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KR20220158892A - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20220158892A
KR20220158892A KR1020210066142A KR20210066142A KR20220158892A KR 20220158892 A KR20220158892 A KR 20220158892A KR 1020210066142 A KR1020210066142 A KR 1020210066142A KR 20210066142 A KR20210066142 A KR 20210066142A KR 20220158892 A KR20220158892 A KR 20220158892A
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이동진
김지운
정원장
김동준
Original Assignee
엘티소재주식회사
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Publication date
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Priority to US18/289,974 priority patent/US20240284788A1/en
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Abstract

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

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{HETEROCYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME}
본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기 박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기 박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기 박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기 박막의 재료로서, 정공 주입, 정공 수송, 전자 차단, 정공 차단, 전자 수송, 전자 주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기 박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
유기 발광 소자에서 사용 가능한 물질에 요구되는 조건, 예컨대 적절한 에너지 준위, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성 등을 만족시킬 수 있으며, 치환기에 따라 유기 발광 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 연구가 필요하다.
미국 특허 제4,356,429호
본 출원은 본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 지방족 또는 방향족 헤테로 고리를 형성하며,
A 및 B는 하기 화학식 [1-1]; 또는 하기 화학식 [1-2]로 표시되며,
[화학식 1-1]
Figure pat00002
[화학식 1-2]
Figure pat00003
상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에 있어서,
L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
Ar1 내지 Ar3은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 또는 -SiRR'R"이고,
p, m, r 및 s는 0 내지 4의 정수이고,
q는 1 내지 6의 정수이며,
상기 p, m, r, s 및 q가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하고,
상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 1% 내지 100%이고,
상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기발광소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 화합물은 유기발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료, 전자저지재료, 정공저지재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 화합물이 유기발광소자의 발광보조재료 또는 정공수송재료로서 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물 유기 발광 소자에 사용하는 경우 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 헤테로고리 화합물은 중수소 함량이 1% 내지 100%를 만족하는 것으로, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)는 탄소와 수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)보다 높기 때문에 본 출원에 따른 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량이 상기 범위를 만족함에 따라 전체 분자의 안정성이 증가하여 소자 수명이 개선되는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 적층구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대해서 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 탄소 원자에 수소 원자가 결합된 것을 의미한다. 다만, 중수소(2H, Deuterium)는 수소의 동위원소이므로, 일부 수소 원자는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"는 치환기로 올 수 있는 위치가 모두 수소 또는 중수소인 것을 의미할 수 있다. 즉, 중수소의 경우 수소의 동위원소로, 일부의 수소 원자는 동위원소인 중수소일 수 있으며, 이 때 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, "화학식 또는 화합물 구조에 치환기가 표시되지 않은 경우"에 있어, 중수소의 함량이 0%, 수소의 함량이 100%, 치환기는 모두 수소 등 중수소를 명시적으로 배제하지 않는 경우에는 수소와 중수소는 화합물에 있어 혼재되어 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 중수소는 수소의 동위원소(isotope)중 하나로 양성자(proton) 1개와 중성자(neutron) 1개로 이루어진 중양성자(deuteron)를 원자핵(nucleus)으로 가지는 원소로서, 수소-2로 표현될 수 있으며, 원소기호는 D 또는 2H로 쓸 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 동위원소는 원자 번호(atomic number, Z)는 같지만, 질량수(mass number, A)가 다른 원자를 의미하는 동위원소는 같은 수의 양성자(proton)를 갖지만, 중성자(neutron)의 수가 다른 원소로도 해석할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 특정 치환기의 함량 T%의 의미는 기본이 되는 화합물이 가질 수 있는 치환기의 총 개수를 T1으로 정의하고, 그 중 특정의 치환기의 개수를 T2로 정의하는 경우 T2/T1×100 = T%로 정의할 수 있다.
즉, 일 예시에 있어서,
Figure pat00004
로 표시되는 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것은 페닐기가 가질 수 있는 치환기의 총 개수는 5(식 중 T1)개이고, 그 중 중수소의 개수가 1(식 중 T2)인 경우 20%로 표시될 수 있다. 즉, 페닐기에 있어 중수소의 함량 20%라는 것은 하기 구조식으로 표시될 수 있다.
Figure pat00005
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, "중수소의 함량이 0%인 페닐기"의 경우 중수소 원자가 포함되지 않은, 즉 수소 원자 5개를 갖는 페닐기를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알키닐기는 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 상기 알키닐기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로시클로알킬기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로시클로알킬기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 25일 수 있다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 하기 구조가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 S, O, Se, N 또는 Si를 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 상기 다환이란 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 25일 수 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 아민기는 모노알킬아민기; 모노아릴아민기; 모노헤테로아릴아민기; -NH2; 디알킬아민기; 디아릴아민기; 디헤테로아릴아민기; 알킬아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 아릴헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 디비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, 비페닐나프틸아민기, 페닐비페닐아민기, 비페닐플루오레닐아민기, 페닐트리페닐레닐아민기, 비페닐트리페닐레닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다. 또한, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것, 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 포스핀옥사이드기는 -P(=O)R101R102로 표시되고, R101 및 R102는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 상기 포스핀옥사이드기는 구체적으로 디페닐포스핀옥사이드기, 디나프틸포스핀옥사이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 Si를 포함하고 상기 Si 원자가 라디칼로서 직접 연결되는 치환기이며, -SiR104R105R106로 표시되고, R104 내지 R106은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기 중 적어도 하나로 이루어진 치환기일 수 있다. 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 “인접한”기로 해석될 수 있다.
인접한 기들이 형성할 수 있는 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 헤테로고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고는 전술한 시클로알킬기, 시클로헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기로 예시된 구조들이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"이란 중수소; 시아노기; 할로겐기; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; -SiRR'R"; -P(=O)RR'; C1 내지 C20의 알킬아민; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴아민; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중에서 선택된 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미하며,
상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00007
[화학식 3]
Figure pat00008
상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 지방족 또는 방향족 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 지방족 또는 방향족 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; C1 내지 C40의 알킬기; C6 내지 C40의 아릴기; C2 내지 C40의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 중수소로 치환 또는 비치환된 단환의 C6 내지 C10의 아릴렌기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 다환의 C10 내지 C20의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 비페닐렌기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 또는 -SiRR'R"일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 중수소, C1 내지 C40의 알킬기 및 C6 내지 C40의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 중수소, C1 내지 C20의 알킬기 및 C6 내지 C20의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, Ar1 내지 Ar3은 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 중수소로 치환 또는 비치환된 터페닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 디메틸플루오레닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 디페닐플루오레닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 1% 내지 100%일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 1% 내지 100%, 바람직하게는 5% 내지 90%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 80%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량이 상기 범위를 만족하는 것으로, 중수소를 포함하지 않은 화합물과 중수소를 포함한 화합물의 광화학적 특징은 거의 비슷하지만, 얇은 박막에 증착했을 때, 중수소를 포함한 물질이 분자간 거리가 더 좁게 packing되는 경향성이 있다.
이에 따라 EOD(Electron Only Device)와 HOD(Hole Only Device)를 제작하여 전압에 따른 전류 밀도를 확인해보면 중수소를 포함하지 않은 화합물보다 중수소를 포함한 본 출원에 따른 화학식 1의 화합물이 훨씬 균형 잡힌 전하 수송 특징을 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 원자현미경(AFM, Atomic Force Microscope)으로 박막 표면을 보면 중수소를 포함한 화합물로 제작한 박막은 응집(Aggregate)된 곳 없이 보다 균일한 표면으로 증착된 점을 확인할 수 있다.
추가로, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)는 탄소와 수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)보다 높기 때문에 본 출원에 따른 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량이 상기 범위를 만족함에 따라 전체 분자의 안정성이 증가하여 소자 수명이 개선되는 효과가 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 구조식 C의 단위로 나누어 표현할 수 있다.
[구조식 A]
Figure pat00009
[구조식 B]
Figure pat00010
[구조식 C]
Figure pat00011
상기 구조식 A 내지 C에 있어서, 각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
Figure pat00012
는 상기 구조식 A 내지 C가 서로 연결되는 위치를 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 구조식 A; 구조식 B; 구조식 C; 구조식 A 및 구조식 B; 구조식 A 및 구조식 C; 구조식 B 및 구조식 C; 또는 구조식 A 내지 구조식 C;의 중수소의 함량은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A의 중수소의 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A의 중수소의 함량은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A의 중수소의 함량은 0% 내지 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 B의 중수소의 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 B의 중수소의 함량은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 C의 중수소의 함량은 0% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 C의 중수소의 함량은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A 내지 상기 구조식 C의 중수소 함량은 100%일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A; 상기 구조식 B; 또는 상기 구조식 C의 중수소 함량은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A 및 상기 구조식 B; 상기 구조식 A 및 상기 구조식 C; 또는 상기 구조식 B 및 상기 구조식 C의 중수소 함량은 100% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A; 상기 구조식 B; 및 상기 구조식 C의 중수소 함량은 100% 일 수 있다.
상기 구조식 A 내지 C의 중수소의 함량이라는 것은 상기 구조식 A 내지 C의 전체의 구조에 대하여 치환기를 가질 수 있는 위치가 중수소로 치환된 비율을 의미할 수 있으며, 치환기가 2 이상 연결된 경우를 모두 포함한다.
예시로, 상기 구조식 A의 중수소 함량이 100%라는 것은, 상기 구조식 A에 있어, R1 내지 R8이 모두 중수소이거나, 또는 상기 구조식 A에 있어, R1 내지 R8이 다른 치환기를 가지는 경우, 그 치환기에 치환될 수 있는 위치가 모두 중수소로 치환된 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 상기 구조식 A 내지 C의 구조로 나누어 표현할 수 있으며, 상기 구조식 A 내지 C에 있어서, 각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
Figure pat00013
는 상기 구조식 A 내지 C가 서로 연결되는 위치를 의미하고, 상기 화학식 1 중 상기 구조식 A; 상기 구조식 B; 구조식 C; 구조식 A 및 구조식 B; 구조식 A 및 구조식 C; 또는 구조식 B 및 구조식 C의 중수소의 함량은 100%인 것인 헤테로고리 화합물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
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또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송용 물질, 발광층 물질, 전자 수송층 물질 및 전하 생성층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물 1종을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물 2종을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극일 수 있고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 청색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 청색 유기 발광 소자의 청색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 녹색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 녹색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 녹색 유기 발광 소자의 녹색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 적색 유기 발광 소자일 수 있으며, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 상기 적색 유기 발광 소자의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1에 따른 헤테로고리 화합물은 적색 유기 발광 소자의 적색 발광층의 호스트 물질에 포함될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 헤테로고리 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 발광 보조층을 포함하고, 상기 발광보조층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자에 적용되는 발광 보조층은 정공과 전자의 이동 속도 균형을 맞춰 발광층에서의 발광 효율을 높게 형성할 수 있는 층이다.
또 하나의 예로서, 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 호스트로서 포함하고, 이리듐계 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 상기 정공수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 출원의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기 발광 소자의 구조가 본 출원에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 정공 저지층(304), 전자 수송층(305) 및 전자 주입층(306)을 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층 구조에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은, 필요에 따라 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 출원의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 재료의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 상기 음극 재료의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공 주입 재료로는 공지된 정공 주입 재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 4,4',4"-트리[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDAPB), 용해성이 있는 전도성 고분자인 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), 폴리아닐린/캠퍼술폰산(Polyaniline/Camphor sulfonic acid) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))등을 사용할 수 있다.
정공 수송 재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자 수송 재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자 주입 재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 출원이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 2 이상의 발광 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때, 2 이상의 발광 재료를 개별적인 공급원으로 증착하여 사용하거나, 예비혼합하여 하나의 공급원으로 증착하여 사용할 수 있다. 또한, 발광 재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광 재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
발광 재료의 호스트를 혼합하여 사용하는 경우에는, 동일 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 계열의 호스트를 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, n 타입 호스트 재료 또는 p 타입 호스트 재료 중 어느 두 종류 이상의 재료를 선택하여 발광층의 호스트 재료로 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 출원을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 출원 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
< 제조예 1> 화합물 1의 제조
Figure pat00025
<화합물 1-1-2의 제조>
플라스크에 브로모벤젠(Bromobenzene) 100g (637mmol, 1eq), 벤젠-D6 1000ml(10T), 트리플릭산(Triflic acid), 393ml (4459mmol, 7eq), 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene) 1000ml(10T)을 넣고, 60℃ 교반한다. 4h 후 증류수 1000ml와 NaHCO3 적가하여 반응 종결한다. 유기층 추출한 뒤, MgSO4로 수분제거한다. 농축한 유기층은 실리카겔 통과시켜 정제한다. 화합물 1-1-2, 98g(수율 95%)을 얻었다.
<화합물 1-1-1의 제조>
플라스크에 화합물 1-1-2, 98g(605mmol, 1eq), B(pin)2, 183g(726mmol, 1.2eq), Pd(dppf)Cl2, 22g(30mmol, 0.05eq), KoAc, 177g(1815mmol, 3eq), 1,4-dioxane 1000ml(10T)을 넣고 120℃ 교반한다. 4h 후 반응 용액 셀라이트 필터한 뒤, 농축한다. 농축 용액 DCM에 용해하여 실리카 통과시킨다. 농축하여 MeOH 적가한 뒤 교반하고, 필터하여 화합물 1-1-1, 108g(수율: 85%)을 얻었다.
<화합물 1-2의 제조>
플라스크에 8-클로로나프토[1,2-b]벤조퓨란(8-chloronaphtho[1,2-b]benzofuran) 100g, (397mmol, 1eq), 77g(1.1eq), DMF 1000ml(10T) 적가하여 120℃ 교반한다. 2h 후 반응 용액에는 고체가 다량 생성되어있다. MeOH 적가한 뒤 교반하고, 필터하여 화합물 1-2, 120g(수율: 91%)을 얻었다.
<화합물 1-1의 제조>
플라스크에 화합물 1-2, 120g(362mmol, 1eq), 화합물 1-1-1, 75g(1eq), Pd(pph3)4, 21g(0.05eq), K2CO3, 150g(3eq), 1,4-dioxane 1200ml, water 300ml를 적가하여 Reflux 했다. 4h 뒤, 반응용액 추출 진행하고 유기층 실리카 흡착하여 흡착 컬럼 크로마토그래피 정제 하였다. 농축하여 MeOH 적가한 뒤, 생성된 고체 Filter 하여, 화합물1-1, 108g(수율 90%)을 얻었다.
<화합물 1의 제조>
플라스크에 화합물 1-1 10g(30mmol, 1eq), 디페닐아민(diphenylamine) 5g(1eq), Pd2(dba)3, 1.3g(0.05eq), Xphos 1.4g(0.1eq), NaOtBu, 8.6g(3eq), Xylene 100ml를 적가하여 Reflux 했다. 4h 뒤, 반응용액 셀라이트 필터하고, 실리카 흡착하여 흡착 컬럼 크로마토그래피 정제하였다.
농축하여 EA, MeOH 적가한 뒤, 생성된 고체 Filter 하여, 화합물 1, 10g(수율 73%)을 얻었다.
상기 제조예 1에 있어서, 디페닐아민(diphenylamine) 대신 하기 표 1의 중간체 A를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 합성하였다.
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
상기 제조예 1에서 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신 하기 표 2의 화합물 A를 이용하고, 디페닐아민(diphenylamine) 대신 하기 표 2의 화합물 B를 이용하여 하기 표 2의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
[ 제조예 2] 화합물13의 제조
Figure pat00032
<화합물 13-1의 제조>
플라스크에 화합물 1-2 10g(30mmol, 1eq), 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine)(1eq), Pd(OAc)2(0.05eq), Xantphos(1eq), NaOtBu(3eq), Toluene(10T) 적가하여 Reflux 한다. 4h 뒤, 반응 용액 셀라이트 필터하고, 실리카 흡착한 뒤, 흡착 컬럼 크로마토그래피 정제법으로 정제한다. 농축하여 MeOH 적가하고, 필터하여 화합물 13-1, 14g(수율 87%)을 얻는다.
<화합물 13의 제조>
플라스크에 화합물13-1, 14g(26mmol, 1eq), 화합물1-1-1(1.05eq), Pd2(dba)3(0.05eq), Xphos(1eq), K2CO3(3eq), 1,4-dioxane 150ml, water 30ml 적가한 뒤 Reflux 한다. 3h 뒤, 반응 용액 셀라이트 필터하고, 농축하여 실리카 흡착한 뒤, 흡착 컬럼 크로마토그래피 정제법으로 정제한다. 농축하여 EA, MeOH 적가하여 교반하다가 고체 필터한다. 화합물 13, 12g(수율 80%)을 얻었다.
상기 제조예 2에서, 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) 대신 하기 표 3의 화합물 A를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2와 동일한 방법으로 합성하여, 하기 표 3의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00033
Figure pat00034
상기 제조예 1에서 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신 하기 표 4의 화합물 A를 이용하여 화합물 1-1-1 대신 사용되는 중간체를 얻고, 상기 제조예 2의 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) 대신 하기 표 4의 화합물 B를 이용하여 하기 표 4의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00035
Figure pat00036
상기 제조예 1과 2의 제조방법은 잘 알려진 Name reaction으로, 제조예 3 내지 제조예 16의 설명을 간소화 하기 위해, 하기 표 5와 같이 화합물의 제조방법을 정의한다.
Figure pat00037
[ 제조예 3] 화합물 41의 제조
Figure pat00038
<화합물 41의 제조>
화합물 1-1 과 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid)을 이용한 Cl-Suzuki reaction을 통해 화합물 41을 얻었다.
하기 표 6의 A는 상기 제조예 1의 화합물 1-1-1의 제조방법과 같이 제조되었으며, 상기 제조예 3의 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid) 대신, 하기 표 5의 화합물 B를 사용하여 하기 표 6의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
[ 제조예4 ] 화합물53의 제조
Figure pat00042
<화합물 53-1-1의 제조>
상기 제조예 1의 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신, 2-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌(2-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene)을 이용하여 화합물 1-1-1 대신 화합물 53-1-1을 얻었다.
< 화합물53 - 1 의 제조>
화합물 1-2와 (4-([1,1'-비페닐]-4-일(페닐)아미노)페닐)보론산((4-([1,1'-biphenyl]-4-yl(phenyl)amino)phenyl)boronic acid)을 이용한 Br-suzuki reaction을 통해 화합물 53-1을 얻었다.
<화합물 53의 제조>
화합물 53-1 과 화합물 53-1-1을 이용한 Cl-suzuki reaction을 통해 화합물 53을 얻었다.
하기 표 7의 화합물 A는 상기 제조예 1의 화합물 1-1-1의 제조 방법으로 얻었으며, 상기 제조예 4의 (4-([1,1'-비페닐]-4-일(페닐)아미노)페닐)보론산((4-([1,1'-biphenyl]-4-yl(phenyl)amino)phenyl)boronic acid) 대신 하기 표 7의 화합물 B를 이용하여 하기 표 7의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00043
Figure pat00044
[ 제조예 5] 화합물 61의 제조
Figure pat00045
<화합물 61-1-1의 제조>
상기 제조예 1의 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신, 상기 제조예 5의 화합물1-2를 사용하여, 화합물 1-1-2 대신 화합물 61-1-1을 얻었다.
<화합물 61-1의 제조>
화합물 61-1-1과 페닐보론산(phenylboronic acid)을 이용한 Br-suzuki reaction을 통해 화합물 61-1을 얻었다.
<화합물 61의 제조>
화합물 61-1 과 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine)을 이용한 Buchwald reaction을 통해 화합물 61을 얻었다.
상기 제조예 5의 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 하기 표 8의 화합물 A를 이용하고, 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 대신 화합물 B를 이용하여 하기 표 8의 목적화합물을 얻었다. 상기 화합물 61-1-1은 하기 표 8의 목적화합물을 얻는데 공통적으로 이용되었다.
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
[ 제조예 6] 화합물 73의 제조
Figure pat00053
<화합물 73-1의 제조>
상기 제조예 2의 화합물 1-2 대신, 화합물 61-1-1을 사용하고, 9,9-디메틸-N-페닐-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine) 대신 N-페닐-[1,1':4',1"-터페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1':4',1''-terphenyl]-4-amine)을 사용하여 화합물 73-1을 얻는다.
<화합물 73의 제조>
상기 제조예 2의 화합물 13-1 대신, 화합물 73-1을 사용하고, 화합물 1-1-1 대신 페닐보론산(phenylboronic acid)을 사용하여 화합물 73을 얻는다.
상기 제조예 6의 N-페닐-[1,1':4',1"-터페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1':4',1''-terphenyl]-4-amine)대신 하기 표 9의 화합물 A를 사용하고, 페닐 보론산(phenylboronic acid) 대신, 화합물 B를 사용하여 하기 표 9의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
[ 제조예 7] 화합물 97의 제조
Figure pat00057
<화합물 97-1의 제조>
화합물 61-1-1과 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid)을 이용한 Br-Suzuki reaction을 통해 화합물 97-1을 얻었다.
<화합물 97의 제조>
화합물 97-1과 [1,1'-비페닐]-3-일보론산([1,1'-biphenyl]-3-ylboronic acid)을 이용한 Cl-Suzuki reaction을 통해 화합물 97을 얻었다.
상기 제조예 7 (4-(디페닐아미노)페닐)보론산((4-(diphenylamino)phenyl)boronic acid) 대신 하기 표 10의 화합물 A를, [1,1'-비페닐]-3-일보론산([1,1'-biphenyl]-3-ylboronic acid) 대신 화합물 B를 사용하여 하기 표 10의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
[ 제조예 8] 화합물 121의 제조
Figure pat00061
<화합물 121-1-1의 제조>
상기 제조예 1의 화합물 1-1-2의 제조방법에서, 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신, N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine)을 사용하여 화합물 121-1-1을 얻었다.
<화합물 121-1의 제조>
화합물 1-2와 [1,1'-비페닐]-4-일보론산([1,1'-biphenyl]-4-ylboronic acid)을 이용한 Br-Suzuki reaction을 통해 화합물 121-1을 얻었다.
<화합물 121의 제조>
화합물 121-1과 화합물 121-1-1을 이용한 Buchwald reaction을 통해 화합물 121을 얻었다.
상기 제조예 8 에서 [1,1'-비페닐]-4-일보론산([1,1'-biphenyl]-4-ylboronic acid) 대신 하기 표 11의 화합물 A를 이용하고, N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine) 대신 하기 표 11의 화합물 B를 이용하여 하기 표 11의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
하기 표 12의 화합물 A는 상기 제조예 8의 화합물 121-1-1의 합성방법으로 제조되며, 하기 표 12의 목적화합물은 상기 제조예 2의 제조방법으로 얻었다.
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
[ 제조예 9] 화합물 137의 제조
Figure pat00072
<화합물 137-1-1의 제조>
상기 제조예 1에서 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-N-(4-브로모페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-N-(4-bromophenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine)을 이용하여 화합물 1-1-1 대신 화합물 137-1-1을 얻었다.
<화합물 137-1의 제조>
화합물 1-2와 나프탈렌-1-일보론산(naphthalen-1-ylboronic acid)을 이용한 Br-Suzuki reaction을 통해 화합물 137-1을 얻었다.
<화합물 137>
화합물 137-1과 화합물 137-1-1을 이용한 Cl-Suzuki reaction을 통해 화합물 137을 얻었다.
상기 제조예 9의 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-N-(4-브로모페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-N-(4-bromophenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine) 대신 하기 표 13의 화합물 A를 이용하고, 나프탈렌-1-일보론산(naphthalen-1-ylboronic acid) 대신 화합물 B를 이용하여 하기 표 13의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00073
Figure pat00074
[ 제조예 10] 화합물102의 제조
Figure pat00075
화합물 102의 제조를 위한 출발 물질, 화합물102-2, 화합물 102-1-1, 화합물 102-1-2는 모두 상기 제조예에서 제조한 이력이 있는 화합물이다.
상기 제조예 10에서, 화합물 102-1-1을 생성하기 위해 사용하는 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신 하기 표 14의 화합물 A를 사용하고, 화합물 102-1-2을 생성하기 위해 사용하는 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 대신, 화합물 B를 사용하면, 중간체가 형성되며, 상기 제조예의 목적화합물 102 대신, 하기 표 14의 목적화합물을 얻을 수 있다.
상기 제조예의 경우, D치환 되지 않은 화합물 102를 얻은 뒤, D치환할 경우, 완전히 D치환된 화합물을 얻는 수율이 낮아, 상기와 같은 합성 방법을 선택하였다.
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
[ 제조예 11] 화합물 113의 제조
Figure pat00080
제조예11 역시 상기 제조예 10과 같이 설명될 수 있다.
하기 표 15의 A는 상기 제조예 8의 N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine) 대신 이용되고, B는 상기 제조예 1의 브로모벤젠(Bromobenzene) 대신 이용되어 중간체를 형성하며, 상기 제조예 11에 따라 하기 표 15의 목적화합물을 생성한다.
Figure pat00081
Figure pat00082
Figure pat00083
[ 제조예 12] 화합물 161의 제조
Figure pat00084
제조예 12 역시 상기와 같이 설명될 수 있다. 하기 표 16의 화합물 A는 상기 제조예 1의 화합물 1-1-1의 제조와 같은 제조방법으로 중간체를 형성한다.
상기 제조예의 N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민(N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine) 대신 하기 표 16의 화합물B를 이용하여 하기 표 16의 목적화합물을 얻는다.
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
[ 제조예 13] 화합물 177의 제조
Figure pat00090
제조예 13도 상기와 같이 설명될 수 있다.
상기 제조예 13의 화합물 177-1-1과 같은 중간체 합성에 하기 표 17의 화합물 A를 사용하고, 상기 제조예 13의 보론산(Boronic acid) 대신, 하기 표 17의 화합물 B를 사용하여, 하기 표 17의 목적화합물을 얻는다.
Figure pat00091
[ 제조예 14] 화합물 181의 제조
Figure pat00092
제조예 14 또한 이전에 합성한 이력이 있는 중간체들로 합성될 수 있다.
상기 제조예 14의 화합물 181-1-1을 대신할 중간체는 하기 표 18의 화합물 A에 의해 합성되고, 화합물 181-1-2을 대신할 중간체는 하기 표 18의 화합물 B에 의해 합성된다.
Figure pat00093
Figure pat00094
[ 제조예 15] 화합물 189의 합성
Figure pat00095
제조예 15는 상기 제조예 2에서 설명한 제조방법과 같으며, 상기 화합물 189-1-2는 상기 제조예 8의 121-1-1의 제조방법으로 제조된다.
상기 제조예 15에서 화합물 189-1-2 와 화합물 189-1-1을 대체할 중간체는 하기 표 18의 화합물 A와 B로 제조되며, 상기 제조예 15에 따라 화합물 189 대신 하기 표 19의 목적화합물을 생성한다.
Figure pat00096
Figure pat00097
[ 제조예 16] 화합물 197의 합성
Figure pat00098
제조예 16은 상기 제조예 4와 그 제조방법이 같으며, 화합물 197-1-2와 197-1-1은 모두 상기에서 제조한 이력이 있는 화합물이다.
화합물 197-1-2와 화합물 197-1-1을 대신할 중간체는 하기 표 20의 A와 B를 출발물질로 하여 얻었고, 상기 제조예 16과 같은 방법으로 화합물 197 대신 하기 표 20의 목적화합물을 얻었다.
Figure pat00099
[ 제조예 17] 화합물 201의 제조
Figure pat00100
제조예 17 또한 전술 합성한 이력이 있는 중간체들로 합성될 수 있다.
상기 제조예 17에서 페닐보론산(phenylboronic acid) 대신 하기 표 21의 화합물 A를 사용하고, 화합물 121-1-1 대신 하기 표 21의 화합물 B를 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 17과 동일하게 합성하여 목적 화합물을 합성하였다.
Figure pat00101
Figure pat00102
[ 제조예 18] 화합물 213의 합성
Figure pat00103
상기 제조예 18 또한 전술 합성한 이력이 있는 중간체들로 합성될 수 있다.
상기 제조예 18의 화합물에서 페닐보론산(phenylboronic acid)을 대신 하기 표 22의 화합물 A가 사용하고, 화합물 197-1-1을 대신 하기 표 22의 화합물 B로 변경한 것을 제외하고, 상기 제조예 18과 동일하게 합성하여 목적화합물을 제조하였다.
Figure pat00104
상기 제조예 1 내지 18 및 표 1 내지 표 22에 기재된 화합물 이외의 상기 화학식 1에 해당하는 헤테로고리 화합물도 전술한 제조예에 기재된 방법과 마찬가지로 제조하였다.
상기에서 제조된 화합물들의 합성 확인자료는 하기 표 23 및 표 24에 기재한 바와 같다. 표 21은 1H NMR(CDCl3, 200Mz)의 측정값이고, 표 22는 FD-질량분석계(FD-MS: Field desorption mass spectrometry)의 측정값이다.
NO 1H NMR(CDCl3, 300Mz)
1 8.55(1H, d), 8.18(d, 1H), 6.63(s, 1H), 7.55(m, 2H), 7.20~7.13(m, 5H), 7.02(d, 1H). 6.81(m, 2H), 7.71~6.63(m, 4H), 6.33(d, 1H)
3 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 6.63(s, 1H), 7.55~7.51(m, 9H), 7.25~7.20(m, 7H), 7.02(d, 1H), 6.81(m, 1H), 6.69~6.63(m, 4H), 6.33(d, 1H)
4 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55~7.41(m, 6H), 7.13(m, 1H), 7.02(d, 1H), 6.69(m, 4H), 6.33(d, 1H)
5 8.55(m, 1H), 8.18(d, 1H), 7.89(m, 1H), 7.64~7.55(m, 5H), 7.38~7.32(m, 2H), 7.20~7.13(m, 3H), 7.02(d, 1H), 6.81(m, 1H), 6.63(m, 2H), 6.33(m, 2H)
13 8.18(d, 1H), 8.08(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75(m, 1H), 7.68~7.55(m, 6H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28~7.20(m, 3H), 6.81~6.75(m, 2H), 6.63~6.58(m, 3H), 1.72(s, 6H)
14 8.18(d, 1H), 8.08(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75(d, 1H), 7.62~7.28(m, 15H), 7.28(m, 1H), 6.69~6.75(m, 3H), 6.58(m, 1H), 1.72(s, 6H)
21 8.55(m, 1H), 8.18(m, 1H), 7.77~7.71(m, 5H), 7.55~7.36(m, 12H), 7.13(m, 1H), 7.02(m, 1H), 6.69(d, 2H), 6.33(d, 1H)
24 8.55(m, 1H), 8.18(d, 1H), 6.63(s, 1H), 7.55~7.41(m, 9H), 7.71~7.13(m, 3H), 7.02(d, 1H), 6.81(t, 1H), 7.71~6.63(m, 4H), 6.33(d, 1H)
29 8.55(m, 1H), 8.18(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55~7.41(m, 16H), 7.13(m, 1H), 7.02(d, 1H), 6.69(m, 4H), 6.63(d, 1H)
30 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55~7.38(m, 12H), 7.28(t, 1H), 7.13(t, 1H), 7.02(d, 1H), 6.75~6.69(m, 3H), 6.58(d, 1H), 6.75(d, 1H), 1.72(s, 6H)
36 8.18(d, 1H), 8.08(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75(d, 1H), 7.68~7.55(m, 6H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28~7.20(m, 3H), 6.84~6.75(m, 2H), 6.63~6.58(m, 3H), 1.72(s, 6H)
39 8.18(d, 1H), 8.08(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75(d, 1H), 7.68(s, 1H), 7.62~7.55(m, 7H), 7.44~7.28(m, 3H), 7.28(m, 2H), 6.75(s, 2H), 6.58(d, 2H), 1.72(s, 12H)
41 8.55(m, 1H), 8.18(d, 1H), 7.75~.71(m, 2H), 7.62~7.54(m, 5H), 7.44(t, 1H), 7.20(m, 4H), 6.81(m, 2H), 6.69~6.63(m, 6H)
43 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.75~7.71(m, 2H), 7.62~7.41(m, 19H), 6.89~6.88(d, 1H), 6.69(d, 4H), 6.59(d, 1H)
47 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.75~7.71(s, d, 2H), 7.62~7.41(m, 20H), 6.69(d, 6H)
48 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75~7.71(d, s. 2H), 7.62~7.54(m, 7H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28~7.20(m, 3H), 6.81~6.58(m, 7H), 1.72(s, 6H)
51 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75~7.71(d, s, 2H), 7.62~7.54(m, 7H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28~7.20(m, 3H), 6.81~6.63(m, 7H), 1.72(s, 6H)
57 8.18(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.75~7.71(d, s, 2H), 7.62~7.55(m, 7H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28~7.20(m, 2H), 6.81~6.69(m, 7H), 1.72(s, 6H)
61 7.54~7.41(m, 19H), 6.69(d, 4H)
65 7.87(d, 1H), 7.52(d, 1H), 7.52~7.51(m, 14H), 7.28(t, 1H), 6.75(s, 1H), 6.69(d, 2H), 6.58(d, 1H), 1.72(s, 6H)
101 No proton
102 No proton
105 No proton
107 No proton
109 No proton
117 No proton
121 8.18(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55~7.41(m, 7H), 7.25(s, 4H), 7.13(t, 1H), 7.02(d, 1H), 6.33(d, 1H)
133 8.18(d, 1H), 8.08(d, 1H), 7.93~7.87(m, 2H), 7.77~7.75(m, 2H), 7.68(s, 1H), 7.63~7.55(m, 6H), 7.44~7.38(m, 2H), 7.28(m, 1H), 1.72(s, 6H)
141 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.79(d, 2H), 7.71(s, 1H), 7.51~7.41(m, 5H), 7.13(t, 1H), 7.02(d, 1H), 6.33(d, 1H)
142 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.79(d, 2H), 7.71(s, 1H), 7.55~7.41(m, 5H), 7.13(t, 1H), 7.02(d, 1H), 6.33(d, 1H)
161 7.54~7.41(m, 7H), 7.20(t, 2H), 6.81(t, 1H), 6.69~6.63(m, 4H)
162 7.54~7.41(m, 14H), 6.69(t, 4H)
173 7.87(d, 1H), 7.62(d, 1H), 7.55~7.41(m, 8H), 6.89~6.88(m, 2H), 6.75(s, 1H), 6.89~6.59(m, 2H), 1.72(s, 6H)
179 7.87(d, 1H), 7.62(d, 1H), 7.55~7.54(m, 3H), 7.88(t, 1H), 7.28~7.20(m, 3H), 6.75~6.58(m, 7H), 1.72(s, 6H)
180 7.54~7.51(m, 8H), 7.20(t, 2H), 6.81(t, 1H), 6.69~6.63(m, 6H)
181 8.55(d, 1H), 8.18(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55(d, 2H), 7.13(m, 1H), 7.02(t, 1H), 6.33(d, 1H)
185 8.55(t, 1H), 8.18(d, 1H), 7.71(s, 1H), 7.55(m, 2H), 7.13(tm 1H), 7.02(d, 1H), 6.33(d, 1H)
192 8.18(t, 1H), 8.08(d, 1H), 7.75~7.55(m, 5H), 7.44(t, 1H)
197 8.55(m, 1H), 8.18(d, 1H), 7.75~7.71(m, 2H), 7.62~7.55(m, 3H), 7.44(t, 1H)
202 7.51~7.41(m, 5H)
210 7.51~7.41(m, 5H)
213 7.51~7.41(m, 5H)
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
1 m/z= 466.21 (C34H18D5NO= 466.58) 105 m/z= 616.41 (C44D29NO= 616.89)
3 m/z= 618.27 (C46H26D5NO= 618.78) 107 m/z= 724.49 (C52D35NO= 725.06)
5 m/z= 556.22 (C40H20D5NO2= 556.66) 109 m/z= 564.38 (C40D27NO= 564.81)
7 m/z= 566.24 (C42H22D5NO= 566.70) 111 m/z= 812.52 (C59D37NO= 813.16)
9 m/z= 542.24 (C40H22D5NO= 542.68) 113 m/z= 696.46 (C50D33NO= 697.01)
11 m/z= 694.30 (C52H30D5NO= 694.87) 115 m/z= 644.94 (C46D31NO= 644.44)
13 m/z= 582.27 (C43H26D5NO= 582.74) 117 m/z= 644.94 (C46D31NO= 644.44)
15 m/z= 704.29 (C53H28D5NO= 704.87) 119 m/z= 724.49 (C52D35NO= 725.06)
17 m/z= 542.24 (C40H22D5NO= 542.68) 121 m/z= 627.33 (C46H17D14NO= 627.83)
19 m/z= 692.29 (C52H28D5NO= 692.86) 123 m/z= 601.31 (C44H15D14NO= 601.79)
21 m/z= 672.31 (C50H24D9NO= 672.86) 125 m/z= 703.36 (C52H21D14NO= 703.93)
23 m/z= 698.33 (C52H26D9NO= 698.90) 127 m/z= 641.31 (C46H15D14NO2= 641.81)
25 m/z= 684.28 (C50H24D7NO2= 684.83) 129 m/z= 651.33 (C48H17D14NO= 651.85)
27 m/z= 698.33 (C52H22D11NO= 698.89) 131 m/z= 679.36 (C50H17D16NO= 679.90)
29 m/z= 698.33 (C52H26D9NO= 698.90) 133 m/z= 747.42 (C55H21D18NO= 748.02)
31 m/z= 626.32 (C46H18D13NO= 626.82) 135 m/z= 623.30 (C46H21D10NO= 623.81)
33 m/z= 752.37 (C56H24D13NO= 752.98) 137 m/z= 761.43 (C56H15D22NO= 762.03)
35 m/z= 594.27 (C44H22D7NO= 594.75) 139 m/z= 601.31 (C44H15D14NO= 601.79)
37 m/z= 786.36 (C59H30D9NO= 787.00) 141 m/z= 551.30 (C40H13D14NO= 551.73)
39 m/z= 778.39 (C58H34D9NO= 779.02) 143 m/z= 551.30 (C40H13D14NO= 551.73)
41 m/z= 542.24 (C40H22D5NO= 542.68) 145 m/z= 551.30 (C40H13D14NO= 551.73)
43 m/z= 694.30 (C52H30D5NO= 694.87) 147 m/z= 603.33 (C44H13D16NO= 603.81)
45 m/z= 542.24 (C40H22D5NO= 542.68) 149 m/z= 675.41 (C49H13D22NO= 675.94)
47 m/z= 694.30 (C52H30D5NO= 694.87) 151 m/z= 655.35 (C48H13D18NO= 655.88)
49 m/z= 594.27 (C44H22D7NO= 594.75) 153 m/z= 631.35 (C46H13D18NO= 631.86)
51 m/z= 710.33 (C53H30D7NO= 710.91) 155 m/z= 631.35 (C46H13D18NO= 631.86)
53 m/z= 742.38 (C55H26D13NO= 742.98) 157 m/z= 711.41 (C52H13D22NO= 711.98)
55 m/z= 722.33 (C54H26D9NO= 722.92) 159 m/z= 655.35 (C48H13D18NO= 655.88)
57 m/z= 710.33 (C53H30D7NO= 710.91) 161 m/z= 550.29 (C40H8D19NO= 550.73)
59 m/z= 698.33 (C52H26D9NO= 698.90) 163 m/z= 600.31 (C44H16D13NO= 600.79)
61 m/z= 621.29 (C46H23D8NO= 621.79) 165 m/z= 702.35 (C52H22D13NO= 702.92)
63 m/z= 595.28 (C44H21D8NO= 595.76) 167 m/z= 626.32 (C46H18D13NO=626.84)
65 m/z= 661.32 (C49H27D8NO= 661.86) 169 m/z= 676.34 (C50H20D13NO= 676.88)
67 m/z= 545.26 (C40H19D8NO= 545.70) 171 m/z= 788.37 (C59H24D13NO= 789.01)
69 m/z= 701.35 (C52H31D8NO= 701.92) 173 m/z= 746.41 (C55H22D17NO= 747.01)
71 m/z= 569.26 (C42H19D8NO= 569.72) 175 m/z= 786.43 (C58H18D21NO= 787.07)
73 m/z= 621.29 (C46H23D8NO= 621.79) 177 m/z= 630.35 (C46H14D17NO= 630.85)
75 m/z= 545.26 (C40H19D8NO= 545.70) 179 m/z= 718.38 (C53H22D15NO= 718.96)
77 m/z= 621.29 (C46H23D8NO= 621.79) 181 m/z= 556.33 (C40H8D19NO= 556.77)
79 m/z= 621.29 (C46H23D8NO= 621.79) 183 m/z= 608.36 (C44H8D21NO=608.84)
81 m/z= 519.24 (C38H17D8NO= 519.66) 185 m/z= 636.38 (C46H8D23NO= 636.89)
83 m/z= 697.32 (C52H27D8NO= 697.89) 187 m/z= 608.36 (C44H8D21NO= 608.84)
85 m/z= 671.31 (C50H25D8NO= 671.85) 189 m/z= 728.41 (C52H8D25NO2= 728.98)
87 m/z= 711.30 (C52H25D8NO2= 711.87) 191 m/z= 716.44 (C52H8D27NO= 717.01)
89 m/z= 697.32 (C52H27D8NO= 697.89) 193 m/z= 740.44 (C54H8D27NO= 741.03)
91 m/z= 737.35 (C55H31D8NO= 737.95) 195 m/z= 796.50 (C58H8D31NO= 797.13)
93 m/z= 737.35 (C55H31D8NO= 737.95) 197 m/z= 768.47 (C56H8D29NO= 769.08)
95 m/z= 697.32 (C52H27D8NO= 697.89) 199 m/z= 716.44 (C52H8D27NO= 717.01)
97 m/z= 621.29 (C46H23D8NO= 621.79) 202 m/z= 639.40 (C46H5D26NO= 639.92)
99 m/z= 595.28 (C44H21D8NO= 595.76) 210 m/z= 683.46 (C49H5D30NO= 684.01)
101 m/z= 564.38 (C40D27NO= 564.81) 213 m/z= 719.46 (C52H5D30NO= 720.04)
103 m/z= 644.44 (C46D31NO= 644.94)
< 실험예 1>-유기 발광 소자의 제작
(1) 유기 발광 소자의 제작
1,500Å의 두께로 ITO가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
Figure pat00105
이어서 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å 두께의 정공 수송층을 증착하였다.
Figure pat00106
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole 의 화합물을 400Å 증착하였고 녹색 인광 도펀트는 Ir(ppy)3를 7% 도핑하여 증착하였다. 이후 정공 저지층으로 BCP를 60Å 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 200Å 증착하였다. 마지막으로 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자(이하, 비교예 1)를 제조하였다.
한편, 유기 발광 소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제조에 사용하였다.
또한, 상기 비교예 1에서 정공 수송층 형성시 사용된 화합물 NPB 대신 하기 표 25의 비교예 1 내지 5와 실시예 1 내지 28의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 비교예 1의 유기 발광 소자의 제조 방법과 동일한 방법으로 실시예 1 내지 28의 유기 발광 소자들을 제조하였다.
(2) 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 28 및 비교예 1 내지 5의 유기 발광 소자들에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 각각 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간인 수명 T90 (단위: h, 시간)을 측정하였다.
상기 측정 결과로 나타난 본 발명의 유기 발광 소자들의 특성은 하기 표 25와 같았다.
화합물 구동전압 (V) 효율 (cd/A) 수명 (T90)
비교 예 1 비교화합물 A 4.65 115.8 174
비교 예 2 비교화합물 B 4.76 98.4 165
비교 예 3 비교화합물 C 4.81 110.7 180
비교 예 4 비교화합물 D 4.78 105.7 170
비교 예 5 비교화합물 E 4.83 107.8 175
실시 예 1 화합물 4 4.71 120.5 210
실시 예 2 화합물 13 4.22 132.8 208
실시 예 3 화합물 14 4.36 126.7 205
실시 예 4 화합물 24 4.59 131.1 220
실시 예 5 화합물 30 3.97 129.5 198
실시 예 6 화합물 36 4.28 141.6 186
실시 예 7 화합물 43 4.32 149.2 215
실시 예 8 화합물 47 3.85 145.4 209
실시 예 9 화합물 48 4.26 138.3 216
실시 예 10 화합물 51 4.14 129.7 221
실시 예 11 화합물 65 4.87 131.8 250
실시 예 12 화합물 101 4.33 150.3 276
실시 예 13 화합물 102 4.62 146.2 269
실시 예 14 화합물 105 3.86 142.5 271
실시 예 15 화합물 107 4.28 138.4 259
실시 예 16 화합물 109 4.34 127.5 278
실시 예 17 화합물 117 4.07 147.6 270
실시 예 18 화합물 121 4.39 149.1 255
실시 예 19 화합물 133 4.56 128.2 245
실시 예 20 화합물 141 4.73 127.3 239
실시 예 21 화합물 142 4.05 131.8 238
실시 예 22 화합물 162 4.12 126.9 240
실시 예 23 화합물 179 3.95 138.7 246
실시 예 24 화합물 181 3.84 141.4 222
실시 예 25 화합물 185 4.47 126.3 223
실시 예 26 화합물 197 4.65 137.2 249
실시 예 27 화합물 210 4.35 130.4 235
실시 예 28 화합물 213 4.11 139.4 243
Figure pat00107
< 실험예 2>
(1) 유기 발광 소자의 제조
1,500Å의 두께로 ITO(Indium Tin Oxide)가 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 아세톤, 메탄올, 이소프로필 알코올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV 세정기에서 UV를 이용하여 5분간 UVO처리하였다. 이후 기판을 플라즈마 세정기(PT)로 이송시킨 후, 진공상태에서 ITO 일함수 증대 및 잔막 제거를 위해 플라즈마 처리를 하여, 유기증착용 열증착 장비로 이송하였다.
이어서, 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 2-TNATA를 증발시켜 ITO 기판 상에 600Å의 두께로 정공 주입층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 하기 N,N'-비스(α-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(N,N'-bis(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamine: NPB)을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공 주입층 위에 300Å의 두께로 정공 수송층을 증착하였다. 이후 발광 보조층으로 하기 표 26에 기재된 화학식 1로 표시되는 화합물(실시예 29 내지 실시예 56 중 하나) 또는 비교 화합물(비교예 1 내지 비교예 5 중 하나)을 100Å의 두께로 증착하였다.
Figure pat00108
그 위에 발광층을 다음과 같이 열 진공 증착시켰다. 발광층은 호스트로 9-[4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐]-9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸(9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9'-phenyl-3,3'-Bi-9H-carbazole)의 화합물을 400Å의 두께로 증착하였고, 녹색 인광 도펀트로 [Ir(ppy)3]를 발광층 증착 두께의 7%로 도핑하여 증착하였다. 이후, 정공 저지층으로 BCP(bathocuproine)를 60Å의 두께로 증착하였으며, 그 위에 전자 수송층으로 Alq3를 200Å의 두께로 증착하였다. 마지막으로, 전자 수송층 위에 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å의 두께로 증착하여 전자 주입층을 형성한 후, 전자 주입층 위에 알루미늄(Al) 음극을 1,200Å의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure pat00109
한편, 유기 발광 소자 제조에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 유기 발광 소자 제조에 사용하였다.
(2) 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율
상기와 같이 제조된 실시예 29 내지 56 및 비교예 1 내지 5의 유기 발광 소자들에 대하여 맥사이어스사의 M7000으로 각각 전계 발광(EL)특성을 측정하였으며, 그 측정 결과를 가지고 맥사이언스사에서 제조된 수명장비측정장비(M6000)를 통해 기준 휘도가 6,000 cd/m2 일 때, 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간인 수명 T90 (단위: h, 시간)을 측정하였다.
상기 측정 결과로 나타난 본 발명의 유기 발광 소자들의 특성은 하기 표 26과 같았다.
화합물 구동전압 (V) 효율 (cd/A) 수명 (T90)
비교 예 1 비교화합물 A 4.64 108.9 123
비교 예 2 비교화합물 B 5.68 95.6 138
비교 예 3 비교화합물 C 4.92 102.5 145
비교 예 4 비교화합물 D 4.82 101.0 140
비교 예 5 비교화합물 E 5.13 97.8 139
실시 예 29 화합물 4 3.52 130.9 215
실시 예 30 화합물 13 4.13 128.7 262
실시 예 31 화합물 14 3.61 119.5 223
실시 예 32 화합물 24 3.81 131.6 196
실시 예 33 화합물 30 4.50 140.1 257
실시 예 34 화합물 36 4.33 138.5 249
실시 예 35 화합물 43 3.51 119.4 235
실시 예 36 화합물 47 3.72 127.6 223
실시 예 37 화합물 48 4.03 136.9 238
실시 예 38 화합물 51 3.83 130.8 213
실시 예 39 화합물 65 3.94 134.5 224
실시 예 40 화합물 101 3.68 128.4 233
실시 예 41 화합물 102 4.14 135.8 245
실시 예 42 화합물 105 3.94 128.4 241
실시 예 43 화합물 107 4.24 127.8 215
실시 예 44 화합물 109 3.98 133.6 240
실시 예 45 화합물 117 3.84 133.6 236
실시 예 46 화합물 121 3.68 130.6 228
실시 예 47 화합물 133 3.59 142.5 223
실시 예 48 화합물 141 3.96 135.5 239
실시 예 49 화합물 142 3.71 138.4 242
실시 예 50 화합물 162 3.62 144.3 240
실시 예 51 화합물 179 4.24 138.9 235
실시 예 52 화합물 181 4.05 131.8 221
실시 예 53 화합물 185 3.81 135.5 240
실시 예 54 화합물 197 3.99 131.2 238
실시 예 55 화합물 210 4.03 134.6 216
실시 예 56 화합물 213 3.89 138.9 229
Figure pat00110
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 유기 발광 소자에 사용하는 경우 소자의 구동전압을 낮추고, 광효율을 향상시키며, 화합물의 열적 안정성에 의하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있었다.
본 발명의 헤테로고리 화합물은 중수소 함량이 1% 내지 100%를 만족하는 것으로, 탄소와 중수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)는 탄소와 수소의 단일 결합 해리 에너지(Bond Dissociation Energy)보다 높기 때문에 본 출원에 따른 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량이 상기 범위를 만족함에 따라 전체 분자의 안정성이 증가하여 소자 수명이 개선되는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
100: 기판
200: 양극
300: 유기물층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 정공 저지층
305: 전자 수송층
306: 전자 주입층
400: 음극

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00111

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 알키닐기; 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C60의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 및 -SiRR'R"로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 서로 인접하는 2 이상의 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 지방족 또는 방향족 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 지방족 또는 방향족 헤테로 고리를 형성하며,
    A 및 B는 하기 화학식 [1-1]; 또는 하기 화학식 [1-2]로 표시되며,
    [화학식 1-1]
    Figure pat00112

    [화학식 1-2]
    Figure pat00113

    상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에 있어서,
    L 및 L1 내지 L3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴렌기이고,
    Ar1 내지 Ar3은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기; -P(=O)RR'; 또는 -SiRR'R"이고,
    p, m, r 및 s는 0 내지 4의 정수이고,
    q는 1 내지 6의 정수이며,
    상기 p, m, r, s 및 q가 2 이상인 경우, 괄호내 치환기는 서로 같거나 상이하고,
    상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 1% 내지 100%이고,
    상기 R, R' 및 R"은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C6 내지 C60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C60의 헤테로아릴기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00114

    [화학식 3]
    Figure pat00115

    상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서,
    각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물의 중수소 함량은 10% 내지 80%인 것인 헤테로고리 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식 A 내지 구조식 C의 단위로 나누어 표현되며,
    상기 화학식 1 중 하기 구조식 A; 하기 구조식 B; 하기 구조식 C; 하기 구조식 A 및 하기 구조식 B; 하기 구조식 A 및 하기 구조식 C; 하기 구조식 B 및 하기 구조식 C; 또는 하기 구조식 A 내지 구조식 C;의 중수소의 함량은 100%인 것인 헤테로고리 화합물:
    [구조식 A]
    Figure pat00116

    [구조식 B]
    Figure pat00117

    [구조식 C]
    Figure pat00118

    상기 구조식 A 내지 C에 있어서, 각 치환기의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하며,
    Figure pat00119
    는 상기 구조식 A 내지 C가 서로 연결되는 위치를 의미한다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127

    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130
  6. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 발광 보조층을 포함하고, 상기 발광보조층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층 또는 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 상기 정공수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층. 전자주입층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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