KR20220118375A - 시아노-치환된 리간드를 함유하는 유기 발광재료 - Google Patents

시아노-치환된 리간드를 함유하는 유기 발광재료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시아노-치환된 리간드를 함유하는 유기 발광재료를 개시하였다. 상기 유기 발광재료는 시아노-치환된 리간드를 함유하는 금속 착물이고 이는 유기 전계 발광소자의 발광층에서의 발광재료로 사용될 수 있다. 이러한 신규 착물은 더 좁은 반값전폭, 더 낮은 전압값 및 더 높은 양자 효율 등과 같은 더 우수한 소자성능을 제공할 수 있다. 본 발명은 상기 금속 착물을 함유하는 전계 발광소자와 화합물 제제, 그리고 상기 금속 착물을 제조하는데 사용될 수 있는 화합물을 더 개시하였다.

Description

시아노-치환된 리간드를 함유하는 유기 발광재료{ORGANIC LIGHT-EMITTING MATERIALS CONTAINING A CYANO-SUBSTITUTED LIGAND}
본 발명은 유기 전자소자용 화합물에 관한 것으로, 예컨대 유기 발광소자에 관한 것이다. 특히, 시아노-치환된 리간드를 함유하는 금속 착물 및 해당 금속 착물을 함유하는 전계 발광소자와 화합물 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.
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 매거니즘에 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.
시아노-치환은 이리듐 착물과 같은 인광 금속 착물에 자주 도입되지 않는다. US20140252333A1에서는 일련의 시아노기-벤젠기 치환된 이리듐 착물을 개시하였으나, 그 결과 시아노기가 가져다준 효과는 명확하게 나타나지 않았다. 또한, 시아노기는 전자를 잘 흡인하는 치환기이므로, US20040121184A1에서와 같이 청색 이동 인광 금속 착물의 방출 스펙트럼으로서 사용되기도 한다. 본 발명은 일련의 새로운 시아노-치환된 금속 착물을 개시하였으며, 이는 예상 밖으로 다수의 특성을 나타내며, 예를 들어, 효율이 매우 높고 전압이 낮으며 명확한 청색 이동 또는 적색 이동의 발광이 없다. 가장 예상 밖인 것은, 방출광 피크 폭이 매우 좁은 것이다. 이러한 장점은 녹색 광소자의 수준 및 컬러 포화도의 향상에 대해 매우 큰 도움이 된다.
본 발명은 일련의 기술방안을 제공하여 적어도 상기 과제의 일부를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 금속 착물을 제공하는 것을 목적(1)으로 하고, 해당 금속 착물은 식 1로 표시된 리간드 La를 함유한다:
Figure pat00001
식 1
여기서, Cy는 5~24 개의 고리원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기이고;
여기서, Cy는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 연결되며;
여기서, X1~X4는 각각 독립적으로 C, CRx1 또는 N에서 선택되고, X1~X4 중 적어도 하나가 C이고 Cy와 연결되며; X1~X4에 복수의 CRx1이 존재하는 경우, 상기 Rx1은 동일하거나 상이할 수 있으며;
여기서, X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2 또는 N에서 선택되고; X5~X8에 복수의 CRx2가 존재하는 경우, 상기 Rx2는 동일하거나 상이할 수 있으며;
여기서, X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군(group)에서 선택되고;
여기서, Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, 상기 Rx1 및 상기 Rx2 중 적어도 하나가 시아노기이고;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
X1, X2, X3 또는 X4는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 연결된다.
본 발명은 전계 발광소자를 제공하는 것을 목적(2)으로 하며, 상기 전계 발광소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 목적(1)에 따른 유기 화합물을 함유한다.
본 발명은 화합물 제제를 제공하는 것을 목적(3)으로 하며, 상기 화합물 제제는 목적(1)에 따른 금속 착물을 함유한다.
본 발명은 화합물을 제공하는 것을 목적(4)으로 하며, 상기 화합물은 목적(1)에 따른 금속 착물을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 개시된 시아노-치환된 리간드를 구비하는 신규 금속 착물은, 전계 발광소자에서의 발광재료로 사용될 수 있다. 이러한 신규 화합물은 전계 발광소자에 사용되어, 더 좁은 반값전폭(full width at half maximum), 더 낮은 전압값 및 더 높은 양자 효율 등과 같은 더 우수한 소자성능을 제공할 수 있다.
도 1은 본문에 의해 개시된 금속 착물 및 화합물 제제를 함유할 수 있는 유기 발광장치의 개략도이다.
도 2는 본문에 의해 개시된 금속 착물 및 화합물 제제를 함유할 수 있는 또 다른 유기 발광장치의 개략도이다.
도 3은 본문에 의해 개시된 식 1로 표시된 리간드 La를 나타낸 도면이다.
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 US7279704B2 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 US7968146B2에서 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)(△ES-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 △ES-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-α-나프틸-에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸이소프로필기, 2-α-나프틸이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸-에틸기, 2-β-나프틸-에틸기, 1-β-나프틸이소프로필기, 2-β-나프틸이소프로필기, 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 출원에서 언급된 화합물에서, 어느 치환기가 다중치환(이치환, 삼치환, 사치환 등을 포함)을 나타낼 경우, 해당 치환기가 그 연결 구조에서의 복수의 사용가능한 치환 위치에 존재할 수 있음을 나타내고, 복수의 사용가능한 치환 위치에 존재하는 치환기는 동일한 구조일 수 있고 부동한 구조일 수도 있다.
본 출원에 언급된 화합물에서, 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다는 표현의 의도는, 두 그룹이 화학결합에 의해 서로 연결되었음을 간주하려는 것이다. 이는 하기를 통해 예시된다:
Figure pat00002
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 하기를 통해 예시된다:
Figure pat00003
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리간드 La를 구비하는 금속 착물을 개시하며, 여기서 La는 식 1로 표시된 구조를 함유한다:
Figure pat00004
식 1
여기서, Cy는 5~24 개의 고리원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기이고;
여기서, Cy는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 결합되며;
여기서, X1~X4는 각각 독립적으로 C, CRx1 또는 N에서 선택되고, X1~X4 중 적어도 하나가 C이고 Cy와 연결되며; X1~X4에 복수의 CRx1이 존재하는 경우, 상기 Rx1은 동일하거나 상이할 수 있으며;
여기서, X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2 또는 N에서 선택되고; X5~X8에 복수의 CRx2가 존재하는 경우, 상기 Rx2는 동일하거나 상이할 수 있으며;
X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군(group)에서 선택되고;
여기서, Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, 상기 Rx1 및 상기 Rx2 중 적어도 하나가 시아노기이고;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
X1, X2, X3 또는 X4는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 Cy는
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
으로 이루어진 군 중 임의의 하나의 구조에서 선택되고;
여기서,
R은 일치환(mono-substitution), 최대 사용가능한 치환까지의 다중치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고; 상기 임의의 하나의 구조에 복수의 R가 존재하는 경우, 상기 R은 동일하거나 상이할 수 있으며;
R은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
여기서, '#'는 금속과 연결된 위치를 나타내고, '*'는 X1, X2, X3 또는 X4와 연결된 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 M(La)m(Lb)n(Lc)q의 일반식을 구비하고, 여기서 La는 금속 M에 배위된 제1 리간드이고, Lb 및 Lc는 각각 금속 M에 배위된 제2 리간드 및 제3 리간드이며, Lb 및 Lc는 동일하거나 상이할 수 있으며; La, Lb 및 Lc는 임의로 연결되어 여러자리 리간드(multidentate ligand)를 형성할 수 있으며;
여기서, m은 1, 2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이며, q는 0, 1 또는 2이며, m+n+q는 M의 산화 상태와 동일하며;
여기서, 금속 M은 Cu, Ag, Au, Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되고; 바람직하게는, 여기서 금속 M은 Pt, Os 또는 Ir에서 선택되며;
여기서, La는 독립적으로 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택되며,
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
여기서, La의 구조에서,
X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군에서 선택되고;
R1, R2, R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R1, R2, R3, R4, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
여기서, Lb 및 Lc는 독립적으로
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
으로 이루어진 군에서 선택되고;
여기서,
Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
Xb는 O, S, Se, NRN1 및 CRC1RC2로 이루어진 군에서 선택되고;
Ra, Rb, Rc, RN1, RC1 및 RC2는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 리간드 La 구조식에서 X는 O, S 또는 Se에서 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 식 2 내지 식 10에 따른 임의의 하나의 구조를 구비한다:
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
;
여기서,
m은 1, 2 또는 3이고;
X는 O, S 또는 Se에서 선택되며;
R1, R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R1, R3, R4, Ra, Rb 및 Rc는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 식 2-a의 구조를 구비한다:
Figure pat00049
여기서,
m은 1, 2 또는 3이고;
X는 O, S 또는 Se에서 선택되며;
R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며
여기서, R11, R12, R13, R14, R3, R4, Ra 및 Rb는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2-a에서 R11과 R14 중 적어도 하나가 수소가 아닌 경우, R12 및 R13은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 식 2-a에서 R11과 R14가 모두 수소인 경우, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R12 및 R13에서 탄소원자 수의 총 합은 1 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 식 1에서, X5~X8 중 적어도 하나가 CRx2이고, 상기 Rx2는 시아노기이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 식 1에서, X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2에서 선택되고, 상기 Rx2 중 적어도 하나는 시아노기이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 R4는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낼 수 있고; R4가 복수 개 존재하는 경우, 동일하거나 상이할 수 있으며; R4는 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), 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), 시아노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R4 중 적어도 하나가 시아노기이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 리간드 La는 La1~La575로 이루어진 군에서 선택된다. La1~La575의 구체적인 구조는 청구항 8을 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 리간드 La는 La1~La957로 이루어진 군에서 선택된다. La1~La957의 구체적인 구조는 청구항 8을 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 La 중의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 La 중 아릴기에서의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 La 중 알킬기에서의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 La 중의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있고, 여기서 리간드 La는 La958~La1019로 이루어진 군에서 선택되고, La958~La1019의 구체적인 구조는 청구항 9를 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 식 IrLa(Lb)2 또는 식 Ir(La)2Lb를 구비하고, La는 La1~La575에서 선택된 1 종 또는 2 종이고, Lb는 Lb1~Lb41로 이루어진 군에서 선택된 1 종 또는 2 종이며, Lb1~Lb41의 구체적인 구조는 청구항 10을 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 식 IrLa(Lb)2 또는 식 Ir(La)2Lb를 구비하고, La는 La1~La1019에서 선택된 1 종 또는 2 종이고, Lb는
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 또는 2 종이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 금속 착물은 식 Ir(La)2Lc 또는 식 IrLa(Lc)2이고, La는 La1~La1019에서 선택된 1 종 또는 2 종이고, Lc는 Lc1~Lc360으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 또는 2 종이다. 여기서, Lc1~Lc360의 구체적인 구조는 청구항 11을 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 착물은 금속 착물 1 내지 금속 착물 316 중 임의의 하나가 나타낸 구조에서 선택되고;
여기서, 금속 착물 1 내지 금속 착물 226는 IrLa(Lb)2의 구조를 구비하고, 여기서 2 개의 Lb는 동일하며, 여기서 La 및 Lb는 각각 하기 표에 나타난 구조에 대응된다:
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
여기서, 금속 착물 227 내지 금속 착물 274는 Ir(La)2Lc의 구조를 구비하고, 여기서 2 개의 La는 동일하고, 여기서 La 및 Lc는 각각 하기 표에 나타난 구조에 대응된다:
Figure pat00057
여기서, 금속 착물 275 내지 금속 착물 316은 Ir(La)3의 구조를 구비하고, 여기서 3 개의 La는 동일하고, 여기서 La는 하기 표에 나타난 구조에 대응된다:
Figure pat00058
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화합물을 더 개시하였고, 상기 화합물은 화합물 1 내지 화합물 136로 이루어진 군에서 선택된다. 여기서, 화합물 1 내지 화합물 136의 구체적인 구조는 청구항 13을 참조하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전계 발광소자를 더 개시하였고, 상기 전계 발광소자는:
양극;
음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 식 1로 표시된 리간드 La를 함유하는 금속 착물을 함유한다:
Figure pat00059
식 1
여기서, Cy는 5~24 개의 고리원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 헤테로아릴기이고;
Cy는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 결합되며;
X1~X4는 각각 독립적으로 C, CRx1 또는 N에서 선택되고, X1~X4 중 적어도 하나가 C이고 상기 Cy와 연결되며; X1~X4에 복수의 CRx1이 존재하는 경우, 상기 Rx1은 동일하거나 상이할 수 있으며;
X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2 또는 N에서 선택되고; X5~X8에 복수의 CRx2가 존재하는 경우, 상기 Rx2는 동일하거나 상이할 수 있으며;
X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군(group)에서 선택되고;
Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
여기서, 상기 Rx1 및 상기 Rx2 중 적어도 하나가 시아노기이고;
2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
X1, X2, X3 또는 X4는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전계 발광소자에서, 상기 유기층은 발광층이고 상기 금속 착물은 발광재료이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전계 발광소자에서, 상기 유기층은 호스트 재료(host material)를 더 함유한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전계 발광소자에서, 상기 유기층은 적어도 2 가지 호스트 재료를 더 함유한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기서 상기 호스트 재료는 벤젠, 비페닐, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 카바졸, 아자카바졸(azacarbazole), 인돌로카르바졸, 디벤조티오펜, 아자디벤조티오펜(azadibenzothiophene), 디벤조푸란, 아자디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자디벤조셀레노펜(azadibenzoselenophene), 트리페닐렌, 아자트리페닐렌(azatriphenylene), 플루오렌, 실라플루오렌(silafluorene), 나프탈렌, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린, 페난트렌, 아자페난트렌(azaphenanthrene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 화학 그룹을 하나 이상 함유한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전계 발광소자는 소비재, 전자소자모듈, 유기 발광소자 및 조명패널로 이루어진 군에서의 소자에 통합된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 착물을 함유하는 화합물 제제를 더 개시하였다. 상기 금속 착물의 구체적인 구조는 상술한 임의의 일 실시예에 나타난 것이다.
기타 재료와의 조합
본 발명에 기재된 유기 발광소자에서의 특정층에 사용되는 재료는, 소자에 존재하는 다양한 기타 재료와 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 재료의 조합은 미국특허출원 US2016/0359122A1의 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 US2015/0349273A1의 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 발명은 화합물의 제조방법을 한정하지 않으며, 전형적인 예시로는 아래의 화합물이 있으나 이에 한정되지 않으며, 그 합성경로 및 제조방법은 아래와 같다:
합성 실시예 1: 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1)의 합성
단계(1):
Figure pat00060
건조된 1000mL의 둥근 바닥 플라스크에 3-클로로-2-메톡시페닐보론산(20.00g, 107.29mmol), 2-플루오로-3-브로모벤조니트릴(2-fluoro-3-bromobenzonitrile)(20.43g, 102.20mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(4.39g, 3.74mmol), 탄산칼륨(32.48g, 235.40mmol), 1,4-디옥산(500mL) 및 물(100mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 가열용 맨틀(heating mantle)에 넣고 12h 동안 가열하면서 교반하여 환류반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키며 감압 및 농축시킨다. 조생성물(crude product)을 컬럼 크로마토그래피로 정제하되 5%(v/v)의 에틸아세테이트(EA)/석유에테르(PE)로 용리시켜, 22g의 백색 생성물인 중간물 1(74.8%의 수율)을 얻는다.
단계(2):
Figure pat00061
건조된 500mL의 3 구 플라스크에 중간물 1(22.00g, 84.30mmol) 및 디클로로메탄(350mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 0℃의 아이스배스에 넣어 5min 동안 교반하고 보론트라이브로마이드를 천천히 드립하며, 드립이 완료된 후 실온까지 승온시키고 12h 동안 교반 및 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 아이스배스에서 빙수로 ??칭하고 포화 중탄산나트륨 수용액으로 중화시키며, 다량의 백색 고체 생성물을 석출시켜 바로 여과하며, 물로 3 번 세척하고 감압 및 드레인(drain)하여, 19.7g의 백색 고체 생성물인 중간물 2(94.4%의 수율)을 얻는다.
단계(3):
Figure pat00062
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 2(19.7g, 79.6mmol), 탄산칼륨(32.9g, 238.8mmol) 및 DMF(300mL)를 순차적으로 첨가한 다음, 100℃의 가열용 맨틀에 넣고 12h 동안 가열하면서 교반하여 환류반응시킨다. 반응이 완료된 후 냉각시키고 규조토로 여과하며, 유기상을 포화 식염수로 세척하고 에틸아세테이트로 2 번 추출하며 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하되 20%(v/v)의 디클로로메탄/석유에테르 용액으로 용리시켜, 11g의 백색 고체의 중간물 3(60.7%의 수율)을 얻는다.
단계(4):
Figure pat00063
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 3(9.60g, 42.19mmol), 비스(피나콜라토)디보론(bis(pinacolato)diboron)(13.93g, 54.86mmol), X-Phos(0.99g, 2.10mmol), 팔라듐 아세테이트(palladium acetate)(0.47g, 2.10mmol), 아세트산칼륨(10.30g, 105.00mmol) 및 디옥산(200mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 100℃에서 밤새 가열하면서 교반한다. 반응이 완료된 후, 규조토 및 무수황산마그네슘으로 여과하고 에틸아세테이트로 2 번 세척하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시켜 조생성물을 얻어, 다음 단계에 직접 사용한다.
단계(5):
Figure pat00064
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 4(조생성물), 2-브로모피리딘(2-bromopyridine)(6.23g, 39.45mmol), Pd(PPh3)4(2.07g, 1.79mmol), 탄산나트륨(9.49g, 89.50mmol), 디옥산(250mL) 및 물(50mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 100℃에서 12h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하고 PE:EA=10:1 내지 5:1(v/v)로 경사 용리(gradient elution)하여 11.4g의 백색 고체 중간물 5(98%의 수율)를 얻는다. 중간물 5는 리간드 La의 화합물 1에 대응되고, 해당 생성물의 구조는 NMR 및 GCMS를 통해 확인된다.
단계(6):
Figure pat00065
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 5(3.52g, 12.96mmol), 이리듐 착물(4.50g, 6.31mmol) 및 에탄올(250mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1)(1.5g, 28.7%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 770인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 2: 화합물 IrLa4(Lb1)2(금속 착물 4)의 합성
단계(1):
Figure pat00066
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 6-클로로디벤조[b, d]푸란-1-카르보니트릴(6-chlorodibenzo[b,d]furan-1-carbonitrile)(4.6g, 20.2mmol), 비스(피나콜라토)디보론(5.9g, 23.2mmol) 및 팔라듐 아세테이트(0.14g, 0.6mmol), 아세트산칼륨(2.97g, 30.3mmol), X-Phos(0.58g, 1.21mmol) 및 1,4-디옥산(90mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 밤새 교반한다. 반응이 완료된 후, 규조토 및 무수황산마그네슘으로 여과하고 에틸아세테이트로 2 번 세척하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시켜 중간물 6을 얻어, 다음 단계에 직접 사용한다.
단계(2):
Figure pat00067
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 6(6.4g, 20.2mmol), 2-브로모피리딘(3.2g, 20.2mmol), Pd(PPh3)4(1.4g, 1.2mmol), 탄산칼륨(4.2g, 30.3mmol), 1,4-디옥산(90mL) 및 물(30mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 100℃에서 12h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하고 PE:EA=20:1 내지 10:1(v/v)로 경사 용리하여 4g의 백색 고체 중간물 7(74%의 수율)을 얻는다. 중간물 7은 리간드 La의 화합물 4에 대응되고, 해당 생성물의 구조는 NMR 및 GCMS를 통해 확인된다.
단계(3):
Figure pat00068
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 7(2.9g, 11.0mmol), 이리듐 착물(4.0g, 5.5mmol) 및 에탄올(250mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa4(Lb1)2(금속 착물 4)(1.5g, 36%의 수율)을 얻는다. 해당 생성물은 분자량이 770인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 3: 화합물 IrLa2(Lb1)2(금속 착물 2)의 합성
단계(1):
Figure pat00069
건조된 1000mL의 둥근 바닥 플라스크에 3-클로로-2-메톡시페닐보론산(12.00g, 64.37mmol), 2-플루오로-3-브로모벤조니트릴(12.26g, 61.31mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(3.25g, 3.05mmol), 탄산칼륨(18.61g, 134.80mmol), 1,4-디옥산(500mL) 및 물(100mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 가열용 맨틀에 넣고 12h 동안 가열하면서 교반하여 환류반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키며 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하되 5%(v/v)의 에틸아세테이트(EA)/석유에테르(PE)로 용리시켜, 13.2g의 백색 생성물인 중간물 8(82.5%의 수율)을 얻는다.
단계(2):
Figure pat00070
건조된 500mL의 3 구 플라스크에 중간물 8(13.20g, 50.50mmol) 및 디클로로메탄(350mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 0℃의 아이스배스에 넣어 5min 동안 교반하고 보론트라이브로마이드(19.0g, 75.74mmol)를 천천히 드립하며, 드립이 완료된 후 실온까지 승온시키고 12h 동안 교반 및 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 아이스배스에서 빙수로 ??칭하고 포화 중탄산나트륨 수용액으로 중화시키며, 다량의 백색 고체 생성물을 석출시켜 바로 여과하며, 물로 3 번 세척하고 감압 및 드레인하여, 11.75g의 백색 고체 중간물 9(94%의 수율)을 얻는다.
단계(3):
Figure pat00071
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 9(11.75g, 47.47mmol), 탄산칼륨(19.6g, 142.4mmol) 및 DMF(300mL)를 순차적으로 첨가한 다음, 100℃의 가열용 맨틀에 넣고 12h 동안 가열하면서 교반하여 환류반응시킨다. 반응이 완료된 후 냉각시키고 규조토로 여과하며, 유기상을 포화 식염수로 세척하고 에틸아세테이트로 2 번 추출하며 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하되 20%(v/v)의 디클로로메탄/석유에테르 용액으로 용리시켜, 7.09g의 백색 고체의 중간물 10(65.7%의 수율)을 얻는다.
단계(4):
Figure pat00072
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 10(4.10g, 18.02mmol), 비스(피나콜라토)디보론(5.95g, 23.42mmol), X-Phos(0.43g, 0.90mmol), 팔라듐 아세테이트(0.20g, 0.90mmol), 아세트산칼륨(4.46g, 45.00mmol) 및 디옥산(100mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 100℃에서 밤새 가열하면서 교반한다. 반응이 완료된 후, 규조토 및 무수황산마그네슘으로 여과하고 에틸아세테이트로 2 번 세척하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시켜 조생성물인 중간물 11을 얻어, 다음 단계에 직접 사용한다.
단계(5):
Figure pat00073
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 11(조생성물), 2-브로모피리딘(2.66g, 16.85mmol), Pd(PPh3)4(0.88g, 0.76mmol), 탄산나트륨(4.05g, 38.25mmol), 디옥산(150mL) 및 물(30mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 100℃에서 12h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하고 PE:EA=10:1 내지 5:1(v/v)로 경사 용리하여 4.1g의 백색 고체 중간물 12(90%의 수율)를 얻는다. 중간물 12는 리간드 La의 화합물 2에 대응되고, 해당 생성물의 구조는 NMR 및 GCMS를 통해 확인된다.
단계(6):
Figure pat00074
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 12(3.52g, 12.96mmol), 이리듐 착물(4.50g, 6.31mmol) 및 에탄올(250mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 IrLa2(Lb1)2(금속 착물 2)(1.3g, 24.5%의 수율)을 얻는다. 해당 생성물의 구조는 분자량이 770인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 4: 화합물 IrLa3(Lb1)2(금속 착물 3)의 합성
단계(1):
Figure pat00075
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 6-클로로디벤조[b, d]푸란-2-카르보니트릴(6-chlorodibenzo[b,d]furan-2-carbonitrile)(5g, 22.0mmol), 비스(피나콜라토)디보론(6.4g, 25.3mmol), X-Phos(0.6g, 1.3mmol), 팔라듐 아세테이트(0.15g, 0.6mmol), 아세트산칼륨(3.2g, 32.6mmol) 및 디옥산(90mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2의 보호하에서, 환류반응할 때까지 가열하여 밤새 교반한다. 반응이 완료된 후, 규조토 및 무수황산마그네슘으로 여과하고 에틸아세테이트로 2 번 세척하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시켜 중간물 13을 얻어, 다음 단계에 직접 사용한다.
단계(2):
Figure pat00076
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 13(조생성물), 2-브로모피리딘(3.5g, 22.2mmol), Pd(dppf)Cl2(0.48g, 0.66mmol), 탄산칼륨(3.5g, 25.3mmol), 디옥산(90mL) 및 물(30mL)을 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 환류될 때까지 가열하여 12h 동안 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 3.9g의 백색 고체 중간물 14(65.6%의 수율)을 얻으며, 해당 생성물의 구조는 NMR 및 GCMS를 통해 확인된다.
단계(3):
Figure pat00077
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 14(3.5g, 12.9mmol), 이리듐 착물(4.6g, 6.3mmol), 2-에톡시에탄올(50mL) 및 DMF(50mL)를 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 85℃에서 96h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa3(Lb1)2(금속 착물 3)(2.1g, 43.3%의 수율)을 얻는다. 해당 생성물은 분자량이 770인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 5: 화합물 IrLa1(Lb3)2(금속 착물 67)의 합성
단계(1):
Figure pat00078
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 5(2.4g, 8.9mmol), 이리듐 착물(3.3g, 4.4mmol) 및 에탄올(250mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa1(Lb3)2(금속 착물 67)(2.2g, 63.7%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 798인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 6: 화합물 IrLa1(Lb4)2(금속 착물 107)의 합성
단계(1):
Figure pat00079
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 5(2.2g, 8.1mmol), 이리듐 착물(4.0g, 5.4mmol) 및 에탄올(120mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa1(Lb4)2(금속 착물 107)(0.8g, 18.6%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 798인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 7: 화합물 IrLa1(Lb8)2(금속 착물 147)의 합성
단계(1):
Figure pat00080
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 5(2.4g, 8.9mmol), 이리듐 착물(3.3g, 4.4mmol) 및 에탄올(250mL)을 순차적으로 첨가하고, N2를 3 번 교체하고 N2로 보호하도록 하며, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa1(Lb8)2(금속 착물 147)(1.0g, 27.5%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 826인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 8: 화합물 IrLa221(Lb1)2(금속 착물 17)의 합성
단계(1):
Figure pat00081
건조된 500mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 4(7.0g, 22.0mmol), 4-메틸 2-브로모피리딘(4.2g, 24.4mmol), Pd(dppf)Cl2(0.67g, 0.9mmol), 탄산칼륨(6.4g, 46.3mmol), 디옥산(90mL) 및 물(30mL)을 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 환류될 때까지 가열하여 12h 동안 반응시킨다. 반응이 완료된 후, 에틸아세테이트로 추출하고 포화 식염수로 3 번 세척하며, 무수황산마그네슘으로 건조시키고 감압 및 농축시킨다. 조생성물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 3g의 백색 고체 중간물 15(48.0%의 수율)을 얻으며, 해당 생성물의 구조는 NMR 및 GCMS를 통해 확인된다.
단계(2):
Figure pat00082
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 15(3g, 10.5mmol), 이리듐 착물(3.5g, 5mmol) 및 에탄올(100mL)을 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 환류될 때까지 가열하여 36h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa221(Lb1)2(금속 착물 17)(1.4g, 33.6%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 784인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 9: 화합물 IrLa962(Lb1)2(금속 착물 53)의 합성
단계(1):
Figure pat00083
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 16(2.6g, 9mmol), 이리듐 착물(3.6g, 5mmol), 2-에톡시에탄올(50mL) 및 DMF(50mL)를 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 85℃에서 96h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa962(Lb1)2(금속 착물 53)(1.3g, 33.3%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 787인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 10: 화합물 IrLa962(Lb3)2(금속 착물 93)의 합성
단계(1):
Figure pat00084
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 16(2.8g, 9.7mmol), 이리듐 착물(4.0g, 5.4mmol), 2-에톡시에탄올(50mL) 및 DMF(50mL)를 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 85℃에서 96h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa962(Lb3)2(금속 착물 93)(0.85g, 19.3%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 815인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 11: 화합물 IrLa293(Lb1)2(금속 착물 19)의 합성
단계(1):
Figure pat00085
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 17(2.6g, 7.5mmol), 이리듐 착물(2.2g, 6.0mmol) 및 에탄올(150mL)을 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa293(Lb1)2(금속 착물19)(0.6g, 12%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 846인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 12: 화합물 IrLa293(Lb3)2(금속 착물77)의 합성
단계(1):
Figure pat00086
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 17(2.6g, 7.5mmol), 이리듐 착물(2.2g, 6.0mmol) 및 에탄올(150mL)을 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 환류반응할 때까지 가열하여 24h 동안 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa293(Lb3)2(금속 착물77)(0.6g, 12%의 수율)을 얻는다. 생성물은 분자량이 874인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
합성 실시예 13: 화합물 IrLa987(Lb3)2(금속 착물102)의 합성
단계(1):
Figure pat00087
건조된 250mL의 둥근 바닥 플라스크에 중간물 18(3.0g, 8.5mmol), 이리듐 착물(4.2g, 5.7mmol), 2-에톡시에탄올 및 DMF을 각각 100mL으로 순차적으로 첨가하고, N2의 보호하에서, 85℃에서 96h 동안 가열하면서 반응시킨다. 반응이 냉각된 후, 규조토로 여과한다. 메탄올 및 n-헥산으로 각각 2 번 세척하고, 규조토 위의 황색 고체를 디클로로메탄으로 용해하며, 유기상을 수집하고 감압 및 농축시키며, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체 화합물 IrLa987(Lb3)2(금속 착물102)(0.9g, 18.0%의 수율)을 얻는다. 해당 생성물은 분자량이 879인 목표 생성물인 것으로 확인되었다.
본 분야 당업자는, 상기 제조방법은 단지 하나의 예시적인 예일뿐이고 본 분야 당업자는 이에 대한 개량을 통해 본 발명의 다른 화합물 구조를 얻을 수 있음을 이해할 것이다.
소자의 실시예
실시예 1:
먼저, 120nm 두께의 인듐주석산화물(ITO) 양극을 구비하는 유리기판을 세정한 다음, 산소 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)으로서 화합물 HI(100Å)를 사용한다. 정공 수송층(HTL)으로서 화합물 HT(350Å)를 사용한다. 전자 차단층(EBL)으로서 화합물 H1(50Å)을 사용한다. 이어서, 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1)를 호스트 화합물 H1 및 H2에 도핑하여 발광층(EML, 8:46:46, 400Å)으로 한다. 정공 차단층(HBL)으로서 화합물 H2(100Å)를 사용한다. HBL 상에서, 화합물 ET와 8-히드록시퀴놀린-리튬(Liq)의 혼합물을 증착시켜 전자 수송층(ETL, 40:60, 350Å)으로 한다. 마지막으로, 10Å 두께의 Liq을 증착시켜 전자 주입층으로 하고 1200Å의 A1을 증착시켜 음극으로 한다. 다음, 해당 소자를 글로브박스로 다시 옮기고 유리 뚜껑(glass lid) 및 흡습제를 사용하여 봉입(encapsulate)함으로써 해당 소자를 완성시킨다.
실시예 2:
실시예 2는, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa2(Lb1)2(금속 착물 2)을 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 3:
실시예 3은, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb3)2(금속 착물67)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 4:
실시예 4는, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb4)2(금속 착물107)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 5:
실시예 5는, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb8)2(금속 착물147)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 6:
실시예 6은, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa962(Lb1)2(금속 착물53)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 7:
실시예 7은, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa962(Lb3)2(금속 착물93)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 8:
실시예 8은, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa293(Lb3)2(금속 착물77)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
실시예 9:
실시예 9는, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 본 발명의 화합물 IrLa987(Lb3)2(금속 착물102)을 각각 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
비교예 1:
비교예 1은, 발광층에서 실시예 1의 본 발명의 화합물 IrLa1(Lb1)2(금속 착물 1) 대신 비교 화합물 1을 사용하는 것 외에는, 실시예 1의 실시형태와 동일하다.
여기서, 사용되는 재료가 두 가지 이상인 층은, 각각 상이한 화합물을 이에 언급된 중량비로 도핑함으로써 얻어진다.
일부분의 상세한 소자 층구조와 두께는 표 1에 나타난 바와 같다.
소자 실시예의 소자 구조
소자 ID HIL HTL EBL EML HBL ETL
실시예 1 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa1(Lb1)2 (금속 착물 1)(46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 2 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa2(Lb1)2 (금속 착물 2) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 3 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa1(Lb3)2 (금속 착물67) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 4 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa1(Lb4)2 (금속 착물107) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 5 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa1(Lb8)2 (금속 착물147) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 6 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa962(Lb1)2 (금속 착물53) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 7 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa962(Lb3)2 (금속 착물93) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 8 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa293(Lb3)2 (금속 착물77) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
실시예 9 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:IrLa987(Lb3)2 (금속 착물102) (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
비교예 1 화합물 HI (100Å) 화합물 HT
(350Å)		 화합물 H1
(50Å)		 화합물 H1:화합물H2:비교화합물 1 (46:46:8)
(400Å)		 화합물 H2
(100Å)		 화합물 ET:Liq (40:60)
(350Å)
소자에 사용되는 재료 구조는 아래와 같다:
Figure pat00088
Figure pat00089
서로 다른 전류밀도와 전압에서 소자의 IVL와 수명특성을 측정한다. 표 2는 1000 니트(nit)에서 측정한 외부 양자 효율(EQE), λmax, 반값전폭(FWHM), 전압(V) 및 CIE 데이터이다.
소자 데이터
소자번호 CIE (x, y) λmax (nm) FWHM (nm) Voltage (V) EQE (%)
실시예 1 0.316, 0.645 523 53.9 2.76 23.62
실시예 2 0.325, 0.644 526 42.5 2.76 24.81
비교예 1 0.341, 0.630 528 59.3 2.98 22.52
표 3은 1000 니트에서 측정한 실시예 3~9 및 비교예 1의 외부 양자 효율(EQE), λmax, 반값전폭(FWHM), 전압(V) 및 CIE 데이터이다. 실시예 3~9 및 비교예 1의 수명(LT97) 데이터는 80mA/cm2 정전류에서 테스트한다.
소자 데이터
소자번호 CIE (x, y) λmax (nm) FWHM (nm) Voltage (V) EQE (%) LT97 (h)
실시예 3 0.341, 0.631 527 57.8 2.67 23.65 17.9
실시예 4 0.345, 0.628 528 58.5 2.72 23.26 21.9
실시예 5 0.339, 0.632 527 57.9 2.83 24.15 20.7
실시예 6 0.326, 0.639 525 55.0 2.70 23.52 23.7
실시예 7 0.345, 0.628 528 57.3 2.67 23.27 20.7
실시예 8 0.346, 0.632 531 37.8 2.64 26.23 15.0
실시예 9 0.346, 0.631 531 41.1 2.67 25.93 17.2
비교예 1 0.341, 0.630 528 59.3 2.98 22.52 15.0
토론:
표 2로부터 알 수 있는바, 본 발명의 화합물을 구비하는 소자 실시예는 비교 화합물보다 우수한 몇 가지 장점을 나타낸다. 비교 화합물 1에 비해, 본 발명의 화합물은 예상 밖으로 다수의 특성을 나타내며, 예를 들어 실시예 1 및 2는 각각 23.62% 및 24.81%의 EQE의 고효율에 도달하고, 전압은 시아노-치환이 없는 비교 화합물 1을 사용한 비교예 1보다 0.2V 이상 낮으며, 명확한 청색 이동 또는 적색 이동 없이 발광한다. 가장 예상 밖인 것은, 방출광 피크 폭이 매우 좁은 것이고, 특히, 실시예 2의 반값전폭은 단지 42.5nm이며 이는 녹색 인광소자에서는 전례가 없는 것이다. 이러한 장점은 녹색 광소자의 수준 및 컬러 포화도의 향상에 대해 매우 큰 도움이 된다.
표 3으로부터 알 수 있는바, 본 발명의 화합물을 구비하는 소자 실시예는 비교 화합물보다 우수한 몇 가지 장점을 나타낸다. 실시예 3~7은 비교예 1에 비해, 더 높은 EQE를 나타나고(23.25%~24.15% vs. 22.52%), 수명이 비교예 1보다 현저히 우수하며(17.9h~23.7h vs. 15h), 실시예 6의 수명은 비교예 1에 비해 거의 60% 더 길며(23.7h vs. 15h), 전압은 시아노-치환이 없는 비교 화합물 1을 사용한 비교예 1보다 0.2V~0.3V 이상 낮다.
실시예 8 및 실시예 9는 비교예 1에 비해, 많이 높은 EQE(26.23%, 25.93% vs. 22.52%) 및 0.3V 이상 낮은 전압(2.64V~2.67V vs. 2.98 V)을 나타내고, 실시예 9의 수명은 비교예 1에 비해 14.67% 더 향상하였다(17.2h vs. 15h). 가장 예상 밖인 것은 방출광 피크 폭이 매우 좁은 것이고, 특히 실시예 8의 반값전폭은 단지 37.8nm이며 이는 녹색 인광소자에서는 전례가 없는 것이다.
실시예 8 및 실시예 9는 대응되는 치환위치에서의 수소 및 중수소화물의 비교이고, 실시예 9의 수명은 실시예 8보다 우수하며 이는 중수소화물의 해당 발명에서의 장점을 입증한다.
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, 기타 재료 및 구조로 대체하여 사용할 수 있다. 본 발명이 작용되는 이유에 대한 다양한 이론은 한정하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.

Claims (19)

  1. 식 1로 표시된 리간드 La를 함유하고,
    Figure pat00090

    식 1
    여기서,
    Cy는
    Figure pat00091
    ,
    Figure pat00092
    ,
    Figure pat00093
    ,
    Figure pat00094
    ,
    Figure pat00095
    ,
    Figure pat00096
    Figure pat00097
    ,
    Figure pat00098
    ,
    Figure pat00099
    ,
    Figure pat00100
    ,
    Figure pat00101
    ,
    Figure pat00102
    ,
    Figure pat00103
    ,
    Figure pat00104
    ,
    Figure pat00105
    으로 이루어진 군 중 임의의 하나의 구조에서 선택되고;
    R은 일치환, 최대 사용가능한 치환까지의 다중치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고; 임의의 하나의 구조에 복수의 R가 존재하는 경우, 상기 R은 동일하거나 상이할 수 있으며;
    '#'는 금속 M과 연결된 위치를 나타내고, '*'는 X1, X2, X3 또는 X4와 연결된 위치를 나타내고;
    X1~X4는 각각 독립적으로 C, CRx1 또는 N에서 선택되고, X1~X4 중 적어도 하나가 C이고 상기 Cy와 연결되며; X1~X4에 복수의 CRx1이 존재하는 경우, 상기 Rx1은 동일하거나 상이할 수 있으며;
    X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2 또는 N에서 선택되고; X5~X8에 복수의 CRx2가 존재하는 경우, 상기 Rx2는 동일하거나 상이할 수 있으며;
    X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군(group)에서 선택되고;
    R, Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
    여기서, 상기 Rx1 및 상기 Rx2 중 적어도 하나가 시아노기이고;
    2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
    X1, X2, X3 또는 X4는 금속-탄소 결합 또는 금속-질소 결합을 통해 금속과 연결되는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 M(La)m(Lb)n(Lc)q의 일반식을 구비하고, 상기 La는 금속 M에 배위된 제1 리간드이고, 상기 Lb 및 상기 Lc는 각각 금속 M에 배위된 제2 리간드 및 제3 리간드이며, 상기 Lb 및 상기 Lc는 동일하거나 상이할 수 있으며;
    상기 La, Lb 및 Lc는 임의로 연결되어 여러자리 리간드(multidentate ligand)를 형성할 수 있으며;
    여기서, m은 1, 2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이며, q는 0, 1 또는 2이며, m+n+q는 M의 산화 상태와 동일하며;
    여기서, 금속 M은 Cu, Ag, Au, Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, La는 독립적으로 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택되며,
    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108

    Figure pat00109

    여기서,
    X는 O, S, Se, NRx3, CRx4Rx5 및 SiRx6Rx7로 이루어진 군에서 선택되고;
    R1, R2, R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
    R1, R2, R3, R4, Rx3, Rx4, Rx5, Rx6 및 Rx7은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
    2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있으며;
    여기서, Lb 및 Lc는 각각 독립적으로
    Figure pat00110
    ,
    Figure pat00111
    ,
    Figure pat00112
    ,
    Figure pat00113
    ,
    Figure pat00114
    ,
    Figure pat00115
    ,
    Figure pat00116
    ,
    Figure pat00117
    ,
    Figure pat00118
    ,
    Figure pat00119
    ,
    Figure pat00120
    ,
    Figure pat00121
    으로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서,
    Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
    Xb는 O, S, Se, NRN1 및 CRC1RC2로 이루어진 군에서 선택되고;
    Ra, Rb, Rc, RN1, RC1 및 RC2는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며;
    2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 식 2 내지 식 10 중 임의의 하나로 표시된 구조를 구비하고,
    Figure pat00122
    ,
    Figure pat00123
    ,
    Figure pat00124
    ,
    Figure pat00125
    ,
    Figure pat00126
    ,
    Figure pat00127
    ,
    Figure pat00128
    ,
    Figure pat00129
    ,
    Figure pat00130
    ;
    여기서,
    m은 1, 2 또는 3이고;
    X는 O, S 또는 Se에서 선택되며;
    R1, R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
    Ra, Rb 및 Rc는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
    R1, R3, R4, Ra, Rb 및 Rc는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
    2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 식 2-a로 표시된 구조를 구비하고;
    Figure pat00131

    여기서,
    m은 1, 2 또는 3이고;
    X는 O, S 또는 Se에서 선택되며;
    R3 및 R4는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
    Ra 및 Rb는 일치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
    여기서, R11, R12, R13, R14, R3, R4, Ra 및 Rb는 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    여기서, R3 및 R4 중 적어도 하나가 시아노기이며;
    2 개의 인접한 치환기는 임의로 연결되어 고리를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    R11과 R14가 모두 수소인 경우, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 듀테륨(deuterium), 할로겐, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 1~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 알콕시기, 0~20 개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아미노기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R12 및 R13에서 탄소원자 수의 총 합은 1 이하이고;
    또는, R11과 R14 중 적어도 하나가 수소가 아닌 경우, R12 및 R13은 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, 시아노기, 이소시아노기, 티오알킬기(thioalkyl group), 술피닐기, 술포닐기, 포스피노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 식 1에서, X5~X8 중 적어도 하나가 CRx2이고, 상기 Rx2는 시아노기인 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    X5~X8은 각각 독립적으로 CRx2를 선택하고, 상기 Rx2 중 적어도 하나는 시아노기인 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  8. 제 3 항에 있어서,
    R4는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낼 수 있고; R4가 복수 개 존재하는 경우, 동일하거나 상이할 수 있으며; R4는 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), 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), 시아노기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; R4 중 적어도 하나가 시아노기인 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    리간드 La는 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 착물:
    Figure pat00132

    Figure pat00133

    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

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    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

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    Figure pat00164

    Figure pat00165

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    Figure pat00167

    Figure pat00168

    Figure pat00169

    Figure pat00170

    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

    Figure pat00176

    Figure pat00177

    Figure pat00178

    Figure pat00179

    Figure pat00180

    Figure pat00181

    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184

    Figure pat00185

    Figure pat00186

    Figure pat00187

    Figure pat00188

    Figure pat00189

    Figure pat00190

    Figure pat00191

    Figure pat00192

    Figure pat00193

    Figure pat00194
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 La는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있고; 또는, 여기서 상기 La 중 아릴기에서의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있고; 또는 La 중 알킬기에서의 수소는 부분적으로 또는 전부 중수소화될 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 착물.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 식 IrLa(Lb)2 또는 식 Ir(La)2Lb를 구비하고, La는 La1~La392 및 La408~La1019에서 선택된 1 종 또는 2 종이고, Lb는 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택된 1 종 또는 2 종인 것을 특징으로 하는 금속 착물:
    Figure pat00195

    Figure pat00196

    Figure pat00197

    Figure pat00198
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 식 Ir(La)2Lc 또는 식 IrLa(Lc)2이고, La는 La1~La392 및 La408~La1019에서 선택된 1 종 또는 2 종이고, Lc는 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택된 1 종 또는 2 종인 것을 특징으로 하는 금속 착물:
    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209

    Figure pat00210

    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 착물은 금속 착물 1 내지 금속 착물316 중 임의의 하나가 나타낸 구조에서 선택되고;
    여기서, 금속 착물 1 내지 금속 착물226은 IrLa(Lb)2의 구조를 구비하고, 여기서 2 개의 Lb는 동일하며, 여기서 La 및 Lb는 각각 하기 표에 나타난 구조에 대응되며:
    Figure pat00214

    Figure pat00215

    Figure pat00216

    Figure pat00217

    여기서, 금속 착물227 내지 금속 착물274는 Ir(La)2Lc의 구조를 구비하고, 여기서 2 개의 La는 동일하고, 여기서 La 및 Lc는 각각 하기 표에 나타난 구조에 대응되며:
    Figure pat00218

    여기서, 금속 착물275 내지 금속 착물316은 Ir(La)3의 구조를 구비하고, 여기서 3 개의 La는 동일하고, 여기서 La는 하기 표에 나타난 구조에 대응되는 것을 특징으로 하는 금속 착물:
    Figure pat00219
  14. 아래와 같은 구조로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure pat00220

    Figure pat00221

    Figure pat00222

    Figure pat00223

    Figure pat00224

    Figure pat00225

    Figure pat00226

    Figure pat00227
  15. 양극;
    음극; 및
    양극과 음극 사이에 배치된 유기층을 포함하고, 여기서 상기 유기층은 제 1 항 내지 제 13 항의 어느 한 항에 따른 금속 착물을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층이고 상기 금속 착물은 발광재료이며; 추가적으로, 여기서 상기 유기층은 호스트 재료를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유기층은 적어도 2 가지 호스트 재료를 함유하고, 여기서 상기 호스트 재료는 벤젠, 비페닐, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 카바졸, 아자카바졸(azacarbazole), 인돌로카르바졸, 디벤조티오펜, 아자디벤조티오펜(azadibenzothiophene), 디벤조푸란, 아자디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자디벤조셀레노펜(azadibenzoselenophene), 트리페닐렌, 아자트리페닐렌(azatriphenylene), 플루오렌, 실라플루오렌(silafluorene), 나프탈렌, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린, 페난트렌, 아자페난트렌(azaphenanthrene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 화학 그룹을 하나 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 전계 발광소자는 소비재, 전자소자모듈, 유기 발광소자 및 조명패널로 이루어진 군에서의 소자에 통합되는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
  19. 제 1 항 내지 제 13 항의 어느 한 항에 따른 금속 착물을 함유하는 화합물 제제.
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