KR102547691B1 - 조성물, 발광 소자, 및 이를 포함한 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물을 포함한 조성물 및 발광 소자와 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치가 개시된다. 또한, 하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물이 개시된다:
<화학식 1>
Figure 112021138987485-pat00254

상기 화학식 1에 대한 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.

Description

조성물, 발광 소자, 및 이를 포함한 전자 장치{Composition, light emitting device, and electronic apparatus including the same}
조성물, 발광 소자, 이를 포함한 전자 장치 및 유기금속 화합물에 관한 것이다.
발광 소자 중 자발광형 소자(예를 들면, 유기 발광 소자 등) 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하다.
상기 발광 소자는 기판 상부에 제1전극이 배치되어 있고, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 배치되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 상기 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
고발광 효율 및 장수명을 제공할 수 있는 조성물 및 유기금속 화합물과, 고발광 효율 및 장수명을 갖는 발광 소자 및 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물; 및
적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 제2화합물, 하기 화학식 3으로 표시된 그룹을 포함한 제3화합물, 지연 형광을 방출할 수 있는 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;
을 포함하고,
상기 유기금속 화합물, 제2화합물, 상기 제3화합물 및 제4화합물 각각은 서로 상이한, 조성물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112021138987485-pat00001
상기 화학식 1 중,
M은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 구리(Cu)이고,
X1 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
i) X1과 M 사이의 결합은 배위 결합이고, ii) X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개는 배위 결합이고, 나머지 2개는 공유 결합이고,
고리 CY1, CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X51은 단일 결합, *-N(R51a)-*', *-B(R51a)-*', *-P(R51a)-*', *-C(R51a)(R51b)-*', *-Si(R51a)(R51b)-*', *-Ge(R51a)(R51b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R51)=*', *=C(R51)-*', *-C(R51a)=C(R51b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
X52는 단일 결합, *-N(R52a)-*', *-B(R52a)-*', *-P(R52a)-*', *-C(R52a)(R52b)-*', *-Si(R52a)(R52b)-*', *-Ge(R52a)(R52b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R52)=*', *=C(R52)-*', *-C(R52a)=C(R52b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
L1은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이되, R42는 수소 및 중수소가 아니고,
R41 및 R44는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소이고,
a1, a2, a3, a4, c1 및 n1은 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이고,
a1개의 R1 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
a2개의 R2 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
a3개의 R3 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
a4개의 R4 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a 및 R52b 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
상기 R10a는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
이고,
상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다:
<화학식 3>
Figure 112021138987485-pat00002
상기 화학식 3 중,
고리 CY71 및 고리 CY72는 서로 독립적으로, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 피리딘 그룹이고,
X71은 단일 결합이거나, 또는 O, S, N, B, C, Si, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 연결기이고,
*는 상기 화합물 3 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한, 중간층; 및
상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물;
을 포함한, 발광 소자가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한, 전자 장치가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한, 소비자 제품이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 백금(Pt); 및
4자리(tetradentate) 리간드;
를 포함한 유기금속 화합물로서,
상기 4자리 리간드는,
피리딘 그룹; 및
카바졸 그룹 또는 아자카바졸 그룹;
을 포함하고,
상기 피리딘 그룹의 N은 상기 백금과 결합되어 있고,
상기 카바졸 그룹 또는 아자카바졸 그룹의 N은 상기 피리딘 그룹의 2번 탄소와 결합되어 있고,
상기 피리딘 그룹의 3번 탄소 및 6번 탄소 각각에는 수소 또는 중수소가 결합되어 있고,
상기 피리딘 그룹의 4번 탄소에 결합된 치환기는 수소 및 중수소가 아니고,
상기 피리딘 그룹의 5번 탄소에 결합된 치환기는 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기이고,
상기 유기금속 화합물의 핵자기공명 분광 데이터 중 상기 피리딘 그룹의 6번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소의 화학적 이동(chemical shift)값과 상기 피리딘 그룹의 3번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소의 화학적 이동값 차이의 절대값(ΔCS)은 480 Hz 내지 600 Hz인, 유기금속 화합물이 제공된다.
상기 유기금속 화합물은 우수한 전기적 특성 등을 갖는 바, 이를 채용한 발광 소자는 고발광 효율 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 구현예를 따르는 전자 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 구현예를 따르는 전자 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 i) 화합물 ETH2, ii) 화합물 BD02 및 iii) 화합물 ETH2와 화합물 BD02를 2.7 : 1의 중량비로 혼합한 혼합물 각각의 상전이도를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 1 내지 4에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 5 내지 8에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 9 내지 11에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 12 및 13에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 9는 비교예 A 내지 C에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 1 내지 4에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 5 내지 8에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예 9 내지 11에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시예 12 및 13에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 14는 비교예 A 내지 C에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시예 1 내지 4에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 시간-휘도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시예 5 내지 8에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 시간-휘도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시예 9 내지 11에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 시간-휘도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시예 12 및 13에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 시간-휘도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 19는 비교예 A 내지 C에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 시간-휘도 그래프를 나타낸 도면이다.
일 측면에 따르면,
하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금(Pt) 및 4자리(tetradentate) 리간드를 포함한 유기금속 화합물; 및
적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 제2화합물, 하기 화학식 3으로 표시된 그룹을 포함한 제3화합물, 지연 형광을 방출할 수 있는 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;
을 포함하고,
상기 유기금속 화합물, 제2화합물, 상기 제3화합물 및 제4화합물 각각은 서로 상이한, 조성물이 제공된다:
<화학식 3>
Figure 112021138987485-pat00003
상기 화학식 3 중,
고리 CY71 및 고리 CY72는 서로 독립적으로, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 피리딘 그룹이고,
X71은 단일 결합이거나, 또는 O, S, N, B, C, Si, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 연결기이고,
*는 상기 화합물 3 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은, 1) 상기 유기금속 화합물 및 2) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 층(layer)에 포함될 수 있다. "상기 조성물을 포함한 층"에는, 1) 상기 유기금속 화합물 및 2) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 혼합물(mixture)이 포함될 수 있다. 따라서, "상기 조성물을 포함한 층"은, 예를 들어, 1) 상기 유기금속 화합물을 포함한 제1층 및 2) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 제2층으로 이루어진 이중층과는 명백히 구분되는 것이다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물은, 1) 상기 유기금속 화합물 및 2) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 층(layer)을 증착법, 습식법(wet process) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성하기 위하여 제조된 조성물일 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은, 증착법(예를 들면, 진공 증착법)에 이용하기 위하여 제조된, 예비-혼합물(pre-mixed mixture)일 수 있다. 상기 예비-혼합물은, 예를 들어, 진공 챔버 내 증착원에 장입될(charged) 수 있으며, 상기 예비-혼합물에 포함된 2종 이상의 화합물은 공증착될 수 있다.
또 구현예에 따르면, 상기 조성물은,
상기 유기금속 화합물; 및
상기 제2화합물;
을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 압력 하에서의 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물의 상전이 온도와 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr 의 압력 하에서의 상기 제2화합물의 상전이 온도 차이의 절대값은, 10℃ 이하, 0℃ 내지 10℃, 1℃ 내지 10℃, 2℃ 내지 10℃, 3℃ 내지 10℃, 4℃ 내지 10℃, 0℃ 내지 8℃, 1℃ 내지 8℃, 2℃ 내지 8℃, 3℃ 내지 8℃, 4℃ 내지 8℃, 0℃ 내지 5℃, 1℃ 내지 5℃, 2℃ 내지 5℃, 3℃ 내지 5℃, 4℃ 내지 5℃, 0℃ 내지 4.5℃, 1℃ 내지 4.5℃, 2℃ 내지 4.5℃, 3℃ 내지 4.5℃, 또는 4℃ 내지 4.5℃일 수 있다(예를 들면, 후술하는 평가예 5 및 표 7 참조).
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물의 상전이 온도와 상기 제2화합물의 상전이 온도 차이의 절대값은, 10℃ 이하, 0℃ 내지 10℃, 1℃ 내지 10℃, 2℃ 내지 10℃, 3℃ 내지 10℃, 4℃ 내지 10℃, 0℃ 내지 8℃, 1℃ 내지 8℃, 2℃ 내지 8℃, 3℃ 내지 8℃, 4℃ 내지 8℃, 0℃ 내지 5℃, 1℃ 내지 5℃, 2℃ 내지 5℃, 3℃ 내지 5℃, 4℃ 내지 5℃, 0℃ 내지 4.5℃, 1℃ 내지 4.5℃, 2℃ 내지 4.5℃, 3℃ 내지 4.5℃, 또는 4℃ 내지 4.5℃이고, 상기 상전이 온도는 동일한 압력 하에서 평가된 것이고, 상기 압력은 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 범위일 수 있다.
상기 유기금속 화합물 및 제2화합물은 상술한 바와 같은 상전이 온도 관계를 만족하므로, 상기 유기금속 화합물 및 제2화합물을 포함한 조성물(예를 들면, 예비-혼합물(pre-mixed mixture)) 중 유기금속 화합물과 제2화합물 각각의 상전이는, 상기 압력 범위 내에서는, 실질적으로 동일한 온도에서 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 유기금속 화합물 및 제2화합물을 포함한 조성물을 증착원에 장입한 후 증착 공정을 수행할 경우, 상기 조성물 중 유기금속 화합물 및 제2화합물은 실질적으로 동일한 온도에서 기화될 수 있으므로, 상기 유기금속 화합물 및 제2화합물의 공증착이 효과적으로 이루어질 수 있고, 상기 공증착 결과 제조된 층(layer)의 각종 전기적 특성 및 내구성이 향상될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 중 상기 유기금속 화합물과 상기 제2화합물의 중량비는 2 : 1 내지 4 : 1, 또는 2.5 : 1 내지 3.5 : 1일 수 있다.
다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한, 중간층; 및
하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금(Pt) 및 4자리(tetradentate) 리간드를 포함한 유기금속 화합물;
을 포함한, 발광 소자가 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112021138987485-pat00004
상기 화학식 1에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 유기금속 화합물 중 4자리 리간드에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 발광 소자는, 하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금(Pt) 및 4자리(tetradentate) 리간드를 포함한 유기금속 화합물을 포함하므로, 우수한 발광 효율 및 장수명 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 유기금속 화합물은 상기 발광 소자의 중간층에 포함될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 유기금속 화합물은 상기 발광 소자의 발광층에 포함될 수 있다.
일 구현에에 따르면, 상기 발광 소자는, 적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 제2화합물, 하기 화학식 3으로 표시된 그룹을 포함한 제3화합물, 지연 형광을 방출할 수 있는 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함하고,
상기 발광 소자 중 유기금속 화합물, 제2화합물, 상기 제3화합물 및 제4화합물 각각은 서로 상이할 수 있다.
상기 조성물 및 발광 소자 중 제2화합물 내지 제4화합물 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물은 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2화합물 내지 제4화합물 각각은, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 외에, 제2화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 유기금속 화합물 및 제2화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 및 제2화합물 외에, 제3화합물, 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 외에, 제3화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 유기금속 화합물 및 제3화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 및 제3화합물 외에, 제2화합물, 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 외에, 제4화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 유기금속 화합물 및 제4화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다. 상기 제4화합물은 상기 발광 소자의 색순도, 발광 효율 및 수명 특성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 및 제4화합물 외에, 제2화합물, 제3화합물, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 유기금속 화합물 외에, 제2화합물 및 제3화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 제2화합물과 제3화합물은 엑시플렉스(exciplex)를 형성할 수 있다. 상기 유기금속 화합물, 제2화합물 및 제3화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 HOMO 에너지 레벨은 -5.35eV 내지 -5.15eV 또는 -5.30eV 내지 -5.20eV일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 LUMO 에너지 레벨은 -2.20eV 내지 -1.80eV 또는 -2.15eV 내지 -1.90eV일 수 있다.
상기 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨은 상기 유기금속 화합물에 대한 순환전압전류(Cyclic Voltammetry) 분석(예를 들면, 평가예 1)을 통하여 평가할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 필름 중 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장(또는, 발광 피크 파장)은 430nm 내지 475nm, 440nm 내지 475nm, 450nm 내지 475nm, 430nm 내지 470nm, 440nm 내지 470nm, 450nm 내지 470nm, 430nm 내지 465nm, 440nm 내지 465nm, 450nm 내지 465nm, 430nm 내지 460nm, 440nm 내지 460nm, 또는 450nm 내지 460nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 필름 중 발광 스펙트럼의 발광 반치폭은 40nm 이하, 5nm 내지 40nm, 10nm 내지 40nm, 15nm 내지 40nm, 20nm 내지 40nm, 5nm 내지 35nm, 10nm 내지 35nm, 15nm 내지 35nm, 20nm 내지 35nm, 5nm 내지 30nm, 10nm 내지 30nm, 15nm 내지 30nm, 20nm 내지 30nm, 5nm 내지 25nm, 10nm 내지 25nm, 15nm 내지 25nm, 또는 20nm 내지 25nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 필름 중 발광 양자 효율(PLQY in film)은 90% 내지 99%, 또는 90% 내지 97%일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 감쇠 시간(decay time)은 2.42㎲ 내지 3.5㎲, 2.42㎲ 내지 3.0㎲, 2.50㎲ 내지 3.5㎲, 또는 2.50㎲ 내지 3.0㎲일 수 있다.
상기 유기금 화합물의 최대 발광 파장, 발광 반치폭, 발광 양자 효율 및 감쇠 시간은 상기 유기금속 화합물을 포함한 필름에 대하여 평가한 것으로서, 이의 평가 방법을 예를 들어, 평가예 2 및 3을 참조한다.
또 다른 구현예에 따르면, i) 상기 유기금속 화합물; 및 ii) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;이, 상기 발광 소자의 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 청색광을 방출할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 최대 발광 파장은 430nm 내지 475nm, 440nm 내지 475nm, 450nm 내지 475nm, 430nm 내지 470nm, 440nm 내지 470nm, 450nm 내지 470nm, 430nm 내지 465nm, 440nm 내지 465nm, 또는 450nm 내지 465nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 발광 반치폭은 40nm 이하, 5nm 내지 40nm, 10nm 내지 40nm, 15nm 내지 40nm, 20nm 내지 40nm, 5nm 내지 35nm, 10nm 내지 35nm, 15nm 내지 35nm, 20nm 내지 35nm, 5nm 내지 30nm, 10nm 내지 30nm, 15nm 내지 30nm, 20nm 내지 30nm, 5nm 내지 25nm, 10nm 내지 25nm, 15nm 내지 25nm, 또는 20nm 내지 25nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광은 진한(deep) 청색광일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 CIEx 좌표(예를 들면, 배면 발광 CIEx 좌표)는 0.125 내지 0.140 또는 0.130 내지 0.140일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 CIEy 좌표(예를 들면, 배면 발광 CIEy 좌표)는 0.120 내지 0.200일 수 있다.
상기 청색광의 최대 발광 파장, CIE x 및 y 좌표의 예시는 본 명세서의 표 7을 참조할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2화합물은, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제3화합물에서 하기 화합물은 제외될 수 있다.
Figure 112021138987485-pat00005
일 구현예에 따르면, 상기 제4화합물은, 삼중항 에너지 레벨(단위:eV)과 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 0eV 이상 및 0.5eV 이하(또는, 0eV 이상 및 0.3eV 이하)인 화합물일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제4화합물은 B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제4화합물은, 붕소(B)를 공유하면서 축합된 2 이상의 시클릭 그룹을 포함한 C8-C60 폴리시클릭 그룹-함유 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제4화합물은 1 이상의 제3고리와 1 이상의 제4고리가 서로 축합된 축합환을 포함하고,
상기 제3고리는, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헵텐 그룹, 시클로옥텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 노르보르난(norobornane) 그룹, 비시클로[1.1.1]펜탄(bicyclo[1.1.1]pentane) 그룹, 비시클로[2.1.1]헥산(bicyclo[2.1.1]hexane) 그룹, 비시클로[2.2.2]옥탄 (bicyclo[2.2.2]octane) 그룹, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 피라진 그룹, 또는 트리아진 그룹이고,
상기 제4고리는, 1,2-아자보리닌(1,2-azaborinine) 그룹, 1,3-아자보리닌(1,3-azaborinine) 그룹, 1,4-아자보리닌(1,4-azaborinine) 그룹, 1,2-디하이드로-1,2-아자보리닌(1,2-dihydro-1,2-azaborinine) 그룹, 1,4-oxaborinine(1,4-옥사보리닌) 그룹, 1,4-thiaborinine(1,4-티아보리닌) 그룹, 또는 1,4-dihydroborinine(1,4-디하이드로보리닌) 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 제3화합물은 본 명세서에 기재된 화학식 3-1로 표시된 화합물을 비포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2로 표시된 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 2>
Figure 112021138987485-pat00006
상기 화학식 2 중,
L51 내지 L53는 서로 독립적으로, 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
b51 내지 b53은 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
X54는 N 또는 C(R54)이고, X55는 N 또는 C(R55)이고, X56은 N 또는 C(R56)이고, X54 내지 X56 중 적어도 하나는 N이고,
R51 내지 R56 및 R10a 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제3화합물은 하기 화학식 3-1로 표시된 화합물, 하기 화학식 3-2로 표시된 화합물, 하기 화학식 3-3으로 표시된 화합물, 하기 화학식 3-4로 표시된 화합물, 하기 화학식 3-5로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 3-1>
Figure 112021138987485-pat00007
<화학식 3-2>
Figure 112021138987485-pat00008
<화학식 3-3>
Figure 112021138987485-pat00009
<화학식 3-4>
Figure 112021138987485-pat00010
<화학식 3-5>
Figure 112021138987485-pat00011
상기 화학식 3-1 내지 3-5 중,
고리 CY71 내지 고리 CY84는 서로 독립적으로, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 피리딘 그룹이고,
X82는 단일 결합, O, S, N-[(L82)b82-R82], C(R82a)(R82b) 또는 Si(R82a)(R82b)이고,
X83은 단일 결합, O, S, N-[(L83)b83-R83], C(R83a)(R83b) 또는 Si(R83a)(R83b)이고,
X84는 O, S, N-[(L84)b84-R84], C(R84a)(R84b) 또는 Si(R84a)(R84b)이고,
X85는 C 또는 Si이고,
L81 내지 L85는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-C(Q4)(Q5)-*', *-Si(Q4)(Q5)-*', 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 피리딘 그룹이고, 상기 Q4 및 Q5에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
b81 내지 b85는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
R71 내지 R74, R81 내지 R85, R82a, R82b, R83a, R83b, R84a 및 R84b 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
a71 내지 a74는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이고,
상기 R10a에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제4화합물은 하기 화학식 502로 표시된 화합물, 하기 화학식 503으로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 502>
Figure 112021138987485-pat00012
<화학식 503>
Figure 112021138987485-pat00013
상기 화학식 502 및 503 중,
고리 A501 내지 고리 A504는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
Y505는 O, S, N(R505), B(R505), C(R505a)(R505b) 또는 Si(R505a)(R505b)이고,
Y506은 O, S, N(R506), B(R506), C(R506a)(R506b) 또는 Si(R506a)(R506b)이고,
Y507은 O, S, N(R507), B(R507), C(R507a)(R507b) 또는 Si(R507a)(R507b)이고,
Y508은 O, S, N(R508), B(R508), C(R508a)(R508b) 또는 Si(R508a)(R508b)이고,
Y51 및 Y52는 서로 독립적으로, B, P(=O) 또는 S(=O)이고,
R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
a501 내지 a504는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 하기 <조건 1> 내지 <조건 4> 중 적어도 하나를 만족할 수 있다:
<조건 1>
제3화합물의 LUMO 에너지 준위(eV) > 상기 유기금속 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)
<조건 2>
상기 유기금속 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV) > 제2화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)
<조건 3>
상기 유기금속 화합물의 HOMO 에너지 준위(eV) > 제3화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)
<조건 4>
제3화합물의 HOMO 에너지 준위(eV) > 제2화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)
상기 유기금속 화합물, 제2화합물 및 제3화합물 각각의 HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위 각각은, 음수값으로서, 공지된 방법, 예를 들면, 본 명세서 중 평가예 1에 기재된 방법에 따라 실측된 것일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물의 LUMO 에너지 준위와 상기 제2화합물의 LUMO 에너지 준위 차의 절대값은 0.1eV 이상 및 1.0eV 이하이거나, 상기 유기금속 화합물의 LUMO 에너지 준위와 상기 제3화합물의 LUMO 에너지 준위 차의 절대값은 0.1eV 이상 및 1.0eV 이하이고, 상기 유기금속 화합물의 HOMO 에너지 준위와 상기 제2화합물의 HOMO 에너지 준위 차의 절대값은 1.25eV 이하(예를 들면, 1.25eV 이하 및 0.2eV 이상)이거나, 상기 유기금속 화합물의 HOMO 에너지 준위와 상기 제3화합물의 HOMO 에너지 준위 차의 절대값은 1.25eV 이하(예를 들면, 1.25eV 이하 및 0.2eV 이상)일 수 있다.
상술한 바와 같은 LUMO 에너지 준위 및 HOMO 에너지 준위 관계를 만족함으로써, 발광층으로의 정공 및 전자 주입 균형이 이루어질 수 있다.
상기 발광 소자는 제1구현예 또는 제2구현예의 구조를 가질 수 있다:
[제1구현예]
제1구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물은 상기 발광 소자의 중간층 중 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 호스트를 더 포함하고, 상기 유기금속 화합물과 상기 호스트는 서로 상이하고, 상기 발광층은 상기 유기금속 화합물로부터 방출된 인광 또는 형광을 방출할 수 있다. 즉, 제1구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물은 도펀트, 또는 에미터일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기금속 화합물은 인광 도펀트 또는 인광 에미터일 수 있다.
상기 유기금속 화합물로부터 방출된 인광 또는 형광은 청색광일 수 있다.
상기 발광층은 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 도펀트는, 도펀트 또는 에미터인 상기 유기금속 화합물로 효과적으로 에너지를 전달하여 상기 제1화합물로부터의 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 보조 도펀트는 상기 유기금속 화합물 및 상기 호스트 각각과 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 보조 도펀트는 지연 형광 방출 화합물일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 보조 도펀트는 B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물일 수 있다.
[제2구현예]
제2구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물은 상기 발광 소자의 중간층 중 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 더 포함하고, 상기 유기금속 화합물, 상기 호스트 및 상기 도펀트 각각은 서로 상이하고, 상기 발광층은 상기 도펀트로부터 방출된 인광 또는 형광(예를 들면, 지연 형광)을 방출할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2구현예 중 상기 유기금속 화합물은 도펀트가 아니라, 도펀트(또는 에미터)로 에너지를 전달하는 보조 도펀트의 역할을 할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제2구현예 중 상기 유기금속 화합물은 에미터의 역할을 수행하고, 도펀트(또는, 에미터)로의 에너지를 전달하는 보조 도펀트의 역할도 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2구현예 중 상기 도펀트(또는, 에미터)로부터 방출된 인광 또는 형광은 청색 인광 또는 청색 형광(예를 들면, 청색 지연 형광)일 수 있다.
상기 제2구현예 중 도펀트(또는, 에미터)는 인광 도펀트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물, 화학식 401로 표시된 유기금속 화합물 또는 이의 임의의 조합) 또는 임의의 형광 도펀트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 화학식 501로 표시된 화합물, 화학식 502로 표시된 화합물, 화학식 503으로 표시된 화합물 또는 이의 임의의 조합)일 수 있다.
상기 제1구현예 및 제2구현예 중 상기 청색광은 390nm 내지 500nm, 410nm 내지 490nm, 430nm 내지 480nm, 440nm 내지 475nm 또는 455nm 내지 470nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광일 수 있다.
상기 제1구현예 중 보조 도펀트는 예를 들면, 본 명세서 중 화학식 502 또는 503으로 표시된 제4화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1구현예 및 제2구현예 중 호스트는 임의의 호스트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 화학식 301로 표시된 화합물, 301-1로 표시된 화합물, 화학식 301-2로 표시된 화합물 또는 이의 임의의 조합)일 수 있다.
또는, 상기 제1구현예 및 제2구현예 중 호스트는 본 명세서에 기재된 제2화합물, 제3화합물 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 제1전극의 외측 및/또는 제2전극의 외측에 배치된 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 제1전극의 외측에 배치된 제1캡핑층 및 제2전극의 외측에 배치된 제2캡핑층 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나에 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물이 포함되어 있을 수 있다. 상기 제1캡핑층 및/또는 제2캡핑층에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는,
상기 제1전극의 외측에 배치되고, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물을 포함한 제1캡핑층;
상기 제2전극의 외측에 배치되고, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물을 포함한 제2캡핑층; 또는
상기 제1캡핑층 및 상기 제2캡핑층;
을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "(중간층 및/또는 캡핑층이) 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물을 포함한다"란, "(중간층 및/또는 캡핑층이) 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 중간층 및/또는 캡핑층은, 상기 유기금속 화합물로서, 상기 화합물 BD02만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 BD02는 상기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 중간층은 상기 유기금속 화합물로서, 상기 화합물 BD02와 화합물 BD04를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 BD02와 화합물 BD04는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 BD02와 화합물 BD04는 모두 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 BD02는 발광층에 존재하고 상기 화합물 BD04는 전자 수송 영역에 존재할 수 있음)할 수 있다.
본 명세서 중 "중간층"은 상기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 배치된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 발광 소자를 포함한 전자 장치가 제공된다. 상기 전자 장치는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 장치는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 발광 소자의 제1전극은 상기 소스 전극 또는 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 상기 전자 장치는, 컬러 필터, 색변환층, 터치스크린층, 편광층, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 장치에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 발광 소자를 포함한 소비자 제품이 제공된다.
예를 들어, 상기 소비자 제품은, 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광선 요법 디바이스 및 간판 중 하나일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물이 제공된다. 상기 화학식 1에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
또 다른 측면에 따르면, 백금 및 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물이 제공된다.
상기 유기금속 화합물의 합성 방법은 후술하는 합성예 및/또는 실시예를 참조하여 당업자가 인식할 수 있다.
화학식에 대한 설명
상기 화학식 1 중, M은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 구리(Cu)일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 M은 Pt일 수 있다.
상기 화학식 1 중, X1 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N일 수 있다.
예를 들어, 상기 X1은 C일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X1은 C이고, 상기 C는 카벤(carbene) 모이어티의 탄소일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 X1은 N일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X2 및 X3 각각은 C이고, 상기 X4는 N일 수 있다.
상기 화학식 1 중, i) X1과 M 사이의 결합은 배위 결합이고, ii) X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개는 배위 결합이고, 나머지 2개는 공유 결합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X2와 M 사이의 결합 및 X3와 M 사이의 결합 각각은 공유 결합이고, 상기 X4와 M 사이의 결합은 배위 결합일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, X4는 N이고, X4와 M 사이의 결합은 배위 결합일 수 있다.
상기 화학식 1 중, 고리 CY1, CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 고리 CY1은 C1-C60 함질소 헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1 중 고리 CY1은 i) X1-함유 5원환, ii) 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는, X1-함유 5원환, 또는 iii) X1-함유 6원환일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 고리 CY1은 i) X1-함유 5원환 또는 ii) 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는, X1-함유 5원환일 수 있다. 즉, 고리 CY1은 X1을 통하여 화학식 1 중 M과 결합된 5원환을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 X1-함유 5원환은 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹 또는 티아디아졸 그룹이고, 상기 X1-함유 5원환에 선택적으로 축합될 수 있는 6원환 또는 X1-함유 6원환은 벤젠 그룹, 피리딘 그룹 또는 피리미딘 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY1은 X1-함유 5원환이고, 상기 X1-함유 5원환은 이미다졸 그룹 또는 트리아졸 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY1은 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는 X1-함유 5원환이고, 상기 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는 X1-함유 5원환은 벤즈이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY1은 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1 중 고리 CY2, CY3 및 CY4는 서로 독리적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 나프토벤조실롤 그룹, 디나프토퓨란 그룹, 디나프토티오펜 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 디나프토실롤 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자나프토벤조퓨란 그룹, 아자나프토벤조티오펜 그룹, 아자벤조카바졸 그룹, 아자벤조플루오렌 그룹, 아자나프토벤조실롤 그룹, 아자디나프토퓨란 그룹, 아자디나프토티오펜 그룹, 아자디벤조카바졸 그룹, 아자디벤조플루오렌 그룹, 또는 아자디나프토실롤 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 CY2는 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 또는 디벤조실롤 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1 중 X51은 단일 결합, *-N(R5a)-*', *-B(R51a)-*', *-P(R51a)-*', *-C(R51a)(R51b)-*', *-Si(R51a)(R51b)-*', *-Ge(R51a)(R51b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R51)=*', *=C(R51)-*', *-C(R51a)=C(R51b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'일 수 있다. 상기 R51a 및 R51b 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 R5a 및 R5b는 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 X51은 *-N(R51a)-*', *-B(R51a)-*', *-P(R51a)-*', *-C(R51a)(R51b)-*', *-Si(R51a)(R51b)-*', *-Ge(R51a)(R51b)-*', *-S-*', *-Se-*' 또는 *-O-*'일 수 있다.
상기 화학식 1 중 X52는 단일 결합, *-N(R52a)-*', *-B(R52a)-*', *-P(R52a)-*', *-C(R52a)(R52b)-*', *-Si(R52a)(R52b)-*', *-Ge(R52a)(R52b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R52)=*', *=C(R52)-*', *-C(R52a)=C(R52b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'일 수 있다. 상기 R52a 및 R52b 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 화학식 1 중 X52는 단일 결합, *-N(R52a)-*', *-B(R52a)-*', *-P(R52a)-*', *-C(R52a)(R52b)-*', *-Si(R52a)(R52b)-*', *-Ge(R52a)(R52b)-*', *-S-*', *-Se-*', 또는 *-O-*'일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중,
i) X52가 단일 결합이고,
Figure 112021138987485-pat00014
로 표시된 그룹이 하기 화학식 CY3A 또는 CY3B로 표시된 그룹이거나,
ii) X52가 단일 결합이 아니고,
Figure 112021138987485-pat00015
로 표시된 그룹이 하기 화학식 CY3C로 표시된 그룹이거나, 또는
iii) X52가 *-N(R52a)-*'이고, R52a와 R3이 결합하여 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00016
상기 화학식 CY3A 내지 CY3C 중,
X3 및 X31 내지 X33은 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
고리 CY31, CY32 및 CY33에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 고리 CY3에 대한 설명을 참조하고,
X31과 X3 사이의 결합, X3와 X32 사이의 결합 및 X32와 X33 사이의 결합 각각은 화학 결합이고,
*"은 X51과의 결합 사이트이고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 X52와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 CY3A 및 CY3B 중 X31, X3 및 X32 각각은 C이고, X33은 N일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 CY3C 중 X31, X3 및 X32 각각은 C일 수 있다.
상기 화학식 1 중, L1은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 L1은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 또는 디벤조티오펜 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1 중 b1은 L1의 개수를 나타낸 것으로서, 1 내지 5의 정수 중 하나일 수 있다. 상기 b1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 b1은 1 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 1 중, R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이되, R42는 수소 및 중수소가 아니다.
상기 화학식 1 중, R41 및 R44는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F 또는 시아노기;
중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C20알킬기 또는 C3-C10시클로알킬기;
중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기(또는, 티에닐(thienyl)기);
일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 R42는, 중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 R42는 *-C(R42a)(R42b)(R42c)로 표시된 그룹이고, 상기 R42a, R42b 및 R42c는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기이되, R42a, R42b 및 R42c 중 적어도 하나는 수소 또는 중수소일 수 있다. 이로써, 상기 화학식 1 중 고리 CY4를 포함한 평면과 R42를 포함한 평면 간 각도 틀어짐이 최소화되어, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물의 전기적 특성 및/또는 내열성이 향상될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 T1은, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기일 수 있다.
상기 화학식 1 중 a1, a2, a3, a4, c1 및 n1 각각은 R1, R2, R3, R4, T1 및 *-(L1)b1-(T1)c1으로 표시된 그룹의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나일 수 있다.
일 구현예에 따르면, a1, a2, a3 및 a4는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4 또는 5일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, c1은 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, n1은 0 또는 1일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, c1은 2이고, n1은 1일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기금속 화합물은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시될 수 있다:
<화학식 1-1>
Figure 112021138987485-pat00017
<화학식 1-2>
Figure 112021138987485-pat00018
상기 화학식 1-1 및 1-2 중,
M, X1 내지 X4, X51, L1, b1, T1, c1, R41, R42 및 R44 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
X11은 C(R11) 또는 N이고, X12는 C(R12) 또는 N이고, X13은 C(R13) 또는 N이고, X14는 C(R14) 또는 N이고,
R11 내지 R14 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조하고, R11 내지 R14 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
X21은 C(R21) 또는 N이고, X22는 C(R22) 또는 N이고, X23은 C(R23) 또는 N이고,
R21 내지 R23 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R2에 대한 설명을 참조하고, R21 내지 R23 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
X31은 C(R31) 또는 N이고, X32는 C(R32) 또는 N이고, X33은 C(R33) 또는 N이고, X34는 C(R34) 또는 N이고, X35는 C(R35) 또는 N이고, X36은 C(R36) 또는 N이고,
R31 내지 R36 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R3에 대한 설명을 참조하고, R31 내지 R36 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
X45는 C(R45) 또는 N이고, X46은 C(R46) 또는 N이고, X47은 C(R47) 또는 N이고, X48은 C(R48) 또는 N이고, X49는 C(R49) 또는 N이고,
R45 내지 R49 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R4에 대한 설명을 참조하고, R45 내지 R49 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00019
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY1-1 내지 CY1-42 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00020
Figure 112021138987485-pat00021
상기 화학식 CY1-1 내지 CY1-42 중,
X1에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
Y1은 O, S, N, C 또는 Si을 포함하고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 CY1-1 내지 CY1-8 중 X1은 C이고, 상기 화학식 CY1-9 내지 CY1-42 중 X1은 N일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00022
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY1(1) 내지 CY1(8) 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00023
상기 화학식 CY1(1) 내지 CY1(8) 중,
X1은 C이고,
L1, R1, T1 및 c1에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
R11 내지 R14 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
a14는 0 내지 4의 정수 중 하나이고,
a13은 0 내지 3의 정수 중 하나이고,
a12는 0 내지 2의 정수 중 하나이고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 고리 CY2와의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 *-(L1)b1-(T1)c1으로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY1A로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00024
상기 화학식 CY1A 중,
Z20 내지 Z22은 서로 독립적으로, 수소이거나, 또는 본 명세서 중 R10a에 대한 설명을 참조하고,
T11 및 T12 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 T1에 대한 설명을 참조하고,
*는 고리 CY1과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 T11 및 T12는 서로 독립적으로, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 *-(L1)b1-(T1)c1으로 표시된 그룹은, 하기 화학식 CY1(A)로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00025
상기 화학식 CY1(A) 중,
Z10 내지 Z22은 서로 독립적으로, 수소이거나, 본 명세서 중 R10a에 대한 설명을 참조하고,
*는 고리 CY1과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 Z10 내지 Z22은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, 또는 (C1-C20알킬)페닐기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00026
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY2-1 내지 CY2-11 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00027
상기 화학식 CY2-1 내지 CY2-11 중,
X2에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
Y2는 O, S, N, C 또는 Si을 포함하고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 고리 CY1과의 결합 사이트이고,
*"은 화학식 1 중 X51과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00028
로 표시된 그룹 및 상기 화학식 1-1 및 1-2 중
Figure 112021138987485-pat00029
로 표시된 그룹은 서로 독립적으로, 하기 화학식 CY2(1) 내지 CY2(26) 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00030
Figure 112021138987485-pat00031
상기 화학식 CY2(1) 내지 CY2(26) 중,
X2에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
X21은 O, S, N(R20), C(R20a)(R20b) 또는 Si(R20a)(R20b)이고,
R20, R20a, R20b 및 R21 내지 R23 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R2에 대한 설명을 참조하되, R21 내지 R23 각각은 수소가 아니고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 고리 CY1과의 결합 사이트이고,
*"은 화학식 1 중 X51과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00032
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY3-1 내지 CY3-23 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00033
Figure 112021138987485-pat00034
상기 화학식 CY3-1 내지 CY3-23 중,
X3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
Y3은 O, S, N, C 또는 Si을 포함하고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 X52와의 결합 사이트이고,
*"은 화학식 1 중 X51과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00035
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY3(1) 내지 CY3(20) 중 하나로 표시된 그룹이고, 상기 화학식 1-1 및 1-2 중
Figure 112021138987485-pat00036
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY3(1) 내지 CY3(12) 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00037
Figure 112021138987485-pat00038
상기 화학식 CY3(1) 내지 CY3(20) 중,
X3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
R31 내지 R36 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R3에 대한 설명을 참조하되, R31 내지 R36 각각은 수소가 아니고,
*는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
*'은 화학식 1 중 X52와의 결합 사이트이고,
*"은 화학식 1 중 X51과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112021138987485-pat00039
로 표시된 그룹 및 화학식 1-1 및 1-2 중
Figure 112021138987485-pat00040
로 표시된 그룹은 서로 독립적으로, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기일 수 있다.
상기 유기금속 화합물의 핵자기공명 분광 데이터 중 R44의 화학적 이동(chemical shift)값과 R41의 화학적 이동값 차이의 절대값(ΔCS)은 480Hz 내지 600Hz(예를 들면, 500Hz 내지 600Hz, 또는 510Hz 내지 600Hz)일 수 있다. 이로써, 상기 유기금속 화합물의 최대 발광 파장(또는, 발광 피크 파장)이 상대적으로 작아질 수 있다(즉, 단파장화 될 수 있다). 상기 ΔCS의 예시는 본원의 표 1 및 표 8에서 확인할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 유기금속 화합물은,
백금(Pt); 및
4자리(tetradentate) 리간드;
를 포함한 유기금속 화합물로서,
상기 4자리 리간드는,
피리딘 그룹; 및
카바졸 그룹 또는 아자카바졸 그룹;
을 포함하고,
상기 피리딘 그룹의 N은 상기 백금과 결합되어 있고,
상기 카바졸 그룹 또는 아자카바졸 그룹의 N은 상기 피리딘 그룹의 2번 탄소와 결합되어 있고,
상기 피리딘 그룹의 3번 탄소 및 6번 탄소 각각에는 수소 또는 중수소가 결합되어 있고,
상기 피리딘 그룹의 4번 탄소에 결합된 치환기는 수소 및 중수소가 아니고,
상기 피리딘 그룹의 5번 탄소에 결합된 치환기는 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기이고,
상기 유기금속 화합물의 핵자기공명 분광 데이터 중 상기 피리딘 그룹의 6번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소의 화학적 이동(chemical shift)값과 상기 피리딘 그룹의 3번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소의 화학적 이동값 차이의 절대값(ΔCS)은 480Hz 내지 600Hz(예를 들면, 500Hz 내지 600Hz, 또는 510Hz 내지 600Hz)인, 유기금속 화합물일 수 있다. 상기 ΔCS의 예시는 본원의 표 1 및 표 8에서 확인할 수 있다.
예를 들어, 상기 피리딘 그룹의 4번 탄소에 결합된 치환기는 중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 4자리 리간드는, 탄소수 3 내지 60의 카벤(carbene)-함유 시클릭 그룹(예를 들면, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹)을 더 포함하되, 상기 탄소수 3 내지 60의 카벤-함유 시클릭 그룹의 카벤의 C와 상기 백금이 결합되어 있을 수 있다.
상기 탄소수 3 내지 60의 카벤-함유 시클릭 그룹은, 탄소수 3 내지 60의 벌키(bulky) 시클릭 그룹으로 치환되어 있을 수 있다.
상기 탄소수 3 내지 60의 벌키(bulky) 시클릭 그룹은 단일 결합으로 서로 연결된 3개 이상의 페닐 그룹을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄소수 3 내지 60의 벌키(bulky) 시클릭 그룹은, 본 명세서에 기재된 화학식 CY1(A)로 표시된 그룹일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물은, i) 고리 CY4를 포함하고, ii) R42는 수소가 아니며, iii) R41 및 R44는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소(상기 화학식 1 참조)이므로, 화학식 1 중 R41과 R44 사이의 전자 밀도 편재화(electron density localization) 증가를 유도할 수 있다. 또는, 상기 백금 및 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물은, 상기 4자리 리간드 중, i) 피리딘 그룹의 5번 탄소에 결합된 치환기가 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기이고, ii) 피리딘 그룹의 4번 탄소에 결합된 치환기는 수소 및 중수소가 아니며, iii) 상기 피리딘 그룹의 3번 탄소 및 6번 탄소 각각에 수소 또는 중수소가 결합되어 있으므로, 상기 4자리 리간드 중 상기 피리딘 그룹의 6번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소와 상기 피리딘 그룹의 3번 탄소에 결합된 수소 또는 중수소 사이의 전자 밀도 편재화가 증가될 수 있다.
이로써, 상기 유기금속 화합물로부터 방출된 광의 최대 발광 파장 및 발광 반치폭과 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상대적으로 감소하고, 색순도가 개선될 수 있으며, 발광 전이 속도(Kr)이 증가될 수 있다. 또한, 상기 유기금속 화합물의 SSE(steric shielding effect)가 향상되어, 상기 유기금속 화합물을 채용한 발광 소자 중 엑시머(excimer) 형성 및/또는 호스트 재료와의 엑시플렉스(exciplex) 형성이 실질적으로 억제될 수 있는 바, 상기 발광 소자의 내부 양자 효율이 향상될 수 있다.
나아가, 상기 유기금속 화합물은 상대적으로 큰 TSM(migration) 에너지(kcal/mol)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 유기금속 화합물의 TSM(migration) 에너지는 28kal/mol 이상, 28kal/mol 내지 40kal/mol, 28kal/mol 내지 35kal/mol, 또는 28kal/mol 내지 32kal/mol일 수 있다. 상기 TSM(migration) 에너지는, 상기 유기금속 화합물의 전이 상태에서의 금속과 리간드 간의 분해 중간 과정인 리간드 이동(ligand migration)에 필요한 에너지로서, 리간드 이동에 필요한 에너지 장벽(energy barriers for ligand migration)일 수 있다. 예를 들면, 상기 TSM(migration) 에너지는 유기금속 화합물의 최저 여기 삼중항(T1) 에너지 기준으로 DFT 방법을 이용하여 계산될 수 있다(예를 들면, 평가예 4 및 표 6 참조). 상술한 바와 같이, 상기 유기금속 화합물은 상대적으로 큰 TSM(migration) 에너지를 갖는 바, 상기 유기금속 화합물에서의 에너지 전이 과정 중 내적 분해(intrinsic degradation)를 최소화되어 재료 안정성이 향상될 수 있다. 이로써, 상기 유기금속 화합물을 채용한 전자 소자, 예를 들면, 발광 소자는 우수한 발광 효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다.
상기 화학식 2 중 b51 내지 b53은 각각 L51 내지 L53의 개수를 나타낸 것으로서, 1 내지 5의 정수 중 하나일 수 있다. 상기 b51이 2 이상일 경우, 2 이상의 L51은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b52가 2 이상일 경우, 2 이상의 L52는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b53이 2 이상일 경우, 2 이상의 L53은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 b51 내지 b53은 서로 독립적으로, 1 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 2 중 L51 내지 L53는 서로 독립적으로,
단일 결합; 또는
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 디메틸디벤조실롤일기, 디페닐디벤조실롤일기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), -P(=O)(Q31)(Q32), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 인돌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조옥사디아졸 그룹, 벤조티아디아졸 그룹, 디벤조옥사실린 그룹, 디벤조티아실린 그룹, 디벤조디하이드로아자실린 그룹, 디벤조디하이드로디실린 그룹, 디벤조디하이드로실린 그룹, 디벤조디옥신 그룹, 디벤조옥사티인 그룹, 디벤조옥사진 그룹, 디벤조피란 그룹, 디벤조디티인 그룹, 디벤조티아진 그룹, 디벤조티오피란 그룹, 디벤조시클로헥사디엔 그룹, 디벤조디하이드로피리딘 그룹 또는 디벤조디하이드로피라진 그룹;
이고,
Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 중 L51과 R51 사이의 결합, L52와 R52 사이의 결합, L53과 R53 사이의 결합, 2 이상의 L51 사이의 결합, 2 이상의 L52 사이의 결합, 2 이상의 L53 사이의 결합, L51과 화학식 2의 X54과 X55 사이의 탄소와의 결합, L52와 화학식 2의 X54와 X56 사이의 탄소와의 결합 및 L53과 화학식 2의 X55와 X56 사이의 탄소와의 결합은 각각 "탄소-탄소 단일 결합"일 수 있다.
상기 화학식 2 중 X54는 N 또는 C(R54)이고, X55는 N 또는 C(R55)이고, X56은 N 또는 C(R56)이고, X54 내지 X56 중 적어도 하나는 N일 수 있다. 상기 R54 내지 R56에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 X54 내지 X56 중 2개 또는 3개는 N일 수 있다.
본 명세서 중 R51 내지 R56, R71 내지 R74, R81 내지 R85, R82a, R82b, R83a, R83b, R84a 및 R84b, R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다. 상기 Q1 내지 Q3에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
예를 들어, i) 상기 화학식 1 중 R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1 ii) 화학식 2, 3-1 내지 3-5, 502 및 503 중 R51 내지 R56, R71 내지 R74, R81 내지 R85, R82a, R82b, R83a, R83b, R84a 및 R84b, R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b, 및 iii) R10a는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조티아졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), -P(=O)(Q31)(Q32), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기 또는 화학식 91로 표시된 그룹; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2);
이고,
Q1 내지 Q3 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 또는 -CD2CDH2; 또는
중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기;
일 수 있다:
<화학식 91>
Figure 112021138987485-pat00041
상기 화학식 91 중,
고리 CY91 및 고리 CY92는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
X91은 단일 결합, O, S, N(R91), B(R91), C(R91a)(R91b) 또는 Si(R91a)(R91b)이고,
R91, R91a 및 R91b에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R82, R82a 및 R82b에 대한 설명을 참조하고,
R10a에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 91 중,
고리 CY91 및 고리 CY92는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
R91, R91a 및 R91b은 서로 독립적으로,
수소 또는 C1-C10알킬기; 또는
중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기;
일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, i) 상기 화학식 1 중 R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1 ii) 화학식 2, 3-1 내지 3-5, 502 및 503 중 R51 내지 R56, R71 내지 R74, R81 내지 R85, R82a, R82b, R83a, R83b, R84a 및 R84b, R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b, 및 iii) R10a는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 니트로기, -CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 하기 화학식 9-1 내지 9-19 중 하나로 표시되는 그룹, 하기 화학식 10-1 내지 10-246 중 하나로 표시되는 그룹, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)(단, Q1 내지 Q3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조함) 일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00042
Figure 112021138987485-pat00043
Figure 112021138987485-pat00044
Figure 112021138987485-pat00045
Figure 112021138987485-pat00046
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Figure 112021138987485-pat00048
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Figure 112021138987485-pat00050
Figure 112021138987485-pat00051
Figure 112021138987485-pat00052
Figure 112021138987485-pat00053
Figure 112021138987485-pat00054
Figure 112021138987485-pat00055
상기 화학식 9-1 내지 9-19 및 10-1 내지 10-246 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고, Ph는 페닐기이고, TMS는 트리메틸실릴기이다.
상기 화학식 3-1 내지 3-5, 502 및 503 중 a71 내지 a74 및 a501 내지 a504는 각각 R71 내지 R74 및 R501 내지 R504의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수일 수 있다. 상기 a71이 2 이상일 경우 2 이상의 R71은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a72가 2 이상일 경우 2 이상의 R72는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a73이 2 이상일 경우 2 이상의 R73은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a74가 2 이상일 경우 2 이상의 R74는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a501이 2 이상일 경우 2 이상의 R501은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a502가 2 이상일 경우 2 이상의 R502는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a503이 2 이상일 경우 2 이상의 R503은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 a504가 2 이상일 경우 2 이상의 R504는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 a71 내지 a74 및 a501 내지 a504는 서로 독립적으로, 0 내지 8의 정수일 수 있다.
상기 화학식 1 중, i) a1개의 R1 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고, ii) a2개의 R2 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고, iii) a3개의 R3 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고, iv) a4개의 R4 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고, v) R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a 및 R52b 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
한편, 상기 화학식 2 중 *-(L51)b51-R51로 표시된 그룹 및 *-(L52)b52-R52로 표시된 그룹이 페닐기가 아닐 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 중 *-(L51)b51-R51로 표시된 그룹과 *-(L52)b52-R52로 표시된 그룹이 서로 동일할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 중 *-(L51)b51-R51로 표시된 그룹과 *-(L52)b52-R52로 표시된 그룹이 서로 상이할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 중 b51 및 b52는 1, 2 또는 3이고, L51 및 L52는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 피라진 그룹 또는 트리아진 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2 중 R51 및 R52는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, -C(Q1)(Q2)(Q3) 또는 -Si(Q1)(Q2)(Q3)이고,
상기 Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
일 구현예에 따르면,
상기 화학식 2 중 *-(L51)b51-R51로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY51-1 내지 CY51-26 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 2 중 *-(L52)b52-R52로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY52-1 내지 CY52-26 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 2 중 *-(L53)b53-R53으로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY53-1 내지 CY53-27 중 하나로 표시된 그룹, -C(Q1)(Q2)(Q3) 또는 -Si(Q1)(Q2)(Q3)일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00056
Figure 112021138987485-pat00057
Figure 112021138987485-pat00058
Figure 112021138987485-pat00059
Figure 112021138987485-pat00060
Figure 112021138987485-pat00061
상기 화학식 CY51-1 내지 CY51-26, CY52-1 내지 CY52-26 및 CY53-1 내지 CY53-27 중,
Y63은 단일 결합, O, S, N(R63), B(R63), C(R63a)(R63b) 또는 Si(R63a)(R63b)이고,
Y64는 단일 결합, O, S, N(R64), B(R64), C(R64a)(R64b) 또는 Si(R64a)(R64b)이고,
Y67은 단일 결합, O, S, N(R67), B(R67), C(R67a)(R67b) 또는 Si(R67a)(R67b)이고,
Y68은 단일 결합, O, S, N(R68), B(R68), C(R68a)(R68b) 또는 Si(R68a)(R68b)이고,
화학식 CY51-16 및 CY51-17 중 Y63 및 Y64는 동시에 단일 결합이 아니고,
화학식 CY52-16 및 CY52-17 중 Y67 및 Y68은 동시에 단일 결합이 아니고,
R51a 내지 R51e, R61 내지 R64, R63a, R63b, R64a 및 R64b에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R51에 대한 설명을 참조하되, R51a 내지 R51e 각각은 수소가 아니고,
R52a 내지 R52e, R65 내지 R68, R67a, R67b, R68a 및 R68b에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R52에 대한 설명을 참조하되, R52a 내지 R52e 각각은 수소가 아니고,
R53a 내지 R53e, R69a 및 R69b에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R53에 대한 설명을 참조하되, R53a 내지 R53e 각각은 수소가 아니고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어,
상기 화학식 CY51-1 내지 CY51-26 및 화학식 CY52-1 내지 52-26 중 R51a 내지 R51e 및 R52a 내지 R52e는 서로 독립적으로,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기 또는 상기 화학식 91로 표시된 그룹; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3) 또는 -Si(Q1)(Q2)(Q3);
이고,
상기 Q1 내지 Q3은 서로 독립적으로, 중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기이고,
상기 화학식 CY51-16 및 CY51-17 중 i) Y63은 O 또는 S이고, Y64는 Si(R64a)(R64b)이거나, 또는 ii) Y63은 Si(R63a)(R63b)이고 Y64는 O 또는 S이고,
상기 화학식 CY52-16 및 CY52-17 중 i) Y67은 O 또는 S이고, Y68은 Si(R68a)(R68b)이거나, 또는 ii) Y67은 Si(R67a)(R67b)이고 Y68은 O 또는 S일 수 있다.
한편, 상기 화학식 3-1 내지 3-5 중 L81 내지 L85는 서로 독립적으로,
단일 결합;
*-C(Q4)(Q5)-*' 또는 *-Si(Q4)(Q5)-*'; 또는
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 디메틸디벤조실롤일기, 디페닐디벤조실롤일기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), -P(=O)(Q31)(Q32), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 인돌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조옥사디아졸 그룹 또는 벤조티아디아졸 그룹;
이고,
Q4, Q5, Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 3-1 및 3-2 중
Figure 112021138987485-pat00062
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY71-1(1) 내지 CY71-1(8) 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 3-1 및 3-3 중
Figure 112021138987485-pat00063
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY71-2(1) 내지 CY71-2(8) 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 3-2 및 3-4 중
Figure 112021138987485-pat00064
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY71-3(1) 내지 CY71-3(32) 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 3-3 내지 3-5 중
Figure 112021138987485-pat00065
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY71-4(1) 내지 CY71-4(32) 중 하나로 표시된 그룹이고, 및/또는
상기 화학식 3-5 중
Figure 112021138987485-pat00066
로 표시된 그룹은 하기 화학식 CY71-5(1) 내지 CY71-5(8) 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00067
Figure 112021138987485-pat00068
Figure 112021138987485-pat00069
Figure 112021138987485-pat00070
Figure 112021138987485-pat00071
Figure 112021138987485-pat00072
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Figure 112021138987485-pat00074
Figure 112021138987485-pat00075
Figure 112021138987485-pat00076
Figure 112021138987485-pat00077
상기 화학식 CY71-1(1) 내지 CY71-1(8), CY71-2(1) 내지 CY71-2(8), CY71-3(1) 내지 CY71-3(32), CY71-4(1) 내지 CY71-4(32) 및 CY71-5(1) 내지 CY71-5(8) 중,
X81 내지 X85, L81, b81, R81 및 R85에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
X86은 단일 결합, O, S, N(R86), B(R86), C(R86a)(R86b) 또는 Si(R86a)(R86b)이고,
X87은 단일 결합, O, S, N(R87), B(R87), C(R87a)(R87b) 또는 Si(R87a)(R87b)이고,
상기 화학식 CY71-1(1) 내지 CY71-1(8) 및 CY71-4(1) 내지 CY71-4(32) 중 X86 및 X87은 동시에 단일 결합이 아니고,
X88은 단일 결합, O, S, N(R88), B(R88), C(R88a)(R88b) 또는 Si(R88a)(R88b)이고,
X89는 단일 결합, O, S, N(R89), B(R89), C(R89a)(R89b) 또는 Si(R89a)(R89b)이고,
상기 화학식 CY71-2(1) 내지 CY71-2(8), CY71-3(1) 내지 CY71-3(32) 및 CY71-5(1) 내지 CY71-5(8) 중 X88 및 X89는 동시에 단일 결합이 아니고,
R86 내지 R89, R86a, R86b, R87a, R87b, R88a, R88b, R89a 및 R89b에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R81에 대한 설명을 참조한다.
화합물 구체예
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물은 하기 화합물 BD1 내지 BD334 중 하나일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00078
Figure 112021138987485-pat00079
Figure 112021138987485-pat00080
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Figure 112021138987485-pat00100
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Figure 112021138987485-pat00110
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Figure 112021138987485-pat00124
Figure 112021138987485-pat00125
다른 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화합물 ETH1 내지 ETH96 중 하나일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00126
Figure 112021138987485-pat00127
Figure 112021138987485-pat00128
Figure 112021138987485-pat00129
Figure 112021138987485-pat00130
Figure 112021138987485-pat00131
Figure 112021138987485-pat00132
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제3화합물은 하기 화합물 HTH1 내지 HTH40 중 하나일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00133
Figure 112021138987485-pat00134
Figure 112021138987485-pat00135
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제4화합물은 하기 화합물 DFD1 내지 DFD29 중 하나일 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00136
Figure 112021138987485-pat00137
Figure 112021138987485-pat00138
상기 화합물들 중 Ph는 페닐기를 나타낸 것고, D5는 5개의 중수소로 치환됨을 나타낸 것이고, D4는 4개의 중수소로 치환됨을 나타낸 것이다. 예를 들어,
Figure 112021138987485-pat00139
로 표시된 그룹은
Figure 112021138987485-pat00140
로 표시된 그룹과 동일하다.
[도 1에 대한 설명]
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 발광 소자(10)는 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 소자(10)의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
[제1전극(110)]
도 1의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(150)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또는, 상기 기판은 가요성 기판일 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 또는 이의 임의의 조합과 같이, 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 상기 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 제1전극용 물질로서, 정공 주입이 용이한 고일함수 물질을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
[중간층(130)]
상기 제1전극(110) 상부에는 중간층(130)이 배치되어 있다. 상기 중간층(130)은 발광층을 포함한다.
상기 중간층(130)은, 상기 제1전극(110)과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 발광층과 상기 제2전극(150) 사이에 배치된 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
상기 중간층(130)은 각종 유기물 외에, 유기금속 화합물과 같은 금속-함유 화합물, 양자점과 같은 무기물 등도 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 중간층(130)은, i) 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(150) 사이에 순차적으로 적층되어 있는 2 이상의 발광 단위(emitting unit) 및 ii) 인접한 2개의 발광 단위 사이에 배치된 전하 생성층(chrge generation layer)을 포함할 수 있다. 상기 중간층(130)이 상술한 바와 같은 발광 단위 및 전하 생성층을 포함할 경우, 상기 발광 소자(10)는 탠덤(tandem) 발광 소자일 수 있다.
[중간층(130) 중 정공 수송 영역]
상기 정공 수송 영역은, i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)을 포함할 수 있다:
<화학식 201>
Figure 112021138987485-pat00141
<화학식 202>
Figure 112021138987485-pat00142
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중 하나이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
R201과 R202는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)을 형성할 수 있고(예를 들면, 하기 화합물 HT16 등을 참조함),
R203과 R204는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
na1은 1 내지 4의 정수 중 하나일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 하기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00143
상기 화학식 CY201 내지 CY217 중, R10b 및 R10c에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R10a에 대한 설명을 참조하고, 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, C3-C20카보시클릭 그룹 또는 C1-C20헤테로시클릭 그룹이고, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 적어도 하나의 수소는 본 명세서에 기재된 바와 같은 R10a로 치환 또는 비치환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹 또는 안트라센 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나 및 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 각각 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 중 xa1은 1이고, R201은 상기 화학식 CY201 내지 CY203 중 하나로 표시된 그룹이고, xa2는 0이고, R202는 상기 화학식 CY204 내지 CY207 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함하고, 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은 하기 화합물 HT1 내지 HT46 중 하나, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00144
Figure 112021138987485-pat00145
Figure 112021138987485-pat00146
Figure 112021138987485-pat00147
Figure 112021138987485-pat00148
Figure 112021138987485-pat00149
Figure 112021138987485-pat00150
Figure 112021138987485-pat00151
Figure 112021138987485-pat00152
Figure 112021138987485-pat00153
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 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 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 발광층으로부터 정공 수송 영역으로의 전자 유출(leakage)을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상술한 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질이 발광 보조층 및 전자 저지층에 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산(예를 들면, 전하-생성 물질로 이루어진(consist of) 단일층 형태)되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
예를 들어, 상기 p-도펀트의 LUMO 에너지 레벨은 -3.5eV 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 시아노기-함유 화합물, 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 퀴논 유도체의 예는, TCNQ, F4-TCNQ 등을 포함할 수 있다.
상기 시아노기-함유 화합물의 예는 HAT-CN, 하기 화학식 221로 표시된 화합물 등을 포함할 수 있다.
Figure 112021138987485-pat00154
<화학식 221>
Figure 112021138987485-pat00155
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기; -F; -Cl; -Br; -I; 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된 C1-C20알킬기; 또는 이의 임의의 조합;으로 치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물 중, 원소 EL1은 금속, 준금속, 또는 이의 조합이고, 원소 EL2는 비금속, 준금속, 또는 이의 조합일 수 있다.
상기 금속의 예는, 알칼리 금속(예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 등); 알칼리 토금속(예를 들면, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등); 전이 금속(예를 들면, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등); 전이후 금속(예를 들면, 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn) 등); 란타나이드 금속(예를 들면, 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu) 등); 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속의 예는, 실리콘(Si), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te) 등을 포함할 수 있다.
상기 비금속의 예는, 산소(O), 할로겐(예를 들면, F, Cl, Br, I 등) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물은, 금속 산화물, 금속 할로겐화물(예를 들면, 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 금속 요오드화물 등), 준금속 할로겐화물(예를 들면, 준금속 불화물, 준금속 염화물, 준금속 브롬화물, 준금속 요오드화물 등), 금속 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물의 예는, 텅스텐 옥사이드(예를 들면, WO, W2O3, WO2, WO3, W2O5 등), 바나듐 옥사이드(예를 들면, VO, V2O3, VO2, V2O5 등), 몰리브덴 옥사이드(MoO, Mo2O3, MoO2, MoO3, Mo2O5 등), 레늄 옥사이드(예를 들면, ReO3 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 할로겐화물의 예는, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물, 전이 금속 할로겐화물, 전이후 금속 할로겐화물, 란타나이드 금속 할로겐화물 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 할로겐화물의 예는, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, LiI, NaI, KI, RbI, CsI 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 토금속 할로겐화물의 예는, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, BeCl2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, BeBr2, MgBr2, CaBr2, SrBr2, BaBr2, BeI2, MgI2, CaI2, SrI2, BaI2 등을 포함할 수 있다.
상기 전이 금속 할로겐화물의 예는, 티타늄 할로겐화물(예를 들면, TiF4, TiCl4, TiBr4, TiI4 등), 지르코늄 할로겐화물(예를 들면, ZrF4, ZrCl4, ZrBr4, ZrI4 등), 하프늄 할로겐화물(예를 들면, HfF4, HfCl4, HfBr4, HfI4 등), 바나듐 할로겐화물(예를 들면, VF3, VCl3, VBr3, VI3 등), 니오브 할로겐화물(예를 들면, NbF3, NbCl3, NbBr3, NbI3 등), 탄탈 할로겐화물(예를 들면, TaF3, TaCl3, TaBr3, TaI3 등), 크롬 할로겐화물(예를 들면, CrF3, CrCl3, CrBr3, CrI3 등), 몰리브덴 할로겐화물(예를 들면, MoF3, MoCl3, MoBr3, MoI3 등), 텅스텐 할로겐화물(예를 들면, WF3, WCl3, WBr3, WI3 등), 망간 할로겐화물(예를 들면, MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2 등), 테크네튬 할로겐화물(예를 들면, TcF2, TcCl2, TcBr2, TcI2 등), 레늄 할로겐화물(예를 들면, ReF2, ReCl2, ReBr2, ReI2 등), 철 할로겐화물(예를 들면, FeF2, FeCl2, FeBr2, FeI2 등), 루테늄 할로겐화물(예를 들면, RuF2, RuCl2, RuBr2, RuI2 등), 오스뮴 할로겐화물(예를 들면, OsF2, OsCl2, OsBr2, OsI2 등), 코발트 할로겐화물(예를 들면, CoF2, CoCl2, CoBr2, CoI2 등), 로듐 할로겐화물(예를 들면, RhF2, RhCl2, RhBr2, RhI2 등), 이리듐 할로겐화물(예를 들면, IrF2, IrCl2, IrBr2, IrI2 등), 니켈 할로겐화물(예를 들면, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2 등), 팔라듐 할로겐화물(예를 들면, PdF2, PdCl2, PdBr2, PdI2 등), 백금 할로겐화물(예를 들면, PtF2, PtCl2, PtBr2, PtI2 등), 구리 할로겐화물(예를 들면, CuF, CuCl, CuBr, CuI 등), 은 할로겐화물(예를 들면, AgF, AgCl, AgBr, AgI 등), 금 할로겐화물(예를 들면, AuF, AuCl, AuBr, AuI 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 전이후 금속 할로겐화물의 예는, 아연 할로겐화물(예를 들면, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2 등), 인듐 할로겐화물(예를 들면, InI3 등), 주석 할로겐화물(예를 들면, SnI2 등), 등을 포함할 수 있다.
상기 란타나이드 금속 할로겐화물의 예는, YbF, YbF2, YbF3, SmF3, YbCl, YbCl2, YbCl3 SmCl3, YbBr, YbBr2, YbBr3, SmBr3, YbI, YbI2, YbI3, SmI3 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속 할로겐화물의 예는, 안티모니 할로겐화물(예를 들면, SbCl5 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 텔루라이드의 예는, 알칼리 금속 텔루라이드(예를 들면, Li2Te, Na2Te, K2Te, Rb2Te, Cs2Te 등), 알칼리 토금속 텔루라이드(예를 들면, BeTe, MgTe, CaTe, SrTe, BaTe 등), 전이 금속 텔루라이드(예를 들면, TiTe2, ZrTe2, HfTe2, V2Te3, Nb2Te3, Ta2Te3, Cr2Te3, Mo2Te3, W2Te3, MnTe, TcTe, ReTe, FeTe, RuTe, OsTe, CoTe, RhTe, IrTe, NiTe, PdTe, PtTe, Cu2Te, CuTe, Ag2Te, AgTe, Au2Te 등), 전이후 금속 텔루라이드(예를 들면, ZnTe 등), 란타나이드 금속 텔루라이드 (예를 들면, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe 등) 등을 포함할 수 있다.
[중간층(130) 중 발광층]
상기 발광 소자(10)가 풀 컬러 발광 소자일 경우, 발광층은, 개별 부화소별로, 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 2 이상의 층이 접촉 또는 이격되어 적층된 구조를 갖거나, 적색광 방출 물질, 녹색광 방출 물질 및 청색광 방출 물질 중 2 이상의 물질이 층구분 없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트(또는, 에미터)를 포함할 수 있다. 또는, 상기 발광층은 상기 호스트 및 도펀트(또는, 에미터) 외에, 도펀트(또는, 에미터)로의 에너지 전달을 촉진시키는 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 발광층이 상기 도펀트(또는, 에미터) 및 보조 도펀트를 포함할 경우, 상기 도펀트(또는, 에미터)와 상기 보조 도펀트는 서로 상이하다.
본 명세서 중 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물은 상기 도펀트(또는, 에미터)의 역할을 하거나, 상기 보조 도펀트의 역할을 할 수 있다.
상기 발광층 중 도펀트(또는, 에미터)의 함량은, 호스트 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부일 수 있다.
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.
[호스트]
상기 발광층 중 호스트는 본 명세서에 기재된 제2화합물, 제3화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또는, 상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301 및 L301은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
xb1는 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
R301은, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301), 또는 -P(=O)(Q301)(Q302)이고,
xb21는 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
Q301 내지 Q303에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 호스트는, 하기 화학식 301-1로 표시된 화합물, 하기 화학식 301-2로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 301-1>
Figure 112021138987485-pat00156
<화학식 301-2>
Figure 112021138987485-pat00157
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중,
고리 A301 내지 고리 A304는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X301은 O, S, N-[(L304)xb4-R304], C(R304)(R305), 또는 Si(R304)(R305)이고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1 및 R301에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R305 및 R311 내지 R314에 대한 설명은 각각 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체, 전이후 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체(예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체, Zn 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 하기 화합물 H1 내지 H124 중 하나, ADN (9,10-Di(2-naphthyl)anthracene), MADN (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), TBADN (9,10-di(2-naphthyl)-2-t-butyl-anthracene), CBP (4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl), mCP (1,3-di-9-carbazolylbenzene), TCP (1,3,5-tri(carbazol-9-yl)benzene), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00158
Figure 112021138987485-pat00159
Figure 112021138987485-pat00160
Figure 112021138987485-pat00161
Figure 112021138987485-pat00162
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Figure 112021138987485-pat00164
Figure 112021138987485-pat00165
Figure 112021138987485-pat00166
Figure 112021138987485-pat00167
Figure 112021138987485-pat00168
Figure 112021138987485-pat00169
Figure 112021138987485-pat00170
Figure 112021138987485-pat00171
또는, 상기 호스트는 실리콘-함유 화합물, 포스핀 옥사이드-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 호스트는 1종의 화합물만을 포함하거나, 서로 상이한 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
[인광 도펀트]
상기 발광층은 인광 도펀트로서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층에 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물이 포함되고, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물이 보조 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 중심 금속으로서, 적어도 하나의 전이 금속을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 1자리(monodenate) 리간드, 2자리 리간드, 3자리 리간드, 4자리 리간드, 5자리 리간드, 6자리 리간드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는, 전기적으로 중성(neutral)일 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
Figure 112021138987485-pat00172
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 전이 금속(예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 금(Au), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh), 레늄(Re), 또는 툴륨(Tm))이고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드이고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0, 1, 2, 3, 또는 4이고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 및 X402는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
고리 A401 및 고리 A402는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
T401은 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C(Q411)=*'이고,
X403 및 X404는 서로 독립적으로, 화학 결합(예를 들면, 공유 결합 또는 배위 결합), O, S, N(Q413), B(Q413), P(Q413), C(Q413)(Q414) 또는 Si(Q413)(Q414)이고,
상기 Q411 내지 Q414에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401), 또는 -P(=O)(Q401)(Q402)이고,
상기 Q401 내지 Q403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중 하나이고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 각각 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 402 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 고리 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 T402를 통하여 서로 연결되거나, 2개의 고리 A402는 선택적으로, 연결기인 T403을 통하여 서로 연결될 수 있다 (하기 화합물 PD1 내지 PD4 및 PD7 참조). 상기 T402 및 T403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 T401에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐 그룹, 디케톤 그룹 (예를 들면, 아세틸아세토네이트 그룹), 카르복실산 그룹(예를 들면, 피콜리네이트 그룹), -C(=O), 이소니트릴 그룹, -CN 그룹, 포스포러스 그룹 (예를 들면, 포스핀(phosphine) 그룹, 포스파이트(phosphite) 그룹 등), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중 하나, 또는 이의 임의의 조합을 포함 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00173
Figure 112021138987485-pat00174
Figure 112021138987485-pat00175
[형광 도펀트]
상기 발광층이 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물을 포함하고, 상기 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물이 보조 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 형광 도펀트를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층이 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물을 포함하고, 상기 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 또는 백금과 4자리 리간드를 포함한 유기금속 화합물이 인광 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는, 서로 독립적으로, 아릴아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 보론-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 서로 독립적으로, 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure 112021138987485-pat00176
상기 화학식 501 중,
Ar501, L501 내지 L503, R501 및 R502은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 또는 3이고,
xd4는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 501 중 Ar501은 3개 이상의 모노시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 안트라센 그룹, 크라이센 그룹, 파이렌 그룹 등)을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 하기 화합물 FD1 내지 FD36 중 하나, DPVBi, DPAVBi, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00177
Figure 112021138987485-pat00178
Figure 112021138987485-pat00179
Figure 112021138987485-pat00180
Figure 112021138987485-pat00181
Figure 112021138987485-pat00182
Figure 112021138987485-pat00183
또는, 상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 서로 독립적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 502 또는 503으로 표시된 제4화합물을 포함할 수 있다.
[중간층(130) 중 전자 수송 영역]
상기 전자 수송 영역은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, 적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)을 포함한 금속-비함유 (metal-free) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 하기 화학식 601로 표시된 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601, 및 L601은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
xe1는 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
R601은, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601), 또는 -P(=O)(Q601)(Q602)이고,
상기 Q601 내지 Q603에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xe21는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
상기 Ar601, L601 및 R601 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 중 xe11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar601은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 601 중 Ar601은 치환 또는 비치환된 안트라센 그룹일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 전자 수송 영역은 하기 화학식 601-1로 표시된 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 601-1>
Figure 112021138987485-pat00184
상기 화학식 601-1 중,
X614는 N 또는 C(R614)이고, X615는 N 또는 C(R615)이고, X616은 N 또는 C(R616)이고, X614 내지 X616 중 적어도 하나는 N이고,
L611 내지 L613에 대한 설명은 각각 상기 L601에 대한 설명을 참조하고,
xe611 내지 xe613에 대한 설명은 각각 상기 xe1에 대한 설명을 참조하고,
R611 내지 R613에 대한 설명은 각각 상기 R601에 대한 설명을 참조하고,
R614 내지 R616은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 및 601-1 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 하기 화합물 ET1 내지 ET46 중 하나, BCP(2,9-??Dimethyl-??4,7-??diphenyl-??1,10-??phenanthroline), Bphen(4,7-??Diphenyl-??1,10-??phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ, NTAZ, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00185
Figure 112021138987485-pat00186
Figure 112021138987485-pat00187
Figure 112021138987485-pat00188
Figure 112021138987485-pat00189
Figure 112021138987485-pat00190
Figure 112021138987485-pat00191
상기 전자 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 5000Å, 예를 들면, 약 160Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 전자 수송 영역이 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å이고, 상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 및/또는 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 또는 Cs 이온일 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 또는 Ba 이온일 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00192
상기 전자 수송 영역은, 제2전극(150)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(150)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물 및 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속 각각의, 산화물, 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등), 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물, LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속-함유 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임), BaxCa1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속-함유 화합물은, YbF3, ScF3, Sc2O3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3, 또는 이의 임의의 조함을 포함할 수 있다. 또는, 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 란타나이드 금속 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 란타나이드 금속 텔루라이드의 예는, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, SmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe, La2Te3, Ce2Te3, Pr2Te3, Nd2Te3, Pm2Te3, Sm2Te3, Eu2Te3, Gd2Te3, Tb2Te3, Dy2Te3, Ho2Te3, Er2Te3, Tm2Te3, Yb2Te3, Lu2Te3 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, i) 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 금속 이온 중 하나 및 ii) 상기 금속 이온과 결합한 리간드로서, 예를 들면, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 유기물(예를 들면, 상기 화학식 601로 표시된 화합물)을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 주입층은 i) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물)로 이루어지거나(consist of), ii) a) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물); 및 b) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이의 임의의 조합;으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입층은, KI:Yb 공증착층, RbI:Yb 공증착층, LiF:Yb 공증착층 등일 수 있다.
상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합은 상기 유기물을 포함한 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 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.
[제2전극(150)]
상술한 바와 같은 중간층(130) 상부에는 제2전극(150)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(150)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(150)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(150)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀(Yb), 은-이터븀(Ag-Yb), ITO, IZO, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제2전극(150)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(150)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
[캡핑층]
제1전극(110)의 외측에는 제1캡핑층이 배치되거나, 및/또는 제2전극(150)의 외측에는 제2캡핑층이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광 소자(10)는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)이 차례로 적층된 구조, 제1전극(110), 중간층(130), 제2전극(150) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조 또는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(130), 제2전극(150) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(10)의 중간층(130) 중 발광층에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 발광 소자(10)의 중간층(130) 중 발광층에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제2전극(150) 및 제2캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 보강 간섭의 원리에 의하여 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이로써, 상기 발광 소자(10)의 광추출 효율이 증가되어, 상기 발광 소자(10)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 각각은, 1.6 이상의 굴절율(at 589nm)을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 서로 독립적으로, 유기물을 포함한 유기 캡핑층, 무기물을 포함한 무기 캡핑층, 또는 유기물 및 무기물을 포함한 유-무기 복합 캡핑층일 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물, 아민 그룹-함유 화합물, 포르핀 유도체 (porphine derivatives), 프탈로시아닌 유도체 (phthalocyanine derivatives), 나프탈로시아닌 유도체 (naphthalocyanine derivatives), 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물 및 아민 그룹-함유 화합물은, 선택적으로, O, N, S, Se, Si, F, Cl, Br, I, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 치환기로 치환될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 아민 그룹-함유 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 201로 표시된 화합물, 상기 화학식 202로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화합물 HT28 내지 HT33 중 하나, 하기 화합물 CP1 내지 CP6 중 하나, β-NPB 또는 이의 임의의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure 112021138987485-pat00193
Figure 112021138987485-pat00194
[전자 장치]
상기 발광 소자는 각종 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치는, 발광 장치, 인증 장치 등일 수 있다.
상기 전자 장치(예를 들면, 발광 장치)는, 상기 발광 소자 외에, i) 컬러 필터, ii) 색변환층, 또는 iii) 컬러 필터 및 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층은 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자로부터 방출되는 광은 청색광 또는 백색광일 수 있다. 상기 발광 소자에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 일 구현예에 따르면, 상기 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 제1기판을 포함할 수 있다. 상기 제1기판은 복수의 부화소 영역을 포함하고, 상기 컬러 필터는 상기 복수의 부화소 영역 각각에 대응하는 복수의 컬러 필터 영역을 포함하고, 상기 색변환층은 상기 복수의 부화소 영역 각각에 대응하는 복수의 색변환 영역을 포함할 수 있다.
상기 복수의 부화소 영역 사이에 화소 정의막이 배치되어 각각의 부화소 영역이 정의된다.
상기 컬러 필터는 복수의 컬러 필터 영역 및 복수의 컬러 필터 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 색변환층은 복수의 색변환 영역 및 복수의 색변환 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은, 제1색광을 방출하는 제1영역; 제2색광을 방출하는 제2영역; 및/또는 제3색광을 방출하는 제3영역을 포함하고, 상기 제1색광, 상기 제2색광 및/또는 상기 제3색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1색광은 적색광이고, 상기 제2색광은 녹색광이고, 상기 제3색광은 청색광일 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은 양자점을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1영역은 적색 양자점을 포함하고, 상기 제2영역은 녹색 양자점을 포함하고, 상기 제3영역은 양자점을 포함하지 않을 수 있다. 양자점에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 제1영역, 상기 제2영역 및/또는 상기 제3영역은 각각 산란체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자는 제1광을 방출하고, 상기 제1영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제1-1색광을 방출하고, 상기 제2영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제2-1색광을 방출하고, 상기 제3영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제3-1색광을 방출할 수 있다. 이 때, 상기 제1-1색광, 상기 제2-1색광 및 상기 제3-1색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1광은 청색광일 수 있고, 상기 제1-1색광은 적색광일 수 있고, 상기 제2-1색광은 녹색광일 수 있고, 상기 제3-1색광은 청색광일 수 있다.
상기 전자 장치는, 상술한 바와 같은 발광 소자 외에 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 상기 발광 소자의 제1전극 및 제2전극 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 발광 소자를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층과 상기 발광 소자 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자로 외기 및 수분이 침투하는 것을 차단한다. 상기 밀봉부는 투명한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함하는 밀봉 기판일 수 있다. 상기 밀봉부는 유기층 및/또는 무기층을 1층 이상 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 상기 밀봉부가 박막 봉지층일 경우, 상기 전자 장치는 플렉시블할 수 있다.
상기 밀봉부 상에는, 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층 외에, 상기 전자 장치의 용도에 따라 다양한 기능층이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기능층의 예는, 터치스크린층, 편광층, 등을 포함할 수 있다. 상기 터치스크린층은, 감압식 터치스크린층, 정전식 터치스크린층 또는 적외선식 터치스크린층일 수 있다. 상기 인증 장치는, 예를 들면, 생체(예를 들어, 손가락 끝, 눈동자 등)의 생체 정보를 이용하여 개인을 인증하는 생체 인증 장치일 수 있다.
상기 인증 장치는 상술한 바와 같은 발광 소자 외에 생체 정보 수집 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 각종 디스플레이, 광원, 조명, 퍼스널 컴퓨터(예를 들면, 모바일형 퍼스널 컴퓨터), 휴대 전화, 디지털 사진기, 전자 수첩, 전자 사전, 전자 게임기, 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 맥박 계측 장치, 맥파 계측 장치, 심전표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 프로젝터 등으로 응용될 수 있다.
[도 2 및 3에 대한 설명]
도 2는 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 장치의 단면도이다.
도 2의 발광 장치는 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 소자 및 발광 소자를 밀봉하는 봉지부(300)를 포함한다.
상기 기판(100)은 가요성 기판, 유리 기판, 또는 금속 기판일 수 있다. 상기 기판(100) 상에는 버퍼층(210)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(210)은 기판(100)을 통한 불순물의 침투를 방지하며 기판(100) 상부에 평탄한 면을 제공하는 역할을 할 수 있다.
상기 버퍼층(210) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(220), 게이트 전극(240), 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)을 포함할 수 있다.
상기 활성층(220)은 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기 반도체, 유기 반도체 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있으며, 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함한다.
상기 활성층(220)의 상부에는 활성층(220)과 게이트 전극(240)을 절연하기 위한 게이트 절연막(230)이 배치될 수 있고, 게이트 절연막(230) 상부에는 게이트 전극(240)이 배치될 수 있다.
상기 게이트 전극(240)의 상부에는 층간 절연막(250)이 배치될 수 있다. 상기 층간 절연막(250)은 게이트 전극(240)과 소스 전극(260) 사이 및 게이트 전극(240)과 드레인 전극(270) 사이에 배치되어 이들을 절연하는 역할을 한다.
상기 층간 절연막(250) 상에는 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)이 배치될 수 있다. 층간 절연막(250) 및 게이트 절연막(230)은 활성층(220)의 소스 영역 및 드레인 영역이 노출하도록 형성될 수 있고, 이러한 활성층(220)의 노출된 소스 영역 및 드레인 영역과 접하도록 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)이 배치될 수 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터(TFT)는 발광 소자에 전기적으로 연결되어 발광 소자를 구동시킬 수 있으며, 패시베이션층(280)으로 덮여 보호된다. 패시베이션층(280)은 무기 절연막, 유기 절연막, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 패시베이션층(280) 상에는 발광 소자가 구비된다. 상기 발광 소자는 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)을 포함한다.
상기 제1전극(110)은 패시베이션층(280) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(280)은 드레인 전극(270)의 전체를 덮지 않고 소정의 영역을 노출하도록 배치될 수 있고, 노출된 드레인 전극(270)과 연결되도록 제1전극(110)이 배치될 수 있다.
상기 제1전극(110) 상에 절연물을 포함한 화소 정의막(290)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(290)은 제1전극(110)의 소정 영역을 노출하며, 노출된 영역에 중간층(130)이 형성될 수 있다. 화소 정의막(290)은 폴리이미드 또는 폴리아크릴 계열의 유기막일 수 있다. 도 2에 미도시되어 있으나, 중간층(130) 중 일부 이상의 층은 화소 정의막(290) 상부에까지 연장되어 공통층의 형태로 배치될 수 있다.
상기 중간층(130) 상에는 제2전극(150)이 배치되고, 제2전극(150) 상에는 캡핑층(170)이 추가로 형성될 수 있다. 캡핑층(170)은 제2전극(150)을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 캡핑층(170) 상에는 봉지부(300)가 배치될 수 있다. 봉지부(300)는 발광 소자 상에 배치되어 수분이나 산소로부터 발광 소자를 보호하는 역할을 할 수 있다. 봉지부(300)는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 무기막, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 헥사메틸디실록산, 아크릴계 수지(예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산 등), 에폭시계 수지(예를 들면, AGE(aliphatic glycidyl ether) 등) 또는 이의 임의의 조합을 포함한 유기막, 또는 무기막과 유기막의 조합을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예를 따르는 발광 장치의 단면도이다.
도 3의 발광 장치는, 봉지부(300) 상부에 차광 패턴(500) 및 기능성 영역(400)이 추가로 배치되어 있다는 점을 제외하고는, 도 2의 발광 장치와 동일한 발광 장치이다. 상기 기능성 영역(400)은, i) 컬러 필터 영역, ii) 색변환 영역, 또는 iii) 컬러 필터 영역와 색변환 영역의 조합일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 도 3의 발광 장치에 포함된 발광 소자는 탠덤 발광 소자일 수 있다.
[제조 방법]
상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
[용어의 정의]
본 명세서 중 C3-C60카보시클릭 그룹은 고리-형성 원자로서 탄소로만 이루어진 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로시클릭 그룹은, 탄소 외에, 고리-형성 원자로서 헤테로 원자를 더 포함한 탄소수 1 내지 60의 시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 각각은, 1개의 고리로 이루어진 모노시클릭 그룹 또는 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있는 폴리시클릭 그룹일 수 있다. 예를 들어, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 고리-형성 원자수는 3 내지 61개일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹은 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 모두를 포함한다.
본 명세서 중 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 비포함한 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 포함한 탄소수 1 내지 60의 헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어,
상기 C3-C60카보시클릭 그룹은, i) 그룹 T1 또는 ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 시클로펜타디엔 그룹, 아다만탄 그룹, 노르보르난 그룹, 벤젠 그룹, 펜탈렌 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 헵탈렌 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 인데노페난트렌 그룹, 또는 인데노안트라센 그룹)일 수 있고,
상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 i) 그룹 T2, ii) 2 이상의 그룹 T2가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 iii) 1 이상의 그룹 T2와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T1, ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 그룹 T3, iv) 2 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T3와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 상기 C3-C60카보시클릭 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T4, ii) 2 이상의 그룹 T4가 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iv) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T4, 1 이상의 그룹 T1 및 1 이상의 그룹 T3가이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 그룹 T1은, 시클로프로판 그룹, 시클로부탄 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로부텐 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헥사디엔 그룹, 시클로헵텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르난(norbornane) (또는, 비시클로[2.2.1]헵탄 (bicyclo[2.2.1]heptane)) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 비시클로[1.1.1]펜탄 (bicyclo[1.1.1]pentane) 그룹, 비시클로[2.1.1]헥산 (bicyclo[2.1.1]hexane) 그룹, 비시클로[2.2.2]옥탄 그룹, 또는 벤젠 그룹이고,
상기 그룹 T2는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 테트라진 그룹, 피롤리딘 그룹, 이미다졸리딘 그룹, 디히드로피롤 그룹, 피페리딘 그룹, 테트라히드로피리딘 그룹, 디히드로피리딘 그룹, 헥사히드로피리미딘 그룹, 테트라히드로피리미딘 그룹, 디히드로피리미딘 그룹, 피페라진 그룹, 페트라히드로피라진 그룹, 디히드로피라진 그룹, 테트라히드로피리다진 그룹, 또는 디히드로피리다진 그룹이고,
상기 그룹 T3는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 또는 보롤(borole) 그룹이고,
상기 그룹 T4는, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹 또는 테트라진 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이란 용어는, 당해 용어가 사용된 화학식의 구조에 따라, 임의의 시클릭 그룹에 축합되어 있는 그룹, 1가 그룹 또는 다가 그룹(예를 들면, 2가 그룹, 3가 그룹, 4가 그룹 등)일 수 있다. 예를 들어, "벤젠 그룹"은 벤조 그룹, 페닐기, 페닐렌기 등일 수 있는데, 이는 "벤젠 그룹"이 포함된 화학식의 구조에 따라, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이다.
예를 들어, 1가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있고, 2가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-이소펜틸기, n-헥실기, 이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, n-헵틸기, 이소헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, n-노닐기, 이소노닐기, sec-노닐기, tert-노닐기, n-데실기, 이소데실기, sec-데실기, tert-데실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에티닐기, 프로피닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl)(또는, 비시클로[2.2.1]헵틸기(bicyclo[2.2.1]heptyl)), 비시클로[1.1.1]펜틸기(bicyclo[1.1.1]pentyl), 비시클로[2.1.1]헥실기(bicyclo[2.1.1]hexyl), 비시클로[2.2.2]옥틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 펜탈레닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헵탈레닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트롤리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기 등이 포함된다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 인데닐기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 인데노페난트레닐기, 인데노안트라세닐기 등이 포함된다. 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 원자 외에 적어도 하나의 헤테로 원자를 더 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 벤조인돌일기, 나프토인돌일기, 이소인돌일기, 벤조이소인돌일기, 나프토이소인돌일기, 벤조실롤일기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 카바졸일기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 아자카바졸일기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기, 아자디벤조티오페닐기, 아자디벤조퓨라닐기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사디아졸일기, 티아디아졸일기, 벤조피라졸일기, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조옥사디아졸일기, 벤조티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조트리아지닐기, 이미다조피라지닐기, 이미다조피리다지닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 벤조인돌로카바졸일기, 벤조카바졸일기, 벤조나프토퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 벤조나프토실롤일기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조퓨로디벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 C7-C60아릴알킬기는 -A104A105(여기서, A104는 C1-C54알킬렌기이고, A105는 C6-C59아릴기임)를 가리키고, 본 명세서 중 C2-C60헤테로아릴알킬기는 -A106A107(여기서, A106은 C1-C59알킬렌기이고, A107은 C1-C59헤테로아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 "R10a"는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
일 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;일 수 있다.
본 명세서 중 헤테로 원자는, 탄소 원자를 제외한 임의의 원자를 의미한다. 상기 헤테로 원자의 예는, O, S, N, P, Si, B, Ge, Se, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서 중 제3열 전이 금속(third-row transition metal)은 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 등을 포함한다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 또는 모이어티 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 합성예 중 "A 대신 B를 사용하였다"란 표현 중 A의 몰당량과 B의 몰당량은 서로 동일하다.
[실시예]
합성예 1(화합물 BD02의 합성)
Figure 112021138987485-pat00195
Figure 112021138987485-pat00196
중간체 IM02-1의 합성
중간체 IM2-4(N 1-([1,1':3',1''-terphenyl]-2'-yl-2,2'',3,3'',4,4'',5,5'',6-d 9)benzene-1,2-diamine) (3.9 g, 11.4 mmol), 2-(3-bromophenoxy)-9-(4-methyl-5-(phenyl-d 5)pyridin-2-yl)-9H-carbazole, 중간체 IM2-5, (5.8 g, 11.4 mmol), Pd2(dba)3 (0.2 g, 0.2 mmol), SPhos (1.9 g, 4.6 mmol) 및 NaO tert Bu (1.7 g, 18.2 mmol)을 반응 용기에 넣고 톨루엔 114 mL에 현탁시킨 다음, 가온하여 120℃에서 4시간 교반하였다. 반응 종결 후 상온으로 식히고 300 mL 증류수를 첨가한 다음, 에틸아세테이트를 이용하여 유기층을 추출하고, 추출된 유기층을 포화염화나트륨 수용액으로 세척하고 소듈설페이트로 건조하였다. 이로부터 수득한 결과물에 대하여 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 중간체 IM02-1 (6.7 g, 8.6 mmol)를 75% 수율로 수득하였다.
중간체 IM02-2의 합성
중간체 IM02-1 (6.7 g, 8.6 mmol), triethyl orthoformate 86 mL (516 mmol) 및 HCl, 37%, 1.0 mL (10.3 mmol)를 반응 용기에 넣고 가온하여 80℃에서 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 상온으로 식히고 생성된 고체를 여과하여 에테르로 세척한 후, 세척된 고체를 건조하여 중간체 IM02-2 (6.3 g, 7.7 mmol)를 90% 수율로 수득하였다.
중간체 IM02-3의 합성
중간체 IM02-2 (6.3 g, 7.7 mmol), NH4PF6 (3.8 g, 23.1 mmol)을 반응 용기에 넣고 메틸알코올 100 mL와 물 50 mL의 혼합 용액에 현탁시킨 후, 상온에서 24시간 교반하였다. 반응 종결 후 생성된 고체를 여과하여 에테르로 세척시킨 후, 세척된 고체를 건조하여 중간체 IM02-3 (6.4 g, 6.9 mmol)을 90% 수율로 수득하였다.
화합물 BD02의 합성
중간체 IM02-3 (6.4 g, 6.9 mmol)과 Dichloro(1,5-cyclooctadiene)platinum (2.8 g, 7.6 mmol), 및 NaOAc (1.7 g, 20.7 mmol)을 1,4-dioxane 150 ml에 현탁시킨 후, 가온하여 110 ℃에서 72시간 교반하였다. 반응 종결 후 상온으로 식히고 150 mL의 증류수를 첨가하고, 에틸아세테이트를 이용하여 유기층을 추출한 후, 추출된 유기층을 NaCl 수용액으로 세척하고 MgSO4로 건조하였다. 이로부터 수득한 결과물에 대하여 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 화합물 BD02 (2.3 g, 2.4 mmol)를 35% 수율로 수득하였다.
합성예 2(화합물 BD04의 합성)
Figure 112021138987485-pat00197
Figure 112021138987485-pat00198
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM04-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-methyl-5-(phenyl-d 5)pyridin-2-yl)-6-phenyl-9H-carbazole) (6.7 g, 11.4 mmol), 중간체 IM04-1, 중간체 IM04-2 및 중간체 IM04-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD04 (2.3 g, 2.2 mmol)를 32% 수율로 수득하였다.
합성예 3(화합물 BD23의 합성)
Figure 112021138987485-pat00199
Figure 112021138987485-pat00200
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM23-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(5-(4-(tert-butyl)phenyl)-4-methylpyridin-2-yl)-9H-carbazole) (6.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IM23-1, 중간체 IM23-2 및 중간체 IM23-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD23 (2.5 g, 2.4 mmol)를 35% 수율로 수득하였다.
합성예 4(화합물 BD58의 합성)
Figure 112021138987485-pat00201
Figure 112021138987485-pat00202
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM58-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(5-(4-(tert-butyl)phenyl)-4-(methyl-d 3)pyridin-2-yl)-9H-carbazole) (6.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IM58-1, 중간체 IM58-2 및 중간체 IM58-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD58 (2.6 g, 2.6 mmol)를 37% 수율로 수득하였다.
합성예 5(화합물 BD71의 합성)
Figure 112021138987485-pat00203
Figure 112021138987485-pat00204
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM71-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(tert-butyl)-5-phenylpyridin-2-yl)-9H-carbazole) (6.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IM71-1, 중간체 IM71-2 및 중간체 IM71-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD71 (1.6 g, 1.6 mmol)를 23% 수율로 수득하였다.
합성예 6(화합물 BD72의 합성)
Figure 112021138987485-pat00205
Figure 112021138987485-pat00206
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM72-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(tert-butyl)-5-(phenyl-d 5)pyridin-2-yl)-9H-carbazole) (6.3 g, 11.4 mmol), 중간체 IM72-1, 중간체 IM72-2 및 중간체 IM72-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD72 (1.8 g, 1.7 mmol)를 25% 수율로 수득하였다.
합성예 7(화합물 BD323의 합성)
Figure 112021138987485-pat00207
Figure 112021138987485-pat00208
중간체 IM02-4, 중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM323-4(N 1-(3,5-di-tert-butyl-[1,1':3',1''-terphenyl]-2'-yl-2'',3'',4'',5'',6''-d 5)benzene-1,2-diamine) (5.2 g, 11.4 mmol), 중간체 IM323-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(methyl-d 3)-5-(phenyl-d 5)pyridin-2-yl-3,6-d 2)-9H-carbazole) (5.9 g, 11.4 mmol), 중간체 IM323-1, 중간체 IM323-2 및 중간체 IM323-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD323 (2.8 g, 2.6 mmol)를 37% 수율로 수득하였다.
합성예 8(화합물 BD325의 합성)
Figure 112021138987485-pat00209
Figure 112021138987485-pat00210
중간체 IM323-5, 중간체 IM323-1, 중간체 IM323-2 및 중간체 IM323-3 대신 중간체 IM325-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(5-(phenyl-d 5)-4-(propan-2-yl-d 7)pyridin-2-yl-3,6-d2)-9H-carbazole) (6.2 g, 11.4 mmol), 중간체 IM325-1, 중간체 IM325-2 및 중간체 IM325-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 7과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD325 (2.7 g, 2.4 mmol)를 35% 수율로 수득하였다.
합성예 9(화합물 BD327의 합성)
Figure 112021138987485-pat00211
Figure 112021138987485-pat00212
중간체 IM323-5, 중간체 IM323-1, 중간체 IM323-2 및 중간체 IM323-3 대신 중간체 IM327-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(2-(methyl-d 3)propyl-2,3,3,3-d4)-5-(phenyl-d5)pyridin-2-yl-3,6-d 2)-9H-carbazole) (6.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IM327-1, 중간체 IM327-2 및 중간체 IM327-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 7과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD327 (3.0 g, 2.6 mmol)를 38% 수율로 수득하였다.
합성예 10(화합물 BD329의 합성)
Figure 112021138987485-pat00213
Figure 112021138987485-pat00214
중간체 IM02-4, 중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IM329-4(N 1 -(3,5,5'-tri-tert-butyl-[1,1':3',1''-terphenyl]-2'-yl-2'',3'',4'',5'',6''-d 5)benzene-1,2-diamine) (5.8 g, 11.4 mmol), 중간체 IM323-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(methyl-d 3)-5-(phenyl-d 5)pyridin-2-yl-3,6-d 2)-9H-carbazole) (5.9 g, 11.4 mmol), 중간체 IM329-1, 중간체 IM329-2 및 중간체 IM329-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD329 (3.0 g, 2.6 mmol)를 38% 수율로 수득하였다.
합성예 11(화합물 BD331의 합성)
Figure 112021138987485-pat00215
Figure 112021138987485-pat00216
중간체 IM323-5, 중간체 IM329-1, 중간체 IM329-2 및 중간체 IM329-3 대신 중간체 IM325-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(5-(phenyl-d 5)-4-(propan-2-yl-d 7)pyridin-2-yl-3,6-d2)-9H-carbazole) (6.2 g, 11.4 mmol), 중간체 IM331-1, 중간체 IM331-2 및 중간체 IM331-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD331 (3.0 g, 2.6 mmol)를 37% 수율로 수득하였다.
합성예 12(화합물 BD333의 합성)
Figure 112021138987485-pat00217
Figure 112021138987485-pat00218
중간체 IM323-5, 중간체 IM329-1, 중간체 IM329-2 및 중간체 IM329-3 대신 중간체 IM327-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(2-(methyl-d 3)propyl-2,3,3,3-d4)-5-(phenyl-d5)pyridin-2-yl-3,6-d 2)-9H-carbazole) (6.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IM333-1, 중간체 IM333-2 및 중간체 IM333-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 10과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 BD333 (3.0 g, 2.5 mmol)를 36% 수율로 수득하였다.
비교 합성예 A(화합물 A의 합성)
Figure 112021138987485-pat00219
Figure 112021138987485-pat00220
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IMA-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4-(tert-butyl)pyridin-2-yl)-9H-carbazole) (5.4 g, 11.4 mmol), 중간체 IMA-1, 중간체 IMA-2 및 중간체 IMA-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 A (2.1 g, 2.3 mmol)를 33% 수율로 수득하였다.
비교 합성예 B(화합물 B의 합성)
Figure 112021138987485-pat00221
Figure 112021138987485-pat00222
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IMB-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(5-phenylpyridin-2-yl)-9H-carbazole) (5.6 g, 11.4 mmol), 중간체 IMB-1, 중간체 IMB-2 및 중간체 IMB-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 B (2.3 g, 2.4 mmol)를 35% 수율로 수득하였다.
비교 합성예 C(화합물 C의 합성)
Figure 112021138987485-pat00223
Figure 112021138987485-pat00224
중간체 IM02-5, 중간체 IM02-1, 중간체 IM02-2 및 중간체 IM02-3 대신 중간체 IMC-5(2-(3-bromophenoxy)-9-(4,5-dimethylpyridin-2-yl)-9H-carbazole) (5.1 g, 11.4 mmol), 중간체 IMC-1, 중간체 IMC-2 및 중간체 IMC-3 각각을 차례로 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여, 화합물 B (1.9 g, 2.1 mmol)를 31% 수율로 수득하였다.
상기 합성예 1 내지 12 및 비교 합성예 A 내지 C에서 합성된 화합물들의 1H NMR 및 HR-MS(High-Resolution Mass) 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 합성예 1 내지 12에서 합성된 화합물 이외의 다른 화합물들의 합성 방법은, 상기 합성 경로 및 원료 물질을 참조하여 기술 분야에 숙련된 이들에게 용이하게 인식될 수 있다.
화합물
 1H NMR (CDCl3 , 500 MHz) HR-MS (m/z)
[M+]
found calc.
BD02 δ 9.02 (s, 1H), 8.15 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 8.11 (d, 3 J H-H = 7.0 Hz, 1H), 7.97 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.91 (s, 1H), 7.79 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.52-7.37 (m, 4H), 7.33-7.23 (m, 3H), 7.20 (t, 3 J H-H = 7.8 Hz, 4 J H-H = 1.0 Hz, 1H), 7.07 (dd, 3 J H-H = 8.2 Hz, 4 J H-H =0.9 Hz, 1H), 6.98 (t, 3 J H-H = 7.4 Hz, 1H), 6.74 (d, 3 J H-H = 7.8 Hz, 1H), 6.72 (dd, 3 J H-H = 7.7 Hz, 4 J H-H = 1.5 Hz, 1H), 2.27 (s, 3H). 979.35379 979.35511
BD04 δ 9.03 (s, 1H), 8.31 (d, 4 J H-H = 1.4 Hz, 1H), 8.20 (d, 3 J H-H = 8.4 Hz, 1H), 7.97 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.93 (s, 1H), 7.84-7.82 (m, 3H), 7.75 (dd, 3 J H-H = 8.4 Hz, 4 J H-H =1.6 Hz, 1H), 7.54 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 2H), 7.49 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 7.42-7.38 (m, 2H), 7.35-7.31 (m, 1H), 7.27-7.24 (m, 1H), 7.19 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 2H), 7.08 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.97 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 6.74 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 6.72 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 2.28 (s, 3H). 1055.38752 1054.37914
BD23 δ 9.02 (s, 1H), 8.15 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 8.11 (dd, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.6 Hz, 1H), 7.97 (d, 3 J H-H = 8.4 Hz, 1H), 7.89 (s, 1H), 7.78 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.52-7.48 (m, 2H), 7.43 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.8 Hz, 1H), 7.39 (t, 3 J H-H = 7.7 Hz, 1H), 7.32 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.28-7.24 (m, 3H), 7.18 (td, 3 J H-H = 8.2 Hz, 4 J H-H = 1.0 Hz, 1H), 7.07 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.8 Hz, 1H), 6.98-6.94 (m, 4H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.62 (dd, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H = 1.5 Hz, 1H), 2.29 (s, 3H), 1.12 (s, 9H). 1030.38623 1029.38633
BD58 δ 9.02 (s, 1H), 8.15 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 8.11 (dd, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.6 Hz, 1H), 7.97 (d, 3 J H-H = 8.4 Hz, 1H), 7.89 (s, 1H), 7.78 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.52-7.48 (m, 2H), 7.43 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.8 Hz, 1H), 7.39 (t, 3 J H-H = 7.7 Hz, 1H), 7.32 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.28-7.24 (m, 3H), 7.18 (td, 3 J H-H = 8.2 Hz, 4 J H-H = 1.0 Hz, 1H), 7.07 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H =0.8 Hz, 1H), 6.98-6.94 (m, 4H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.62 (dd, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H = 1.5 Hz, 1H), 1.12 (s, 9H). 1033.38733 1032.39788
BD71 δ 8.85 (s, 1H), 8.15 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 8.11 (s, 1H), 8.09 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 7.94 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.82 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.60 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.56-7.48 (m, 4H), 7.43 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 4 J H-H = 0.7 Hz, 2H), 7.37-7.33 (m, 3H), 7.32 (m, 2H), 7.22 (t, 3 J H-H = 8.0 Hz, 1H), 7.18 (td, 3 J H-H = 7.8 Hz, 4 J H-H = 1.0 Hz, 1H), 7.04 (dd, 3 J H-H = 8.1 Hz, 4 J H-H = 0.8 Hz, 1H), 6.97 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H = 0.6 Hz, 1H), 6.76 (d, 3 J H-H = 8.0 Hz, 1H), 1.10 (s, 9H). 1016.36847 1015.36340
BD72 δ 8.85 (s, 1H), 8.15 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 8.11 (s, 1H), 8.09 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 7.94 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.82 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.60 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.56-7.51 (m, 2H), 7.43 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 4 J H-H = 0.7 Hz, 2H), 7.37 (dd, 3 J H-H = 7.5 Hz, 4 J H-H = 1.7 Hz, 1H), 7.32 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 7.22 (t, 3 J H-H = 8.0 Hz, 1H), 7.18 (td, 3 J H-H = 7.8 Hz, 4 J H-H = 1.0 Hz, 1H), 7.04 (dd, 3 J H-H = 8.1 Hz, 4 J H-H = 0.8 Hz, 1H), 6.97 (td, 3 J H-H = 7.6 Hz, 4 J H-H = 0.6 Hz, 1H), 6.76 (d, 3 J H-H = 8.0 Hz, 1H), 1.10 (s, 9H). 1021.40159 1021.40206
BD323 δ 8.05 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 7.96 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.85-7.83 (m, 2H), 7.77 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.53 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.47-7.46 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.34-7.33 (m, 1H), 7.31 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.24-7.18 (m, 1H), 7.13 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.06-6.93 (m, 2H), 6.81 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.76 (s, 1H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.49 (s (br), 2H), 1.27 (s, 18H). 1090.47312 1090.47194
BD325 δ 8.04 (d, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.93 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.86-7.83 (m, 2H), 7.77 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.53 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.47-7.46 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.34-7.33 (m, 1H), 7.29 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.23-7.17 (m, 1H), 7.10 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.05-6.96 (m, 2H), 6.82 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.76 (s, 1H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.43 (s (br), 2H), 1.26 (s, 18H). 1122.52968 1122.52835
BD327 δ 8.05 (d, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.91 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.88-7.81 (m, 2H), 7.78 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.54 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.49-7.46 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.36-7.34 (m, 1H), 7.25 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.23-7.17 (m, 1H), 7.11 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.06-6.96 (m, 2H), 6.82 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.76 (s, 1H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.43 (s (br), 2H), 2.49 (d, 3 J H-H = 0.7 Hz, 2H), 1.25 (s, 18H). 1136.54515 1136.54400
BD329 δ 8.05 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 7.95 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.89 (t, 3 J H-H = 8.5 Hz, 1H), 7.77 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.53 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.47-7.43 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.34-7.33 (m, 1H), 7.31 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.24-7.18 (m, 1H), 7.13 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.05-6.93 (m, 2H), 6.81 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.76 (s, 1H), 6.73 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.49 (s (br), 2H), 1.47 (s, 9H), 1.06 (s, 9H), 0.34 (s, 9H). 1146.53467 1146.53454
BD331 δ 8.04 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 7.96 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.90 (t, 3 J H-H = 8.5 Hz, 1H), 7.77 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.53 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.48-7.43 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.35-7.33 (m, 1H), 7.32 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.25-7.19 (m, 1H), 7.12 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.04-6.92 (m, 2H), 6.80 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.78 (s, 1H), 6.74 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.48 (s (br), 2H), 1.47 (s, 9H), 1.06 (s, 9H), 0.34 (s, 9H). 1178.59216 1178.59095
BD333 δ 8.06 (d, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 7.94 (d, 3 J H-H = 8.3 Hz, 1H), 7.90 (t, 3 J H-H = 8.5 Hz, 1H), 7.77 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.53 (t, 3 J H-H = 7.2 Hz, 1H), 7.47-7.43 (m, 1H), 7.40-7.37 (m, 1H), 7.37-7.36 (m, 1H), 7.30 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.24-7.18 (m, 1H), 7.13 (t, 3 J H-H = 7.6 Hz, 1H), 7.05-6.93 (m, 2H), 6.81 (t, 3 J H-H = 7.5 Hz, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.72 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.49 (s (br), 2H), 2.50 (d, 3 J H-H = 0.7 Hz, 2H), 1.47 (s, 9H), 1.06 (s, 9H), 0.34 (s, 9H). 1192.60701 1192.60660
A δ 9.00 (d, 3 J H-H = 5.9 Hz, 1H), 8.09-8.08 (m, 3H), 7.99 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.76 (d, 3 J H-H = 5.9 Hz, 1H), 7.52-7.48 (m, 3H), 7.42 (t, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 7.32 (d, 3 J H-H = 8.6 Hz, 1H), 7.26-7.23 (m, 4H), 7.07 (d, 3 J H-H = 8.8 Hz, 1H), 7.04 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 6.87 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.19 (d, 3 J H-H = 6.2 Hz, 1H), 1.29 (s, 9H). 939.33591 939.33210
B δ 9.01 (s, 1H), 8.04-8.00 (m, 3H), 7.98 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.76 (d, 3 J H-H = 5.9 Hz, 1H), 7.52-7.48 (m, 5H), 7.41-7.32 (m, 3H), 7.26-7.23 (m, 6H), 7.07 (d, 3 J H-H = 8.8 Hz, 1H), 7.04 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 6.87 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.19 (d, 3 J H-H = 6.2 Hz, 1H). 959.30066 959.30025
C δ 8.7 (d, 3 J H-H = 6.0 Hz, 1H), 8.07-8.05 (m, 2H), 7.98 (d, 3 J H-H = 8.2 Hz, 1H), 7.76 (d, 3 J H-H = 5.9 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H) 7.51-7.48 (m, 2H), 7.40 (t, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 7.33 (d, 3 J H-H = 8.6 Hz, 1H), 7.26-7.23 (m, 4H), 7.08 (d, 3 J H-H = 8.8 Hz, 1H), 7.04 (d, 3 J H-H = 7.1 Hz, 1H), 6.86 (d, 3 J H-H = 8.1 Hz, 1H), 6.19 (d, 3 J H-H = 6.2 Hz, 1H), 2.40 (s, 3H), 2.37 (s, 3H). 910.30478 910.30080
평가예 1
표 2의 방법에 따라 화합물 BD02, BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C의 각각의 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨을 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
HOMO 에너지 레벨 평가 방법 Cyclic voltammetry (CV) (전해질: 0.1 M Bu4NPF6 / 용매: DMF (dimethylforamide)을 / 전극: 3전극 시스템(작업전극: GC, 기준전극: Ag/AgCl, 보조전극: Pt))를 이용하여 각 화합물의 전위(V)-전류(A) 그래프를 얻을 후, 상기 그래프의 산화 온셋(oxidation onset)으로부터 각 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 계산함
LUMO 에너지 레벨 평가 방법 Cyclic voltammetry (CV) (전해질: 0.1 M Bu4NPF6 / 용매: DMF (dimethylforamide)을 / 전극: 3전극 시스템(작업전극: GC, 기준전극: Ag/AgCl, 보조전극: Pt))를 이용하여 각 화합물의 전위(V)-전류(A) 그래프를 얻을 후, 상기 그래프의 환원 온셋(reduction onset)으로부터 각 화합물의 LUMO 에너지 레벨을 계산함
화합물 No. HOMO (eV) LUMO (eV)
BD02 -5.28 -2.12
BD04 -5.29 -2.13
BD23 -5.28 -1.97
BD58 -5.28 -1.97
BD71 -5.29 -2.06
BD72 -5.29 -2.06
BD323 -5.29 -1.96
BD325 -5.30 -2.11
BD327 -5.29 -2.14
BD329 -5.28 -1.93
BD331 -5.30 -2.11
BD333 -5.29 -2.13
A -5.28 -2.11
B -5.30 -2.15
C -5.29 -2.08
Figure 112021138987485-pat00225
Figure 112021138987485-pat00226
Figure 112021138987485-pat00227
Figure 112021138987485-pat00228
평가예 2
CH2Cl2 용액 중 PMMA 및 화합물 BD02(PMMA 대비 4wt%)를 혼합한 후, 이로부터 수득한 결과물을 스핀 코터를 이용하여 석영 기판 상에 코팅한 다음, 80℃의 오븐에서 열처리한 후, 실온으로 냉각시켜 40nm 두께의 필름 BD02를 제조하였다. 이어서, 화합물 BD02 대신, 화합물 BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 각각을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 필름 BD02의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여, 필름 BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 를 제조하였다.
상기 필름 BD02, BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 각각의 발광 스펙트럼을 Hamamatsu社의 Quantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometer(제논 광원(xenon light source), 모노크로메터(monochromator), 포토닉 멀티채널 분석기(photonic multichannel analyzer), 및 적분구(integrating sphere)가 장착되어 있고, PLQY measurement software (Hamamatsu Photonics, Ltd., Shizuoka, Japan)를 채용하였음)를 이용하여 측정하였다. 측정시에는 여기파장을 320nm에서 380nm까지 10nm 간격으로 스캔하여 측정하였고, 이 중에서 340nm의 여기파장에서 측정된 스펙트럼을 취하여, 이로부터 각 필름에 포함된 유기금속 화합물의 최대 발광 파장(발광 피크 파장) 및 반치폭(FWHM)을 구하여 하기 표 4에 요약하였다.
이어서, 상기 필름 BD02, BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 각각의 발광 양자 효율을, Hamamatsu社의 Quantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometer를 이용하여 여기파장을 320nm에서 380nm까지 10nm 간격으로 스캔하여 측정한 후, 340nm의 여기파장에서 측정된 발광 양자 효율(PLQY)을 취하여, 이로부터 각 필름에 포함된 유기금속 화합물의 발광 양자 효율을 구하여 표 4에 요약하였다.
필름 No. 필름에 포함된 유기금속 화합물
(4 wt% in PMMA)		 최대 발광 파장 (nm) 발광 반치폭 (nm) PLQY (%)
BD02 BD02 455 21 91
BD04 BD04 457 21 95
BD23 BD23 455 21 93
BD58 BD58 455 21 96
BD71 BD71 456 21 90
BD72 BD72 456 21 91
BD323 BD323 455 20 93
BD325 BD325 456 20 96
BD327 BD327 456 20 97
BD329 BD329 455 20 96
BD331 BD331 456 20 97
BD333 BD333 456 20 97
A A 456 41 90
B B 458 48 82
C C 456 43 87
상기 표 4로부터 화합물 BD02, BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331 및 BD333는, 화합물 A 내지 C에 비하여, 동등 또는 우수한 PLQY를 가지면서, 상대적으로 작은 FWHM을 갖는 청색광을 방출함을 확인할 수 있다.
평가예 3
10-7 torr의 진공도에서 쿼츠 기판 상에 진공 공증착하여 40nm 두께의 필름 1을 제작하였다. 여기서, 화합물 각각의 함량은, 화합물 ETH2와 화합물 HTH29의 중량비는 3 : 7이 되고, 화합물 BD02의 함량은 필름 100 중량부당 10 중량부가 되도록 조절하였다. 이어서, 화합물 BD02 대신, 화합물 BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 각각을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 필름 1의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여, 필름 2 내지 12, A1, B1 및 C1를 제조하였다.
상기 필름 1 내지 12, A1, B1 및 C1 각각에 대하여 PicoQuant사의 TRPL 측정시스템인 FluoTime 300과 PicoQuant사의 pumping source인 PLS340 (여기 파장 = 340 나노미터, spectral width = 20나노미터)을 이용하여, PL 스펙트럼을 상온에서 평가한 후, 상기 스펙트럼의 main peak의 파장을 결정하고, PLS340이 상기 각각의 필름에 가하는 photon pulse (pulse width = 500 피코초)에 의해 상기 각각의 필름으로부터 main peak의 파장에서 방출되는 photon의 개수를 Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)을 기반으로 시간에 따라 측정하는 것을 반복하여, fitting이 충분히 가능한 TRPL 커브를 구하였다. 이로부터 얻은 결과에 하나 이상의 exponential decay function을 fitting하여 필름 1 내지 12, A1, B1 및 C1 각각의 Tdecay(Ex), 즉, 감쇠 시간(decay time)을 구하여, 그 결과를 표 5에 기재하였다. Fitting에 사용되는 function은 하기 <식 20>과 같고, fitting에 사용된 각 exponential decay function으로부터 얻은 Tdecay 중 가장 큰 값을 Tdecay(Ex)로 취하였다. 이 때, TRPL 커브를 구하기 위한 측정 시간과 동일한 측정 시간동안 동일한 측정을 dark상태(상기 소정의 필름으로 입사되는 pumping signal을 차단한 상태임)에서 한 번 더 반복하여 baseline 혹은 background signal 커브를 얻어 fitting에 baseline으로 사용하였다.
<식 20>
Figure 112021138987485-pat00229
필름 No. 필름에 포함된 유기금속 화합물 τ (㎲)
1 BD02 2.42
2 BD04 2.64
3 BD23 2.87
4 BD58 2.64
5 BD71 2.68
6 BD72 2.67
7 BD323 2.61
8 BD325 2.66
9 BD327 2.62
10 BD329 2.63
11 BD331 2.62
12 BD333 2.61
A1 A 2.40
B1 B 2.13
C1 C 2.42
Figure 112021138987485-pat00230
Figure 112021138987485-pat00231
상기 표 5로부터 화합물 BD04, BD23, BD58, BD71, BD72, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331 및 BD333는, 화합물 A 내지 C에 비하여, 긴 발광 감쇠 시간(즉, 높은 발광 전이 속도(Kr))를 가짐을 확인할 수 있다.
평가예 4
화합물 BD23, BD58, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, BD333, A, B 및 C 각각의, 리간드 이동에 필요한 에너지 장벽(energy barriers for ligand migration)인 TSM(migration) 에너지(kcal/mol)를, 각 화합물의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지 기준으로 계산(Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용(M06/6-311g**/LAN2DZ 수준에서 구조 최적화함)함)하고, 그 결과를 표 6에 요약하였다.
화합물 No. TSM(migration) 에너지
(kcal/mol)
BD23 30.57
BD58 29.10
BD323 29.83
BD325 29.36
BD327 29.67
BD329 29.32
BD331 29.48
BD333 29.11
A 27.14
B 20.74
C 20.04
상기 표 6으로부터, 화합물 BD23, BD58, BD323, BD325, BD327, BD329, BD331, 및 BD333 각각은 화합물 A, B 및 C 각각보다 높은 TSM(migration) 에너지를 가짐을 확인할 수 있다.
평가예 5
i) 화합물 ETH18, ii) 화합물 BD02 및 iii) 화합물 ETH18와 화합물 BD02를 2.7 : 1의 중량비로 혼합한 혼합물 각각의 상전이도(도 4 참조)를 setaram社의 SETSYS evolution TG-DTA 기기를 이용하여 평가하고, 이로부터 i) 화합물 ETH18, ii) 화합물 BD02 및 iii) 화합물 ETH18와 화합물 BD02를 2.7 : 1의 중량비로 혼합한 혼합물 각각의 상전이 온도(at 3.5 x 10-3torr)를 평가하여 표 7에 요약하였다.
상전이 온도(Tp, at 3.5 x 10-3torr)
(℃)
화합물 ETH18 372.7
화합물 BD02 368.4
화합물 ETH18와 화합물 BD02를 2.7 : 1의 중량비로 혼합한 혼합물 368.6
Figure 112021138987485-pat00232
상기 표 7로부터, 화합물 ETH18와 화합물 BD02의 상전이 온도 차이의 절대값은 4.3℃인 바, 화합물 ETH18와 화합물 BD02를 2.7 : 1의 중량비로 혼합한 혼합물 중 화합물 ETH18와 화합물 BD02는 실질적으로 동일한 온도에서 기화될 것으로 예측될 수 있다.
실시예 1
애노드로서 15 Ω/cm2 (1200Å) ITO가 형성된 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm x 50mm x 0.7 mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하여 진공 증착 장치에 설치하였다.
상기 애노드 상에 2-TNATA를 진공 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐 아미 노비페닐 (이하, NPB)를 진공 증착하여 300Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에 화합물 BD02(화학식 1로 표시된 유기금속 화합물), 화합물 ETH2(제2화합물) 및 화합물 HTH29(제3화합물)을 진공 증착하여 350Å 두께의 발광층을 형성하였다. 여기서, 상기 화합물 BD02의 함량은 발광층 총중량(100wt%) 당 13wt%이고, 화합물 ETH2와 화합물 HTH29의 중량비는 3.5 : 6.5로 조정하였다.
상기 발광층 상에 화합물 ETH34를 진공 증착하여 50Å 두께의 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 상에 ET46 및 LiQ를 4 : 6의 중량비로 진공 증착하여 310Å 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 수송층 상에 Yb를 진공 증착하여 15Å 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, Mg을 진공 증착하여 800Å 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112021138987485-pat00233
Figure 112021138987485-pat00234
Figure 112021138987485-pat00235
실시예 2 내지 13 및 비교예 A 내지 C
발광층 형성시 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물, 제2화합물, 제3화합물 및/또는 제4화합물로서 각각 표 6에 기재된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 4
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 A 내지 C에서 제작된 유기 발광 소자의 1000cd/m2에서의 구동 전압(V), 색순도(CIEx,y), 발광 효율(cd/A), 색변환 효율(cd/A/y), 최대 발광 파장(nm) 및 수명(T95)을 각각 Keithley MU 236 및 휘도계 PR650을 이용하여 측정하여, 그 결과를 표 8 및 9에 각각 나타내었다. 표 9 중 수명(T95)은 초기 휘도 대비 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간(Hr)을 측정한 것이다. 표 9에, 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 및 제4화합물 각각의 발광층 100wt% 당 중량(wt%) 및 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 중 R44의 화학적 이동(chemical shift)값과 R41의 화학적 이동값 차이의 절대값(ΔCS, Hz)도 표기하였다. 한편, 실시예 1 내지 13 및 비교예 A 내지 C의 전계발광 스펙트럼, 휘도-발광 효율 그래프 및 시간-휘도 그래프는 도 5 내지 19를 각각 참조한다. 도 5 내지 19 중 일부 그래프는 실질적으로 서로 동일하여, 서로 중첩되어 구분되지 않게 도시되어 있을 수 있다(예를 들어, 도 7의 실시예 9와 11의 EL 스펙트럼).
No. 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물 제2화합물 제3화합물 제4화합물 ΔCS
(Hz)		 제2화합물과 제3화합물의 중량비
실시예 1 BD02
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 559 3.5 : 6.5
실시예 2 BD04
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 553 3.5 : 6.5
실시예 3 BD23
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 565 3.5 : 6.5
실시예 4 BD58
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 565 3.5 : 6.5
실시예 5 BD327
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 570 3.5 : 6.5
실시예 6 BD325
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 517 3.5 : 6.5
실시예 7 BD323
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 584 3.5 : 6.5
실시예 8 BD333
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 573 3.5 : 6.5
실시예 9 BD331
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 520 3.5 : 6.5
실시예 10 BD329
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 590 3.5 : 6.5
실시예 11 BD329
(13wt%)		 ETH18 HTH29 - 590 4 : 6
실시예 12 BD329
(13wt%)		 ETH18 HTH29 DFD7
(0.4wt%)		 590 4 : 6
실시예 13 BD329
(13wt%)		 ETH18 HTH29 DFD29
(1.2wt%)		 590 4 : 6
비교예 A A
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 460 3.5 : 6.5
비교예 B B
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 452 3.5 : 6.5
비교예 C C
(13wt%)		 ETH2 HTH29 - 474 3.5 : 6.5
Figure 112021138987485-pat00236
Figure 112021138987485-pat00237
Figure 112021138987485-pat00238
Figure 112021138987485-pat00239
Figure 112021138987485-pat00240
Figure 112021138987485-pat00241
Figure 112021138987485-pat00242
No. ΔCS
(Hz)		 구동
전압
(V)		 CIE(x, y) 발광
효율
(cd/A)		 색변환
효율
(cd/A/y)		 최대 발광 파장
(nm)		 수명
(T95, Hr)
실시예 1 559 4.4 0.137, 0.180 22.7 126.0 462 103.8
실시예 2 553 4.3 0.133, 0.167 23.0 137.6 464 119.0
실시예 3 565 4.1 0.136, 0.174 22.6 129.8 462 121.0
실시예 4 565 4.0 0.136, 0.156 22.8 145.9 461 131.0
실시예 5 570 4.0 0.137, 0.154 21.8 142.0 461 145.0
실시예 6 517 4.1 0.133, 0.148 23.1 156.1 461 149.0
실시예 7 584 4.1 0.134, 0.164 23.3 142.2 462 154.8
실시예 8 573 4.0 0.137, 0.157 22.2 141.0 461 163.0
실시예 9 520 4.1 0.132, 0.154 22.1 142.9 461 152.0
실시예 10 590 4.1 0.134, 0.164 23.2 141.8 462 163.0
실시예 11 590 4.1 0.133, 0.147 22.8 154.7 461 164.4
실시예 12 590 4.1 0.136, 0.119 23.8 171.1 461 192.4
실시예 13 590 4.1 0.132, 0.121 25.2 177.9 464 195.0
비교예 A 460 4.2 0.137, 0.204 23.4 114.8 463 99.4
비교예 B 452 4.8 0.141, 0.213 15.4 72.4 463 87.4
비교예 C 474 4.5 0.136, 0.199 22.3 112.3 463 81.4
표 9로부터, 실시예 1 내지 13의 유기 발광 소자는, 진한 청색광을 방출하면서, 비교예 A 내지 C의 유기 발광 소자에 비하여 우수한 구동 전압, 색순도, 발광 효율, 색변환 효율 및 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
110: 제1전극
150: 유기층
190: 제2전극

Claims (29)

  1. 하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물; 및
    적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 제2화합물, 하기 화학식 3으로 표시된 그룹을 포함한 제3화합물, 지연 형광을 방출할 수 있는 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;
    을 포함하고,
    상기 유기금속 화합물, 제2화합물, 상기 제3화합물 및 제4화합물 각각은 서로 상이한, 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112023501258347-pat00243

    상기 화학식 1 중,
    M은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 구리(Cu)이고,
    X1 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
    i) X1과 M 사이의 결합은 배위 결합이고, ii) X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개는 배위 결합이고, 나머지 2개는 공유 결합이고,
    고리 CY1, CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
    X51은 단일 결합, *-N(R51a)-*', *-B(R51a)-*', *-P(R51a)-*', *-C(R51a)(R51b)-*', *-Si(R51a)(R51b)-*', *-Ge(R51a)(R51b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R51)=*', *=C(R51)-*', *-C(R51a)=C(R51b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
    X52는 단일 결합, *-N(R52a)-*', *-B(R52a)-*', *-P(R52a)-*', *-C(R52a)(R52b)-*', *-Si(R52a)(R52b)-*', *-Ge(R52a)(R52b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R52)=*', *=C(R52)-*', *-C(R52a)=C(R52b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
    L1은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
    b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
    R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이되, R42는 수소 및 중수소가 아니고,
    R41 및 R44는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소이고,
    a1, a2, a3, a4, c1 및 n1은 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이고,
    a1개의 R1 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a2개의 R2 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a3개의 R3 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a4개의 R4 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a 및 R52b 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    상기 R10a는,
    중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기; 또는
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
    이고,
    상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다:
    <화학식 3>
    Figure 112023501258347-pat00244

    상기 화학식 3 중,
    고리 CY71 및 고리 CY72는 서로 독립적으로, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 피리딘 그룹이고,
    X71은 단일 결합이거나, 또는 O, S, N, B, C, Si, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 연결기이고,
    *는 상기 화학식 3 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물; 및
    상기 제2화합물;
    을 포함한, 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 압력 하에서의 상기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물의 상전이 온도와 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 압력 하에서의 상기 제2화합물의 상전이 온도 차이의 절대값이 10℃ 이하인, 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한, 중간층;
    하기 화학식 1로 표시된 유기금속 화합물; 및
    적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 제2화합물, 하기 화학식 3으로 표시된 그룹을 포함한 제3화합물, 지연 형광을 방출할 수 있는 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;
    을 포함하고,
    상기 유기금속 화합물, 제2화합물, 상기 제3화합물 및 제4화합물 각각은 서로 상이한, 발광 소자:
    <화학식 1>
    Figure 112023501258347-pat00274

    상기 화학식 1 중,
    M은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 구리(Cu)이고,
    X1 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
    i) X1과 M 사이의 결합은 배위 결합이고, ii) X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개는 배위 결합이고, 나머지 2개는 공유 결합이고,
    고리 CY1, CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
    X51은 단일 결합, *-N(R51a)-*', *-B(R51a)-*', *-P(R51a)-*', *-C(R51a)(R51b)-*', *-Si(R51a)(R51b)-*', *-Ge(R51a)(R51b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R51)=*', *=C(R51)-*', *-C(R51a)=C(R51b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
    X52는 단일 결합, *-N(R52a)-*', *-B(R52a)-*', *-P(R52a)-*', *-C(R52a)(R52b)-*', *-Si(R52a)(R52b)-*', *-Ge(R52a)(R52b)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R52)=*', *=C(R52)-*', *-C(R52a)=C(R52b)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고,
    L1은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
    b1은 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
    R1 내지 R4, R42, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이되, R42는 수소 및 중수소가 아니고,
    R41 및 R44는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소이고,
    a1, a2, a3, a4, c1 및 n1은 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이고,
    a1개의 R1 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a2개의 R2 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a3개의 R3 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    a4개의 R4 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a 및 R52b 중 2 이상은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    상기 R10a는,
    중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기 C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기; 또는
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
    이고,
    상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다:
    <화학식 3>
    Figure 112023501258347-pat00246

    상기 화학식 3 중,
    고리 CY71 및 고리 CY72는 서로 독립적으로, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 피리딘 그룹이고,
    X71은 단일 결합이거나, 또는 O, S, N, B, C, Si, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 연결기이고,
    *는 상기 화학식 3 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2화합물이 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 발광 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제4화합물이 B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물인, 발광 소자.
  8. 제5항에 있어서,
    i) 상기 유기금속 화합물; 및 ii) 상기 제2화합물, 상기 제3화합물, 상기 제4화합물, 또는 이의 임의의 조합;이, 상기 발광층에 포함되어 있고,
    상기 발광층은 청색광을 방출하는, 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광층은 청색광을 방출하고,
    상기 청색광의 최대 발광 파장이 430nm 내지 475nm이고, 발광 반치폭이 40nm 이하인, 발광 소자.
  10. 제5항의 발광 소자를 포함한, 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고,
    상기 발광 소자의 제1전극이 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    컬러 필터, 색변환층, 터치스크린층, 편광층, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함한, 전자 장치.
  13. 제5항의 발광 소자를 포함한, 소비자 제품.
  14. 제13항에 있어서,
    평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광선 요법 디바이스 및 간판 중 하나인, 소비자 제품.
  15. 삭제
  16. 제5항에 있어서,
    상기 고리 CY1은 i) X1-함유 5원환, ii) 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는, X1-함유 5원환, 또는 iii) X1-함유 6원환이고,
    상기 X1-함유 5원환이 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹 또는 티아디아졸 그룹이고,
    상기 X1-함유 5원환에 선택적으로 축합될 수 있는 6원환 또는 X1-함유 6원환이 벤젠 그룹, 피리딘 그룹 또는 피리미딘 그룹인, 발광 소자.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 고리 CY1이 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹인, 발광 소자.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 고리 CY2, CY3 및 CY4는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 나프토벤조실롤 그룹, 디나프토퓨란 그룹, 디나프토티오펜 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 디나프토실롤 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자나프토벤조퓨란 그룹, 아자나프토벤조티오펜 그룹, 아자벤조카바졸 그룹, 아자벤조플루오렌 그룹, 아자나프토벤조실롤 그룹, 아자디나프토퓨란 그룹, 아자디나프토티오펜 그룹, 아자디벤조카바졸 그룹, 아자디벤조플루오렌 그룹, 또는 아자디나프토실롤 그룹인, 발광 소자.
  19. 제5항에 있어서,
    i) X52가 단일 결합이고,
    Figure 112022142080362-pat00248
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 CY3A 또는 CY3B로 표시된 그룹이거나,
    ii) X52가 단일 결합이 아니고,
    Figure 112022142080362-pat00249
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 CY3C로 표시된 그룹이거나, 또는
    iii) X52가 *-N(R52a)-*'이고, R52a와 R3이 결합하여 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성한, 발광 소자:
    Figure 112022142080362-pat00250

    상기 화학식 CY3A 내지 CY3C 중,
    X3 및 X31 내지 X33은 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
    고리 CY31, CY32 및 CY33에 대한 설명은 각각 제5항 중 고리 CY3에 대한 설명을 참조하고,
    X31과 X3 사이의 결합, X3와 X32 사이의 결합 및 X32와 X33 사이의 결합 각각은 화학 결합이고,
    *"은 X51과의 결합 사이트이고,
    *는 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이고,
    *'은 X52와의 결합 사이트이다.
  20. 제5항에 있어서,
    상기 R1 내지 R4, R51a, R51b, R52a, R52b 및 T1이 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F 또는 시아노기;
    중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C20알킬기 또는 C3-C10시클로알킬기;
    중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기;
    인, 발광 소자.
  21. 제5항에 있어서,
    상기 R42가, 중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기인, 발광 소자.
  22. 제5항에 있어서,
    상기 R42가 *-C(R42a)(R42b)(R42c)로 표시된 그룹이고,
    상기 R42a, R42b 및 R42c는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기이되, R42a, R42b 및 R42c 중 적어도 하나는 수소 또는 중수소인, 발광 소자.
  23. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 1 중 *-(L1)b1-(T1)c1으로 표시된 그룹이 하기 화학식 CY1A로 표시된 그룹인, 발광 소자:
    Figure 112022142080362-pat00251

    상기 화학식 CY1A 중,
    Z20 내지 Z22은 서로 독립적으로, 수소이거나, 또는 제5항 중 R10a에 대한 설명을 참조하고,
    T11 및 T12 각각에 대한 설명은 제5항 중 T1에 대한 설명을 참조하고,
    *는 고리 CY1과의 결합 사이트이다.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 T11 및 T12가 서로 독립적으로, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기, 중수소화 C1-C20알킬기, 불화 C1-C20알킬기, 페닐기, 중수소화 페닐기, 불화 페닐기, (C1-C20알킬)페닐기, 또는 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 디벤조퓨라닐기, 또는 디벤조티오페닐기인, 발광 소자.
  25. 제5항에 있어서,
    하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된, 발광 소자:
    <화학식 1-1>
    Figure 112022142080362-pat00252

    <화학식 1-2>
    Figure 112022142080362-pat00253

    상기 화학식 1-1 및 1-2 중,
    M, X1 내지 X4, X51, L1, b1, T1, c1, R41, R42 및 R44 각각에 대한 설명은 제5항에 기재된 바를 참조하고,
    X11은 C(R11) 또는 N이고, X12는 C(R12) 또는 N이고, X13은 C(R13) 또는 N이고, X14는 C(R14) 또는 N이고,
    R11 내지 R14 각각에 대한 설명은 제5항 중 R1에 대한 설명을 참조하고, R11 내지 R14 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    X21은 C(R21) 또는 N이고, X22는 C(R22) 또는 N이고, X23은 C(R23) 또는 N이고,
    R21 내지 R23 각각에 대한 설명은 제5항 중 R2에 대한 설명을 참조하고, R21 내지 R23 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    X31은 C(R31) 또는 N이고, X32는 C(R32) 또는 N이고, X33은 C(R33) 또는 N이고, X34는 C(R34) 또는 N이고, X35는 C(R35) 또는 N이고, X36은 C(R36) 또는 N이고,
    R31 내지 R36 각각에 대한 설명은 제5항 중 R3에 대한 설명을 참조하고, R31 내지 R36 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
    X45는 C(R45) 또는 N이고, X46은 C(R46) 또는 N이고, X47은 C(R47) 또는 N이고, X48은 C(R48) 또는 N이고, X49는 C(R79) 또는 N이고,
    R45 내지 R49 각각에 대한 설명은 제5항 중 R4에 대한 설명을 참조하고, R45 내지 R49 중 2 이상은 선택적으로(optionally) 서로 결합하여, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
  26. 제5항에 있어서,
    상기 유기금속 화합물의 핵자기공명 분광 데이터 중 R44의 화학적 이동(chemical shift)값과 R41의 화학적 이동값 차이의 절대값이 480Hz 내지 600Hz인, 발광 소자.
  27. 제5항에 있어서,
    상기 유기금속 화합물의 리간드 이동에 필요한 에너지 장벽(energy barriers for ligand migration)인 TSM(migration) 에너지가 28kcal/mol 이상이고, 상기 TSM(migration) 에너지는 상기 유기금속 화합물의 최저 여기 삼중항(T1) 에너지 기준으로 평가된, 발광 소자.
  28. 삭제
  29. 삭제
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