하여 형성하였다, 그 위에 발광층은 호스트인 TCz1에 녹색 인광 토펀트인 Ir(ppy)3를 8% 도핑하여 300Å 증착한 후, 전자 수송층으로 TmPyPB을 사용하여 600Å을 형성하였다. 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 발광 소자를 제조하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~ 10-6torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
Figure PCTKR2020017025-appb-I000062
Figure PCTKR2020017025-appb-I000063
2) 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제조된 유기 발광 소자에 대하여 맥사이언스사의 M7000으로 전계 발광(EL) 특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 3,500 cd/m2 일 때, T95을 측정하였다. 본 발명에 따라 제조된 백색 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 외부양자효율, 색좌표(CIE)를 측정한 결과는 표 6과 같았다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 CIE
(x, y)		 수명
(T95)
실시예 47 9 7.13 63.67 (0.220, 0.434) 155
실시예 48 12 7.01 62.44 (0.219, 0.430) 163
실시예 49 25 7.10 63.40 (0.219, 0.429) 160
실시예 50 30 7.18 61.55 (0.218, 0.427) 167
실시예 51 35 7.05 59.45 (0.218, 0.431) 148
실시예 52 36 7.22 63.80 (0.209, 0.421) 131
실시예 53 86 7.17 62.77 (0.210, 0.431) 149
실시예 54 103 7.10 63.89 (0.209, 0.422) 167
실시예 55 113 7.25 60.77 (0.212, 0.420) 148
실시예 56 114 7.24 62.70 (0.208, 0,420) 165
실시예 57 165 7.14 58.99 (0.212, 0.418) 159
실시예 58 167 7.11 59.50 (0.203, 0.415) 160
실시예 59 230 7.12 58.81 (0.219, 0.410) 144
실시예 60 237 7.14 61.08 (0.217, 0.420) 129
실시예 61 253 7.22 62.01 (0.216, 0.427) 145
실시예 62 258 7.17 62.18 (0.221, 0.423) 170
실시예 63 272 7.19 60.98 (0.219, 0.411) 138
실시예 64 309 7.18 59.11 (0.210, 0.422) 140
실시예 65 365 7.22 59.55 (0.211, 0.415) 155
실시예 66 374 7.16 61.33 (0.218, 0.410) 133
실시예 67 391 7.20 60.88 (0.210, 0.420) 130
실시예 68 410 7.19 59.96 (0.211, 0.417) 137
실시예 69 414 7.06 64.33 (0.209, 0.419) 185
비교예 11 TmPyPB 7.81 52.51 (0.233, 0.432) 109
비교예 12 E2 7.84 51.07 (0.234, 0.439) 106
비교예 13 E3 7.90 50.88 (0.229, 0.423) 116
비교예 14 E4 7.98 51.00 (0.228, 0.435) 109
비교예 15 E5 7.89 50.84 (0.226, 0.434) 107
상기 표 6의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 2-스택 백색 유기 발광 소자의 전하 생성층 재료를 이용한 유기 발광 소자는 비교예 11 내지 15에 비해 구동 전압이 낮고, 발광효율이 개선되었다.
이러한 결과가 나온 이유는 적절한 길이와 강도 및 평단한 특성을 가진 발명된 골격과 메탈과 바인딩할 수 있는 적절한 헤테로화합물로 구성된 N-타입 전하 생성층으로 사용된 본 발명의 화합물이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 도핑되어 N-타입 전하 생성층 내에 갭 스테이트가 형성한 것으로 추정되고, P-타입 전하 생성층으로부터 생성된 전자가 N-타입 전하 생성층 내에서 생성된 갭 스테이트를 통해 전자 수송층으로 전자 주입이 용이하게 되었을 것으로 판단된다. 따라서, P-타입 전하 생성층은 N-타입 전하 생성층으로 전자 주입과 전자 전달을 잘 할 수 있게 되고, 이 때문에 유기 발광 소자의 구동 전압이 낮아졌고 효율과 수명이 개선되었을 것으로 판단된다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000064
    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이며,
    Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이거나, 하기 화학식 2로 표시되고,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000065
    상기 화학식 2에 있어서,
    X1 내지 X3는 각각 CR 또는 N이고, 적어도 하나는 N이며,
    R, R21 및 R22는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이며,
    X1 내지 X3, R21 및 R22 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있고,
    r은 0 내지 3의 정수이며,
    a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이고,
    r, a 및 b가 각각 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000066
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000067
    [화학식 1-3]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000068
    [화학식 1-4]
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000069
    상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, 각 치환기의 정의는 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 Z는 치환 또는 비치환된 안트라세닐기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이거나, 상기 화학식 2로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000070
    상기 구조식에 있어서, R31 및 R32는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고, R33은 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 R1 내지 R3 중 적어도 2개는 각각 독립적으로, 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기인 것인 헤테로고리 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000071
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000072
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000073
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000074
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000075
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000076
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000077
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000078
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000079
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000080
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000081
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000082
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000083
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000084
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000085
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000086
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000087
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000088
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000089
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000090
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000091
    Figure PCTKR2020017025-appb-I000092
  7. 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층은 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 1종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기물층은 전자 수송층을 포함하고,
    상기 전자 수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 저지층을 포함하고,
    상기 정공 저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 저지층 및 정공 저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 전극 상에 구비되고 제1 발광층을 포함하는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 및 상기 전하 생성층 상에 구비되고 제2 발광층을 포함하는 제2 스택을 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 스택 상에 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전하 생성층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전하 생성층은 N-타입 전하 생성층을 포함하고, 상기 N-타입 전하 생성층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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