KR101950045B1 - 발광 다이오드용 치환된 올리고아자카르바졸 - Google Patents

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KR101950045B1
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 치환된 올리고아자카르바졸 쇄를 포함하는 신규한 화합물에 관한 것이다. 이러한 화합물은 유기 발광 디바이스, 특히 그러한 디바이스의 발광층에서 호스트로서 유용하다:
<화학식 I>
Figure 112013101216470-pct00088

상기 화학식에서,
Y는
Figure 112013101216470-pct00089
,
Figure 112013101216470-pct00090
및
Figure 112013101216470-pct00091
로 이루어진 군으로부터 선택되며,
A, B, C 및 D는 하기 화학식 II의 화합물로부터 독립적으로 선택되며:
<화학식 II>
Figure 112013101216470-pct00092

상기 화학식에서, X는 임의로 추가 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴 링커이고, Y 및 X는 C-N 결합을 통하여 결합되며;
Z는 임의로 추가 치환되는, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

Description

발광 다이오드용 치환된 올리고아자카르바졸{SUBSTITUTED OLIGOAZACARBAZOLES FOR LIGHT EMITTING DIODES}
당해 발명은 합동 산학 연구 협약에 따라 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 더 유니버셜 디스플레이 코포레이션 당사자 중 하나 이상에 의하여, 이를 대신하여 및/또는 이와 관련하여 완성되었다. 협약은 당해 발명이 완성된 일자에 그리고 일자 이전에 발효되었으며, 당해 발명은 협약서의 범주내에서 수행된 활동의 결과로서 완성되었다.
본 발명은 유기 발광 디바이스(OLED)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 치환된 올리고아자카르바졸 화합물을 포함하는 호스트 물질에 관한 것이다. 이러한 물질은 개선된 성능을 갖는 디바이스를 제공하기 위하여 OLED에 사용될 수 있다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질은 비교적 저렴하여 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 경제적 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 성질, 예컨대 이의 가요성은 가요성 기판상에서의 제조와 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 될 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가시 광을 방출하는 유기 박막을 사용하게 한다. OLED는 평판 패널 디스플레이, 조명 및 역광과 같은 적용예에 사용하기 위한 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 물질 및 형상은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 발광 분자에 대한 하나의 적용예는 총 천연색 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로서 지칭하는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 색상은 당업계에 공지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
녹색 발광 분자의 일례로는 하기 화학식을 갖는 Ir(ppy)3으로 나타낸 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:
Figure 112013101216470-pct00001
본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)으로의 배위 결합을 직선으로 도시한다.
본원에서 , 용어 "유기"라는 것은 유기 광전자 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질을 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄상에서의 측쇄기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 투입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 부분상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광 또는 인광 소분자 방출체일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 밝혀졌다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층"의 상부에 위치하는" 것으로 기재될 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재할 수 있을지라도, 캐소드는 애노드"의 상부에 위치하는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있거나 및/또는 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 직접적으로 기여하는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 성질을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 기여하지 않는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1의 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 레벨이 진공 에너지 레벨에 근접할 경우, 제1의 에너지 레벨은 제2의 HOMO 또는 LUMO보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 레벨에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 레벨은 더 작은 절대값을 갖는 IP에 해당한다(IP는 음의 값이 더 작다). 유사하게, 더 높은 LUMO 에너지 레벨은 절대값이 더 작은 전자 친화도(EA)에 해당한다(EA의 음의 값이 더 작다). 상부에서의 진공 레벨을 갖는 통상의 에너지 레벨 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 레벨은 동일한 물질의 HOMO 에너지 레벨보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 레벨은 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 레벨보다 상기 다이아그램의 상부에 더 근접한다는 것을 나타낸다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1의 일 함수의 절대값이 더 클 경우, 제1의 일 함수는 제2의 일 함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일 함수는 일반적으로 진공 레벨에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일 함수의 음의 값이 더 크다는 것을 의미한다. 상부에서 진공 레벨을 갖는 통상의 에너지 레벨 다이아그램에서, "더 높은" 일 함수는 진공 레벨로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 도시된다. 그래서, HOMO 및 LUMO 에너지 레벨의 정의는 일 함수와는 상이한 조약을 따른다.
OLED에 대한 세부사항 및 전술한 정의는 미국 특허 제7,279,704호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌의 개시내용은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
발명의 개요
하기 화학식 I의 치환된 올리고아자카르바졸을 포함하는 화합물이 제공된다:
<화학식 I>
Figure 112013101216470-pct00002
상기 화학식에서,
Y는
Figure 112013101216470-pct00003
,
Figure 112013101216470-pct00004
,
Figure 112013101216470-pct00005
,
Figure 112013101216470-pct00006
및
Figure 112013101216470-pct00007
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
각각의 A, B, C 및 D는 하기 화학식 II의 화합물로부터 독립적으로 선택된다:
<화학식 II>
Figure 112013101216470-pct00008
화학식 II의 화합물에서, X1은 기 C-R1 및 N으로부터 선택되며; X2는 기 C-R2 및 N으로부터 선택되며; X3은 기 C-R3 및 N으로부터 선택되며; X4는 기 C-R4 및 N으로부터 선택되며; X5는 기 C-R5 및 N으로부터 선택되며; X6은 기 C-R6 및 N으로부터 선택되며; X7은 기 C-R7 및 N으로부터 선택되며; X8은 기 C-R8 및 N으로부터 선택된다.
기 A, B, C 및 D는 C-N 결합을 통하여 서로 결합되며; A, B, C 및 D 중 하나 이상은 카르바졸이 아니다. 기 X는 임의로 추가 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴 링커이고; Y 및 X는 C-N 결합을 통하여 결합된다.
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 기 Z는 임의로 추가 치환되는, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나의 구체예에서, 기 X가 구조
Figure 112013101216470-pct00009
를 갖고, 여기서 E, F, G 및 H는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00010
하나의 구체예에서, E, F, G 및 H는 R9로 임의로 추가 치환되며; R9는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타내며; R9는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알릴, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 각각의 p, q, r 및 s는 0 내지 4이고; p+q+r+s는 1 이상이다.
하나의 구체예에서, 기 A, B, C 및 D는 3 또는 6-위치에서의 탄소 및 9-위치에서의 질소 사이의 결합을 통하여 서로 결합된다. 또다른 구체예에서, Z는 2-디벤조티오페닐, 4-디벤조티오페닐, 2-디벤조푸라닐 또는 4-디벤조푸라닐이다. 또다른 구체예에서, A, B, C 및 D는 카르바졸이 아니다.
하나의 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 페닐, 비페닐, 트리페닐, 터페닐, 나프탈렌, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 크리센, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 아자인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.
하나의 구체예에서, A, B, C 및 D는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00011
화합물의 구체적인 비제한적인 예가 제공된다. 하나의 구체예에서, 화합물은 화합물 1 내지 화합물 35로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유기 발광 디바이스를 포함하는 제1의 디바이스가 제공된다. 유기 발광 디바이스는 애노드, 캐소드 및, 애노드와 캐소드의 사이에 배치된 제1의 유기층을 더 포함한다. 제1의 유기층은 화학식 I의 화합물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 제1의 유기층은 발광층이고, 화학식 I의 화합물은 호스트이다. 또다른 구체예에서, 디바이스는 비-발광층인 제2의 유기층을 더 포함하고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 물질이다. 하나의 구체예에서, 유기 층은 발광 화합물을 더 포함한다. 하나의 구체예에서, 발광 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 리간드를 갖는 전이 금속 착물이다:
Figure 112013101216470-pct00012
하나의 구체예에서, Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 독립적으로 나타낼 수 있다. 또다른 구체예에서, Ra, Rb 및 Rc는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 하나의 구체예에서, Ra, Rb 및 Rc 중 2개의 인접 치환기는 임의로 결합되어 융합된 고리를 형성한다.
하나의 구체예에서, 제2의 유기층은 전자 수송층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 전자 수송 물질이다. 또다른 구체예에서, 제2의 유기층은 차단층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 차단 물질이다.
하나의 구체예에서, 제1의 디바이스는 유기 발광 디바이스이다. 또다른 구체예에서, 제1의 디바이스는 소비재이다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3은 예시의 치환된 올리고아자카르바졸 화합물을 도시한다.
도 4는 화학식 I의 화합물을 테스트하는데 사용되는 예시의 OLED 구조를 도시한다.
상세한 설명
일반적으로, OLED는 애노드 및 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 1종 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 정공을 유기층(들)에 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공쌍인 "엑시톤"이 형성된다. 엑시톤이 광발광 메카니즘에 의하여 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완도 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제 4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 기간으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 예시되어 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998 ("Baldo-I")] 및 [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")]을 참조하며, 이들 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 도시한다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155) 및 캐소드(160)를 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1의 전도층(162) 및 제2의 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제조될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시의 물질의 성질 및 기능은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 각각의 층에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성 및 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제 5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson et al.)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제 6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 도시한다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 적층시켜 제조될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구조는 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있고 디바이스(200)가 애노드(230)의 아래에 캐소드(215)가 배치되어 있으므로, 디바이스(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 얼마나 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공하며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 작용성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략할 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 이들 구체적으로 기재된 층을 제외한 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로서 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질, 예컨대 호스트 및 도펀트의 혼합물 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 층은 다수의 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서 정공 수송층(225)은 정공을 수송하며, 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 하나의 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일층을 포함할 수 있거나 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제 5,247,190호(Friend et al.)에 기재된 바와 같은 중합체 물질(PLED)을 포함하는 OLED를 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제 5,707,745호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제 6,091,195호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제 5,834,893호(Bulovic et al.)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적절한 방법에 의하여 적층될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제 6,337,102호(Forrest et al.)(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기상 증착(OVPD), 미국 특허 출원 제10/233,470호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적절한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 대기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및, 잉크-제트 및 OVJD와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴 기와 같은 치환기는 그의 용액 가공의 처리 능력을 향상시키기 위하여 소분자에 사용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 것보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있는데, 비대칭 물질은 재결정화되는 경향이 낮을 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기는 용액 가공을 처리하는 소분자의 능력을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 의하여 제조되는 디바이스는 평판 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 옥외 조명 및/또는 시그날링을 위한 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지탈 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 자동차, 거대 월, 극장 또는 스타디움 스크린 또는 간판을 비롯한 다양한 소비재에 투입될 수 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 의한 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 한다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED를 제외한 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
용어 할로, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴알킬, 헤테로시클릭 기, 아릴, 방향족 기 및 헤테로아릴은 당업계에 공지되어 있으며, 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 31-32에서 정의되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
제공된 신규한 화합물은 (폴리)방향족 스페이서에 의하여 분리된 올리고아자카르바졸 및 디벤조티오펜(DBT) 또는 디벤조푸란(DBF) 단편으로 이루어진다. "아자카르바졸"은 하나 이상의 방향족 CH 기가 질소 원자로 치환된 화학식 II의 화합물이다. "올리고아자카르바졸"은 서로 결합된 2종 이상의 아자카르바졸 또는 카르바졸로 이루어진다.
본원에서 제시된 신규한 화합물은 OLED 디바이스에 투입하기에 바람직하도록 하는 조정 가능한 성질을 갖는다. 화합물의 HOMO 레벨은 올리고아자카르바졸 기에 의하여 조절되며, LUMO 레벨은 DBT 또는 DBF 기에 의하여 조절된다. 이론으로 한정하지는 않지만, 방향족 스페이서는 화학식 I의 화합물의 분자간 패킹 및 하전 수송 성질을 조절하는 것으로 여겨진다. 그래서, 본원에 개시된 화합물의 신규한 구조적 특성은 간섭 없이 HOMO 및 LUMO 레벨의 동시 변경을 가능케 할 수 있다. 추가로, 이들 화합물은 또한 예를 들면 OLED 디바이스에서 호스트 물질로서 사용시 우수한 전하 비편재화를 달성하여 더 우수한 하전 균형 및 개선된 디바이스 성능(즉, 효율, 전압 및 수명)을 제공할 수 있다. 화학식 I의 화합물은 또한 OLED 디바이스에서 정공 차단 물질로서 사용될 수 있다.
이론으로 한정하지는 않지만, 화학식 II의 화합물에 1개 이상의 N 원자를 도입하는 것은 전압을 개선시키며 생성된 물질이 더 우수한 전자 캐리어가 되도록 할 수 있다. 본원에서 개시된 신규한 화합물의 추가의 특징은 개선된 막 형성 성질이다. 특히, 대개 비대칭 구조를 갖는 물질은 개선된 막 형성을 제공할 수 있다. 개선된 막 형성은 화합물의 비대칭 구조로 인하여 결정화되는 경향이 감소되는 결과를 갖는 것으로 여겨진다.
하기 화학식 I의 치환된 올리고아자카르바졸을 포함하는 신규한 화합물이 제공된다:
<화학식 I>
Figure 112013101216470-pct00013
기 Y는
Figure 112013101216470-pct00014
,
Figure 112013101216470-pct00015
,
Figure 112013101216470-pct00016
,
Figure 112013101216470-pct00017
및
Figure 112013101216470-pct00018
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
각각의 이들 구조에서의 빈 원자가는 하기 논의된 기 X에 대한 결합 지점을 나타낸다. 각각의 A, B, C 및 D는 하기 화학식 II의 화합물로부터 독립적으로 선택된다:
<화학식 II>
Figure 112013101216470-pct00019
화학식 II의 화합물에서, X1은 기 C-R1 및 N으로부터 선택되며; X2는 기 C-R2 및 N으로부터 선택되며; X3은 기 C-R3 및 N으로부터 선택되며; X4는 기 C-R4 및 N으로부터 선택되며; X5는 기 C-R5 및 N으로부터 선택되며; X6은 기 C-R6 및 N으로부터 선택되며; X7은 기 C-R7 및 N으로부터 선택되며; X8은 기 C-R8 및 N으로부터 선택된다.
기 A, B, C 및 D는 C-N 결합을 통하여 서로 결합되며; A, B, C 및 D 중 하나 이상은 카르바졸이 아니다. 전술한 C-N 결합에서의 질소는 화학식 II의 화합물에서의 sp3 혼성화된 질소, 즉, 개방된 원자가를 가질 수 있는 9-위치에서의 질소이다. 전술한 C-N 결합에서의 탄소 원자는 결합을 형성할 수 있는 화학식 II의 화합물에서의 임의의 탄소 원자이다. "카르바졸"이 일반적으로 표시된 치환을 갖는 화학식 II의 화합물을 지칭할 수 있기는 하나, A, B, C 및 D 중 하나가 카르바졸이 아니라는 문맥에서는 A, B, C 및 D 중 하나 이상은 X1 내지 X8이 모두 C-H인 화학식 II의 화합물이 아니라는 것을 의미한다. 기 X는 임의로 추가 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴 링커이며, Y 및 X는 C-N 결합을 통하여 결합된다. 기 X가 C-N 결합을 통하여 결합될 경우, 결합은 기 X에서 결합을 형성할 수 있는 탄소 원자 및 화학식 II의 화합물에서의 sp3-혼성화 질소를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 기 A, B, C 및 D는 3 또는 6-위치에서의 탄소 및 9-위치에서의 질소 사이의 결합을 통하여 서로 결합된다. 하나의 실시양태에서, A, B, C 및 D는 카르바졸이 아니다. 이론으로 한정하지는 않지만, 3 또는 6-위치를 통하여 A, B, C 및 D를 결합시키는 것은 이러한 위치에서의 수소 원자가 치환에 대한 반응성이 더 커서 바람직하며, 3 또는 6-위치를 통하여 A, B, C 및 D를 결합시킴으로써 전체 화합물 안정성을 개선시킬 수 있다. 하나의 실시양태에서, Z는 2-디벤조티오페닐, 4-디벤조티오페닐, 2-디벤조푸라닐 또는 4-디벤조푸라닐이다. 상기 기재된 바와 같은 Z, X, A, B, C 및 D를 결합시키는 것은 화학식 I의 화합물의 삼중항 값이 스펙트럼에서의 청색 부분에 존재할 수 있게 한다.
기 A, B, C 및 D에 사용된 넘버링 방식은 하기와 같다:
Figure 112013101216470-pct00020
카르바졸만을 도시하기는 하나, 이러한 넘버링 방식은 마찬가지로 아자카르바졸에도 적용된다.
기 Z에 대한 넘버링 방식은 하기와 같다:
Figure 112013101216470-pct00021
디벤조티오펜/디벤조푸란만을 도시하기는 하나, 이러한 넘버링 방식은 마찬가지로 디벤조티오펜/디벤조푸란의 아자 유도체에도 적용된다.
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 기 Z는 임의로 추가 치환되는, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나의 실시양태에서, 기 X는 구조
Figure 112013101216470-pct00022
를 갖고, 여기서 E, F, G 및 H는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00023
하나의 실시양태에서, E, F, G 및 H는 R9로 임의로 추가 치환되며; R9는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타내며; R9는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술포닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 각각의 p, q, r 및 s는 0 내지 4의 값을 가질 수 있으며, p+q+r+s는 1 이상이다.
하나의 실시양태에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 페닐, 비페닐, 트리페닐, 터페닐, 나프탈렌, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 크리센, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 아자인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.
하나의 실시양태에서, A, B, C 및 D는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00024
제공된 빌딩 블록으로부터의 A, B, C 및 D의 선택 및 그의 상호 연결성(즉, 본원에 기재한 바와 같이 C-N 결합을 통한 결합)은 이들 화합물의 삼중항 상태로부터의 발광이 스펙트럼의 청색 부분에 존재하도록 한다.
화합물의 구체적인 비제한적인 예가 제공된다. 하나의 실시양태에서, 화합물은 하기 화합물 1 내지 화합물 35로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00025
Figure 112013101216470-pct00026
Figure 112013101216470-pct00027
유기 발광 디바이스도 또한 제공된다. 디바이스는 애노드, 캐소드 및, 애노드와 캐소드의 사이에 배치된 제1의 유기층을 더 포함할 수 있다. 제1의 유기층은 화학식 I의 화합물을 포함한다. 유기 발광층은 호스트 및 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 제1의 유기층은 발광층이고, 화학식 I의 화합물은 호스트이다. 또다른 실시양태에서, 디바이스는 비-발광층인 제2의 유기층을 더 포함하고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 물질이다. 하나의 실시양태에서, 유기층은 발광 화합물을 더 포함한다. 발광 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 리간드를 갖는 전이 금속 착물인 것이 바람직하다:
Figure 112013101216470-pct00028
이론으로 한정하지는 않지만, 이들 전이 금속 리간드를 OLED 디바이스에 투입하는 것은 매우 바람직한 성질, 예를 들면 높은 효율, 긴 삼중항 수명 등을 갖는 OLED의 제조를 가능케 한다.
하나의 실시양태에서, Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 독립적으로 나타낸다. 또다른 실시양태에서, Ra, Rb 및 Rc는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 하나의 실시양태에서, Ra, Rb 및 Rc 중 2개의 인접 치환기는 임의로 결합되어 융합된 고리를 형성한다.
하나의 실시양태에서, 제2의 유기층은 전자 수송층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 전자 수송 물질이다. 또다른 실시양태에서, 제2의 유기층은 차단층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층내의 차단 물질이다. 하기 기재한 바와 같이, OLED 디바이스에서의 화학식 I의 화합물의 사용은 그의 바람직한 성질, 예를 들면 양자 효율, 휘도 등으로 인하여 이롭다.
본원에 기재한 신규한 화합물 뿐 아니라, 비교용 화합물을 투입한 예시의 OLED 디바이스를 도 4에 도시한다. OLED 디바이스는 당업자에게 공지된 진공 열 증착 기법에 의하여 생성하였다.
도 4에서의 OLED 디바이스의 구성요소는 하기와 같다: 800 Å의 ITO 표면 전극, 정공 주입층으로서 100 Å의 화합물 HIL, 정공 수송층(HTL)으로서 300 Å의 화합물 NPD, 발광층(EML)으로서 15 중량%의 도펀트 화합물로 도핑된 300 Å의 화합물 1 또는 비교용 화합물, 차단층으로서 50 Å의 화합물 1 또는 화합물 BL 및 ETL로서 400 Å의 Alq3.
OLED층 구성요소의 구조는 하기와 같다:
Figure 112013101216470-pct00029
하기 표 1은 OLED 디바이스에서 비교용 화합물과 비교한 신규한 화합물 1을 사용하여 얻은 결과를 제시한다.
<표 1>
Figure 112013101216470-pct00030
표 1에서의 실시예 1 및 비교예 1에서의 OLED 디바이스는 첫번째의 경우에서는 화합물 1이 호스트로서 사용되며, 두번째의 경우에서는 비교용 화합물이 호스트로서 사용된 것을 제외하고 동일한 구조를 갖는다. 두 경우에서, 화합물 BL은 차단층으로서 사용되었다. 화합물 1은 비교용 화합물보다 더 우수한 휘도 효율(LE), 외부 양자 효율(EQE) 및 전원 효율(PE) 및 상당히 더 우수한 디바이스 수명을 제공한다는 점이 표 1로부터 명백하다. LT80은 실온에서 일정한 전류 밀도하에서 초기 휘도 L0를 100%로부터 80%로 떨어뜨리는데 필요한 시간으로서 정의한다. 화합물 1 및 비교용 화합물을 호스트로서 대신에 차단층에 사용할 때 유사한 결과가 관찰되었다. 모든 경우에서, 화합물 1의 사용은 비교용 화합물보다 더 큰 효율 및 수명을 갖는 디바이스를 제공한다.
이러한 데이타는 차단층 또는 호스트로서 방향족 스페이서에 의하여 결합된 올리고아자카르바졸 및 디벤조티오펜 또는 디벤조푸란 부분을 함유하는 화학식 I의 화합물의 사용은 단일의 아자카르바졸 부분 및 디벤조티오펜 부분을 갖는 화합물(즉, 비교용 화합물)에 비하여 더 높은 디바이스 안정성을 초래한다는 것을 시사한다. 올리고아자카르바졸, 화학식 I의 화합물에서의 주요 HOMO 기여체는 아자카르바졸보다 전자가 더 풍부하다. 화학식 I의 화합물, 예컨대 화합물 1은 화학식 I의 화합물의 더 높은 HOMO 레벨이 HTL로부터의 정공 주입을 증가시키고 EML에서의 정공 수송을 증가시킬 수 있으므로 비교용 화합물과 유사한 화합물보다 더 우수하다. 화학식 I의 화합물의 이들 성질은 더 우수한 디바이스 하전 균형 및/또는 하전 재조합의 위치를 초래하여 디바이스 수명이 개선될 수 있다.
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 다양한 기타의 물질과의 조합에 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타의 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 지칭된 물질은 본원에 개시된 화합물과 조합하여 유용할 수 있는 비제한적인 물질이며, 당업자중 하나는 조합에 유용할 수 있는 기타의 물질을 확인하는 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
본원에 개시된 물질 이외에 및/또는 이와 조합하여, 다수의 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 차단층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질은 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 조합하여 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적인 예는 하기에 제시되어 있다. 하기는 비제한적인 유형의 물질, 각각의 유형에 대한 화합물의 비제한적인 예 및, 물질을 개시하는 참고 문헌을 포함한다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 한정되지 않으며, 화합물이 정공 주입/수송 물질로서 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 물질의 비제한적인 예로는 프탈로시아닌 또는 포르피린 유도체; 방향족 아민 유도체; 인돌로카르바졸 유도체; 플루오로탄화수소를 포함하는 중합체; 전도성 도펀트를 갖는 중합체; 전도성 중합체, 예컨대 PEDOT/PSS; 포스폰산 및 실란 유도체와 같은 화합물로부터 유도된 자체조립 단량체; 금속 산화물 유도체, 예컨대 MoOx; p-형 반도체 유기 화합물, 예컨대 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴; 금속 착물 및 가교성 화합물을 들 수 있다.
HIL 또는 HTL에 사용된 방향족 아민 유도체의 비제한적인 예로는 하기 화학식을 들 수 있다:
Figure 112013101216470-pct00031
각각의 Ar1 내지 Ar9는 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌과 같은 방향족 탄화수소 고리형 화합물로 이루어진 군; 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘과 같은 방향족 헤테로시클릭 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 고리형 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 군이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 고리형 기에 서로 직접 또는 이들 중 1종 이상을 통하여 결합되는 2 내지 10개의 고리형 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서 각각의 Ar은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
하나의 구체예에서, Ar1 내지 Ar9는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:
Figure 112013101216470-pct00032
k는 1 내지 20의 정수이며; X1 내지 X8은 CH 또는 N이고; Ar1은 상기 정의된 바와 동일한 기를 갖는다.
HIL 또는 HTL에 사용된 금속 착물의 비제한적인 예는 하기 화학식을 갖는다:
Figure 112013101216470-pct00033
M은 원자량이 40보다 큰 금속이며; (Y1-Y2)는 2좌 리간드이고, Y1 및 Y2는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되며; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; m+n은 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대수이다.
하나의 구체예에서, (Y1-Y2)는 2-페닐피리딘 유도체이다.
또다른 구체예에서, (Y1-Y2)는 카르벤 리간드이다.
또다른 구체예에서, M은 Ir, Pt, Os 및 Zn으로부터 선택된다.
추가의 구체예에서, 금속 착물은 약 0.6 V 미만인 용액중의 최소 산화 전위 대 Fc+/Fc 커플을 갖는다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예로는 특정하여 한정되지는 않았으나, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 것보다 더 크기만 하다면 사용할 수 있다.
호스트로서 사용된 금속 착물의 예는 하기 화학식을 갖는 것이 바람직하다:
Figure 112013101216470-pct00034
M은 금속이고; (Y3-Y4)는 2좌 리간드이고, Y3 및 Y4는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되며; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 금속이 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; m+n은 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대수이다.
하나의 구체예에서, 금속 착물은
Figure 112013101216470-pct00035
이다.
(O-N)은 원자 O 및 N에 배위 결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이다.
또다른 구체예에서, M은 Ir 및 Pt로부터 선택된다.
추가의 구체예에서, (Y3-Y4)는 카르벤 리간드이다.
호스트로서 사용된 유기 화합물의 예는 방향족 탄화수소 고리형 화합물, 예컨대 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌으로 이루어진 군; 방향족 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘으로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 고리형 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 기이며 서로 직접 결합되거나 또는 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 고리형 기 중 1종 이상에 의하여 결합되는 2 내지 10개의 고리형 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서 각각의 기는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
하나의 구체예에서, 호스트 화합물은 분자에서 하기 기 중 1종 이상을 포함한다:
Figure 112013101216470-pct00036
R1 내지 R7은 수소, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴알킬, 헤테로알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
k는 0 내지 20의 정수이다.
X1 내지 X8은 CH 또는 N으로부터 선택된다.
HBL:
정공 차단층(HBL)은 발광층에서 배출되는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다. 디바이스에서의 이러한 차단층의 존재는 실질적으로 차단층이 결여된 유사한 디바이스에 비하여 더 높은 효율을 초래할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 소정의 부위로 방출을 한정시키는데 사용될 수 있다.
하나의 구체예에서, HBL에 사용된 화합물은 상기 기재된 호스트로서 사용된 동일한 분자를 함유한다.
또다른 구체예에서, HBL에 사용된 화합물은 분자내에서 하기 기 중 하나 이상을 함유한다:
Figure 112013101216470-pct00037
k는 0 내지 20의 정수이고; L은 보조 리간드이고, m은 1 내지 3의 정수이다.
ETL:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도율을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특정하게 한정되지는 않았으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, ETL에 사용되는 화합물은 분자에서 하기 기 중 1종 이상을 포함한다:
Figure 112013101216470-pct00038
R1은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
Ar1 내지 Ar3은 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
k는 0 내지 20의 정수이다.
X1 내지 X8은 CH 또는 N으로부터 선택된다.
또다른 구체예에서, ETL에 사용된 금속 착물은 하기의 화학식을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112013101216470-pct00039
(O-N) 또는 (N-N)은 원자 O, N 또는 N,N에 배위 결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이며; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이다.
OLED 디바이스의 각각의 층에 사용된 임의의 전술한 화합물에서, 수소 원자는 부분적으로 또는 완전 중수소화될 수 있다.
본원에 개시된 물질 이외에 및/또는 이와 조합하여, 다수의 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 차단층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질이 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 조합하여 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적인 예는 하기 표 2에 제시되어 있다. 하기 표 2는 물질의 비제한적인 유형, 각각의 유형에 대한 화합물의 비제한적인 예 및 물질을 개시하는 참고 문헌을 제시한다.
<표 2>
Figure 112013101216470-pct00040
Figure 112013101216470-pct00041
Figure 112013101216470-pct00042
Figure 112013101216470-pct00043
Figure 112013101216470-pct00044
Figure 112013101216470-pct00045
Figure 112013101216470-pct00046
Figure 112013101216470-pct00047
Figure 112013101216470-pct00048
Figure 112013101216470-pct00049
Figure 112013101216470-pct00050
Figure 112013101216470-pct00051
Figure 112013101216470-pct00052
Figure 112013101216470-pct00053
Figure 112013101216470-pct00054
Figure 112013101216470-pct00055
Figure 112013101216470-pct00056
Figure 112013101216470-pct00057
Figure 112013101216470-pct00058
Figure 112013101216470-pct00059
본원에 기재된 다양한 실시양태는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것이 아닌 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기재된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 기타의 물질 및 구조로 치환될 수 있다. 청구된 바와 같은 본 발명은 당업자에게 자명한 바와 같이 본원에 기재된 특정한 예 및 바람직한 실시양태로부터의 변형을 포함한다. 본 발명이 작동되는 이유와 관련한 다양한 이론은 제한을 의도하는 것이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
실시예
본 명세서에 사용된 화학적 약어는 하기와 같다: PPh3은 트리페닐포스핀, DCM은 디클로로메탄, dba는 디벤질리덴아세톤, Cy는 시클로헥실, OAc는 아세테이트, DBU는 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔, dppf는 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센, THF는 테트라히드로푸란이다.
화합물 1의 합성
단계 1
Figure 112013101216470-pct00060
나트륨 tert-부톡시드(11.69 g, 122 mmol), 트리페닐포스핀(2.66 g, 10.14 mmol), 아세트산팔라듐(1.138 g, 5.07 mmol), 2,3-디클로로피리딘(15 g, 101 mmol) 및 아닐린(10.18 ㎖, 111 mmol)의 혼합물에 o-크실렌(100 ㎖)을 첨가하였다. 용액을 진공-질소 사이클에 의하여 탈기시킨 후, 광의 부재하에서 3 시간 동안 120℃에서 가열하고, 실온으로 냉각시켰다. 또다른 플라스크내에서, 트리시클로헥실포스핀(16.04 ㎖, 10.14 mmol), 아세트산팔라듐(1.138 g, 5.07 mmol) 및 DBU(30.6 ㎖, 203 mmol)를 디메틸아세트아미드(100 ㎖)에 용해시켰다. 이 용액을 진공/질소 사이클로 탈기시키고, 상기 반응 혼합물에 옮겼다. 생성된 반응 혼합물을 150℃에서 또다른 12 시간 동안 교반하고, 실온으로 냉각시키고, 물로 급냉시켰다. 수성상을 에틸 아세테이트로 추출하였다. 합한 유기상을 수성 LiCl(10 중량%) 용액으로 세정하고, MgSO4상에서 건조시켰다. 용매를 증발시키자마자, 검정색 잔류물을 디클로로메탄으로부터 헥산으로 침전시켰다. 미정제 생성물을 톨루엔으로부터 재결정에 의하여 정제하여 9H-피리도[2,3-b]인돌을 황백색 생성물(9.0 g)로서 얻었다.
단계 2
Figure 112013101216470-pct00061
N-토실-3-요오도카르바졸의 합성은 WO2009/086028에 기재되어 있다. 250 ㎖ 플라스크에 9H-피리도[2,3-b]인돌(5 g, 29.7 mmol), N-토실-3-요오도카르바졸(14.63 g, 32.7 mmol), 요오드화구리(I)(0.283 g, 1.486 mmol) 및 인산칼륨(13.25 g, 62.4 mmol)을 첨가하였다. 이를 탈기시킨 후, 무수 m-크실렌(150 ㎖) 및 시클로헥산-1,2-디아민(0.339 g, 2.97 mmol)을 첨가하였다. 생성된 녹색 현탁액을 3 일 동안 환류시켰다. 실리카 겔상에서의 컬럼 크로마토그래피(용리액 헥산/DCM 1:4, v/v)는 생성물 9-(9-토실-카르바졸-3-일)-피리도[2,3-b]인돌(9.9 g)을 제공하였다.
단계 3
Figure 112013101216470-pct00062
THF(100 ㎖), 에탄올(50 ㎖) 및 물(50 ㎖) 중의 9-(9-토실-카르바졸-3-일)-피리도[2,3-b]인돌(9.9 g, 20.30 mmol) 및 NaOH(8.12 g, 203 mmol)의 혼합물 용액을 주말에 걸쳐 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 백색 고체를 여과에 의하여 얻고, 물, 에탄올, DCM 및 에탄올로 연속적으로 세정하여 9-(9H-카르바졸-3-일)-9H-피리도[2,3-b]인돌(4.8 g)을 얻었다.
4-(3'-브로모-[1',1'-비페닐]-3-일)디벤조[b,d]티오펜의 합성
1. 4-(3-브로모페닐)디벤조[b,d]티오펜의 합성
Figure 112013101216470-pct00063
디벤조[b,d]티오펜-4-일-보론산(10.00 g, 43.8 mmol), 1,3-디브로모벤젠(20.69 g, 88 mmol) 및 Pd(PPh3)4 촉매(0.507 g, 0.438 mmol)를 200 ㎖의 톨루엔에 용해시키고, 50 ㎖의 물 중의 탄산칼륨(18.18 g, 132 mmol)을 첨가하고, 혼합물을 N2하에서 밤새 환류시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 유기층을 분리하고, 여과하고, 증발시켰다. 증발후 잔류물을 실리카 겔상의 컬럼 크로마토그래피(헥산/DCM 95/5 v/v 혼합물로 용출)에 의하여 정제한 후, 헥산으로부터 재결정시켰다. 4-(3-브로모페닐)디벤조[b,d]티오펜을 백색 고체(12 g, 81% 수율)로서 얻었다.
2. 2-(3-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란의 합성
Figure 112013101216470-pct00064
4-(3-브로모페닐)디벤조[b,d]티오펜(18.50 g, 54.5 mmol) 및 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보롤란)(18.00 g, 70.9 mmol)을 200 ㎖의 디옥산에 용해시키고, 디옥산 용액에 아세트산칼륨(10.70 g, 109 mmol), 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센(0.666 g, 1.091 mmol) 및 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(0.499 g, 0.545 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 탈기시키고, 밤새 환류 가열하고, 실온으로 냉각시키고, 여과 및 증발시켰다. 헥산/DCM 95/5 v/v 용리액을 사용한 실리카 겔상의 컬럼 크로마토그래피는 2-(3-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란을 백색 고체(15.1 g, 71%)로서 제공하였다.
3. 4-(3'-브로모-[1,1'-비페닐]-3-일)디벤조[b,d]티오펜의 합성
Figure 112013101216470-pct00065
2-(3-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(8.80 g, 22.78 mmol) 및 1,3-디브로모벤젠(21.49 g, 91 mmol)을 톨루엔(300 ㎖)에 용해시킨 후, 50 ㎖의 물 중의 탄산칼륨(9.44 g, 68.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 촉매(0.263 g, 0.228 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 탈기시키고, N2하에서 밤새 환류시켰다. 그후, 유기층을 분리하고, 증발시키고, 헥산/DCM 9:1 v/v 혼합물로 용리시키는 실리카 겔상의 컬럼 크로마토그래피로 처리하여 4-(3'-브로모-[1,1'-비페닐]-3-일)디벤조[b,d]티오펜(7.5 g, 18.06 mmol, 79% 수율)을 백색 고체로서 제공하였다.
단계 4
Figure 112013101216470-pct00066
크실렌(150 ㎖) 중의 9-(9H-카르바졸-3-일)-피리도[2,3-b]인돌(2.50 g, 7.50 mmol), 4-(3'-브로모-[1,1'-비페닐]-3-일)디벤조[b,d]티오펜(3.11 g, 7.50 mmol), Pd2(dba)3 (0.137 g, 0.150 mmol), 디시클로헥실(2',6'-디메톡시-[1,1'-비페닐]-3-일)포스핀(0.123 g, 0.30 mmol) 및 나트륨 tert-부톡시드(1.44 g, 15.00 mmol)의 용액을 질소 중에서 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 물로 세정하고, Na2SO4상에서 건조시키고, 용매를 증발시켰다. 잔류물을 고온의 톨루엔 중에 용해시키고, 셀라이트와 혼합하고, 용리액으로서 헥산:톨루엔(1:9 내지 0:10, v/v)을 사용하는 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 생성물을 에탄올 중에서 침전시키고, 진공(<105 torr)하에서 열 승화로 추가로 정제하여 9-(9-(3'-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-카르바졸-3-일)-피리도[2,3-b]인돌을 백색의 유리질 고체(3.21 g)로서 얻었다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    <화학식 I>
    Figure 112018078087294-pct00067

    상기 화학식에서,
    Y는
    Figure 112018078087294-pct00068
    ,
    Figure 112018078087294-pct00069
    ,
    Figure 112018078087294-pct00070
    ,
    Figure 112018078087294-pct00071
    및
    Figure 112018078087294-pct00072
    로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    A, B, C 및 D는 하기 화학식 II의 화합물로부터 독립적으로 선택되며,
    <화학식 II>
    Figure 112018078087294-pct00073

    상기 화학식에서,
    X1은 기 C-R1 및 N으로부터 선택되고,
    X2는 기 C-R2 및 N으로부터 선택되며,
    X3은 기 C-R3 및 N으로부터 선택되고,
    X4는 기 C-R4 및 N으로부터 선택되며,
    X5는 기 C-R5 및 N으로부터 선택되고,
    X6은 기 C-R6 및 N으로부터 선택되며,
    X7은 기 C-R7 및 N으로부터 선택되고,
    X8은 기 C-R8 및 N으로부터 선택되며,
    A, B, C 및 D는 9-위치의 N과 C-N 결합을 통하여 서로 결합되고,
    A, B, C 및 D 중 하나 이상은 카르바졸이 아니며,
    X는 임의로 추가 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴 링커이고,
    Y 및 X는 C-N 결합을 통하여 결합되며, 여기서, C-N 결합은 A, B, C 및 D 중 하나의 9-위치의 질소 원자와 X의 탄소 원자 사이의 결합이며,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    Z는 임의로 추가 치환되는, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, X는
    Figure 112016095934663-pct00074
    이고, 여기서 E, F, G 및 H는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며,
    Figure 112016095934663-pct00075

    E, F, G 및 H는 R9로 임의로 추가 치환되고,
    R9는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타내며,
    R9는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알릴, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    각각의 p, q, r 및 s는 0, 1, 2, 3 또는 4이며,
    p+q+r+s는 1 이상인 화합물.
  3. 제1항에 있어서, A, B, C 및 D는 3 또는 6-위치에서의 탄소와 9-위치에서의 질소 사이의 결합을 통하여 서로 결합되는 것인 화합물.
  4. 제1항에 있어서, Z는 2-디벤조티오페닐, 4-디벤조티오페닐, 2-디벤조푸라닐 또는 4-디벤조푸라닐인 화합물.
  5. 제1항에 있어서, A, B, C 및 D는 카르바졸이 아닌 것인 화합물.
  6. 제1항에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 페닐, 비페닐, 트리페닐, 터페닐, 나프탈렌, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 크리센, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 벤조푸란, 벤조티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 아자인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘 및 티에노디피리딘으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 것인 화합물.
  7. 제1항에 있어서, A, B, C 및 D는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112013101216470-pct00076
  8. 제7항에 있어서, 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112016095934663-pct00077

    Figure 112016095934663-pct00078

    Figure 112016095934663-pct00079
  9. 유기 발광 디바이스를 포함하는 제1의 디바이스로서,
    애노드;
    캐소드; 및
    애노드와 캐소드의 사이에 배치된 제1의 유기층으로서, 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 유기층
    을 포함하는 제1의 디바이스:
    <화학식 I>
    Figure 112018078087294-pct00080

    상기 화학식에서,
    Y는
    Figure 112018078087294-pct00081
    ,
    Figure 112018078087294-pct00082
    ,
    Figure 112018078087294-pct00083
    ,
    Figure 112018078087294-pct00084
    및
    Figure 112018078087294-pct00085
    로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    A, B, C 및 D는 하기 화학식 II의 화합물로부터 독립적으로 선택되고,
    <화학식 II>
    Figure 112018078087294-pct00086

    상기 화학식에서,
    X1은 기 C-R1 및 N으로부터 선택되며,
    X2는 기 C-R2 및 N으로부터 선택되고,
    X3은 기 C-R3 및 N으로부터 선택되며,
    X4는 기 C-R4 및 N으로부터 선택되고,
    X5는 기 C-R5 및 N으로부터 선택되며,
    X6은 기 C-R6 및 N으로부터 선택되고,
    X7은 기 C-R7 및 N으로부터 선택되며,
    X8은 기 C-R8 및 N으로부터 선택되고,
    A, B, C 및 D는 9-위치의 N과 C-N 결합을 통하여 서로 결합되고,
    A, B, C 및 D 중 하나 이상은 카르바졸이 아니고,
    X는 임의로 추가 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴 링커이며,
    Y 및 X는 C-N 결합을 통하여 결합되며, 여기서, C-N 결합은 A, B, C 및 D 중 하나의 9-위치의 질소 원자와 X의 탄소 원자 사이의 결합이며,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며,
    Z는 임의로 추가 치환되는, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  10. 제9항에 있어서, 제1의 유기층은 발광층이고, 화학식 I의 화합물은 호스트인 제1의 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 유기층은 발광 화합물을 더 포함하는 것인 제1의 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 발광 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 리간드를 갖는 전이 금속 착물인 제1의 디바이스:
    Figure 112016095934663-pct00087

    상기 화학식에서,
    Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 독립적으로 나타내며,
    Ra, Rb 및 Rc는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    Ra, Rb 및 Rc 중 2개의 인접 치환기는 임의로 결합되어 융합된 고리를 형성한다.
  13. 제9항에 있어서, 디바이스는 비-발광층인 제2의 유기층을 더 포함하고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층 중의 물질인 제1의 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 제2의 유기층은 전자 수송층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층에서의 전자 수송 물질인 제1의 디바이스.
  15. 제13항에 있어서, 제2의 유기층은 정공 차단층이고, 화학식 I을 갖는 화합물은 제2의 유기층에서의 차단 물질인 제1의 디바이스.
  16. 제9항에 있어서, 디바이스가 유기 발광 디바이스인 제1의 디바이스.
  17. 제9항에 있어서, 디바이스가 소비재인 제1의 디바이스.
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