KR102393557B1 - Ｏｌｅｄ용 유기 재료 - Google Patents

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KR102393557B1
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추안준 지아
데이빗 제난 리
리챵 쳉
바딤 아다모비치
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Abstract

녹색, 적색, 노란색, 및 백색 인광 방출 소자에서 전자-수송 호스트 재료에 유용한 아자- 및 디아조디벤조퓨란; 아자- 및 디아자 디벤조티오펜, 예컨대 벤조티에노- 및 벤조푸로피리미딘, 및 벤조티에노- 및 벤조푸로피라진에 기초한 신규 화합물이 개시된다.

Description

ＯＬＥＤ용 유기 재료{ORGANIC MATERIALS FOR OLEDS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2014년 1월 23일에 출원된 미국 가출원 제61/930,723호에 대해 우선권을 주장하며, 이의 내용은 그 전문이 본원에서 참고적으로 인용된다.
공동 연구 협약에 대한 당사자
청구된 본 발명은 공동 산학 연구 협약에 따라 하기 당사자 중 하나 이상에 의해, 하기 당사자 중 하나 이상을 위해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상과 연계에 의해 이루어졌다: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 이 협약은 청구한 발명이 만들어진 당일 및 그 전일부터 유효하고, 청구된 발명은 상기 협약의 범주에서 수행된 활동 결과로서 이루어진 것이다.
본 발명의 분야
본 발명은 유기 발광 소자(OLED), 및 이러한 소자에 사용되는 유기 재료에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 인광 OLED용 호스트 화합물에 관한 것이다.
유기 재료를 사용하는 광전자 소자는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 소자를 제조하는데 사용되는 다수의 재료는 비교적 저렴하여 유기 광전자 소자는 무기 소자에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 재료의 고유한 성질, 예컨대 이의 가요성은 가요성 기판상에서의 제조와 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 될 수 있다. 유기 광전자 소자의 예로는 유기 발광 소자(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 재료는 통상의 재료에 비하여 성능면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장이 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 소자에 전압을 인가시 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평판 패널 디스플레이, 조명 및 역광 조명과 같은 적용예에 사용하기 위한 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구조가 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화(saturated)" 색상(컬러)으로서 지칭하는 특정 색상을 방출하도록 조정된 화소를 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 화소를 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 112014127932070-pat00001
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 소자를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 재료뿐 아니라, 소분자 유기 재료를 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 재료를 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" 부류로부터 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄(backbone)상에서의 측쇄기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 도입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 부분상에 생성된 일련의 화학적 셸(shells)로 이루어진 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상부(top)"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하부(bottom)"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층"의 상부에 배치되는" 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 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성(solution processible)"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/거나 액체 매체로부터 침착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 재료의 광활성 성질에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 성질을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 재료의 광활성 성질에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 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 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 근접할 경우, 제1의 에너지 준위는 제2의 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절대값을 갖는 IP(음의 값이 더 작은 IP)에 해당한다. 유사하게, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절대값이 더 작은 전자 친화도(EA)(음의 값이 더 작은 EA)에 해당한다. 상부에서의 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 재료의 LUMO 에너지 준위는 동일한 재료의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 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 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일 함수는 음의 값이 더 크다는 것을 의미한다. 상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일 함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 도시된다. 그래서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일 함수와는 상이한 규칙(convention)을 따른다.
OLED에 대한 세부사항 및 전술한 정의는 미국 특허 제7,279,704호에서 확인할 수 있으며, 이 특허 문헌의 개시내용은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
일 실시양태에 따르면, 식 G1-L-G2, 화학식 I을 갖는 화합물이 개시된다. 화학식 I에서, G1은 하기 구조를 가지고:
Figure 112014127932070-pat00002
상기 식에서, X는 O, S, 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되고;
X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 각각은 탄소 또는 질소이고;
X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 하나 이상은 질소이고;
X1, X2, X3, 및 X4 중 하나 이상은 탄소이고 L에 결합되며;
R2는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환(no substitution)을 나타내고;
R1은 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
임의의 인접한 R1 및 R2 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
G2는 3-60개 탄소 원자 및 1-6개 헤테로원자를 가진 헤테로아릴기이고; 헤테로원자가 질소 원자인 경우, 질소 원자는 하나 이상의 6원 방향족 고리 상에만 존재할 수 있고; G2는 G2의 탄소 원자에서 L에 결합하며;
L은 직접 결합, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜(dibenzthiophene), 디벤조셀레노펜, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 나프티리딘(naphtharidine), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 경우에 따라 추가적으로 수소, 중수소, 알킬, 사이클로알킬, 아랄킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기로 비축합(unfused) 치환된다. 신규 화합물은 OLED에서 전자 수송 호스트 재료로서 사용될 수 있고 녹색, 적색, 노란색, 및 백색 발광 소자에 사용될 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 하나 이상의 유기 발광 소자를 포함하는 소자가 또한 개시된다. 유기 발광 소자 중 하나 이상은 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함하고, 유기층은 화학식 I의 화합물을 포함할 수 있다. 소자는 소비재(consumer product), 유기 발광 소자, 및/또는 조명 패널일 수 있다.
화학식 I의 화합물을 포함하는 제제가 또한 개시된다.
도 1은 유기 발광 소자를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 소자를 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드 및 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 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 광방출 메카니즘에 의하여 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완(thermal relaxation)도 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 일중항 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 재료를 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 소자(100)를 도시한다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 소자(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), 캐소드(160) 및 차단층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1의 전도층(162) 및 제2의 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 소자(100)는 기재된 순서로 층을 침착시켜 제조될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시의 재료의 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 조합이 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, m-MTDATA가 F4-TCNQ로 도핑된(50:1의 몰비) 것이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 발광 및 호스트 재료의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)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 투명, 전기전도성 스퍼터-침착된 ITO 층이 오버레이된 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 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 확인할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 도시한다. 소자는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 소자(200)는 기재된 순서로 층을 침착시켜 제조될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구조는 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는데, 소자(200)는 애노드(230)의 아래에 캐소드(215)가 배치되어 있으므로, 소자(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 소자(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 재료가 소자(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 소자(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 광범위한 다양한 다른 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 기재된 특정한 재료 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 다른 재료 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나 또는 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 층을 전적으로 생략할 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 재료를 제외한 재료들이 사용될 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 재료를 포함하는 것으로서 다양한 층을 기재하기는 하나, 재료의 조합, 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, 소자(200)에서 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고, 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 재료들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 재료, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 기재된 바와 같은 중합체 재료(PLED)를 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 등)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 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제 5,834,893호(Bulovic 등)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.
달리 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층이 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 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기상 증착(OVPD), 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 침착을 들 수 있다. 기타의 적절한 침착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액 기반 공정을 포함한다. 용액 기반 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 침착, 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 침착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법이 또한 사용될 수 있다. 침착시키고자 하는 재료는 특정한 침착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴 기와 같은 치환기가 용액 가공 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 재료는 대칭 구조를 갖는 것보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있는데, 비대칭 재료는 재결정화되는 경향이 더 낮을 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기가 용액 가공 처리되는 소분자의 능력을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제조된 소자는 차단층을 추가로 임의로 포함할 수 있다. 차단층의 하나의 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 하는 것이다. 차단층은 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서, 전극 또는, 엣지를 포함하는 소자의 임의의 기타 부분의 위에서 침착될 수 있다. 차단층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 차단층은 각종 공지의 화학적 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 재료 또는 재료의 조합을 차단층에 사용할 수 있다. 차단층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘다를 혼입할 수 있다. 바람직한 차단층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 재료 및 비-중합체 재료의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌의 개시내용은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"을 고려하면, 차단층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 재료는 동일한 반응 조건하에서 및/또는 동일한 시간에서 침착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 재료의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위내일 수 있다.　중합체 재료 및 비-중합체 재료는 동일한 전구체 재료로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 재료와 비-중합체 재료의 혼합물은 실질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 실시양태에 따라 제조된 소자는 다양한 전자 제품 또는 중간 컴포넌트에 도입될 수 있는 광범위한 전자 컴포넌트 모듈 (또는 유닛)에 도입될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 컴포넌트의 예는 최종 제품 제조자에 의해 이용될 수 있는 디스플레이 스크린, 조명 소자 예컨대 개별 광원 소자 또는 조명 패널, 등을 포함한다. 이러한 전자 컴포넌트 모듈은 경우에 따라 구동 전자장치 및/또는 전원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제조된 소자는 그 속에 하나 이상의 전자 컴포넌트 모듈 (또는 유닛)이 도입되어 포함되는 광범위한 소비재에 도입될 수 있다. 이러한 소비재는 하나 이상의 광원(들) 및/또는 몇몇 종류의 시청 디스플레이 중 하나 이상을 포함하는 임의 종류의 제품을 포함한다. 이러한 소비재의 일부 예로는 평판 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 옥외 조명 및/또는 시그날링을 위한 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 타블렛, 파블렛, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 3-D 디스플레이, 비히클, 대형벽, 극장 또는 스타디움 스크린, 또는 간판을 포함한다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 제어 메카니즘을 사용하여 본 발명에 의한 소자를 제어할 수 있다. 다수의 소자는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하도록 의도되지만, 이러한 온도 범위를 벗어나서, 예를 들면 -40℃ 내지 +80℃에서 사용될 수 있다.
본원에 기재된 재료 및 구조는 OLED를 제외한 소자에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 소자, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기가 이러한 재료 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 소자, 예컨대 유기 트랜지스터가 이러한 재료 및 구조를 사용할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "할로", "할로겐", 또는 "할라이드"는 불소, 염소, 브롬, 및 요오드를 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "알킬"은 직쇄 및 분지쇄 알킬 라디칼 둘다를 포함한다. 바람직한 알킬기는 1 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이며 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, tert-부틸, 등을 포함한다. 부가적으로, 알킬기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "사이클로알킬"은 사이클릭 알킬 라디칼을 포함한다. 바람직한 사이클로알킬기는 3 내지 7개 탄소 원자를 함유하는 사이클로알킬기이며 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 등을 포함한다. 부가적으로, 사이클로알킬기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "알케닐"은 직쇄 및 분지쇄 알켄 라디칼 둘다를 포함한다. 바람직한 알케닐기는 2 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 알케닐기이다. 부가적으로, 알케닐기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "알키닐"은 직쇄 및 분지쇄 알킨 라디칼 둘다를 포함한다. 바람직한 알키닐기는 2 내지 15개의 탄소 원자를 가진 알키닐기이다. 부가적으로, 알키닐기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "아랄킬" 또는 "아릴알킬"은 상호교환적으로 사용되고 치환기로서 방향족 기를 가진 알킬기를 의미한다. 부가적으로, 아랄킬기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "헤테로사이클릭 기"는 방향족 및 비-방향족 사이클릭 라디칼을 포함한다. 헤테로-방향족 사이클릭 라디칼은 또한 헤테로아릴을 의미한다. 바람직한 헤테로-비-방향족 사이클릭 기는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 3 또는 7개 고리 원자를 함유하는 기이며, 사이클릭 아민 예컨대 모르폴리노, 피페리디노, 피롤리디노, 등, 및 사이클릭 에테르, 예컨대 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로피란, 등을 포함한다. 부가적으로, 헤테로사이클릭 기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "아릴" 또는 "방향족 기"는 단일-고리 기 및 폴리사이클릭 고리 시스템을 포함한다. 폴리사이클릭 고리는 2개 이상의 고리를 가질 수 있으며, 여기서 2개의 탄소가 인접한 2개의 고리에 공통이며 (고리들이 "축합됨"), 고리들 중 하나 이상이 방향족이며, 예를 들어, 나머지 고리들은 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 아릴, 헤테로환, 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 부가적으로, 아릴기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "헤테로아릴"은 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있는 단일-고리 헤테로-방향족 기, 예를 들어 피롤, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 트리아졸, 피라졸, 피리딘, 피라진 및 피리미딘, 등을 포함한다. 용어 헤테로아릴은 또한 2개 이상의 고리를 가진 폴리사이클릭 헤테로-방향족 시스템을 포함하며, 여기서 2개의 원자가 인접한 2개의 고리에 공통이고 (고리들이 "축합됨") 고리들 중 하나 이상이 헤테로아릴이며, 예를 들면, 나머지 고리들은 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 아릴, 헤테로환, 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 부가적으로, 헤테로아릴기는 경우에 따라 치환될 수 있다.
알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아랄킬, 헤테로사이클릭 기, 아릴, 및 헤테로아릴은 수소, 중수소, 할로겐, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 사이클릭 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 "치환(된)"은 H 이외의 치환기가 해당 위치, 예컨대 탄소에 결합되는 것을 나타낸다. 이에, 예를 들어, R1이 일-치환된 경우, 하나의 R1이 H 이외의 것이어야 한다. 마찬가지로, R1이 이-치환된 경우, 2개의 R1이 H 이외의 것이어야 한다. 마찬가지로, R1이 비치환된 경우, R1은 모든 유효 위치에서 수소이다.
본원에 기재된 부분, 즉 아자-디벤조퓨란, 아자-디벤조티오펜, 등에서 "아자" 명칭은 각 부분에서 C-H 기의 하나 이상이 예를 들어 질소 원자로 대체될 수 있음을 의미하며, 어떠한 제한없이, 아자트리페닐렌은 디벤조[f,h]퀴녹살린 및 디벤조[f,h]퀴놀린 둘다를 포함한다. 당업자는 상술한 아자-유도체의 다른 질소 유사체를 용이하게 구상할 수 있고, 모든 이러한 유사체는 본원에 제시된 용어들에 의해 커버되는 것으로 의도된다.
분자 단편이 치환기인 것으로 기재되거나 또는 다른 모이어티에 부착되는 것으로 기재되는 경우, 이의 명칭은 단편(예를 들면 페닐, 페닐렌, 나프틸, 디벤조푸릴)인 것처럼 또는 전체 분자(예를 들면 벤젠, 나프탈렌, 디벤조퓨란)인 것처럼 기재될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 치환기 또는 부착된 단편을 지칭하는 이러한 다양한 방식은 동일한 것으로 간주된다.
본 기재는 아자-디벤조퓨란; 아자-디벤조티오펜, 예컨대 벤조티에노- 및 벤조푸로피리미딘; 및 벤조티에노- 및 벤조푸로피라진에 기초한 신규의 전자 수송 호스트 화합물을 제공한다. 신규 화합물은 녹색, 적색, 노란색 및 백색 발광 소자에 사용될 수 있다.
일 실시양태에 따르면, 식 G1-L-G2, 화학식 I을 갖는 화합물이 개시된다. 화학식 I에서, G1은 하기 구조를 가지고:
Figure 112014127932070-pat00003
상기 식에서, X는 O, S, 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되고;
X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 각각은 탄소 또는 질소이고;
X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 하나 이상은 질소이고;
X1, X2, X3, 및 X4 중 하나 이상은 탄소이고 L에 결합되며;
R2는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
R1은 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
임의의 인접한 R1 및 R2 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
G2는 3-60개 탄소 원자 및 1-6개 헤테로원자를 가진 헤테로아릴기이고; 헤테로원자가 질소 원자인 경우, 질소 원자는 하나 이상의 6원 방향족 고리 상에만 존재할 수 있고; G2는 G2의 탄소 원자에서 L에 결합하며;
L은 직접 결합, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 경우에 따라 추가적으로 수소, 중수소, 알킬, 사이클로알킬, 아랄킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기로 비축합 치환된다.
화합물의 일 실시양태에서, X는 O 또는 S이다.
화합물의 일 실시양태에서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 오직 하나가 질소이다. 화합물의 일 실시양태에서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 단지 2개가 질소이다. 화합물의 또 다른 실시양태에서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 단지 2개가 질소이고 그 2개의 질소 원자는 동일한 고리 상에 존재한다.
화합물의 다른 실시양태에서, X1, X2, X3, 및 X4 중 단지 2개가 질소이고 X5, X6, X7, 및 X8은 탄소 원자이다.
화합물의 일 실시양태에서, R1, 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 페닐, 피리딜, 카르바졸릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
화합물의 일 실시양태에서, G2의 헤테로원자는 N, O, S, Se, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
화합물의 일 실시양태에서, G1은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00004
Figure 112014127932070-pat00005
화합물의 또 다른 실시양태에서, G2은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00006
Figure 112014127932070-pat00007
Figure 112014127932070-pat00008
상기 식에서, R3 및 R4 각각은 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타내고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 임의의 인접한 R3 및 R4 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성한다.
화합물의 또 다른 실시양태에서, L은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00009
Figure 112014127932070-pat00010
화합물의 또 다른 실시양태에서, G1은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00011
Figure 112014127932070-pat00012
Figure 112014127932070-pat00013
Figure 112014127932070-pat00014
화합물의 또 다른 실시양태에서, L은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00015
Figure 112014127932070-pat00016
화합물의 또 다른 실시양태에서, G2은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00017
Figure 112014127932070-pat00018
화합물의 또 다른 실시양태에서, 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112014127932070-pat00019
Figure 112014127932070-pat00020
Figure 112014127932070-pat00021
Figure 112014127932070-pat00022
Figure 112014127932070-pat00023
Figure 112014127932070-pat00024
Figure 112014127932070-pat00025
Figure 112014127932070-pat00026
Figure 112014127932070-pat00027
Figure 112014127932070-pat00028
Figure 112014127932070-pat00029
Figure 112014127932070-pat00030
Figure 112014127932070-pat00031
Figure 112014127932070-pat00032
Figure 112014127932070-pat00033
Figure 112014127932070-pat00034
Figure 112014127932070-pat00035
본 기재의 또 다른 측면에 따르면, 하나 이상의 유기 발광 소자를 포함하는 소자가 기재된다. 일부 실시양태에 따르면, 하나 이상의 유기 발광 소자 중 적어도 하나는 애노드, 캐소드, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함한다. 유기층은 화학식 I에 따른 구조를 가진 화합물 및 본원에 기재된 바와 같은 이의 변형체(variations)를 포함한다.
소자의 일 실시양태에 따르면, 유기층은 발광층이고 화학식 I의 화합물은 호스트이다.
소자의 일 실시양태에 따르면, 유기층은 인광 방출 도펀트를 더 포함한다. 인광 방출 도펀트는, 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 리간드 또는 리간드가 두자리 초과 리간드인 경우 리간드의 일부를 갖는 전이 금속 착물일 수 있다:
Figure 112014127932070-pat00036
Figure 112014127932070-pat00037
상기 식에서, Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 사치환을 나타내거나 비치환을 나타낼 수 있고;
Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; Ra, Rb, Rc, 및 Rd 중 인접한 2개의 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하거나 여러자리(multidentate) 리간드를 형성한다.
소자의 일 실시양태에서, 소자는 소비재, 전자 컴포넌트 모듈, 유기 발광 소자, 및 조명 패널로 이루어진 군으로부터 선택된다.
소자의 또 다른 실시양태에서, 유기층은 차단층이고 화학식 I의 화합물은 유기층 내의 차단 재료이다.
소자의 일부 실시양태에서, 유기층은 전자 수송층이고 화학식 I의 화합물은 유기층 내의 전자 수송 재료이다.
본 기재의 또 다른 측면에 따르면, 화학식 I에 따른 구조 및 본원에 기재된 바와 같은 이의 변형을 가진 화합물을 포함하는 제제(formulation)가 또한 개시된다. 제제는 본원에 기재된, 용매, 호스트, 정공 주입 재료, 정공 수송 재료, 및 전자 수송층 재료로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
다른 재료와의 조합
유기 발광 소자에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 재료는 소자에 존재하는 다양한 다른 재료와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타의 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 지칭된 재료는 본원에 개시된 화합물과 조합하여 유용할 수 있는 비제한적인 재료이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타의 재료를 확인하는 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 재료는 특별히 한정되지 않으며, 정공 주입/수송 재료로서 전형적으로 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 재료의 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 112014127932070-pat00038
Ar1 내지 Ar9 각각은 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌과 같은 방향족 탄화수소 사이클릭 화합물로 이루어진 군; 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조셀레노펜, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 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, 시놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘과 같은 방향족 헤테로사이클릭 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 사이클릭 기 및 방향족 헤테로사이클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 군이며 서로 직접 결합되거나 또는 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 사이클릭 기 중 하나 이상을 통하여 결합되는 2 내지 10개의 사이클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 Ar은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
하나의 측면에서, Ar1 내지 Ar9는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며:
Figure 112014127932070-pat00039
여기서 k는 1 내지 20의 정수이며; X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N이고; Z101은 NAr1, O 또는 S이고; Ar1은 상기 정의된 바와 동일한 기를 갖는다.
HIL 또는 HTL에 사용된 금속 착물의 비제한적인 예는 하기를 들 수 있다:
Figure 112014127932070-pat00040
여기서 Met는 원자 중량이 40을 초과할 수 있는 금속이고; (Y101-Y102)는 2좌(두자리) 리간드이고, Y101 및 Y102는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 보조 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수이다.
일 실시양태에서, (Y101-Y102)는 2-페닐피리딘 유도체이다. 또 다른 실시양태에서, (Y101-Y102)는 카르벤 리간드이다. 또 다른 실시양태에서, Met은 Ir, Pt, Os 및 Zn으로부터 선택된다. 추가의 실시양태에서, 금속 착물은 약 0.6 V 미만의 용액중의 최소 산화 전위 대 Fc+/Fc 커플을 갖는다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층은 바람직하게는 발광 재료로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 재료로서 금속 착물을 사용하는 호스트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료의 예로는 특별히 한정되지는 않으나, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물이 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 것보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 하기 표는 각종 색을 방출하는 소자에 바람직한 것으로서 호스트 재료를 분류하지만, 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 재료가 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
호스트로서 사용된 금속 착물의 예는 하기 화학식을 갖는 것이 바람직하다:
Figure 112014127932070-pat00041
Met는 금속이고; (Y103-Y104)는 2좌 리간드이고, Y103 및 Y104는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 부착될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 부착될 수 있는 리간드 최대수이다.
일 측면에서, 금속 착물은
Figure 112014127932070-pat00042
이다:
상기 식에서, (O-N)은 원자 O 및 N에 배위결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이다.
또 다른 측면에서, Met는 Ir 및 Pt로부터 선택된다. 추가의 실시양태에서, (Y103-Y104)는 카르벤 리간드이다.
호스트로서 사용된 유기 화합물의 예는 방향족 탄화수소 사이클릭 화합물, 예컨대 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌으로 이루어진 군; 방향족 헤테로사이클릭 화합물, 예컨대 디벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조셀레노펜, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 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 사이클릭 기 및 방향족 헤테로사이클릭 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 사이클릭 기 중 하나 이상에 의하여 결합되는 2 내지 10개의 사이클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서 각각의 기는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
일 실시양태에서, 호스트 화합물은 분자에서 하기 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112014127932070-pat00043
상기 식에서, R101 내지 R107은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다. k는 0 내지 20 또는 1 내지 20의 정수이며; k"'는 0 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108는 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다.
Z101 및 Z102는 NR101, O 또는 S로부터 선택된다.
HBL:
정공 차단층(HBL)은 발광층에서 배출되는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다. 소자에서의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 결여된 유사한 소자에 비하여 실질적으로 더 높은 효율을 나타낼 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 소정의 부위로 방출을 한정시키는데 사용될 수 있다.
일 실시양태에서, HBL에 사용된 화합물은 전술한 호스트로서 사용된 동일한 작용기 또는 동일한 분자를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, HBL에 사용된 화합물은 분자에서 하기의 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112014127932070-pat00044
k는 1 내지 20의 정수이고; L101은 또 다른 리간드이고, k'은 1 내지 3의 정수이다.
ETL:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도율을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 재료의 예는 특별히 한정되지는 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물이 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
일 실시양태에서, ETL에 사용되는 화합물은 분자에서 하기 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112014127932070-pat00045
상기 식에서, R101은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다. Ar1 내지 Ar3은 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다. k는 1 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서, ETL에 사용된 금속 착물은 하기의 화학식을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112014127932070-pat00046
상기 식에서, (O-N) 또는 (N-N)은 원자 O, N 또는 N,N에 배위결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 부착될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이다.
OLED 소자의 각각의 층에 사용된 임의의 전술한 화합물에서, 수소 원자는 부분 또는 완전 중수소화될 수 있다. 그래서, 메틸, 페닐, 피리딜 등의 임의의 구체적으로 제시된 치환기(이에 한정되지 않음)는 이의 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화 형태를 포함한다. 마찬가지로, 알킬, 아릴, 사이클로알킬, 헤테로아릴 등의 치환기의 유형(이에 한정되지 않음)이 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화 형태를 포함한다.
본원에 개시된 재료 이외에 및/또는 이와 조합하여, 다수의 정공 주입 재료, 정공 수송 재료, 호스트 재료, 도펀트 재료, 엑시톤/정공 차단층 재료, 전자 수송 및 전자 주입 재료가 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 재료와 조합하여 OLED에 사용될 수 있는 재료의 비제한적인 예는 하기 표 A에 제시되어 있다. 하기 표 A는 재료(물질)의 비제한적인 유형, 각각의 유형에 대한 화합물의 비제한적인 예 및 재료를 개시하는 참고 문헌을 제시한다.
[표 A]
Figure 112014127932070-pat00047
Figure 112014127932070-pat00048
Figure 112014127932070-pat00049
Figure 112014127932070-pat00050
Figure 112014127932070-pat00051
Figure 112014127932070-pat00052
Figure 112014127932070-pat00053
Figure 112014127932070-pat00054
Figure 112014127932070-pat00055
Figure 112014127932070-pat00056
Figure 112014127932070-pat00057
Figure 112014127932070-pat00058
Figure 112014127932070-pat00059
Figure 112014127932070-pat00060
Figure 112014127932070-pat00061
Figure 112014127932070-pat00062
Figure 112014127932070-pat00063
Figure 112014127932070-pat00064
Figure 112014127932070-pat00065
Figure 112014127932070-pat00066
Figure 112014127932070-pat00067
Figure 112014127932070-pat00068
Figure 112014127932070-pat00069
Figure 112014127932070-pat00070
Figure 112014127932070-pat00071
실험
합성
화합물 5
Figure 112014127932070-pat00072
DME(150 ml) 및 물(20 ml) 중의 4-클로로벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘 (5 g, 22.66 mmol), (4-클로로페닐) 보론산(3.54 g, 22.66 mmol), Pd(PPh3)4 (0.524 g, 0.453 mmol) 및 K2CO3 (6.26 g, 45.3 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고체 침전물을 여과에 의해 모으고, 물, 에탄올, 및 헵탄으로 연속하여 세척함으로써 4-(4-클로로페닐)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(4.0 g, 75%)를 백색 고형물로서 수득했다.
Figure 112014127932070-pat00073
DME(200 ml) 및 물(5 ml) 중의 4-(4-클로로페닐)벤조 [4,5]티에노[3,2-d]피리미딘(2.86 g, 9.65 mmol), 2,4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진(4.2 g, 9.65 mmol), Pd2(dba)3 (0.177 g, 0.193 mmol) 및 Sphos(0.158 g, 0.386 mmol) K3PO4·H2O(6.67 g, 28.9 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고형물을 여과에 의해 모으고, 물, 에탄올, 및 헵탄으로 연속하여 세척함으로써 화합물 5(4.1 g, 75%)를 백색 고형물로서 수득했다.
화합물 158
Figure 112014127932070-pat00074
DME(140 ml) 및 물(20 ml) 중의 1-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)벤조[4,5]티에노[2,3-c]피리딘(3.0g, 7.75 mmol), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(3.61 g, 9.30 mmol), Pd(PPh3)4 (0.179 g, 0.155 mmol) 및 K2CO3(3.21 g, 23.24 mmol)의 현탁액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고형물을 여과에 의해 모으고, 메탄올로 세척하고, 핫 톨루엔에 재용해시키고, 실리카 겔의 쇼트 플러그를 통해 여과했다. 용매를 증발시키면서, 미정제(crude) 생성물을 톨루엔으로부터 재결정화하여 화합물 158(3.2 g, 5.63 mmol, 72.6% 수율)을 백색 고형물로서 수득했다.
전계발광 소자에서의 적용
모든 소자를 고 진공(~ 10-7 Torr) 열 증발에 의해 제작했다. 애노드 전극은 80 nm의 인듐 주석 산화물(ITO)이었다. 캐소드 전극은 1 nm LiF에 이어 100 nm Al로 구성되었다. 모든 소자는 제작 직후 질소 글러브 박스(<1 ppm H2O 및 O2)에서 에폭시 수지로 실링된 유리 뚜껑으로 봉지되었고, 수분 게터(moisture getter)가 패키지 내에 도입되었다.
소자 예 - OLED 소자는 ITO 표면으로부터 순차적으로 정공 주입층(HIL)으로서 10 nm LG101(LG Chem), 정공-수송층(HTL)으로서 45 nm HTM-1, 및 발광층(EML)으로서 12 wt% GD-1이 도핑된 30 nm Host-1이 침착되어 이루어진 유기 스택을 가진다. EML 상에는 정공 차단층(HBL)으로서 5 nm Host-1이 침착되고, 이어서 전자 수송층(ETL)으로서 40 nm 화합물 5 또는 비교 화합물(CC-1, CC-2 및 CC-3)이 침착되었다. 사용된 화합물들의 구조는 하기에 도시되어 있다:
Figure 112014127932070-pat00075
Figure 112014127932070-pat00076
하기 표 1은 소자 데이터의 요약이며, 여기서 발광 컬러, 전압(V) 및 전력 효율(PE)은 10 mA/㎠의 전류에서 기록된 반면에, 소자가 초기 휘도의 90%까지 감소하는데 소요되는 시간으로서 정의되는 수명(LT90)은 40 mA/㎠의 일정한 전류 밀도에서 기록되었다. 수명 데이터는 소자 1의 것으로 정규화(normalized)되었다.
Figure 112014127932070-pat00077
표 1에 제시된 소자 데이터는, ETL로서 본 발명의 화합물 5를 사용하는 소자가 ETL로서 비교 화합물 CC-1, CC-2 또는 CC-3을 사용하는 소자보다 더 낮은 전압, 더 높은 효율(PE) 및 더 긴 수명(LT90)을 나타내는 것을 보여준다. 본 발명의 화합물과 비교 화합물 모두 전자-결핍 트리아진 모이어티를 함유하고 있기 때문에, 본 발명의 화합물에 하나의 추가적인 전자-결핍 모이어티, 즉, 디아자-디벤조티오펜을 도입하는 것이 ETL로서 이의 성능을 크게 개선한다는 점은 놀랍다.
본 개시에 기재된 신규 화합물은 OLED의 발괄층에서 전자 수송 호스트로서 유용하다. 발명된 화합물의 분자는 2개의 전자-수송 파트를 가진다: 하나의 전자-결핍 파트 (벤조티에노피리미딘 및 벤조푸로피리미딘, 또는 벤조티에노피라진 및 벤조푸로피라진), 및 다양한 N-함유 헤테로환으로 이루어질 수 있는 또 다른 전자-결핍 파트. 이들 파트는 서로에게 직접 연결될 수 있거나, 또는 스페이서에 의해 분리될 수 있다. 이러한 구조는 강한 전자-전도성을 제공하고 이들 화합물이 적색, 녹색, 노란색, 및 백색 OLED 소자에서 전자-전도성 호스트로서 사용되도록 허용한다.
아자-디벤조티오펜 및 아자-디벤조퓨란은 인광 OLED 소자에서 호스트 재료로서 사용되고 있지만, 하나의 사이클에서 2개의 N 원자를 갖는 유사체는 알려져 있지 않다. 이러한 화합물에 대한 합성 방법은 약물 및 농약의 제조를 위한 유기 화학에서 널리 연구되었다. 따라서, 당업자는 상이한 치환기를 갖는 다양한 벤조티에노피리미딘 및 벤조푸로피리미딘을 얻을 수 있다. 이러한 치환기는 재료의 전기화학 및 광물리적 성질, 예컨대 HOMO, LUMO, 삼중항 에너지, 등, 및 이들의 열적 성질, 예컨대 유리 전이 온도, 융점, 증발 온도 및 분해 온도, 등을 변화시킬 수 있다.
본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시에 의한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기술된 재료 및 구조의 대다수는 본 발명의 취지로부터 벗어나는 일 없이 다른 재료 및 구조로 대체될 수 있다. 특허 청구된 본 발명은 이에 따라 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기술된 특정 예시 및 바람직한 실시양태로부터 변형예를 포함할 수 있다. 당업자라면 본 발명에 적용된 다양한 이론은 제한적인 것이 아님을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 식 G1-L-G2인 화학식 I을 갖는 화합물로서,
    G1은 하기 구조를 가지고:
    Figure 112021100844677-pat00078

    상기 식에서, X는 O, S, 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 각각은 탄소 또는 질소이고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 하나 이상은 질소이고;
    X1, X2, X3, 및 X4 중 하나 이상은 탄소이고 L에 결합되며;
    R2는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1은 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R1 및 R2 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는
    Figure 112021100844677-pat00128
    ,
    Figure 112021100844677-pat00129
    ,
    Figure 112021100844677-pat00130
    ,
    Figure 112021100844677-pat00131
    ,
    Figure 112021100844677-pat00132
    ,
    Figure 112021100844677-pat00133
    ,
    Figure 112021100844677-pat00134
    ,
    Figure 112021100844677-pat00135
    ,
    Figure 112021100844677-pat00136
    ,
    Figure 112021100844677-pat00137
    , 및
    Figure 112021100844677-pat00138
    로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    각각의 R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타내고;
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    G2가
    Figure 112021100844677-pat00139
    ,
    Figure 112021100844677-pat00140
    ,
    Figure 112021100844677-pat00141
    ,
    Figure 112021100844677-pat00142
    ,
    Figure 112021100844677-pat00143
    ,
    Figure 112021100844677-pat00144
    ,
    Figure 112021100844677-pat00145
    ,
    Figure 112021100844677-pat00146
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00147
    인 경우, R3 및 R4 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는 G2의 탄소 원자에서 L에 결합하며;
    L은 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 임의로 추가적으로 수소, 중수소, 알킬, 사이클로알킬, 아랄킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기로 비축합 치환된 것이고; 그리고
    G1이
    Figure 112021100844677-pat00118
    ,
    Figure 112021100844677-pat00119
    ,
    Figure 112021100844677-pat00120
    또는
    Figure 112021100844677-pat00121
    이고, R1이 수소이고, R2가 페닐이고, L이 벤젠, 비페닐, 터페닐 또는 테트라페닐인 경우, G2는
    Figure 112021100844677-pat00122
    ,
    Figure 112021100844677-pat00123
    ,
    Figure 112021100844677-pat00124
    ,
    Figure 112021100844677-pat00126
    또는
    Figure 112021100844677-pat00127
    가 아니고;
    단, 화학식 I을 갖는 화합물은 하기 화합물이 아닌 것인, 화합물:
    Figure 112021100844677-pat00148
    ,
    Figure 112021100844677-pat00149
    ,
    Figure 112021100844677-pat00150
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00151
    .
  2. 제1항에 있어서, X는 O 또는 S인 화합물.
  3. 제1항에 있어서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 오직 하나는 질소인 화합물.
  4. 제1항에 있어서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 오직 2개는 질소인 화합물.
  5. 제1항에 있어서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 오직 2개는 질소이고 상기 2개의 질소 원자는 동일한 고리 상에 존재하는 것인 화합물.
  6. 제1항에 있어서, X1, X2, X3, 및 X4 중 오직 2개는 질소이고 X5, X6, X7, 및 X8은 탄소 원자인 화합물.
  7. 제1항에 있어서, G1은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112014127932070-pat00079

    Figure 112014127932070-pat00080
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, L은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112021100844677-pat00152

    Figure 112021100844677-pat00085
  10. 제1항에 있어서, G1은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112014127932070-pat00086

    Figure 112014127932070-pat00087

    Figure 112014127932070-pat00088

    Figure 112014127932070-pat00089
  11. 제1항에 있어서, L은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112021100844677-pat00153

    Figure 112021100844677-pat00091
  12. 제1항에 있어서, G2는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112021100844677-pat00154
  13. 제1항에 있어서, 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
    Figure 112014127932070-pat00095

    Figure 112014127932070-pat00096

    Figure 112014127932070-pat00097

    Figure 112014127932070-pat00098

    Figure 112014127932070-pat00099

    Figure 112014127932070-pat00100

    Figure 112014127932070-pat00101

    Figure 112014127932070-pat00102

    Figure 112014127932070-pat00103

    Figure 112014127932070-pat00104

    Figure 112014127932070-pat00105

    Figure 112014127932070-pat00106

    Figure 112014127932070-pat00107

    Figure 112014127932070-pat00108

    Figure 112014127932070-pat00109

    Figure 112014127932070-pat00110

    Figure 112014127932070-pat00111
  14. 하나 이상의 유기 발광 소자를 포함하는 소자로서, 하나 이상의 유기 발광 소자 중 적어도 하나가
    애노드;
    캐소드; 및
    애노드와 캐소드 사이에 배치되고 식 G1-L-G2인 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 유기층
    을 포함하며,
    G1은 하기 구조를 가지고:
    Figure 112021100844677-pat00112

    상기 식에서, X는 O, S, 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 각각은 탄소 또는 질소이고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 2개 이상은 질소이고;
    X1, X2, X3, 및 X4 중 하나 이상은 탄소이고 L에 결합되며;
    R2는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1은 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R1 및 R2 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는
    Figure 112021100844677-pat00155
    ,
    Figure 112021100844677-pat00156
    ,
    Figure 112021100844677-pat00157
    ,
    Figure 112021100844677-pat00158
    ,
    Figure 112021100844677-pat00159
    ,
    Figure 112021100844677-pat00160
    ,
    Figure 112021100844677-pat00161
    ,
    Figure 112021100844677-pat00162
    ,
    Figure 112021100844677-pat00163
    ,
    Figure 112021100844677-pat00164
    , 및
    Figure 112021100844677-pat00165
    로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    각각의 R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타내고;
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    G2가
    Figure 112021100844677-pat00166
    ,
    Figure 112021100844677-pat00167
    ,
    Figure 112021100844677-pat00168
    ,
    Figure 112021100844677-pat00169
    ,
    Figure 112021100844677-pat00170
    ,
    Figure 112021100844677-pat00171
    ,
    Figure 112021100844677-pat00172
    ,
    Figure 112021100844677-pat00173
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00174
    인 경우, R3 및 R4 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는 G2의 탄소 원자에서 L에 결합하며;
    L은 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 임의로 추가적으로 수소, 중수소, 알킬, 사이클로알킬, 아랄킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기로 비축합 치환된 것이고;
    G1이
    Figure 112021100844677-pat00175
    ,
    Figure 112021100844677-pat00176
    ,
    Figure 112021100844677-pat00177
    또는
    Figure 112021100844677-pat00178
    이고, R1이 수소이고, R2가 페닐이고, L이 벤젠, 비페닐, 터페닐 또는 테트라페닐인 경우, G2는
    Figure 112021100844677-pat00179
    ,
    Figure 112021100844677-pat00180
    ,
    Figure 112021100844677-pat00181
    ,
    Figure 112021100844677-pat00182
    또는
    Figure 112021100844677-pat00183
    가 아니고;
    단, 화학식 I을 갖는 화합물은 하기 화합물이 아닌 것인, 소자:
    Figure 112021100844677-pat00184
    ,
    Figure 112021100844677-pat00185
    ,
    Figure 112021100844677-pat00186
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00187
    .
  15. 제14항에 있어서, 유기층은 발광층이고 화학식 I의 화합물은 호스트인 소자.
  16. 제14항에 있어서, 유기층은, 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 리간드 또는 리간드가 두자리 초과 리간드인 경우 리간드의 일부를 갖는 전이 금속 착물인 인광 방출 도펀트를 더 포함하는 것인 소자:
    Figure 112019067466812-pat00113

    Figure 112019067466812-pat00114

    상기 식에서, Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
    Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; Ra, Rb, Rc, 및 Rd 중 인접한 2개의 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하거나 여러자리(multidentate) 리간드를 형성한다.
  17. 제14항에 있어서, 소자는 소비재(consumer product), 전자 컴포넌트 모듈, 유기 발광 소자, 및 조명 패널로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 소자.
  18. 제14항에 있어서, 유기층은 차단층이고 화합물은 유기층 내의 차단 재료인 소자.
  19. 제14항에 있어서, 유기층은 전자 수송층이고 화합물은 유기층 내의 전자 수송 재료인 소자.
  20. 식 G1-L-G2인 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 제제로서,
    G1은 하기 구조를 가지고:
    Figure 112021100844677-pat00115

    상기 식에서, X는 O, S, 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 각각은 탄소 또는 질소이고;
    X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, 및 X8 중 하나 이상은 질소이고;
    X1, X2, X3, 및 X4 중 하나 이상은 탄소이고 L에 결합되며;
    각각의 R2는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1은 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R1 및 R2 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는
    Figure 112021100844677-pat00188
    ,
    Figure 112021100844677-pat00189
    ,
    Figure 112021100844677-pat00190
    ,
    Figure 112021100844677-pat00191
    ,
    Figure 112021100844677-pat00192
    ,
    Figure 112021100844677-pat00193
    ,
    Figure 112021100844677-pat00194
    ,
    Figure 112021100844677-pat00195
    ,
    Figure 112021100844677-pat00196
    ,
    Figure 112021100844677-pat00197
    , 및
    Figure 112021100844677-pat00198
    로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    각각의 R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타내고;
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    G2가
    Figure 112021100844677-pat00199
    ,
    Figure 112021100844677-pat00200
    ,
    Figure 112021100844677-pat00201
    ,
    Figure 112021100844677-pat00202
    ,
    Figure 112021100844677-pat00203
    ,
    Figure 112021100844677-pat00204
    ,
    Figure 112021100844677-pat00205
    ,
    Figure 112021100844677-pat00206
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00207
    인 경우, R3 및 R4 치환기는 임의로 연결되어 축합 고리를 형성하고;
    G2는 G2의 탄소 원자에서 L에 결합하며;
    L은 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 임의로 추가적으로 수소, 중수소, 알킬, 사이클로알킬, 아랄킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기로 비축합 치환된 것이고; 그리고
    G1이
    Figure 112021100844677-pat00208
    ,
    Figure 112021100844677-pat00209
    ,
    Figure 112021100844677-pat00210
    또는
    Figure 112021100844677-pat00211
    이고, R1이 수소이고, R2가 페닐이고, L이 벤젠, 비페닐, 터페닐 또는 테트라페닐인 경우, G2는
    Figure 112021100844677-pat00212
    ,
    Figure 112021100844677-pat00213
    ,
    Figure 112021100844677-pat00214
    ,
    Figure 112021100844677-pat00215
    또는
    Figure 112021100844677-pat00216
    가 아니고;
    단, 화학식 I을 갖는 화합물은 하기 화합물이 아닌 것인, 제제:
    Figure 112021100844677-pat00217
    ,
    Figure 112021100844677-pat00218
    ,
    Figure 112021100844677-pat00219
    , 또는
    Figure 112021100844677-pat00220
    .
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