KR20150073848A - 유기 전계발광 물질 및 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올리고카르바졸을 함유하는 신규 유기 화합물에 관한 것이다. 상기 화합물은 유기 발광 다이오드에 유용하다. 상기 화합물은 또한 유기 발광 소자(OLED)의, 전하 수송층 및 전하 차단층에, 그리고 발광층에서 호스트로서 유용하다.

Description

유기 전계발광 물질 및 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT MATERIALS AND DEVICES}
특허 청구된 본 발명은 공동 산학 연구 협약에 따라 하기 당사자 중 하나 이상에 의해, 하기 당사자 중 하나 이상을 위해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상과 연계에 의해 이루어졌다: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 이 협약은 특허 청구한 발명이 만들어진 당일 및 그 전일부터 유효하고, 특허 청구된 발명은 상기 협약의 범주에서 수행된 활동 결과로서 이루어진 것이다.
본 발명의 분야
본 발명은 올리고카르바졸을 함유하는 신규 유기 화합물에 관한 것이다. 상기 화합물은 유기 발광 다이오드에 유용하다. 상기 화합물은 또한 유기 발광 소자(OLED)의, 전하 수송 및 전하 차단 층에, 그리고 발광 층에서 호스트로서 유용하다.
유기 물질을 사용하는 광전자 소자는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 소자를 제조하는데 사용되는 다수의 물질은 비교적 저렴하여 유기 광전자 소자는 무기 소자에 비하여 경제적 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 성질, 예컨대 이의 가요성은 가요성 기판상에서의 제조와 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 될 수 있다. 유기 광전자 소자의 예로는 유기 발광 소자(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 소자에 전압을 인가시 광을 방출하는 유기 박막을 사용하게 한다. OLED는 평판 패널 디스플레이, 조명 및 역광 조명과 같은 적용예에 사용하기 위한 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 물질 및 구조는 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로서 지칭하는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 색상은 당업계에 공지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
녹색 발광 분자의 일례로는 하기 화학식을 갖는 Ir(ppy)3으로 나타낸 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:
Figure pat00001
본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)으로의 배위 결합을 직선으로 도시한다.
본원에서, 용어 "유기"라는 것은 유기 광전자 소자를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질을 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하는 것은 "소분자" 부류로부터 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄상에서의 측쇄기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 밝혀졌다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층"의 상부에 배치되는" 것으로 기재될 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재할 수 있을지라도, 캐소드는 애노드"의 상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있거나 및/또는 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 직접적으로 기여하는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 성질을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 기여하지 않는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1의 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 근접할 경우, 제1의 에너지 준위는 제2의 HOMO 또는 LUMO보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절대값을 갖는 IP에 해당한다(IP는 음의 값이 더 작다). 유사하게, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절대값이 더 작은 전자 친화도(EA)에 해당한다(EA의 음의 값이 더 작다). 상부에서의 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상부에 더 근접한다는 것을 나타낸다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1의 일 함수의 절대값이 더 클 경우, 제1의 일 함수는 제2의 일 함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일 함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일 함수의 음의 값이 더 크다는 것을 의미한다. 상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일 함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 도시된다. 그래서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일 함수와는 상이한 조약을 따른다.
OLED에 대한 세부사항 및 전술한 정의는 미국 특허 제7,279,704호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌의 개시내용은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
신규 부류의 올리고카르바졸 함유 화합물이 제공된다.
본 발명은 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 제공한다:
Figure pat00002
화학식 I의 화합물에서, A는 하기 화학식 II를 갖고:
Figure pat00003
;
B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
Figure pat00004
;
L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고;
R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고; m은 1∼10에서 선택된 정수이고; n은 0∼9에서 선택된 정수이고; B가 화학식 III인 경우, m은 n보다 크다.
일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다.
일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 페닐, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다.
일부 구체예에서, RA 및 RB는 수소이다.
일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 수소이다.
일부 구체예에서, R11 및 R12는 알킬이다.
일부 구체예에서, m은 1이고 n은 0이다.
일부 구체예에서, m은 2이고, n은 0 또는 1이다.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 III이다:
Figure pat00005
.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 IV이다:
Figure pat00006
.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 4-위치에 있다.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 3-위치에 있다.
일부 구체예에서, A는 하기 화학식 A1 내지 A12로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00007
Figure pat00008
.
일부 구체예에서, L은 하기 화학식 L1 내지 L3으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00009
.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 B1 내지 B23으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00010
Figure pat00011
.
일부 구체예에서, A는 A1이고, L은 L1 또는 L2이고, B는 B1이다.
일부 구체예에서, 화합물은 하기 표 1에 나열된 화합물 1 내지 화합물 639로 이루어진 군에서 선택된다.
일부 구체예에서, 화합물은 하기 표 2에 나열된 군에서 선택된다.
일부 구체예에서, 제1 소자가 제공된다. 제1 소자는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 유기층을 포함한다:
Figure pat00012
.
화학식 I의 화합물에서, A는 하기 화학식 II를 갖고:
Figure pat00013
;
B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
Figure pat00014
;
L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고; R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어어진 군에서 독립적으로 선택되고; R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고; m은 1∼10에서 선택된 정수이고; n은 0∼9에서 선택된 정수이고; B가 화학식 III인 경우, m은 n보다 크다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 발광층이고 화학식 I의 화합물은 호스트이다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 인광성 발광 도펀트를 추가로 포함한다.
일부 구체예에서, 소자의 인광성 발광 도펀트는, 하나 이상의 리간드 또는 리간드가 2좌 이상인 경우 리간드의 일부를 갖는, 하기 화학식으로 이루어진 군에서 선택된 전이 금속 착체이다:
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 식에서, Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환, 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; Ra, Rb, Rc, 및 Rd 중 2개의 인접 치환기는 임의 연결되어 축합 고리를 형성하거나 또는 다중좌 리간드를 형성한다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 차단층이고 화합물은 유기층에서 차단 물질이다.
일부 구체예에서, 소자는 소비재이다.
일부 구체예에서, 소자는 유기 발광 소자이다.
일부 구체예에서, 소자는 라이팅 패널을 포함한다.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 III이다:
Figure pat00017
.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 IV이다:
Figure pat00018
.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 4-위치에 있다.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 3-위치에 있다.
일부 구체예에서, 화학식 I의 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00019
.
일부 구체예에서, 제제가 제공된다. 제제는 화학식 I을 갖는 화합물을 포함한다.
본원에 참고되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 구체예를 예시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하고 당업자에게 본 발명을 제조하고 사용할 수 있도록 하는 추가 작용을 한다.
도 1에는 유기 발광 소자가 도시된다.
도 2에는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 소자가 도시된다.
도 3에는 화학식 I-A의 화합물이 도시된다.
도 4에는 화학식 I-B의 화합물이 도시된다.
일반적으로, OLED는 애노드 및 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 정공을 유기층(들)에 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공쌍인 "엑시톤"이 형성된다. 엑시톤이 광발광 메카니즘에 의하여 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완도 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 기간으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 예시되어 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998 ("Baldo-I")] 및 [Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999)("Baldo-II")]을 참조하며, 이들 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1에는 유기 발광 소자(100)가 도시된다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 소자(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 차단층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1의 전도층(162) 및 제2의 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 소자(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제조될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시의 물질의 성질 및 기능은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 각각의 층에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성 및 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
도 2에는 역전된 OLED(200)가 도시된다. 소자는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 소자(200)는 기재된 순서로 층을 적층시켜 제조될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구조는 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있고 소자(200)가 애노드(230)의 아래에 캐소드(215)가 배치되어 있으므로, 소자(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 소자(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 소자(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 소자(100)의 구조로부터 일부 층이 얼마나 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공하며, 본 발명의 구체예는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 작용성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략할 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 이들 구체적으로 기재된 층을 제외한 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로서 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질, 예컨대 호스트 및 도펀트의 혼합물 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 층은 다수의 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 소자(200)에서 정공 수송층(225)은 정공을 수송하며, 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 하나의 구체예에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일층을 포함할 수 있거나 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 기재된 바와 같은 중합체 물질(PLED)을 포함하는 OLED를 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 구체예의 임의의 층은 임의의 적절한 방법에 의하여 적층될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기상 증착(OVPD), 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적절한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및, 잉크-제트 및 OVJD와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴 기와 같은 치환기는 이의 용액 가공의 처리 능력을 향상시키기 위하여 소분자에 사용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 것보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있는데, 비대칭 물질은 재결정화되는 경향이 낮을 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기는 용액 가공을 처리하는 소분자의 능력을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 구체예에 의하여 제조된 소자는 차단층을 추가로 임의로 포함할 수 있다. 차단층의 하나의 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 한다. 차단층은 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서, 전극 또는, 엣지를 포함하는 소자의 임의의 기타 부분의 위에서 증착될 수 있다. 차단층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 차단층은 각종 공지의 화학적 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 물질 또는 물질의 조합을 차단층에 사용할 수 있다. 차단층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘다를 혼입할 수 있다. 바람직한 차단층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌의 개시내용은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"을 고려하면, 차단층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 반응 조건하에서 및/또는 동일한 시간에서 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위내일 수 있다.　중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비-중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 구체예에 따라 제작되는 소자는 평판 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 옥외 조명 및/또는 시그날링을 위한 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 3-D 디스플레이, 자동차, 거대 월, 극장 또는 스타디움 스크린 또는 간판을 포함하는 광범위하게 다양한 소비재에 투입될 수 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 의한 소자를 조절할 수 있다. 다수의 소자는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED를 제외한 소자에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 소자, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 소자, 예컨대 유기 트랜지스터는 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
본원에서 사용될 때 "할로" 또는 "할로겐"은 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 포함한다.
본원에서 사용될 때 "알킬"은 직쇄 또는 분지쇄 알킬 라디칼을 모두 의미한다. 바람직한 알킬기는 1∼15 개의 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, tert-부틸 등을 포함한다. 추가로, 알킬기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "시클로알킬"은 시클릭 알킬 라디칼을 의미한다. 바람직한 시클로알킬기는 3∼7 개의 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 포함한다. 추가로, 시클로알킬기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "알케닐"은 직쇄 및 분지쇄 알켄 라디칼을 모두 의미한다. 바람직한 알케닐기는 2∼15 개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알케닐기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "알키닐"은 직쇄 및 분지쇄 알킨 라디칼을 모두 의미한다. 바람직한 알키닐기는 2∼15 개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알키닐기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "아르알킬" 또는 "아릴알킬"은 상호 혼용되며 치환기로서 방향족 기를 갖는 알킬기를 의미한다. 추가로, 알킬아릴기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "헤테로시클릭 기"는 방향족 및 비방향족 시클릭 라디칼이 고려된다. 헤테로-방향족 시클릭 라디칼은 또한 헤테로아릴을 의미한다. 바람직한 헤테로-비방향족 시클릭 기는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하고 모르폴리노, 피페르디노, 피롤리디노 등과 같은 시클릭 아민 및 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란 등과 같은 시클릭 에테르를 포함하는 3 또는 7개의 고리 원자를 함유하는 것들이다. 추가로, 헤테로시클릭 기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 "아릴" 또는 "방향족 기"는 단일 고리 기 및 폴리시클릭 고리계가 고려된다. 폴리시클릭 고리는 2개의 탄소가 두 인접 고리에 공통인 2개 이상의 고리("축합" 고리)를 가질 수 있으며, 고리들 중 하나 이상은 예컨대 방향족이고, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 추가로, 아릴 기는 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때 용어 "헤테로아릴"은 예컨대, 피롤, 푸란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 트리아졸, 피라졸, 피리딘, 피라진 및 피리미딘 등과 같이 1∼3 개의 헤테로 원자를 포함할 수 있는 단일 고리 헤테로방향족 기가 고려된다. 용어 헤테로아릴은 또한 2개의 원자가 두 인접 고리에 공통인 2 이상의 고리("축합" 고리)를 갖는 폴리시클릭 헤테로방향족계를 포함하며, 여기서, 고리들 중 하나 이상은 예컨대 헤테로아릴이고, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 추가로, 헤테로아릴 기는 임의 치환될 수 있다.
알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아르알킬, 헤테로시클릭 기, 아릴, 및 헤테로아릴은 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 시클릭 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 임의 치환될 수 있다.
본원에서 사용된 "치환된"은 수소 이외의 치환기가 관련 탄소 또는 질소 원자에 결합됨을 나타낸다. 따라서, R1이 단일 치환되는 경우, 하나의 R1은 수소 이외의 것이어야 한다. 유사하게, R1이 이치환된 경우, R1 중 2개는 수소 이외의 것이어야 한다. 유사하게, R1이 "비치환을 나타내는" 경우, R1은 모든 가능한 위치에 대하여 수소이다.
광범위하게 다양한 카르바졸-함유 화합물이 유기 전계발광 물질로서 개발된 바 있다. 구성 요소들이 연결되는 독특한 방식에 따라, 상기 화합물은 상이한 에너지 준위, 분자 패킹, 및 전하 수송 특징을 가지며, 이들 모두는 소자 성능에 상당히 영향을 미친다. 본 발명에는 2개의 소중합체가 페닐 결합을 통해 연결되는 신규 부류의 비대칭 화합물이 개시된다. 예상외로, 호스트 물질로서 본 발명의 화합물을 사용하는 인광성 OLED 소자는 문헌에 보고된 화합물과 비교하여 월등한 안정성을 입증하고 있다.
일부 구체예에서, 하기 화학식 I을 갖는 화합물이 제공된다:
Figure pat00020
상기 화학식의 화합물에서, A는 하기 화학식 II이고:
Figure pat00021
;
B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
Figure pat00022
;
L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고;
R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고;
m은 1∼10에서 선택된 정수이고;
n은 0∼9에서 선택된 정수이고;
B가 화학식 III인 경우, m는 n보다 크다.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 4-위치에 있다. 일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 3-위치에 있다.
일부 구체예에서, A는 하기 화학식 A1 내지 A12로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00023
Figure pat00024
.
일부 구체예에서, L은 하기 화학식 L1 내지 L3으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00025
.
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 B1 내지 B23으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00026
Figure pat00027
.
일부 구체예에서, A는 A1이고, L은 L1 또는 L2이고, B는 B1이다.
일부 구체예에서, 화합물은 하기 표 1에 나열된 화합물 1 내지 화합물 639로 이루어진 군에서 선택된다.
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
일부 구체예에서, 화합물은 하기 표 2에 나열된 군에서 선택된다.
Figure pat00034
일부 구체예에서, B는 하기 화학식 III이다:
Figure pat00035
.
B가 화학식 III인 구체예에서, 화합물은 화학식 I-A을 갖는다:
Figure pat00036
.
화학식 I-A의 화합물에서, R1, R4, R5, 및 R8은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, R6, 및 R7은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; m은 1∼10에서 선택된 정수이고; n은 0∼9에서 선택된 정수이고; m은 n보다 크다.
일부 구체예에서, B는 화학식 IV이다:
Figure pat00037
.
B가 화학식 IV인 구체예에서, 화합물은 하기 화학식 I-B를 갖는다:
Figure pat00038
.
화학식 I-B의 화합물에서, R1, R4, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, 및 R4는 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA는 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고; m은 1∼10에서 선택된 정수이다.
일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다. 일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 페닐, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다. 일부 구체예에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 수소이다.
일부 구체예에서, RA 및 RB는 수소이다.
일부 구체예에서, R11 및 R12는 알킬이다.
일부 구체예에서, m은 1이고, n은 0이다. 일부 구체예에서, m은 2이고, n은 0 또는 1이다.
일부 구체예에서, 소자가 제공된다. 소자는 애노드, 캐소드, 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 유기층을 포함한다:
Figure pat00039
.
화학식 I의 화합물에서, A는 하기 화학식 II이고:
Figure pat00040
;
B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
Figure pat00041
;
L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고; R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고; m은 1∼10에서 선택된 정수이고; n은 0∼9에서 선택된 정수이고; B가 화학식 III인 경우, m은 n보다 크다.
일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 4-위치에 있다. 일부 구체예에서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 3-위치에 있다.
일부 구체예에서, 화학식 I의 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00042
.
일부 구체예에서, 소자는 애노드, 캐소드, 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 화학식의 화합물을 포함하는 유기층을 포함하며: 상기 화합물은 하기 화학식 I-A를 갖는다:
Figure pat00043
.
화학식 I-A의 화합물에서, R1, R4, R5, 및 R8은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, R6, 및 R7은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; m은 1∼10에서 선택된 정수이고; n은 0∼9에서 선택된 정수이고; m은 n보다 크다.
일부 구체예에서, 소자는 애노드, 캐소드, 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 유기층을 포함하며: 상기 화합물은 하기 화학식 I-B를 갖는다:
Figure pat00044
.
화학식 I-B의 화합물에서, R1, R4, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고; R2, R3, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고; R1, R2, R3, 및 R4는 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; RA는 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고; m은 1∼10에서 선택된 정수이다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 발광층이고 화학식 I의 화합물은 호스트이다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 인광성 발광 도펀트를 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 인광성 발광 도펀트는, 하나 이상의 리간드 또는 리간드가 2좌 이상인 경우 리간드의 일부를 갖는, 하기 화학식으로 이루어진 군에서 선택된 전이 금속 착체이다:
Figure pat00045
Figure pat00046
상기 식에서, Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환, 또는 비치환을 나타낼 수 있고; Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; Ra, Rb, Rc, 및 Rd 중 2개의 인접 치환기는 임의 연결되어 축합 고리를 형성하거나 또는 다중좌 리간드를 형성한다.
일부 구체예에서, 소자의 유기층은 차단층이고 화합물은 유기층에서 차단 물질이다.
일부 구체예에서, 소자는 소비재이다. 일부 구체예에서, 소자는 유기 발광 소자이다. 일부 구체예에서, 소자는 라이팅 패널을 포함한다.
다른 물질과의 조합
유기 발광 소자에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 소자에 존재하는 다양한 기타의 물질과의 조합에 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타의 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 지칭된 물질은 본원에 개시된 화합물과 조합하여 유용할 수 있는 비제한적인 물질이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타의 물질을 확인하는 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 한정되지 않으며, 화합물이 정공 주입/수송 물질로서 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 물질의 비제한적인 예로는 프탈로시아닌 또는 포르피린 유도체; 방향족 아민 유도체; 인돌로카르바졸 유도체; 플루오로탄화수소를 포함하는 중합체; 전도성 도펀트를 갖는 중합체; 전도성 중합체, 예컨대 PEDOT/PSS; 포스폰산 및 실란 유도체와 같은 화합물로부터 유도된 자체조립 단량체; 금속 산화물 유도체, 예컨대 MoOx; p-형 반도체 유기 화합물, 예컨대 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴; 금속 착물 및 가교성 화합물을 들 수 있다.
HIL 또는 HTL에 사용된 방향족 아민 유도체의 비제한적인 예로는 하기 화학식을 들 수 있다:
Figure pat00047
각각의 Ar1 내지 Ar9는 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌과 같은 방향족 탄화수소 고리형 화합물로 이루어진 군; 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘과 같은 방향족 헤테로시클릭 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 고리형 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 군이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 고리형 기에 서로 직접 또는 이들 중 하나 이상을 통하여 결합되는 2 내지 10개의 고리형 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 Ar은 수소, 듀테륨, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
하나의 구체예에서, Ar1 내지 Ar9는 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며:
Figure pat00048
k는 1 내지 20의 정수이며; X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N이고; Z101은 NAr1, O 또는 S이고; Ar1은 상기 정의된 바와 동일한 기를 갖는다.
HIL 또는 HTL에 사용된 금속 착물의 비제한적인 예는 하기를 들 수 있다:
Figure pat00049
Met는 금속이며; (Y101-Y102)는 2좌 리간드이고, Y101 및 Y102는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 또다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수이다.
일부 구체예에서, (Y101-Y102)는 2-페닐피리딘 유도체이다.
일부 구체예에서, (Y101-Y102)는 카르벤 리간드이다.
일부 구체예에서, Met은 Ir, Pt, Os 및 Zn으로부터 선택된다.
추가의 측면에서, 금속 착물은 약 0.6 V 미만의 용액 중의 최소 산화 전위 대 Fc+/Fc 커플을 갖는다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예로는 특정하여 한정되지는 않았으나, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 것보다 더 크기만 하다면 사용할 수 있다. 하기 표는 각종 색상을 발광하는 소자에 바람직한 것으로서 호스트 물질을 분류하지만, 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
호스트로서 사용된 금속 착물의 예는 하기 화학식을 갖는 것이 바람직하다:
Figure pat00050
Met는 금속이고; (Y103-Y104)는 2좌 리간드이고, Y103 및 Y104는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속이 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수이다.
일 구체예에서, 금속 착물은
Figure pat00051
이다:
상기 식에서, (O-N)은 원자 O 및 N에 배위 결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이다.
또 다른 구체예에서, Met는 Ir 및 Pt로부터 선택된다.
추가의 구체예에서, (Y103-Y104)는 카르벤 리간드이다.
호스트로서 사용된 유기 화합물의 예는 방향족 탄화수소 고리형 화합물, 예컨대 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌으로 이루어진 군; 방향족 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘으로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 고리형 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 기이며 그리고 서로 직접 결합되거나 또는 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 고리형 기 중 하나 이상에 의하여 결합되는 2 내지 10개의 고리형 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서 각각의 기는 수소, 듀테륨, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환된다.
일 구체예에서, 호스트 화합물은 분자에서 하기 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure pat00052
상기 식에서, R101 내지 R107은 수소, 듀테륨, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
k는 1 내지 20의 정수이며; k"'는 0 내지 20의 정수이다.
X101 내지 X108는 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다. Z101 및 Z102는 NR101, O 또는 S로부터 선택된다.
HBL:
정공 차단층(HBL)은 발광층에서 배출되는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다. 소자에서의 이러한 차단층의 존재는 실질적으로 차단층이 결여된 유사한 소자에 비하여 더 높은 효율을 초래할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 소정의 부위로 방출을 한정시키는데 사용될 수 있다.
일 구체예에서, HBL에 사용된 화합물은 전술한 호스트로서 사용된 동일한 작용기 또는 동일한 분자를 포함한다.
또 다른 구체예에서, HBL에 사용된 화합물은 분자에서 하기의 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure pat00053
k는 1 내지 20의 정수이고; L101은 또 다른 리간드이고, k'은 1 내지 3의 정수이다.
ETL:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도율을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특정하게 한정되지는 않았으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
일 구체예에서, ETL에 사용되는 화합물은 분자에서 하기 기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure pat00054
상기 식에서, R101은 수소, 듀테륨, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
Ar1 내지 Ar3은 전술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다.
k는 1 내지 20의 정수이다.
X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, ETL에 사용된 금속 착물은 하기의 화학식을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00055
상기 식에서, (O-N) 또는 (N-N)은 원자 O, N 또는 N,N에 배위 결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이다.
OLED 소자의 각각의 층에 사용된 임의의 전술한 화합물에서, 수소 원자는 부분 또는 완전 듀테륨화될 수 있다. 그래서, 메틸, 페닐, 피리딜 등의 임의의 구체적으로 제시된 치환기(이에 한정되지 않음)는 이의 비듀테륨화, 부분 듀테륨화 및 완전 듀테륨화 형을 포함한다. 유사하게는, 알킬, 아릴, 시클로알킬, 헤테로아릴 등의 치환기의 유형(이에 한정되지 않음)은 비듀테륨화, 부분 듀테륨화 및 완전 듀테륨화 형을 포함한다.
본원에 개시된 물질 이외에 및/또는 이와 조합하여, 다수의 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 차단층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질이 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 조합하여 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적인 예는 하기 표 3에 제시되어 있다. 하기 표 3은 물질의 비제한적인 유형, 각각의 유형에 대한 화합물의 비제한적인 예 및 물질을 개시하는 참고 문헌을 제시한다.
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
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Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
실시예
본문 전반에 사용된 화학식 약기는 다음과 같다: SPhos는 디시클로헥실(2',6'-디메톡시-[1,1'-비페닐]-2-일)포스핀이고, Pd2(dba)3은 트리(디벤질리덴아세톤) 디팔라듐(0)이고, tert-BuONa는 나트륨 tert-부톡시드이다.
화합물 1의 합성
Figure pat00081
크실렌(230 ㎖) 중 9-(4-클로로페닐)-9H-카르바졸(2.6 g, 9.36 mmol), 9H-3,9'-비카르바졸(3.17 g, 9.55 mmol), Pd2(dba)3(0.26 g, 0.28 mmol), SPhos(0.46 g, 1.12 mmol), 및 tert-BuONa(1.80 g, 17.72 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고체를 여과시키고 용매를 증발시켰다. 용출액으로서 헵탄/CH2Cl2(4/1 내지 3/1, v/v)에 의해 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피로 잔류물을 정제하여 백색 고체로서 화합물 1(Comp 1)(2.6 g, 48 %)을 형성하였다.
화합물 13의 합성
Figure pat00082
o-크실렌(100 ㎖) 중 9-(3-브로모페닐)-9H-카르바졸(2.75 g, 8.54 mmol), 9H-3,9'-비카르바졸(3.18 g, 9.56 mmol), Pd2(dba)3(0.23 g, 0.26 mmol), SPhos(0.21 g, 0.51 mmol) 및 tert-BuONa(1.89 g, 19.63 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고체를 여과시키고 용매를 증발시켰다. 용출액으로서 헵탄/CH2Cl2(85/15, v/v)에 의해 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피로 잔류물을 정제하여 백색 고체로서 화합물 13(Comp 13)(4.80 g, 98 %)을 형성하였다.
화합물 193의 합성
Figure pat00083
o-크실렌(50 ㎖) 중 9H-3,9'-비카르바졸(3.00 g, 9.03 mmol), 2-(3-브로모페닐)-9,9-디메틸-9H-플루오렌(2.87 g, 8.20 mmol), Pd2(dba)3(0.15 g, 0.16 mmol), SPhos(0.14 g, 0.33 mmol), 및 tert-BuONa(2.37 g, 24.61 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, Celite®(Sigma-Aldrich, 미국 미저리주 세인트 루이스 소재)의 짧은 플러그를 통해 여과시키고, 용매를 증발시켰다. 용출액으로서 헵탄/CH2Cl2(9/1 내지 85/15, v/v)에 의해 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피로 잔류물을 정제하여 백색 고체로서 화합물 193(Comp 193)(3.85 g, 78 %)을 형성하였다.
CC-2의 합성
Figure pat00084
o-크실렌(300 ㎖) 중 9-(3'-브로모-[1,1'-비페닐]-3-일)-9H-카르바졸(3.0 g, 7.53 mmol), 9H-3,9'-비카르바졸(2.80 g, 8.44 mmol), Pd2(dba)3(0.21 g, 0.23 mmol), SPhos(0.37 g, 0.90 mmol), 및 tert-BuONa(1.45 g, 15.06 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 실온으로 냉각 후, 고체를 여과시키고 용매를 증발시켰다. 용출액으로서 헵탄/톨루엔(65/35 내지 60/40, v/v)에 의해 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피로 잔류물을 정제하여 백색 고체로서 CC-2(3.89 g, 79 %)를 형성하였다.
CC-3의 합성
Figure pat00085
o-크실렌(100 ㎖) 중 9H-3,9'-비카르바졸(3.0 g, 9.03 mmol), 9-(4'-클로로-[1,1'-비페닐]-3-일)-9H-카르바졸(2.90 g, 8.20 mmol), Pd2(dba)3(0.150 g, 0.16 mmol), SPhos(0.13 g, 0.33 mmol), 및 tert-BuONa(2.37 g, 24.61 mmol)의 용액을 질소 하에 밤새 환류시켰다. 고체를 여과 수집하고, 톨루엔으로 세척하고, 비등 톨루엔에서 재용해시키고, 실리카겔의 짧은 플러그를 통해 여과시켰다. 미정제 생성물을 톨루엔으로부터 재결정화시켜 백색 고체로서 CC-3(4.60 g, 86%)을 형성하였다.
계산
선택된 C-N 결합의 결합 에너지를 평가하는 B3LYP/6-31g(d) 기능적 및 기초적 세트에서 가우스 G09, 수정 C.01을 사용하여 화합물에 계산 조사를 실시하였다. 화합물 1 및 CC-1에서 화살표로 표시된 C-N 결합의 계산 결과가 하기 표 4에 제시되었다.
Figure pat00086
Figure pat00087
화합물 1의 표시된 C-N 결합 에너지가 CC-1의 것보다 유의적으로 더 크다는 것이 밝혀졌다. CC-1의 결합 에너지의 감소는 추가의 카르바졸 치환으로 인해 증가된 입체 장애로 인한 것일 수 있다. 본 발명의 화합물의 더 큰 결합 에너지는 상기 화합물의 해리 가능성이 덜할 것 같은, 즉 더욱 안정한 화합물이라는 것을 암시한다.
소자예
모든 소자는 고진공(∼10-7 Torr) 열 증착에 의해 제작되었다. 애노드 전극은 120 nm의 인듐 주석 산화물(ITO)이었다. 캐소드 전극은 1 nm의 LiF 후 100 nm의 Al로 이루어졌다. 모든 소자는, 제작 직후 질소 글로브 박스(<1 ppm의 H2O 및 O2)에서 에폭시 수지로 밀봉된 유리 뚜껑에 의해 캡슐화되고, 수분 게터(getter)가 패키지 내부에 혼입되었다.
모든 소자예는, 순차적으로, ITO 표면, 정공 주입층(HIL)으로서 10 nm의 화합물 A, 정공 수송층(HTL)으로서 30 nm의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노비페닐(NPD), 및 발광층(EML)으로서 10 중량%의 화합물 A로 도핑된, 30 nm의 본 발명의 호스트(화합물 1, 화합물 13, 또는 화합물 193) 또는 비교예 호스트(CC-2, CC-3, CC-4, 또는 CC-5)로 이루어진 유기 스택을 가졌다. EML의 상부에서, 5 nm의 화합물 BL이 정공 차단층(HBL)으로서 침착된 후, 전자 수송층(ETL)으로서 45 nm의 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄(Alq3)이 침착되었다.
소자에 사용된 화합물의 화학적 구조는 다음과 같다:
Figure pat00088
소자 성능
하기 표 5에는 발광 색상, 외부 양자 효율(EQE), 및 구동 전압(V)을 제공하는 상대 소자 데이타의 요약이 제공되며, 여기서 EQE 및 V는 10 mA/cm2에서 기록되었다. 모든 소자 데이타는 비교예 소자 C-1의 것 하에 표준화된다.
Figure pat00089
모든 소자는 녹색 색상을 방출하였다. 호스트로서 각각 CC-2, CC-3, CC-4, 및 CC-5를 사용하는 비교예 소자 C-1, C-2, C-3, 및 C-4와 비교하였을 때, 호스트로서 각각 본 발명의 화합물 1 및 화합물 13을 갖는 소자 1 및 2는 비록 더 낮은 구동 전압에서도 향상된 효율을 나타냈다. 이러한 강화된 소자 성능은, 본 발명의 화합물의 독특한 화학적 구조로 인해, 예상 외로 향상된 전하 균형에서 기인된 것일 수 있다.
대칭 호스트 CC-5를 사용한 소자 C-4는, 각각 EQE 121 및 115를 나타내는, 각각 비대칭 호스트 화합물 1 및 화합물 13을 사용한 소자 1 및 2와 비교하였을 때, EQE 85를 나타내었다. 따라서, 2개의 비대칭 호스트를 함유하는 소자가 대칭 호스트를 사용하는 비교예 소자보다 향상된 효율을 나타내었다.
추가적으로, 비페닐 결합을 사용하는 소자 CC-3 및 CC-4는, 각각 EQE 92 및 87을 나타내는데, 이는 페닐 결합을 갖는 호스트를 함유하는 소자 1 및 2의 효율보다 훨씬 더 낮았다.
또한 화합물 193을 OLED 및 상대 소자 성능 데이타로 평가하고, 이를 소자 C-1의 것으로 표준화하고, 하기 표 6에 제시하였다.
Figure pat00090
화합물 193은 OLED에서 호스트로서 탁월하게 수행된다는 것이 밝혀졌다. 호스트로서 각각 CC-2, CC-3, CC-4, 및 CC-5를 사용하는 비교예 소자 C-1, C-2, C-3, 및 C-4와 비교하였을 때, 호스트로서 본 발명의 화합물 193을 갖는 소자 3은 비록 더 낮은 구동 전압에서도 향상된 효율을 나타냈다.
본원에 기술된 다양한 구체예는 단지 예시에 의한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기술된 물질 및 구조의 대다수는 본 발명의 취지로부터 벗어나는 일 없이 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 특허 청구된 본 발명은 이에 따라 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기술된 특정 예시 및 바람직한 구체예로부터 변형예를 포함할 수 있다. 당업자라면 본 발명에 적용된 다양한 이론은 한정하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 하기 화학식 I을 갖는 화합물:
    Figure pat00091

    상기 식에서,
    A는 하기 화학식 II이고:
    Figure pat00092
    ;
    B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
    Figure pat00093
    ;
    L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고;
    R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고;
    m은 1∼10에서 선택된 정수이고;
    n은 0∼9에서 선택된 정수이고;
    B가 화학식 III인 경우, m은 n보다 크다.
  2. 제1항에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 것인 화합물.
  3. 제1항에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 각각 수소, 듀테륨, 페닐, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 것인 화합물.
  4. 제1항에 있어서, RA 및 RB는 수소인 화합물.
  5. 제1항에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, 및 R10은 수소인 화합물.
  6. 제1항에 있어서, R11 및 R12는 알킬인 화합물.
  7. 제1항에 있어서, m은 1이고, n은 0인 화합물.
  8. 제1항에 있어서, m은 2이고, n은 0 또는 1인 화합물.
  9. 제1항에 있어서, B는 하기 화학식 III인 화합물:
    Figure pat00094
    .
  10. 제1항에 있어서, B는 하기 화학식 IV인 화합물:
    Figure pat00095
    .
  11. 제1항에 있어서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 4-위치에 있는 것인 화합물.
  12. 제1항에 있어서, A는 페닐 고리의 1-위치에 있고 B는 페닐 고리의 3-위치에 있는 것인 화합물.
  13. 제1항에 있어서, A는 하기 화학식 A1 내지 A12로 이루어진 군에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00096
    .
  14. 제13항에 있어서, L은 하기 화학식 L1 내지 L3로 이루어진 군에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00097
    .
  15. 제14항에 있어서, B는 하기 화학식 B1 내지 B23으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00098

    Figure pat00099
    .
  16. 제15항에 있어서, A는 A1이고, L은 L1 또는 L2이고, B는 B1인 화합물.
  17. 제15항에 있어서, 하기 나열된 화합물 1 내지 화합물 639로 이루어진 군에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104

    Figure pat00105
  18. 제17항에 있어서, 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure pat00106
  19. 애노드;
    캐소드; 및
    애노드와 캐소드 사이에 배치되고 하기 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 유기층
    을 포함하는 소자:
    Figure pat00107

    상기 식에서,
    A는 하기 화학식 II이고:
    Figure pat00108
    ;
    B는 하기 화학식 III 및 IV로 이루어진 군에서 선택되고:
    Figure pat00109
    ;
    L은 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 듀테륨으로 임의 치환된 페닐이고;
    R1, R4, R5, R8, 및 R10은 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R2, R3, R6, R7, 및 R9는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 비치환을 나타내고;
    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, 및 R8은 각각 수소, 듀테륨, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    R9, R10, R11, 및 R12는 각각 수소, 듀테륨, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
    RA 및 RB는 각각 수소, 듀테륨, 아릴, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고
    R11 및 R12는 임의 연결되어 고리를 형성하고;
    m은 1∼10에서 선택된 정수이고;
    n은 0∼9에서 선택된 정수이고;
    B가 화학식 III인 경우, m은 n보다 크다.
  20. 제1항의 화합물을 포함하는 제제.
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