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KR101499356B1 - 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR101499356B1
KR101499356B1 KR1020130134471A KR20130134471A KR101499356B1 KR 101499356 B1 KR101499356 B1 KR 101499356B1 KR 1020130134471 A KR1020130134471 A KR 1020130134471A KR 20130134471 A KR20130134471 A KR 20130134471A KR 101499356 B1 KR101499356 B1 KR 101499356B1
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Abstract

본 명세서는 유기 발광 소자의 수명, 효율, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 상기 화합물이 유기화합물 층에 함유되어 있는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {HETERO-CYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 새로운 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 6월 28일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허출원 제 10-2013-0075662호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
국제 특허 출원 공개 제2003/012890호
이에 본 발명자들은 상기와 같은 이유로 치환기에 따라 유기 발광 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013101335180-pat00001
화학식 1에 있어서,
X는 하기 구조식 중 어느 하나이고,
Figure 112013101335180-pat00002
Figure 112013101335180-pat00003
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 알케닐렌기이며,
Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
L1과 L2가 서로 상이하거나,
Figure 112013101335180-pat00004
과 Ar1가 서로 상이하며,
X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 3가의 헤테로 원자 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 3가의 헤테로 원자이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
또한, 본 명세서의 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 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 따른 새로운 화합물은 유기 발광 소자를 비롯한 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 예를 도시한 것이다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112013101335180-pat00005
는 다른 치환기에 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1에서 L1과 L2는 서로 상이하거나
Figure 112013101335180-pat00006
과 Ar1은 서로 상이하다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1과 L2 및 Ar1과
Figure 112013101335180-pat00007
는 서로 상이할 수 있다. 또 나의 실시상태에 있어서, L1 과 L2는 서로 상이하고, Ar1 과
Figure 112013101335180-pat00008
는 서로 동일할 수 있다. 또 하나의 일 실시상태에 있어서, L1과 L2는 서로 동일하고, Ar1 과
Figure 112013101335180-pat00009
는 서로 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 상이하고, 각각 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합이고, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, 상기 L2는 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 및 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, 각각의 페닐렌기는 서로 치환기가 상이하거나, 결합되는 위치가 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및
Figure 112013101335180-pat00010
는 서로 상이하고, Ar1은 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112013101335180-pat00011
화학식 2에 있어서,
X4 내지 X6는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 3가의 헤테로 원자 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 3가의 헤테로 원자이고,
Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 과
Figure 112013101335180-pat00012
가 상이한 것은 X1, X2, X3, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나가 X4, X5, X6, Ar4 및 Ar5 와 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1은 하기 화학식 3 내지 화학식 10 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 3]
Figure 112013101335180-pat00013
[화학식 4]
Figure 112013101335180-pat00014
[화학식 5]
Figure 112013101335180-pat00015
[화학식 6]
Figure 112013101335180-pat00016
[화학식 7]
Figure 112013101335180-pat00017
[화학식 8]
Figure 112013101335180-pat00018
[화학식 9]
Figure 112013101335180-pat00019
[화학식 10]
Figure 112013101335180-pat00020
화학식 3 내지 10에 있어서,
a는 0 내지 8의 정수이고,
b는 0 내지 7의 정수이며,
c는 0 내지 4의 정수이고,
d는 0 내지 5의 정수이며,
e는 0 내지 3의 정수이고,
X7은 S, O, NR 또는 CRR'이며,
R, R' 및 R1 내지 R14는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 나프틸렌의 2,7 위치에 각각 L1 및 L2 가 치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 나프틸렌의 1,7 위치에 각각 L1 및 L2가 치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 나프틸렌의 1,6 위치에 각각 L1 및 L2가 치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 나프틸렌의 1,8 위치에 각각 L1 및 L2가 치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112013101335180-pat00021
[화학식 1-2]
Figure 112013101335180-pat00022
[화학식 1-3]
Figure 112013101335180-pat00023
[화학식 1-4]
Figure 112013101335180-pat00024
화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, Ar1, Ar2, Ar3, X1 내지 X3, L1 및 L2는 상기에서 정의한 바와 동일하다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 티올기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 실릴기; 아릴알케닐기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 아릴아민기; 아릴기; 아릴알킬기; 아릴알케닐기; 및 이종 원소로 O, N 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013101335180-pat00025
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013101335180-pat00026
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 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 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 25의 알콕시기가 치환되는 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서 내에서의 아릴기는 방향족고리를 의미할 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 스틸베닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조이다.
상기 플루오레닐기는 열린 플루오레닐기의 구조를 포함하며, 여기서 열린 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물의 연결이 끊어진 상태의 구조이다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112013101335180-pat00027
,
Figure 112013101335180-pat00028
,
Figure 112013101335180-pat00029
및
Figure 112013101335180-pat00030
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 50인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴 아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기 중의 헤테로 아릴기는 전술한 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기 및 알케닐렌기는 각각 아릴기, 알케닐기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기 및 알케닐기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 3가기의 헤테로원자는 N 또는 P 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 3가기의 헤테로원자는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이고, 상기 페닐렌기는
Figure 112013101335180-pat00031
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이고, 상기 페닐렌기는
Figure 112013101335180-pat00032
이다.
상기
Figure 112013101335180-pat00033
는 화학식 1 중
Figure 112013101335180-pat00034
와 연결되거나 나프틸기에 연결되는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이고, 상기 페닐렌기는
Figure 112013101335180-pat00035
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이고, 상기 페닐렌기는
Figure 112013101335180-pat00036
이다.
상기
Figure 112013101335180-pat00037
는 화학식 1 중 Ar1과 연결되거나 나프틸기에 연결되는 것을 의미한다.
하나의 실시상태에 있어서, 화학식 1 중 X1 내지 X3 중 적어도 어느 하나는 3가기의 헤테로원자일 수 있다.
구체적으로, X1 내지 X3 중 적어도 어느 하나는 N 또는 P일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 내지 X3는 모두 N일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1은 N이고, X2 및 X3는 CH일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X2는 N이고, X1 및 X3는 CH일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3는 N이고, X1 및 X2는 CH일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 N일 수 있다. 이 경우, X3는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X3는 N일 수 있다. 이 경우, X2는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X2 및 X3는 N일 수 있다. 이 경우, X1은 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 화학식 1 중 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00038
일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00039
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar2는 바이페닐기이고,
Figure 112013101335180-pat00040
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00041
일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00042
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 바이페닐기이고,
Figure 112013101335180-pat00043
일 수 있다.
상기
Figure 112013101335180-pat00044
는 화학식 1의 X1 내지 X3를 포함하는 화학식 헤테로환 고리와 연결되는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 화학식 2중 Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 화학식 2 중 Ar4및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00045
일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00046
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar4는 바이페닐기이고,
Figure 112013101335180-pat00047
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00048
일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 나프틸기이고,
Figure 112013101335180-pat00049
일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar5는 바이페닐기이고,
Figure 112013101335180-pat00050
일 수 있다.
상기
Figure 112013101335180-pat00051
는 화학식 2의 X4 내지 X6를 포함하는 화학식 헤테로환 고리와 연결되는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이고, Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이고, Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이고, Ar4 및 Ar5는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이고, Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 내지 X6는 N이고, Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기 또는 바이페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X5 는 CH이고, X4 및 X6는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 2이고, X4 는 CH이고, X5 및 X6는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 3이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 3이고, 상기 R1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 4다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 4이고, L1과 화학식 4는 화학식 4의 2번 위치에서 결합한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 4이고, 상기 X4는 CRR'이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 4이고, 상기 X4는 CRR'이고, 상기 R 및 R'는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 4이고, 상기 X4는 CRR'이고, 상기 R 및 R'는 메틸기이며, R2는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 5이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 5이고, L1과 화학식 5는 화학식 5의 3번 위치에서 결합한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 5이고, 상기 R3 및 R4는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 6이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 6이고, 상기 R6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 7이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 7이고, 상기 R7은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7은 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R8은 수소이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 8이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 8이고, 상기 R9는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R9는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R9는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기Ar1은 화학식 9이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 화학식 9이고, R12는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-a-1 내지 1-a-14, 2-a-1 내지 2-a-14, 3-a-1 내지 3-a-14 및 4-a-1 내지 4-a-14중 어느 하나로 표시된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-b-1 내지 1-b-26, 2-b-1 내지 2-b-26, 3-b-1 내지 3-b-26 및 4-b-1 내지 4-b-26중 어느 하나로 표시된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-a-1 내지 1-a-14 및 1-b-1 내지 1-b-26 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112013101335180-pat00052
Figure 112013101335180-pat00053
Figure 112013101335180-pat00054
Figure 112013101335180-pat00055
Figure 112013101335180-pat00056
Figure 112013101335180-pat00057
Figure 112013101335180-pat00058
Figure 112013101335180-pat00059
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-a-1 내지 2-a-14 및 2-b-1 내지 2-b-26 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112013101335180-pat00060
Figure 112013101335180-pat00061
Figure 112013101335180-pat00062
Figure 112013101335180-pat00063
Figure 112013101335180-pat00064
Figure 112013101335180-pat00065
Figure 112013101335180-pat00066
Figure 112013101335180-pat00067
Figure 112013101335180-pat00068
Figure 112013101335180-pat00069
Figure 112013101335180-pat00070
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3-a-1 내지 3-a-14 및 3-b-1 내지 3-b-26 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112013101335180-pat00071
Figure 112013101335180-pat00072
Figure 112013101335180-pat00073
Figure 112013101335180-pat00074
Figure 112013101335180-pat00075
Figure 112013101335180-pat00076
Figure 112013101335180-pat00077
Figure 112013101335180-pat00078
Figure 112013101335180-pat00079
Figure 112013101335180-pat00080
Figure 112013101335180-pat00081
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1-4로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4-a-1 내지 4-a-14 및 4-b-1 내지 4-b-26 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112013101335180-pat00082
Figure 112013101335180-pat00083
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상기 화학식 1의 화합물은 상기 화학식 1에서 표시된 바와 같이 나프탈렌기를 중심으로 양쪽에 상이한 헤테로환을 포함하는 치환기를 도입함으로써, 유기 발광 소자에서 사용되는 유기물층으로 사용되기에 적합한 특성을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 적어도 1 이상의 X1 내지 X3를 포함하는 헤테로환 화합물을 포함한다. 따라서, 화학식 1로 표시되는 화합물은 헤테로환 구조를 포함하고 있으므로 유기 발광 소자에서 전자 주입 및/또는 전자 수송 물질로서의 적절한 에너지 준위를 가질 수 있다. 또한, 본 명세서에서 화학식 1로 표시되는 화합물 중 치환기에 따라 적절한 에너지 준위를 갖는 화합물을 선택하여 유기 발광 소자에 사용함으로써 구동 전압이 낮고, 광효율이 높은 소자를 구현할 수 있다.
또한, 상기 코어구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드 갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1의 화합물은 유리 전이 온도 (Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적 안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 나프틸기에 치환된 화학식 2; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기를 치환시킨 구조에 X1 내지 X3를 포함하는 헤테로환 고리에 Ar2, Ar3 및 L1를 치환 시킨 구조를 결합시키는 방법으로 제조될 수 있다.
X1 내지 X3 중 헤테로 원자의 개수, Ar2, Ar3 및 Lx를 변경하여, 상기 화학식 1-1 내지 1-4 외에도 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 제조할 수 있다.
상기 Lx에서 x는 1 또는 2 의 정수이다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 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 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하고, 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로환 화합물을 발광층의 호스트로서 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 헤테로환 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 헤테로환 화합물만 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸기 또는 벤조카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도펀트로 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 헤테로환 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 헤테로환 화합물은 상기 정공주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3) 및 전자 수송층(7) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 헤테로환 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 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.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 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.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 헤테로환 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하 제조예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 제조예 및 실험예에 의하여 범위가 한정되지는 않는다.
제조예
< 제조예 1> 하기 화합물 1-a-1의 제조
1) 하기 화합물 1-A의 합성
[화합물 1-A]
Figure 112013101335180-pat00090
질소 분위기에서 상기 화합물 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(37.1g, 0.14mol), 4-클로로페닐보로닉시드(23.8g, 0.15mol)을 테트라하이드로퓨란 150ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(80ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐(3.2g, 2.7mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:6으로 컬럼하여 상기 화합물 1-B (34g, 수율: 72%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 344
2) 하기 화합물 1-B의 합성
[화합물 1-A] [화합물 1-B]
Figure 112013101335180-pat00091
질소 분위기에서 상기 화합물 1-A(34g, 98.9mmol), 비스(피나콜라토)다이보론(27.6g, 108mmol) 및 아세트산칼륨(29.1g, 296mmol)을 섞고 디옥산 100ml에 첨가하고 교반하면서 가열하였다. 환류되는 상태에서 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(1.7g, 2.94mmol)과 트리사이클로헥실포스핀(1.6g, 5.9mmol)을 넣고 10시간동안 가열, 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 여과하였다. 여과액을 물에 붓고 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압 증류 후 에탄올로 재결정하여 상기 화합물 1-B(35g, 수율: 81%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 436
3) 하기 화합물 1-C의 합성
[화합물 1-B] [화합물 1-C]
Figure 112013101335180-pat00092
상기 화합물 1-B (14.5g, 33.3mmol) 과 7-브로모나프탈렌-2-올(7.4g, 33.3mmol)을 테트라하이드로퓨란 100ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 60ml를 첨가하고 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(769mg, 0.67mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 상기의 노란색 고체를 걸렀다. 걸러진 노란색의 고체를 테트라하이드로퓨란과 에탄올로 각각 1번씩 세척하여 상기 화합물 1-C (13.2g, 수율: 88%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 452
4) 하기 화합물 1-D의 합성
[화합물 1-C] [화합물 1-D]
Figure 112013101335180-pat00093
화합물 1-C(13.0g, 28.8mol)을 THF(100mL)에 녹이고, 트라이에틸아민 (10.0mL, 72.0mmol)을 가한후, 0℃로 냉각하였다. 온도를 유지한 상태에서 트리플릭언하이라이드 (16.2g, 57.6mmol)를 천천히 적가하였다. 온도를 실온으로 올린 후, 2 시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하여 농축시킨 후, 헥산을 가하여 생성된고체를 여과하였다. 석출물을 진공 건조하여 화합물 1-D (13.6 g, 81 %)을 얻었다. MS [M+H]+= 584
5) 하기 화합물 2-A의 합성
[화합물 2-A]
Figure 112013101335180-pat00094
상기 화합물 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 4-클로로-2,6-디페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 2-A(11.8 g, 83 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 343
6) 하기 화합물 2-B의 합성
[화합물 2-A] [화합물 2-B]
Figure 112013101335180-pat00095
상기 화합물 1-A 대신 2-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-B를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 2-B(21.7 g, 89 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 435
7) 하기 화합물 1-a-1의 합성
[화합물 1-D] [화합물 2-B] [화합물 1-a-1]
Figure 112013101335180-pat00096
상기 화합물 1-D (11.2g, 19.2mmol) 과 상기 화합물 2-B(9.2g, 21.1mmol)을 테트라하이드로퓨란 60ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 40ml를 첨가하고 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(443mg, 0.38mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 상기의 흰색 고체를 걸렀다. 걸러진 흰색의 고체를 테트라하이드로퓨란과 에탄올로 각각 1번씩 세척하여 상기 화합물 1-a-1 (11.3g, 수율: 80%)을 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 2> 하기 화합물 1-a-2의 제조
1) 하기 화합물 3-A의 합성
[화합물 3-A]
Figure 112013101335180-pat00097
상기 화합물 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-클로로-4,6-디페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 3-A(17.3 g, 83 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 343
2) 하기 화합물 3-B의 합성
[화합물 3-A] [화합물 3-B]
Figure 112013101335180-pat00098
상기 화합물 1-A 대신 3-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-B를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 3-B(12.9 g, 82 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 435
3) 하기 화합물 1-a-2의 합성
[화합물 1-D] [화합물 3-B] [화합물 1-a-2]
Figure 112013101335180-pat00099
상기 화합물 2-B 대신 3-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 1-a-2(11.4 g, 85 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 3> 하기 화합물 1-a-5의 제조
1) 하기 화합물 4-A의 합성
[화합물 4-A]
Figure 112013101335180-pat00100
상기 화합물 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 4-A(18.8 g, 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 420
2) 하기 화합물 4-B의 합성
[화합물 4-A] [화합물 4-B]
Figure 112013101335180-pat00101
상기 화합물 1-A 대신 4-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-B를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 4-B(16.5 g, 84 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 512
3) 하기 화합물 1-a-5의 합성
[화합물 1-D] [화합물 4-B] [화합물 1-a-5]
Figure 112013101335180-pat00102
상기 화합물 2-B 대신 4-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 1-a-5(12.7 g, 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 819
< 제조예 4> 하기 화합물 1-b-1의 제조
1) 하기 화합물 1-b-1의 합성
[화합물 1-D] [화합물 1-b-1]
Figure 112013101335180-pat00103
상기 화합물 2-B 대신 (4-(9H-카바졸-9-일)페닐)보론산을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 1-b-1(13.4 g, 87 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 677
< 제조예 5> 하기 화합물 1-b-2의 제조
1) 하기 화합물 1-b-2의 합성
[화합물 1-D] [화합물 1-b-2]
Figure 112013101335180-pat00104
상기 화합물 2-B 대신 (4-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)페닐)보론산을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 1-b-2 (9.2 g, 89 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 704
< 제조예 6> 하기 화합물 2-a-1의 제조
1) 하기 화합물 5-A의 합성
[화합물 1-B] [화합물 5-A]
Figure 112013101335180-pat00105
상기 화합물 7-브로모나프탈렌-2-올 대신 8-브로모나프탈렌-2-올을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-C를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 5-A(22.6 g, 81 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 452
2) 하기 화합물 5-B의 합성
[화합물 5-A] [화합물 5-B]
Figure 112013101335180-pat00106
상기 화합물 1-C 대신 5-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-D를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 5-B(19.6 g, 89 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 584
3) 하기 화합물 2-a-1의 합성
[화합물 5-B] [화합물 2-B] [화합물 2-a-1]
Figure 112013101335180-pat00107
상기 화합물 1-D대신 5-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 2-a-1(11.3 g, 84 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 7> 하기 화합물 3-a-1의 제조
1) 하기 화합물 6-A의 합성
[화합물 1-B] [화합물 6-A]
Figure 112013101335180-pat00108
상기 화합물 7-브로모나프탈렌-2-올 대신 5-브로모나프탈렌-2-올을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-C를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 6-A(23.1 g, 82 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 452
2) 하기 화합물 6-B의 합성
[화합물 6-A] [화합물 6-B]
Figure 112013101335180-pat00109
상기 화합물 1-C 대신 6-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-D를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 6-B(20.1 g, 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 584
3) 하기 화합물 3-a-1의 합성
[화합물 6-B] [화합물 2-B] [화합물 3-a-1]
Figure 112013101335180-pat00110
상기 화합물 1-D 대신 6-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 3-a-1(12.9 g, 85 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 8> 하기 화합물 4-a-1의 제조
1) 하기 화합물 7-A의 합성
[화합물 1-B] [화합물 7-A]
Figure 112013101335180-pat00111
상기 화합물 7-브로모나프탈렌-2-올 대신 8-브로모나프탈렌-1-올을 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-C를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 7-A(25.8 g, 89 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 452
2) 하기 화합물 7-B의 합성
[화합물 7-A] [화합물 7-B]
Figure 112013101335180-pat00112
상기 화합물 1-C 대신 7-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-D를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 7-B(22.5 g, 86 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 584
3) 하기 화합물 4-a-1의 합성
[화합물 7-B] [화합물 2-B] [화합물 4-a-1]
Figure 112013101335180-pat00113
상기 화합물 1-D 대신 7-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 4-a-1(18.1 g, 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 742
< 제조예 9> 하기 화합물 3-b-18의 제조
[화합물 6-B] [화합물 3-b-18]
Figure 112013101335180-pat00114
상기 화합물 1-D 대신 6-B를 사용한 것을 제외하고, 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 3-b-18(19.2 g, 83 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 704
< 제조예 10> 하기 화합물 4-b-18의 제조
[화합물 7-B] [화합물 4-b-18]
Figure 112013101335180-pat00115
상기 화합물 1-D 대신 7-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화합물 1-a-1를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화합물 4-b-18(11.6 g, 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 704
< 실험예 >
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure 112013101335180-pat00116
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(400Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[NPB]
Figure 112013101335180-pat00117
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH]
Figure 112013101335180-pat00118
[BD]
Figure 112013101335180-pat00119
[LiQ]
Figure 112013101335180-pat00120
상기 발광층 위에 제조예 1에서 제조한 화합물 1-a-1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 350Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 2>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 1-a-2을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 3>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 1-a-5을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 4>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 1-b-1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 5>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 1-b-2을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 6>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 2-a-1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 7>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 3-a-1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 8>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 4-a-1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 9>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 3-b-18을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 10>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 상기 화합물 4-b-18을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 하기 ET1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET1]
Figure 112013101335180-pat00121
<비교예 2>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 하기 ET2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET2]
Figure 112013101335180-pat00122
<비교예 3>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 하기 ET3의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET3]
Figure 112013101335180-pat00123
<비교예 4>
상기 실험예 1에서 화합물 1-a-1 대신 하기 ET4의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET4]
Figure 112013101335180-pat00124
실험예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 1의 결과를 얻었다.
화합물 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 1 화합물 1-a-1 3.81 5.13 (0.136, 0.127)
실험예 2 화합물 1-a-2 3.75 4.99 (0.139, 0.128)
실험예 3 화합물 1-a-5 3.89 5.24 (0.138, 0.124)
실험예 4 화합물 1-b-1 3.88 5.31 (0.136, 0.127)
실험예 5 화합물 1-b-2 3.76 5.29 (0.133, 0.121)
실험예 6 화합물 2-a-1 3.83 5.17 (0.139, 0.126)
실험예 7 화합물 3-a-1 3.76 5.28 (0.139, 0.127)
실험예 8 화합물 4-a-1 3.59 5.31 (0.137, 0.129)
실험예 9 화합물 3-b-18 3.78 5.12 (0.136, 0.125)
실험예 10 화합물 4-b-18 3.82 5.16 (0.136, 0.129)
비교예 1 ET1 4.11 3.98 (0.137, 0.126)
비교예 2 ET2 4.21 4.02 (0.136, 0.123)
비교예 3 ET3 4.25 4.21 (0.139, 0.119)
비교예4 ET4 4.32 4.04 (0.138, 0.120)
상기 표 1의 실험예 1 내지 8과 비교예 1 및 2를 비교하면, 나프틸기를 기준으로 L1과 L2 가 서로 상이하거나, Ar1과 Ar2가 서로 상이한 경우는 L1과 L2가 서로 동일하고, Ar1과 Ar2가 서로 동일한 경우보다 전자 수송 및 주입 능력이 우수하여, 낮은 전압 및/또는 높은 효율의 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 나프틸기가 기준인 경우, 다른 구조가 기준인 경우보다 전자 수송 및 주입 능력이 우수하여, 낮은 전압 및/또는 높은 효율의 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
상기 표 1의 실험예 1 내지 8과 비교예 4를 비교하면, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 특정 위치의 나프틸기에 대하여, 전자 수송 및 주입 능력이 우수함을 확인 할 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자수송층

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112015016457542-pat00191

    화학식 1에 있어서,
    X는 하기 구조식 중 어느 하나이고,
    Figure 112015016457542-pat00192

    Figure 112015016457542-pat00193

    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 알케닐렌기이며,
    Ar1은 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하고 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    L1과 L2가 서로 상이하거나,
    Figure 112015016457542-pat00194
    과 Ar1가 서로 상이하며,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
    Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하고 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112015016457542-pat00195

    화학식 2에 있어서,
    X4 내지 X6는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고, X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N이고,
    Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1 개 이상을 포함하고 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 서로 상이하고, 각각 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 것인 헤테로환 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    Ar1은 하기 화학식 3 내지 화학식 10 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물:
    [화학식 3]
    Figure 112015016457542-pat00196

    [화학식 4]
    Figure 112015016457542-pat00197

    [화학식 5]
    Figure 112015016457542-pat00198

    [화학식 6]
    Figure 112015016457542-pat00199

    [화학식 7]
    Figure 112015016457542-pat00200

    [화학식 8]
    Figure 112015016457542-pat00201

    [화학식 9]
    Figure 112015016457542-pat00202

    [화학식 10]
    Figure 112015016457542-pat00203

    화학식 3 내지 10에 있어서,
    a는 0 내지 8의 정수이고,
    b는 0 내지 7의 정수이며,
    c는 0 내지 4의 정수이고,
    d는 0 내지 5의 정수이며,
    e는 0 내지 3의 정수이고,
    X7은 S, O, NR 또는 CRR'이며,
    R, R' 및 R1 내지 R14는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 이종 원소로 O, N 및 S 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 나프틸기인 것인 헤테로환 화합물.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 Ar4 및 Ar5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 중수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 나프틸기인 것인 헤테로환 화합물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-a-1 내지 1-a-14, 2-a-1 내지 2-a-14, 3-a-1 내지 3-a-14 및 4-a-1 내지 4-a-14 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물.
    Figure 112015016457542-pat00204

    Figure 112015016457542-pat00205

    Figure 112015016457542-pat00206

    Figure 112015016457542-pat00207

    Figure 112015016457542-pat00208

    Figure 112015016457542-pat00209

    Figure 112015016457542-pat00210

    Figure 112015016457542-pat00211

    Figure 112015016457542-pat00212

    Figure 112015016457542-pat00213

    Figure 112015016457542-pat00214

    Figure 112015016457542-pat00215

    Figure 112015016457542-pat00216

    Figure 112015016457542-pat00217
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-b-1 내지 1-b-26, 2-b-1 내지 2-b-26, 3-b-1 내지 3-b-26 및 4-b-1 내지 4-b-26 중 어느 하나로 표시되는 것인 헤테로환 화합물.
    Figure 112015016457542-pat00218

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    Figure 112015016457542-pat00241
  10. 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 4 및 6 내지 9 중 어느 한 항에 따른 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하고,
    상기 정공주입층 또는 정공수송층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 헤테로환 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고,
    상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸기 또는 벤즈카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도판트로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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