KR20200049593A - 실리콘을 함유하는 전자 수송재료 및 그 응용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘을 함유하는 전자 수송재료 및 그 응용을 개시하였다. 상술한 실리콘을 함유하는 전자 수송재료는 실리콘을 함유하는 새로운 구조의 화합물을 사용하며, 하나 또는 복수의 실리콘 원자를 함유하고, 특정된 그룹을 결합한다. 상기 화합물은 전계 발광소자의 전자 수송층으로 사용 가능하며, 효과적으로 소자의 사용수명을 향상할 수 있고 소자의 성능을 개선할 수 있다 본 발명은 또한 전계 발광소자 및 화합물 제제를 더 개시하였다.

Description

실리콘을 함유하는 전자 수송재료 및 그 응용{A SILICON-CONTAINING ELECTRON TRANSPORTING MATERIAL AND ITS APPLICATION}
본 발명은 유기 전자소자용 화합물에 관한 것으로, 예컨대 유기 발광소자에 관한 것이다. 특히 실리콘을 함유하는 전자 수송재료 및 해당 재료를 포함하는 전계 발광소자 및 화합물의 제제에 관한 것이다.
유기 전자소자는, 유기 발광다이오드(OLEDs), 유기 전계효과트랜지스터(O-FETs), 유기 발광트랜지스터(OLETs), 유기 광전소자(OPVs), 염료감응형 태양전지(DSSCs), 유기 광학검출기, 유기 광수용체, 유기 전계효과소자(OFQDs), 발광 전기화학전지(LECs), 유기 레이저 다이오드 및 유기 플라즈마(plasma) 발광소자를 포함하되 이에 한정되지 않는다.
유기 발광소자(organic light emitting diode, OLED)는, 유기 자체발광현상을 이용한 디스플레이 유닛이고, 이는 시각이 넓고 액정 디스플레이 유닛보다 더 가볍고 얇으며 낮은 구동전압에서도 고휘도 광을 방출하고 응답속도가 빠른 등 우수한 성능을 구비하며, 최근, 풀 컬러 디스플레이 유닛 또는 조명으로서의 응용이 많은 기대를 받고 있다.
1987년, Eastman Kodak의 Tang 및 Van Slyke는, 전자 수송층 및 발광층으로서 아릴아민 정공 수송층 및 트리-8-히드록시퀴놀린-알루미늄층(tris-8-hydroxyquinoline aluminum layer)을 포함하는 2 층 유기 전계 발광소자를 보도하였다(Applied Physics Letters, 1987,51(12): 913-915). 소자에 바이어스를 가하게 되면, 소자에서 녹색 빛이 방출된다. 상기 발명은 현대 유기 발광다이오드(OLEDs)의 발전에 토대를 마련하였다. 가장 선진적인 OLEDs는 전하 주입 및 수송층, 전하 및 엑시톤 차단층(exciton blocking layer), 및 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 사이의 하나 또는 복수의 발광층과 같은 복수 층을 포함할 수 있다. OLEDs는 자가발광 고체소자이기 때문에, 디스플레이 및 조명 응용에 엄청난 잠재력을 제공해준다. 또한, 유기 자재의 고유특성(예를 들어 이들의 가요성)은 이들이 특수한 응용(예를 들어 가요성 기판상에서의 제조)에 적합하도록 한다.
OLED는 이의 발광 메커니즘에 따라 세 가지의 다른 유형으로 분류될 수 있다. Tang과 van Slyke가 발명한 OLED는 형광 OLED이다. 이는 일중항 상태(singlet state) 발광만 사용한다. 소자에서 생성된 삼중항 상태(triplet state)는 비방사성 감쇠채널을 통해 낭비된다. 따라서, 형광 OLED의 내부 양자 효율(IQE)은 25%에 불과하다. 이러한 한정은 OLED의 상업화를 방해한다. 1997년, Forrest와 Thompson은, 착물을 함유하는 중금속으로부터의 삼중항 상태 발광을 발광체로 사용하는 인광 OLED를 리포트하였다. 따라서, 일중항 상태와 삼중항 상태를 획득할 수 있어 100%의 IQE를 달성할 수 있다. 이의 효율이 높기 때문에, 인광 OLED의 발견 및 발전은 액티브 매트릭스 OLED(AMOLED)의 상업화에 직접적인 공헌을 하였다. 최근에, Adachi는 유기 화합물의 열활성화지연형광(TADF)을 통해 고효율을 달성하였다. 이러한 발광체는 엑시톤(exciton)이 삼중항 상태에서 일중항 상태로 돌아갈 수 있도록 작은 일중항-삼중항 상태의 간격(gap)을 구비한다. TADF 소자에서, 삼중항 상태 엑시톤(triplet exciton)은 역항간교차(reverse intersystem crossing)를 통해 일중항 상태 엑시톤을 생성할 수 있어 높은 IQE를 달성할 수 있다.
OLEDs는 또한 사용되는 재료의 형태에 따라 저분자 및 고분자 OLED로 나눌 수 있다. 저분자는 고분자가 아닌 임의의 유기 또는 유기 금속재료를 지칭한다. 정확한 구조를 구비한다면 저분자의 분자량은 매우 클 수 있다. 명확한 구조를 구비하는 덴드리틱 고분자(dendritic polymer)는 소분자로 간주된다. 고분자 OLED는 공액 고분자(conjugated polymer) 및 펜던트 발광기(pendant emitting groups)를 구비하는 비공액 고분자를 포함한다. 제조과정에 포스트중합(post polymerization)이 발생하면, 저분자 OLED는 고분자 OLED로 변할 수 있다.
이미 다양한 OLED 제조방법이 존재한다. 저분자 OLED는 통상적으로 진공 열증착(vacuum thermal evaporation)을 통해 제조된다. 고분자 OLED는 용액공정, 예를 들어 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 및 노즐 프린팅에 의해 제조된다. 재료가 용매에 용해되거나 분산될 수 있으면 저분자 OLED도 용액공정에 의해 제조될 수 있다.
OLED의 발광색은 발광재료 구조설계에 의해 실현될 수 있다. OLED는 원하는 스펙트럼을 실현할 수 있도록 하나의 발광층 또는 복수의 발광층을 포함할 수 있다. 녹색, 황색 및 적색 OLED에서, 인광재료는 이미 상업화를 성공적으로 실현하였다. 청색 인광소자는 여전히 청색 불포화, 짧은 소자수명 및 높은 작동전압 등 문제가 존재한다. 상업용 풀 컬러 OLED 디스플레이는 통상적으로 청색 형광과, 인광 황색 또는 적색과 녹색을 사용하는 혼합전략을 사용한다. 현재, 인광 OLED의 효율이 고휘도의 경우에 급격히 감소되는 문제가 여전히 존재한다. 이 외, 보다 포화된 발광 스펙트럼, 더 높은 효율 및 더 긴 소자수명을 구비하는 것을 원한다.
일반적으로, 유기 전계 발광소자는 양극, 음극 및 이들 사이에 있는 유기 재료층을 포함하는 구조를 구비한다. 전하는 전자와 정공쌍(electron and hole pairs)이 형성되도록 양극과 음극 사이에 형성된 유기층에 주입되어, 형광 또는 인광 특성을 구비하는 유기 화합물이 광을 방출하도록 한다. 정공과 전자의 이동속도가 다르기 때문에, 일반적으로 서로 다른 물질로 구성된 다층구조로 상기 유기물층을 형성하며, 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등을 형성한다.
유기 발광소자가 상기 우수한 특성을 충분히 발휘하도록 하기 위해, 성능이 비교적 좋은 발광재료를 제공하는 것 외에, 연구자는 또한 발광소자의 구조를 변경할 것을 추구함으로써 정공 및 전자의 수송효율을 향상하여 소자 중 정공과 전자가 균형을 이루어 발광효율을 향상하고자 한다. 여기서, 전자 수송효율을 향상함으로써, 정공과 전자의 재결합 확률을 향상시켜 고발광효율을 얻을 수 있다. 따라서, 높은 전자 주입성, 높은 전자 이동도 및 높은 정공차단성 및 높은 정공 내구성을 구비하는 전자 수송재료를 찾는 것은 매우 중요하다.
현재, 전자 수송재료에 관련한 종래기술에 있어서, 전자 수송능력 및 정공 차단능력이 우수하고 발광효율이 우수하며 박막형상에서의 안정성이 높은 유기 화합물을 제조하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 종래의 전자 수송재료는 여전히 열안정성, 전자 이동도, 발광효율 및 수명의 향상이 필요하다. 따라서, 낮은 전압에서도 구동되고 발광효율이 우수한 유기 발광소자에 사용되는 전자 수송재료는 항상 지속적인 개발이 필요하다.
본 발명은 적어도 일부의 상기 과제를 해결할 수 있는 실리콘을 함유하는 유기 전자 수송재료 및 그 제조방법, 소자 응용 및 화합물 제제를 제공한다. 상기 실리콘을 함유하는 화합물은 전계 발광소자의 전자 수송재료로 사용 가능하다. 상기 실리콘을 함유하는 화합물이 결합된 소자는 보다 긴 사용수명을 구현하며, 이로써 발광소자의 특성을 추가로 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 1을 구비하는 화합물을 개시하였다.
Figure pat00001
여기서, n은 1, 2, 3 또는 4이고; n이 2 이상인 경우, 각 군 L 및 B는 동일하거나 다를 수 있으며;
A는 식 2로 표시되는 구조이며,
Figure pat00002
여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~50인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고;
여기서, X 및 Y에서 적어도 하나는 축합고리(fused ring) 시스템이며;
여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, R1 및 R2는 임의로 연결되어 고리를 형성가능하며;
여기서, L은 단일 결합, 또는 6~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기(arylene group), 또는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)이며;
여기서, B는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍(electron-deficient) 헤테로아릴기이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 식 1을 구비하는 상기 화합물을 함유하는 전계 발광소자를 더 개시하였다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 식 1의 구조를 구비하는 상기 화합물을 함유하는 화합물 제제를 더 개시하였다.
본 발명에 의해 개시된 실리콘을 함유하는 새로운 화합물은, 전계 발광소자의 전자 수송재료로 사용 가능하다. 상기 실리콘을 함유하는 유기 전계 발광재료는 하나 또는 복수의 실리콘 원자를 함유하고, 특정된 그룹을 결합한다. 연구 결과, 이가 전계 발광소자의 전자 수송층에 사용되는 경우, 효과적으로 소자의 발광수명을 향상할 수 있고 소자의 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 출원에 의해 개시된 화합물 및 화합물 제제(compound formulation)를 함유할 수 있는 유기 발광장치의 개략도이다.
도 2는 본 출원에 의해 개시된 화합물 및 화합물 제제를 함유할 수 있는 다른 유기 발광장치의 개략도이다.
도 3은 본 출원에 의해 개시된 바와 같은 화합물의 구조식(1)을 나타낸다.
OLED는 여러 종류의 기판(예를 들어, 유리, 플라스틱 및 금속)상에서 제조될 수 있다. 도 1은 유기 발광장치(100)를 개략적으로 비 한정적으로 나타낸다. 도면은 반드시 비율에 따라 그려진 것이 아니며, 도면에서의 일부 층구조는 필요에 따라 생략될 수도 있다. 장치(100)는 기판(101), 양극(110), 정공 주입층(120), 정공 수송층(130), 전자 차단층(140), 발광층(150), 정공 차단층(160), 전자 수송층(170), 전자 주입층(180) 및 음극(190)을 포함할 수있다. 장치(100)는 설명된 층들을 순차적으로 증착하여 제조될 수 있다. 각 층의 성질과 기능 및 예시적인 재료는 미국 특허 US7279704 제6-10 칼럼에서 더 구체적으로 설명하였으며, 상기 특허의 전부 내용은 본 출원에 인용되어 결합된다.
이러한 층에서의 각 층은 더 많은 예시를 구비한다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허 제5844363호에 개시된 유연하고 투명한 기판-애노드 조합을 예로 들 수 있다. p-도핑된 정공 수송층의 예시로는, 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허출원공개 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이 50:1의 몰비로 F4 -TCNQ가 도핑된 m-MTDATA이다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허 제6303238호(Thompson 등에게 수여됨)에서는 호스트 재료(host material)의 예시를 개시하였다. n-도핑된 전자 수송층의 예시로는, 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허출원공개 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이 1:1의 몰비로 Li가 도핑된 BPhen이다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허 제5703436호 및 제5707745호에서는 음극의 예시를 개시하였으며, 이는 Mg:Ag와 같은 금속 박층, 오버라잉(overlying)된 투명하고 전도성을 가지며 스퍼터 증착(sputter-deposited)된 ITO층을 가지는 복합 음극을 포함한다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허 제6097147호 및 미국특허출원공개 제2003/0230980호에서는 차단층의 원리 및 사용에 대해 더 구체적으로 설명하였다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허출원공개 제2004/0174116호에서는 주입층의 예시를 제공하였다. 전문을 인용하는 방식으로 결합된 미국특허출원공개 제2004/0174116호에서 보호층에 대한 설명을 찾을 수 있다.
비 한정적인 실시예를 통해 상기 계층구조를 제공한다. OLED의 기능은 상술한 여러 종류의 층을 조합함으로써 구현할 수 있고, 또는 일부 층을 완전히 생략할 수 있다. 이는 명확하게 설명되지 않은 다른 층을 더 포함할 수 있다. 각 층 내에는 단일 재료 또는 여러 종류의 재료의 혼합물을 사용함으로써 최적의 성능을 구현할 수 있다. 임의의 기능층은 여러 개의 서브 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층은 원하는 발광 스펙트럼을 구현할 수 있도록 2 층의 서로 다른 발광재료를 구비할 수 있다.
일 실시예에서, OLED는 음극과 양극 사이에 배치된 "유기층"을 구비하는 것으로 설명될 수 있다. 해당 유기층은 하나 또는 복수의 층을 포함할 수 있다.
OLED도 캡슐화층이 필요하며, 도 2에서는 유기 발광장치(200)를 개략적, 비한정적으로 도시하였다. 이와 도 1의 차이점은, 음극(190) 위에는 환경으로부터 유해물질(예를 들어, 수분 및 산소)을 방지하도록 캡슐화층(Encapsulation layer)(102)을 더 포함하는 것이다. 캡슐화 기능을 제공할 수 있는 임의의 재료는 모두 캡슐화층(예를 들어, 유리 또는 유기-무기 혼합층)으로 사용될 수 있다. 캡슐화층은 OLED소자의 외부에 직접적 또는 간접적으로 배치되어야 한다. 다중박막 캡슐화는 미국특허 US7968146에서 기술되었으며, 그 전부내용은 본 출원에 인용되어 결합된다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 소자는 해당 소자의 하나 또는 복수의 전자부재모듈(또는 유닛)을 구비하는 여러 종류의 소비재에 통합될 수 있다. 이러한 소비재의 일부 예시는 평판 디스플레이, 모니터, 의료 모니터, 텔레비전, 광고판, 실내 또는 실외용 조명등 및/또는 신호 발사등, 헤드업 디스플레이(head-up display), 전체적으로 투명하거나 부분적으로 투명한 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 스마트폰, 태블릿, 태블릿 폰, 웨어러블 장치(wearable device), 스마트 시계, 랩톱 컴퓨터(laptop computer), 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더(viewfinder), 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 차량 디스플레이 및 후미등을 포함한다.
본문에 기재된 재료 및 구조는 상기에 열거된 다른 유기 전자소자에 사용될 수도 있다.
본문에 사용된 "상단"은 기판과 가장 멀리 위치함을 의미하고, "하단"은 기판과 가장 가깝게 위치함을 의미한다. 제1 층이 제2 층 "상"에 "배치"된다고 설명되는 경우, 제1 층은 기판과 비교적 멀리 위치하도록 배치된다. 제1 층 "및" 제2 층이 "접촉"한다고 규정되지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 음극과 양극 사이에 여러 종류의 유기층이 존재하더라도 여전히 음극이 양극 "상"에 "배치"된다고 설명할 수 있다.
본문에 사용된 "용액 처리 가능"은, 용액 또는 현탁액의 형태로 액체 매질에서 용해, 분산 또는 수송될 수 있음 및/또는 액체 매질로부터 침전될 수 있음을 의미한다.
리간드가 발광재료의 감광성능에 직접적으로 작용한다고 사료되는 경우, 리간드는 "감광성 리간드"라 할 수 있다. 리간드가 발광재료의 감광성능에 작용하지 않는다고 사료되는 경우, 리간드는 "보조 리간드"라 할 수 있는데, 보조 리간드는 감광성 리간드의 성질을 변경할 수 있다.
형광 OLED의 내부 양자 효율(IQE)은 지연 형광을 통해 25%의 스핀 통계(spin statistics) 한계를 초과할 수 있는 것으로 여겨진다. 지연 형광은 일반적으로 두 가지 유형, 즉 P형 지연 형광 및 E형 지연 형광으로 나뉠 수 있다. P형 지연 형광은 삼중항-삼중항 소멸(TTA)에 의해 생성된다.
다른 측면으로, E형 지연 형광은 2 개의 삼중항 상태의 충돌에 의존하지 않고 삼중항 상태와 일중항 여기상태(singlet-excited state) 사이의 전이에 의존한다. E형 지연 형광을 생성할 수 있는 화합물은 에너지 상태 간의 전환을 진행할 수 있도록 매우 작은 일중항-삼중항 갭(gap)을 구비해야 한다. 열에너지는 삼중항 상태에서 일중항 상태로의 전이(transition)를 활성화할 수 있다. 이러한 유형의 지연 형광은 또한 열활성 지연 형광(TADF)이라 한다. TADF의 현저한 특징으로는 지연요소는 온도가 높아짐에 따라 증가하는 것이다. 역계간교차(reverse intersystem crossing)(RISC)의 속도가 충분히 빨라 삼중항 상태에 의한 비방사성감쇠를 최소화한다면, 백필링(back-filling)된 일중항 여기상태의 비율은 75%에 도달할 수 있다. 일중항 상태의 총 비율은 100%일 수 있으며 이는 전계가 생성한 엑시톤의 스핀 통계의 25%를 훨씬 초과한다.
E형 지연 형광의 특징은 들뜬 복합체(exciplex system) 시스템 또는 단일 화합물에서 발견될 수 있다. 이론에 구속되지 안고, E형 지연 형광은 발광재료가 일중항-삼중항의 작은 에너지 갭(energy gap)(ΔES-T)을 구비해야 한다고 여겨진다. 비금속을 함유하는 유기 공예체-수용체 발광재료는 이러한 특징을 실현할 가능성이 있다. 이러한 물질의 방출은 일반적으로 공예체-수용체 전하이동(CT)형 방출로 표징된다. 이러한 공예체-수용체형 화합물에서 HOMO와 LUMO의 공간적 분리는 일반적으로 작은 ΔES-T을 생성한다. 이러한 상태는 CT 상태를 포함할 수 있다. 일반적으로, 공예체-수용체 발광재료는 전자 공예체부분(예를 들어, 아미노기 또는 카바졸 유도체)과 전자 수용체부분(예를 들어, N을 함유하는 6원 방향족고리)을 연결함으로써 구성된다.
치환기 용어의 정의에 관하여,
할로겐 또는 할로젠화물-은 본문에 사용된 바와 같이 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 포함한다.
알킬기는 직쇄형 알킬기 및 분지형 알킬기를 포함한다. 알킬기의 예시는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 2차부틸기(Sec-butyl), 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, 네오펜틸기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 1-펜틸헥실기, 1-부틸펜틸기, 1-헵틸옥틸기, 3-메틸펜틸기를 포함한다. 또한, 알킬기는 임의로 치환될 수 있다. 알킬기 사슬에서의 탄소는 기타 헤테로원자에 의해 치환될 수 있다. 상기에서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 2차부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기 및 네오펜틸기가 바람직하다.
시클로알킬기는 본문에 사용된 바와 같이 고리형 알킬기를 포함한다. 바람직한 시클로알킬기는 4~10 개의 고리탄소원자를 함유하는 시클로알킬기이며, 이는 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4,4-디메틸시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노르보르닐기(1-norbornyl), 2- 노르보르닐기 등을 포함한다. 또한, 시클로알킬기는 임의로 치환될 수 있다. 고리에서의 탄소는 기타 헤테로원자에 의해 치환될 수 있다.
알케닐기는 본문에 사용된 바와 같이 직쇄형 올레핀기 및 분지형 올레핀기를 포함한다. 바람직한 알케닐기는 2~15 개의 탄소원자를 함유하는 알케닐기이다. 알케닐기의 예시는 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1,3-부타디에닐기(1,3-butadienyl), 1-메틸비닐기, 스티릴기, 2,2-디페닐비닐기, 1,2-디페닐비닐기, 1-메틸알릴기, 1,1-디메틸알릴기, 2-메틸알릴기, 1-페닐알릴기, 2-페닐알릴기, 3-페닐알릴기, 3,3-디페닐알릴기, 1,2-디메틸알릴기, 1-페닐-1-부테닐기 및 3-페닐-1-부테닐기를 포함한다. 또한, 알케닐기는 임의로 치환될 수 있다.
알키닐기는 본문에 사용된 바와 같이 직쇄형 알키닐기 및 분지형 알키닐기를 포함한다. 바람직한 알키닐기는 2~15 개의 탄소원자를 함유하는 알키닐기이다. 또한, 알키닐기는 임의로 치환될 수 있다.
아릴기 또는 방향족기는 본문에 사용된 바와 같이 융합 시스템(condensed systems)과 비융합 시스템을 포함한다. 바람직한 아릴기는 6~60 개의 탄소원자를 함유하는 아릴기이고, 더 바람직하게는 6~20 개의 탄소원자를 함유하는 아릴기이며, 보다 더 바람직하게는 6~12 개의 탄소원자를 함유하는 아릴기이다. 아릴기의 예시는 페닐기, 비페닐, 터페닐, 트리페닐렌(triphenylene), 테트라페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌(phenalene), 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센(chrysene), 페릴렌(perylene) 및 아줄렌(azulene)을 포함하고, 바람직하게는 페닐기, 비페닐, 터페닐, 트리페닐렌, 플루오렌 및 나트탈렌을 포함한다. 또한, 아릴기는 임의로 치환될 수 있다. 비융합 아릴기의 예시는 페닐기, 비페닐-2-일기(biphenyl-2-yl group), 비페닐-3-일기, 비페닐-4-일기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 4'-메틸비페닐릴기, 4''-터트부틸기-p-터페닐-4-일기, o-쿠메닐기(o-cumenyl), m-쿠메닐기, p-쿠메닐기, 2,3-크실릴기, 3,4-크실릴기, 2,5-크실릴기, 메시틸기(mesityl group) 및 m-쿼테르페닐기(m-quaterphenyl)를 포함한다.
헤테로시클릭기 또는 헤테로시클릴은 본문에 사용된 바와 같이 방향족 고리형 그룹 및 비방향족 고리형 그룹을 포함한다. 헤테로방향족기는 또한 헤테로아릴기를 의미한다. 바람직한 비방향족헤테로시클릭기는 3~7 개의 고리원자를 함유하는 것으로, 질소, 산소 및 황과 같은 적어도 하나의 헤테로원자를 포함한다. 헤테로시클릭기는 질소원자, 산소원자, 황원자 및 셀레늄원자에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 구비하는 방향족헤테로시클릭기일 수 있다.
헤테로아릴기는 본문에 사용된 바와 같이, 1~5 개의 헤테로원자를 함유할 수 있는 비융합 및 융합된 헤테로방향족 그룹을 포함한다. 바람직한 헤테로아릴기는 3~30 개의 탄소원자를 함유하는 헤테로아릴기이고, 더 바람직하게는 3~20 개의 탄소원자를 함유하는 헤테로아릴기이며, 보다 더 바람직하게는 3~12 개의 탄소원자를 함유하는 헤테로아릴기이다. 적합한 헤테로아릴기는 디벤조티오펜(dibenzothiophene), 디벤조푸란(dibenzofuran), 디벤조셀레노펜(dibenzoselenophene), 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜(benzoselenophene), 카바졸(carbazole), 인돌로카르바졸(indolocarbazole), 피리딘인돌로(pyridine indole), 피롤로피리딘(Pyrrolopyridine), 피라졸, 이미다졸, 트리아졸(Triazole), 옥사졸(oxazole), 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진(pyridazine), 피리미딘, 피라진(pyrazine), 트리아진(triazine), 옥사진(oxazine), 옥사티아진(oxathiazine), 옥사디아진(oxadiazine), 인돌(Indole), 벤즈이미다졸(benzimidazole), 인다졸, 인독사진(indoxazine), 벤조옥사졸, 벤지스옥사졸(benzisoxazole), 벤조티아졸, 퀴놀린(quinoline), 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진(phthalazine), 프테리딘(pteridine), 크산텐(xanthene), 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 벤조티에노피리딘 (benzothienopyridine), 티에노디피리딘(thienodipyridine), 벤조푸라노피리딘 (Benzofuranopyridine), 푸라노디피리딘(Furanodipyridine), 벤조셀레노페노피리딘 (benzoselenophenopyridine), 셀레노페노디피리딘 (selenophenodipyridine)을 포함하고, 바람직하게는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 카바졸, 인돌로카르바졸, 이미다졸, 피리딘, 트리아진, 벤즈이미다졸, 1,2-아자보란(1,2-azaborane), 1,3-아자보란, 1,4- 아자보란, 보라진(borazine) 및 이들의 아자 유사체를 포함한다. 또한, 헤테로아릴기는 임의로 치환될 수 있다.
알콕시기-는 -O-알킬기로 표시된다. 알킬기의 예시와 바람직한 예시는 상술한 바와 같다. 1~20 개의 탄소원자를 구비하고 바람직하게는 1~6 개의 탄소원자를 구비하는 알콕시기의 예시는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기 및 헥실옥시기를 포함한다. 3 개 이상의 탄소원자를 구비하는 알콕시기는 직쇄형, 고리형 또는 분지형일 수 있다.
아릴옥시기-는 -O-아릴기 또는 -O-헤테로아릴기로 표시된다. 아릴기 및 헤테로아릴기의 예시와 바람직한 예시는 상술한 바와 같다. 6~40 개의 탄소원자를 구비하는 아릴옥시기의 예시는 페녹시기 및 비페닐옥시기를 포함한다.
아랄킬기(Arylalkyl group)는 본문에 사용된 바와 같이 아릴치환기를 구비하는 알킬기이다. 또한, 아랄킬기는 임의로 치환될 수 있다. 아랄킬기의 예시는 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐이소프로필기, 2-페닐이소프로필기, 페닐t-부틸기, α-나프틸메틸기, 1-α나프틸-에틸기, 2-α나프틸에틸기, 1-α나프틸이소프로필기, 2-α나프틸이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β나프틸-에틸기, 2-β나프틸-에틸기, 1-β나프틸이소프로필기, 2-β나프틸이소프로필기, p-메틸벤질기, m-메틸벤질기, o-메틸벤질기, p-클로로벤질기(p-chlorobenzyl), m-클로로벤질기, o-클로로벤질기, p-브로모벤질기(p-bromobenzyl), m-브로모벤질기, o-브로모벤질기, p-요오드벤질기 (p-iodobenzyl), m-요오드벤질기, o-요오드벤질기, p-하이드록시벤질기(p-hydroxybenzyl), m-하이드록시벤질기, o-하이드록시벤질기, p-아미노벤질기, m-아미노벤질기, o-아미노벤질기, p-니트로벤질기, m-니트로벤질기, o-니트로벤질기, p-시아노벤질기, m-시아노벤질기, o-시아노벤질기, 1-2-하이드록시-2-페닐이소프로필기 및 1-클로로-2-페닐이소프로필기를 포함한다. 상기에서, 벤질기, p-시아노벤질기, m-시아노벤질기, o-시아노벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐이소프로필기 및 2-페닐이소프로필기가 바람직하다.
아자디벤조푸란(azadibenzofuran), 아자-디벤조티오펜 등에서의 용어 "아자"는 상응하는 방향족 단편에서의 하나 또는 복수의 C-H 그룹이 질소원자로 대체됨을 의미한다. 예를 들어, 아자트리페닐렌(azatriphenylene)은 디벤조[f, h]퀴녹살린, 디벤조[f, h]퀴놀린 및 고리계에 2 개 또는 그 이상의 질소를 갖는 기타 유사체를 포함한다. 본 분야 당업자는 상술한 아자 유도체의 기타 질소 유사체를 쉽게 생각해낼 수 있으며, 이러한 모든 유사체는 본문에 기재된 용어에 포함되는 것으로 확정된다.
알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기(alkenyl), 알키닐기, 아랄킬기, 헤테로시클릭기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 비치환될 수 있거나, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 알킬기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 고리형 아미노기, 실릴기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 헤테로알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아실기(acyl), 카르보닐기, 카르복실산기(carboxylic acid group), 에테르기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티오알킬기(Thioalkyl group), 설피닐(sulfinyl), 설포닐(sulfonyl), 포스피노기(phosphino) 및 이들의 조합에서 선택된 하나 또는 복수 개로 치환될 수 있다.
이해해야 할 것은, 분자 단편이 치환기로 설명되거나 기타 형태로 기타 부분에 연결되는 경우, 그것이 단편(예를 들어, 페닐기, 페닐렌기, 나프틸기, 디벤조푸란기)인지 또는 그것이 전체 분자(예를 들어, 벤젠, 나프탈렌(naphthalene), 디벤조푸란)인지에 따라 명명된다. 본문에 사용된 바와 같이, 치환기 또는 단편연결을 지정하는 이러한 상이한 방식은 동일한 것으로 간주한다.
본 출원에 언급된 화합물에서, 수소원자는 부분적 또는 전체적으로 듀테륨으로 대체될 수 있다. 탄소 및 질소와 같은 다른 원소도 이들의 기타 안정적인 동위원소로 대체될 수 있다. 이는 소자의 효율 및 안정성을 향상시키므로, 화합물에서 기타 안정적인 동위원소를 대체하는 것은 바람직할 수 있다.
본 출원에 언급된 화합물에서, 다중치환은 이중치환을 포함한 최대 사용가능한 치환까지의 범위를 나타낸다.
본 출원에 언급된 화합물에서, 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다는 표현의 의도는, 두 그룹이 화학결합에 의해 서로 연결되었음을 간주하려는 것이다. 이는 하기 도면을 통해 예시된다:
Figure pat00003
또한, 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다는 표현의 의도는, 두 그룹 중 하나가 수소를 나타내는 경우, 두 번째 그룹은 수소원자가 결합된 위치 측에 결합되어 고리를 형성함을 간주하려는 것이다. 이는 하기 도면을 통해 예시된다:
Figure pat00004
본 발명의 일 실시예에 의하면, 식 1을 구비하는 화합물을 개시하였다:
Figure pat00005
식 1
여기서, n은 1~4에서의 정수이고; n이 2 이상인 경우, 각 군 L와 B는 동일하거나 다를 수 있으며;
A는 식 2로 표시되는 구조이며:
Figure pat00006
식 2
여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~50인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고;
여기서, X 및 Y에서 적어도 하나는 축합고리(fused ring) 시스템이며;
여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, R1 및 R2는 임의로 연결되어 고리를 형성가능하며;
여기서, L은 각각 독립적으로 단일 결합, 6~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기(arylene group), 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, B는 각각 독립적으로 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍(electron-deficient) 헤테로아릴기에서 선택된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~40인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내거나, 여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~30인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내거나, 여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~20인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내며;
여기서, L은 각각 독립적으로 단일 결합, 6~50 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 2~50 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되거나; L은 각각 독립적으로 단일 결합, 6~40 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 2~40 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며; L은 각각 독립적으로 단일 결합, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 2~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며; L은 각각 독립적으로 단일 결합, 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, B는 각각 독립적으로 2~50 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍 헤테로아릴기에서 선택된거나, B는 각각 독립적으로 2~40 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍 헤테로아릴기에서 선택되며, B는 각각 독립적으로 2~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍 헤테로아릴기에서 선택되며, B는 각각 독립적으로 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍 헤테로아릴기에서 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2에서 X 및 Y 중 적어도 하나는 축합고리 시스템이고, 상기 축합고리 시스템에 있어서, 적어도 2 개의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기고리가 함께 축합되어 적어도 10 개의 탄소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하거나, 적어도 총 10개의 탄소원자와 질소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2에서 X 및 Y 중 적어도 하나는 축합고리 시스템이고, 상기 축합고리 시스템에 있어서, 적어도 3 개의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기고리가 함께 축합되어 적어도 14 개의 탄소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하거나, 적어도 총 14개의 탄소원자와 질소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조 A는 식 3~33으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
여기서, T1~T22는 각각 독립적으로 CRT, C 또는 N에서 선택되고;
여기서, 각 RT는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
인접한 치환은 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
해당 실시예에서, 인접한 치환이 임의로 연결되어 고리를 형성한다는 것은, T1~T22 중 인접한 치환기 RT 사이에, 연결되어 고리를 형성하는 경우를 포함하고, 또한 인접한 치환기 사이에 모두 연결되어 고리를 형성하지 않는 경우도 포함한다. 이는 본 분야 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2 중 치환기 R1와 R2는 연결되어 고리를 형성하지 않는다. 더 구체적인 실시예에서, 식 3~33으로 표시되는 구조에서, T5와 T6은 연결되어 고리를 형성하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2에서의 치환기 R1와 치환기 R2는 연결되어 고리를 형성한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 개시된 화합물은 전자 수송재료로 설계되므로, 발광재료로 설계되는 화합물와의 사이에는 매우 큰 차이점이 존재한다. 예를 들어, 본 발명의 화합물은, 화합물ΔE(S1-T1)이 특정된 값(예를 들어, 0.20 eV)보다 작도록 하기 위해 특별히 설계될 필요가 없고, 본 발명의 화합물ΔE(S1-T1)은 특정된 값보다 클 수 있으며, 예를 들면, 0.20eV, 0.30eV, 0.50eV 또는 더 큰 값일 수 있다. 또 예를 들면, 본 발명의 화합물은 전자 풍부(electron-rich) 그룹을 함유하도록 선택될 필요가 없으며, 예를 들어 치환기 R1 및 R2는 전자 풍부 그룹을 함유하도록 선택될 필요가 없고, 각각 전자 중성 그룹(electron neutral group) 또는 전자 부족 그룹(electron deficient group)을 함유하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조 L은 단일 결합 또는 식 34~58으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
여기서, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 일치환, 다중치환 또는 비치환을 나타내고; 이들이 다중치환을 나타내는 경우, 인접한 치환은 임의로 연결되어 고리를 형성하며;
여기서, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
해당 실시예에서, 인접한 치환이 임의로 연결되어 고리를 형성한다는 것은, 인접한 치환기 사이에, 연결되어 고리를 형성하는 경우를 포함하고, 또한 인접한 치환기 사이에 모두 연결되어 고리를 형성하지 않는 경우도 포함한다. 이는 본 분야 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조 B는 식 59 내지 식 63으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00020
여기서, X1~X6는 각각 독립적으로 CRx, C, O, S, N 또는 NRx'에서 선택되고,
여기서, X1~Xi 중 적어도 하나는 N이고, 상기 Xi는 식 59 내지 식 63에 존재하는 X1~X6에서 시퀀스 번호가 가장 큰 것에 대응되며; 예를 들어, 식 59를 참조하면, 상기 Xi는 식 59에 존재하는 상기 X1~X6에서 번호가 가장 큰 X3에 대응된다. 즉, 식 59에서 X1~X3 중 적어도 하나는 N이다.
여기서, R7은 각각 독립적으로 일치환, 다중치환 또는 비치환을 나타내고; 이들이 다중치환을 나타내는 경우, 인접한 치환은 임의로 연결되어 고리를 형성가능하며;
여기서, R7, RX 및 RX'는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
해당 실시예에서, 인접한 치환이 임의로 연결되어 고리를 형성한다는 것은, 인접한 치환기 사이에, 연결되어 고리를 형성하는 경우를 포함하고, 또한 인접한 치환기 사이에 모두 연결되어 고리를 형성하지 않는 경우도 포함한다. 이는 본 분야 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조 B는 식 59 내지 식 63으로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서, X1~Xi 중 적어도 2 개가 N이고, 상기 Xi는 식 59 내지 식 63에 존재하는 X1~X6에서 시퀀스 번호가 가장 큰 것에 대응된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조 B는 식 59 내지 식 63으로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서, X1~Xi 중 적어도 3 개가 N이고, 상기 Xi는 식 59 내지 식 63에 존재하는 X1~X6에서 시퀀스 번호가 가장 큰 것에 대응된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조 B는 하기 B1~B105로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조 A는 A1~A298로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 A1~A298는 청구항 9를 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조 L은 단일 결합 L0 및 L1~L58로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화합물은 식 1의 구조를 구비하고, 여기서 상기 A는 A1~A298로 이루어진 군에서 선택되고 상기 B는 각각 독립적으로 B1~B105로 이루어진 군에서 선택되며 상기 L은 각각 독립적으로 L0~L58로 이루어진 군에서 선택되며, A1~A298, B1~B105 및 L0~L58의 구체적인 구조는 전술된 실시예를 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화합물은 화합물 1 내지 화합물 270으로 이루어진 군에서 선택되고; 화합물 1 내지 화합물 270의 구체적인 구조는 청구항 12를 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전계 발광소자를 더 개시하였고, 이는 다음과 같은 구성을 포함한다.
양극,
음극, 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 식 1을 구비하는 화합물을 함유하고;
Figure pat00047
식 1
여기서, n은 1, 2, 3 또는 4이고; n이 2 이상인 경우, 각 군 L 및 B는 동일하거나 다를 수 있으며;
A는 식 2로 표시되는 구조이고:
Figure pat00048
식 2
여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~50인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고;
여기서, X 및 Y에서 적어도 하나는 축합고리(fused ring) 시스템이며;
여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, R1 및 R2는 임의로 연결되어 고리를 형성가능하며;
여기서, L은 단일 결합, 또는 6~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기(arylene group), 또는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)이며;
여기서, B는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍(electron-deficient) 헤테로아릴기이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 여기서 상기 유기층은 전자 수송층이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 여기서 상기 유기층은 전자 수송층이고 상기 전자 수송층은 적어도 1 종의 재료를 더 함유한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 여기서 상기 유기층은 전자 수송층이고 상기 전자 수송층은 적어도 1 종의 금속 착물을 더 함유한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 여기서 상기 금속 착물은 식 64로 표시되는 리간드(ligand) Lq를 함유하고,
Figure pat00049
여기서, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 및 Y6은 각각 독립적으로 CRY 또는 N에서 선택되고; 여기서 각 RY는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 알킬기, 알콕시기(alkoxy group), 아미노기, 실릴기, 시아노기(cyano group), 할로겐, 아릴기 및 헤테로아릴기에서 선택된다.
여기서, Z는 NH, O, S 또는 Se이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금속 착물은 8-히드록시퀴놀린-리튬 (8-hydroxyquinoline-lithium)(Liq), 8-히드록시퀴놀린-나트륨 (8-hydroxyquinoline-sodium) (Naq), 8-히드록시퀴놀린-칼륨 (8-hydroxyquinoline-potassium)(Kq), 비스(8-히드록 시퀴놀린)-베릴륨(bis(8-hydroxyquinoline)-beryllium)(Beq2), 비스(8-히드록시퀴놀린)- 마그네슘(Bis(8-hydroxyquinoline)-magnesium)(Mgq2), 비스(8-히드록시퀴놀린)-칼슘(bis (8-hydroxyquinoline)-calcium)(Caq2), 트리스(8-히드록시퀴놀린)-붕소(tris(8-hydroxy quinoline)-boron)(Bq3), 트리스(8-히드록시퀴놀린)-알루미늄 (tris(8-hydroxyquinoline)- aluminum)(Alq3) 또는 트리스(8-히드록시퀴놀린)-갈륨 (tris(8-hydroxyquinoline)- gallium)(Gaq3)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전계 발광소자는 소비재, 전자부품모듈, 유기 발광소자 및 조명패널로 구성된 소자 군(group)에 통합된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 식 1로 표시된 화합물을 함유하는 화합물 제제를 더 개시하였고, 식 1의 구체적인 구조는 상기 임의의 실시예를 참조하도록 한다.
기타 재료와의 조합
본 발명에 기재된 유기 발광소자에서의 특정층에 사용되는 재료는, 소자에 존재하는 다양한 기타 재료와 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 재료의 조합은 미국특허출원 US2016/0359122의 제0132~0161 단락에 상세하게 기술되었으며, 그 전부 내용은 본문에 인용되어 결합된다. 여기서, 기술되거나 언급된 재료는, 본문에 개시된 화합물과 조합되어 사용될 수 있는 재료의 비한정적인 예시이고, 본 분야 당업자는 조합 및 사용가능한 기타 재료를 식별할 수 있도록 문헌을 용이하게 참고할 수 있다.
본문에서는, 유기 발광소자에서의 구체적인 층에 사용가능한 재료는 상기 소자에 존재하는 여러 종류의 기타 재료와 조합되어 사용될 수 있는 것으로 설명된다. 예를 들어, 본문에 개시된 발광 도판트(dopant)는 여러 종류의 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 이러한 재료의 조합은 특허출원 US2015/0349273의 제0080-0101 단락에 상세하게 기술되었으며, 그 전부 내용은 본문에 인용되어 결합된다. 여기서, 기술되거나 언급된 재료는, 본문에 개시된 화합물과 조합되어 사용될 수 있는 재료의 비한정적인 예시이고, 본 분야 당업자는 조합 및 사용가능한 기타 재료를 식별할 수 있도록 문헌을 용이하게 참고할 수 있다.
재료합성의 실시예에서, 별도로 언급되지 않는 한 모든 반응은 질소 보호하에서 진행된다. 모든 반응용매는 무수(anhydrous)이고 상업적 공급원으로부터 받은 그대로 사용된다. 합성된 생성물은 본 분야 상규적인 하나 또는 여러 종류의 설비(BRUKER의 핵자기공명분광기, SHIMADZU의 액체 크로마토그래피(liquid chromatography), 크로마토그래프 질량 분석계(liquid chromatograph-mass spectrometry), 가스 크로마토그래프 질량 분석계(gas chromatograph-mass spectrometry), 시차주사 열량계(differential scanning calorimeter), 상해 LENGGUANG TECH.의 형광분광광도계, 우한 CORRTEST의 전기화학 워크스테이션 및 안후이 BEQ의 승화장치(sublimation apparatus) 등을 포함하나 이에 한정되지 않음)를 사용하여, 본 분야 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 구조가 확인되고 특성이 테스트된다. 소자의 실시예에서, 소자의 특성도 본 분야 상규적인 설비(ANGSTROM ENGINEERING에서 생산한 증착기, 소주 FATAR에서 생산한 광학 테스트시스템 및 수명테스트 시스템, 북경 ELLITOP에서 생산한 타원계측기(ellipsometer) 등을 포함하나 이에 한정되지 않음)를 사용하여, 본 분야 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 테스트된다. 본 분야 당업자는 상기 설비의 사용, 테스트 방법 등 관련내용을 잘 알고 있어 시료의 고유 데이터를 확실하면서도 영향을 받지 않고 얻을 수 있으므로, 본원에서 상기 관련내용을 더이상 설명하지 않는다.
재료합성 실시예
본 발명의 화합물은 제조방법을 한정하지 않으며, 전형적인 예시로는 아래의 화합물이 있으나 이에 한정되지 않으며, 그 합성경로 및 제조방법은 아래와 같다:
실시예 1: 화합물 A26L0B52(화합물 17)의 합성
단계(1): [중간물(Intermediate) 1-a]의 합성
Figure pat00050
2-브로모-4-클로로-1-요오도벤젠(2-bromo-4-chloro-1-iodobenzene)(60.0g, 189.05mmol) 을 2000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 무수 테트라하이드로푸란(800.0mL)을 첨가하여 용해시키고 질소 환경에서 실온에서 교반한다. 다음 트리에틸아민(30.0mL, 198.2mmol), 요오드화제일구리(cuprous iodide)(1.05g, 5.51mmol), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로라이드 (bis(triphenylphosphine)palladium dichloride) (4.0g, 5.70mmol)을 순차적으로 첨가하고 20min 동안 교반한다. 다음 트리메틸에티닐 실리콘(Trimethylethynyl silicon)(23.0mL, 200mmol)을 천천히 첨가하고 실온에서 3h 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면, 물을 첨가하여 반응을 ?칭(quenching)하며, 이어서 에틸아세테이트(ethylacetate)를 사용하여 추출하고 유기상을 분리한다. 유기상을 칼럼크로마토그래피로 분리하여 황색 유상물질(Yellow oil) [중간물 1-a](50.0 g, 173.82mmol, 90.0%)을 얻는다.
단계(2): [중간물 1-b]의 합성
Figure pat00051
[중간물 1-a](50.0g, 173.82mmol), 페닐보론산(phenylboronic acid)(25.5g, 209.12mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(tetrakis(triphenylphosphine)palladium)(6.0g, 5.2mmol), 탄산칼륨(48.0g, 398.20mmol)을 2000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 테트라하이드로푸란(600mL)과 물(300mL)을 첨가한다. 반응 플라스크를 85℃까지 승온하여 환류시키고, 질소 환경에서 12h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 반응 시스템을 실온까지 냉각시키고 에틸아세테이트를 사용하여 추출하며, 유기상을 건조 및 농축시킨 후, 칼럼크로마토그래피로 분리하여 황색 유상물질 [중간물 1-b](40.5g, 140.50mmol, 81.0%)을 얻는다.
단계(3): [중간물 1-c]의 합성
Figure pat00052
[중간물 1-b](40.5g, 140.50mmol) 및 탄산칼륨(46.6g, 337.90mmol)을 1000mL의 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 메탄올(400.0mL)을 첨가하고 실온에서 4h 동안 교반하면서 반응시킨다. 반응이 완료되면, 고체를 여과하고 규조토로 보조여과하며, 용액을 농축시킨 후 칼럼크로마토그래피로 분리하여 담황색 고체 [중간물 1-c](29.0g, 186.36mmol, 96.8%)를 얻는다.
단계(4): [중간물 1-d]의 합성
Figure pat00053
o-브로모요오도벤젠(o-bromoiodobenzene)(26.7g, 94.5mmol)을 1000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 무수 테트라하이드로푸란(400.0mL)을 첨가하여 용해시키고, 질소 환경에서 실온에서 교반한다. 다음 트리에틸아민(16.5mL, 169.0mmol), 요오드화제일구리(0.55g, 2.89mmol), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로라이드 (bis(triphenylphosphine)palladium dichloride)(2.1g, 3.0mmol)을 순차적으로 첨가하고 20min 동안 교반한다. [중간물 1-c](21.0mL, 98.74mmol, 50mL의 테트라하이드로푸란에 용해시킴)을 천천히 첨가하고 실온에서 3h 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면, 물을 첨가하여 반응을 ?칭(quenching)하며, 이어서 에틸아세테이트(ethylacetate)를 사용하여 추출하고 유기상을 분리한다. 유기상을 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 1-d](35g, 87.0mmol, 90.0%)를 얻는다.
단계(5): [중간물 1-e]의 합성
Figure pat00054
[중간물 1-d](35g, 87.0mmol)을 2000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 디클로로메탄(850.0mL)을 첨가하여 용해시키고, 질소 환경에서 교반한다. 반응 플라스크를 -60℃까지 냉각시킨 후, 일염화요오드(iodine monochloride)(104.0mL, 104.00mmol, 1.0M의 디클로로메탄 용액)를 반응액에 천천히 드립하고 -60℃를 유지하면서 1h 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면, 포화 Na2SO3 수용액을 첨가하여 반응을 ?칭(quenching)하고, 실온까지 승온시켜 용액의 보라색이 사라질 때까지 교반한다. 다음, 디클로로메탄을 첨가하여 추출하고 유기상을 황산마그네슘을 사용하여 건조시키고 유기상을 여과하고 농축시켜 고체를 얻는다. 이어서, 얻어진 고체를 1000mL의 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, n-헥산(500mL)을 첨가하고 환류반응할 때가지 승온하여 4h 동안 교반한다. 다음, 여과하고 수집하여 백색 고체 [중간물 1-e](41.8g, 78.3mmol, 91.0%)를 얻는다.
단계(6): [중간물 1-f]의 합성
Figure pat00055
[중간물 1-e](35g, 70mmol) 및 무수 테트라하이드로푸란(200mL)을 1000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가하고, -78℃의 질소 환경에서 교반하다. -78℃에서 약 70mL의 n-부틸리튬(n-butyllithium)(2.5M의 n-헥산 용액)을 천천이 드립하고 2h이 지난 후, 디클로로디페닐실란(dichlorodiphenylsilane)(22.2mL, 105.0mmol, 50mL의 테트라하이드로푸란에 용해시킴)을 투입하고 반응플라스크의 온도를 실온까지 승온시킨 후 3h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 물(200mL)을 첨가한 후 추출하여 유기상을 분리한다. 유기상을 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 1-f](17.5g, 37.4mmol, 52.5%)를 얻는다.
단계(7): [중간물 1-g]의 합성
Figure pat00056
[중간물 1-f](17.5g, 37.4mmol), 비스(피나콜라토)디보론(bis(pinacolato) diboron)(14.25g, 56.1mmol), 팔라듐 아세테이트(palladium acetate)(419.8mg, 1.87mmol), 2-디사이클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐 (2-dicyclohexylphosphino-2',6'- dimethoxybiphenyl)(1.53g, 3.74mmol) 및 아세트산칼륨(11.1g, 112.2mmol)을 250mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 1,4-디옥산(1,4-dioxane)(120mL)을 첨가한다. 다음, 반응플라스크를 110℃까지 승온시켜 환류시키고, 질소 환경에서 10h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 반응 시스템을 실온까지 냉각시키고 디클로로메탄을 사용하여 추출하며, 유기상을 건조 및 농축시킨 후 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 1-g](13.5g, 24.10mmol, 64.4%)를 얻는다.
단계(8): 화합물 A26L0B52의 합성
Figure pat00057
[중간물 1-g](5.05g, 9.0mmol), 2-클로로-4-(비페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 (2-chloro-4-(biphenyl-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine)(3.1g, 9.0mmol), 테트라키스 (트리페닐포스핀)팔라듐(520mg, 0.45mmol) 및 탄산칼륨(3.75g, 27.0mmol)을 250mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 테트라하이드로푸란(60mL) 및 물(20mL)을 첨가한다. 반응 플라스크를 85℃까지 승온하여 환류시키고, 질소 환경에서 12h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 반응 시스템을 실온까지 냉각시키고 디클로로메탄을 사용하여 추출하며, 유기상을 건조 및 농축시킨 후, 칼럼크로마토그래피로 분리하여 황색 고체 화합물 A26L0B52(5.6g, 7.55mmol, 84.5%)를 얻는다. 생성물은 분자량이 742인 목표 생성물인 것으로 확인된다.
실시예 2: 화합물 A30L0B52(화합물 197)의 합성
단계(1): [중간물 2-a]의 합성
Figure pat00058
합성 실시예 1의 단계(1)에서, 2-브로모-4-클로로-1-요오도벤젠 대신 o-요오도비페닐(o-iodobiphenyl)을 사용하고, 동일한 방법으로 [중간물 2-a](28.5g, 38％)을 얻는다.
단계(2): [중간물 2-b]의 합성
Figure pat00059
합성 실시예 1의 단계(3)에서, [중간물 1-b] 대신 [중간물 2-a]을 사용하고, 동일한 방법으로 [중간물 2-b](19.56g, 93.6％)을 얻는다.
단계(3): [중간물 2-c]의 합성
Figure pat00060
합성 실시예 1의 단계(4)에서, [중간물 1-c] 대신 [중간물 2-b]을 사용하고, o-브로모요오도벤젠 대신 2-브로모-4-클로로-1-요오도벤젠을 사용하며, 동일한 방법으로 [중간물 2-c](31.3g, 79.2％)을 얻는다.
단계(4): [중간물 2-d]의 합성
Figure pat00061
합성 실시예 1의 단계(5)에서, [중간물 1-d] 대신 [중간물 2-c]을 사용하고, 동일한 방법으로 [중간물 2-d](36.7g, 85.7％)을 얻는다.
단계(5): [중간물 2-e]의 합성
Figure pat00062
합성 실시예 1의 단계(6)에서, [중간물 1-e] 대신 [중간물 2-d]을 사용하고, 동일한 방법으로 [중간물 2-e](15g, 63.0％)을 얻는다.
단계(6): [중간물 2-f]의 합성
Figure pat00063
합성 실시예 1의 단계(7)에서, [중간물 1-f] 대신 [중간물 2-e]을 사용하고, 동일한 방법으로 [중간물 2-f](5.55g, 56.2％)을 얻는다.
단계(7): 화합물 A30L0B52의 합성
Figure pat00064
합성 실시예 1의 단계(8)에서, [중간물 1-g] 대신 [중간물 2-f]를 사용하고, 동일한 방법으로 화합물 A30L0B52 (4.2g, 84.3％)을 얻는다. 생성물은 분자량이 742인 목표 생성물인 것으로 확인된다.
실시예 3: 화합물 A30L2B51(화합물 256)의 합성
단계(1): 화합물 A30L2B51의 합성
Figure pat00065
합성 실시예 1의 단계(8)에서, [중간물 1-g] 대신 [중간물 2-f]를 사용하고, 2-클로로-4-(비페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐- 1,3,5-트리아진(2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)을 사용하며, 동일한 방법으로 화합물 A30L2B51(3.6g, 60.7％)을 얻는다.
실시예 4: 화합물 A30L0B53(화합물 198)의 합성
단계(1): 화합물 A30L0B53의 합성
Figure pat00066
합성 실시예 1의 단계(8)에서, [중간물 1-g] 대신 [중간물 2-f]를 사용하고, 2-클로로-4-(비페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6- 페닐-1,3,5-트리아진(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)을 사용하며, 동일한 방법으로 화합물 A30L0B53(3.8g, 85.3％)을 얻는다.
실시예 5: 화합물 A29L0B52(화합물 107)의 합성
단계(1): [중간물 5-c]의 합성
Figure pat00067
2-브로모-5-클로로요오도벤젠(2-bromo-5-chloroiodobenzene)(33.7g, 106.1mmol)을 1000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 무수 테트라하이드로푸란(425.0mL)을 첨가하여 용해시키고 질소 환경에서 실온에서 교반한다. 다음 트리에틸아민(30mL, 212.2mmol), 요오드화제일구리(0.58g, 3.0mmol), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로라이드(2.1g, 3.0mmol)를 순차적으로 첨가하고 30min 동안 교반한다. 다음 [중간물 2-b](18.0mL, 101.0mmol, 75mL의 테트라하이드로푸란에 용해시킴)을 천천히 첨가하고 실온에서 10h 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면, 물을 첨가하여 반응을 ?칭하며, 이어서 에틸아세테이트를 사용하여 추출하고 유기상을 분리한다. 유기상을 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 5-c](30g, 81.6mmol, 80.8%)를 얻는다.
단계(2): [중간물 5-d]의 합성
Figure pat00068
[중간물 5-c](27.5g, 74.8mmol)을 1000mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 디클로로메탄(650.0mL)을 첨가하여 용해시키고, 질소 환경에서 교반한다. 반응 플라스크를 -60℃까지 냉각시킨 후, 일염화요오드(90.0mL, 90.00mmol, 1.0M의 디클로로메탄 용액)를 반응액에 천천히 드립하고 -60℃를 유지하면서 1h 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면, 포화 Na2SO3 수용액을 첨가하여 반응을 ?칭하고, 실온까지 승온시켜 용액의 보라색이 사라질 때까지 교반한다. 다음, 디클로로메탄을 첨가하여 추출하고 유기상을 황산마그네슘을 사용하여 건조시키고 유기상을 여과하고 농축시켜 고체를 얻는다. 이어서, 얻어진 고체를 1000mL의 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, n-헥산(500mL)을 첨가하고 환류반응할 때가지 승온하여 8h 동안 교반한다. 다음, 여과하고 수집하여 백색 고체 [중간물 5-d](23.0g, 46.8mmol, 62.5%)를 얻는다.
단계(3): [중간물 5-e]의 합성
Figure pat00069
[중간물 5-d](22.8g, 46.3mmol) 및 무수 테트라하이드로푸란(150mL)을 500mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가하고, -78℃의 질소 환경에서 교반하다. -78℃에서 약 46mL의 n-부틸리튬(2.5M의 n-헥산 용액)을 천천이 드립하고, 저온에서 2h 동안 유지한 후, 디클로로디페닐실란(14.6mL, 69.5mmol)을 투입하고 반응플라스크의 온도를 실온까지 승온시킨 후 18h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 물(200mL)을 첨가하고, 이어서 디클로로메탄을 사용하여 추출하며 유기상을 분리한다. 유기상을 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 5-e](10.8g, 23.0mmol, 49.8%)를 얻는다.
단계(4): [중간물 5-f]의 합성
Figure pat00070
[중간물 5-e](10.8g, 23.0mmol), 비스(피나콜라토)디보론(8.5g, 34.6mmol), 팔라듐 아세테이트(252mg, 1.15mmol), 2-디사이클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐(920mg, 2.3mmol) 및 아세트산칼륨(6.5g, 69.0mmol)을 250mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 1,4-디옥산(80mL)을 첨가한다. 다음, 반응플라스크를 120℃까지 승온시켜 환류시키고, 질소 환경에서 15h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 반응 시스템을 실온까지 냉각시키고 디클로로메탄을 사용하여 ?칭하며, 유기상을 건조 및 농축시킨 후 칼럼크로마토그래피로 분리하여 백색 고체 [중간물 5-f](7.6g, 13.5mmol, 58.8%)를 얻는다.
단계(5): 화합물 A29L0B52의 합성
Figure pat00071
[중간물 5-f](4.0g, 7.1mmol), 2-클로로-4-(비페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진(2.5g, 7.1mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(412mg, 0.36mmol) 및 탄산칼륨(3.0g, 21.4mmol)을 250mL의 3 구 둥근바닥플라스크에 첨가한 후, 테트라하이드로푸란(60mL) 및 물(20mL)을 첨가한다. 반응 플라스크를 85℃까지 승온하여 환류시키고, 질소 환경에서 15h 동안 교반한다. 반응이 완료되면, 반응 시스템을 실온까지 냉각시키고 디클로로메탄을 사용하여 추출하며, 유기상을 건조 및 농축시킨 후, 칼럼크로마토그래피로 분리하여 황색 고체 화합물 A29L0B52(4.3g, 5.8mmol, 81.2%)를 얻는다.
실시예 6: 화합물 A29L0B53(화합물 108)의 합성
단계(1): 화합물 A29L0B53의 합성
Figure pat00072
합성 실시예 5의 단계(5)에서, 2-클로로-4-(비페닐-4-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진을 사용하고, 동일한 방법으로 화합물 A29L0B53(3.7g, 78.0％)을 얻는다.
본 분야 당업자는 응당 상기 제조방법은 하나의 예시적인 예일뿐이고, 본 분야 당업자는 이에 대한 개진을 통해 본 분야의 기타 화합물 구조를 얻을 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
소자의 실시예
실시예 1과 비교예 1
먼저, 80nm 두께의 인듐주석산화물(ITO) 양극을 구비하는 유리기판을 세정한 다음, 산소 등 플라스마 및 UV 오존을 사용하여 처리한다. 처리 후, 기판을 글로브박스에서 드라이하여 수분을 제거한다. 다음, 기판을 기판 홀더에 장착하고 진공실에 넣는다. 아래에 지정된 유기층을 약 10-8토르의 진공도에서 0.2~2Å/s의 속도로 열진공 증착을 통해 ITO 양극 상에 순차적으로 증착시킨다. 정공 주입층(HIL, 100Å)으로서 화합물 HI를 사용한다. 정공 수송층(HTL, 400Å)으로서 화합물 HT를 사용한다. 전자 차단층(EBL, 50Å)으로서 화합물 EB를 사용한다. 이어서, 화합물 RD1을 발광층(EML)으로서 호스트 화합물 HOST에 도핑한다(화합물 HOST:화합물 RD1=97:3, 400Å). 발광층에서, 화합물 HB을 정공 차단층(HBL, 50Å)으로서 증착시킨다. 다음, 본 발명의 화합물 A30L0B52 또는 비교 화합물 ET1을 전자 수송층(ETL, 350Å)으로서 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)에 도핑한다. 마지막으로, 10Å의 두께의 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)을 전자 주입층으로서 증착시키고, 1200Å의 알루미늄을 음극으로서 증착시킨다. 다음, 해당 소자를 글로브 박스로 다시 옮기고 유리 뚜껑(glass lid) 및 흡습제를 사용하여 봉입(encapsulate)함으로써 해당 소자를 완성시킨다.
구체적인 전자 수송층 구조와 두께는 하기 표에 나타낸 바와 같다. 해당 소자의 임의의 층에 사용되는 재료는 두 가지 이상이며, 이들은 상이한 화합물을 상기 중량비로 도핑함으로써 얻어진다.
표 1 소자 실시예의 소자구조
소자번호 ETL
실시예 1 Liq: 화합물 A30L0B52 (60:40)(350Å)
비교예 1 Liq: 화합물 ET1 (60:40)(350Å)
소자에 사용되는 재료 구조는 아래에 나타난 바와 같다:
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
화합물 A30L0B52과 화합물 ET1의 승화온도, 실시예 1과 비교예 1의 1000 니트(nit)에서의 색도 좌표(chromaticity coordinate)(CIE), λmax 및 반값전폭(FWHM), 및 7500 니트에서의 초기 휘도에서 정전류로 테스트된 수명의 결과는 각각 표 2에 표시된다.
표 2 소자 데이터
소자번호 Sub T (°C) CIE (x, y) λmax (nm) FWHM (nm) LT97 (h)
실시예 1 301 (0.661, 0.338) 619 61.2 352
비교예 1 249 (0.661, 0.338) 619 61.4 268
실시예 2와 비교예 2
상기 실시예에 따라, 단지 발광층(EML)과 전자 수송층(ETL)만 변경한다: 화합물 RD2을 발광층(EML)으로서 호스트 화합물 HOST에 도핑한다(화합물 HOST:화합물 RD2=97:3, 400Å). 본 발명의 화합물 A30L0B52 또는 비교 화합물 ET2를 전자 수송층(ETL)으로서 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)에 도핑한다.
구체적인 전자 수송층 구조와 두께는 하기 표에 나타낸 바와 같다. 해당 소자의 임의의 층에 사용되는 재료는 두 가지 이상이며, 이들은 상이한 화합물을 상기 중량비로 도핑함으로써 얻어진다.
표 3 소자 실시예의 소자구조
소자번호 ETL
실시예 2 Liq: 화합물 A30L0B52 (60:40)(350Å)
비교예 2 Liq: 화합물 ET2 (60:40)(350Å)
소자에 사용되는 재료 구조는 아래에 나타난 바와 같다:
Figure pat00076
화합물 A30L0B52과 화합물 ET2의 승화온도, 실시예 2와 비교예 2의 1000 니트(nit)에서의 전류효율(CE), 전압(Voltage), 색도 좌표(CIE), λmax 및 반값전폭(FWHM), 및 7500 니트에서의 초기 휘도에서 정전류로 테스트된 수명의 결과는 각각 표 4에 표시된다.
표 4 소자 데이터
소자번호 Sub T (°C) CE/(cd/A) Voltage (V) CIE (x,y) λmax (nm) FWHM (nm) LT97 (h)
실시예 2 301 22.33 4.33 (0.684,0.316) 625 49.0 484.6
비교예 2 298 22.41 4.02 (0.683,0.316) 625 49.3 328.8
토론:
표 2 및 표 4에 나타난 결과로부터 확인할 수 있는바, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광소자의 전자 수송재료층에 사용될 수 있으며, 소자의 수명 측면에서 우수한 특성을 보여주었다.
실시예 3:
먼저, 80nm 두께의 인듐주석산화물(ITO) 양극을 구비하는 유리기판을 세정한 다음, 산소 등 플라스마 및 UV 오존을 사용하여 처리한다. 처리 후, 기판을 글로브박스에서 드라이하여 수분을 제거한다. 다음, 기판을 기판 홀더에 장착하고 진공실에 넣는다. 아래에 지정된 유기층을 약 10-8토르의 진공도에서 0.2~2Å/s의 속도로 열진공 증착을 통해 ITO 양극 상에 순차적으로 증착시킨다. 정공 주입층(HIL, 100Å)으로서 화합물 HI를 사용한다. 정공 수송층(HTL, 1200Å)으로서 화합물 HT를 사용한다. 전자 차단층(EBL, 50Å)으로서 화합물 EB1을 사용한다. 이어서, 화합물 BH과 화합물 BD(중량비 96:4)을 발광층(EML, 250Å)으로서 함께 증착시킨다. 발광층에서, 화합물 HB1을 정공 차단층(HBL, 50Å)으로서 증착시킨다. 다음, 본 발명의 화합물 A30L0B52을 전자 수송층(ETL, 300Å)으로서 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)(중량비 40:60)에 도핑한다. 마지막으로, 증착 10Å의 두께의 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)을 전자 주입층으로서 증착시키고, 1200Å의 알루미늄을 음극으로서 증착시킨다. 다음, 해당 소자를 글로브 박스로 다시 옮기고 유리 뚜껑(glass lid) 및 흡습제를 사용하여 봉입(encapsulate)함으로써 해당 소자를 완성시킨다.
실시예 4:
실시예 4는, ETL에 화합물 A30L0B52 대신 화합물 A30L2B51을 사용하는 것 외에, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조된다.
실시예 5:
실시예 5는, ETL에 화합물 A30L0B52 대신 화합물 A30L0B53을 사용하는 것 외에, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조된다.
실시예 6:
실시예 6은, ETL에 화합물 A30L0B52 대신 화합물 A29L0B52을 사용하는 것 외에, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조된다.
실시예 7:
실시예 7은, ETL에 화합물 A30L0B52 대신 화합물 A29L0B53을 사용하는 것 외에, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조된다.
비교예 3:
비교예 3은 ETL에 화합물 A30L0B52 대신 비교 화합물 ET2을 사용하는 것 외에, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조된다.
구체적인 전자 수송층 구조와 두께는 하기 표에 나타낸 바와 같다. 여기서 사용된 재료의 종류가 2 종 이상인 층은 기재된 중량비로 상이한 화합물을 도핑하여 얻어진 것이다.
표 5 소자 실시예와 비교예의 전자 수송층 구조
소자번호 ETL
실시예 3 화합물 A30L0B52 : Liq (40:60, 300 Å)
실시예 4 화합물 A30L2B51 : Liq (40:60, 300 Å)
실시예 5 화합물 A30L0B53 : Liq (40:60, 300 Å)
실시예 6 화합물 A29L0B52 : Liq (40:60, 300 Å)
실시예 7 화합물 A29L0B53 : Liq (40:60, 300 Å)
비교예 3 화합물 ET2 : Liq (40:60, 300 Å)
소자에 새로 사용된 재료의 구조는 하기에 나타난 바와 같다:
Figure pat00077
Figure pat00078
실시예 3~7과 비교예 3의 소자에서, 1000cd/m2의 휘도에서의 CIE 좌표, 외부 양자 효율(EQE), 및 15 mA/cm2의 전류밀도에서의 수명(LT95)은 모두 표 6에 기록되어 표시된다.
표 6 소자 데이터
소자번호 CIE EQE (%) LT95 (h)
실시예 3 (0.139, 0.092) 7.35 326
실시예 4 (0.139, 0.092) 7.77 219
실시예 5 (0.139, 0.093) 7.41 324
실시예 6 (0.139, 0.092) 7.77 286
실시예 7 (0.139, 0.092) 7.64 212
비교예 3 (0.139, 0.085) 6.68 186
토론:
상기 표로부터 알 수 있는바, 본 발명의 실시예 및 비교예의 소자구조의 차이점은 전자 수송층 재료의 차이에 있다. 비교예에 사용된 화합물 ET2은 업계에서 상용되는 전자 수송층 재료이다. 실시예 3~7이 효율 및 수명에 있어서 모두 비교예 3보다 우수하다는 것은 분명한 것이다. 효율 측면에서는 10%~16% 향상할 수 있고 수명 측면에서는 14%~75%의 향상을 이룰 수 있다. OLED 디스플레이에서 청색 광은 효율 및 수명이 가장 약한 링크이므로, 본 발명의 재료와 같이 성능의 향상을 이룰 수 있는 것은 매우 중요하다.
본문에 기재된 다양한 실시예는 단지 예시일뿐이며 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 분야 당업자에게 자명한 것과 같이, 청구하려는 본 발명은 본문에 기재된 구체적인 실시예 및 바람직한 실시예의 변경을 포함할 수 있다. 본문에 기재된 재료 및 구조에서의 다수는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 재료 및 구조로 대체하여 사용할 수 있다. 본 발명이 작용되는 이유에 대한 다양한 이론은 한정하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.

Claims (17)

  1. 식 1을 구비하는 화합물에 있어서,
    Figure pat00079

    여기서, n은 1, 2, 3 또는 4이고; n이 2 이상인 경우, 각 군 L 및 B는 동일하거나 다르며;
    A는 식 2로 표시되는 구조이며,
    Figure pat00080

    여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~50인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고;
    여기서, X 및 Y에서 적어도 하나는 축합고리(fused ring) 시스템이며;
    여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
    여기서, R1 및 R2는 임의로 연결되어 고리를 형성가능하며;
    여기서, L은 단일 결합, 또는 6~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기(arylene group), 또는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)이며;
    여기서, B는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍(electron-deficient) 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    여기서 식 2에서의 X 및 Y 중 적어도 하나는 축합고리 시스템이고, 상기 축합고리 시스템에 있어서, 적어도 2 개의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기고리가 함께 축합되어 적어도 10 개의 탄소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하거나, 적어도 총 10개의 탄소원자와 질소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하며;
    또는, 식 2에서의 X 및 Y 중 적어도 하나는 축합고리 시스템이고, 상기 축합고리 시스템에 있어서, 적어도 3 개의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기고리가 함께 축합되어 적어도 14 개의 탄소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하거나, 적어도 총 14개의 탄소원자와 질소원자를 함유하는 축합고리 시스템을 형성하는 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 A는,
    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083

    Figure pat00084

    Figure pat00085

    Figure pat00086

    Figure pat00087
    의 식 3 내지 식 33으로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, T1~T22는 각각 독립적으로 CRT, C 또는 N에서 선택되고;
    여기서, 각 RT는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
    인접한 치환은 임의로 연결되어 고리를 형성 가능한 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    R1와 R2가 연결되어 고리를 형성하는 경우, 상기 화합물에서 치환기 R1 및 치환기 R2는 각각 독립적으로 전자 중성 그룹 또는 전자 부족 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    여기서 식 2에서 치환기 R1와 치환기 R2는 연결되어 고리를 형성하지 않으며; 바람직하게는, 식 3 내지 식 33으로 표시되는 구조에서, T5와 T6은 연결되어 고리를 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    구조 L은 단일 결합, 및
    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091

    Figure pat00092
    의 식 34 내지 식 58로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 일치환, 다중치환 또는 비치환을 나타내고; 이들이 다중치환을 나타내는 경우, 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성하며;
    여기서, R3, R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 B는,
    Figure pat00093
    의 식 59 내지 식 63으로 이루어진 군에서 선택되고,
    여기서, X1~X6는 각각 독립적으로 CRx, C, O, S, N 또는 NRx'에서 선택되고,
    여기서, X1~Xi 중 적어도 하나는 N이거나, X1~Xi 중 적어도 2 개가 N이거나, X1~Xi 중 적어도 3 개가 N이며; 상기 Xi는 식 59 내지 식 63에 존재하는 상기 X1~X6에서 시퀀스 번호가 가장 큰 것에 대응되며;
    여기서, R7은 각각 독립적으로 일치환, 다중치환 또는 비치환을 나타내고; 이들이 다중치환을 나타내는 경우, 인접한 치환은 임의로 연결되어 고리를 형성 가능하며;
    여기서, R7, RX 및 RX'는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 B는 독립적으로,
    Figure pat00094

    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097

    Figure pat00098

    Figure pat00099

    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104

    Figure pat00105
    의 B1~B105로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  9. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 A는 독립적으로
    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121

    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127

    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130

    Figure pat00131

    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142
    의 A1~A298로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 L은 독립적으로 단일 결합 L0, 및
    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148
    의 L1~L58로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 화합물은 식 1로 표시되는 구조를 구비하고, 여기서 상기 A는 A1~A298로 이루어진 군에서 선택되고 상기 B는 각각 독립적으로 B1~B105로 이루어진 군에서 선택되며 상기 L은 각각 독립적으로 L0~L58로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 화합물은 식 1로 표시되는 구조를 구비하고, 여기서 A, L, B, n은 하기 표에서 나타낸 그룹과 숫자에 각각 대응되게 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153
  13. 양극,
    음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 식 1을 구비하는 화합물을 함유하고;
    Figure pat00154

    여기서, n은 1, 2, 3 또는 4이고; n이 2 이상인 경우, 각 군 L 및 B는 동일하거나 다르며;
    A는 식 2로 표시되는 구조이며;
    Figure pat00155

    여기서, 고리 X 및 고리 Y는 각각 독립적으로 고리원자수가 5~50인 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고;
    여기서, X 및 Y에서 적어도 하나는 축합고리(fused ring) 시스템이며;
    여기서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 3~20 개의 고리탄소원자(ring carbon atoms)를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기(cycloalkyl group), 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 7~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아랄킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 2~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알케닐기, 6~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기, 3~30 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 3~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬실릴기(alkylsilyl group), 6~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴실릴기(arylsilyl group), 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 티올기(thiol group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
    여기서, R1 및 R2는 임의로 연결되어 고리를 형성하며;
    여기서, L은 단일 결합, 또는 6~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌기(arylene group), 또는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)이며;
    여기서, B는 2~60 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 전자 결핍(electron-deficient) 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기층은 전자 수송층인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 적어도 1 종의 재료를 더 함유하고;
    바람직하게는, 상기 전자 수송층은 적어도 1 종의 금속 착물을 더 함유하며;
    바람직하게는, 상기 금속 착물은 식 64로 표시되는 리간드 Lq를 함유하며;
    Figure pat00156

    여기서, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 및 Y6은 각각 독립적으로 CRY 또는 N에서 선택되고; 여기서 각 RY는 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 알킬기, 알콕시기(alkoxy group), 아미노기, 실릴기, 시이아노기(cyano group), 할로겐, 아릴기 및 헤테로아릴기에서 선택되며;
    여기서, Z는 N, O, S 또는 Se이고;
    상기 금속 착물은 8-히드록시퀴놀린-리튬, 8-히드록시퀴놀린-나트륨, 8-히드록시퀴놀린-칼륨(Kq), 비스(8-히드록시퀴놀린)-베릴륨(Beq2), 비스(8-히드록시퀴놀린)-마그네슘(Mgq2), 비스(8-히드록시퀴놀린)-칼슘(Caq2), 트리스(8-히드록시퀴놀린)-붕소(Bq3), 트리스(8-히드록시퀴놀린)-알루미늄 또는 트리스(8-히드록시퀴놀린)-갈륨인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 전계 발광소자는 소비재, 전자부품모듈, 유기 발광소자 및 조명패널로 구성된 소자 군에 통합되는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  17. 제 1 항에 따른 화합물을 함유하는 화합물 제제.
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