WO2022244983A1 - 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2022244983A1
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unsubstituted
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light emitting
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김지운
동광일
이용희
정원장
김동준
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엘티소재주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a heterocyclic compound and an organic light emitting device including the same.
  • An organic light emitting device is a type of self-luminous display device, and has advantages such as 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 voltage is applied to the organic light emitting device having such a structure, electrons and holes injected from the two electrodes are combined in the organic thin film to form a pair, and then emit light while disappearing.
  • the organic thin film may be composed of a single layer or multiple layers as needed.
  • the material of the organic thin film may have a light emitting function as needed.
  • a compound capable of constituting the light emitting layer by itself may be used, or a compound capable of serving as a host or dopant of the host-dopant type light emitting layer may be used.
  • a compound capable of performing functions such as hole injection, hole transport, electron blocking, hole blocking, electron transport, and electron injection may be used.
  • Patent Document 1 US Patent No. 4,356,429
  • the present invention is to provide a heterocyclic compound, an organic light emitting device including the same, a method for preparing the same, and a composition for an organic material layer.
  • the present invention is to provide a heterocyclic compound, an organic light emitting device including the same, a method for preparing the same, and a composition for an organic material layer.
  • At least one of R1 to R4 is a group represented by the following formula (2); Or a group represented by the following formula (3),
  • At least one of R5 to R10 is a group represented by the following formula (2); Or a group represented by the following formula (3),
  • Ar1 to Ar3 are the same as or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group,
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted C6 to C60 arylene group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroarylene group,
  • n and n are integers of 0 to 5, respectively, when m is 2 or more, L1 is the same as or different from each other, and when n is 2 or more, L2 is the same as or different from each other.
  • the present invention is a first electrode
  • An organic light emitting device comprising one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode,
  • At least one layer of the organic material layer provides an organic light emitting device that includes the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the present invention provides an organic light emitting device in which the organic material layer includes a hole transport layer, and the hole transport layer includes the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the present invention provides an organic light emitting device in which the organic material layer includes an electron blocking layer, and the electron blocking layer includes the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the present invention provides an organic light emitting device in which the organic material layer includes a light emitting auxiliary layer, and the light emitting auxiliary layer includes the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the heterocyclic compound of the present invention can be used as a material for an organic layer of an organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound may be used as a material for a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting auxiliary layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, a charge generating layer, or the like in an organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention may be used as a material for a hole transport layer, an electron blocking layer, or a light emitting auxiliary layer of an organic light emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used alone or in combination with other compounds to be used as a material for a hole transport layer, an electron blocking layer, or a light emitting auxiliary layer.
  • the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 can improve the hole transporting ability of the hole transport layer by adjusting the band gap and T1 value, improve molecular stability, and delocalize the homo energy level to homoenergy. By stabilizing, it is possible to lower the driving voltage of the organic light emitting device and improve light emitting efficiency and lifetime characteristics.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams schematically illustrating a stacked structure of an organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 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 hydrogen atom is substituted, that is, the position where the substituent is substituted , When two or more substituents are substituted, two or more substituents may be the same as or different from each other.
  • 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 of the alkyl group may be 1 to 60, specifically 1 to 40, and more specifically, 1 to 20.
  • the alkenyl group includes a straight chain or branched chain having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the alkenyl group may have 2 to 60 carbon atoms, specifically 2 to 40, and more specifically, 2 to 20.
  • Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 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 number of carbon atoms of the alkynyl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, and more specifically, 2 to 20.
  • the alkoxy group may be straight chain, branched chain or cyclic chain.
  • the number of carbon atoms in the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkyl group includes a monocyclic or polycyclic group having 3 to 60 carbon atoms, and may be further substituted with other substituents.
  • the polycyclic means 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 also be another type of ring group, such as a heterocycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like.
  • the number of carbon atoms in the cycloalkyl group may be 3 to 60, specifically 3 to 40, and more specifically 5 to 20.
  • the heterocycloalkyl group includes O, S, Se, N or Si as a hetero atom, and includes a monocyclic or polycyclic group having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the polycyclic means 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 also be another type of ring group, such as a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like.
  • the heterocycloalkyl group may have 2 to 60, specifically 2 to 40, and more specifically 3 to 20 carbon atoms.
  • the aryl group includes a monocyclic or polycyclic group having 6 to 60 carbon atoms, and may be further substituted with other substituents.
  • the polycyclic means a group in which an aryl group is directly connected or condensed with another cyclic group.
  • the other ring group may be an aryl group, but may also be another type of ring group, such as a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, a heteroaryl group, and the like.
  • the aryl group may include a spiro group.
  • the number of carbon atoms of the aryl group may be 6 to 60, specifically 6 to 40, and more specifically 6 to 25.
  • aryl group examples include a phenyl group, a biphenyl group, a triphenyl group, a naphthyl group, anthryl group, a chrysenyl group, a phenanthrenyl group, a perylenyl group, a fluoranthenyl group, a triphenylenyl group, a phenalenyl group, and a pyrene group.
  • Nyl group tetracenyl group, pentacenyl group, fluorenyl group, indenyl group, acenaphthylenyl group, benzofluorenyl group, spirobifluorenyl group, 2,3-dihydro-1H-indenyl group, condensed ring groups thereof etc., but is not limited thereto.
  • the phosphine oxide group includes a diphenylphosphine oxide group, a dinaphthylphosphine oxide group, and the like, but is not limited thereto.
  • the silyl group is a substituent that includes Si and the Si atom is directly connected as a radical, and is represented by -SiR101R102R103, R101 to R103 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 heterocyclic 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 to this.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may bond to each other to form a ring.
  • the heteroaryl group includes S, O, Se, N or Si as a hetero atom, and includes a monocyclic or polycyclic group having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by other substituents.
  • the polycyclic means 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 also be another type of ring group, such as a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, an aryl group, and the like.
  • the heteroaryl group may have 2 to 60 carbon atoms, specifically 2 to 40, and more specifically 3 to 25 carbon atoms.
  • heteroaryl group examples include a pyridyl group, a pyrrolyl group, a pyrimidyl group, a pyridazinyl group, a furanyl group, a thiophenyl group, an imidazolyl group, a pyrazolyl group, an oxazolyl group, an isoxazolyl group, and a 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, dioxynyl group, triazinyl group, tetrazinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, quinazolinyl group, isoquinazolinyl group, quinozolilyl group, naphthyridyl group, acridinyl group, phenanthridinyl group , Imidazopyridinyl group, diazanaphthalenyl group, triazanedenyl group, indolyl group, indolizinyl group, benzothiazolyl group, benzoxazolyl group, benzimidazolyl group, be
  • the amine group is a monoalkylamine group; monoarylamine group; Monoheteroarylamine group; -NH 2 ; Dialkylamine group; Diaryl amine group; Diheteroarylamine group; an alkyl arylamine group; Alkylheteroarylamine 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, a 9- Methyl-anthracenylamine group, diphenylamine group, phenylnaphthylamine group, ditolylamine group, phenyltolylamine group, triphenylamine group, biphenylnaphthylamine group, phenylbiphenylamine group, biphenylfluorene
  • it includes, but is not limited to, a ylamine group, a phenyltriphenylenylamine group, a biphenyltriphenylenylamine group, and the like.
  • the arylene group means that the aryl group has two bonding sites, that is, a divalent group.
  • the description of the aryl group described above can be applied except that each is a divalent group.
  • the heteroarylene group means a heteroaryl group having two bonding sites, that is, a divalent group. The above description of the heteroaryl group may be applied except that each is a divalent group.
  • adjacent refers to a substituent substituted on an atom directly connected to the atom on which the substituent is substituted, a substituent located sterically closest to the substituent, or another substituent substituted on the atom on which the substituent is substituted.
  • two substituents substituted at ortho positions in a benzene ring and two substituents substituted at the same carbon in an aliphatic ring may be interpreted as “adjacent” to each other.
  • "when no substituent is shown in the chemical formula or compound structure” may mean that all positions at which the substituent can occur are hydrogen or deuterium. That is, deuterium is an isotope of hydrogen, and some hydrogen atoms may be an isotope of deuterium, and in this case, the content of deuterium may be 0% to 100%.
  • deuterium is one of the isotopes of hydrogen and is an element having a deuteron composed of one proton and one neutron as an atomic nucleus, hydrogen- It can be expressed as 2, and the element symbol can also be written as D or 2 H.
  • isotopes which mean atoms having the same atomic number (Z) but different mass numbers (A), have the same number of protons, but have neutrons. It can also be interpreted as an element with a different number of neutrons.
  • the meaning of the content T% of a specific substituent is when the total number of substituents that a base compound can have is defined as T1, and the number of specific substituents among them is defined as T2.
  • T2 /T1 ⁇ 100 T%.
  • the phenyl group represented by 20% of the deuterium content may mean that the total number of substituents that the phenyl group may have is 5 (T1 in the formula), and the number of deuterium is 1 (T2 in the formula) . That is, it can be represented by the following structural formula that the content of deuterium in the phenyl group is 20%.
  • a phenyl group having a deuterium content of 0% it may mean a phenyl group that does not contain deuterium atoms, that is, has 5 hydrogen atoms.
  • the C6 to C60 aromatic hydrocarbon ring means a compound containing an aromatic ring composed of C6 to C60 carbons and hydrogen, for example, phenyl, biphenyl, terphenyl, triphenylene, naphthalene, Anthracene, phenalene, phenanthrene, fluorene, pyrene, chrysene, perylene, azulene, etc. may be mentioned, but is not limited thereto, and all aromatic hydrocarbon ring compounds known in the art as those satisfying the above number of carbon atoms include
  • the present invention provides a heterocyclic compound represented by Formula 1 below.
  • At least one of R1 to R4 is a group represented by the following formula (2); Or a group represented by the following formula (3),
  • At least one of R5 to R10 is a group represented by the following formula (2); Or a group represented by the following formula (3),
  • Ar1 to Ar3 are the same as or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group,
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted C6 to C60 arylene group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroarylene group,
  • n and n are integers of 0 to 5, respectively, when m is 2 or more, L1 is the same as or different from each other, and when n is 2 or more, L2 is the same as or different from each other.
  • R1 to R10 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group; A substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group; a group represented by Formula 2; Alternatively, it may be a group represented by Formula 3 above.
  • R1 to R10 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a group represented by Formula 2; Alternatively, it may be a group represented by Formula 3 above.
  • the compound represented by Formula 1 may not contain deuterium as a substituent, or the content of deuterium based on the total number of hydrogen atoms and deuterium atoms is, for example, greater than 0%, 1 % or more, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more, and 100% or less, 90% or less, 80% or less, 70% or less, or 60% or less.
  • the compound represented by Formula 1 may not contain deuterium as a substituent, or the content of deuterium relative to the total number of hydrogen atoms and deuterium atoms may be 1% to 100%.
  • the compound represented by Formula 1 may not contain deuterium as a substituent, or the content of deuterium relative to the total number of hydrogen atoms and deuterium atoms may be 20% to 100%.
  • the compound represented by Formula 1 may not contain deuterium as a substituent, or the content of deuterium relative to the total number of hydrogen atoms and deuterium atoms may be 30% to 80%.
  • the compound represented by Formula 1 may not contain deuterium as a substituent, or the content of deuterium relative to the total number of hydrogen atoms and deuterium atoms may be 50% to 70%.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted phenyl group; A substituted or unsubstituted naphthyl group; A substituted or unsubstituted biphenyl group; A substituted or unsubstituted terphenyl group; A substituted or unsubstituted fluorenyl group; A substituted or unsubstituted spirobifluorenyl group; Or it may be a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted phenyl group; A substituted or unsubstituted naphthyl group; A substituted or unsubstituted biphenyl group; A substituted or unsubstituted terphenyl group; A substituted or unsubstituted fluorenyl group; A substituted or unsubstituted spirobifluorenyl group; A substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group; Or it may be a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group.
  • the L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; Or it may be a substituted or unsubstituted phenylene group.
  • L1 and L2 are shown below, but are not limited to these examples.
  • Formula 1 may be a heterocyclic compound represented by Formula 4 or Formula 5 below.
  • a is an integer from 0 to 3, and when a is 2 or more, R11 is the same as or different from each other,
  • b is an integer from 0 to 2, and when b is greater than or equal to 2, R12 is the same as or different from each other;
  • c is an integer from 0 to 4, and when c is 2 or more, R13 is the same as or different from each other;
  • Ar1, Ar2, L1 and m are the same as defined in Formula 2,
  • Ar3, L2 and n are the same as defined in Chemical Formula 3 above.
  • R11 to R13 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium.
  • Formula 1 may be a heterocyclic compound represented by Formula 6 or Formula 7 below.
  • d is an integer from 0 to 3, and when d is 2 or more, R21 is the same as or different from each other;
  • Ar1, Ar2, L1 and m are the same as defined in Formula 2,
  • Ar3, L2 and n are the same as defined in Chemical Formula 3 above.
  • R21 to R26 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium.
  • Formula 1 may be a heterocyclic compound represented by any one of the following compounds.
  • substituents in the structure of Chemical Formula 1, compounds having unique characteristics of the introduced substituents can be synthesized.
  • a substituent mainly used in hole injection layer materials, electron blocking layer materials, hole transport layer materials, light emitting layer materials, electron transport layer materials, hole blocking layer materials, and charge generating layer materials used in the manufacture of organic light emitting devices is introduced into the core structure. By doing so, it is possible to synthesize a material that satisfies the conditions required by each organic layer.
  • An organic light emitting device comprising one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode,
  • At least one layer of the organic material layer relates to an organic light emitting device comprising a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the first electrode may be an anode
  • the second electrode may be a cathode
  • the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
  • the organic material layer may include at least one selected from the group consisting of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, a light emitting layer, a light emitting auxiliary layer, an electron blocking layer, a hole transport layer, and a hole injection layer.
  • the at least one layer selected from the group consisting of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, a light emitting layer, a light emitting auxiliary layer, an electron blocking layer, a hole transporting layer, and a hole injection layer is a heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • the light emitting auxiliary layer serves to increase light emission efficiency by compensating for an optical resonance distance according to the wavelength of light emitted from the light emitting layer, and the electron blocking layer may serve to prevent electron injection from an electron transport region.
  • the light emitting auxiliary layer is a layer positioned between the cathode and the light emitting layer or between the anode and the light emitting layer, and when the light emitting auxiliary layer is positioned between the cathode and the light emitting layer, hole injection and / or transfer is facilitated. It can be used for the purpose of blocking electron overflow, and when the light emitting auxiliary layer is located between the anode and the light emitting layer, it can be used for the purpose of facilitating injection and/or transfer of electrons or blocking the overflow of holes.
  • the organic material layer may include a hole transport layer, and the hole transport layer may include a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer may include an electron blocking layer, and the electron blocking layer may include a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer may include a light emitting auxiliary layer, and the light emitting auxiliary layer may include a heterocyclic compound represented by the formula (1).
  • the organic light emitting device may be a blue organic light emitting device, and the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for 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 Chemical Formula 1 may be used as a material for the green organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be a red organic light emitting device, and the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for the red organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be a blue organic light emitting device, and the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for a light emitting 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 Chemical Formula 1 may be used as a material for a light emitting layer of the green organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be a red organic light emitting device, and the heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 may be used as a material for an emission layer of the red organic light emitting device.
  • the organic material layer may include an electron injection layer or an electron transport layer, and the electron injection layer or electron transport layer may include a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer may include an electron blocking layer or a hole blocking layer, and the electron blocking layer or hole blocking layer may include a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1. .
  • the organic material layer may include an electron transport layer, a light emitting layer, or a hole blocking layer, and the electron transport layer, the light emitting layer, or the hole blocking layer may include a heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer includes a hole transport layer, an electron blocking layer, or a light emitting auxiliary layer, and the hole transport layer, the electron blocking layer, or the light emitting auxiliary layer is a heterocyclic ring represented by Chemical Formula 1 above. compounds may be included.
  • the organic light emitting diode of the present invention may be manufactured by conventional organic light emitting diode manufacturing methods and materials, 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 means spin coating, dip coating, inkjet printing, screen printing, spraying, roll coating, etc., but is not limited to these.
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present invention may have a single-layer structure, or 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, an electron blocking layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, a light emitting auxiliary layer, and the like as organic material layers.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto and may include a smaller number of organic material layers.
  • FIG. 1 to 3 illustrate the stacking order of the electrode and the organic material layer of the organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the scope of the present application be limited by these drawings, and structures of organic light emitting devices known in the art may be applied to the present application as well.
  • 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 shown.
  • 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, an emission layer 303, a hole blocking layer 304, an electron transport layer 305, and an electron injection layer 306.
  • a hole injection layer 301 a hole transport layer 302
  • an emission layer 303 a hole transport layer 302
  • a hole blocking layer 304 an electron transport layer 305
  • the scope of the present application is not limited by such a laminated structure, and layers other than the light emitting layer may be omitted as necessary, and other necessary functional layers may be further added.
  • a light emitting auxiliary layer may be added (not shown in FIG. 3).
  • one embodiment of the present invention provides a composition for an organic material layer of an organic light emitting device including the heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • composition for the organic material layer of the organic light emitting device can be used when forming the organic material of the organic light emitting device, and in particular, it can be more preferably used when forming a hole transport layer, an electron blocking layer, or a light emitting auxiliary layer.
  • anode material Materials having a relatively high work function may be used as the anode material, and transparent conductive oxides, metals, or conductive polymers may be used.
  • the anode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and 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 metals, metal oxides, or conductive polymers may be used.
  • Specific examples of the anode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead, or alloys thereof; There are multi-layered materials such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but are not limited thereto.
  • a known hole injection layer material may be used, for example, a phthalocyanine compound such as copper phthalocyanine disclosed in U.S. Patent No. 4,356,429, or a phthalocyanine compound disclosed in Advanced Material, 6, p.677 (1994).
  • Starburst amine derivatives described such as tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine (TCTA), 4,4',4′′-tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine ( m-MTDATA), 1,3,5-tris[4-(3-methylphenylphenylamino)phenyl]benzene (m-MTDAPB), polyaniline/dodecylbenzenesulfonic acid, a soluble conductive polymer, or Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate) (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), polyaniline/camphor sulfonic acid, or Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) or the like can be used.
  • TCTA tris(4-carbazoyl-9
  • pyrazoline derivatives As the material for the hole transport layer, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, and the like may be used, and low-molecular or high-molecular materials may also be used.
  • Materials for the electron transport layer include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and derivatives thereof, benzoquinone and derivatives thereof, naphthoquinone and derivatives thereof, anthraquinone and derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane and derivatives thereof, and fluorenone.
  • Derivatives, diphenyldicyanoethylene and its derivatives, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and its derivatives, etc. may be used, and high molecular materials as well as low molecular 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 a material for the light emitting layer, and if necessary, two or more light emitting materials may be mixed and used. At this time, two or more light emitting materials may be deposited and used as individual sources, or may be pre-mixed and deposited as one source.
  • a fluorescent material may be used as a material for the light emitting layer, but it may also be used as a phosphorescent material.
  • As the material for the light emitting layer a single material that emits light by combining holes and electrons injected from the anode and the cathode may be used, but materials in which a host material and a dopant material are involved in light emission may also be used.
  • hosts of the same series may be mixed and used, or hosts of different series may be mixed and used.
  • two or more materials selected from among n-type host materials and p-type host materials may be selected and used as host materials for the light emitting layer.
  • An organic light emitting device may be a top emission type, a bottom emission type, or a double side emission type depending on the material used.
  • the heterocyclic compound according to an embodiment of the present invention 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.
  • the concentrated compound was slurried with a small amount of tetrahydrofuran and an excess of hexane and filtered. In order to purify the filtered compound, it was separated through silica chromatography with hexane and ethylacetate to obtain compound 420-3 (7-chloronaphthol [1,2-b] benzothiophene (7-chloronaphtho[ 1,2-b] benzothiophene) 40 g (148.83 mmol, yield 93.431%) was obtained.
  • Tables 3 and 4 The synthesis results of the compounds described in Preparation Examples 1 to 4, Tables 1 and 2 are shown in Tables 3 and 4 below.
  • Table 3 below is a measurement value of 1 H NMR (CDCl 3 , 300 Mz)
  • Table 4 below is a measurement value of FD-mass spectrometer (FD-MS: Field desorption mass spectrometry).
  • a transparent electrode ITO thin film obtained from glass for OLED (manufactured by Samsung-Corning Co.) was washed with trichlorethylene, acetone, ethanol, and distilled water sequentially for 5 minutes using ultrasonic waves, and then stored in isopropanol before use.
  • a current was applied to the cell to evaporate 2-TNATA, and a hole injection layer having a thickness of 600 ⁇ was deposited on the ITO substrate.
  • a compound represented by Formula 1 or the comparative compound described in Table 5 below was put into another cell in the vacuum deposition equipment, and a current was applied to the cell to evaporate it, and a hole transport layer having a thickness of 300 ⁇ was deposited on the hole injection layer.
  • a blue light emitting material having the following structure was deposited thereon as a light emitting layer.
  • H1 a blue light emitting host material
  • D1 a blue light-emitting dopant material
  • lithium fluoride (LiF) was deposited to a thickness of 10 ⁇ as an electron injection layer
  • aluminum (Al) was deposited to a thickness of 1,000 ⁇ on the electron injection layer to form a cathode, thereby fabricating an organic light emitting device.
  • all organic compounds required for manufacturing an organic light emitting device were purified by vacuum sublimation under 10 ⁇ 6 to 10 ⁇ 8 torr for each material, and used for manufacturing an organic light emitting device.
  • the comparative compound used in the hole transport layer of the comparative example is as follows.
  • the electroluminescence (EL) characteristics of the organic electroluminescent device manufactured as described above were measured with McScience's M7000, and with the measurement result, the standard luminance was 700 At cd/m 2 , lifetime T 95 , which is the time required to reach 95% of the initial luminance, was measured.
  • Table 5 shows the results of measuring driving voltage, luminous efficiency, color coordinates (CIE), and lifetime (T 95 ) of the blue organic light emitting device manufactured according to the above manufacturing method.
  • Example 1 20 4.80 6.60 (0.134, 0.100) 53 Example 2 24 4.78 6.64 (0.134, 0.100) 49 Example 3 32 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 47
  • Example 4 40 4.73 6.70 (0.134, 0.101) 48
  • Example 5 48
  • Example 6 56
  • Example 7 64
  • Example 8 71 4.84 6.68 (0.134, 0.100) 46
  • Example 9 72 4.79 6.60 (0.134, 0.100) 47
  • Example 10 80 4.76 6.81 (0.134, 0.101) 49
  • Example 11 96 4.88 6.74 (0.134, 0.101) 50
  • Example 12 98 4.83 6.70 (0.134, 0.100) 46
  • Example 13 120 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 44
  • Example 14 138 4.69 6.68 (0.134, 0.101) 49
  • Example 15 141 4.61 6.83 (0.134)
  • the unshared electron pair of an amine improves the flow of holes, and can improve the hole transport ability of the hole transport layer.
  • the thermal stability of the heterocyclic compound of the present invention was increased by increasing the planarity and glass transition temperature of the amine derivative as Ar1 and Ar2 of Chemical Formula 2 and the amine moiety, which had enhanced hole characteristics, were bonded.
  • the Ar1 and Ar2 delocalize the energy level of the heterocyclic compound to stabilize the HOMO energy, and thus the organic light emitting device has excellent light emitting efficiency and lifespan.
  • the hole transfer ability is improved and the stability of the molecule is also increased, so the driving voltage of the organic light emitting device is lowered and .
  • the hole characteristic refers to a characteristic that can form holes by donating electrons when an electric field is applied, and has conduction characteristics along the HOMO level, so that holes formed in the anode are injected into the light emitting layer, holes formed in the light emitting layer It means the characteristic that facilitates the movement of to the anode and the movement in the light emitting layer, and the electronic characteristic refers to the characteristic that can receive electrons when an electric field is applied. It refers to a property that facilitates injection into the light emitting layer, movement of electrons formed in the light emitting layer to the cathode, and movement in the light emitting layer.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (Indium Tin Oxide) to a thickness of 1,500 ⁇ was washed with distilled water and ultrasonic waves. After washing with distilled water, it was ultrasonically washed with solvents such as acetone, methanol, and isopropyl alcohol, dried, and then treated with UVO for 5 minutes using UV in a UV cleaner. Thereafter, the substrate was transferred to a plasma cleaner (PT), plasma treated to increase the work function of ITO and remove residual films in a vacuum state, and transferred to a thermal evaporation equipment for organic deposition.
  • PT plasma cleaner
  • NPB N,N'-bis( ⁇ -naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine
  • a compound represented by Formula 1 or a comparative compound shown in Table 6 was deposited to a thickness of 100 ⁇ .
  • a light emitting layer was thermally vacuum deposited thereon as follows.
  • the light emitting layer is 9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl] -9' -phenyl-3,3'-bi-9H-carbazole as a host.
  • the compound of (9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl] -9' -phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole) was diluted to 400 ⁇ .
  • the green phosphorescent dopant was deposited by doping Ir(ppy) 3 by 7%. Thereafter, 60 ⁇ of BCP was deposited as a hole blocking layer, and 200 ⁇ of Alq 3 was deposited thereon as an electron transport layer.
  • lithium fluoride (LiF) is deposited on the electron transport layer to a thickness of 10 ⁇ to form an electron injection layer
  • aluminum (Al) is deposited on the electron injection layer to a thickness of 1,200 ⁇ to form a cathode, thereby forming an organic A light emitting device was manufactured.
  • the comparative compound used in the light emitting auxiliary layer of the comparative example is as follows.
  • the electroluminescence (EL) characteristics of the organic electroluminescent device manufactured as described above were measured with McScience's M7000, and the standard luminance was measured at 6,000 At cd/m 2 , lifetime T 90 , which is the time required to reach 90% of the initial luminance, was measured.
  • Table 6 shows the results of measuring the driving voltage, luminous efficiency, and lifetime (T 90 ) of the green organic light emitting device manufactured according to the above manufacturing method.
  • Example 55 20 4.73 6.68 208
  • Example 56 24 4.80 6.74 220
  • Example 57 32 4.77 6.66 253
  • Example 58 40 4.76 6.63 213
  • Example 59 48 4.76 6.72 213
  • Example 60 56 4.73 6.80 197
  • Example 61 64 4.79 6.73 220
  • Example 62 71 4.70 6.70 210
  • Example 63 72 4.76 6.69 240
  • Example 64 80 4.73 6.71 256
  • Example 65 96 4.80 6.73 224
  • Example 67 120 4.81 6.75 242
  • Example 68 138 4.79 6.73 222
  • Example 69 141 4.76 6.63 213
  • Example 70 179 4.76 6.72 213
  • Example 71 191 4.75 6.70 250
  • Example 72 4.80 6.74 220
  • Example 73 228 4.77 6.66 253
  • Example 74 236 4.76 6.63 213
  • Example 75 243
  • 4.76 6.72 213 Example 76
  • the organic light emitting devices of Examples 55 to 108 using the heterocyclic compound of the present invention when forming the light emitting auxiliary layer have a homo (HOMO) energy level according to the substituents of Formulas 2 and 3
  • the homo energy can be stabilized by delocalization. Accordingly, it is possible to effectively prevent electrons from passing over from the opposite side of the electron transport layer, and it can be seen that the driving voltage is lower than the organic light emitting devices of Comparative Examples 8 to 14, and the luminous efficiency and lifespan are excellent when forming the light emitting auxiliary layer.

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Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 이의 제조 방법 및 유기물층용 조성물에 관한 것이다.

Description

헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
본 출원은 2021년 5월 17일자 한국 특허출원 제10-2021-0063237호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
본 발명은 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 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.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 미국 등록특허 제4,356,429호
본 발명은 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 이의 제조방법 및 유기물층용 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 이의 제조방법 및 유기물층용 조성물을 제공하고자 한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
상기 R1 내지 R10은 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; -P(=O)R101R102; -SiR101R102R103; 하기 화학식 2로 표시되는 기; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
상기 R5 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
[화학식 2]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000002
[화학식 3]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000003
상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
상기 Ar1 내지 Ar3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
상기 m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, n이 2 이상인 경우 L2는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 발명은 제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기 발광 소자로서,
상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기물층이 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기물층이 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기물층이 발광 보조층을 포함하고, 상기 발광 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 헤테로 고리 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 유기 발광 소자에서 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광 보조층, 발광층, 전자 수송층, 정공 저지층, 전자 주입층, 전하 생성층 등의 재료로서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 유기 발광 소자의 정공 수송층, 전자 저지층 또는 발광 보조층의 재료로서 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 단독 또는 다른 화합물과 조합하여 정공 수송층 재료, 전자 저지층 또는 발광 보조층의 재료로 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 밴드갭 및 T1값의 조절을 통하여 정공 수송층의 정공 전달 능력을 향상시킬 수 있으며, 분자의 안정성을 개선하고, 호모 에너지 레벨을 비편재화시켜 호모 에너지를 안정화시킴에 따라 유기 발광 소자의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 3은 각각 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 상기 "치환"이라는 용어는, 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란, 중수소; 할로겐; 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; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; C1 내지 C20의 알킬아민기; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴아민기; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴아민기로 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, 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 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, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, sec-부톡시기, n-펜틸옥시기, 네오펜틸옥시기, 이소펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 3,3-디메틸부틸옥시기, 2-에틸부틸옥시기, n-옥틸옥시기, n-노닐옥시기, n-데실옥시기, 벤질옥시기, p-메틸벤질옥시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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, 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 포함할 수 있다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 헤테로 고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 구체적으로 아릴기로 치환될 수 있으며, 상기 아릴기는 전술한 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 포스핀옥사이드기는 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -SiR101R102R103로 표시되고, R101 내지 R103은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로 고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일수 있다. 상기 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2022005150-appb-I000004
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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, 티오페닐기, 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, 트리아자인데닐기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤)기, 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제피닐기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐기, 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 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, 이에 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, "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.
본 발명에 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 발명의 일 실시형태에 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 발명의 일 실시형태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어서, "중수소의 함량이 0%", "수소의 함량이 100%", "치환기는 모두 수소" 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 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 발명의 일 실시형태에 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 발명의 일 실시형태에 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/T1Х100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서,
Figure PCTKR2022005150-appb-I000005
로 표시되는 페닐기에 있어서 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 경우를 의미할 수 있다. 즉, 페닐기에 있어서 중수소의 함량 20%라는 것인 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000006
또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
본 발명에 있어서, C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리는 C6 내지 C60개의 탄소와 수소로 이루어진 방향족 고리를 포함하는 화합물을 의미하며, 예를 들어, 페닐, 비페닐, 터페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 탄소수를 충족하는 것으로서 이 분야에 공지된 방향족 탄화수소 고리 화합물을 모두 포함한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000007
상기 화학식 1에 있어서,
상기 R1 내지 R10은 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; -P(=O)R101R102; -SiR101R102R103; 하기 화학식 2로 표시되는 기; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
상기 R5 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
[화학식 2]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000008
[화학식 3]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000009
상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
상기 Ar1 내지 Ar3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
상기 m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, n이 2 이상인 경우 L2는 서로 같거나 상이하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; -SiR101R102R103; 상기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; - SiR101R102R103; 상기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기; 상기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 상기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않을 수 있거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수를 기준으로 중수소의 함량은 예를 들면, 0% 초과, 1% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상 또는 50% 이상일 수 있고, 100% 이하, 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 60%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않을 수 있거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수에 대한 중수소의 함량은 1% 내지 100%일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않을 수 있거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수에 대한 중수소의 함량은 20% 내지 100%일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않을 수 있거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수에 대한 중수소의 함량은 30% 내지 80%일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않을 수 있거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수에 대한 중수소의 함량은 50% 내지 70%일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 Ar3은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 L1 및 L2은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L1 및 L2은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 L1 및 L2은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
상기 L1 및 L2의 구체적인 예를 하기에 표시하나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000010
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 헤테로 고리 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000011
[화학식 5]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000012
상기 화학식 4 및 5에 있어서,
상기 R11 내지 R13은 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; -P(=O)R101R102; 및 -SiR101R102R103로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
상기 a는 0 내지 3의 정수이며, a가 2 이상일 경우 R11은 서로 같거나 싱아히고,
상기 b는 0 내지 2의 정수이며, b가 2 이상일 경우 R12는 서로 같거나 상이하고,
상기 c는 0 내지 4의 정수이며, c가 2 이상일 경우 R13은 서로 같거나 상이하고,
상기 Ar1, Ar2, L1 및 m은 상기 화학식 2의 정의와 동일하며,
상기 Ar3, L2 및 n은 상기 화학식 3의 정의와 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; 또는 -SiR101R102R103로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; 또는 -SiR101R102R103로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 6 또는 화학식 7의 헤테로 고리 화합물일 수 있다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000013
[화학식 7]
Figure PCTKR2022005150-appb-I000014
상기 화학식 6및 7에 있어서,
상기 R21 내지 R26은 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; -P(=O)R101R102; 및 -SiR101R102R103로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
상기 d는 0 내지 3의 정수이며, d가 2 이상일 경우 R21은 서로 같거나 상이하고,
상기 Ar1, Ar2, L1 및 m은 상기 화학식 2의 정의와 동일하며,
상기 Ar3, L2 및 n은 상기 화학식 3의 정의와 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 R21 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; 또는 -SiR101R102R103로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R21 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기; -P(=O)R101R102; 또는 -SiR101R102R103로 표시되는 기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 R21 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 헤테로 고리 화합물일 수 있다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000015
Figure PCTKR2022005150-appb-I000016
Figure PCTKR2022005150-appb-I000017
Figure PCTKR2022005150-appb-I000018
Figure PCTKR2022005150-appb-I000019
Figure PCTKR2022005150-appb-I000020
Figure PCTKR2022005150-appb-I000021
Figure PCTKR2022005150-appb-I000022
Figure PCTKR2022005150-appb-I000023
Figure PCTKR2022005150-appb-I000024
Figure PCTKR2022005150-appb-I000025
Figure PCTKR2022005150-appb-I000026
Figure PCTKR2022005150-appb-I000027
Figure PCTKR2022005150-appb-I000028
Figure PCTKR2022005150-appb-I000029
Figure PCTKR2022005150-appb-I000030
Figure PCTKR2022005150-appb-I000031
Figure PCTKR2022005150-appb-I000032
Figure PCTKR2022005150-appb-I000033
Figure PCTKR2022005150-appb-I000034
Figure PCTKR2022005150-appb-I000035
Figure PCTKR2022005150-appb-I000036
Figure PCTKR2022005150-appb-I000037
Figure PCTKR2022005150-appb-I000038
Figure PCTKR2022005150-appb-I000039
Figure PCTKR2022005150-appb-I000040
Figure PCTKR2022005150-appb-I000041
Figure PCTKR2022005150-appb-I000042
Figure PCTKR2022005150-appb-I000043
Figure PCTKR2022005150-appb-I000044
Figure PCTKR2022005150-appb-I000045
Figure PCTKR2022005150-appb-I000046
Figure PCTKR2022005150-appb-I000047
Figure PCTKR2022005150-appb-I000048
Figure PCTKR2022005150-appb-I000049
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, 전자 저지층 물질, 정공 수송층 물질, 발광층 물질, 전자 수송층 물질, 정공 저지층 물질 및 전하 생성층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은
제1 전극;
상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기 발광 소자로서,
상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 저지층, 발광층, 발광 보조층, 전자 저지층, 정공 수송층 및 정공 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 저지층, 발광층, 발광 보조층, 전자 저지층, 정공 수송층 및 정공 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다. 상기 발광 보조층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하며, 상기 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터 전자 주입을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 발광 보조층은 음극과 발광층 사이에 위치하거나, 양극과 발광층 사이에 위치하는 층으로서, 발광 보조층이 상기 음극과 발광층 사이에 위치할 경우, 정공의 주입 및/또는 전달을 원활하게 하거나 전자의 오버플로우를 차단하는 용도로 사용될 수 있고, 발광 보조층이 양극과 발광층 사이에 위치할 경우, 전자의 주입 및/또는 전달을 원활하게 하거나 정공의 오버플로우를 차단하는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 수송층을 포함할 수 있고, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기물층은 전자 저지층을 포함할 수 있고, 상기 전자 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기물층은 발광 보조층을 포함할 수 있고, 상기 발광 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자 주입층 또는 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 주입층 또는 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자 저지층 또는 정공 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층 또는 정공 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자 수송층, 발광층 또는 정공 저지층을 포함하고, 상기 전자 수송층, 발광층 또는 정공 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공 수송층, 전자 저지층 또는 발광 보조층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 전자 저지층 또는 발광 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 헤테로 고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로 고리 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, 전자 저지층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 정공 저지층, 전자 주입층, 발광 보조층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 본 발명의 일 실시형태에 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. 예를 들면, 발광 보조층을 추가할 수 있다(도 3에 도시되지 않음).
또한, 본 발명의 일 실시형태는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
상기 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물은 유기 발광 소자의 유기물 형성시 이용할 수 있고, 특히, 정공 수송층, 전자 저지층 또는 발광 보조층 형성시 보다 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및
상기 1층 이상의 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법으로서, 상기 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계가 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 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, 이에 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, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 주입층 재료로는 공지된 정공 주입층 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"-트리스[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 수송층 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송층 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 물질뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입층 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층 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 혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광층 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광층 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.
발광층 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 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 헤테로 고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<제조예>
제조예 1. 화합물 20의 제조
Figure PCTKR2022005150-appb-I000050
제조예 1-1. 화합물 20-4의 제조
화합물 20-5 50g(174.75mmol), (2-클로로-6-플루오로페닐)보론산((2-chloro-6-fluorophenyl)boronic acid)(A) 34.2g(192.22mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), Pd(PPh3)4) 201.93g(174.75mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 24.15g(174.75mmol)을 1,4-디옥세인(1,4-Dioxane) 750mL 및 증류수 150mL에 첨가하여 120℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 상온으로 온도를 낮추고 물층을 분리하고, 유기층을 다시 증류수로 1회 더 세척하여 유기층을 분리하였다. 상기 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 슬러리 후 여과하여 감압 농축하였다. 오일 상태의 화합물을 헥산(hexane) 및 에틸아세테이트(ethylacetate)로 실리카 크로마토그래피를 통해 분리하여 화합물 20-4(3-클로로-2-(1-플루오로-2-나프틸)벤젠싸이올(3-chloro-2-(1-fluoro-2-naphthyl)benzenethiol)) 46.g(159.3mmol, 수율 91%)를 얻었다.
제조예 1-2. 화합물 20-3의 제조
화합물 20-4 46g(159.3mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 66.04g(477.89mmol)을 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP) 460mL에 첨가하여 140℃에서 3시간 동안 교반하였다. 약 1시간 후 반응물을 실온으로 온도를 낮춘 후 증류수 500mL에 천천히 투입하였다. 석출된 고체를 여과하고, 이를 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)에 녹인 후 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 여과 후 감압농축 하였다. 농축한 화합물을 소량의 테트라하이드로퓨란 및 과량의 헥산(hexane)으로 슬러리하여 여과하였다. 상기 여과한 화합물을 정제하기 위해 헥산(hexane) 및 에틸아세테이트(ethylacetate)로 실리카 크로마토그래피를 통해 분리하여 화합물 20-3(7-클로로나프톨[1,2-b]벤조싸이오펜(7-chloronaphtho[1,2-b]benzothiophene) 40g(148.83mmol, 수율 93.431%)을 얻었다.
제조예 1-3. 화합물 20-2의 제조
화합물 20-3 40g(148.83mmol)을 디클로로메탄(dichloromethane, DCM) 400mL에 녹인 후 ice bath에서 교반 시켰다. 브롬(bromine) 26.43g(163.71mmol)을 니들을 이용해 적가(dropwise)한 후 실온에서 3시간 동안 교반하여 화합물 20-2(5-브로모-7-클로로-나프토[1,2-b]벤조싸이오펜, 5-bromo-7-chloro-naphtho[1,2-b]benzothiophene) 51g(146.7mmol, 수율 98.564%)를 얻었다.
제조예 1-4. 화합물 20-1의 제조
화합물 20-2 51g(146.7mmol), 페닐보론산(phenyl boronic acid)(B) 21.9g(176.03mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), Pd(PPh3)4) 8.48g(7.33mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 60.82g(440.09mmol)을 1,4-디옥세인(1,4-Dioxane) 1000mL 및 증류수 200mL에 첨가하여 5시간 동안 환류 반응하였다. 반응 완료 후 반응액에 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride, MC) 100mL와 증류수 150mL를 넣어 반응시킨 후 분별 깔때기에 넣어 유기층을 분리하였다. 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 건조시키고 회전 증발기로 용매를 제거한 후, 아세톤(Acetone)과 헥산(hexane)으로 슬러리하여 화합물 20-1(7-클로로-5-페닐-나프토[1,2-b]벤조싸이오펜, 7-chloro-5-phenyl-naphtho[1,2-b]benzothiophene) 50g(144.99mmol, 수율 98.835%)를 얻었다.
제조예 1-5. 화합물 20의 제조
화합물 20-1 50g(144.99mmol), 비스(4-바이페닐일)아민(Bis(4-biphenylyl)amine)(C) 52.31g(159.49mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium, Pd2(dba)3) 6.64g(7.25mmol), 디사이클로헥실(2',4',6'-트리아이소프로필-[1,1'-바이페닐]-2-일)포스핀(Dicyclohexyl(2',4',6'-triisopropyl-[1,1'-biphenyl]-2-yl)phosphine, Xphos) 6.91g(14.5mmol) 및 소듐 t-부톡사이드(t-BuONa) 41.8g(434.96mmol)을 자일렌(Xylene) 1000mL에 넣고 5시간 동안 125℃에서 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride, MC) 를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하였고, 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 건조시키고 회전 증발기로 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피(MC:Hexane=1:3)로 정제하여 화합물 20 78g(123.85mmol, 수율 85.42%)를 얻었다.
상기 제조예 1에서 (2-클로로-6-플루오로페닐)보론산((2-chloro-6-fluorophenyl)boronic acid) 대신 중간체 A를 사용하고, 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 중간체 B를 사용하고, 비스(4-바이페닐일)아민(Bis(4-biphenylyl)amine) 대신 중간체 C를 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 1과 같이 목적 화합물을 합성하였다.
Figure PCTKR2022005150-appb-T000001
Figure PCTKR2022005150-appb-I000051
Figure PCTKR2022005150-appb-I000052
Figure PCTKR2022005150-appb-I000053
Figure PCTKR2022005150-appb-I000054
제조예 2. 화합물 420의 제조
Figure PCTKR2022005150-appb-I000055
제조예 2-1. 화합물 420-4의 제조
화합물 420-5 50g(174.75mmol), (2-클로로-6-플루오로페닐)보론산((2-chloro-6-fluorophenyl)boronic acid)(D) 34.2g(192.22mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), Pd(PPh3)4) 201.93g(174.75mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 24.15g(174.75mmol)을 1,4-디옥세인(1,4-Dioxane) 750mL 및 증류수 150mL에 첨가하여 120℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 상온으로 온도를 낮추고 물층을 분리하고, 유기층을 다시 증류수로 1회 더 세척하여 유기층을 분리하였다. 상기 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 슬러리 후 여과하여 감압 농축하였다. 오일 상태의 화합물을 헥산(hexane) 및 에틸아세테이트(ethylacetate)로 실리카 크로마토그래피를 통해 분리하여 화합물 420-4(3-클로로-2-(1-플루오로-2-나프틸)벤젠싸이올(3-chloro-2-(1-fluoro-2-naphthyl)benzenethiol)) 46.g(159.3mmol, 수율 91%)를 얻었다.
제조예 2-2. 화합물 420-3의 제조
화합물 420-4 46g(159.3mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 66.04g(477.89mmol)을 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP) 460mL에 첨가하여 140℃에서 3시간 동안 교반하였다. 약 1시간 후 반응물을 실온으로 온도를 낮춘 후 증류수 500mL에 천천히 투입하였다. 석출된 고체를 여과하고, 이를 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)에 녹인 후 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 여과 후 감압농축 하였다. 농축한 화합물을 소량의 테트라하이드로퓨란 및 과량의 헥산(hexane)으로 슬러리하여 여과하였다. 상기 여과한 화합물을 정제하기 위해 헥산(hexane) 및 에틸아세테이트(ethylacetate)로 실리카 크로마토그래피를 통해 분리하여 화합물 420-3(7-클로로나프톨[1,2-b]벤조싸이오펜(7-chloronaphtho[1,2-b]benzothiophene) 40g(148.83mmol, 수율 93.431%)을 얻었다.
제조예 2-3. 화합물 420-2의 제조
화합물 420-3 40g(148.83mmol), 페닐보론산(phenyl boronic acid)(E) 20.37g(163.71mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), Pd(PPh3)4) 8.6g(7.44mmol) 및 탄산칼륨(K2CO3) 61.71g(446.5mmol)을 1,4-디옥세인(1,4-Dioxane) 450mL 및 증류수 90mL에 첨가하여 5시간 동안 환류 반응하였다. 반응 완료 후 반응액에 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride, MC) 100mL와 증류수 150mL를 넣어 반응시킨 후 분별 깔때기에 넣어 유기층을 분리하였다. 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 건조시키고 회전 증발기로 용매를 제거한 후, 아세톤(Acetone)과 헥산(hexane)으로 슬러리하여 화합물 420-2(7-페닐나프톨[1,2-b]벤조싸이오펜, 7-phenylnaphtho[1,2-b]benzothiophene) 45g(144.97mmol, 수율 97.405%)를 얻었다.
제조예 2-4. 화합물 420-1의 제조
화합물 420-2 45g(144.97mmol)을 디클로로메탄(dichloromethane, DCM) 400mL에 녹인 후 ice bath에서 교반 시켰다. 브롬(bromine) 46.8g(289394mmol)을 니들을 이용해 적가(dropwise)한 후 실온에서 3시간 동안 교반하여 화합물 420-1(5-브로모-7-페닐-나프톨[1,2-b]벤조싸이오펜, 5-bromo-7-phenyl-naphtho[1,2-b]benzothiophene) 76g(195.22mmol, 수율 134.66%)를 얻었다.
제조예 2-5. 화합물 420의 제조
화합물 420-1 76g(195.22mmol), 비스(4-바이페닐일)아민(Bis(4-biphenylyl)amine)(F) 67.23g(204.98mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium, Pd2(dba)3) 8.94g(9.76mmol), 디사이클로헥실(2',4',6'-트리아이소프로필-[1,1'-바이페닐]-2-일)포스핀(Dicyclohexyl(2',4',6'-triisopropyl-[1,1'-biphenyl]-2-yl)phosphine, Xphos) 9.31g(19.52mmol) 및 소듐 t-부톡사이드(t-BuONa) 56.28g(585.65mmol)을 자일렌(Xylene) 1400mL에 넣고 5시간 동안 125℃에서 환류 교반하였다. 반응 완료 후 반응액에 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride, MC)를 넣어 용해시킨 후 증류수로 추출하였고, 유기층에 무수 황산마그네슘(MgSO4)을 투입하여 건조시키고 회전 증발기로 용매를 제거한 후, 컬럼크로마토그래피(MC:Hexane=1:3)로 정제하여 화합물 420 89g(141.31mmol, 수율 72.39%)를 얻었다.
상기 제조예 2에서 (2-클로로-6-플루오로페닐)보론산((2-chloro-6-fluorophenyl)boronic acid) 대신 중간체 D를 사용하고, 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 중간체 E를 사용하고, 비스(4-바이페닐일)아민(Bis(4-biphenylyl)amine) 대신 중간체 F를 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하여 하기 표 2와 같이 목적 화합물을 합성하였다.
Figure PCTKR2022005150-appb-T000002
Figure PCTKR2022005150-appb-I000056
Figure PCTKR2022005150-appb-I000057
Figure PCTKR2022005150-appb-I000058
제조예 3. 화합물 689의 제조
Figure PCTKR2022005150-appb-I000059
화합물 420 10.0g(15.1mM) 및 트리플루오로메탄설폰산(trifluoromethanesulfonic acid) 15.4g(102.7mM)를 D6 벤젠 100mL에 녹인 후 1시간 동안 60℃로 교반하였다. 반응 종결 후 상온에서 K3PO4 수용액으로 중화 후 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물(H2O)로 추출하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(디클로로메탄:헥산=1:1 부피비)로 정제하였고, 메탄올로 재결정하여 화합물 689 7.5g(수율 71.5%)을 얻었다.
제조예 4. 화합물 690의 제조
Figure PCTKR2022005150-appb-I000060
화합물 20 15.0g(24.4mM) 및 트리플루오로메탄설폰산(trifluoromethanesulfonic acid) 24.9g(165.9mM)를 D6 벤젠 150mL에 녹인 후 1시간 동안 60℃의 온도로 교반하였다. 반응 종결 후 상온에서 K3PO4 수용액으로 중화 후 디클로로메탄(dichloromethane) 및 물(H2O)로 추출하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(디클로로메탄:헥산=1:1 부피비)로 정제하였고, 메탄올로 재결정하여 메탄올로 재결정하여 화합물 690 11.5g(수율 73.0%)을 얻었다.
상기 제조예 1 내지 제조예 4, 표 1 및 표 2에 기재된 화합물의 합성 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다. 하기 표 3은 1H NMR(CDCl3, 300Mz)의 측정값이고, 하기 표 4는 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
화합물
번호		 1H NMR(CDCl3, 200Mz)
20 δ= 8.97(1H, d), 8.12(1H, d), 7.75~7.79(6H, m), 7.37~7.59(22H, m)
24 δ= 8.97(1H, d), 8.10~8.12(2H, t), 7.75~7.79(4H, m), 7.67 (1H, s), 7.37~7.55(11H, m), 7.25(4H, s), 7.08(2H, m)
32 δ= 8.97(1H, d), 8.12(1H, d), 7.75~7.90(8H, m), 7.67 (1H, s),7.19~7.55(25H, m), 7.06(1H, s)
40 δ= 8.97(1H, d), 8.10~8.12(2H, t), 7.98(1H, s), 7.79(2H, t), 7.28~7.59(19H, m), 6.98~7.14(3H, m), 6.97 (1H,s)
48 δ= 8.97(1H, t), 8.5(1H, d), 8.09~8.20(3H, m), 7.75~7.77(3H, m),7.39~7.59(12H, m), 7.17~7.24(8H, m)
56 δ= 8.97(1H, t), 8.5(1H, d), 8.20(1H, d), 8.09~8.12(3H, t), 7.75~7.77(3H, t), 7.08(1H, s), 7.39~7.59(12H, m), 7.25~7.45(10H, m)
64 δ= 8.97(1H, t), 8.5(1H, d), 8.20(1H, d), 8.09~8.12(2H, t), 7.55~7.75(5H, m), 7.67 (1H, s),7.37~7.55(21H, m), 7.25(4H, s),
71 δ= 8.97(1H, d), 7.98~8.15(6H, m), 7.81(1H, s), 7.08~7.64(20H, m), 7.00~7.08(3H, m)
72 δ= 8.97(1H, d), 7.98~8.12(4H, m), 7.67~7.78(5H, m), 7.31~7.59(21H, m), 7.11(1H, s)
80 δ= 8.97(1H, d), 8.55(2H, d), 8.32(2H, d), 8.12(1H, d), 7.67~7.78(7H, m), 7.41~7.59(18H, m), 7.11(2H, s)
96 δ= 8.97(1H, d), 8.10~8.12(2H, t), 7.89~7.90(2H, t), 7.27~7.59(26H, m), 7.11(2H, s)
98 δ= 8.97(1H, d), 8.12 (1H, d), 8.04 (3H, s), 7.75(6H, d), 7.37~7.59(15H, m), 7.24~7.25(6H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
120 δ= 8.97(1H, d), 8.12 (1H, d), 7.95 (1H, s), 7.67 (1H, s), 7.37~7.59(20H, m)
138 δ= 8.97(1H, d), 8.12 (1H, d), 7.95~7.98(2H, m), 7.28~7.59(25H, m), 6.97(1H, d)
141 δ= 8.97(1H, d),7.95~8.12(5H, m), 7.75~7.85(5H, m), 7.67 (1H, s),7.27~7.59 (19H, m), 7.17~7.18(2H, m)
179 δ= 8.97(1H, d), 8.55 (2H, d), 8.32 (2H, d),8.09~8.12(3H, m), 7.95 (1H, s), 7.81~7.85(2H, m),7.41~7.63(10H, m), 7.24(2H, t), 7.08(3H, m)
191 δ= 8.97(1H, d), 8.09~8.15(4H, m), 7.78~7.90 (6H, m) 7.38~7.63(10H, m), 7.08~7.26(15H, m)
220 δ= 8.97(1H, d), 8.12 (1H, d), 8.01 (1H, d), 7.7~7.59 (28H, m)
228 δ= 8.97(1H, d), 8.10~8.12(2H, m), 8.07 (1H, d), 7.79~7.90 (4H, m), 7.33~7.46 (12H, m), 7.08~7.16 (4H, m), 1.69(6H, s)
236 δ= 8.97(1H, d), 8.12 (1H, d), 8.01 (1H, d), 7.79~7.90 (6H, m), 7.28~7.46 (10H, m),7.16(2H, d), 1.69(12H, s)
243 δ= 8.97(2H, t), 8.50 (1H, d), 8.09~8.20(3H, m), 8.01 (1H, d),7.77(1H, t), 7.52~7.67 (5H, m), 7.39~7.43 (2H, m), 7.24(4H, t), 7.00~7.08 (6H, m)
251 δ= 8.97(2H, t), 8.50 (1H, d), 8.01~8.20(7H, m), 7.77~7.81 (2H, m), 7.37~7.63 (16H, m), 7.08~7.14 (3H, m)
259 δ= 8.97(2H, t), 8.50 (1H, d), 8.09~8.20(3H, m), 8.01 (1H, d), 7.39~7.68 (23H, m), 7.25(4H, s), 7.11(1H, s)
292 δ= 8.97(1H, d), 8.09~8.12(2H, m), 8.01 (1H, d), 7.89~7.90 (2H, m), 7.38~7.78 (20H, m), 7.10~7.28 (12H, m)
332 δ= 8.97(1H, d), 8.11~8.12(2H, t), 7.75~7.79 (8H, m), 7.67 (1H, s), 7.17~7.59 (13H, m), 7.06 (1H, d)
377 δ= 8.97(1H, d), 8.55(1H, d), 8.32(1H, d), 8.11~8.12(2H, t), 7.67~7.70 (3H, m), 7.41~7.59 (9H, m), 7.24 (4H, t), 7.00~7.08 (6H, m)
684 δ= 8.97(1H, d), 8.12(1H, d), 7.75 (4H, d), 7.37~7.59 (20H, m)
688 δ= 8.97(1H, d), 8.12(1H, d), 7.75 (2H, d), 7.67 (1H, s), 7.41~7.59 (8H, m), 7.25 (4H, s)
693 δ= 8.97(1H, d), 8.12(1H, d), 7.75 (4H, d), 7.37~7.59 (20H, m)
420 δ= 8.12(2H, d), 8.03(1H, d), 7.94~7.95 (2H, t), 7.37~7.79 (25H, m)
432 δ= 8.12(2H, d), 8.03(1H, d), 7.19~7.90 (21H, m), 7.06 (1H, d)
440 δ=7.94~8.12 (7H, m), 7.79 (2H, d), 7.28~7.59 (15H, m), 7.08~7.14 (3H, m), 6.97 (1H, d)
447 δ= 8.95(1H, d), 8.50(1H, d), 8.03~8.12(5H, m), 7.94~7.95 (2H, t), 7.37~7.77 (15H, m), 7.24 (2H, t), 7.00~7.08 (3H, m)
455 δ= 8.95(1H, d), 8.50(1H, d), 8.20(1H, d), 8.03~8.12(4H, m), 7.94~7.95 (2H, t), 7.41~7.77 (12H, m), 7.17~7.25 (9H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
467 δ=7.94~8.12 (10H, m), 7.81 (1H, t), 7.39~7.63 (13H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
475 δ= 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.32(1H, d), 8.12~8.22(3H, m), 8.03(1H, d), 7.93~7.95 (3H, t), 7.81(1H, d), 7.49~7.70 (10H, m), 7.24 (2H, t), 7.00~7.08 (3H, m)
487 δ= 8.45(1H, d), 8.03~8.13(7H, m), 7.93~7.95 (3H, t), 7.79~7.81 (3H, m), 7.41~7.59 (12H, m), 7.24 (2H, t), 7.00~7.08 (3H, m)
495 δ=8.03~8.15(6H, m), 7.81~7.95 (7H, m), 7.24~7.59 (17H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
507 δ=8.10~8.12(6H, m), 7.95~7.99 (2H, m), 7.75 (2H, d), 7.39~7.59 (10H, m), 7.24 (2H, t), 7.00~7.08 (5H, m)
515 δ=8.12~8.15(6H, m), 7.95~7.99 (2H, m), 7.75~7.81 (5H, m), 7.39~7.63 (13H, m), 7.25 (4H, s)
531 δ= 8.12(4H, d), 7.85~7.99 (4H, m), 7.24 (4H, t), 7.27~7.59 (20H, m), 7.06 (1H, s)
543 δ= 8.95(1H, d), 8.50(1H, d), 8.09~8.20(6H, m), 7.77(1H, t), 7.50~7.59 (3H, m), 7.39(1H, t), 7.24 (4H, t), 7.00~7.08 (6H, m)
555 δ= 8.95(1H, d), 8.50(1H, d), 8.09~8.20(6H, m), 7.95~7.99 (3H, t), 7.75~7.77 (3H, t), 7.39~7.59 (6H, m), 7.17~7.27 (9H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
565 δ=7.98~8.12(9H, m), 7.50~7.59 (4H, t), 7.24~7.39 (6H, m), 7.00~7.08 (6H, m)
579 δ= 8.55(2H, d), 8.32(2H, d), 8.12~8.22(6H, m), 7.95~7.99 (3H, t), 7.81(1H, t), 7.41~7.70 (13H, m), 7.24(2H, t), 7.00~7.08 (3H, m)
595 δ=8.08~8.22(7H, m), 7.79~7.99 (7H, m), 7.24~7.68 (17H, m), 7.00~7.08 (3H, m)
620 δ=8.12~8.24(5H, m), 7.95(1H, s), 7.75(6H, t), 7.37~7.55 (19H, m)
636 δ= 8.55(1H, d), 8.45(1H, d), 8.32(1H, d), 8.12~8.24(5H, m), 7.93~7.95 (2H, t), 7.70~7.78 (5H, m), 7.40~7.59 (12H, m), 7.11(2H, s)
655 δ= 8.55(1H, d), 8.32(1H, d), 8.12~8.22(4H, m), 7.95(1H, s), 7.41~7.75 (22H, m), 7.25(4H, s)
660 δ= 8.55(1H, d), 8.32(1H, d), 8.12(2H, d), 7.95(1H, s), 7.70~7.75 (5H, m), 7.37~7.59 (10H, m)
673 δ= 8.55(2H, d), 8.45(1H, d), 8.32(2H, d), 8.12(2H, d), 7.70(2H, t), 7.49~7.59 (4H, m), 7.24(4H, t), 7.00~7.08 (6H, m)
700 δ= 7.94~8.12(5H, m), 7.79(2H, d), 7.41~7.68(6H, m),
689 Proton(H) 없어 검출 안 됨
690 Proton(H) 없어 검출 안 됨
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
20 Molecular Weight: 629.82 688 Molecular Weight: 724.03
24 Molecular Weight: 705.92 693 Molecular Weight: 726.94
32 Molecular Weight: 792.01 420 Molecular Weight: 629.82
40 Molecular Weight: 643.80 432 Molecular Weight: 792.01
48 Molecular Weight: 603.78 440 Molecular Weight: 643.80
56 Molecular Weight: 679.88 447 Molecular Weight: 603.78
64 Molecular Weight: 755.98 455 Molecular Weight: 679.88
71 Molecular Weight: 693.86 467 Molecular Weight: 617.77
72 Molecular Weight: 743.92 475 Molecular Weight: 633.83
80 Molecular Weight: 759.98 487 Molecular Weight: 709.92
96 Molecular Weight: 816.03 495 Molecular Weight: 765.97
98 Molecular Weight: 782.02 507 Molecular Weight: 553.72
120 Molecular Weight: 629.82 515 Molecular Weight: 679.88
138 Molecular Weight: 643.80 531 Molecular Weight: 792.01
141 Molecular Weight: 719.90 543 Molecular Weight: 527.68
179 Molecular Weight: 709.92 555 Molecular Weight: 679.88
191 Molecular Weight: 767.99 565 Molecular Weight: 567.71
220 Molecular Weight: 629.82 579 Molecular Weight: 709.92
228 Molecular Weight: 669.89 595 Molecular Weight: 765.97
236 Molecular Weight: 709.95 620 Molecular Weight: 629.82
243 Molecular Weight: 527.68 636 Molecular Weight: 683.89
251 Molecular Weight: 653.84 655 Molecular Weight: 679.88
259 Molecular Weight: 729.94 660 Molecular Weight: 629.82
292 Molecular Weight: 818.05 673 Molecular Weight: 583.77
332 Molecular Weight: 792.01 700 Molecular Weight: 647.93
377 Molecular Weight: 659.86 689 Molecular Weight: 661.01
684 Molecular Weight: 714.97 690 Molecular Weight: 661.01
<실험예>
실험예 1.
실험예 1-1. 유기 발광 소자의 제작
OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO 박막을 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올 및 증류수를 순차적으로 사용하여 5분간 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다.
진공 증착 장비 내의 셀에 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 PCTKR2022005150-appb-I000061
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 표 5에 기재된 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 하기 비교 화합물을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å 두께의 정공 수송층을 증착하였다.
상기와 같이 정공 주입층 및 정공 수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층으로서 하기 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 도펀트 재료인 D1을 호스트 재료 대비 5%로 진공 증착시켰다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000062
Figure PCTKR2022005150-appb-I000063
그 후 전자 수송층으로서 하기 구조식 E1의 화합물을 300Å 두께로 증착하였다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000064
그 후 전자 주입층으로 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하였고, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al)을 1,000Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제작하였다. 한편, 유기 발광 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8 torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제작에 사용하였다.
이때, 상기 비교예의 정공 수송층에서 사용된 비교 화합물은 하기와 같다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000065
Figure PCTKR2022005150-appb-I000066
실험예 1-2. 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이언스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 700 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간인 수명 T95을 측정하였다.
상기 제조방법에 따라 제조된 청색 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율, 색좌표(CIE) 및 수명(T95)을 측정한 결과는 표 5와 같다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 CIE
(x, y)		 수명
(T95)
실시예 1 20 4.80 6.60 (0.134, 0.100) 53
실시예 2 24 4.78 6.64 (0.134, 0.100) 49
실시예 3 32 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 47
실시예 4 40 4.73 6.70 (0.134, 0.101) 48
실시예 5 48 4.79 6.68 (0.134, 0.101) 50
실시예 6 56 4.78 6.73 (0.134, 0.100) 49
실시예 7 64 4.81 6.70 (0.134, 0.100) 49
실시예 8 71 4.84 6.68 (0.134, 0.100) 46
실시예 9 72 4.79 6.60 (0.134, 0.100) 47
실시예 10 80 4.76 6.81 (0.134, 0.101) 49
실시예 11 96 4.88 6.74 (0.134, 0.101) 50
실시예 12 98 4.83 6.70 (0.134, 0.100) 46
실시예 13 120 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 44
실시예 14 138 4.69 6.68 (0.134, 0.101) 49
실시예 15 141 4.61 6.83 (0.134, 0.101) 50
실시예 16 179 4.80 6.60 (0.134, 0.100) 53
실시예 17 191 4.78 6.64 (0.134, 0.100) 49
실시예 18 220 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 47
실시예 19 228 4.73 6.70 (0.134, 0.101) 48
실시예 20 236 4.79 6.68 (0.134, 0.101) 50
실시예 21 243 4.78 6.73 (0.134, 0.100) 49
실시예 22 251 4.81 6.70 (0.134, 0.100) 49
실시예 23 259 4.84 6.68 (0.134, 0.100) 46
실시예 24 292 4.79 6.60 (0.134, 0.100) 47
실시예 25 332 4.76 6.81 (0.134, 0.101) 49
실시예 26 377 4.88 6.74 (0.134, 0.101) 50
실시예 27 684 4.83 6.70 (0.134, 0.100) 46
실시예 28 688 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 44
실시예 29 693 4.69 6.68 (0.134, 0.101) 49
실시예 30 420 4.61 6.83 (0.134, 0.101) 50
실시예 31 432 4.80 6.60 (0.134, 0.100) 53
실시예 32 440 4.78 6.64 (0.134, 0.100) 49
실시예 33 447 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 47
실시예 34 455 4.73 6.70 (0.134, 0.101) 48
실시예 35 467 4.79 6.68 (0.134, 0.101) 50
실시예 36 475 4.78 6.73 (0.134, 0.100) 49
실시예 37 487 4.81 6.70 (0.134, 0.100) 49
실시예 38 495 4.84 6.68 (0.134, 0.100) 46
실시예 39 507 4.79 6.60 (0.134, 0.100) 47
실시예 40 515 4.76 6.81 (0.134, 0.101) 49
실시예 41 531 4.88 6.74 (0.134, 0.101) 50
실시예 42 543 4.83 6.70 (0.134, 0.100) 46
실시예 43 555 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 44
실시예 44 565 4.69 6.68 (0.134, 0.101) 49
실시예 45 579 4.61 6.83 (0.134, 0.101) 50
실시예 46 595 4.81 6.70 (0.134, 0.100) 49
실시예 47 620 4.84 6.68 (0.134, 0.100) 46
실시예 48 636 4.79 6.60 (0.134, 0.100) 47
실시예 49 655 4.76 6.81 (0.134, 0.101) 49
실시예 50 660 4.88 6.74 (0.134, 0.101) 50
실시예 51 673 4.83 6.70 (0.134, 0.100) 46
실시예 52 700 4.75 6.69 (0.134, 0.100) 44
실시예 53 689 4.69 6.68 (0.134, 0.101) 49
실시예 54 690 4.61 6.83 (0.134, 0.101) 50
비교예 1 NPB 5.16 6.10 (0.134, 0.101) 32
비교예 2 HT1 5.19 6.11 (0.134, 0.101) 33
비교예 3 HT2 5.20 6.19 (0.134, 0.101) 31
비교예 4 HT3 5.20 6.22 (0.134, 0.101) 35
비교예 5 HT4 5.20 6.22 (0.134, 0.101) 38
비교예 6 HT5 5.20 6.11 (0.134, 0.101) 35
비교예 7 HT6 5.20 6.22 (0.134, 0.101) 38
상기 표 5의 결과로부터, 본 발명의 헤테로 고리 화합물을 포함하는 정공 수송층 재료를 이용한 유기 발광 소자는 비교예에 비해 구동 전압이 낮고, 발광 효율 및 수명이 현저히 개선되었음을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 본 발명의 헤테로 고리 화합물은 아민의 비공유 전자쌍이 정공의 흐름을 우수하게 하며, 정공 수송층의 정공 전달 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 정공(hole) 특성을 강화한 상기 화학식 2의 Ar1 및 Ar2와 아민 부위가 결합함에 따라 아민 유도체의 평면성 및 유리 전이 온도를 높여 본 발명의 헤테로 고리 화합물의 열적 안정성이 높아진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 Ar1 및 Ar2가 헤테로 고리 화합물의 에너지 레벨을 비편재화(delocalizaion)시켜 호모(HOMO) 에너지를 안정화시킴으로써 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명이 우수함을 확인할 수 있었다.
더불어, 밴드갭(band gap) 및 T1값(삼중항 상태(Triple state)의 에너지 준위값)의 조절을 통하여 정공 전달 능력이 향상되고, 분자의 안정성도 높아지기 때문에, 유기 발광 소자의 구동전압을 낮추고, 발광 효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 유기 발광 소자의 수명 특성을 향상시킴을 확인할 수 있었다.
상기 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미하고, 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
실험예 2.
실험예 2-1. 유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO(Indium Tin Oxide)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO의 일함수 증대 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
이어서, 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å의 두께로 정공 주입층을 증착하였다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000067
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 PCTKR2022005150-appb-I000068
이후 발광 보조층으로 하기 표 6에 기재된 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 하기 비교 화합물을 100Å의 두께로 증착하였다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole)의 화합물을 400Å로 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 200Å로 증착하였다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000069
Figure PCTKR2022005150-appb-I000070
마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å의 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al)을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
한편, 유기 발광 소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제조에 사용하였다.
이때, 상기 비교예의 발광 보조층에서 사용된 비교 화합물은 하기와 같다.
Figure PCTKR2022005150-appb-I000071
Figure PCTKR2022005150-appb-I000072
실험예 2-2. 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이언스사의 M7000으로 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간인 수명 T90을 측정하였다.
상기 제조방법에 따라 제조된 녹색 유기 발광 소자의 구동전압, 발광효율 및 수명(T90)을 측정한 결과는 표 6과 같다.
화합물 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 수명
(T90)
실시예 55 20 4.73 6.68 208
실시예 56 24 4.80 6.74 220
실시예 57 32 4.77 6.66 253
실시예 58 40 4.76 6.63 213
실시예 59 48 4.76 6.72 213
실시예 60 56 4.73 6.80 197
실시예 61 64 4.79 6.73 220
실시예 62 71 4.70 6.70 210
실시예 63 72 4.76 6.69 240
실시예 64 80 4.73 6.71 256
실시예 65 96 4.80 6.73 224
실시예 66 98 4.73 6.69 213
실시예 67 120 4.81 6.75 242
실시예 68 138 4.79 6.73 222
실시예 69 141 4.76 6.63 213
실시예 70 179 4.76 6.72 213
실시예 71 191 4.75 6.70 250
실시예 72 220 4.80 6.74 220
실시예 73 228 4.77 6.66 253
실시예 74 236 4.76 6.63 213
실시예 75 243 4.76 6.72 213
실시예 76 251 4.73 6.80 197
실시예 77 259 4.79 6.73 220
실시예 78 292 4.70 6.70 210
실시예 79 332 4.76 6.69 240
실시예 80 377 4.73 6.71 256
실시예 81 684 4.80 6.73 224
실시예 82 688 4.73 6.69 213
실시예 83 693 4.81 6.75 242
실시예 84 420 4.79 6.73 222
실시예 85 432 4.76 6.63 213
실시예 86 440 4.76 6.72 213
실시예 87 447 4.73 6.80 197
실시예 88 455 4.79 6.73 220
실시예 89 467 4.70 6.70 210
실시예 90 475 4.76 6.69 240
실시예 91 487 4.73 6.71 256
실시예 92 495 4.80 6.73 224
실시예 93 507 4.73 6.69 213
실시예 94 515 4.81 6.75 242
실시예 95 531 4.79 6.73 222
실시예 96 543 4.76 6.63 213
실시예 97 555 4.76 6.72 213
실시예 98 565 4.73 6.80 197
실시예 99 579 4.79 6.73 220
실시예 100 595 4.70 6.70 210
실시예 101 620 4.76 6.69 240
실시예 102 636 4.73 6.71 256
실시예 103 655 4.80 6.73 224
실시예 104 660 4.73 6.69 213
실시예 105 673 4.81 6.75 242
실시예 106 700 4.79 6.73 222
실시예 107 689 4.76 6.72 213
실시예 108 690 4.73 6.80 197
비교예 8 NPB 5.32 6.18 172
비교예 9 HT1 5.36 6.14 171
비교예 10 HT2 5.30 6.18 182
비교예 11 HT3 5.33 6.16 167
비교예 12 HT4 5.30 6.10 178
비교예 13 HT5 5.20 6.22 168
비교예 14 HT6 5.19 6.22 149
상기 표 6의 결과에서, 발광 보조층 형성 시에 본 발명의 헤테로 고리 화합물을 사용한 실시예 55 내지 108의 유기 발광 소자는 상기 화학식 2 및 화학식 3의 치환기를 가짐에 따라 호모(HOMO) 에너지 레벨을 비편재화(delocalizaion)시켜 호모 에너지를 안정화시킬 수 있다. 그에 따라, 전자 수송층의 반대편에서 전자가 넘어오는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 발광 보조층 형성시 비교예 8 내지 14의 유기 발광 소자 보다 구동 전압이 낮고, 발광 효율 및 수명이 우수한 것을 알 수 있었다.
[부호의 설명]
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 (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000073
    상기 화학식 1에 있어서,
    상기 R1 내지 R10은 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; -P(=O)R101R102; -SiR101R102R103; 하기 화학식 2로 표시되는 기; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
    상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
    상기 R5 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 기; 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000074
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000075
    상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    상기 m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우 L1은 서로 같거나 상이하고, n이 2 이상인 경우 L2는 서로 같거나 상이하다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는, 헤테로 고리 화합물:
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000076
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000077
    상기 화학식 4 및 5에 있어서,
    상기 R11 내지 R13은 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; -P(=O)R101R102; 및 -SiR101R102R103로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
    상기 a는 0 내지 3의 정수이며, a가 2 이상일 경우 R11은 서로 같거나 싱아히고,
    상기 b는 0 내지 2의 정수이며, b가 2 이상일 경우 R12는 서로 같거나 상이하고,
    상기 c는 0 내지 4의 정수이며, c가 2 이상일 경우 R13은 서로 같거나 상이하고,
    상기 Ar1, Ar2, L1 및 m은 상기 화학식 2의 정의와 동일하며,
    상기 Ar3, L2 및 n은 상기 화학식 3의 정의와 동일하다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 6 또는 화학식 7로 표시되는, 헤테로 고리 화합물:
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000078
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000079
    상기 화학식 6 및 7에 있어서,
    상기 R21 내지 R26은 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; -P(=O)R101R102; 및 -SiR101R102R103로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 방향족 탄화수소 고리; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로 고리를 형성하며, 상기 R101, R102, 및 R103은 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 헤테로아릴기이며,
    상기 d는 0 내지 3의 정수이며, d가 2 이상일 경우 R21은 서로 같거나 상이하고,
    상기 Ar1, Ar2, L1 및 m은 상기 화학식 2의 정의와 동일하며,
    상기 Ar3, L2 및 n은 상기 화학식 3의 정의와 동일하다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기인, 헤테로 고리 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기인, 헤테로 고리 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로 고리 화합물은 치환기로서 중수소를 포함하지 않거나, 수소 원자와 중수소 원자의 총수에 대한 중수소의 함량이 1% 내지 100%인, 헤테로 고리 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인, 헤테로 고리 화합물:
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000080
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000081
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000082
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000083
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000084
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000085
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000086
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000087
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000088
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000089
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000090
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000091
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000092
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000093
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000094
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000095
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000096
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000097
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000098
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000099
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000100
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000101
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000102
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000103
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000104
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000105
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000106
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000107
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000108
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000109
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000110
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000111
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000112
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000113
    Figure PCTKR2022005150-appb-I000114
  8. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층;을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층 중 1 층 이상은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 발광 보조층을 포함하고, 상기 발광 보조층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유기물층은 전자 주입층, 정공 주입층, 전자 수송층 또는 정공 저지층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 정공 주입층, 전자 수송층 또는 정공 저지층은 상기 헤테로 고리 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 주입층, 전자 수송층 및 전자 저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
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