WO2024101687A1 - 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 - Google Patents

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

Info

Publication number
WO2024101687A1
WO2024101687A1 PCT/KR2023/015850 KR2023015850W WO2024101687A1 WO 2024101687 A1 WO2024101687 A1 WO 2024101687A1 KR 2023015850 W KR2023015850 W KR 2023015850W WO 2024101687 A1 WO2024101687 A1 WO 2024101687A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
formula
substituted
unsubstituted
organic light
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/015850
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최의정
이현주
서영범
노영석
김동준
최대혁
Original Assignee
엘티소재주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220149938A external-priority patent/KR20240068461A/ko
Application filed by 엘티소재주식회사 filed Critical 엘티소재주식회사
Publication of WO2024101687A1 publication Critical patent/WO2024101687A1/ko

Links

Images

Definitions

  • the present invention relates to heterocyclic compounds, organic light-emitting devices containing the same, and compositions for organic material layers of organic light-emitting devices.
  • An electroluminescent device is a type of self-luminous display device and has the advantage of a wide viewing angle, excellent contrast, and fast response speed.
  • Organic light-emitting devices have a structure in which an organic thin film is placed between two electrodes. When voltage is applied to an organic light emitting device with this structure, electrons and holes injected from two electrodes combine in the organic thin film to form a pair and then annihilate, emitting light.
  • the organic thin film may be composed of a single layer or multiple layers, depending on need.
  • the material of the organic thin film may have a light-emitting function as needed.
  • a compound that can independently form a light-emitting layer may be used, or a compound that can act as a host or dopant of a host-dopant-based light-emitting layer may be used.
  • compounds that can perform functions such as hole injection, hole transport, electron blocking, hole blocking, electron transport, electron injection, and charge generation layer may be used.
  • the present invention seeks to provide a heterocyclic compound, an organic light-emitting device containing the same, and a composition for the organic material layer of the organic light-emitting device.
  • a heterocyclic compound represented by the following formula (1) is provided.
  • X is O or S
  • Ar1 is a substituted or unsubstituted aryl group of C6 to C60,
  • Ar2 is an aryl group of C6 to C60 in which at least one deuterium is substituted
  • R1, R2, Ra and Rb are the same or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; Cyano group; Substituted or unsubstituted C1 to C60 alkyl group; A substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group,
  • a1 is an integer from 0 to 3, and when a1 is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • a2 is an integer from 0 to 3, and when a2 is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • n is an integer from 0 to 7, and when m is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • n is an integer from 0 to 7, and when n is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • the deuterium substitution rate is 60% to 100%.
  • a first electrode a second electrode provided opposite to the first electrode; And an organic light-emitting device comprising at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic material layer includes a heterocyclic compound represented by Formula 1. provides.
  • an organic light-emitting device wherein the organic material layer further includes a heterocyclic compound represented by the following formula (2).
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted C6 to C60 arylene group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroarylene group,
  • p is an integer from 0 to 4, and when p is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • Ar3 to Ar5 are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted aryl group of C6 to C60; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group.
  • a heterocyclic compound represented by Formula 1 and a composition for an organic material layer of an organic light-emitting device comprising a heterocyclic compound represented by Formula 2.
  • the heterocyclic compounds described herein can be used as organic layer materials for organic light-emitting devices.
  • it can serve as a light emitting material, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material, etc. in an organic light emitting device.
  • it can be used as a material for the charge generation layer and electron transport layer of an organic light emitting device.
  • one or more types of heterocyclic compounds represented by Formula 1 may be used, and may be used as materials for the charge generation layer and the electron transport layer. In particular, it can be used as a material for the charge generation layer and electron transport layer of an organic light-emitting device by introducing various substituents and changing the bonding positions of the substituents to adjust the bandgap.
  • the heterocyclic compound of the present invention has the advantage of faster transfer of holes and electrons by having a deuterium substitution rate of 60% to 100% in the remaining portion except Ar1 in the structure of Formula 1.
  • the heterocyclic compound of the present invention when used in the light-emitting layer of an organic light-emitting device, the driving voltage of the device is lowered, the efficiency of the device is increased, and the lifespan is extended.
  • 1 to 3 are diagrams schematically showing the stacked structure of an organic light-emitting device according to an exemplary embodiment of the present application.
  • substitution means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a compound is changed to another substituent.
  • the position to be substituted is not limited as long as it is the position where the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent can be substituted, and if two or more substituents are substituted. , two or more substituents may be the same or different from each other.
  • substitution means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a compound is changed to another substituent.
  • the position to be substituted is not limited as long as it is the position where the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent can be substituted, and if two or more substituents are substituted. , two or more substituents may be the same or different from each other.
  • “when a substituent is not indicated in the chemical formula or compound structure” may mean that all positions that can appear as substituents are hydrogen or deuterium. That is, in the case of deuterium, it is an isotope of hydrogen, and some hydrogen atoms may be the isotope deuterium, and in this case, the content of deuterium may be 0% to 100%.
  • the content of deuterium is 0%, the content of hydrogen is 100%, and all substituents are hydrogen, etc., explicitly excluding deuterium. Otherwise, hydrogen and deuterium can be used together in compounds.
  • deuterium is one of the isotopes of hydrogen and is an element that has a deuteron, consisting of one proton and one neutron, as its nucleus.
  • Hydrogen- It can be expressed as 2, and the element symbol can also be written as D or 2 H.
  • isotopes refer to atoms having the same atomic number (Z) but different mass numbers (A). Isotopes have the same number of protons but do not contain neutrons. It can also be interpreted as an element with a different number of neutrons.
  • the deuterium content of 20% in the phenyl group represented by means that the total number of substituents that the phenyl group can have is 5 (T1 in the formula), and if the number of deuteriums among them is 1 (T2 in the formula), it will be expressed as 20%. You can. That is, the deuterium content of 20% in the phenyl group can be expressed by the following structural formula.
  • a phenyl group with a deuterium content of 0% may mean a phenyl group that does not contain deuterium atoms, that is, has 5 hydrogen atoms.
  • halogen may be fluorine, chlorine, bromine, or iodine.
  • the alkyl group includes a straight chain or branched chain having 1 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • the carbon number of the alkyl group may be 1 to 60, specifically 1 to 40, and more specifically 1 to 20.
  • Specific examples include methyl group, ethyl group, propyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, 1-methyl-butyl group, 1- Ethyl-butyl group, pentyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 4-methyl- 2-pentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, heptyl group, n-heptyl group, 1-methylhexyl group, octyl group, n-octyl group, tert-octyl group, 1-methylheptyl group Ty
  • the alkenyl group includes a straight chain or branched chain having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • the alkenyl group may have 2 to 60 carbon atoms, specifically 2 to 40 carbon atoms, and more specifically 2 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples include vinyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 3-methyl-1 -Butenyl group, 1,3-butadienyl group, allyl group, 1-phenylvinyl-1-yl group, 2-phenylvinyl-1-yl group, 2,2-diphenylvinyl-1-yl group, 2-phenyl-2 -(naphthyl-1-yl)vinyl-1-yl group, 2,2-bis(diphenyl-1-yl)vinyl-1-yl group, stilbenyl group, styrenyl group, etc., but is not limited to these.
  • the alkynyl group includes a straight chain or branched chain having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • the carbon number of the alkynyl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, and more specifically, 2 to 20.
  • a haloalkyl group refers to an alkyl group substituted with a halogen group, and specific examples include -CF 3 and -CF 2 CF 3 , but are not limited thereto.
  • the alkoxy group is represented by -O(R101), and examples of the above-described alkyl group may be applied to R101.
  • the aryloxy group is represented by -O(R102), and examples of the above-described aryl groups may be applied to R102.
  • alkylthioxy group is represented by -S(R103), and examples of the alkyl groups described above may be applied to R103.
  • the arylthioxy group is represented by -S(R104), and examples of the above-described aryl groups may be applied to R104.
  • the cycloalkyl group includes a monocyclic or polycyclic ring having 3 to 60 carbon atoms and may be further substituted by another substituent.
  • polycyclic refers to a group in which a cycloalkyl group is directly connected to 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, or a heteroaryl group.
  • the carbon number of the cycloalkyl group may be 3 to 60, specifically 3 to 40, and more specifically 5 to 20.
  • the heterocycloalkyl group contains O, S, Se, N or Si as a hetero atom, contains a monocyclic or polycyclic ring having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • polycyclic refers to a group in which a heterocycloalkyl group is directly connected to 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, or a heteroaryl group.
  • the carbon number of the heterocycloalkyl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, and more specifically 3 to 20.
  • the aryl group includes a monocyclic or polycyclic ring having 6 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • polycyclic refers to a group in which an aryl group is directly connected to or condensed with another ring group.
  • the other ring group may be an aryl group, but may also be another type of ring group, such as a cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, heteroaryl group, etc.
  • the aryl group includes a spiro group.
  • the aryl group may have 6 to 60 carbon atoms, specifically 6 to 40 carbon atoms, and more specifically 6 to 25 carbon atoms.
  • aryl group examples include phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, anthryl group, chrysenyl group, phenanthrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, and phenalenyl group.
  • pyrenyl group, tetracenyl group, pentacenyl group, fluorenyl group, indenyl group, acenaphthylenyl group, benzofluorenyl group, spirobifluorenyl group, 2,3-dihydro-1H-indenyl group, these Condensation ring groups, etc. may be included, but are not limited thereto.
  • terphenyl group may be selected from the following structures.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may combine with each other to form a ring.
  • the heteroaryl group contains S, O, Se, N or Si as a hetero atom, contains a monocyclic or polycyclic ring having 2 to 60 carbon atoms, and may be further substituted by another substituent.
  • the polycyclic refers to a group in which a heteroaryl group is directly connected to 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, heterocycloalkyl group, or aryl group.
  • the carbon number of the heteroaryl group may be 2 to 60, specifically 2 to 40, and more specifically 3 to 25.
  • heteroaryl group examples include pyridine group, pyrrole group, pyrimidine group, pyridazine group, furan group, thiophene group, imidazole group, pyrazole group, oxazole group, isoxazole group, thiazole group, isothiazole group, Triazole group, furazine group, oxadiazole group, thiadiazole group, dithiazole group, tetrazolyl group, pyran group, thiopyran group, diazine group, oxazine group, thiazine group, dioxine group, triazine group, tetrazine group, quinoline group, Isoquinoline group, quinazoline group, isoquinazoline group, quinozoline group, naphthyridine group, acridine group, phenanthridine group, imidazopyridine group, diazanaphthalene group, triazindene
  • an additional substituent may be substituted on the nitrogen or carbon of the carbazole.
  • benzocarbazole group may have any one of the following structures.
  • the dibenzocarbazole group may have any one of the following structures.
  • the naphthobenzofuran group may have any of the following structures.
  • the naphthobenzothiophene group may have any one of the following structures.
  • the silyl group is a substituent that contains Si and is directly connected to the Si atom as a radical, and is represented by -Si(R107)(R108)(R109), and R107 to R109 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; Alkyl group; alkenyl group; Alkoxy group; Cycloalkyl group; heterocycloalkyl group; Aryl group; And it may be a substituent consisting of at least one of a heteroaryl group.
  • silyl groups include: (trimethylsilyl group), (triethylsilyl group), (t-butyldimethylsilyl group), (vinyldimethylsilyl group), (propyldimethylsilyl group), (triphenylsilyl group), (diphenylsilyl group), (phenylsilyl group), etc., but is not limited thereto.
  • the phosphine oxide group includes, but is not limited to, dimethylphosphine oxide, diphenylphosphine oxide, and dinaphthylphosphine oxide.
  • the amine group is represented by -N(R112)(R113), and R112 and R113 are the same or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; Alkyl group; alkenyl group; Alkoxy group; Cycloalkyl group; heterocycloalkyl group; Aryl group; And it may be a substituent consisting of at least one of a heteroaryl group.
  • the amine group is -NH 2 ; Monoalkylamine group; monoarylamine group; Monoheteroarylamine group; dialkylamine group; Diarylamine group; Diheteroarylamine group; Alkylarylamine group; Alkylheteroarylamine group; and an arylheteroarylamine group, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 30.
  • amine group examples include methylamine group, dimethylamine group, ethylamine group, diethylamine group, phenylamine group, naphthylamine group, biphenylamine group, dibiphenylamine group, anthracenylamine group, 9- Methyl-anthracenylamine group, diphenylamine group, phenylnaphthylamine group, ditolylamine group, phenyltolylamine group, triphenylamine group, biphenylnaphthylamine group, phenylbiphenylamine group, biphenyl fluores
  • examples include a nylamine group, phenyltriphenylenylamine group, and biphenyltriphenylenylamine group, but are not limited to these.
  • the examples of the aryl group described above may be applied, except that the arylene group is a divalent group.
  • heteroaryl group described above may be applied, except that the heteroarylene group is a divalent group.
  • an “adjacent” group may mean a substituent substituted on an atom directly connected to the atom on which the substituent is substituted, a substituent located closest to the substituent in terms of structure, or another substituent substituted on the atom on which the substituent is substituted. You can. For example, two substituents substituted at ortho positions in a benzene ring and two substituents substituted at the same carbon in an aliphatic ring can be interpreted as “adjacent” groups.
  • Hydrocarbon rings and heterocycles that can be formed by adjacent groups include aliphatic hydrocarbon rings, aromatic hydrocarbon rings, aliphatic heterocycles, and aromatic heterocycles, and the rings are each of the above-described cycloalkyl groups and aryl groups, except that they are not monovalent. Structures exemplified by groups, heterocycloalkyl groups, and heteroaryl groups can be applied.
  • a group not indicated as a substituent may mean that all groups represented by hydrogen can be replaced by deuterium. i.e. hydrogen; Alternatively, it may indicate that deuterium can be substituted for each other.
  • the single bond dissociation energy of carbon and deuterium is higher than that of carbon and hydrogen. Therefore, the structure substituted with deuterium increases the thermal stability of the molecule, which has the effect of improving the lifespan of the device using it.
  • the deuterium substitution rate of the remaining portions excluding Ar1 is 60% to 100%, which has the advantage of faster transfer of holes or electrons.
  • a heterocyclic compound represented by the following formula (1) is provided.
  • X is O or S
  • Ar1 is a substituted or unsubstituted aryl group of C6 to C60,
  • Ar2 is an aryl group of C6 to C60 in which at least one deuterium is substituted
  • R1, R2, Ra and Rb are the same or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; Cyano group; Substituted or unsubstituted C1 to C60 alkyl group; A substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group,
  • a1 is an integer from 0 to 3, and when a1 is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • a2 is an integer from 0 to 3, and when a2 is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • n is an integer from 0 to 7, and when m is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • n is an integer from 0 to 7, and when n is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • the deuterium substitution rate is 60% to 100%.
  • the formula 1 The deuterium substitution rate may be 70% to 100%.
  • the deuterium substitution rate may be 80% to 100%.
  • the deuterium substitution rate may be 90% to 100%.
  • the formula 1 The deuterium substitution rate may be 100%.
  • Formula 1 may be represented by the following structural formulas A to C.
  • the deuterium substitution rate of the structure in which structural formula A and structural formula C are combined is 60% to 100%
  • the deuterium substitution rate of the structure in which structural formula A and structural formula C are combined may be 60% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of the structure in which structural formula A and structural formula C are combined may be 80% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of the structure in which structural formula A and structural formula C are combined may be 90% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of the structure in which structural formula A and structural formula C are combined may be 100%.
  • the deuterium substitution rate of Ar2, R1, R2, Ra, and Rb may be 70% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of Ar2, R1, R2, Ra, and Rb may be 80% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of Ar2, R1, R2, Ra, and Rb may be 90% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of Ar2, R1, R2, Ra, and Rb may be 100%.
  • the deuterium substitution rate of Ar2, R1, R2, Ra, and Rb may be 70% to 100%.
  • the deuterium substitution rate of structural formula B may be 50% or less.
  • the deuterium substitution rate of structural formula B may be 30% or less.
  • the deuterium substitution rate of structural formula B may be 10% or less.
  • the deuterium substitution rate of structural formula B may be 0%.
  • the deuterium substitution rate of Ar1 may be 0%.
  • m+n 14
  • the deuterium substitution rate of Ra and Rb may be 60% or more.
  • m+n is 14, and the deuterium substitution rate of Ra and Rb may be 70% or more and 100% or less.
  • m+n is 14, and the deuterium substitution rate of Ra and Rb may be 80% or more and 100% or less.
  • m+n is 14, and the deuterium substitution rate of Ra and Rb may be 90% or more and 100% or less.
  • m+n 14
  • the deuterium substitution rate of Ra and Rb may be 100%.
  • m+n 14 means that the sum of the number of Ra and Rb substituents in biscarbazole of Formula 1 is 14.
  • a1+a2 is 6, and the deuterium substitution rate of R1 and R2 may be 60% or more.
  • a1+a2 is 6, and the deuterium substitution rate of R1 and R2 may be 70% or more and 100% or less.
  • a1+a2 is 6, and the deuterium substitution rate of R1 and R2 may be 80% or more and 100% or less.
  • a1+a2 is 6, and the deuterium substitution rate of R1 and R2 may be 90% or more and 100% or less.
  • a1+a2 is 6, and the deuterium substitution rate of R1 and R2 may be 100%.
  • Formula 1 may be represented by any one of the following Formulas 1-1 to 1-4.
  • Formula 1 may be represented by any one of the following Formulas 1-5 to 1-8.
  • Ar1 may be a substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group.
  • Ar1 may be a C6 to C20 aryl group.
  • Ar1 is a phenyl group; Biphenyl group; Terphenyl group; naphthyl group; phenanthrene group; Or it may be a triphenylene group.
  • Ar1 is a phenyl group; Or it may be a biphenyl group.
  • Ar2 may be a C6 to C40 aryl group in which at least one deuterium is substituted.
  • Ar2 may be a C6 to C20 aryl group in which at least one deuterium is substituted.
  • Ar2 is a phenyl group substituted with at least one deuterium; A biphenyl group substituted with at least one deuterium; A terphenyl group substituted with at least one deuterium; A naphthyl group substituted with at least one deuterium; A phenanthrene group substituted with at least one deuterium; It may be a triphenylene group substituted with at least one deuterium.
  • Ar2 may be any one selected from the following structural formulas.
  • At least one deuterium may be substituted at a replaceable position.
  • Ar2 is a phenyl group substituted with at least one deuterium; A biphenyl group substituted with at least one deuterium; Alternatively, it may be a terphenyl group substituted with at least one deuterium.
  • R1, R2, Ra, and Rb are the same as or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Cyano group; Substituted or unsubstituted C1 to C40 alkyl group; Substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C40 heteroaryl group.
  • R1, R2, Ra, and Rb are the same as or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Cyano group; Substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group; Substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group.
  • R1, R2, Ra, and Rb are the same as or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; Or it may be a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group.
  • R1, R2, Ra, and Rb are the same as or different from each other and are each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted methyl group; Substituted or unsubstituted ethyl group; Or it may be a substituted or unsubstituted propyl group.
  • R1, R2, Ra, and Rb are the same as or different from each other and are each independently hydrogen; Or it may be deuterium.
  • a1 and a2 are each integers of 1 to 3, and when a1 and a2 are 2 or more, the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • a1 and a2 are each integers of 2 to 3, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • a1 and a2 are each 3, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers from 1 to 7, and when m is 2 or more, the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers from 2 to 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers of 3 to 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers of 4 to 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers of 5 to 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each integers of 6 to 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n and n are each 7, and the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • n is an integer from 0 to 7, and when n is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • Formula 1 may be represented by any one of the following Formulas 1-9 and 1-10.
  • Formula 1 provides a compound represented by any one of the following compounds.
  • the position and number of deuterium substitutions are not limited to the following compounds.
  • the compound is an example, and is not limited thereto, and may include other compounds included in Formula 1 containing additional substituents.
  • specific positions of deuterium substitution in the above compounds are excluded during the deuterium substitution and synthesis process, and hydrogen and deuterium may coexist.
  • a compound having the unique properties of the introduced substituents can be synthesized.
  • substituents mainly used in hole injection materials, hole transport materials, light-emitting materials, electron transport materials, and electron injection materials used in the manufacture of organic light-emitting devices into the core structure, a material that satisfies the conditions required for each organic layer can be created. It can be synthesized.
  • the band gap can be finely adjusted by introducing various substituents into the structure of Formula 1 or changing the bonding position, and on the other hand, the characteristics at the interface between organic layers can be improved.
  • the compound of Formula 1 has excellent thermal stability, and this thermal stability provides driving stability to the organic light-emitting device and improves lifespan characteristics.
  • a first electrode a second electrode provided opposite to the first electrode; and an organic light-emitting device comprising at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic material layer includes a heterocyclic compound represented by Formula 1. provides.
  • a first electrode a second electrode provided opposite to the first electrode; And an organic light-emitting device comprising at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic material layer includes one type of heterocyclic compound represented by Formula 1 above.
  • a light emitting device is provided.
  • a first electrode a second electrode provided opposite to the first electrode; And an organic light-emitting device comprising at least one organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one layer of the organic material layer includes two or more types of heterocyclic compounds represented by Formula 1.
  • An organic light emitting device is provided.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a light-emitting material for the light-emitting layer of an organic light-emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a host material for the light-emitting layer of an organic light-emitting device.
  • the first electrode may be an anode
  • the second electrode may be a cathode
  • the first electrode may be a cathode
  • the second electrode may be an anode
  • the organic light-emitting device may be a blue organic light-emitting device, and the heterocyclic compound according to 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 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 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 according to Formula 1 may be used as a light-emitting layer material of the blue organic light-emitting device.
  • the organic light-emitting device may be a green organic light-emitting device, and the heterocyclic compound represented by Formula 1 may be used as a light-emitting layer material 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 Formula 1 may be used as a light-emitting layer material of the red organic light-emitting device.
  • the organic light-emitting device of the present invention can be manufactured using conventional organic light-emitting device manufacturing methods and materials, except that one or more organic material layers are formed using the heterocyclic compound described above.
  • the heterocyclic compound may be formed into 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 application method refers to 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, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, etc. as an organic material layer.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited to this and may include a smaller number of organic material layers.
  • Ir(ppy) 3 a green phosphorescent dopant
  • a green phosphorescent dopant may be used as the iridium-based dopant.
  • (piq) 2 (Ir) (acac), a red phosphorescent dopant may be used as the iridium-based dopant.
  • an organic light-emitting device wherein the organic material layer of the organic light-emitting device includes a light-emitting layer, and the light-emitting layer includes the heterocyclic compound.
  • an organic light-emitting device wherein the organic material layer of the organic light-emitting device includes a light-emitting layer, the light-emitting layer includes a host material, and the host material includes the heterocyclic compound.
  • the organic material layer includes an electron injection layer or an electron transport layer, and the electron injection layer or the electron transport layer may include the heterocyclic compound.
  • the organic material layer may include a hole blocking layer, and the hole blocking layer may include the heterocyclic compound.
  • the organic material layer may include an electron blocking layer, and the electron blocking layer may include the heterocyclic compound.
  • the organic material layer includes a hole transport layer, a light emitting layer, or an electron blocking layer, and the hole transport layer, a light emitting layer, or an electron blocking layer may include the heterocyclic compound.
  • the organic material layer includes a hole transport layer or a hole transport auxiliary layer, and the hole transport layer or the hole transport auxiliary layer may include the heterocyclic compound.
  • anode material materials with a relatively high work function can be used as the anode material, and transparent conductive oxides, metals, or conductive polymers can 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); Combination of metal and oxide 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 are included, but are not limited to these.
  • the cathode material materials with a relatively low work function can be used, and metals, metal oxides, or conductive polymers can be used.
  • specific examples of the cathode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead, or alloys thereof; There are, but are not limited to, multi-layered materials such as LiF/Al or LiO 2 /Al.
  • hole injection material known hole injection materials may be used, for example, phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine disclosed in U.S. Patent No. 4,356,429 or described in Advanced Material, 6, p.677 (1994).
  • Starburst type amine derivatives such as tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine (TCTA), 4,4',4"-tri[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine (m- MTDATA), 1,3,5-tris[4-(3-methylphenylphenylamino)phenyl]benzene (m-MTDAPB), polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid, a soluble conductive polymer, or poly( 3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate), Polyaniline/Camphor sulfonic acid or polyaniline/ Poly(4-styrenesulfonate) (
  • pyrazoline derivatives As hole transport materials, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, etc. may be used, and low molecular or high molecular materials may also be used.
  • Electron transport materials include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, and fluorenone.
  • Derivatives, diphenyldicyanoethylene and its derivatives, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and its derivatives, etc. may be used, and not only low molecular substances but also high molecular substances may be used.
  • LiF is typically used as an electron injection material in the industry, but the present application is not limited thereto.
  • Red, green, or blue light-emitting materials may be used as the light-emitting material, and if necessary, two or more light-emitting materials may be mixed. At this time, two or more light emitting materials can be deposited and used from individual sources, or they can be premixed and deposited from a single source. Additionally, a fluorescent material can be used as a light-emitting material, but it can also be used as a phosphorescent material. As a light-emitting material, a material that emits light by combining holes and electrons injected from an anode and a cathode, respectively, may be used, but materials that participate in light emission together with a host material and a dopant material may also be used.
  • hosts of the same series may be mixed and used, or hosts of different series may be mixed and used.
  • any two or more types of materials among an n-type host material or a p-type host material can be selected and used as a host material for the light emitting layer.
  • the organic light emitting device may be a front emitting type, a rear emitting type, or a double-sided emitting type depending on the material used.
  • the heterocyclic compound according to an exemplary embodiment of the present application may function in organic electronic devices, including organic solar cells, organic photoreceptors, organic transistors, etc., on a principle similar to that applied to organic light-emitting devices.
  • the organic light emitting device of the present invention includes a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, a hole transport auxiliary layer,
  • It may further include one or two or more layers selected from the group consisting of an electron blocking layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the organic light emitting device of the present invention may further include one or two or more layers selected from the group consisting of a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • FIG. 1 to 3 illustrate the stacking order of electrodes and organic material layers of an organic light-emitting device according to an exemplary embodiment of the present application.
  • the scope of the present application be limited by these drawings, and structures of organic light-emitting devices known in the art may also be applied to the present application.
  • an organic light emitting device is shown in which an anode 200, an organic material layer 300, and a cathode 400 are sequentially stacked on a substrate 100.
  • an organic light-emitting device may be implemented in which a cathode, an organic material layer, and an anode are sequentially stacked on a substrate, as shown in FIG. 2.
  • Figure 3 illustrates the case where the organic material layer is multi-layered.
  • the organic light emitting device includes a hole injection layer 301, a hole transport layer 302, a light emitting layer 303, a hole blocking layer 304, an electron transport layer 305, and an electron injection layer 306.
  • the scope of the present application is not limited by this laminated structure, and if necessary, the remaining layers except the light-emitting layer may be omitted, and other necessary functional layers may be added.
  • an organic light-emitting device in which the organic material layer of the organic light-emitting device including the heterocyclic compound represented by Formula 1 further includes a heterocyclic compound represented by Formula 2 below.
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted C6 to C60 arylene group; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroarylene group,
  • p is an integer from 0 to 4, and when p is 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other,
  • Ar3 to Ar5 are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted aryl group of C6 to C60; Or a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroaryl group.
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted C6 to C40 arylene group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C40 heteroarylene group.
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group.
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted phenylene group; Substituted or unsubstituted biphenylene group; Substituted or unsubstituted terphenylene group; Substituted or unsubstituted dibenzofuranylene group; Substituted or unsubstituted dibenzothiophenylene group; Or, it may be a substituted or unsubstituted divalent carbazole group.
  • L is a direct bond; phenylene group; Biphenylene group; Terphenylene group; Dibenzofuranylene group; Dibenzothiophenylene group; Or it may be a divalent carbazole group.
  • L is a direct bond; phenylene group; biphenylene group; Dibenzofuranylene group; Dibenzothiophenylene group; Or it may be a divalent carbazole group.
  • Ar3 to Ar5 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C40 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C40 heteroaryl group.
  • Ar3 to Ar5 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group.
  • Ar3 to Ar5 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; Substituted or unsubstituted biphenyl group; Substituted or unsubstituted terphenyl group; Substituted or unsubstituted naphthyl group; Substituted or unsubstituted phenanthrene group; Substituted or unsubstituted triphenylene group; Substituted or unsubstituted dibenzofuran group; Substituted or unsubstituted dibenzothiophene group; Substituted or unsubstituted indolocarbazole group; Substituted or unsubstituted benzothienocarbazole group; Substituted or unsubstituted carbazole group; Substituted or unsubstituted benzofurocarbazole group;
  • Ar3 and Ar4 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; Substituted or unsubstituted biphenyl group; Substituted or unsubstituted dibenzofuran group; Or it may be a substituted or unsubstituted dibenzothiophene group.
  • Ar3 and Ar4 are the same as or different from each other, and are each independently a phenyl group; Biphenyl group; Dibenzofuran group; Or it may be a dibenzothiophene group.
  • Ar5 is a phenyl group; Biphenyl group; Terphenyl group; naphthyl group; phenanthrene group; triphenylene group; Dibenzofuran group; Dibenzothiophene group; An indolocarbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzothienocarbazole group; Carbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzofurocarbazole group; Alternatively, it may be an indenocarbazole group substituted or unsubstituted with an alkyl group.
  • Ar5 is a phenyl group; Biphenyl group; Terphenyl group; triphenylene group; Dibenzofuran group; Dibenzothiophene group; Indolocarbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzothienocarbazole group; Carbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzofurocarbazole group; Alternatively, it may be an indenocarbazole group substituted or unsubstituted with an alkyl group.
  • p is an integer from 0 to 3, and when p is 2 or more, the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • p is an integer from 0 to 2
  • the substituents in parentheses may be the same or different from each other.
  • p is 0 or 1.
  • p is 1.
  • p is 0.
  • L is a substituted or unsubstituted C2 to C60 heteroarylene group, or Ar5 is substituted or unsubstituted. It may be a ringed C2 to C60 heteroaryl group.
  • L is a substituted or unsubstituted C2 to C40 heteroarylene group, or Ar5 is substituted or unsubstituted. It may be a C2 to C40 heteroaryl group.
  • Ar3 and Ar4 are both substituted or unsubstituted phenyl groups; Or in the case of a substituted or unsubstituted biphenyl group, L is a substituted or unsubstituted dibenzofuranylene group; Substituted or unsubstituted dibenzothiophenylene group; or a substituted or unsubstituted divalent carbazole group, or Ar5 is a substituted or unsubstituted dibenzofuran group; Substituted or unsubstituted dibenzothiophene group; Substituted or unsubstituted indolocarbazole group; Substituted or unsubstituted benzothienocarbazole group; Substituted or unsubstituted carbazole group; Substituted or unsubstituted benzofurocarbazole group; Or it may be a substituted or unsubstituted indenocarbazol
  • Ar3 and Ar4 are both substituted or unsubstituted phenyl groups; Or in the case of a substituted or unsubstituted biphenyl group, L is a dibenzofuranylene group; Dibenzothiophenylene group; or a divalent carbazole group, or Ar5 is a dibenzofuran group; Dibenzothiophene group; Indolocarbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzothienocarbazole group; Carbazole group substituted or unsubstituted with an aryl group; Benzofurocarbazole group; Alternatively, it may be an indenocarbazole group substituted or unsubstituted with an alkyl group.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 0% to 100%.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 0%.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 10% to 100%.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 30% to 100%.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 70% to 100%.
  • the deuterium content of the heterocyclic compound of Formula 2 may be 90% to 100%.
  • Formula 2 provides a compound represented by any one of the following compounds.
  • the organic light-emitting device further containing the heterocyclic compound represented by Formula 2 may be applied to the organic light-emitting device containing the heterocyclic compound represented by Formula 1 described above.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 2 may be used as a light-emitting material for the light-emitting layer of an organic light-emitting device.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 2 may be used as a light-emitting material for the light-emitting layer of an organic light-emitting device and may be used as a p-type host material.
  • the organic material layer may include a heterocyclic compound represented by Formula 1 and a heterocyclic compound represented by Formula 2.
  • the organic material layer can be formed by pre-mixing the heterocyclic compound represented by Formula 1 and the heterocyclic compound represented by Formula 2 using a thermal vacuum deposition method.
  • the organic material layer includes a light-emitting layer
  • the light-emitting layer includes a host material
  • the host material may include a heterocyclic compound represented by Formula 1 and a heterocyclic compound represented by Formula 2. You can.
  • the organic material layer includes a light emitting layer
  • the n-type host material of the light emitting layer includes a heterocyclic compound represented by Formula 1
  • the p-type host material includes a heterocyclic compound represented by Formula 2. It may contain a ring compound.
  • the step of forming the organic material layer includes supplying the heterocyclic compound represented by Formula 1 and the heterocyclic compound represented by Formula 2 to each individual source, and then using a thermal vacuum deposition method.
  • a method for manufacturing an organic light-emitting device is provided.
  • the step of forming the organic material layer is performed by pre-mixing the heterocyclic compound represented by Formula 1 and the heterocyclic compound represented by Formula 2 using a thermal vacuum deposition method.
  • a method for manufacturing an organic light-emitting device is provided.
  • the organic light-emitting device can be manufactured using conventional organic light-emitting device manufacturing methods and materials, except that the organic material layer is formed using the heterocyclic compound described above.
  • the organic light emitting device of the present invention may further include one or two or more layers selected from the group consisting of a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer, a hole auxiliary layer, and a hole blocking layer. You can.
  • a composition for an organic material layer of an organic light-emitting device comprising a heterocyclic compound represented by Formula 1 and a heterocyclic compound represented by Formula 2 is provided.
  • the weight ratio of the heterocyclic compound represented by Formula 1 to the heterocyclic compound represented by Formula 2 in the composition may be 1:10 to 10:1, 1:8 to 8:1, and 1:5. It may be from 5:1 to 1:1, and from 1:2 to 2:1, but is not limited thereto.
  • the composition can be used when forming an organic material layer of an organic light-emitting device, and can be particularly preferably used as a host material for the light-emitting layer.
  • the composition is a simple mixture of two or more compounds, and powdered materials may be mixed before forming the organic material layer of the organic light-emitting device, or compounds in a liquid state at an appropriate temperature or higher may be mixed.
  • the composition is in a solid state below the melting point of each material, and can be maintained in a liquid state by adjusting the temperature.
  • composition may further include materials known in the art, such as solvents and additives.
  • substitution rate was calculated as [(the number of deuteriums substituted after the chemical reaction)/(the number of hydrogens in the compound before the chemical reaction)]*100. (Based on the number of hydrogens in the remaining parts excluding the Ar1 group in Chemical Formula 1 herein)
  • the heterocyclic compound of the present invention has the advantage that deuterium can be selectively substituted at a relatively high substitution rate in the substituent portion containing N, O, and S atoms with greater electronegativity than carbon by being prepared under specific reaction conditions. there is.
  • Tables 8 to 11 below show FD-MS data and 1 H NMR data of the synthesized compounds. Through the data below, it can be confirmed that the target compound was synthesized.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO with a thickness of 1,500 ⁇ was washed with distilled water ultrasonic waves. After washing with distilled water, it was ultrasonic washed with solvents such as acetone, methanol, and isopropyl alcohol, dried, and then treated with UV in a UV cleaner for 5 minutes. Afterwards, the substrate was transferred to a plasma cleaner (PT), then plasma treated in a vacuum to remove the ITO work function and residual film, and then transferred to a thermal evaporation equipment for organic deposition.
  • PT plasma cleaner
  • 2-TNATA 4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine
  • NPB(N,N'-Di (1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1''-biphenyl)-4,4''-diamine) was formed.
  • a light emitting layer was thermally vacuum deposited thereon as follows.
  • the light-emitting layer was deposited at 400 ⁇ by doping the host with 7% of Ir(ppy) 3 using the compound listed in Table 12 below and Ir(ppy) 3 (tris(2-phenylpyridine)iridium) as the green phosphorescent dopant.
  • 60 ⁇ of BCP was deposited as a hole blocking layer, and 200 ⁇ of Alq 3 was deposited on top of it as an electron transport layer.
  • lithium fluoride (LiF) was deposited to a thickness of 10 ⁇ on the electron transport layer to form an electron injection layer, and then an aluminum (Al) cathode was deposited to a thickness of 1200 ⁇ to form a cathode on the electron injection layer, thereby reducing the organic electric field.
  • LiF lithium fluoride
  • Al aluminum
  • the electroluminescence (EL) characteristics of the organic electroluminescent device manufactured as described above were measured using the M7000 from MacSyres, and the standard luminance was measured to be 6,000 cd using the lifespan measurement equipment (M6000) manufactured by McScience based on the measurement results. When /m 2 , T 90 was measured. The measurement results are shown in Table 12 below.
  • the heterocyclic compound of Formula 1 in which Ar2 is bonded to positions 1 to 4 of dibenzofuran and dibenzothiophene bonded to the Bis-Carbazole core of Formula 1 of the present application is , Compared to Comparative Examples [D], [E], and [F], the steric hinderance between the biscarbazole core and the substituent increases, thereby reducing bond rotation, and lowering the vibrational energy of the molecule, thereby increasing the stability of the molecular structure. It was confirmed that comparative examples [D], [E], and [F] had better lifespan characteristics than when used in the device.
  • Comparative Example [C] which does not contain deuterium in the structure of Formula 1 herein, is inferior in terms of lifespan compared to the case using the heterocyclic compound herein.
  • the 1st and 3rd positions of carbazole have a relatively higher probability of lone pairs than the 2nd and 4th positions of carbazole due to the resonance structure, It has a negative charge.
  • the biscarbazole core bonded to the 3rd position of carbazole and the biscarbazole core bonded to the 1st and 3rd positions of carbazole move and share the lone pair of electrons at the 3rd position of carbazole with the adjacent carbazole in the molecule. It is relatively intramolecular than the case of the biscarbazole core bonded between the 3rd position of carbazole and the 2nd position of carbazole, and the biscarbazole core bonded between the 3rd position of carbazole and the 4th position of carbazole. It was confirmed that electron movement between P-orbitals was smooth, resulting in excellent driving and efficiency.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Experimental Example 1 described above, except that the compounds listed in Table 13 below were used as host materials for the light-emitting layer.
  • ratio means weight ratio.
  • the electroluminescence (EL) characteristics of the organic electroluminescent device manufactured as described above were measured using the M7000 from McScience, and the standard luminance was measured to be 6,000 cd using the lifespan measurement equipment (M6000) manufactured by McScience based on the measurement results. When /m 2 , T 90 was measured. The measurement results are shown in Table 13 below.
  • the heterocyclic compound represented by Formula 1 of the present invention expands the aromaticity and resonance of the core by combining dibenzofuran with Ar2 bonded to the biscarbazole core or dibenzothiophene with Ar2 bonded as a substituent, and provides more Intramolecular electron transport was increased by allowing the electrons in the P-orbital to move smoothly.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 명세서는 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.

Description

헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
본 발명은 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 11월 10일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2022-0149938호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조로 되어 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 차단, 정공 차단, 전자 수송, 전자 주입, 전하 생성층 등의 기능을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 효율 및 수명을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 O 또는 S이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
Ar2는 적어도 하나의 중수소가 치환된 C6 내지 C60의 아릴기이며,
R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
a1은 0 내지 3의 정수이고, a1이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
a2는 0 내지 3의 정수이고, a2가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
m은 0 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
n은 0 내지 7의 정수이고, n이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000002
의 중수소 치환율은 60% 내지 100%이다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000003
상기 화학식 2에 있어서,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
p는 0 내지 4의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물; 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
본 명세서에 기재된 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 재료로 사용할 수 있다. 즉, 유기 발광 소자에서 발광재료, 정공주입재료, 정공수송재료 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 유기 발광 소자의 전하 생성층 및 전자수송층의 재료로 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물이 1종 또는 2종 이상 사용될 수 있고, 전하 생성층 및 전자수송층의 재료로서 사용될 수 있다. 특히, 다양한 치환기를 도입하고 치환기의 결합 위치를 변경하여 밴드갭(bandgap)을 조절함으로써 유기 발광 소자의 전하 생성층 및 전자수송층의 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 헤테로고리 화합물은 화학식 1의 구조에서 Ar1을 제외한 나머지 부분의 중수소 치환율이 60% 내지 100%을 가짐으로써, 정공이나 전자의 전달이 빨라지는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 헤테로고리 화합물을 유기 발광 소자의 발광층에 사용하는 경우, 소자의 구동전압이 낮아지며, 또한 소자의 효율이 증가하고, 수명이 길어지는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[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
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 화학식의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000004
는 결합되는 위치를 의미한다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치, 즉 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
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; 할로겐기; -CN; C1 내지 C60의 알킬기; C2 내지 C60의 알케닐기; C2 내지 C60의 알키닐기; C1 내지 C60의 할로알킬기; C1 내지 C60의 알콕시기; C6 내지 C60의 아릴옥시기; C1 내지 C60의 알킬티옥시기; C6 내지 C60의 아릴티옥시기; C1 내지 C60의 알킬술폭시기; C6 내지 C60의 아릴술폭시기; C3 내지 C60의 시클로알킬기; C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; C6 내지 C60의 아릴기; C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; 및 -NRR'로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기, 또는 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미하고, R, R' 및 R"은 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기이다.
본 명세서에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 탄소 원자에 수소 원자가 결합된 것을 의미한다. 다만, 중수소(2H, Deuterium)는 수소의 동위원소이므로, 일부 수소 원자는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 치환기로 올 수 있는 위치가 모두 수소 또는 중수소인 것을 의미할 수 있다. 즉, 중수소의 경우 수소의 동위원소로, 일부의 수소 원자는 동위원소인 중수소일 수 있으며, 이 때 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어, 중수소의 함량이 0%, 수소의 함량이 100%, 치환기는 모두 수소 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 중수소는 수소의 동위원소(isotope)중 하나로 양성자(proton) 1개와 중성자(neutron) 1개로 이루어진 중양성자(deuteron)를 원자핵(nucleus)으로 가지는 원소로서, 수소-2로 표현될 수 있으며, 원소기호는 D 또는 2H로 쓸 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 동위원소는 원자 번호(atomic number, Z)는 같지만, 질량수(mass number, A)가 다른 원자를 의미하는 동위원소는 같은 수의 양성자(proton)를 갖지만, 중성자(neutron)의 수가 다른 원소로도 해석할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 특정 치환기의 함량 T%의 의미는 기본이 되는 화합물이 가질 수 있는 치환기의 총 개수를 T1으로 정의하고, 그 중 특정의 치환기의 개수를 T2로 정의하는 경우 T2/T1Х100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000005
로 표시되는 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것은 페닐기가 가질 수 있는 치환기의 총 개수는 5(식 중 T1)개이고, 그 중 중수소의 개수가 1(식 중 T2)인 경우 20%로 표시될 수 있다. 즉, 페닐기에 있어 중수소의 함량이 20%인 것은 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000006
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 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, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 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, 할로알킬기는 할로겐기로 치환된 알킬기를 의미하며, 구체적인 예로는, -CF3, -CF2CF3 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 -O(R101)로 표시되고, R101은 전술한 알킬기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기는 -O(R102)로 표시되고, R102는 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기는 -S(R103)로 표시되고, R103은 전술한 알킬기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴티옥시기는 -S(R104)로 표시되고, R104는 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬술폭시기는 -S(=0)2(R105)로 표시되고, R105는 전술한 알킬기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴술폭시기는 -S(=0)2(R106)로 표시되고, R106은 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
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 한정되지 않는다.
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 포함한다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기(terphenyl), 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 터페닐기는 하기 구조 중에서 선택될 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000007
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000008
,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000009
,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000010
,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000011
,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000012
,
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000013
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 피리딘기, 피롤기, 피리미딘기, 피리다진기, 퓨란기, 티오펜기, 이미다졸기, 피라졸기, 옥사졸기, 이속사졸기, 티아졸기, 이소티아졸기, 트리아졸기, 퓨라잔기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 디티아졸기, 테트라졸릴기, 피란기, 티오피란기, 디아진기, 옥사진기, 티아진기, 다이옥신기, 트리아진기, 테트라진기, 퀴놀린기, 이소퀴놀린기, 퀴나졸린기, 이소퀴나졸린기, 퀴노졸린기, 나프티리딘기, 아크리딘기, 페난트리딘기, 이미다조피리딘기, 디아자나프탈렌기, 트리아자인덴기, 인돌기, 인돌리진기, 벤조티아졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 디벤조퓨란기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조카바졸기, 페나진기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나진기, 페녹사진기, 페난트리딘기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸기, 인돌로[2,3-b]카바졸기, 인돌린기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리딘기, 페난트라진기, 페노티아티아진기, 프탈라진기, 페난트롤린기, 나프토벤조퓨란기, 나프토벤조티오펜기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸기, 2,3-디히드로벤조[b]티오펜기, 2,3-디히드로벤조퓨란기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실린기, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸린기, 피리도[1,2-b]인다졸기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌린기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 치환기가 카바졸기인 경우, 카바졸의 질소 또는 탄소와 결합하는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 카바졸기가 치환될 경우, 카바졸의 질소 또는 탄소에 추가의 치환기가 치환될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 벤조카바졸기는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000014
본 명세서에 있어서, 디벤조카바졸기는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000015
본 명세서에 있어서, 나프토벤조퓨란기는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000016
본 명세서에 있어서, 나프토벤조티오펜기는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000017
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -Si(R107)(R108)(R109)로 표시되고, R107 내지 R109는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 실릴기의 구체적인 예로는
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000018
(트리메틸실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000019
(트리에틸실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000020
(t-부틸디메틸실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000021
(비닐디메틸실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000022
(프로필디메틸실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000023
(트리페닐실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000024
(디페닐실릴기),
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000025
(페닐실릴기) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 포스핀옥사이드기는 -P(=O)(R110)(R111)로 표시되고, R110 및 R111은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 구체적으로 알킬기 또는 아릴기로 치환될 수 있으며, 상기 알킬기 및 아릴기는 전술한 예시가 적용될 수 있다. 예컨대, 포스핀옥사이드기는 디메틸포스핀옥사이드기, 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -N(R112)(R113)로 표시되고, R112 및 R113은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 헤테로시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 아민기는 -NH2; 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; 디알킬아민기; 디아릴아민기; 디헤테로아릴아민기; 알킬아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 아릴헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 디비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, 비페닐나프틸아민기, 페닐비페닐아민기, 비페닐플루오레닐아민기, 페닐트리페닐레닐아민기, 비페닐트리페닐레닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고, 전술한 아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고, 전술한 헤테로아릴기의 예시가 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한"기로 해석될 수 있다.
인접한 기들이 형성할 수 있는 탄화수소고리 및 헤테로고리는 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리를 포함하고, 상기 고리들은 1가기가 아닌 것을 제외하고는 각각 전술한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로시클로알킬기 및 헤테로아릴기로 예시된 구조들이 적용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 치환기로 표시되지 않은 기; 또는 수소로 표시되는 기는 모두 중수소로 치환 가능한 것을 의미할 수 있다. 즉, 수소; 또는 중수소는 서로 치환 가능한 상태임을 나타낼 수 있다.
일반적으로 수소로 결합된 화합물과 중수소로 치환된 화합물의 경우 열역학적인 거동에서 차이를 보인다. 이러한 이유는 중수소 원자의 질량이 수소에 비해 2배 크기 때문인데, 원자의 질량 차이로 인해 중수소의 경우 더 낮은 진동 에너지를 갖는 특징이 있다.
또한, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)는 탄소와 수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)보다 높다. 따라서, 중수소로 치환된 구조는 분자의 열적 안정성이 증가하여, 이를 이용한 소자의 수명이 개선되는 효과가 있다.
실리콘 웨이퍼(wafer)에 화합물을 증착하였을 때, 중수소를 포함한 물질이 분자 간 거리가 더 좁게 패킹(packing)되는 경향이 있다. 또한, 원자현미경(AFM, Atomic Force Microscope)으로 박막 표면을 보면 중수소를 포함한 화합물로 제작한 박막은 응집(Aggregate)된 곳이 없이 보다 균일한 표면으로 증착되는 것을 확인할 수 있다.
본 출원의 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 구조에서 Ar1을 제외한 나머지 부분의 중수소 치환율이 60% 내지 100%을 가짐으로써, 정공이나 전자의 전달이 빨라지는 장점이 있다.
중수소가 치환된 경우, 수소 치환된 화합물에 비해 바닥상태의 에너지가 더 낮아지는 특성이 있고, 탄소-중수소 사이의 결합 길이가 짧아질수록 분자 중심의 부피(Molecular hardcore volume)는 줄어든다. 이로 인해 소자 제작 시 분자간 거리가 더 짧은 스태킹(Stacking) 구조를 갖게 되고, 분자 간 전자이동을 더 원활하게 할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000026
상기 화학식 1에 있어서,
X는 O 또는 S이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
Ar2는 적어도 하나의 중수소가 치환된 C6 내지 C60의 아릴기이며,
R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
a1은 0 내지 3의 정수이고, a1이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
a2는 0 내지 3의 정수이고, a2가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
m은 0 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
n은 0 내지 7의 정수이고, n이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000027
의 중수소 치환율은 60% 내지 100%이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000028
의 중수소 치환율은 70% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000029
의 중수소 치환율은 80% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000030
의 중수소 치환율은 90% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000031
의 중수소 치환율은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 C로 표시될 수 있다.
[구조식 A]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000032
[구조식 B]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000033
[구조식 C]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000034
상기 구조식 A 내지 C에 있어서,
X, Ar1, Ar2, R1, R2, Ra, Rb, a1, a2, m 및 n의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 60% 내지 100%이고,
상기
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000035
는 구조식 A와 구조식 B가 연결되는 위치이며, 상기
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000036
는 구조식 A와 구조식 C가 연결되는 위치이다.
본 출원의 일 실시상태에 있서서, 상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 60% 내지 100%일 수 있다.
상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조는
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000037
, 즉, 화학식 1의 구조에서 Ar1을 제외한 나머지 부분을 의미한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 80% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 90% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2, R1, R2, Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 70% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2, R1, R2, Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 80% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2, R1, R2, Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 90% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2, R1, R2, Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2, R1, R2, Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 70% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있서서, 상기 구조식 B의 중수소 치환율은 50% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 치환율은 30% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 치환율은 10% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 치환율은 0%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있서서, 상기 Ar1의 중수소 치환율은 0%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있서서, m+n이 14이고, 상기 Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 60% 이상일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m+n이 14이고, 상기 Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 70% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m+n이 14이고, 상기 Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 80% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m+n이 14이고, 상기 Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 90% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m+n이 14이고, 상기 Ra 및 Rb의 중수소 치환율은 100%일 수 있다.
본 명세서에 있어서, m+n이 14인 것은 화학식 1의 비스카바졸에서 Ra 및 Rb 치환기 개수의 합이 14개인 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있서서, a1+a2가 6이고, 상기 R1 및 R2의 중수소 치환율은 60% 이상일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, a1+a2가 6이고, 상기 R1 및 R2의 중수소 치환율은 70% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, a1+a2가 6이고, 상기 R1 및 R2의 중수소 치환율은 80% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, a1+a2가 6이고, 상기 R1 및 R2의 중수소 치환율은 90% 이상 100% 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, a1+a2가 6이고, 상기 R1 및 R2의 중수소 치환율은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000038
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000039
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000040
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000041
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
X, Ar1, Ar2, R1, R2, Ra, Rb, a1, a2, m 및 n의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-5 내지 1-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1-5]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000042
[화학식 1-6]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000043
[화학식 1-7]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000044
[화학식 1-8]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000045
상기 화학식 1-5 내지 1-8에 있어서,
X, Ar1, Ar2, R1, R2, Ra, Rb, a1, a2, m 및 n의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 C6 내지 C20의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 페닐기; 비페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 또는 트리페닐렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 페닐기; 또는 비페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 적어도 하나의 중수소가 치환된 C6 내지 C40의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 적어도 하나의 중수소가 치환된 C6 내지 C20의 아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2은 적어도 하나의 중수소로 치환된 페닐기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 바이페닐기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 터페닐기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 나프틸기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 페난트렌기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 트리페닐렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 하기 구조식 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000046
상기 구조식에 있어서, 치환가능한 위치에 적어도 하나의 중수소가 치환될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2은 적어도 하나의 중수소로 치환된 페닐기; 적어도 하나의 중수소로 치환된 바이페닐기; 또는 적어도 하나의 중수소로 치환된 터페닐기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 또는 치환 또는 비치환된 프로필기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 a1 및 a2는 각각 1 내지 3의 정수이고, a1 및 a2가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 a1 및 a2는 각각 2 내지 3의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 a1 및 a2는 각각 3이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 1 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 2 내지 7의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 4 내지 7의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 5 내지 7의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 6 내지 7의 정수이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, m 및 n은 각각 7이고, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
n은 0 내지 7의 정수이고, n이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-9 및 1-10 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 1-9]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000047
[화학식 1-10]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000048
상기 화학식 1-9 및 1-10에 있어서,
X, Ar2, R1, R2, Ra, Rb, a1, a2, m 및 n의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물을 제공한다. 다만, 화학식 1에 있어서, 중수소 치환위치 및 개수는 하기 화합물들로 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000049
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000050
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000051
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000052
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000053
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000054
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000055
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000056
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 하나의 예시이며, 이에 한정되지 않고, 추가의 치환기를 포함하는 화학식 1에 포함되는 다른 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 화합물의 중수소의 치환위치는 중수소 치환 및 합성과정에서 특정 위치가 제외되고, 수소와 중수소가 혼재하여 존재할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료 및 전자주입재료에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입하거나, 결합 위치를 변경함으로써 밴드갭을 미세하게 조절할 수 있으며, 한편으로 유기물층 간 계면에서의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 열적 안정성이 우수하며, 이러한 열적 안정성은 유기 발광 소자에 구동 안정성을 제공하며, 수명 특성을 향상시킨다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 1종 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 2종 이상 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 발광층의 발광재료로 사용될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 것과 동일하다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 이리듐계 도펀트로 녹색 인광 도펀트인Ir(ppy)3이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 이리듐계 도펀트로 적색 인광 도펀트인 (piq)2(Ir)(acac)가 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자의 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자의 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자주입층 또는 전자수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공저지층을 포함하고, 상기 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자저지층을 포함하고, 상기 전자저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공수송층, 발광층 또는 전자저지층을 포함하고, 상기 정공수송층, 발광층 또는 전자저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공수송층 또는 정공수송 보조층을 포함하고, 상기 정공수송층 또는 정공수송 보조층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자에 있어서, 양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 재료의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 음극 재료의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 재료로는 공지된 정공 주입 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공 수송 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 2 이상의 발광 재료를 개별적인 공급원으로 증착하여 사용하거나, 예비혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광 재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
발광 재료의 호스트를 혼합하여 사용하는 경우에는, 동일 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, n-type 호스트 재료 또는 p-type 호스트 재료 중 어느 두 종류 이상의 재료를 선택하여 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 정공수송 보조층,
전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 3에 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다.
도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 정공 저지층(304), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함한다.
그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000057
상기 화학식 2에 있어서,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
p는 0 내지 4의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐렌기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐렌기; 터페닐렌기; 디벤조퓨라닐렌기; 디벤조티오페닐렌기; 또는 2가의 카바졸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐렌기; 디벤조퓨라닐렌기; 디벤조티오페닐렌기; 또는 2가의 카바졸기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난트렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸기; 치환 또는 비치환된 벤조티에노카바졸기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 벤조퓨로카바졸기; 또는 치환 또는 비치환된 인데노카바졸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸기; 벤조티에노카바졸기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸기; 벤조퓨로카바졸기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 인데노카바졸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸기; 벤조티에노카바졸기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸기; 벤조퓨로카바졸기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 인데노카바졸기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 p는 0 내지 3의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 p는 0 내지 2의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 p는 0 또는 1이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 p는 1이다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 p는 0이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4가 모두 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기인 경우, 상기 L은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이거나 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4가 모두 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기인 경우, 상기 L은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기이거나 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4가 모두 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기인 경우, 상기 L은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐렌기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기이거나 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸기; 치환 또는 비치환된 벤조티에노카바졸기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 치환 또는 비치환된 벤조퓨로카바졸기; 또는 치환 또는 비치환된 인데노카바졸기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4가 모두 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기인 경우, 상기 L은 디벤조퓨라닐렌기; 디벤조티오페닐렌기; 또는 2가의 카바졸기이거나 상기 Ar5는 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸기; 벤조티에노카바졸기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸기; 벤조퓨로카바졸기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 인데노카바졸기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 10% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 30% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 70% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 90% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물을 제공한다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000058
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000059
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000060
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000061
상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 유기 발광 소자는 상기 기재한 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 내용이 적용될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 발광층의 발광재료로 사용될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 발광층의 발광재료로 사용될 수 있으며, p-type 호스트 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 예비혼합(pre-mixed)하여 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층의 n-type 호스트 물질로 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하고, p-type 호스트 물질로 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기물층용 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 각각의 개별적인 공급원으로 공급한 후, 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 예비 혼합(pre-mixed)하여 열 진공 증착 방법을 이용하여 형성하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 보조층 및 정공 저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물을 제공한다.
상기 조성물 내의 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중량비는 1 : 10 내지 10 : 1 일 수 있으며, 1 : 8 내지 8: 1 일 수 있고, 1 : 5 내지 5 : 1 일 수 있으며, 1 : 2 내지 2 : 1 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 조성물은 유기 발광 소자의 유기물층 형성시 이용할 수 있고, 특히 발광층의 호스트 물질로 보다 바람직하게 이용할 수 있다.
상기 조성물은 둘 이상의 화합물이 단순 혼합되어 있는 형태이며, 유기 발광 소자의 유기물층 형성 전에 파우더 상태의 재료를 혼합할 수도 있고, 적정 온도 이상에서 액상 상태로 되어있는 화합물을 혼합할 수 있다. 상기 조성물은 각 재료의 녹는점 이하에서는 고체 상태이며, 온도를 조정하면 액상으로 유지할 수 있다.
상기 조성물은 추가로 용매, 첨가제 등 당 기술분야에 공지된 재료들이 추가로 포함될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 출원을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 출원 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
<합성예>
<제조예 1> 화합물 1-3의 제조
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000062
1) 화합물 1-3-1의 제조
1-bromo-7-chlorodibenzo[b,d]furan 10g(35.5mM), 페닐보론산 (phenylboronic acid) 4.3g(35.5mM), Pd(PPh3)4, 2.05g(1.78mM), 및 K2CO3 12.2g(88.7mM)를 1,4-디옥산/물(1,4-Dioxane/H2O) 100/20mL에 녹인 후 110℃에서 6시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 디클로로메탄(Dichloromethane, DCM)을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hexane=1:2)로 정제하여 목적화합물 1-3-1을 8.4g(수율 85%) 얻었다.
2) 화합물 1-3-2의 제조
화합물 1-3-1 8.4g(30.2mM), 9-phenyl-9H,9'H-1,3'-bicarbazole 12.3g(30.2mM), Pd2(dba)3 2.77g(3.02mM), P(t-Bu)3 0.61g(3.02mM), NaOtBu 5.80g(60.4mM)을 톨루엔 (Toluene) 85mL에 녹인 후 110℃에서 6시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hexane=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적 화합물 1-3-2을 11.6g(59%) 얻었다.
3) 화합물 1-3[D]의 제조
화합물 1-3-2 11.6g(17.82mM), 트리플릭산 13.5g(445.5mM), D6-벤젠 100mL 혼합물을 50℃에서 2시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hexane=1:5)로 정제하여 목적화합물 1-3[D]을 11.3g(88%) 얻었다.
하기 표 1 및 표 2에 있는 참고예 1 내지 9와 같은 조건으로 화합물 1-3[D]의 제조 반응 조건 테스트 실험을 해본 결과를 나타내었다.
[표 1]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000063
상기 표 1에 있는 참고예 1 내지 4와 같은 조건으로 화합물 1-3[D]의 제조 반응 조건 테스트 실험을 해본 결과 화합물 1-3이 합성되지 않음을 확인할 수 있었다.
[표 2]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000064
상기 표 2를 참고하면, 유기화합물의 수소를 중수소로 치환하는 반응은 반응온도가 높을수록 수소에서 중수소로 치환되는 치환율이 더 높아지고, 수율은 낮아지는 경향성이 있음을 확인할 수 있다.
여기서 치환율이란 [(화학반응 후 치환된 중수소의 갯수)/(화학반응 전 화합물의 수소 개수)]*100으로 계산하였다. (본원 화학식 1의 Ar1기를 제외한 나머지 부분의 수소 개수 기준)
상기 화합물 1-3[D]의 제조 반응 조건 테스트 실험을 통해 참고예 7의 반응 조건에서 높은 중수소 치환율과 최적의 수율로 화합물을 얻을 수 있음을 확인하였다.
또한, NMR 분석 결과 본원 화학식 1의 Ar1에 해당하는 부분에는 선택적으로 중수소가 치환되지 않음을 확인하였다.
즉, 본 발명의 헤테로고리 화합물은 특정 반응조건 내에서 제조됨으로써 탄소보다 전기음성도가 큰 N, O, S 원자를 포함하는 치환기 부분에 중수소가 선택적으로, 비교적 높은 치환율로 치환될 수 있는 장점이 있다.
상기 제조예 1에서 1-bromo-7-chlorodibenzo[b,d]furan 대신 하기 표 3의 중간체 A를 사용하고 페닐보론산 (phenylboronic acid) 대신 하기 표 3의 중간체 B를 사용하고 9-phenyl-9H,9'H-1,3'-bicarbazole 대신 하기 표 3의 중간체 C를 사용한 것을 제외하고 제조예 1의 제조와 동일한 방법으로 제조하여 목적화합물 D를 합성하였다.
[표 3]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000065
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000066
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000067
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000068
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000069
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000070
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000071
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000072
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000073
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000074
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000075
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000076
[제조예 2] 화합물 2-9의 제조
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000077
1) 화합물 2-9-2의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 7-클로로-2-플루오로디벤조[b,d]퓨란(7-chloro-2-fluorodibenzo[b,d]furan) (6g, 27.19 mmol), 9H-카바졸 (5g, 29.9mmol), Cs2CO3 (22g, 101.7mmol), 의 디메틸아세트아미드(60ml) 혼합물을 170℃ 에서 12시간 환류하였다. 식힌 후 필터하고 여액의 용매를 제거한 후 컬럼정제 (DCM:Hexane=1:3)로 내려 화합물 2-9-2을 얻었다.(9g, 90%)
2) 화합물 2-9-1의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 9-(7-클로로디벤조[b,d]퓨란-2-일)-9H-카바졸(9-(7-chlorodibenzo[b,d]furan-2-yl)-9H-carbazole) (9g, 24.4 mmol), 비스(피나콜라토)디보론(12.4g, 48.9mmol), Pcy3(1.37g, 4.89mmol), 포타슘 아세테이트(7.1g, 73mmol), Pd2(dba)3 (2.2g, 2.44mmol)의 1,4-디옥산 (100ml) 혼합물을 140℃ 에서 3시간 환류 하였다. 식힌후 필터한 여액을 농축하여 컬럼 정제 (DCM:Hexane=1:3)로 내려 화합물 2-9-1을 얻었다. (7.2g , 64%)
3) 화합물 2-9의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 9-(7-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)디벤조[b,d]퓨란-2-일)-9H-카바졸(9-(7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)dibenzo[b,d]furan-2-yl)-9H-carbazole) (7.2g, 15.6mmol), 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine) (5.90g, 17.16mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(0.90g, 0.78mmol), 포타슘 카보네이트(4.31g, 31.2mmol), 1,4-디옥산/물 (100ml/25ml) 혼합물을 120℃에서 4시간 환류하였다. 실온에서 필터 후 1,4-디옥산, 증류수, MeOH 로 씻어주어 화합물 2-9를 얻었다. (7.50g, 75%)
상기 제조예 2에 있어서, [A], [B] 및 [C] 대신 하기 표 4의 중간체 A, B 및 C를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 2와 동일한 방법으로 합성하였다.
[표 4]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000078
[제조예 3] 화합물 2-13의 제조
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000079
1) 화합물 2-13-2의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 7-클로로-2-플루오로디벤조[b,d]퓨란(7-chloro-2-fluorodibenzo[b,d]furan) (6g, 27.19 mmol), [1,1'-비페닐]-4-일보론산([1,1'-biphenyl]-4-ylboronic acid) (5.92g, 29.91mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(1.69g, 1.46mmol), 포타슘 카보네이트(7.52g, 54.38mmol), 1,4-디옥산/물 (60ml/15ml) 혼합물을 110oC 에서 4시간 환류하였다. 60℃ 에서 필터 후 실온에서 1,4-디옥산, 증류수, MeOH로 씻어주어 화합물 2-13-2을 얻었다. (7.53g, 78%)
2) 화합물 2-13-1의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-7-클로로디벤조[b,d]퓨란(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-7-chlorodibenzo[b,d]furan) (7.53g, 21.22mmol), 비스(피나콜라토)디보론(10.78g, 42.44mmol), Pcy3(1.19g, 4.24mmol), 포타슘 아세테이트(6.25g, 63.66mmol), Pd2(dba)3 (1.94g, 2.12mmol)의 1,4-디옥산 (70ml) 혼합물을 110℃ 에서 환류 하였다. 식힌후 필터한 여액을 농축하여 컬럼 정제 (DCM:Hexane=1:3)로 내려 화합물 2-13-1를 얻었다. (6.25g , 66%)
3) 화합물 2-13의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 2-(8-([1,1'-비페닐]-4-일)디벤조[b,d]퓨란-3-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란(2-(8-([1,1'-biphenyl]-4-yl)dibenzo[b,d]furan-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane) (6.25g, 14.00mmol), 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine) (5.29g, 15.4mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(0.81g, 0.7mmol), 포타슘 카보네이트(3.87g, 28.00mmol), 1,4-디옥산/물 (60ml/18ml) 혼합물을 110℃ 에서 4시간 환류하였다. 60℃ 에서 필터 후 실온에서 1,4-디옥산, 증류수, MeOH 로 씻어주어 화합물 2-13을 얻었다. (6.77g, 77%)
상기 제조예 3에 있어서, [D], [E] 및 [F] 대신 하기 표 5의 중간체 D, E 및 F를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 합성하였다.
[표 5]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000080
[제조예 4] 화합물 2-62의 제조
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000081
1) 화합물 2-62의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 5-페닐-5,7-다이하이드로인돌로[2,3-b]카바졸 (5-phenyl-5,7-dihydroindolo[2,3-b]carbazole) (10g, 30.1mmol)과 디메틸아세트아미드(100ml) 를 넣고 실온에서 10분간 교반하고 NaH (1.44g, 60.2mmol)를 천천히 첨가하여 1시간 교반하였다. 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 (2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (8.06g, 30.1mmol)을 추가로 넣고 실온에서 12시간 교반하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 DCM을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hexane=1:3)로 정제하였고 메탄올로 재결정하여 목적 화합물 2-62를 13g(76%) 얻었다.
상기 제조예 4에 있어서, [G] 및 [H] 대신 하기 표 6의 중간체 G 및 H를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 합성하였다.
[표 6]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000082
[제조예 5] 화합물 2-64의 제조
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000083
1) 화합물 2-64-1의 제조
2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 10g(37.4mM), (4'-플루오로-[1,1'-바이페닐]-4-일)보론산((4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)boronic acid) 8.08g(37.4mM), Pd(PPh3)4 2.15g(1.87mM), 및 K2CO3 15.4g(112mM)를 1,4-디옥산/물(1,4-Dioxane/H2O) 100/20mL에 녹인 후 110℃ 에서 6시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 실온에서 증류수와 디클로로메탄(Dichloromethane, DCM)을 넣고 추출하였고 유기층은 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하였다. 반응물은 컬럼 크로마토그래피(DCM:Hexane=1:4)로 정제하여 목적화합물 2-64-1을 10.7g(71%) 얻었다.
2) 화합물 2-64의 제조
일구의 라운드 바텀 플라스크(One neck r.b.f)에 2-(4'-플루오로-[1,1'-바이페닐]-4-일)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(2-(4'-fluoro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) (10g, 24.8 mmol), 12-페닐-5,12-디하이드로인돌로[3,2-a]카바졸)(12-phenyl-5,12-dihydroindolo[3,2-a]carbazole) (8.2g, 24.8mmol), Cs2CO3 (16g, 74.4mmol), 디메틸아세트아미드(100ml) 혼합물을 170℃ 에서 12시간 환류하였다. 식힌 후 필터하고 여액의 용매를 제거한 후 컬럼정제 (DCM:Hexane=1:4)로 내려 목적화합물 2-64를 12.1g(68%) 얻었다.
상기 제조예 5에 있어서, 하기 표 7의 중간체 I, J 및 K를 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 5와 동일한 방법으로 합성하였다.
[표 7]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000084
하기 표 8 내지 표 11은 합성된 화합물의 FD-MS 자료 및 1H NMR 자료 이며, 하기 자료를 통하여, 목적하는 화합물이 합성되었음을 확인할 수 있다.
[표 8]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000085
[표 9]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000086
[표 10]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000087
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000088
[표 11]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000089
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000090
<실험예 1>
(1) 유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO 처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
상기 ITO 투명 전극(양극)위에 공통층인 정공 주입층 2-TNATA(4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine) 및 정공 수송층 NPB(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1′'-biphenyl)-4,4′'-diamine)을 형성시켰다.
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 하기 표 12에 기재된 화합물, 녹색 인광 도펀트로 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine)iridium)을 사용하여 호스트에 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 400Å 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3 를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
한편, 유기 전계 발광 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-8~10-6torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 전계 발광 제작에 사용하였다.
비교예 1 내지 8에 사용된 화합물 [A] 내지 [H]는 하기와 같다.
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000091
(2) 유기 전계 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T90을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 12와 같다.
[표 12]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000092
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000093
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000094
상기 표 12에 따르면, 본원 화학식 1의 비스카바졸(Bis-Carbazole) 코어와 결합하는 디벤조퓨란 및 디벤조티오펜의 1번 내지 4번 자리에 Ar2가 결합된 본원 화학식 1의 헤테로고리 화합물은, 비교예 [D], [E] 및 [F]보다 비스카바졸 코어와 치환기 사이의 Steric hinderance가 커져서 결합 회전(Rotation)이 감소하고, 분자의 진동 에너지가 낮아져서 분자 구조의 안정성이 높아지므로, 비교예 [D], [E] 및 [F]를 소자에 사용했을 때보다 수명이 더 우수한 특성을 갖는 것을 확인하였다.
또한, 본원 화학식 1의 구조에서 중수소가 포함되지 않은 비교예 [C]는 본원 헤테로고리 화합물을 사용한 경우보다, 수명 면에서 열세인 것을 확인하였다.
또한, 비교예 [G]와 [H]와 같이 중수소 치환율이 60% 미만인 경우 이 효과가 미미하여 치환율이 0%인 화합물과 성능이 유사함을 확인하였다.
또한, 비교예 [A]와 [B]는 Electron Withdrawing Group이 분자 내 전자를 끌어당기므로 소자에 사용할 경우 정공 특성이 부족하여 구동전압 및 수명이 좋지 않음을 확인하였다.
특히, 본원 화학식 1의 비스카바졸 코어에 있어서, 카바졸의 1번 및 3번 자리는 공명(resonance)구조에 의해 카바졸의 2번 및 4번 자리보다 상대적으로 비공유전자쌍이 올 확률이 높고, 음전하를 띈다.
따라서, 카바졸의 3번 자리끼리 결합한 비스카바졸 코어와 카바졸의 1번, 3번 자리끼리 결합한 비스카바졸 코어는, Carbazole의 3번 자리에 있는 비공유전자쌍을 분자 내 인접한 카바졸로 이동 및 공유할 수 있어, 카바졸의 3번 자리와 카바졸의 2번 자리끼리 결합한 비스카바졸 코어 및 카바졸의 3번 자리와 카바졸의 4번 자리끼리 결합한 비스카바졸 코어의 경우보다 상대적으로 분자내 P-오비탈 간의 전자 이동이 원활하여 구동 및 효율이 우수함을 확인하였다.
<실험예 2>
(1) 유기 발광 소자의 제작
발광층의 호스트 재료로 하기 표 13에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실험예 1과 동일하게 진행하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 13에 있어서, 비율은 중량비율을 의미한다.
(2) 유기 전계 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제작된 유기 전계 발광 소자에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 전계발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, T90을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 13과 같다.
[표 13]
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000095
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000096
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000097
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000098
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000099
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000100
Figure PCTKR2023015850-appb-img-000101
본 발명의 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물은, 비스카바졸 코어에 Ar2가 결합된 디벤조퓨란 또는 Ar2가 결합된 디벤조티오펜을 치환기로 결합시킴으로써 코어의 Aromaticity 및 Resonance를 확장하고, 더 많은 P-오비탈의 전자들이 원활하게 움직이게 하여 분자내 전자 이동(Intramolecular Electron Transport)을 증가시켰다.
상기 표 13에 따르면, 분자 내 풍부한 전자를 갖고 있는 화학식 1은 전자가 상대적으로 부족한 화학식 2와 조합하여 사용했을 때 분자 간 전자이동(Intermolecular Electron Transport)가 매우 원활하게 일어나므로, 구동전압, 효율 및 수명이 우수한 특성을 갖는다.
특히, Electron Withdrawing Group을 포함하고 있는 비교예 화합물 [A] 및 [B]는 화학식 2와 조합하여 사용할 경우, 화학식 2 또한 Electron Withdrawing Group을 포함하고 있기 때문에 정공과 전자의 이동 균형이 맞지 않아 구동 및 효율이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.
또한, 본원 화학식 1에 따른 중수소 치환율을 만족하지 않는 비교예 화합물 C 내지 H를 화학식 2의 화합물과 조합하여 사용한 경우에도, 본원 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물과 본원 화학식 2로 표시되는 화합물을 조합하여 사용한 경우보다 구동전압, 효율 및 수명이 열세인 것을 확인하였다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000102
    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 O 또는 S이고,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기이고,
    Ar2는 적어도 하나의 중수소가 치환된 C6 내지 C60의 아릴기이며,
    R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이고,
    a1은 0 내지 3의 정수이고, a1이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    a2는 0 내지 3의 정수이고, a2가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    m은 0 내지 7의 정수이고, m이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    n은 0 내지 7의 정수이고, n이 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    상기 화학식 1의
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000103
    의 중수소 치환율은 60% 내지 100%이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 C로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [구조식 A]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000104
    [구조식 B]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000105
    [구조식 C]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000106
    상기 구조식 A 내지 C에 있어서,
    X, Ar1, Ar2, R1, R2, Ra, Rb, a1, a2, m 및 n의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
    상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 60% 내지 100%이고,
    상기
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000107
    는 구조식 A와 구조식 B가 연결되는 위치이며, 상기
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000108
    는 구조식 A와 구조식 C가 연결되는 위치이다.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 구조식 B의 중수소 치환율은 0% 인 것인 헤테로고리 화합물.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 구조식 A 및 구조식 C가 결합된 구조의 중수소 치환율은 80% 내지 100%인 것인 헤테로고리 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1은 C6 내지 C20의 아릴기인 것인 헤테로고리 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar2는 적어도 하나의 중수소로 치환된 C6 내지 C20의 아릴기인 것인 헤테로고리 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 R1, R2, Ra 및 Rb는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소인 것인 헤테로고리 화합물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000109
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000110
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000111
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000112
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000113
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000114
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000115
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000116
    .
  9. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 유기물층은 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000117
    상기 화학식 2에 있어서,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    p는 0 내지 4의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4가 모두 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기인 경우, 상기 L은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이거나 상기 Ar5는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기인 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 0% 내지 100%인 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000118
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000119
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000120
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000121
    .
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  17. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2023015850-appb-img-000122
    상기 화학식 2에 있어서,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    p는 0 내지 4의 정수이고, p가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    Ar3 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 조성물 내의 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 : 상기 화학식 2로 표시되는 헤테로고리 화합물의 중량비는 1 : 10 내지 10 : 1 인 것인 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물.
PCT/KR2023/015850 2022-11-10 2023-10-13 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 WO2024101687A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220149938A KR20240068461A (ko) 2022-11-10 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
KR10-2022-0149938 2022-11-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024101687A1 true WO2024101687A1 (ko) 2024-05-16

Family

ID=91032678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/015850 WO2024101687A1 (ko) 2022-11-10 2023-10-13 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024101687A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190114764A (ko) * 2018-03-29 2019-10-10 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20210037590A (ko) * 2019-09-26 2021-04-06 유니버셜 디스플레이 코포레이션 유기 전계발광 물질 및 디바이스
US20210305520A1 (en) * 2018-11-28 2021-09-30 Universal Display Corporation Electroluminescent devices
KR20220142392A (ko) * 2021-04-14 2022-10-21 베이징 썸머 스프라우트 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 유기 전계발광재료 및 그 소자
KR20220149470A (ko) * 2021-04-30 2022-11-08 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190114764A (ko) * 2018-03-29 2019-10-10 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US20210305520A1 (en) * 2018-11-28 2021-09-30 Universal Display Corporation Electroluminescent devices
KR20210037590A (ko) * 2019-09-26 2021-04-06 유니버셜 디스플레이 코포레이션 유기 전계발광 물질 및 디바이스
KR20220142392A (ko) * 2021-04-14 2022-10-21 베이징 썸머 스프라우트 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 유기 전계발광재료 및 그 소자
KR20220149470A (ko) * 2021-04-30 2022-11-08 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019225938A1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2022035097A1 (ko) 유기 발광 소자 및 유기물층 형성용 조성물
WO2021133016A2 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법
WO2021132984A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2021132982A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2023277446A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 및 유기물층용 조성물
WO2023282676A1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2019132483A1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2022244983A1 (ko) 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2022250228A1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2022119116A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법
WO2021241882A1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2021101220A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 유기 발광 소자의 제조 방법
WO2024101687A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2024090775A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2024111923A1 (ko) 유기 발광 소자 및 유기물층 형성용 조성물
WO2023224413A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2023101238A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자, 및 유기물층용 조성물
WO2023113389A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2022250244A1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2023043300A1 (ko) 헤테로 고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2024035123A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2023149718A1 (ko) 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물 및 상기 유기 발광 소자의 제조방법
WO2023022480A1 (ko) 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 유기물층용 조성물
WO2023243921A1 (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {heterocyclic compound and organic light-emitting device comprising same}