KR101684205B1 - 인광성 발광 다이오드 내 카르바졸 함유 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카르바졸 함유 화합물이 제공된다. 특히, 이 화합물은 비대칭 구조를 갖는 올리고카르바졸 함유 화합물이다. 이 화합물은 유기 발광 소자에서, 특히 상기 소자의 방출 층에서 호스트로서 유용할 수 있다.

Description

인광성 발광 다이오드 내 카르바졸 함유 물질{CARBAZOLE-CONTAINING MATERIALS IN PHOSPHORESCENT LIGHT EMITTING DIODES}
본 출원은 일부 계속 출원이고 35 U.S.C. § 120 하에 미국 가출원 번호 제61/017,480호(2007년 12월 28일 출원)를 우선권으로 주장하는 미국 출원 번호 제12/209,928호(2008년 9월 12일 출원)를 우선권으로 주장한다. 이 출원은 또한 미국 가출원 번호 제61/017,391호(2007년 12월 28일 출원)를 우선권으로 주장한다. 상기 모든 출원의 내용은 특히 그 전문을 본원에 참고 인용한다.
특허 청구된 본 발명은 공동 산학 연구 협약에 따라 하기 당사자 중 하나 이상에 의해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상을 위해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상과 연계에 의해 이루어졌다: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 이 협약은 특허 청구한 발명이 만들어진 당일 및 그 전일부터 유효하고, 특허 청구된 발명은 상기 협약의 범주에서 수행된 활동 결과로서 이루어진 것이다.
발명의 분야
본 발명은 카르바졸을 함유하는 신규 유기 물질에 관한 것이다. 특히, 이 물질은 올리고카르바졸을 함유한다. 이 물질은 유기 발광 소자(OLED)에 유용할 수 있다.
유기 물질을 사용하는 광전자 소자는 다수의 이유로 점점 더 바람직하게 되어가고 있다. 이러한 소자를 제조하는데 사용되는 물질 중 다수는 비교적 저렴한 편인데, 그 이유는 유기 광전자 소자가 무기 소자보다 비용 우위에 대한 잠재성을 가지고 있기 때문이다. 또한, 유기 물질의 내재적 특성, 예컨대 이의 가요성은 특정한 분야, 예를 들어 가요성 기판 상에서의 제작에 잘 맞도록 할 것이다. 유기 광전자 소자의 예는 유기 발광 소자(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기가 포함된다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질보다 성능 이점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 방출 층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적당한 도펀트로 용이하게 조정될 수 있다.
OLED는 소자에 전압이 가해지는 경우 광을 방출하는 얇은 유기 필름을 사용한다. OLED는 평면 디스플레이, 조명 및 역광조명과 같은 분야에 사용하기 위하여 점점 더 흥미로운 기법이 되고 있다. 몇몇 OLED 물질 및 배치는 미국 특허 번호 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기술되며, 이들의 전문은 본원에 참고 인용된다.
인광성 방출 분자에 대한 한 분야는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이를 위한 산업 표준은 "포화된" 색조로 지칭되는 특정 색조를 방출하기에 적합한 픽셀을 요구한다. 특히, 이러한 표준은 포화된 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 요구한다. 색조는 당업계에 잘 공지된 CIE 좌표를 사용하여 측정할 수 있다.
녹색 방출 분자의 일례는 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이며, 이는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 Ir(ppy)3을 나타낸다:
Figure 112015062344278-pat00001
본원에서, 그리고 본원의 도면에서는, 직선으로서 질소로부터 금속(여기서는, Ir)까지의 부여 결합(dative bond)을 나타내고 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 소자를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질 뿐만 아니라 작은 분자 유기 물질을 포함한다. "작은 분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 나타내고, "작은 분자"는 실제로 상당히 클 수 있다. 작은 분자는 일부 환경에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하는 것은 "작은 분자" 부류로부터 분자를 제거하지 않는다. 작은 분자는 또한 예를 들어 중합체 골격 상의 펜던트 기로서 또는 골격의 일부로서 중합체 내에 혼입될 수도 있다. 작은 분자는 또한 코어 부분 상에 형성된 일련의 화학적 쉘로 이루어진 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수도 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광성 또는 인광성 작은 분자 이미터(emitter)일 수 있다. 덴드리머는 "작은 분자"일 수 있고, OLED 분야에 최근 사용된 모든 덴드리머는 작은 분자인 것으로 여겨진다.
본원에 사용된 바와 같이, "탑"은 기판으로부터 가장 멀리 떨어진 것을 의미하고, 반면 "버텀"은 기판에 가장 가까운 것을 의미한다. 제1 층이 제2 층 "상에 배치되는" 것으로 기술되는 경우, 제1 층은 기판으로부터 보다 멀리 떨어져서 배치된다. 제1 층이 제2 층과 "접촉하여" 있는 것으로 구체화하지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드는 각종 유기 층이 중간에 존재하더라도 애노드 "상에 배치되는" 것으로 기술될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매질 중에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 이로부터 증착될 수 있는 것을 의미한다.
리간드는 리간드가 방출성 물질의 광활성에 기여하는 것으로 여겨지는 경우 "광활성"으로 지칭된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "삼중항 에너지"는 제시된 물질의 인광 스펙트럼에서 식별 가능한 가장 높은 에너지 특징에 해당하는 에너지를 나타낸다. 가장 높은 에너지 특징은 반드시 인광 스펙트럼에서 가장 강한 강도를 갖는 피크일 필요는 없고, 예를 들어 이러한 피크의 높은 에너지 측면에서 국소 최대의 명확한 어깨가 될 수 있다. 삼중항 에너지는 본원에 참고 인용된 미국 특허 번호 제7,279,704호에서 컬럼 6에 상세하게 기술된다.
OLED에 대한 더욱 상세한 사항 및 상기 기술된 정의는 미국 특허 번호 제7,279,704호에서 찾을 수 있고, 이의 전문이 본원에 참고 인용된다.
발명의 개요
새로운 부류의 카르바졸 함유 화합물이 제공된다. 특히, 단분산 선형 3,9-연결된 올리고카르바졸릴(본원에서 "올리고카르바졸"로 나타냄)을 갖는 화합물이 제공된다.
본원에 기술된 카르바졸 함유 화합물은 하기 화학식 I을 갖는다:
[화학식 I]
Figure 112015062344278-pat00002
상기 식에서, a는 1∼20이고, b는 0∼20이고, m은 0∼2이고, n은 0∼2이고 m+n은 1 이상이다. X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 크리젠, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다. X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 헤테로알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 펜알렌, 펜안트렌, 플루오렌, 크리젠, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다. 바람직하게는, a는 1∼20이고 n은 0이다.
특정 카르바졸 함유 물질의 예는 본원에 개시된 바와 같이 화합물 1G-79G를 포함한다.
추가적으로, 유기 발광 소자가 제공된다. 소자는 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 제1 유기 층을 갖는다. 제1 유기 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸 함유 화합물을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 제1 유기 층은 호스트 및 인광성 이미터를 갖는 방출 층이고, 카르바졸 함유 화합물은 호스트이다. 소자는 10∼100 중량%의 카르바졸 함유 화합물을 유기 층에 함유할 수 있다. 바람직하게는, 카르바졸-함유 화합물은 40∼99.9 중량%의 농도에서 방출 층 내에 존재하고 방출 층은 0.1∼30 중량%의 농도를 갖는 인광성 이미터를 추가로 포함한다.
게다가, 소자는 비방출성 제2 유기 층을 추가로 포함할 수 있고 카르바졸 함유 화합물은 또한 바람직하게는 상기 소자의 제2 층에서 물질로서 사용될 수도 있다.
소비자 제품이 또한 제공된다. 이 제품은 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기 층을 갖는 소자를 포함하고, 여기서 유기 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸 함유 화합물을 추가로 포함한다.
유기 발광 소자의 제조 방법이 또한 제공된다. 이 방법은 제1 전극을 제공하는 단계, 호스트 및 인광성 이미터를 공증착하여(co-deposting) 방출 층을 형성시키는 단계로서, 상기 방출 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸-함유 화합물을 포함하는 것인 단계, 및 제2 전극을 증착하는 단계를 포함한다. 제1 전극은 애노드일 수 있고 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 유기 층, 바람직하게는 정공 수송 층은 애노드 앞에 그리고 방출 층 뒤에 증착될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 유기 발광 소자가 도시된다.
도 2는 별도의 전자 수송 층을 갖지 않은 역위 유기 발광 소자가 도시된다.
도 3은 올리고카르바졸 함유 화합물이 도시된다.
발명의 상세한 설명
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 이에 전기 접속된 하나 이상의 유기 층을 포함한다. 전류가 가해지는 경우, 애노드는 정공을 주입하고 캐소드는 유기 층(들) 내에 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향해서 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자에 국소화되는 경우, 여기 에너지 상태를 갖는 국소화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"을 형성한다. 엑시톤이 광전자방출성 메카니즘을 통해 이완되는 경우 광이 방출된다. 일부 경우에, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스에 국소화될 수 있다. 비방사성 메카니즘, 예컨대 열적 이완이 또한 발생할 수 있지만, 일반적으로는 바람직하지 못한 것으로 간주된다.
초기 OLED는, 예를 들어 전문이 본원에 참고 인용된 미국 특허 번호 제4,769,292호에 개시된 바와 같이, 일중항 상태로부터 광을 방출하는 방출 분자("형광성")로 사용되었다. 형광성 방출은 일반적으로 10 나노초보다 적은 시간 프레임 내에 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터 광을 방출하는 방출성 물질("인광")을 갖는 OLED는 입증된 바 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]는 본원에 그 전문이 참고 인용된다. 인광은 본원에 참고 인용된 미국 특허 번호 제7,279,704호에서 컬럼 5∼6에 더욱 상세하게 기술된다.
도 1은 유기 발광 소자(100)가 도시된다. 이 도면은 꼭 비율에 따른 것은 아니다. 소자(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입 층(120), 정공 수송 층(125), 전자 차단 층(130), 방출 층(135), 정공 차단 층(140), 전자 수송 층(145), 전자 주입 층(150), 보호 층(155) 및 캐소드(160)를 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도성 층(162) 및 제2 전도성 층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 소자(100)는 기술된 층들은 순서대로 증착됨으로써 제조될 수 있다. 이러한 각종 층들 뿐만 아니라 예시 물질의 특성 및 기능은 본원에 참고 인용된 US 7,279,704에서 컬럼 6∼10에 더욱 상세하게 기술된다.
이러한 층들 각각에 대한 추가 예가 이용 가능하다. 예를 들면, 가요성 및 투명성 기판-애노드 조합이 본원에 전문이 참고 인용된 미국 특허 번호 제5,844,363호에 개시된다. p-도핑된 정공 수송 층의 예로는, 전문이 본원에 참고 인용된 미국 특허 출원 번호 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비에서 F.sub.4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA가 있다. 방출성 및 호스트 물질의 예는 전문이 본원에 참고 인용된 Thompson 등에 의한 미국 특허 번호 제6,303,238호에 개시된 바와 같다. n-도핑된 전자 수송 층의 예로는, 전문이 본원에 참고 인용된 미국 특허 출원 공개 번호 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비에서 Li로 도핑된 BPhen이 있다. 전문이 본원에 참고 인용된 미국 특허 번호 제5,703,436호 및 제5,707,745호는 상부면 투명성의 전기 전도성 스퍼터-증착된 ITO 층으로 Mg:Ag와 같은 금속의 얇은 층을 갖는 화합물 캐소드를 포함하는 캐소드의 예가 개시된다. 차단 층의 이론 및 용도는 전문이 본원에 참고 인용되는 미국 특허 번호 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2003/0230980호에 더욱 상세하게 기술된다. 주입 층의 예는 전문이 본원에 참고 인용되는 미국 특허 출원 공개 번호 제2004/0174116호에 제공된다. 보호 층의 설명은 전문이 본원에 참고 인용되는 미국 특허 출원 공개 번호 제2004/0174116호에서 찾을 수 있다.
도 2는 역위 OLED(200)가 도시된다. 소자는 기판(210), 캐소드(215), 방출 층(220), 정공 수송 층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 소자(200)는 기술된 층들을 순서대로 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 가장 일반적인 OLED 배치가 애노드 위에 배치된 캐소드를 갖고, 소자(200)가 애노드(230) 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖기 때문에, 소자(200)는 "역위" OLED로서 지칭될 수 있다. 소자(100)와 관련하여 기술된 것과 유사한 물질은 소자(200)의 해당 층들에 사용될 수 있다. 도 2는 일부 층들이 소자(100)의 구조로부터 생략될 수 있는 방법의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 간단한 층을 이룬 구조는 비제한적 예에 의해 제공되고, 본 발명의 구체예는 광범위하게 다양한 다른 구조와 관련하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 기술된 특정 물질 및 구조는 사실상 예시일 뿐이며, 다른 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 상이한 방식으로 기술된 각종 층들을 조합함으로써 실현될 수 있거나, 층들은 디자인, 성능 및 비용 요소를 기초로 완전하게 생략될 수 있다. 구체적으로 기술되지 않은 다른 층들이 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기술된 것 이외의 물질이 사용될 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예들이 단일 물질을 포함하는 것으로서 각종 층들을 기술하지만, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물 또는 더욱 일반적으로는 혼합물이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 이 층들은 다양한 서브층(sublayer)을 가질 수 있다. 본원에서 각종 층들에게 제공된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하려는 것이 아니다. 예를 들면, 소자(200)에서, 정공 수송 층(225)은 정공을 수송하고 방출 층(220) 내로 정공을 주입하며, 정공 수송 층 또는 정공 주입 층으로서 기술될 수 있다. 일 구체예에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기 층"을 갖는 것으로서 기술될 수 있다. 이러한 유기 층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 예를 들어 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된 바와 같이 상이한 유기 물질의 다중 층을 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로 기술되지 않은 구조 및 물질은 또한 예를 들어 전문이 본원에 참고 인용된 Friend 등에 의한 미국 특허 번호 제5,247,190호에 개시된 것과 같은 OLED를 포함하는 중합체 물질(PLED)과 같이 사용될 수도 있다. 추가 예로서, 단일 유기 층을 갖는 OLED가 사용될 수 있다. OLED는, 예를 들어 전문이 본원에 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 제5,707,745호에 기술된 바와 같이 적층될 수 있다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 간단한 층을 이룬 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 아웃 커플링(out-coupling)을 향상시키기 위한 각이 있는 반사 표면, 예를 들어 전문이 본원에 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 제6,091,195호에 기술된 메사(mesa) 구조, 및/또는 Bulovic 등에 의한 미국 특허 번호 제5,834,893호에 기술된 피트(pit) 구조를 포함할 수 있다.
달리 구체화하지 않는 한, 다양한 구체예의 임의의 층들은 임의의 적당한 방법에 의해 증착될 수 있다. 유기 층의 경우, 바람직한 방법은 전문이 본원에 참고 인용된 미국 특허 번호 제6,013,982호 및 제6,087,196호에 기술된 바와 같은 열적 증발, 잉크젯, 전문이 본원에 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 제6,337,102호에 기술된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD), 및 전문이 본원에 참고 인용되는 미국 특허 출원 제10/233,470호에 기술된 바와 같은 유기 증기 젯 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 포함한다. 다른 적당한 증착 방법은 회전 코팅 및 다른 용액을 기초로 하는 방법을 포함한다. 용액을 기초로 하는 방법은 바람직하게는 질소 또는 불활성 분위기에서 수행된다. 다른 층의 경우, 바람직한 방법은 열적 증발을 포함한다. 바람직한 패턴화 방법은 전문이 본원에 참고 인용되는 미국 특허 번호 제6,294,398호 및 제6,468,819호에 기술된 바와 같은 마스크, 냉간 용접을 통한 증착, 및 잉크젯 및 OVJD와 같은 증착 방법 중 일부와 관련된 패턴화를 포함한다. 다른 방법이 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법에 적합하도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 함유하는 분지 또는 비분지된 치환기, 예컨대 알킬 및 아릴 기는 작은 분자에 사용되어 용액 처리를 실시하는 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기가 사용될 수 있고, 3∼20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 것보다 더 나은 용액 가공성을 가질 수 있는데, 그 이유는 비대칭 물질은 더욱 낮은 재결정화 경향을 가질 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기는 용액 처리를 실시하기 위한 작은 분자의 능력을 향상시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 구체예에 따라 제조된 소자는 평면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비젼, 광고게시판, 실내 또는 실외용 조명 및/또는 신호기를 위한 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 투명성 디스플레이, 가요성 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 운송수단, 대형 구역 벽, 극장 또는 스타디움 스크린, 또는 사인(sign)을 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 혼입될 수 있다. 다양한 제어 메카니즘은 패시브 매트릭스 및 엑티브 매트릭스를 포함하는, 본 발명에 따라 제조된 제어 소자에 사용될 수 있다. 다수의 소자들은 인간에게 편안한 온도 범위 내, 예를 들어 18℃∼30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20∼25℃)에서 사용하게 된다.
본원에 기술된 물질 및 구조는 OLED 이외의 소자에서 용도를 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 태양 전지 및 유기 광검출기와 같은 다른 광전자 소자는 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 더욱 일반적으로는, 유기 소자, 예컨대 유기 트랜지스터는 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
용어 할로, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴킬, 헤테로시클릭 기, 아릴, 방향족 기 및 헤테로아릴는 당업계에 공지되어 있고, 본원에 참고 인용되는 US 7,279,704에서 컬럼 31∼32에 정의된다.
OLED에 유리하게 사용될 수 있는 새로운 부류의 카르바졸 함유 화합물은 (또한 도 3에 도시된 바와 같이) 제공된다. 특히, 3,9-연결된 올리고카르바졸릴 화합물("올리고카르바졸 함유 화합물")이 제공된다. 카르바졸은 높은 삼중항 에너지를 갖는 질소 함유 헤테로방향족이고, 정공 수송 및 전자 수송 특징을 갖는다. 호스트 물질로서 카르바졸-함유 화합물을 사용하는 데 한가지 이점은 이들이 충분히 높은 삼중항 에너지 및 캐리어 수송 특성을 동시에 보유한다는 것이다. 3,9-연결된 올리고카르바졸 기(즉, 질소에 파라(para) 연결되는 카르바졸 기)는 OLED에 유용할 수 있는, 잘 정의된 π-컨쥬케이트화된 단분산성 올리고머이다. 카르바졸 모노머에서 올리고카르바졸로 이동시 삼중항 에너지에서의 최소 감소가 일어난다. 또한, 카르바졸 기의 올리고머화는 정공 안정성을 향상시키기 위해 HOMO 수준을 조정할 수 있다.
본원에 기술된 올리고카르바졸 함유 화합물은 비교적 낮은 전기화학 산화 전위를 갖는다. 따라서, 이러한 화합물은 전체적인 호스트 안정성을 향상시키는 산화를 산화시키고 역전시키는 것이 더욱 용이하다. 특히, 본원에 개시된 물질은 페로센/페로세늄(대 Fc+/Fc)에 대하여 약 0.9 V 미만, 약 0.85 V 미만, 약 0.8 V 미만 및 0.75 V 미만 산화를 가질 수 있다. 카르바졸 주변의 화합물의 비대칭성 배열은 보다 낮은 산화 전위 및 산화 전위의 가역적 성질을 제공하는 것으로 생각된다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비대칭성"은 화합물의 카르바졸 부분과 관련하여 대칭성이 아닌 방식의 화합물 내 화학 기의 배열을 나타낸다.
향상된 전하 균형 및 전하 안정성 이외에, 본원에 제공된 물질은 또한 더 나은 필름 형성을 제공할 수 있다. 특히, 비대칭성 구조, 예컨대 3,9-연결된 올리고카르바졸 구조를 갖는 물질은 향상된 필름 형성을 제공할 수 있다. 향상된 필름 형성은 화합물의 비대칭성 구조로 인해 결정화가 감소되는 결과가 되는 것으로 여겨진다.
본원에 기술된 카르바졸 함유 화합물은 하기 화학식 I을 갖는다:
[화학식 I]
Figure 112015062344278-pat00003
상기 식에서, a는 1∼20이고, b는 0∼20이고, m은 0∼2이고, n은 0∼2이고 m+n은 1 이상이다. X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 크리젠, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다. X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 헤테로알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 펜알렌, 펜안트렌, 플루오렌, 크리젠, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다.
일 측면에서, a가 1∼20이고 n은 0인 카르바졸 함유 화합물이 제공된다. 일 측면에서, a는 1 또는 2이고 n은 0인 특정 카르바졸 함유 화합물이 제공된다.
또다른 측면에서, a는 1이고, b는 1이고 n은 1인 특정 카르바졸 함유 화합물이 제공된다.
화합물의 X 기는 비교적 높은 삼중항 에너지를 갖는 방향족의 군 중에서 선택된 전자 수송 물질이다. 바람직하게는, X는 낮은 LUMO 수준(예, 헤테로방향족)을 갖고 방향족 고리(예, 4개 이하 컨쥬케이트화된 방향족 고리)를 통한 탈구현(derealization)을 제공한다. X로서 비교적 높은 삼중항 에너지를 갖는 기를 사용함으로써, 카르바졸 부분으로 인한 화합물의 전체적으로 높은 삼중항 에너지를 유지할 수 있다. 따라서, 동일한 화합물에서 올리고카르바졸 부분 및 X 부분을 갖는 본원에 기술된 물질은 유리하게 높은 삼중항 에너지를 유지하고 또한 전하 균형 및 소자 안정성을 향상시킬 수 있다.
일 측면에서, 특정한 카르바졸 함유 화합물이 제공되는데 여기서 X는 바이페닐, 테르페닐, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다. 또다른 측면에서, 특정한 카르바졸 함유 화합물이 제공되는데 여기서 X는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다.
화합물의 X는 치환기 R로 추가 치환된다. 바람직하게는, 치환기 R은 충분히 높은 삼중항 에너지를 가져서 동일한 화합물에서 올리고카르바졸 및 X를 갖는 이점을 유지한다. R로 사용될 수 있는 그러한 기의 예는 수소, 알킬, 헤테로알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 펜알렌, 펜안트렌, 플루오렌, 크리젠, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘을 포함할 수 있다.
일 측면에서, 특정 화합물이 제공되는데 여기서 R은 수소, 알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택된다. 높은 삼중항 에너지로 인해, 상기 R 기는 녹색 또는 적색 이미터를 갖는 소자에 매우 적합하다. 특히, 이러한 R 기는 녹색 이미터를 갖는 소자에 특히 매우 적합하다. 또다른 측면에서, 특정 화합물이 제공되는데 여기서 R은 수소, 알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 디벤조티오펜, 디벤조푸란 중에서 선택된다. 심지어 보다 높은 삼중항 에너지로 인해, 이러한 R 기는 적색, 녹색 또는 청색 이미터를 갖는 소자에 매우 적합하다. 특히, 이러한 R 기는 청색 이미터를 갖는 소자에 특히 매우 적합하다.
카르바졸 함유 화합물의 구체적 예는 하기 화합물들로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물을 포함한다:
Figure 112015062344278-pat00004
Figure 112015062344278-pat00005
Figure 112015062344278-pat00006
Figure 112015062344278-pat00007
Figure 112015062344278-pat00008
Figure 112015062344278-pat00009
Figure 112015062344278-pat00010
Figure 112015062344278-pat00011
Figure 112015062344278-pat00012
Figure 112015062344278-pat00013
Figure 112015062344278-pat00014
Figure 112015062344278-pat00015
Figure 112015062344278-pat00016
추가적으로, 유기 발광 소자가 제공된다. 소자는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 제1 유기 층을 포함하고, 제1 유기 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸 함유 화합물을 포함한다. 상기 소자에 사용하기 위한 카르바졸 함유 화합물의 구체적 예는 화합물 1G∼화합물 79G로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물을 포함한다. 일 측면에서, 제1 유기 층은 방출 층이고 카르바졸 함유 화합물은 제1 유기 층에서 호스트이다.
소자는 유기 층에서 10∼100 중량%의 카르바졸 함유 화합물을 포함할 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 카르바졸 함유 화합물은 비제한적 예로서 방출 층, 차단 층, 및 수송 층을 포함하는, 소자의 몇몇 유기 층에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 카르바졸 함유 화합물은 40∼99.9 중량%의 농도에서 방출 층 내에 존재한다. 카르바졸 함유 화합물은 소자의 방출 층에서 호스트 또는 보조-호스트로서 사용될 수 있다. 카르바졸 함유 화합물 이외에, 방출 층은 0.1∼30 중량%의 농도를 갖는 인광성 이미터를 추가로 포함할 수 있다.
일 측면에서, 방출 층은 인광성 이미터를 추가로 포함한다. 또다른 측면에서, 인광성 이미터는 하기 화학식을 갖는 이리듐 착체이다:
Figure 112015062344278-pat00017
상기 식에서, n = 1, 2 또는 3이고; 여기서 R1a, R1b, R1c, R1d, R1e, R1f, R1g, R1h 및 R1i는 각각 독립적으로 H, 히드로카르빌, 헤테로원자 치환된 히드로카르빌, 시아노, 플루오로, OR2a, SR2a, NR2aR2b, BR2aR2b 또는 SiR2aR2bR2c이고, R2a-c는 각각 독립적으로 히드로카르빌 또는 헤테로원자 치환된 히드로카르빌이고, R1a-i 및 R2a-c 중 임의의 2개는 연결되어 포화 또는 불포화된, 방향족 또는 비방향족 고리를 형성할 수 있고; X-Y는 보조 리간드(ancillary ligand)이다. 이러한 인광성 이미터 중 다수는 좁은 인광성 방출 선윤곽, 높은 삼중항 에너지 또는 둘다를 갖는다. 이러한 인광성 이미터를 포함하는 소자는 향상된 스펙트럼 선윤곽 및 수명을 가질 수 있다.
또다른 측면에서, 인광성 이미터는 하기 화학식을 갖는 1가 음이온성(monoanionic) 두자리 리간드를 포함하는 인광성 금속 착체를 포함하는 화합물이다:
Figure 112015062344278-pat00018
상기 식에서, E1a-q는 C 및 N으로 이루어진 군 중에서 선택되고 18 pi-전자 시스템을 총괄하여 포함하고; 단, E1a 및 E1p는 상이하고; 여기서 R1a-i는 각각 독립적으로 H, 히드로카르빌, 헤테로원자 치환된 히드로카르빌, 시아노, 플루오로, OR2a, SR2a, NR2aR2b, BR2a, R2b 또는 SiR2aR2bR2c이고, R2a-c는 각각 독립적으로 히드로카르빌 또는 헤테로원자 치환된 히드로카르빌이고, R1a-i 및 R2a-c 중 임의의 2개는 연결되어 포화 또는 불포화된, 방향족 또는 비방향족 고리를 형성할 수 있고; 단, R1a-i는 N에 결합하는 경우 H 이외의 것이고; 금속은 원자 번호가 40 이상인 비방사성 금속들로 이루어진 군 중에서 선택되고; 두자리 리간드는 다른 리간드와 연결되어 세자리, 네자리, 다섯자리 또는 여섯자리 리간드를 포함할 수 있다. 이러한 인광성 이미터 중 다수는 또한 우수한 특성을 가지고 소자에 사용하는 경우 유리한 특성을 가진 소자를 유도한다.
게다가, 소자는 비방출 층인 제2 층을 추가로 포함할 수 있다. 광을 방출하지 않는 소자에 포함된 임의의 층은 본원에서 "비방출 층"으로서 지칭될 수 있다. 일 측면에서, 제1 유기 층은 제2 유기 층에 인접한다.
상기 논의된 바와 같이, 본원에 기술된 카르바졸 함유 화합물은 방출 층에서 호스트 물질로서 유리하게 사용될 수 있다. 하지만, 카르바졸-함유 화합물은 또한 상대 에너지 및 상대 이동도에 따라 정공 및 전자에 대해 차단 성질, 방해 성질 및 수송 성질을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 화합물은 소자 내에 상이한 위치에서 상이한 유기 층 내 물질로서 유용할 수 있다.
본원에 개시된 카르바졸 함유 화합물은 제1 방출 에너지가 각각 대략 570 nm∼670 nm, 495 nm∼570 nm 및 425 nm∼495 nm인 적색, 녹색 및 청색 소자에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제1 에너지 방출은 적색, 녹색 및 청색 소자에 대해 각각 대략 610 nm∼630 nm, 510 nm∼530 nm 및 440 nm∼480 nm이다. 특정 도펀트의 경우, 호스트의 삼중항 에너지는 일반적으로 임의의 소광을 야기하지 않기 위해서 도펀트의 것보다 30 nm 높게 하는 것이 필요하다.
일 측면에서, 495 nm∼570 nm의 삼중항 에너지를 갖는 인광성 이미터를 지니는 소자와 사용하기에 매우 적합한 화합물이 제공된다. 이러한 화합물의 경우, X는 바이페닐, 테르페닐, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고 R은 수소, 알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 트리페닐렌, 펜안트렌, 플루오렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택된다. 바람직하게는, 이러한 소자의 이미터는 510 nm∼530 nm의 삼중항 에너지를 갖는다. 상기 군 중에서 선택된 X 및 R을 갖는 카르바졸 함유 화합물은 마찬가지로 적색 소자와 용이하게 사용될 수 있다.
또다른 측면에서, 425 nm∼495 nm의 삼중항 에너지를 갖는 인광성 이미터를 지닌 소자와 사용하기에 매우 적합한 화합물이 제공된다. 이러한 화합물의 경우, X는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고 R은 수소, 알킬, 벤젠, 바이페닐, 테르페닐, 디벤조티오펜 및 디벤조푸란으로 이루어진 군 중에서 선택된다. 바람직하게는, 이러한 소자의 이미터는 440 nm∼480 nm의 삼중항 에너지를 갖는다. 상기 군 중에서 선택된 X 및 R을 갖는 카르바졸 함유 화합물은 마찬가지로 녹색 및 적색 소자와 용이하게 사용될 수 있다.
소자를 포함하는 소비자 제품이 또한 제공되는데, 여기서 소자는 애노드, 캐소드 및 유기 층을 추가로 포함한다. 유기 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸 함유 화합물을 추가로 포함한다.
유기 발광 소자의 제조 방법이 또한 제공되는데, 여기서 이 방법은 제1 전극을 제공하는 단계, 호스트 및 인광성 이미터를 공증착하여 방출 층을 형성시키는 단계로서, 상기 방출 층은 화학식 I을 갖는 카르바졸-함유 화합물을 포함하는 것인 단계, 및 제2 전극을 증착하는 단계를 포함한다. 일 측면에서, 제1 전극은 애노드이고 제2 전극은 캐소드이다. 유기 층은 제1 전극 뒤에 그리고 방출 층 앞에 증착시킬 수 있고, 유기 층은 정공 수송 층이 될 수 있다.
유기 발광 소자에서 특정 층에 유용한 본원에 기술된 물질은 소자 내에 존재하는 광범위하게 다양한 다른 물질과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 방출성 도펀트는 광범위하게 다양한 호스트, 수송 층, 차단 층, 주입 층, 전극 및 존재할 수 있는 다른 층과 함께 사용될 수 있다. 하기에 기술되거나 지칭된 물질은 본원에 개시된 화합물과 함께 사용될 수 있는 비제한적 예의 물질이고, 당업자는 문헌을 참조하여 조합에 유용할 수 있는 다른 물질을 용이하게 확인할 수 있다.
본원에 개시된 물질 이외에 및/또는 이 물질과 함께, 다수의 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 차단 층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질이 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 함께 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적 예는 하기 표 1에 나열된다. 표 1은 비제한적 부류의 물질, 각 부류에 대한 비제한적 예의 화합물 및 물질을 개시하는 문헌이 나열된다.
Figure 112015062344278-pat00019
Figure 112015062344278-pat00020
Figure 112015062344278-pat00021

Figure 112015062344278-pat00022
Figure 112015062344278-pat00023
Figure 112015062344278-pat00024
Figure 112015062344278-pat00025
Figure 112015062344278-pat00026
Figure 112015062344278-pat00027
Figure 112015062344278-pat00028
Figure 112015062344278-pat00029
Figure 112015062344278-pat00030
도 1은 유기 발광 소자가 도시된다.
도 2는 별도의 전자 수송 층을 갖지 않은 역위 유기 발광 소자가 도시된다.
도 3은 올리고카르바졸 함유 화합물이 도시된다.
화합물 실시예
카르바졸 함유 화합물 중 일부는 다음과 같이 합성하였다:
화합물 8
Figure 112015062344278-pat00031
단계 1. 고체 KI (22.1 g, 133 mmol)를 550 mL의 아세트산 중의 카르바졸 (33.4 g, 200 mmol) 내에 첨가하였다. 이 혼합물을 30분 동안 120℃ 이하로 가열한 후 투명하게 되도록 하였다. 100℃로 다시 냉각시킨 후, KIO3 (21.4 g, 100 mmol)을 분할 첨가하였다. 혼합물을 또다른 2시간 동안 이 온도에서 교반하였다. 혼합물을 냉각시킨 후, 500 mL의 물을 첨가하여 모든 생성물을 침전시켰다. 고체를 여과하고, 고온수로 세척하였다. 미정제 생성물을 CH2Cl2로부터 1회, 그리고나서 EtOAc/헥산으로부터 재결정화시켜 24 g의 순수한 3-요오도카르바졸을 생성하였다.
단계 2. 토실 클로라이드 (8.4 g, 44 mmol)를 3-요오도카르바졸 (11.7 g, 40 mmol)의 용액에 첨가하고 200 mL의 아세톤 중의 KOH (2.7 g, 48 mmol)에 분쇄하였다. 이 혼합물을 3시간 동안 환류시킨 후 냉각시켰다. 이를 교반 하면서 1 L의 냉수에 부었다. 30분 동안 정치한 후, 액체를 경사분리하였다. 이에 따라 비커 벽 상에 점착성 고체로서 미정제 생성물을 얻었다. CH2Cl2/EtOH로부터 재결정화 후 약 11 g의 순수한 3-요오도-9-토실카르바졸을 얻었다.
단계 3. 3-요오도-9-토실카르바졸 (10.6 g, 24 mmol), 카르바졸 (4.8 g, 29 mmol), CuI (0.4 g, 2.0 mmol), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산 (0.3 g, 2.4 mmol), 칼륨 포스페이트 3염기성 (10.6 g, 50 mmol) 및 150 mL의 톨루엔을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고, 24시간 동안 질소 분위기 하에서 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 3-(9-카르바졸릴)-9-토실카르바졸의 수율은 1O g이었다.
단계 4. 3-(9-카르바졸릴)-9-토실카르바졸 (10.0 g, 21 mmol), NaOH (8.0 g, 200 mmol), 80 mL의 THF, 40 mL의 MeOH 및 40 mL의 물을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 12시간 동안 환류로 가열하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 3-(9-카르바졸릴)카르바졸의 수율은 8 g이었다.
단계 5. 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (3.0 g, 9 mmol), 2-브로모피리딘 (1.9 g, 12 mmol), CuI (0.2 g, 1.0 mmol), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산 (0.2 g, 1.5 mmol), 칼륨 포스페이트 3염기성 (5.3 g, 25 mmol) 및 150 mL의 톨루엔을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고 24시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 수율은 2.2 g이었다. 생성물을 진공 승화로 추가 정제하였다. 1H NMR 결과는 목적하는 화합물을 확인하였다. Eox = 0.86 V (준-가역적), Ered = -2.91 V (가역적) (대 Fc+/Fc, Pt 작동 및 보조 전극, 및 비수성 Ag/Ag+ 기준 전극, 및 50∼5000 mVs-1로 다양한 주사 속도를 지닌 0.10M Bun 4NPF6 용액(DMF) 내).
화합물 15
Figure 112015062344278-pat00032
4-요오도디벤조티오펜 (3.0 g, 10 mmol), 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (2.3 g, 7 mmol), Pd2(dba)3 (0.5 g, 0.5 mmol), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시바이페닐 (S-Phos, 0.8 g, 2.0 mmol), 나트륨 t-부톡시드 (2.9 g, 30 mmol) 및 200 mL의 크실렌을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고 24시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 수율은 3.0 g이었다. 생성물을 진공 승화로 추가 정제하였다. 1H NMR 결과는 목적하는 화합물을 확인하였다. Eox = 0.77 V (준-가역적), Ered = -2.79 V (가역적) (대 Fc+/Fc, Pt 작동 및 보조 전극, 및 비수성 Ag/Ag+ 기준 전극, 및 50∼5000 mVs-1로 다양한 주사 속도를 지닌 0.10M Bun 4NPF6 용액(DMF) 내).
화합물 17(a = 1인 경우의 화합물 17)
Figure 112015062344278-pat00033
3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (2.3 g, 7 mmol), 2-브로모벤조티오펜 (2.8 g, 11 mmol), CuI (0.2 g, 1.0 mmol), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산 (0.2 g, 1.5 mmol), 칼륨 포스페이트 3염기성 (5.3 g, 25 mmol) 및 150 mL의 톨루엔을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고, 24시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 수율은 3.0 g이었다. 생성물을 진공 승화로 추가 정제하였다. 1H NMR 결과는 목적하는 화합물을 확인하였다. Eox = 0.74 V (준-가역적), Ered = -2.78 V (가역적) (대 Fc+/Fc, Pt 작동 및 보조 전극, 및 비수성 Ag/Ag+ 기준 전극, 및 50∼5000 mVs-1로 다양한 주사 속도를 지닌 0.10M Bun 4NPF6 용액(DMF) 내).
화합물 17'(a = 2인 경우의 화합물 17')
Figure 112015062344278-pat00034
단계 1. 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (9.8 g, 30 mmol), 3-요오도-9-토실카르바졸 (16.1 g, 36 mmol), CuI (1.7 g, 9 mmol), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산 (2.1 g, 18 mmol), 칼륨 포스페이트 3염기성 (12.7 g, 60 mmol) 및 250 mL의 톨루엔을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고, 24시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 3-(9-(3-(9-카르바졸릴)카르바졸릴))-9-토실카르바졸의 수율은 20 g이었다. 이를 상기 기술된 바와 같이 탈토실화하여 12 g의 3-(9-(3-(9-카르바졸릴)카르바졸릴))카르바졸을 얻었다.
단계 2. 3-(9-(3-(9-카르바졸릴)카르바졸릴))카르바졸 (3.0 g, 6 mmol), 2- 브로모벤조티오펜 (2.1 g,7.8 mmol), CuI (0.4 g, 1.8 mmol), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산 (0.4 g, 3.6 mmol), 칼륨 포스페이트 3염기성 (3.2 g, 15 mmol) 및 150 mL의 톨루엔을 500 mL 둥근 플라스크에 첨가하였다. 반응물을 환류로 가열하고, 24시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 냉각 후, 혼합물을 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 수율은 2.9 g이었다. 생성물을 진공 승화로 추가 정제하였다. 1H NMR 결과는 목적하는 화합물을 확인하였다. Eox = 0.81 V (준-가역적), Ered = -2.78 V (가역적) (대 Fc+/Fc, Pt 작동 및 보조 전극, 및 비수성 Ag/Ag+ 기준 전극, 및 50∼5000 mVs-1로 다양한 주사 속도를 지닌 0.10M Bun 4NPF6 용액(DMF) 내).
화합물 16
Figure 112015062344278-pat00035
자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 8-요오도-3,4-디히드로디벤조[b,d]푸란 (332 mg, 1 mmol), 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (294 mg, 1 mmol), Pd(OAc)2 (23 mg, 10 몰%), P(t-Bu)3 (톨루엔 중의 1 M 용액 1 mL, 1 mmol), 칼륨 tert-부톡시드 (150 mg, 1.5 당량) 및 100 ml의 크실렌을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고, 반응 혼합물을 환류로 가열하고 질소 하에 교반하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 실리카 플러그를 통해 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 9:1 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 고체로서 410 mg의 9-(디벤조[b,d]푸란-2-일)-9H-3,9'-바이카르바졸을 생성하였다. 구조는 NMR 및 MS 분광기로 확인하였다.
화합물 23
Figure 112015062344278-pat00036
단계 1. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 300 mL 둥근 바닥 플라스크에 5-클로로-2-메톡시페닐보론산 (5.00 g, 33 mmol), 2-아미노-3-브로모피리딘 (5.70 g, 33 mmol), Pd2(dba)3 (604 mg, 2 몰%), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시바이페닐 (542 mg, 4 몰%), 칼륨 포스페이트 3염기성 일수화물 (22.8 mg, 3 당량) 및 100 mL의 톨루엔을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고, 반응 혼합물을 환류로 가열하고 24시간 동안 질소 분위기 하에서 교반하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 실리카 플러그를 통해 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 1:1 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 황색 고체로서 5.O g의 3-(5-클로로-2-메톡시페닐)피리딘-2-아민을 제공하였다. 구조는 NMR 및 MS 분광기로 확인하였다.
단계 2. 3-(5-클로로-2-메톡시페닐)피리딘-2-아민 (5.00 g, 21 mmol)을 THF (409 mL), HBF4 (50% 수용액, 36 mL) 및 15 mL의 물의 혼합물 중에 용해시켰다. 이 용액을 -5℃로 냉각시키고, 아질산나트륨 (20 mL의 물 중 1.70 g)을 적가하였다. 반응물을 -5℃에서 1시간 동안 유지하고, 그 후에 실온으로 가온하고 실온에서 밤새 교반하였다. 이후, 반응 혼합물의 pH를 10으로 조정하고, 이를 에틸 아세테이트 (4x25 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 9/1 혼합물 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하였다. 3-(5-클로로-2-메톡시페닐)-2-플루오로피리딘, 순수한 6-클로로벤조푸로[2,3-b]피리딘 (1.52 g, 무색의 긴 주사바늘)이 포함된 크로마토그래피 생성물을 헥산/에틸 아세테이트로부터 결정화로 얻었다.
단계 3. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 300 mL 둥근 바닥 플라스크에 6-클로로벤조푸로[2,3-b]피리딘 (2.04 g, 10 mmol), 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (3.32 g, 10 mmol), Pd(OAc)2 (450 mg, 20 몰%), P(t-Bu)3 (톨루엔 중 1 M 용액 10 mL, 10 mmol), 칼륨 tert-부톡시드 (1.92 g, 20 mmol) 및 150 ml의 크실렌을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고, 반응 혼합물을 환류로 가열하고 36시간 동안 질소 분위기 하에 교반하였다. 그 후 생성물을 실온으로 냉각시키고, 물로 세척하고, 실리카 플러그를 통해 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 4:1 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 고체로서 3.01 g의 6-(9H-3,9'-바이카르바졸-9-일)벤조푸로[2,3-b]피리딘을 제공하고, 구조는 NMR 및 MS 분광기로 확인하였다.
화합물 20
Figure 112015062344278-pat00037
단계 1. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 5-클로로-2-메톡시페닐보론산 (9.78 g, 52 mmol), 3-아미노-2-클로로피리딘 (7.00 g, 55 mmol), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시바이페닐 (S-Phos, 0.43 g, 2 몰%), 팔라듐 (II) 아세테이트 (112 mg, 1 몰%), 탄산칼륨 (21.7 g, 157 mmol), 180 mL의 아세토니트릴 및 20 ml의 물을 충전하였다. 플라스크에 질소를 채우고 24시간 동안 질소 분위기 하에서 환류로 가열하였다. 그 후 반응물을 실온으로 냉각시키고, 500 mL의 물로 희석하고 에틸 아세테이트 (5x40 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 용리액 헥산/에틸 아세테이트 구배 혼합물을 지닌 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 결정으로서 2-(5-클로로-2-메톡시페닐)피리딘-3-아민을 제공하였다(9.5 g, NMR이 구조를 확인함).
단계 2. 자석 교반기 및 환류 응축시가 구비된 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 2-(5-클로로-2-메톡시페닐)피리딘-3-아민 (9.00 g, 39 mmol), 70 mL THF, 70 mL HBF4 (수중 50%) 및 40 mL H2O를 충전하였다. 반응 혼합물을 -10℃로 냉각시키고, 아질산나트륨 용액(20 mL 물 중의 5.6 g)을 적가하였다. 반응 혼합물을 실온으로 서서히 가온하고 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 500 mL의 물로 희석하고 에틸 아세테이트 (4x50 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고 증발시키고, 잔류물에는 헥산/에틸 아세테이트 9/1 혼합물을 지닌 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 8-클로로벤조푸로[3,2-b]피리딘 (6.00 g, 헥산/에틸 아세테이트로부터의 무색 주사바늘)을 제공하였다.
단계 3. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 8-클로로벤조푸로[3,2-b]피리딘 (2.04 g, 10 mmol), 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (3.32 g, 10 mmol), Pd(OAc)2 (450 mg, 20 몰%), P(t-Bu)3 (톨루엔 중의 1 M 용액 10 mL, 10 mmol), 칼륨 tert-부톡시드 (1.92 g, 1.5 당량) 및 150 ml의 크실렌을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고, 반응 혼합물을 환류로 가열하고 24시간 동안 질소 분위기 하에서 교반하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 실리카 플러그를 통해 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 9:1 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 고체로서 2.5 g의 8-(9H-3,9'-바이카르바졸-9-일)벤조푸로[3,2-b]피리딘을 제공하였다. 구조를 NMR 및 MS 분광기로 확인하였다.
화합물 50
Figure 112015062344278-pat00038
단계 1. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 2-(메틸티오)페닐보론산 (9.48 g, 56 mmol), 3-아미노-2-브로모피리딘 (7.15 g, 57 mmol), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시바이페닐 (S-Phos, 0.92 g, 4 몰%), Pd2(dba)3 (1.02 g, 2 몰%), 칼륨 포스페이트 수화물(39 g, 3 당량), 100 mL의 톨루엔을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고 24시간 동안 질소 분위기 하에서 환류로 가열하였다. 그 후, 반응물을 실온으로 냉각시키고, 500 ml의 물로 희석하고 에틸 아세테이트 (5x40 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 용리액 헥산/에틸 아세테이트 구배 혼합물을 지닌 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 황색 결정으로서 2-(2-(메틸티오)페닐)피리딘-3-아민을 제공하였다(9.5 g). NMR로 구조를 확인하였다.
단계 2. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 2-(2-(메틸티오)페닐)피리딘-3-아민 (8.42 g, 39 mmol), 70 mL THF, 70 mL HBF4 (수중 50%) 및 40 mL H2O를 충전하였다. 반응 혼합물을 -10℃로 냉각시키고 아질산나트륨 용액 (20 mL 수 중의 5.6 g)을 적가하였다. 반응 혼합물을 서서히 실온으로 가온하고 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 500 mL의 물로 희석하고 에틸 아세테이트 (4x50 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고 증발시키고, 잔류물에는 헥산/에틸 아세테이트 9/1 혼합물을 지닌 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 아자-디벤조티오펜 (3.5 g, 헥산/에틸 아세테이트로부터 무색 주사바늘)을 제공하였다.
단계 3. 아자-디벤조티오펜 (1.78 g, 6.7 mmol)을 75 mL의 무수 THF 중에 용해하고 용액을 CO2/아세톤 욕(bath) 중에서 냉각시켰다. n-부틸 리튬(헥산 중의 1.6 M 용액 7 mL)을 적가하고, 반응 혼합물의 색조를 오렌지색으로 조정하고, 50 mL의 무수 THF 중의 요오드 용액 2.6 g을 즉시 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온하고, NaHSO3 수용액으로 처리하고 에틸 아세테이트 (4x40 mL)로 추출하였다. 유기 분획을 배합하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔 (용리액으로서 헥산/에틸 아세테이트 9/1 혼합물) 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하였다. 그 후 정제된 물질을 동일한 용매로부터 결정화하고, 1.55 g의 표적 요오도-유도체를 제공하고, 구조는 NMR 및 GC/MS 데이타로 확인하였다.
단계 4. 자석 교반기 및 환류 응축기가 구비된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에는 요오도-유도체 (1.55 g, 5 mmol), 3-(9-카르바졸릴)카르바졸 (1.66 g, 5 mmol), Pd(OAc)2 (225 mg, 20 몰%), P(t-Bu)3 (톨루엔 중의 1 M 용액 5 mL, 5 mmol), 칼륨 tert-부톡시드 (0.96 g, 1.5 당량) 및 75 mL의 크실렌을 충전하였다. 플라스크를 질소로 채우고, 반응 혼합물을 환류로 가열하고 24시간 동안 질소 분위기 하에서 교반하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 실리카 플러그를 통해 여과하고 증발시켰다. 잔류물에는 실리카겔, 용리액 헥산/에틸 아세테이트 혼합물 9:1 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 고체로서 2.0 g의 결합 생성물을 제공하였다. 구조는 NMR 및 MS 분광기로 확인하였다.
단계 5. 백색 생성물을 100 mL의 THF 중에 용해시키고, 무수 아이스/아세톤 욕에서 냉각하고 헥산 중의 n-BuLi 용액(1 당량)을 한번에 첨가하였다. 1시간 후, 5 mL의 물을 한번에 첨가하고 반응 혼합물을 실온으로 가온하고, 물로 희석하고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 증발 후 실리카겔 (용리액으로서 헥산/에틸 아세테이트 9/1 혼합물) 상에서 컬럼 크로마토그래피를 실시하고, 백색 고체로서 1.5 g의 표적 화합물을 제공하였다. 구조는 NMR 및 MS 데이타로 확인하였다.
소자 실시예
모든 실시예 소자는 높은 진공 (10-7 Torr) 열적 증발로 제조하였다. 애노드 전극은 8O0 Å의 인듐 주석 산화물 (ITO)이다. 캐소드는 10 Å의 LiF 후 1000 Å의 Al으로 이루어진다. 모든 소자에는 제조 직후 질소 글로브 박스(<1 ppm의 H2O 및 O2) 중의 에폭시 수지로 밀봉된 유리 뚜껑으로 캡슐화하고, 수분 게터를 패키지 내에 혼입하였다.
P1이 방출성 도펀트이고 본 발명의 화합물, 화합물 8, 화합물 15, 화합물 17 또는 화합물 17'이 호스트인 특정 소자가 제공된다. 소자 실시예 1∼4의 유리 적층은, ITO 표면으로부터 순차적으로, 정공 주입 층(HIL)으로서 100 Å의 P2, 정공 수송 층 (HTL)으로서 300 Å의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N- 페닐아미노]바이페닐 (α-NPD), 9%의 P1로 도핑된 300 Å의 본 발명의 화합물, 방출 층 (EML)으로서 Ir 인광성 화합물, ETL2로서 50 Å의 본 발명의 화합물 및 ETL1로서 4O0 Å의 Alq3 (트리스-8-히드록시퀴놀린 알루미늄)으로 이루어졌다.
비교 실시예 1은 mCBP가 호스트로서 사용되는 것을 제외하고는 소자 실시예와 유사하게 제조하였다.
본원에 사용된 바와 같이, 다음의 화합물은 다음의 구조를 갖는다:
Figure 112015062344278-pat00039
소자 구조 및 데이타는 하기 표 2 및 표 3에 요약된다. 표 2는 소자 구조, 구체적으로 방출 층에 대한 호스트 물질 및 ETL2에 대한 물질이 제시된다. 표 3에는 이러한 소자에 대하여 상응하게 측정된 결과가 제시된다. Cmpd는 화합물의 약기이다. 산화 전위(Eox)는 비가역적 (i) 또는 준-비가역적 (q)으로 지정된다.
Figure 112015062344278-pat00040
Figure 112015062344278-pat00041
소자 실시예 1∼4로부터, 호스트로서 본 발명의 화합물을 사용하는 소자는 높은 삼중항 에너지를 유지하면서 향상된 소자 안정성을 형성하는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 청색 또는 녹색 OLED에서 호스트로서의 화합물 8, 15, 17 또는 17'은 감소된 산화 전위 (Eox 대 Fc +/Fc) 및 향상된 전기화학 가역성을 갖는 소자를 생성하고 이는 카르바졸 함유 화합물, 특히 비대칭 단분산 선형 3,9-연결된 올리고카르바졸 화합물은 소자에서 더 우수한 전하 균형 및 전하 안정성을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.
데이타는 카르바졸 함유 화합물, 특히 3,9-연결된 올리고카르바졸이 인광성 OLED를 위한 탁월한 호스트이고 개선 층 물질이어서, 일반적으로 사용되는 mCBP 호스트와 비교하였을 때 향상된 전하 균형 및 전하 안정성을 제공한다는 것을 시사하고 있다. 추가적으로, 올리고카르바졸 함유 화합물은 또한 분자의 비대칭성 성질로 인해 소자 제조 중에 보다 우수한 필름 형성을 제공할 수 있다.
본원에 기술된 각종 구체예는 오직 예로서만 언급되고, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해한다. 예를 들면, 본원에 기술된 물질 및 구조의 다수는 본 발명의 사상으로부터 벗어나는 일 없이 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 특허 청구된 본 발명은 이에 따라 당업자에게 확인되는 바와 같이 본원에 기술된 특정 실시예 및 바람직한 구체예로부터 변경예를 포함할 수 있다. 본 발명이 작용하는 이유로 다양한 이론들은 이를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.

Claims (26)

  1. 하기 화학식 I을 포함하는 카르바졸 함유 화합물:
    [화학식 I]
    Figure 112016037415539-pat00042

    상기 식에서,
    a는 1∼2이고;
    b는 0이고;
    m은 2이고;
    n은 0이고;
    X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리미딘, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고;
    X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 트리페닐렌, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, X는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘 및 벤조푸로피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  3. 제1항에 있어서, X는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘 및 트리페닐렌으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  4. 제1항에 있어서, R은 수소, 알킬, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  5. 제1항에 있어서, R은 수소 및 알킬로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  6. 제2항에 있어서, R은 수소, 알킬, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  7. 제3항에 있어서, R은 수소 및 알킬로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 카르바졸 함유 화합물.
  8. 애노드;
    캐소드; 및
    애노드와 캐소드 사이에 배치된 제1 유기 층
    을 포함하고, 유기 층은 하기 화학식 I을 포함하는 카르바졸 함유 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 I]
    Figure 112016037415539-pat00043

    상기 식에서,
    a는 1∼2이고;
    b는 0이고;
    m은 2이고;
    n은 0이고;
    X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리미딘, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고;
    X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 트리페닐렌, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  9. 제8항에 있어서, 제1 유기 층은 방출 층이고 카르바졸 함유 화합물은 제1 유기 층에서 호스트인 것인 유기 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서, 방출 층은 인광성 이미터를 추가로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서, 인광성 이미터는 하기 화학식을 갖는 이리듐 착체인 것인 유기 발광 소자:
    Figure 112015062344278-pat00044

    상기 식에서,
    n = 1, 2 또는 3이고;
    R1a, R1b, R1c, R1d, R1e, R1f, R1g, R1h 및 R1i는 각각 독립적으로 H, 히드로카르빌, 헤테로원자 치환된 히드로카르빌, 시아노, 플루오로, OR2a, SR2a, NR2aR2b, BR2aR2b 또는 SiR2aR2bR2c이고, R2a-c는 각각 독립적으로 히드로카르빌 또는 헤테로원자 치환된 히드로카르빌이고, R1a-i 및 R2a-c 중 2개는 연결되어 포화 또는 불포화된, 방향족 또는 비방향족 고리를 형성할 수 있고;
    X-Y는 보조 리간드(ancillary ligand)이다.
  12. 제10항에 있어서, 인광성 이미터는 하기 화학식을 갖는 1가 음이온성(monoanionic) 두자리 리간드를 포함하는 인광성 금속 착체를 포함하는 화합물인 것인 유기 발광 소자:
    Figure 112015062344278-pat00045

    상기 식에서,
    E1a-q는 C 및 N으로 이루어진 군 중에서 선택되고 18 pi-전자 시스템을 총괄하여 포함하고; 단, E1a 및 E1p는 상이하고;
    R1a-i는 각각 독립적으로 H, 히드로카르빌, 헤테로원자 치환된 히드로카르빌, 시아노, 플루오로, OR2a, SR2a, NR2aR2b, BR2a, R2b 또는 SiR2aR2bR2c이고, R2a-c는 각각 독립적으로 히드로카르빌 또는 헤테로원자 치환된 히드로카르빌이고, R1a-i 및 R2a-c 중 2개는 연결되어 포화 또는 불포화된, 방향족 또는 비방향족 고리를 형성할 수 있고; 단, R1a-i는 N에 결합하는 경우 H 이외의 것이고;
    금속은 원자 번호가 40 초과인 비방사성 금속들로 이루어진 군 중에서 선택되고;
    두자리 리간드는 다른 리간드와 연결되어 세자리, 네자리, 다섯자리 또는 여섯자리 리간드를 포함할 수 있다.
  13. 제9항에 있어서, 소자는 비방출 층인 제2 유기 층을 추가로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서, 제1 유기 층은 제2 유기 층에 인접한 것인 유기 발광 소자.
  15. 제10항에 있어서, 인광성 이미터는 425 nm∼495 nm의 삼중항 에너지를 갖고, X는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘 및 트리페닐렌 중에서 선택되고, R은 수소 및 알킬 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서, 삼중항 에너지는 440 nm∼480 nm인 것인 유기 발광 소자.
  17. 제10항에 있어서, 인광성 이미터는 495 nm∼570 nm의 삼중항 에너지를 갖고, X는 바이페닐, 테르페닐, 트리페닐렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리미딘, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘 중에서 선택되고, R은 수소, 알킬, 피리딘 및 피리미딘 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서, 삼중항 에너지는 510 nm∼530 nm인 것인 유기 발광 소자.
  19. 제8항에 있어서, 카르바졸 함유 화합물은 10∼100 중량%의 농도를 갖는 것인 유기 발광 소자.
  20. 제19항에 있어서, 카르바졸 함유 화합물은 40∼99.9 중량%의 농도를 갖는 것인 유기 발광 소자.
  21. 제20항에 있어서, 0.1∼30 중량%의 농도를 갖는 인광성 이미터를 추가로 포함하는 유기 발광 소자.
  22. 애노드;
    캐소드; 및
    애노드와 캐소드 사이에 배치되는 유기 층
    을 추가로 포함하고, 상기 유기 층은 하기 화학식 I을 포함하는 카르바졸 함유 화합물을 추가로 포함하는 것인 소자
    를 포함하는 소비자 제품:
    [화학식 I]
    Figure 112016037415539-pat00046

    상기 식에서,
    a는 1∼2이고;
    b는 0이고;
    m은 2이고;
    n은 0이고;
    X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리미딘, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고;
    X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 트리페닐렌, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  23. 제1 전극을 제공하는 단계;
    호스트 및 인광성 이미터를 공증착하여(co-deposting) 방출 층을 형성시키는 단계로서, 상기 방출 층은 하기 화학식 I을 포함하는 카르바졸 함유 화합물을 포함하는 것인 단계; 및
    제2 전극을 증착하는 단계
    를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법:
    [화학식 I]
    Figure 112016037415539-pat00047

    상기 식에서,
    a는 1∼2이고;
    b는 0이고;
    m은 2이고;
    n은 0이고;
    X는 바이페닐, 테르페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 피리미딘, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군 중에서 선택되고;
    X는 R로 치환되고, 여기서 R은 수소, 알킬, 트리페닐렌, 피리딘 및 피리미딘으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  24. 제23항에 있어서, 제1 전극은 애노드이고 제2 전극은 캐소드인 것인 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 유기 층은 제1 전극 뒤에 그리고 방출 층 앞에 증착시키는 것인 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 유기 층은 정공 수송 층인 것인 제조 방법.
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