KR102344885B1 - 유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

유기금속 화합물 및 상기 유기금속 화합물을 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.

Description

유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Organometallic compound and organic light-emitting device including the same}
유기금속 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 유기금속 화합물 및 이를 채용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112015002419602-pat00001
상기 화학식 1 중,
M은 1주기 전이금속, 2주기 전이금속 및 3주기 전이금속 중에서 선택되고;
A11 내지 A13는 서로 독립적으로, C6-C20시클릭 그룹 및 C1-C20헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고; A11 및 A12는 선택적으로(optionally), 제1연결기를 통해 추가로 서로 결합되고;
X11 내지 X13는 서로 독립적으로, 탄소 원자(C) 및 질소 원자(N) 중에서 선택되고;
X14는 N 및 인 원자(P) 중에서 선택되고;
E11 내지 E14 및 Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합 및 2가 연결기 중에서 선택되고; X14와 Y14는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있고, X14와 Y15는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있고;
L11은 한 자리(monodentate) 리간드 및 두 자리(bidentate) 리간드 중에서 선택되고;
a11은 0, 1 및 2 중에서 선택되고;
R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고;
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
b11 내지 b13는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택되고;
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 적어도 하나의 치환기는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 및
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택된다.
다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함하고, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 적어도 1종 이상 포함한 유기층;을 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기금속 화합물은 상기 발광층에 포함되어 있을 수 있고, 상기 발광층에 포함된 상기 유기금속 화합물은 도펀트의 역할을 하고, 상기 발광층은 호스트를 더 포함할 수 있다.
상기 유기금속 화합물은 우수한 전기적 특성 및 열적 안정성을 갖는 바, 상기 유기금속 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율 및 장수명 특성을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure 112015002419602-pat00002
상기 화학식 1 중, M은 1주기 전이금속, 2주기 전이금속 및 3주기 전이금속 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, M은 3주기 전이금속 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, M은 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 및 백금(Pt) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, A11 내지 A13는 서로 독립적으로, C6-C20시클릭 그룹 및 C1-C20헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고; A11 및 A12는 선택적으로(optionally), 제1연결기를 통해 추가로 서로 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A13는 서로 독립적으로,
벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 인덴, 퓨란, 티오펜, 카바졸, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 인돌, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 및
C4-C10지방족 고리 및 C1-C10헤테로지방족 고리 중 적어도 하나가 축합된, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 인덴, 퓨란, 티오펜, 카바졸, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 인돌, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A13는 서로 독립적으로,
벤젠, 나프탈렌, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 인돌, 벤조이미다졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 및
C4-C10지방족 고리 중 적어도 하나가 축합된, 벤젠, 나프탈렌, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 인돌, 벤조이미다졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11은 하기 화학식 2-1 내지 2-8 중 어느 하나로 표시되는 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00003
상기 화학식 2-1 내지 2-8 중,
*는 화학식 1 중 M 또는 E11과의 결합 사이트이고;
*'는 Y11 또는 Y13와의 결합 사이트이고;
R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 후술하는 화학식 1 중 R11의 정의를 참조한다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A12 및 A13는 서로 독립적으로, 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중 어느 하나로 표시되는 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00004
상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
*는 화학식 1 중 M, E12 또는 E13와의 결합 사이트이고;
*'는 Y11 또는 Y12와의 결합 사이트이고;
R31 내지 R40는 서로 독립적으로, 후술하는 화학식 1 중 R12 및 R13의 정의를 참조한다.
예를 들어, 상기 제1연결기는, 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-N(Z11)-*' 및 *-[C(Z11)(Z12)]m11-*' 중에서 선택되고;
Z11 및 Z12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
m11은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고;
* 및 *'은 서로 독립적으로, 이웃한 원자와의 결합 사이트일 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1연결기는, 단일 결합,
Figure 112015002419602-pat00005
및
Figure 112015002419602-pat00006
중 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, Z11 및 Z12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 메틸기, 에틸기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, Z11 및 Z12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 메틸기 및 에틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, Z11 및 Z12는 수소일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, m11은 1 및 2 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, X11 내지 X13는 서로 독립적으로, 탄소 원자(C) 및 질소 원자(N) 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, X11 내지 X13는 N일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11 및 X13는 N이고, X12는 C일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11은 N이고, X12 및 X13는 C일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11은 C이고, X12 및 X13는 N일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11 내지 X13는 C일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, X14는 N 및 인 원자(P) 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, X14는 N일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, E11 내지 E14는 서로 독립적으로, 단일 결합 및 2가 연결기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, E11 내지 E14는 서로 독립적으로, 단일 결합, O 및 S 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11는 C이고, E11은 O 및 S 중에서 선택되거나;
X12는 C이고, E12는 O 및 S 중에서 선택되거나;
X13은 C이고, E13는 O 및 S 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, E11 내지 E14는 단일 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합 및 2가 연결기 중에서 선택되고; X14와 Y14는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있고, X14와 Y15는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -{B(Q11)}-, -{N(Q12)}-, -{C(Q11)(Q12)}n11-, ={C(Q11)}n1-, -{Si(Q11)(Q12)}n11-, -C(=O)-, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택되고;
n11은 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -{B(Q11)}-, -{N(Q11)}-, -{C(Q11)(Q12)}n1-, ={C(Q11)}n1-, -{Si(Q11)(Q12)}n1-, -C(=O)-, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 페닐기 및 피리디닐기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택되고;
n11은 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -N(CH3)-, -N(Ph)-, -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(Ph)-, -C(Ph)2-, =C(CH3)-, =C(Ph)-, -C(=O)- 및 하기 화학식 4-1 내지 4-17 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00007
상기 화학식 4-1 내지 4-17 중,
* 및 *'은 서로 독립적으로, 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, Y11 내지 Y13는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -N(CH3)-, -N(Ph)-, -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2- 및 -C(=O)-; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, Y14 및 Y15는 단일 결합, 이중 결합, -CH2-, =C(CH3)-, =C(Ph)- 및 -C(=O)-; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, L11은 한 자리(monodentate) 리간드 및 두 자리(bidentate) 리간드 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, L11은 I-, Br-, Cl-, 설파이드(sulfide), 나이트레이트(nitrate), 아자이드(azide), 히드록사이드(히드로xide), 시아네이트(cyanate), 이소시아네이트(isocyanate), 티오시아네이트(thiocyanate), 물, 아세토니트릴(acetonitrile), 피리딘(피리딘e), 암모니아(ammonia), 일산화탄소, P(Ph)3, P(Ph)2CH3, PPh(CH3)2 및 P(CH3)3; 및
오잘레이트(oxalate), 아세틸아세토네이트(acet일acetonate), 피콜린산(picolinic acid), 1,2-비스(디페닐포스피노)에텐(1,2-bis(di페닐phosphino)ethane), 1,1-비스(디페닐포스피노)메텐(1,1-bis(di페닐phosphino)methane), 글리시네이트(glycinate) 및 에틸렌디아민(에틸enedi아민); 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 P(Ph)3, P(Ph)2CH3, PPh(CH3)2, P(CH3)3, 오잘레이트, 아세틸아세토네이트 및 피콜린산; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 P(Ph)2CH3 및 아세틸아세토네이트; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, a11은 L11의 개수를 나타내며, a11은 0, 1 및 2 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, L11은 한 자리 리간드이고, a11은 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 화학식 1 중, L11은 I-, Br-, Cl-, 설파이드(sulfide), 나이트레이트(nitrate), 아자이드(azide), 히드록사이드(히드로xide), 시아네이트(cyanate), 이소시아네이트(isocyanate), 티오시아네이트(thiocyanate), 물, 아세토니트릴(acetonitrile), 피리딘(피리딘e), 암모니아(ammonia), 일산화탄소, P(Ph)3, P(Ph)2CH3, PPh(CH3)2 및 P(CH3)3; 중에서 선택되고, a11은 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 두 자리 리간드이고, a11은 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 화학식 1 중, L11은 오잘레이트(oxalate), 아세틸아세토네이트(acet일acetonate), 피콜린산(picolinic acid), 1,2-비스(디페닐포스피노)에텐(1,2-bis(di페닐phosphino)ethane), 1,1-비스(디페닐포스피노)메텐(1,1-bis(di페닐phosphino)methane), 글리시네이트(glycinate) 및 에틸렌디아민(에틸enedi아민); 중에서 선택되고, a11은 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, a11은 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고;
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 적어도 하나의 치환기는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 및
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, -CF3, 메톡시기, 에톡시기, tert-부톡시기, 페닐기, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고;
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, -CF3, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고;
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, -F, 시아노기, 메틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, -CF3 및 -Si(CH3)3; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, b11은 R11의 개수를 나타내며, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 중, b12는 R12의 개수를 나타내며, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 중, b13는 R13의 개수를 나타내며, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00008
상기 화학식 1-1 내지 1-3 중,
M, A11 내지 A13, X11 내지 X13, E11 내지 E14, Y11 내지 Y13, L11, a11, R11 내지 R13 및 b11 내지 b13는 전술한 바를 참조하고;
Q11은 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택된다.
다른 예로서, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1-11 및 1-12 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00009
Figure 112015002419602-pat00010
Figure 112015002419602-pat00011
상기 화학식 1-11 내지 1-16 중,
M, A11 내지 A13, X12, E12, Y11, Y13, L11, a11, R11 내지 R13 및 b11 내지 b13는 전술한 바를 참조하고;
Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택된다.
또 다른 예로서, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1-21 및 1-38 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00012
Figure 112015002419602-pat00013
Figure 112015002419602-pat00014
상기 화학식 1-21 내지 1-38 중,
M, A12, A13, X12, E12, Y11, Y13, L11, a11, R12, R13, b12 및 b13는 전술한 바를 참조하고;
Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택된다.
또 다른 예로서, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1-41 내지 1-52 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00015
Figure 112015002419602-pat00016
Figure 112015002419602-pat00017
상기 화학식 1-41 내지 1-52 중,
M, X12, E12, Y11, Y13, L11 및 a11는 전술한 바를 참조하고;
Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택되고;
A12 및 A13는 서로 독립적으로, 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중 어느 하나로 표시되는 그룹이고;
Figure 112015002419602-pat00018
상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
*는 M 또는 E12와의 결합 사이트이고;
*'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고;
R31 내지 R40는 서로 독립적으로, 수소, -F, 시아노기, 메틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, -CF3 및 -Si(CH3)3; 중에서 선택된다.
또 다른 예로서, 상기 유기금속 화합물은 하기 화합물 PD-1 내지 PD-67 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00019
Figure 112015002419602-pat00020
Figure 112015002419602-pat00021
Figure 112015002419602-pat00022
Figure 112015002419602-pat00023
Figure 112015002419602-pat00024
Figure 112015002419602-pat00025
Figure 112015002419602-pat00026
Figure 112015002419602-pat00027
Figure 112015002419602-pat00028
Figure 112015002419602-pat00029
Figure 112015002419602-pat00030

상기 화학식 1 중, X14는 N인 바, 고리를 형성하지 않으므로, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 중심금속을 중심으로, 사각 평면(Square plannar) 구조를 갖지 않음으로써, 높은 양자 효율을 얻을수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 치환기를 다양하게 변화시킴으로써, 향상된 효율 및 향상된 수명을 갖는 효율과 장수명의 특성을 제공하는 물질이 합성될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 하기 화학식 1'에 표시된 바와 같이, 표시된 위치에 다양한 치환기를 도입할 수 있고, 이로써 향상된 효율 및 향상된 수명을 갖는 유기 발광 소자를 제고할 수 있다. 뿐만 아니라, 다양한 치환기를 도입함으로써, 원하는 파장의 빛을 방출하는 유기금속 화합물을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 최대 발광 파장이 700nm 내지 505nm의 범위에 있고, 녹색광의 경우 x색좌표가 0.210 내지 0.290의 범위, y색좌표가 0.340 내지 0.840의 범위에 있으며, 적색광의 경우 x색좌표가 0.540 내지 0.740의 범위, y색좌표가 0.160 내지 0.420의 범위에 있는 녹색광 또는 적색광 방출이 가능하다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물 중 일부 화합물의 HOMO 에너지 레벨, LUMO 에너지 레벨, S1 에너지 레벨, T1 에너지 레벨 및 최대 발광 파장을 B3LYP 에 기반한 density functional theory (DFT)에 의한 분자 구조 최적화를 수반한 Gaussian 09 프로그램을 이용하며 평가한 결과는 하기 표 1과 같다.
HOMO (eV) LUMO (eV) S1 (eV) T1 (eV) λmax (nm)
화합물 PD-46 -4.965 -2.112 2.214 1.950 635
화합물 PD-47 -5.138 -2.180 2.314 2.016 615
화합물 PD-48 -4.410 -1.822 1.999 1.760 704
화합물 PD-49 -4.955 -1.807 2.457 2.069 599
화합물 PD-50 -4.963 -1.776 2.495 2.084 595
화합물 PD-51 -5.149 -1.949 2.500 2.234 555
화합물 PD-52 -5.450 -2.142 2.596 2.328 532
화합물 PD-53 -5.565 -2.265 2.595 2.341 529
화합물 PD-54 -5.378 -2.111 2.562 2.312 536
화합물 A -5.075 -1.430 2.882 2.441 508
화합물 B -5.284 -1.675 2.565 2.241 553
Figure 112015002419602-pat00031
Figure 112015002419602-pat00032
Figure 112015002419602-pat00033
상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물의 합성 방법은, 후술하는 합성예를 참조하여, 당업자가 인식할 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 유기 발광 소자의 유기층, 예를 들면, 상기 유기층 중 발광층의 도펀트로 사용하기 적합할 수 있는 바, 다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함하고, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함한 유기층;을 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동 전압, 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 상기 발광층에 포함되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 유기금속 화합물은 도펀트의 역할을 하고, 상기 발광층은 호스트를 더 포함할 수 있다. 상기 발광층은 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방출할 수 있다.
본 명세서 중 "(유기층이) 유기금속 화합물을 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 유기금속 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 유기금속 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 유기금속 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 유기금속 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 모두 발광층에 존재할 수 있음)할 수 있다.
상기 제1전극은 정공 주입 전극인 애노드이고 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드이거나, 상기 제1전극은 전자 주입 전극인 캐소드이고 상기 제2전극은 정공 주입 전극인 캐노드이다.
예를 들어, 상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드이고, 상기 유기층은, i) 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재되고, 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함한 정공 수송 영역; 및 ii) 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함한 전자 수송 영역;을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"은 유기 화합물뿐만 아니라, 금속을 포함한 유기금속 착체 등도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 유기층(15) 및 제2전극(19)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제1전극(11) 하부 또는 제2전극(19) 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 애노드일 수 있다. 상기 제1전극용 물질은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등과 같은 금속을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 단일층 또는 2 이상의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11) 상부로는 유기층(15)이 배치되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 수송 영역(hole transport region); 발광층(emission layer); 및 전자 수송 영역(electron transport region);을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 제1전극(11)과 발광층 사이에 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층만을 포함하거나, 정공 수송층만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(11)로부터 차례로 적층된, 정공 주입층/정공 수송층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(11) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 코팅 조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 및 전자 저지층 형성 조건은 정공 주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, 예를 들면, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸ated NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazol일)tri페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodec일benzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-에틸enedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure 112015002419602-pat00034
Figure 112015002419602-pat00035
<화학식 201>
Figure 112015002419602-pat00036
<화학식 202>
Figure 112015002419602-pat00037
상기 화학식 201 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C2-C10헤테로시클로알킬기, C2-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 중에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
Figure 112015002419602-pat00038
상기 화학식 201A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112015002419602-pat00039
Figure 112015002419602-pat00040
Figure 112015002419602-pat00041
Figure 112015002419602-pat00042
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층을 모두 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 HT-D1> <F4-TCNQ>
Figure 112015002419602-pat00043
Figure 112015002419602-pat00044
상기 정공 수송 영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다.
상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트는 하기 TPBi, TBADN, ADN("DNA"라고도 함), CBP, CDBP 및 TCP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure 112015002419602-pat00045
또는, 상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다:
<화학식 301>
Figure 112015002419602-pat00046
상기 화학식 301 중, Ar111 및 Ar112는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기 및 파이레닐렌기; 및
페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기 및 파이레닐렌기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 301 중 상기 Ar113 내지 Ar116은 서로 독립적으로,
C1-C10알킬기, 페닐기, 나프틸기, 페난트레닐기 및 파이레닐기; 및
페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 페난트레닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 301 중 g, h, i 및 j는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수, 예를 들면, 0, 1또는 2일 수 있다.
상기 화학식 301 중, Ar113 내지 Ar116은 서로 독립적으로,
페닐기, 나프틸기 및 안트라세닐기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10알킬기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기; 및
Figure 112015002419602-pat00047
; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 호스트는 하기 화학식 302로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 302>
Figure 112015002419602-pat00048
상기 화학식 302 중 Ar122 내지 Ar125에 대한 상세한 설명은 상기 화학식 301의 Ar113에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 302 중 Ar126 및 Ar127은 서로 독립적으로, C1-C10알킬(예를 들면, 메틸, 에틸 또는 프로필)일 수 있다.
상기 화학식 302 중 k 및 l은 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 k 및 l은 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 301로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 302로 표시되는 화합물은 하기 화합물 H1 내지 H42를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015002419602-pat00049
Figure 112015002419602-pat00050
Figure 112015002419602-pat00051
Figure 112015002419602-pat00052
Figure 112015002419602-pat00053
Figure 112015002419602-pat00054
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층된 구조를 가짐으로써, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층은 도펀트로서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역은 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층 또는 전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 형성 조건은 정공 주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015002419602-pat00055
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure 112015002419602-pat00056
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1 및 ET2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015002419602-pat00057
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure 112015002419602-pat00058
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기층(15) 상부로는 제2전극(19)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(19)은 캐소드일 수 있다. 상기 제2전극(19)용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 제2전극(19) 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 제2전극(19)을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethyn일), 프로피닐기(propyn일), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(테트라히드로furan일), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromacity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-히드로퓨라닐기, 2,3-히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(ar일thio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소(예를 들어, 탄소수는 1 내지 60일 수 있음) 외에 N, O, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중, Ph는 페닐기를 의미하고, t-Bu은 tert-부틸기를 의미하고, Me은 메틸기를 의미한다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 실시예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[ 실시예 ]
합성예 1: 화합물 PD-1의 합성
Figure 112015002419602-pat00059
(1) 중간체 1-1 의 합성
tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 10.0g(26.6mmol)과 8,8-트리메틸-2-(테트라히드로-2H-피란-2-일)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥소보로란-2-일)-4,5,6,7-테트라히드로-2H-4,7-메타노인다졸 12.7g (31.9mmol) 을 플라스크에 넣고 질소기류 하에서 톨루엔 100ml을 넣어준다. Pd(PPh3)4 1.50g (1.30mmol)과 K2CO3 11.0g(79.8mmol)을 순서대로 넣어준 뒤, 110℃에서 24시간 교반하였다. 반응이 종료되면 온도를 실온까지 냉각시킨 후 톨루엔을 감압증류하여 제거한 뒤, 에틸아세테이트 350ml를 부어 묽힌다. 유기층을 포화 NaHCO3 수용액(150ml X 2회)과 포화 NaCl (100ml X 2회) 수용액으로 씻어 준 후, MgSO4로 건조한 다음, 여과하여 유기층을 갑압증류한다. 남은 잔류물을 컬럼 크로마토그래피를 (에틸아세테이트 / 헥산 =1:1) 수행하여 중간체 1-1 14.0g(수율 88%)을 합성하였다.
C36H49N5O3: M+ 600.84
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.39(s, 1H), 7.65(t, 1H), 7.53(s, 1H), 7.40(t, 1H), 7.26-6.96(m, 2H), 6.59-6.33(m, 1H), 4.31-3.63 (m, 8H), 2.49 (d, 1H), 2.44-2.41(m, 1H), 1.50-1.24 (m, 24H)
(2) 중간체 1-2의 합성
중간체 1-1 14.0g(23.3mmol) 을 디클로로메탄 200ml에 묽힌뒤, 0℃로 온도를 낮춘다. 염산 6.1ml를 천천히 적가하고 상온으로 올리면서 4시간동안 교반한다. 반응이 종료되면 포화 NaHCO3 수용액으로 중화될 때까지(pH=7~8) 부어준 뒤, 유기층을 분리한다. 분리된 유기층은 포화 NaCl (100ml X 2회) 수용액으로 씻어 준 후, MgSO4 로 건조 여과하여 유기층을 갑압증류하여 중간체 1-2 6.4g(수율 66%)을 합성하였다.
C26H33N5: M+416.60
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.64(s, 1H), 7.63-7.58(m, 2H), 7.34(t, 1H), 7.25(t, 2H), 7.22-7.14(m, 1H), 4.27(d, 2H), 3.81(d, 2H), 3.02(s, 1H), 2.13(t, 2H), 1.98(t, 2H), 1.39-1.34 (m, 9), 0.99(s, 3H), 0.75(s, 3H)
(3) 화합물 PD-1의 합성
중간체 1-2 3.0g(7.2mmol)과 K2PtCl4 3.0g (7.2mmol) 을 아세트산 50ml에 묽힌뒤, Bu4NCl 0.2g(0.7mmol)을 넣고 145℃에서 18시간동안 교반한다. 반응이 종료되면 온도를 상온으로 낮춘뒤, 디클로로메탄 150ml로 묽히고 포화 NaHCO3 수용액으로 중화될 때까지(pH=7~8) 부어준 뒤, 유기층을 분리한다. 분리된 유기층은 포화 NaCl (100ml X 2회) 수용액으로 씻어 준 후, MgSO4 로 건조 여과하여 유기층을 갑압증류 한다. 남은 잔류물을 컬럼 크로마토그래피를 (디클로로메탄 : 메탄올 = 10:1) 수행하여 화합물 PD-1 800mg(수율 18%)을 합성하였다.
C26H31N5Pt: M+609.72
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 7.99(t, 1H), 7.82(t, 1H), 7.71(d, 1H), 7.48-7.32(m, 3H), 7.26 (s, 1H), 4.23(d, 2H), 3.79(d, 2H), 2.93(s, 1H), 2.01(t, 2H), 1.93(t, 2H), 1.41-1.33 (m, 9H), 1.01(s, 6H)
합성예 2: 화합물 PD -2의 합성
Figure 112015002419602-pat00060
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (((6-클로로피리딘-2-일)(페닐)아미노)메틸)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-2 900mg (수율 19%)을 합성하였다.
C29H30N6Pt: M+658.30
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.64(d, 1H), 7.72(t, 1H), 7.49-7.23(m, 8H), 6.77-6.61(m, 2H), 4.32(d, 2H), 4.13 (d, 2H), 2.77(m, 1H), 1.99(t, 2H), 1.80 (t, 2H), 1.40 (s, 3H), 0.98(s, 6H)
합성예 3: 화합물 PD-4의 합성
Figure 112015002419602-pat00061
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (2-(1-클로로이소퀴놀린-3-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-4 900mg (수율 19%)을 합성하였다.
C30H33N5Pt: M+659.70
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.72 (d, 1H), 7.85-7.69(m, 3H), 7.48-7.32(m, 4H), 7.26 (t, 1H), 4.10(d, 2H), 3.83(d, 2H), 3.10(s, 1H), 2.11(t, 2H), 1.91(t, 2H), 1.40-1.39 (m, 9H), 1.01(s, 6H)
합성예 4: 화합물 PD-5의 합성
Figure 112015002419602-pat00062
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (((1-클로로이소퀴놀린-3-일)(페닐)아미노)메틸)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-5 1.1g (수율 22%)을 합성하였다.
C33H32N6Pt: M+708.71
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.44(d, 1H), 7.80-7.69(m, 4H), 7.55-7.21(m, 7H), 6.77(t, 1H), 6.50(s, 1H), 4.33(d, 2H), 4.10 (d, 2H), 2.68(m, 1H), 2.01(t, 2H), 1.80 (t, 2H), 1.39 (s, 3H), 1.00(s, 6H)
합성예 5: 화합물 PD-55의 합성
Figure 112015002419602-pat00063
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)에틸)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-55 1.1g (수율 26%)을 합성하였다.
C24H27N5Pt: M+581.20
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.60(d, 1H), 7.88(t, 1H), 7.73-7.64(m, 3H), 7.31 (t, 1H), 7.26 (q, 1H), 4.14(d, 2H), 3.10-2.77(m, 5H), 2.01(t, 2H), 1.93(t, 2H), 1.45 (s, 3H), 1.00(s, 6H)
합성예 6: 화합물 PD-56의 합성
Figure 112015002419602-pat00064
중간체 1-1 합성시 7,8,8-tri메틸-2-(테트라히드로-2H-피란-2-일)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥소보로란-2-일)-4,5,6,7-테트라히드로-2H-4,7-메타노인다졸 대신 3-(tert-부틸)-1-(테트라히드로-2H-피란-2-일)-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥소보로란-2-일)-1H-피라졸을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-56 800mg (수율 20%)을 합성하였다.
C22H27N5Pt: M+557.38
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.59(d, 1H), 7.66-7.23(m, 6H), 6.01(s, 1H), 4.32(d, 2H), 2.77(m, 2H), 1.42 (s,6H), 1.30(s, 9H)
합성예 7: 화합물 PD-57의 합성
Figure 112015002419602-pat00065
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (2-(1-클로로이소퀴놀린-3-일)에틸)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-57 1.0g (수율 22%)을 합성하였다.
C28H29N5Pt: M+631.63
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.61(d, 1H), 7.93(d, 1H), 7.88(t, 1H), 7.65-7.54(m, 4H), 7.31-7.26 (m, 2H), 4.10(d, 2H), 3.12-2.71(m, 5H), 1.99(t, 2H), 1.93(t, 2H), 1.41 (s, 3H), 1.05(s, 6H)
합성예 8: 화합물 PD-58의 합성
Figure 112015002419602-pat00066
중간체 1-1 합성시 tert-부틸 (2-(6-클로로피리딘-2-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트 대신 tert-부틸 (2-(1-클로로이소퀴놀린-3-일)-2-메틸프로필)(피리딘-2-일메틸)카바메이트를 사용하고 7,8,8-tri메틸-2-(테트라히드로-2H-피란-2-일)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥소보로란-2-일)-4,5,6,7-테트라히드로-2H-4,7-메타노인다졸 대신 3-(tert-부틸)-1-(테트라히드로-2H-피란-2-일)-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥소보로란-2-일)-1H-피라졸을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-58 700mg (수율 16%)을 합성하였다.
C26H29N5Pt: M+607.66
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.66(d, 1H), 7.93(d, 1H), 7.73-7.17(m, 7H), 6.02(s, 1H), 4.28(d, 2H), 2.75(m, 2H), 1.40 (s,6H), 1.29(s, 9H).
합성예 9: 화합물 PD-31의 합성
Figure 112015002419602-pat00067
중간체 1-2 1.48g(3.56mmol)을 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 178ml에 녹인 후, Os3(CO)12 1.02g (1.12mmol) 가하여 4일동안 210℃에서 가열시켰다. 반응이 완료되면, 상기 혼합물을 상온으로 냉각시킨 후, 트리메틸아민-N-옥시드 0.5g (6.74mmol)을 첨가하고, 1시간 동안 더 교반시켰다. 이 후, 메틸디페닐포스핀 1.39g (7.45mmol)을 가하여 14시간 동안 190℃에서 가열시켰다. 반응이 완료되면, 상기 혼합물을 상온으로 냉각시킨 후, 증류수 250 ml 와 에틸아세테이트 350 ml 를 넣고 추출하여, 수득한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조한 뒤, 감압증류하여 반응혼합물을 얻었다. 얻어진 반응혼합물을 칼럼크로마토그래피로 분리 정제하여 PD-31 420mg (0.42 mmol, 수율 34%)를 합성하였다. 생성된 화합물은 LCMS 및 1H NMR로 확인하였다.
C52H57N5OsP2: M+1006.33
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.64(d, 1H), 7.88-7.31(m, 25H), 7.16(d, 1H), 4.14(d, 2H), 3.01(d, 2H), 2.80(t, 1H), 1.96(t, 2H), 1.80 (t, 2H), 1.39-1.30 (m, 9H), 1.00(s, 6H), 0.95 (s, 6H)
합성예 10: 화합물 PD-35의 합성
Figure 112015002419602-pat00068
중간체 1-2 대신 중간체 4-2를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 9와 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-35 441mg (수율 32%)을 합성하였다. 생성된 화합물은 LCMS 및 1H NMR로 확인하였다.
C59H58N6OsP2: M+1105.42
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.73(d, 1H), 7.93 (d, 1H), 7.73(t, 1H), 7.72-7.28(m, 30H), 7.09(d, 1H), 4.32(d, 2H), 4.18(d, 2H), 2.64(t, 1H), 2.01(t, 2H), 1.94 (t, 2H), 1.44 (s, 3H), 1.10(s, 6H), 0.89 (s, 6H)
합성예 11: 화합물 PD-62의 합성
Figure 112015002419602-pat00069
Os3(CO)12 대신 IrCl3 .3H2O 1.30g (3.69mmol)을 사용하고, 메틸디페닐포스핀 대신 아세틸아세톤을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 9와 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-62 720mg (수율 28%)을 합성하였다. 생성된 화합물은 LCMS 및 1H NMR로 확인하였다.
C31H38IrN5O2: M+706.30
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.80(d, 1H), 7.76-7.42(m, 5H), 7.00(d, 1H), 4.10(d, 2H), 3.00(t, 1H), 2.89(d, 2H), 2.00(t, 2H), 1.93 (t, 2H), 1.36-1.32 (m, 10H), 1.18(d, 6H), 0.95 (s, 6H)
합성예 12: 화합물 PD-63의 합성
Figure 112015002419602-pat00070
중간체 1-2 대신 중간체 4-2를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 11과 동일한 방법을 이용하여 화합물 PD-63 790mg (수율 27%)을 합성하였다. 생성된 화합물은 LCMS 및 1H NMR로 확인하였다.
C38H39IrN6O2: M+805.29
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ(ppm) 8.73(d, 1H), 7.80-7.73(m, 2H), 7.50-7.19(m, 9H), 6.77(t, 1H), 6.50(s, 1H), 4.32(s, 2H), 4.14(s, 2H), 2.77(dd, 1H), 1.99(t, 2H), 1.90 (t, 2H), 1.72-1.45 (m, 4H), 1.15(d, 6H), 0.92 (s, 6H)
실시예 G1
ITO(Indium tin oxide)/Ag/ITO (70Å/1000Å/70Å) 전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정 한 후 진공 층착기로 상기 기판을 이송하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상에 화합물 2-TNATA를 진공 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 NPB를 증착하여 1000Å 두께의 정공 수송층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 CBP(호스트) 및 상기 화합물 10(도펀트)를 91:1의 중량비로 공증착하여 250Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 BCP를 증착하여 50Å 두께의 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 상에 Alq3를 증착하여 350Å의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 120Å 두께의 MgAg(중량비 90:10) 제2전극(캐소드)을 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112015002419602-pat00071

실시예 G2 내지 G4 및 비교예 G1 내지 G3
도펀트로서 상기 화합물 10 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 G1과 동일한 방법을 사용하여 유기 발광 소자를 제작하였다:
도펀트 도펀트
실시예 G1 화합물 PD-1 비교예 G1 Ir(PPy)3
실시예 G2 화합물 PD-55 비교예 G2 화합물 A
실시예 G3 화합물 PD-2 비교예 G3 화합물 B
실시예 G4 화합물 PD-56
실시예 G5 화합물 PD-62
Figure 112015002419602-pat00072
Figure 112015002419602-pat00073

실시예 R1
ITO(Indium tin oxide)/Ag/ITO (70Å/1000Å/70Å) 전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정 한 후 진공 층착기로 상기 기판을 이송하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상에 화합물 2-TNATA를 진공 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 NPB를 증착하여 1350Å 두께의 정공 수송층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 CBP(호스트) 및 상기 화합물 xx(도펀트)를 91:1의 중량비로 공증착하여 400Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 BCP를 증착하여 50Å 두께의 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 상에 Alq3를 증착하여 350Å의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 120Å 두께의 MgAg(중량비 90:10) 제2전극(캐소드)을 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112015002419602-pat00074

실시예 R2 내지 R4 및 비교예 R1
도펀트로서 상기 화합물 10 대신 하기 표 3에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 R1과 동일한 방법을 사용하여 유기 발광 소자를 제작하였다:
도펀트 도펀트
실시예 R1 화합물 PD-57 비교예 R1 PtOEP
실시예 R2 화합물 PD-4
실시예 R3 화합물 PD-5
실시예 R4 화합물 PD-58
실시예 R5 화합물 PD-31
실시예 R6 화합물 PD-63
Figure 112015002419602-pat00075
Figure 112015002419602-pat00076
평가예 1: 유기 발광 소자의 특성 평가
상기 실시예 G1 내지 G5, 실시예 R1 내지 R6, 비교예 G1 내지 G3 및 비교예 R1에서 제조된 각각의 유기 발광 소자에 대하여 전압에 따른 전류 밀도 변화, 휘도 변화, 발광 효율, 발광색 및 수명을 측정하였다. 구체적인 측정방법은 하기과 같고, 그 결과는 하기 표 4과 같다:
(1) 전압 변화에 따른 전류 밀도의 변화 측정
제조된 유기 발광 소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압 변화에 따른 휘도 변화 측정
제조된 유기 발광 소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광 효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류 밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(4) 수명 측정
상기 (2)로부터 측정된 휘도가 97%로 감소하는데까지 걸린 시간을 계산하였다.
발광층 구동전압
(V)		 전류밀도
(mA/cm2)		 휘도
(cd/m2)		 효율
(cd/A)		 발광색 수명
(시간)
호스트 도펀트
실시예 G1 CBP 화합물 PD-1 5.3 10 6350 63.2 녹색 110
실시예 G2 CBP 화합물 PD-55 5.2 10 6640 66.4 녹색 108
실시예 G3 CBP 화합물 PD-2 5.0 10 6752 67.5 녹색 105
실시예 G4 CBP 화합물 PD-56 5.4 10 6840 68.4 녹색 100
실시예 G5 CBP 화합물 PD-62 5.1 10 6510 65.1 녹색 110
비교예 G1 CBP Ir(ppy)3 6.7 10 4753 47.5 녹색 59
비교예 G2 CBP 화합물 A 6.0 10 5420 54.2 녹색 63
비교예 G3 CBP 화합물 B 6.3 10 5640 56.4 녹색 68
실시예 R1 CBP 화합물 PD-57 6.3 10 5420 54.2 적색 222
실시예 R2 CBP 화합물 PD-4 6.5 10 5100 51.0 적색 243
실시예 R3 CBP 화합물 PD-5 6.3 10 5790 57.9 적색 210
실시예 R4 CBP 화합물 PD-58 6.6 10 5530 55.3 적색 205
실시예 R5 CBP 화합물 PD-31 6.1 10 3960 39.6 적색 112
실시예 R6 CBP 화합물 PD-63 6.2 10 4870 48.7 적색 156
비교예 R1 CBP PtOEP 7.1 10 2111 21.1 적색 85
상기 표 4으로부터, 실시예 G1 내지 G5의 유기 발광 소자는 비교예 G1 내지 G3의 유기 발광 소자에 비하여, 저구동 전압, 고휘도, 고효율 및 장수명을 가짐을 확인할 수 있다.
상기 표 4으로부터, 실시예 R1 내지 R6의 유기 발광 소자는 비교예 R1의 유기 발광 소자에 비하여, 저구동 전압, 고휘도, 고효율 및 장수명을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속(organometallic) 화합물:
    <화학식 1>
    Figure 112021103073674-pat00077

    상기 화학식 1 중,
    M은 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 및 백금(Pt) 중에서 선택되고;
    A11 내지 A13는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 인덴, 퓨란, 티오펜, 카바졸, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 인돌, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 및
    C4-C10지방족 고리 및 C1-C10헤테로지방족 고리 중 적어도 하나가 축합된, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 인덴, 퓨란, 티오펜, 카바졸, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 인돌, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 인다졸 및 테트라하이드로인다졸; 중에서 선택되고;
    A11 및 A12는 선택적으로(optionally), 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-N(Z11)-*' 및 *-[C(Z11)(Z12)]m11-*' 중에서 선택되는 제1연결기를 통해 추가로 서로 결합되어 고리를 형성할 수 있고;
    Z11 및 Z12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    m11은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고;
    * 및 *'은 서로 독립적으로, 이웃한 원자와의 결합 사이트이고;
    X11 내지 X13는 서로 독립적으로, 탄소 원자(C) 및 질소 원자(N) 중에서 선택되고;
    X14는 질소 원자(N) 및 인 원자(P) 중에서 선택되고;
    E11 내지 E14는 서로 독립적으로, 단일 결합, O 및 S 중에서 선택되고,
    Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -{B(Q11)}-, -{N(Q12)}-, -{C(Q11)(Q12)}n11-, ={C(Q11)}-, -{Si(Q11)(Q12)}n11-, -C(=O)-, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택되고;
    n11은 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
    X14와 Y14는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있고, X14와 Y15는 단일 결합 또는 이중 결합으로 서로 연결되어 있고;
    L11은 한 자리(monodentate) 리간드 및 두 자리(bidentate) 리간드 중에서 선택되고;
    a11은 0, 1 및 2 중에서 선택되고;
    R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고;
    Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    b11 내지 b13는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택되고;
    상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기는,
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 및
    C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택된다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    A11은 하기 화학식 2-1 내지 2-8 중에서 선택되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00078

    상기 화학식 2-1 내지 2-8 중,
    *는 화학식 1 중 M 또는 E11과의 결합 사이트이고;
    *'는 Y11 또는 Y13와의 결합 사이트이고;
    R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 화학식 1 중 R11의 정의와 같다.
  5. 제1항에 있어서,
    A12 및 A13는 서로 독립적으로, 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중에서 선택되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00079

    상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
    *는 화학식 1 중 M, E12 또는 E13와의 결합 사이트이고;
    *'는 Y11 또는 Y12와의 결합 사이트이고;
    R31 내지 R40는 서로 독립적으로, 화학식 1 중 R12 및 R13의 정의와 같다.
  6. 제1항에 있어서,
    X14는 N인, 유기금속 화합물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    Y11 내지 Y15는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -N(CH3)-, -N(Ph)-, -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(Ph)-, -C(Ph)2-, =C(CH3)-, =C(Ph)-, -C(=O)- 및 하기 화학식 4-1 내지 4-17 중에서 선택되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00080

    상기 화학식 4-1 내지 4-17 중,
    * 및 *'은 서로 독립적으로, 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  9. 제1항에 있어서,
    Y11 내지 Y13는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, -O-, -S-, -N(CH3)-, -N(Ph)-, -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2- 및 -C(=O)-; 중에서 선택되는, 유기금속 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    Y14 및 Y15는 단일 결합, 이중 결합, -CH2-, =C(CH3)-, =C(Ph)- 및 -C(=O)-; 중에서 선택되는, 유기금속 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    L11은 I-, Br-, Cl-, 설파이드(sulfide), 나이트레이트(nitrate), 아자이드(azide), 히드록사이드, 시아네이트(cyanate), 이소시아네이트(isocyanate), 티오시아네이트(thiocyanate), 물, 아세토니트릴(acetonitrile), 피리딘, 암모니아(ammonia), 일산화탄소, P(Ph)3, P(Ph)2CH3, PPh(CH3)2, P(CH3)3, 오잘레이트(oxalate), 아세틸아세토네이트, 피콜린산(picolinic acid), 1,2-비스(디페닐포스피노)에텐(1,2-bis(di페닐phosphino)ethane), 1,1-비스(디페닐포스피노)메텐(1,1-bis(di페닐phosphino)methane), 글리시네이트(glycinate) 및 에틸렌디아민; 중에서 선택되는, 유기금속 화합물.
  12. 제1항에 있어서,
    R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, -CF3, 메톡시기, 에톡시기, tert-부톡시기, 페닐기, -C(=O)(Q1), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고;
    Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택되는, 유기금속 화합물.
  13. 제1항에 있어서,
    R11 내지 R13는 서로 독립적으로, 수소, -F, 시아노기, 메틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, -CF3 및 -Si(CH3)3; 중에서 선택되는, 유기금속 화합물.
  14. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1-1 내지 1-3 중 어느 하나로 표시되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00081

    상기 화학식 1-1 내지 1-3 중,
    M, A11 내지 A13, X11 내지 X13, E11 내지 E14, Y11 내지 Y13, L11, a11, R11 내지 R13 및 b11 내지 b13는 제1항에 정의한 바와 같고;
    Q11은 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택된다.
  15. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1-11 내지 1-16 중 어느 하나로 선택되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112021103073674-pat00082

    Figure 112021103073674-pat00083

    Figure 112021103073674-pat00084

    상기 화학식 1-11 내지 1-16 중,
    M, A11 내지 A13, X12, E12, Y11, Y13, L11, a11, R11 내지 R13 및 b11 내지 b13는 제1항에 정의한 바와 같고;
    Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택된다.
  16. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1-21 및 1-38 중 어느 하나로 표시되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00085

    Figure 112015002419602-pat00086

    Figure 112015002419602-pat00087

    상기 화학식 1-21 내지 1-38 중,
    M, A12, A13, X12, E12, Y11, Y13, L11, a11, R12, R13, b12 및 b13는 제1항에 정의한 바와 같고;
    Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택된다.
  17. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1-41 내지 1-52 중 어느 하나로 표시되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00088

    Figure 112015002419602-pat00089

    Figure 112015002419602-pat00090

    상기 화학식 1-41 내지 1-52 중,
    M, X12, E12, Y11, Y13, L11 및 a11는 제1항에 정의한 바와 같고;
    Q11은 수소, 중수소, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기 및 페닐기 중에서 선택되고;
    A12 및 A13는 서로 독립적으로, 하기 화학식 3-1 내지 3-9 중 어느 하나로 표시되는 그룹이고;
    Figure 112015002419602-pat00091

    상기 화학식 3-1 내지 3-9 중,
    *는 M 또는 E12와의 결합 사이트이고;
    *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고;
    R31 내지 R40는 서로 독립적으로, 수소, -F, 시아노기, 메틸기, iso-프로필기, tert-부틸기, -CF3 및 -Si(CH3)3; 중에서 선택된다.
  18. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 PD-1 내지 PD-67 중에서 선택되는, 유기금속 화합물:
    Figure 112015002419602-pat00092

    Figure 112015002419602-pat00093

    Figure 112015002419602-pat00094

    Figure 112015002419602-pat00095

    Figure 112015002419602-pat00096

    Figure 112015002419602-pat00097

    Figure 112015002419602-pat00098

    Figure 112015002419602-pat00099

    Figure 112015002419602-pat00100

    Figure 112015002419602-pat00101

    Figure 112015002419602-pat00102

    Figure 112015002419602-pat00103
  19. 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하고, 상기 유기층이 제1항, 제4항 내지 제6항, 및 제8항 내지 제18항 중 어느 한 항의 유기금속 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 유기금속 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
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