KR20200046750A - 축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
<화학식 1>
Figure pat00215

<화학식 2>
Figure pat00216

상기 화학식 1 및 2 중 고리 A1, 고리 A2, T1, L1, a1, R1 내지 R9, b1 내지 b3 및 c1에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.

Description

축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Condensed cyclic compound, composition including the same and organic light emitting device including the same}
축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 축합환 화합물, 이를 포함한 조성물 및 이를 채용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는, 축합환 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
상기 화학식 1 및 2 중,
고리 A1 및 고리 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
T1은 단일 결합, O, S, N(R8), C(R8)(R9) 또는 Si(R8)(R9)이고,
L1은 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
a1은 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고, a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
R1 내지 R9는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기(CN), 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택되고,
b1 및 b2는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
b3는 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
c1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
상기 R10a에 대한 설명은 상기 R4에 대한 설명을 참조하고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
다른 측면에 따르면,
제1화합물 및 제2화합물을 포함하고,
상기 제1화합물은 상기 축합환 화합물이고,
상기 제2화합물은 상기 제1화합물과 상이하고,
상기 제2화합물은, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하되, 전자 수용기(electron withdrawing group)를 비포함한, 화합물이고,
상기 전자 수용기는,
-F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2;
-F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기;
고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹; 및
중수소, -F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환되고, 고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹;
중에서 선택된, 조성물이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은, 상기 축합환 화합물을 적어도 하나 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 축합환 화합물은 우수한 전기적 특성 및 열적 안정성을 갖는 바, 상기 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율, 고전력, 고 양자 효율 및 장수명 특성을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시될 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00003
<화학식 2>
Figure pat00004
상기 화학식 1 및 2 중 고리 A1 및 고리 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 A1 및 고리 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 시클로펜텐 그룹, 피롤 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조실롤 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 또는 트라이인돌로벤젠 그룹일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 고리 A1 및 고리 A2는 벤젠 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 2 중 T1은 단일 결합, O, S, N(R8), C(R8)(R9) 또는 Si(R8)(R9)일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 T1은 단일 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 2 중
Figure pat00005
로 표시된 그룹은 하기 화학식 3-1 내지 3-7로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00006
상기 화학식 3-1 내지 3-7 중,
T1, R1 및 R2에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
T2는 C(R10)(R11), Si(R10)(R11), N(R10), O 또는 S이고,
R10 및 R11에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R2에 대한 설명을 참조하고,
b14 및 b24는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
b26은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 및 2 중 L1은, 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹일 수 있다. 여기서, 상기 R10a에 대한 설명은 본 명세서 중 R4에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 L1은,
단일 결합; 및
적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로펜테닐렌기, 시클로헥세닐렌기, 시클로헵테닐렌기, 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 펜탈레닐렌기(pentalenylene), 인데닐렌기(indenylene), 나프틸렌기(naphthylene), 아줄레닐렌기(azulenylene), 헵탈레닐렌기(heptalenylene), 인다세닐렌기(indacenylene), 아세나프틸렌기(acenaphthylene), 플루오레닐렌기(fluorenylene), 스파이로-바이플루오레닐렌기, 페날레닐렌기(phenalenylene), 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 안트라세닐렌기(anthracenylene), 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐렌기(pyrenylene), 크라이세닐렌기(chrysenylene), 나프타세닐렌기(naphthacenylene), 피세닐렌기(picenylene), 페릴레닐렌기(perylenylene), 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 헥사세닐렌기(hexacenylene), 피롤일렌기(pyrrolylene), 이미다졸일렌기(imidazolylene), 피라졸일렌기(pyrazolylene), 피리디닐렌기(pyridinylene), 피라지닐렌기(pyrazinylene), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 이소인돌일렌기(isoindolylene), 인돌일렌기(indolylene), 인다졸일렌기(indazolylene), 푸리닐렌기(purinylene), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌기(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 카바졸일렌기(carbazolylene), 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 아크리디닐렌기(acridinylene), 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 페나지닐렌기(phenazinylene), 벤조옥사졸일렌기(benzooxazolylene), 벤조이미다졸일렌기(benzoimidazolylene), 푸라닐렌기(furanylene), 벤조푸라닐렌기(benzofuranylene), 티오페닐렌기(thiophenylene), 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 티아졸일렌기(thiazolylene), 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 옥사졸일렌기(oxazolylene), 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 트리아지닐렌기(triazinylene), 디벤조푸라닐렌기(dibenzofuranylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 이미다조피리디미디닐렌기, 이미다조피리디닐렌기, 피리도인돌일렌기(pyridoindolylene), 벤조푸로피리디닐렌기(benzofuropyridinylene), 벤조티에노피리디닐렌기(benzothienopyridinylene), 피리미도인돌일렌기(pyrimidoindolylene), 벤조푸로피리미디닐렌기, 벤조티에노피리미디닐렌기, 페녹사지닐렌기, 피리도벤조옥사지닐렌기(pyridobenzooxazinylene) 및 피리도벤조티아지닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중 L1은, 단일 결합이거나; 또는 하기 화학식 4-1 내지 4-38로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
상기 화학식 4-1 내지 4-38 중,
Y1은 O, S, C(Z34)(Z35), N(Z34) 또는 Si(Z34)(Z35)이고,
Z31 내지 Z35에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R4에 대한 설명을 참조하고,
d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
d15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
d13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
d12는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
* 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중 L1은, 단일 결합이거나; 또는 하기 화학식 5-1 내지 5-9로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00010
상기 화학식 5-1 내지 5-9 중
X11은 C(Z41) 또는 N이고, X12는 C(Z42) 또는 N이고, X13은 C(Z43) 또는 N이고, X14는 C(Z44) 또는 N이고, X15는 C(Z45) 또는 N이고, X16은 C(Z46) 또는 N이고,
Z41 내지 Z46에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R4에 대한 설명을 참조하고,
* 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 5-1 내지 5-3 중 X11은 C(Z41)이고, X12는 C(Z42)이고, X13은 C(Z43)이고, X14는 C(Z44)일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 5-1 내지 5-3의 X11 내지 X14 중 적어도 1개, 2개 또는 3개는 N일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 5-4 내지 5-9 중 X11은 C(Z41)이고, X12는 C(Z42)이고, X13은 C(Z43)이고, X14는 C(Z44)이고, X15는 C(Z45)이고, X16은 C(Z46)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중 L1은, 단일 결합이거나; 또는 하기 화학식 5-2 및 5-3으로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 2 중 a1은 L1의 개수를 나타낸 것으로서, 1 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다. 상기 a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 a1은 1, 2 또는 3일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 a1은 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중,
i) L1은 단일 결합이거나, 또는
ii) L1은 단일 결합이 아니고, a1은 1, 2 또는 3 (예를 들면, 1 또는 2)일 수 있다.
상기 R1 내지 R9는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기(CN), 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택될 수 있다. 상기 Q1 내지 Q7에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재딘 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R1 내지 R9는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기;
중수소, -F, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphthyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵탈레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphthyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트라세닐기(anthracenyl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl), 헥사세닐기(hexacenyl), 피롤일기(pyrrolyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 푸라닐기(furanyl), 벤조푸라닐기(benzofuranyl), 티오페닐기(thiophenyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 벤조티아졸일기(benzothiazolyl), 이소옥사졸일기(isoxazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기(oxadiazolylene), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조푸라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디미디닐기, 이미다조피리디닐기, 피리도인돌일기(pyridoindolyl), 벤조푸로피리디닐기(benzofuropyridinyl), 벤조티에노피리디닐기(benzothienopyridinyl), 피리미도인돌일기(pyrimidoindolyl), 벤조푸로피리미디닐기, 벤조티에노피리미디닐기, 페녹사지닐기, 피리도벤조옥사지닐기(pyridobenzooxazinyl) 및 피리도벤조티아지닐기; 및
-N(Q4)(Q5), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택되고,
상기 Q1, Q4 및 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 R1 내지 R9는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, 시아노기 및 니트로기;
중수소, -F, 시아노기 및 니트로기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
중수소, -F, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조푸라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
-N(Q4)(Q5), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택되고,
상기 Q1, Q4 및 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 2 중 b1 내지 b3는 각각 R1 내지 R3의 개수를 나타낸 것으로서, b1 및 b2는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택되고, b3는 0 내지 3의 정수 중에서 선택될 수 있다. 상기 b1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b2가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b3가 2 이상일 경우 2 이상의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 b1 및 b2는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고, 상기 b3는 0 또는 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 2 중
Figure pat00011
로 표시된 그룹은 하기 화학식 3(1)로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure pat00012
상기 화학식 3(1) 중 R12 내지 R15에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조하고, R22 내지 R25에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R2에 대한 설명을 참조하고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 3(1)의 R12 내지 R15 및 R22 내지 R25는 수소일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 3(1)의 R14 및 R24 중 적어도 하나는 수소가 아닐 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 3(1)의 R14 및 R24 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기, C1-C10알킬기, 페닐기, (C1-C10알킬)페닐기, 디(C1-C10알킬)페닐기, 비페닐기, 디(페닐)페닐기, (시아노)페닐기 또는 디(시아노)페닐기일 수 있다.
상기 화학식 1 및 2 중 c1은 시아노기의 개수를 나타낸 것으로서, 1 내지 4의 정수 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 c1은 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중
Figure pat00013
로 표시된 그룹은 하기 화학식 6-1 내지 6-3으로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00014
상기 화학실 6-1 내지 6-3 중, R3, b3 및 c1에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중
Figure pat00015
로 표시된 그룹은 하기 화학식 7-1 내지 7-39로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
상기 화학실 7-1 내지 7-39 중,
R3에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하되, R3는 시아노기가 아니고,
b33은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
b32는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 각각에 포함된 시아노기의 개수가 1, 2 또는 3일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물에 포함된 시아노기의 개수는 1, 2 또는 3일 수 있다.
예를 들어, 상기 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 1000 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00019
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Figure pat00068
상기 화학식 1 및 2 중 축합환 고리는 시아노기-함유 피리딘 고리에 대하여 메타(meta)-포지션 또는 오르쏘(ortho)-포지션으로 벤젠 링커에 결합(하기 화학식 1' 및 2' 참조)되어 있고, "N"이 벤젠 링커와 결합(상기 화학식 1' 및 2' 참조)되어 있다. 이로써, 상기 축합환 화합물은, 공액(conjugation) 결합 효과 조절 메커니즘에 의하여, 상대적으로 높은 삼중항 에너지(T1) 레벨을 확보할 수 있다.
<화학식 1'>
Figure pat00069
<화학식 2'>
Figure pat00070
또한, 상기 화학식 1 및 2 중 c1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택될 수 있는 바, 상기 화학식 1 및 2는 "시아노기-함유" 피리딘 고리를 포함(상기 화학식 1' 및 2' 중 시아노기-함유 피리딘 고리 참조)한다. 이로써, 상기 축합환 화합물은 상대적으로 큰 HOMO 에너지 절대값, 상대적으로 큰 LUMO 에너지 절대값 및 우수한 전자 이동도를 가질 수 있어, 상기 축합환 화합물을 포함한 전자 소자, 예를 들면 유기 발광 소자의 발광 효율 등이 향상될 수 있다. 또한, 상기 축합환 화합물은, 높은 유리 전이 온도(Tg) 및 열분해 온도(Td)를 가져, 우수한 열안정성을 가질 수 있는 바, 상기 축합환 화합물을 포함한 전자 소자, 예를 들면, 유기 발광 소자는 장수명을 가질 수 있다.
나아가, 상기 화학식 1 및 2는 시아노기-함유 "피리딘 고리"를 포함(상기 화학식 1' 및 2' 중 시아노기-함유 피리딘 고리 참조)한다. 이로써, 상기 축합환 화합물의 HOMO 및/또는 LUMO 에너지 레벨의 추가적인 미세 조절 및 전자 이동도 특성 향상이 가능하면서도, 상대적으로 작은 분자량을 유지할 수 있는 바, 상기 축합환 화합물의 증착 온도 및/또는 승화 온도가 낮아질 수 있다. 이러한 증착 온도 및/또는 승화 온도 감소는 유기 발광 소자 제작시 사용되는 화합물의 열분해를 방지하여 유기 발광 소자의 장수명 확보에 기여할 수 있다.
상술한 바에 의하여, 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물은, 유기 발광 소자용 재료, 예를 들면, 발광층 중 호스트 재료, 특히 청색 발광 소자에 적용하기 적합한 전기적 특성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 화합물들 중 일부의 HOMO, LUMO, T1 및 S1 에너지 레벨을 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 (B3LYP, 6-31G(d,p)) 수준에서 구조 최적화함) 평가한 결과는 하기 표 1과 같다.
화합물 No. HOMO
(eV)		 LUMO
(eV)		 T1 에너지 레벨
(eV)		 S1 에너지 레벨
(eV)
1 -5.511 -1.900 2.938 3.156
5 -5.427 -1.905 2.979 3.061
6 -5.619 -2.137 2.898 3.028
7 -5.582 -1.911 3.092 3.247
9 -5.479 -2.038 2.849 2.956
10 -5.606 -2.053 2.945 3.085
15 -5.879 -2.097 3.113 3.323
41 -5.312 -1.739 2.966 2.991
44 -5.355 -1.796 2.917 2.971
45 -5.582 -1.774 3.136 3.220
46 -5.605 -1.968 2.954 3.043
47 -5.612 -1.730 3.163 3.304
48 -5.532 -2.017 2.881 2.935
49 -5.606 -1.895 3.020 3.089
50 -5.612 -1.883 3.042 3.117
55 -6.030 -2.009 3.110 3.439
85 -5.414 -1.900 2.985 3.179
95 -5.867 -2.018 3.010 3.496
105 -5.351 -1.828 3.133 3.176
115 -5.809 -1.946 3.119 3.518
165 -5.405 -1.697 3.176 3.228
175 -5.863 -1.834 3.124 3.552
605 -5.295 -1.939 2.878 2.932
615 -5.435 -1.805 2.978 3.101
635 -5.239 -1.850 3.003 3.062
665 -5.285 -1.708 3.012 3.130
915 -5.000 -1.827 2.847 2.852
상기 표 1로부터, 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물은 상대적으로 높은 삼중항 에너지(T1) 레벨을 가지며, 치환기의 종류 및 수에 따라서 HOMO 및/또는 LUMO 에너지 레벨을 자유롭게 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.
상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 축합환 화합물의 합성 방법은, 후술하는 합성예를 참조하여, 당업자가 인식할 수 있다.
다른 측면에 따르면,
제1화합물 및 제2화합물을 포함하고,
상기 제1화합물은 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 1로 표시된 축합환 화합물이고,
상기 제2화합물은 상기 제1화합물과 상이하고,
상기 제2화합물은, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하되, 전자 수용기(electron withdrawing group)를 비포함한, 화합물이고,
상기 전자 수용기는,
-F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2;
-F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기;
고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹; 및
중수소, -F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환되고, 고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹;
중에서 선택된, 조성물이 제공된다.
상기 조성물은, 예를 들면, 전자 소자(예를 들면, 유기 발광 소자)의 유기층 제조시 사용될 수 있다.
상기 조성물 중 제1화합물은 전자 수송성 물질이고, 제2화합물은 정공 수송성 물질일 수 있다.
일 구현예예에 따르면, 상기 조성물은 상기 제1화합물 및 제2화합물로 이루이질 수 있으나 (consisting of), 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 조성물 중 제1화합물일 수 있는 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물에 대한 설명은, 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 조성물 중 상기 제2화합물은 하기 화학식 H-1으로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다:
<화학식 H-1>
Ar11-(L11)d1-Ar12
Figure pat00071
상기 화학식 H-1, 11 및 12 중,
L11은,
단일 결합, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기; 및
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기;
중에서 선택되고,
d1은 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고, d1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
Ar11은 상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹 중에서 선택되고,
Ar12는,
상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택되고,
고리 CY1 및 고리 CY2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 시클로펜텐 그룹, 피롤 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조실롤 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택되고,
A21은 단일 결합, O, S, N(R51), C(R51)(R52) 및 Si(R51)(R52) 중에서 선택되고,
A22는 단일 결합, O, S, N(R53), C(R53)(R54) 및 Si(R53)(R54) 중에서 선택되고,
화학식 12의 A21 및 A22 중 적어도 하나는 단일 결합이 아니고,
R51 내지 R54, R60 및 R70은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
-Si(Q1)(Q2)(Q3);
중에서 선택되고,
e1 및 e2는 서로 독립적으로, 0 내지 10 중에서 선택된 정수이고,
상기 Q1 내지 Q3 및 Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 11 및 12의 CY1 및 CY2 중 적어도 하나는 벤젠 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 H-1 중,
Ar11은 하기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8로 표시된 그룹 중에서 선택되고,
Ar12는,
하기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8로 표시되는 그룹, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
상기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8 중,
A23은 O, S, N(R55), C(R55)(R56) 및 Si(R55)(R56) 중에서 선택되고,
A24는 O, S, N(R57), C(R57)(R58) 및 Si(R57)(R58) 중에서 선택되고,
A21, A22, R60 및 R70에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
R55 내지 R58에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R51에 대한 설명을 참조하고,
e16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
e15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
e14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
e13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
e24는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 중,
i) 상기 제2화합물은, 상기 화학식 H-1으로 표시되되, 상기 화학식 H-1 중 L11은 단일 결합인 화합물 중에서 선택되거나; 또는
ii) 상기 제2화합물은, 하기 화학식 H-1(1) 내지 H-1(52)로 표시되는 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
Figure pat00082
상기 화학식 H-1(1) 내지 H-1(52) 중
Ar11 및 Ar12에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
Y51은 서로 독립적으로, C(Z53)(Z54), Si(Z53)(Z54), N(Z55), O 또는 S이고,
Z51 내지 Z56은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) 중에서 선택되고,
Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로, 수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물 중 제2화합물은 하기 화합물 H-1 내지 H-41 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00083
Figure pat00084
Figure pat00085
상기 조성물 중 상기 제1화합물과 제2화합물의 중량비는 1 : 99 내지 99: 1, 예를 들면, 70 : 30 내지 30 : 70의 범위 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 중 상기 제1화합물과 제2화합물의 중량비는 40 : 60 내지 60 : 40의 범위 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 조성물 중 상기 제1화합물과 제2화합물의 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 조성물은 우수한 전하 수송 균형을 제공할 수 있다.
상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 축합환 화합물(또는 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물인 제1화합물 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 제2화합물을 포함한 조성물)은 유기 발광 소자의 유기층, 예를 들면, 상기 유기층 중 발광층 및/또는 전자 수송 영역 재료로 사용하기 적합할 수 있다. 따라서, 다른 측면에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은, 상술한 바와 같은 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함한 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 상술한 바와 같은 화학식 1 또는 2로 표시되는 축합환 화합물을 적어도 하나 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동 전압, 고효율, 고휘도, 고양자 발광 효율 및 장수명을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중,
상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드이고,
상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고,
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 버퍼층 또는 이의 임의의 조합을 포함하고,
상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자 중 발광층은 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함하고, 상기 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트는 인광 도펀트(예를 들면, 전이 금속-함유 유기금속 화합물 또는 본 명세서 중 화학식 81로 표시된 유기금속 화합물)를 포함할 수 있다. 상기 발광층 중 호스트의 함량은 상기 발광층 중 도펀트의 함량보다 클 수 있다. 상기 호스트는, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 축합환 화합물 외에, 임의의 호스트를 더 포함할 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층은 청색광을 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 인광 도펀트를 포함한 청색 발광층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 유기층은 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고, 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물은 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 정공 저지층 및 전자 수송층 중 하나 이상를 포함하고, 상기 정공 저지층 및 전자 수송층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 전자 수송 영역은 정공 저지층을 포함하고, 상기 정공 저지층에 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물이 포함될 수 있다. 상기 정공 저지층은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 전자 수송 영역은 정공 저지층 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 정공 저지층은 상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 배치되고, 상기 정공 저지층은 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 유기층은, 상기 화학식 1 또는 2로 표시된 축합환 화합물 외에,
i) 본 명세서에 기재된 바와 같은 제2화합물;
ii) 전이 금속-함유 유기금속 화합물(예를 들면, 하기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물); 또는
iii) 이의 임의의 조합;
을 더 포함할 수 있다:
<화학식 81>
M(L81)n81(L82)n82
<화학식 81A>
Figure pat00086
상기 화학식 81 및 81A 중,
M은 전이 금속(예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 톨륨(Tm), 로듐(Rh) 등) 중에서 선택되고,
L81은 상기 화학식 81A로 표시된 리간드이고, n81은 1 내지 3 중에서 선택된 정수이고, n81이 2 이상일 경우 2 이상의 L81은 서로 동일하거나 상이하고,
L82는 유기 리간드이고, n82는 0 내지 4 중에서 선택된 정수이고, n82가 2 이상일 경우 2 이상의 L82는 서로 동일하거나 상이하고,
Y81 및 Y82는 서로 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N)이고,
고리 CY81 및 고리 CY82는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C1-C30헤테로카보시클릭 그룹 중에서 선택되고,
고리 CY81과 고리 CY82는 선택적으로(optionally), 유기 연결기(organic linking group)를 통하여 추가로 서로 결합될 수 있고,
T81은 단일 결합, 이중 결합, *-N(R86)-*', *-B(R86)-*', *-P(R86)-*', *-C(R86)(R87)-*', *-Si(R86)(R87)-*', *-Ge(R86)(R87)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R86)=*', *=C(R86)-*', *-C(R86)=C(R87)-*', *-C(=S)-*' 또는 *-C≡C-*'이고, 상기 * 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
b81은 1, 2 또는 3이고,
R81 내지 R87은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q81)(Q82)(Q83), -N(Q84)(Q85), -B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89) 중에서 선택되고,
a81 내지 a83은 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
a81이 2 이상일 경우, 2 이상의 R81은 서로 동일하거나 상이하고,
a82가 2 이상일 경우, 2 이상의 R82는 서로 동일하거나 상이하고,
a81이 2 이상일 경우, 인접한 2개의 R81은 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R88로 치환 또는 비치환된, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C1-C30헤테로카보시클릭 그룹(예를 들면, 적어도 하나의 R88로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로헥센 그룹, 노르보난 그룹, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 그룹, 나프탈렌 그룹, 벤조인덴 그룹, 벤조인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹 또는 피라진 그룹)을 형성할 수 있고,
a82가 2 이상일 경우, 인접한 2개의 R82는 선택적으로 서로 결합하여, 적어도 하나의 R89로 치환 또는 비치환된, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C1-C30헤테로카보시클릭 그룹(예를 들면, 적어도 하나의 R89로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로헥센 그룹, 노르보난 그룹, 비시클로[2.2.1]헵탄(bicyclo[2.2.1]heptanes) 그룹, 나프탈렌 그룹, 벤조인덴 그룹, 벤조인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹 또는 피라진 그룹)을 형성할 수 있고,
상기 R88에 대한 설명은 상기 R81에 대한 설명을 참조하고,
상기 R89에 대한 설명은 상기 R82에 대한 설명을 참조하고,
상기 화학식 81A 중 * 및 *'은 상기 화학식 81 중 M과의 결합 사이트이고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q91)(Q92)(Q93) 중에서 선택되고,
상기 Q81 내지 Q89 및 Q91 내지 Q93은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
a83은 1 또는 2이고,
R83 내지 R85는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
Y81은 질소이고, Y84는 질소 또는 탄소이고,
고리 CY81 및 고리 CY82는 서로 독립적으로, 시클로펜타디엔 그룹, 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로젠 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 인다졸 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 푸린 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리디딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹 및 2,3-디하이드로-1H-이미다졸 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중, Y81은 질소이고, Y84는 탄소이고, 고리 CY81은 2개의 질소를 고리-구성 원자로 포함한 5원환 중에서 선택되고, 고리 CY82는 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 81A 중, Y81은 질소이고, Y84는 탄소이고, 고리 CY81은 이미다졸 그룹 또는 2,3-디하이드로-1H-이미다졸 그룹이고, 고리 CY82는 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중,
Y81은 질소이고, Y84는 탄소이고,
고리 CY81은 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹 및 이소벤조옥사졸 그룹 중에서 선택되고,
고리 CY82는 시클로펜타디엔 그룹, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹 및 디벤조실롤 그룹 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중
R81 및 R82는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89);
중에서 선택되고,
Q86 내지 Q89는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a81개의 R81와 a82개의 R82 중에서 선택된 적어도 하나는 시아노기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a82개의 R82 중 적어도 하나는 시아노기일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81A 중 a81개의 R81와 a82개의 R82 중에서 선택된 적어도 하나는 중수소일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81 중 L82는, 하기 화학식 3-1(1) 내지 3-1(60), 3-1(61) 내지 3-1(69), 3-1(71) 내지 3-1(79), 3-1(81) 내지 3-1(88), 3-1(91) 내지 3-1(98) 및 3-1(101) 내지 3-1(114)로 표시되는 리간드 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
Figure pat00090
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
상기 화학식 3-1(1) 내지 3-1(60), 3-1(61) 내지 3-1(69), 3-1(71) 내지 3-1(79), 3-1(81) 내지 3-1(88), 3-1(91) 내지 3-1(98) 및 3-1(101) 내지 3-1(114) 중
X1은 O, S, C(Z21)(Z22) 또는 N(Z23)이고,
X31은 N 또는 C(Z1a)이고, X32는 N 또는 C(Z1b)이고,
X41은 O, S, N(Z1a) 또는 C(Z1a)(Z1b)이고,
Z1 내지 Z4, Z1a, Z1b, Z1c, Z1d, Z2a, Z2b, Z2c, Z2d, Z11 내지 Z14 및 Z21 내지 Z23은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-B(Q86)(Q87) 및 -P(=O)(Q88)(Q89);
중에서 선택되고,
Q86 내지 Q89는 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택되고,
d2 및 e2는 서로 독립적으로, 0 또는 2이고,
e3는 0 내지 3에서 선택된 정수이고,
d4 및 e4는 서로 독립적으로, 0 내지 4에서 선택된 정수이고,
d6 및 e6는 서로 독립적으로, 0 내지 6에서 선택된 정수이고,
d8 및 e8은 서로 독립적으로, 0 내지 8에서 선택된 정수이고,
* 및 *'은 화학식 1 중 M과의 결합 사이트이다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81 중 M은 Ir이고, n81 + n82는 3이거나; 또는 M은 Pt이고, n81 + n82는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물은 양이온과 음이온의 쌍으로 이루어진 염이 아닌, 중성(neutral)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물은, 하기 화합물 PD1 내지 PD78 및 FIr6 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
본 명세서 중 "(유기층이) 축합환 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1 또는 2의 범주에 속하는 1종의 축합환 화합물 또는 상기 화학식 1 또는 2의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 축합환 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 축합환 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 축합환 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 모두 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층(예를 들면, 상기 화합물 1은 발광층에 존재하고, 상기 화합물 2는 정공 저지층에 존재할 수 있음)에 존재할 수 있다.
상기 제1전극은 정공 주입 전극인 애노드이고 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드이거나, 상기 제1전극은 전자 주입 전극인 캐소드이고 상기 제2전극은 정공 주입 전극인 애소드이다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"은 유기 화합물뿐만 아니라, 금속을 포함한 유기금속 착체 등도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 유기층(15) 및 제2전극(19)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제1전극(11) 하부 또는 제2전극(19) 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 애노드일 수 있다. 상기 제1전극용 물질은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등과 같은 금속을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 단일층 또는 2 이상의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11) 상부로는 유기층(15)이 배치되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층(emission layer) 및 전자 수송 영역(electron transport region);을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 제1전극(11)과 발광층 사이에 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층만을 포함하거나, 정공 수송층만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(11)로부터 차례로 적층된, 정공 주입층/정공 수송층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(11) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 코팅 조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 및 전자 저지층 형성 조건은 정공 주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, 예를 들면, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00106
Figure pat00107
<화학식 201>
Figure pat00108
<화학식 202>
Figure pat00109
상기 화학식 201 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염, 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
Figure pat00110
상기 화학식 201A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1, HT-D2 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00115
Figure pat00116
상기 정공 수송 영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다.
상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층은 공지의 물질, 예를 들면, mCP를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00117
상기 전자 저지층의 두께는 약 50Å 내지 약 1000Å, 예를 들면, 약 70Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층된 구조를 가짐으로써, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물만을 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층은,
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함하고,
i) 상기 제2화합물(예를 들면, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물);
ii) 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물; 또는
iii) 이의 임의의 조합;
을 더 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물, 제2화합물 및 상기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 상기 도펀트의 함량은 상기 발광층 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도펀트의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 소광 현상없는 발광 구현이 가능할 수 있다.
한편, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 제2화합물을 포함할 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 제2화합물의 중량비는 1 : 99 내지 99 : 1, 예를 들먼, 70 : 30 내지 30 : 70의 범위에서 선택될 수 있다. 다른 예 로서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 제2화합물의 중량비는 60 : 40 내지 40 : 60의 범위에서 선택될 수 있다. 상기 발광층 중 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 제2화합물의 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 발광층 중 전하 수송 균형이 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역은 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층 또는 전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 형성 조건은 정공 주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00118
또는, 상기 정공 저지층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00119
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1, ET2 및 ET3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00120
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 8-히드록시퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure pat00121
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, LiQ, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 예를 들면, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 유기층(15) 상부로는 제2전극(19)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(19)은 캐소드일 수 있다. 상기 제2전극(19)용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 제2전극(19) 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 제2전극(19)을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 포화 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethynyl), 프로피닐기(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C2-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소(예를 들어, 탄소수는 1 내지 60일 수 있음) 외에 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 상기 화학식 1 중, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
중에서 선택될 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
본 명세서 중 * 및 *'은 다른 설명이 없는 한, 해당 화학식 중 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[실시예]
합성예 1 (화합물 1)
Figure pat00122
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 5.00 g (13.5 mmol), 6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.782 g (0.680 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 4.68 g (33.9 mmol)을 THF 30 Ml과 물 15 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1 (3.37 g, 72%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 2 (화합물 5)
Figure pat00123
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 3-브로모피콜리노니트릴 (3-bromopicolinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 5 (3.23 g, 69%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 3 (화합물 6)
Figure pat00124
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 5-브로모피콜리노니트릴 (5-bromopicolinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 6 (3.60 g, 77%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 4 (화합물 7)
Figure pat00125
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 5-브로모니코티노니트릴 (5-bromonicotinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 7 (3.46 g, 74%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 5 (화합물 9)
Figure pat00126
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 4-브로모니코티노니트릴 (4-bromonicotinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 9 (2.24 g, 48%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 6 (화합물 10)
Figure pat00127
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 4-브로모피콜리노니트릴 (4-bromopicolinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 10 (2.57 g, 55%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 7 (화합물 15)
Figure pat00128
중간체 (A)의 합성
9H-카바졸-3-카보니트릴 (9H-carbazole-3-carbonitrile) 20.0 g (104 mmol), 1-브로모-3-요오드화벤젠 (1-bromo-3-iodobenzene) 44.2 g (156 mmol), 요오드화구리 (CuI) 3.96 g (20.8 mmol), 탄산칼륨 (K2CO3) 57.5 g (416 mmol)과 1,10-페난트롤린 (1,10-phenanthroline) 7.50 g (41.6 mmol)을 DMF 350 mL과 혼합한 후, 24 시간동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축한 다음, 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 (A) (25.3 g, 70%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 346.01 g/mol, 측정치 : M+1 = 347 g/mol)
중간체 (B)의 합성
중간체 (A) 25.0 g (72.0 mmol), 비스피나콜라토디보론 (bis(pinacolato)diboron) 21.9 g (86.4 mmol), PdCl2(dppf)ㅇCH2Cl2 2.94 g (3.60 mmol)과 아세트산칼륨 (potassium acetate) 21.2 g (216 mmol)을 DMF 240 mL와 혼합한 후, 24 시간동안 100℃에서 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하였다. 이로부터 수득한 생성물을 디클로로메탄(DCM)/n-헥산(n-hexane) 조건에서 재결정하여 중간체 (B) (18.7 g, 66%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 394.19 g/mol, 측정치 : M+1 = 395 g/mol)
화합물 15의 합성
중간체 (B) 5.00 g (12.7 mmol), 3-브로모피콜리노니트릴 (3-bromopicolinonitrile) 2.55 g (14.0 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.733 g (0.634 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 4.38 g (31.7 mmol)을 THF 30 mL와 물 15 mL 의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 15 (2.72 g, 58%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 370.12 g/mol, 측정치 : M+1 = 371 g/mol)
합성예 8 (화합물 41)
Figure pat00129
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 9-(2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(2-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 5.00 g (13.5 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 41 (2.01 g, 43%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 9 (화합물 45)
Figure pat00130
6-브로모피콜리노니트릴 (6-bromopicolinonitrile) 대신 3-브로모피콜리노니트릴 (3-bromopicolinonitrile) 2.73 g (14.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 8과 동일한 방법을 이용하여 화합물 45 (1.50 g, 32%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
합성예 10 (화합물 55)
Figure pat00131
중간체 (C)의 합성
합성시 1-브로모-3-요오드화벤젠 (1-bromo-3-iodobenzene) 대신 1-브로모-2-요오드화벤젠 (1-bromo-2-iodobenzene) 44.2 g (156 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 7의 중간체 (A)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (C) (23.5 g, 65%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 346.01 g/mol, 측정치 : M+1 = 347 g/mol)
중간체 (D)의 합성
중간체 (A) 대신 중간체 (C) 23.0 g (66.2 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 7의 중간체 (B)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (D) (13.3 g, 51%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 394.19 g/mol, 측정치 : M+1 = 395 g/mol)
화합물 55의 합성
중간체 (B) 대신 중간체 (D) 5.00 g (12.7 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 7의 화합물 19의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 55 (1.74 g, 37%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 370.12 g/mol, 측정치 : M+1 = 371 g/mol)
합성예 11 (화합물 105)
Figure pat00132
중간체 (E)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 20.0 g (54.2 mmol), 1-브로모-3-요오드화벤젠 (1-bromo-3-iodobenzene) 23.0 g (81.2 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 3.13 g (2.71 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 18.7 g (135 mmol)을 THF 120 mL와 물 60 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 (E) (18.3 g, 85%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 397.05 g/mol, 측정치 : M+1 = 398 g/mol)
중간체 (F)의 합성
중간체 (E) 18.0 g (45.2 mmol), 비스피나콜라토디보론 (bis(pinacolato)diboron) 13.8 g (54.2 mmol), PdCl2(dppf)ㅇCH2Cl2 1.85 g (2.26 mmol)과 아세트산칼륨 (potassium acetate) 13.3 g (136 mmol)을 DMF 150 mL와 혼합한 후, 24 시간동안 100℃에서 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하고, 디클로로메탄(DCM)/n-헥산(n-hexane) 조건에서 재결정하여 중간체 (F) (15.3 g, 76%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 445.22 g/mol, 측정치 : M+1 = 446 g/mol)
화합물 105의 합성
중간체 (F) 5.00 g (11.2 mmol), 3-브로모피콜리노니트릴 (3-bromopicolinonitrile) 2.26 g (12.4 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.649 g (0.561 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 3.88 g (28.1 mmol)을 THF 24 mL와 물 12 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 105 (3.36 g, 71%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 421.16 g/mol, 측정치 : M+1 = 422 g/mol)
합성예 12 (화합물 115)
Figure pat00133
중간체 (G)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 중간체 (B) 20.0 g (50.7 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (G) (16.5 g, 67%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 422.04 g/mol, 측정치 : M+1 = 423 g/mol)
중간체 (H)의 합성
중간체 (E) 대신 중간체 (G) 16.0 g (37.8 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (F)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (H) (11.7 g, 66%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 470.22 g/mol, 측정치 : M+1 = 471 g/mol)
화합물 115의 합성
중간체 (F) 대신 중간체 (H) 5.00 g (10.6 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 화합물 105의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 115 (2.80 g, 59%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 446.15 g/mol, 측정치 : M+1 = 447 g/mol)
합성예 13 (화합물 165)
Figure pat00134
중간체 (I)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 9-(2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(2-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 20.0 g (54.2 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (I) (14.2 g, 65%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 397.05 g/mol, 측정치 : M+1 = 398 g/mol)
중간체 (J)의 합성
중간체 (E) 대신 중간체 (I) 14.0 g (35.2 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (F)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (J) (9.08 g, 58%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 445.22 g/mol, 측정치 : M+1 = 446 g/mol)
화합물 165의 합성
중간체 (F) 대신 중간체 (J) 5.00 g (11.2 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 화합물 105의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 165 (3.41 g, 72%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 421.16 g/mol, 측정치 : M+1 = 422 g/mol)
합성예 14 (화합물 175)
Figure pat00135
중간체 (K)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 중간체 (D) 20.0 g (50.7 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (K) (13.5 g, 55%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 422.04 g/mol, 측정치 : M+1 = 423 g/mol)
중간체 (L)의 합성
중간체 (E) 대신 중간체 (K) 13.0 g (30.7 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (F)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (L) (8.67 g, 60%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 470.22 g/mol, 측정치 : M+1 = 471 g/mol)
화합물 175의 합성
중간체 (F) 대신 중간체 (L) 5.00 g (10.6 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 화합물 105의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 175 (2.28 g, 48%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 446.15 g/mol, 측정치 : M+1 = 447 g/mol)
합성예 15 (화합물 635)
Figure pat00136
중간체 (M)의 합성
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 5-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-5H-벤조퓨로[3,2-c]카바졸 (5-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-5H-benzofuro[3,2-c]carbazole) 25.0 g (54.2 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (E)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (M) (18.6 g, 70%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 487.06 g/mol, 측정치 : M+1 = 488 g/mol)
중간체 (N)의 합성
중간체 (E) 대신 중간체 (M) 18.0 g (36.9 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 중간체 (F)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 (N) (10.7 g, 54%의 수율)을 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 535.23 g/mol, 측정치 : M+1 = 536 g/mol)
화합물 635의 합성
중간체 (F) 대신 중간체 (N) 5.00 g (9.34 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 11의 화합물 105의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 635 (3.15 g, 66%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 511.17 g/mol, 측정치 : M+1 = 512 g/mol)
비교 합성예 A (화합물 A)
Figure pat00137
9-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 대신 9-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (9-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-9H-carbazole) 5.00 g (13.5 mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 A (3.65 g, 78%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 345.13 g/mol, 측정치 : M+1 = 346 g/mol)
비교 합성예 B (화합물 B)
Figure pat00138
중간체 (O)의 합성
2-(3-브로모페닐)-9-페닐-9H-카바졸 (2-(3-bromophenyl)-9-phenyl-9H-carbazole) 15.0 g (37.7 mmol), 비스피나콜라토디보론 (bis(pinacolato)diboron) 11.5 g (45.2 mmol), PdCl2(dppf)ㅇCH2Cl2 1.54 g (1.88 mmol)과 아세트산칼륨 (potassium acetate) 11.1 g (113 mmol)을 DMF 125 mL와 혼합한 후, 24 시간동안 100 ℃에서 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하고, 디클로로메탄(DCM)/n-헥산(n-hexane) 조건에서 재결정하여 중간체 (O) (15.3 g, 91%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 445.22 g/mol, 측정치 : M+1 = 446 g/mol)
화합물 B의 합성
중간체 (O) 5.00 g (11.2 mmol), 2-브로모이소니코티노니트릴 (2-bromoisonicotinonitrile) 2.26 g (12.4 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.649 g (0.561 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 3.88 g (28.1 mmol)을 THF 24 mL과 물 12 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 B (3.41 g, 72%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 421.16 g/mol, 측정치 : M+1 = 422 g/mol)
비교 합성예 C (화합물 C)
Figure pat00139
3,6-디(나프탈렌-1-일)-9H-카바졸 (3,6-di(naphthalen-1-yl)-9H-carbazole) 5.00 g (11.9 mmol), 4-(3-브로모페닐)-2,6-디페닐피리딘 (4-(3-bromophenyl)-2,6-diphenylpyridine) 5.06 g (13.1 mmol), 요오드화구리 (CuI) 0.454 g (2.38 mmol), 탄산칼륨 (K2CO3) 6.59 g (47.7 mmol)과 1,10-페난트롤린 (1,10-phenanthroline) 0.859 g (4.77 mmol)을 DMF 40 mL에 녹인 후, 24 시간동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C (5.87 g, 68%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 724.29 g/mol, 측정치 : M+1 = 725 g/mol)
비교 합성예 D (화합물 D)
Figure pat00140
중간체 (P)의 합성
3,3'-디브로모-1,1'-비페닐 (3,3'-dibromo-1,1'-biphenyl) 9.56 g (30.6 mmol), (3-시아노페닐)보론산 ((3-cyanophenyl)boronic acid) 3.00 g (20.4 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 1.18 g (1.02 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 7.05 g (51.0 mmol)을 THF 50 mL와 물 25 mL의 혼합물에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 (P) (5.12 g, 75%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 333.02 g/mol, 측정치 : M+1 = 334 g/mol)
화합물 D의 합성
중간체 (P) 4.00 g (12.0 mmol), 3-(9H-카바졸-9-일)-5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)벤조니트릴 (3-(9H-carbazol-9-yl)-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)benzonitrile) 5.19 g (13.2 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐(0) (Pd(PPh3)4) 0.692 g (0.598 mmol)과 탄산칼륨 (potassium carbonate) 4.14 g (29.9 mmol)을 THF 30 mL과 물 15 mL의 혼합 용액에 넣은 후 18시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 상온으로 냉각시키고 추출을 통해 수용액 층을 제거한 후 실리카 겔을 통과해 감압 필터하고 여과액을 감압 농축하였다. 이로부터 수득한 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 D (5.24 g, 84%의 수율)를 수득하였다.
LC-Mass (계산치 : 521.19 g/mol, 측정치 : M+1 = 522 g/mol)
실시예 1
1500 Å 두께의 ITO (Indium tin oxide)전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정 한 후 진공 층착기로 상기 기판을 이송하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상에 화합물 HT3와 화합물 HT-D2를 공증착하여 100 Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에 화합물 HT3를 증착하여 1300 Å 두께의 정공 수송층을 형성하고, 상기 정공 수송층 상에 mCP를 증착하여 100 Å 두께의 전자 저지층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 상기 화합물 1(호스트) 및 FIr6(도펀트, 10wt%)를 공증착하여 400 Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 BCP를 진공 증착하여 100Å 두께의 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 상에 화합물 ET3와 Liq를 함께 진공 증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 Liq를 증착하여 10 Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 1200Å 두께의 Al 제2전극(캐소드)를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00141
실시예 2 내지 12와 비교예 A 내지 D
발광층 형성시 호스트로서 화합물 1 대신 표 2에 기재된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 1: 유기 발광 소자의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 12 및 비교예 A 내지 D에서 제작된 각각의 유기 발광 소자에 대하여 구동 전압(V), 전류 효율(cd/A) 및 내구성(T95 at 1,000nit, hr)을 전류-전압계(Keithley 2400) 및 휘도계(Minolta Cs-1000A)로 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 내구성(T95)은 초기 휘도 100% 대비 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간을 평가한 것이다. 표 2 중 실시예 1 내지 12 및 비교예 B 내지 D 각각의 구동 전압, 전류 효율 및 내구성은, 비교예 A의 구동 전압, 전류 효율 및 내구성 대비 상대값(%)으로 기재하였다.
호스트
화합물		 구동 전압
(상대값, %)		 전류 효율
(상대값, %)		 내구성
(상대값, %)		 색
실시예 1 1 83 145 191 청색
실시예 2 5 86 127 203 청색
실시예 3 6 84 155 180 청색
실시예 4 7 79 157 220 청색
실시예 5 9 75 171 243 청색
실시예 6 15 62 189 289 청색
실시예 7 55 66 198 275 청색
실시예 8 105 87 158 190 청색
실시예 9 115 54 245 332 청색
실시예 10 165 77 160 235 청색
실시예 11 175 59 206 304 청색
실시예 12 635 71 199 273 청색
비교예 A A 100 100 100 청색
비교예 B B 98 85 105 청색
비교예 C C 174 54 32 청색
비교예 D D 79 125 152 청색
Figure pat00142
Figure pat00143
상기 표 2로부터, 실시예 1 내지 12의 유기 발광 소자는 비교예 A 내지 D의 유기 발광 소자에 비하여, 저구동 전압, 고전류 효율, 및 고내구성을 가지면서, 동시에 청색광을 방출함을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는, 축합환 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pat00144

    <화학식 2>
    Figure pat00145

    상기 화학식 1 및 2 중,
    고리 A1 및 고리 A2는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
    T1은 단일 결합, O, S, N(R8), C(R8)(R9) 또는 Si(R8)(R9)이고,
    L1은 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
    a1은 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고, a1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    R1 내지 R9는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기(CN), 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택되고,
    b1 및 b2는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
    b3는 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    c1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    상기 R10a에 대한 설명은 상기 R4에 대한 설명을 참조하고,
    상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
    중수소, -CD3, -CD2H, -CDH2, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
    중에서 선택되고,
    상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    고리 A1 및 고리 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 시클로펜텐 그룹, 피롤 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조실롤 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 또는 트라이인돌로벤젠 그룹인, 축합환 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중
    Figure pat00146
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 3-1 내지 3-7로 표시된 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00147

    상기 화학식 3-1 내지 3-7 중,
    T1, R1 및 R2에 대한 설명은 각각 제1항에 기재된 바를 참조하고,
    T2는 C(R10)(R11), Si(R10)(R11), N(R10), O 또는 S이고,
    R10 및 R11에 대한 설명은 각각 제1항 중 R2에 대한 설명을 참조하고,
    b14 및 b24는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    b26은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 L1이 단일 결합이거나; 또는 하기 화학식 4-1 내지 4-38로 표시된 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    상기 화학식 4-1 내지 4-38 중,
    Y1은 O, S, C(Z34)(Z35), N(Z34) 또는 Si(Z34)(Z35)이고,
    Z31 내지 Z35에 대한 설명은 각각 제1항 중 R4에 대한 설명을 참조하고,
    d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
    d15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
    d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    d13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    d12는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
    * 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 L1이 단일 결합이거나; 또는 하기 화학식 5-1 내지 5-9로 표시된 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00151

    상기 화학식 5-1 내지 5-9 중
    X11은 C(Z41) 또는 N이고, X12는 C(Z42) 또는 N이고, X13은 C(Z43) 또는 N이고, X14는 C(Z44) 또는 N이고, X15는 C(Z45) 또는 N이고, X16은 C(Z46) 또는 N이고,
    Z41 내지 Z46에 대한 설명은 각각 제1항 중 R4에 대한 설명을 참조하고,
    * 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  6. 제1항에 있어서,
    i) L1은 단일 결합이거나, 또는
    ii) L1은 단일 결합이 아니고, a1은 1, 2 또는 3인, 축합환 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R9는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기;
    중수소, -F, 히드록실기, 시아노기 및 니트로기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, -F, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphthyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵탈레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphthyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-바이플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트라세닐기(anthracenyl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl), 헥사세닐기(hexacenyl), 피롤일기(pyrrolyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 푸라닐기(furanyl), 벤조푸라닐기(benzofuranyl), 티오페닐기(thiophenyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 벤조티아졸일기(benzothiazolyl), 이소옥사졸일기(isoxazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기(oxadiazolylene), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조푸라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디미디닐기, 이미다조피리디닐기, 피리도인돌일기(pyridoindolyl), 벤조푸로피리디닐기(benzofuropyridinyl), 벤조티에노피리디닐기(benzothienopyridinyl), 피리미도인돌일기(pyrimidoindolyl), 벤조푸로피리미디닐기, 벤조티에노피리미디닐기, 페녹사지닐기, 피리도벤조옥사지닐기(pyridobenzooxazinyl) 및 피리도벤조티아지닐기; 및
    -N(Q4)(Q5), -S(Q1) 및 -C(=O)(Q1) 중에서 선택되고,
    상기 Q1, Q4 및 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된, 축합환 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중
    Figure pat00152
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 3(1)로 표시된 그룹인, 축합환 화합물:
    Figure pat00153

    상기 화학식 3(1) 중 R12 내지 R15에 대한 설명은 각각 제1항 중 R1에 대한 설명을 참조하고, R22 내지 R25에 대한 설명은 각각 제1항 중 R2에 대한 설명을 참조하고, R14 및 R24 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기, C1-C10알킬기, 페닐기, (C1-C10알킬)페닐기, 디(C1-C10알킬)페닐기, 비페닐기, 디(페닐)페닐기, (시아노)페닐기 또는 디(시아노)페닐기이고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 c1이 1 또는 2인, 축합환 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중
    Figure pat00154
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 6-1 내지 6-3으로 표시된 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00155

    상기 화학실 6-1 내지 6-3 중, R3, b3 및 c1에 대한 설명은 각각 제1항에 기재된 바를 참조하고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중
    Figure pat00156
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 7-1 내지 7-39로 표시된 그룹 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    상기 화학실 7-1 내지 7-39 중,
    R3에 대한 설명은 각각 제1항에 기재된 바를 참조하되, R3는 시아노기가 아니고,
    b33은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    b32는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  12. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 1 내지 1000 중에서 선택된, 축합환 화합물:
    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

    Figure pat00163

    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    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

    Figure pat00195

    Figure pat00196

    Figure pat00197

    Figure pat00198

    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209
  13. 제1화합물 및 제2화합물을 포함하고,
    상기 제1화합물은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 축합환 화합물이고,
    상기 제2화합물은 상기 제1화합물과 상이하고,
    상기 제2화합물은, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하되, 전자 수용기(electron withdrawing group)를 비포함한, 화합물이고,
    상기 전자 수용기는,
    -F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2;
    -F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -CN 및 -NO2 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기;
    고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹; 및
    중수소, -F, -CFH2, -CF2H, -CF3, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환되고, 고리-형성 모이어티로서 *=N-*'을 포함한, C1-C60헤테로아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 헤테로시클릭 그룹;
    중에서 선택된, 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2화합물은 하기 화학식 H-1으로 표시된 화합물 중에서 선택된, 조성물:
    <화학식 H-1>
    Ar11-(L11)d1-Ar12
    Figure pat00210

    상기 화학식 H-1, 11 및 12 중,
    L11은,
    단일 결합, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기; 및
    중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기;
    중에서 선택되고,
    d1은 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고, d1이 2 이상일 경우 2 이상의 L11은 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar11은 상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹 중에서 선택되고,
    Ar12는,
    상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹, 페닐기 및 나프틸기; 및
    중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기;
    중에서 선택되고,
    고리 CY1 및 고리 CY2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 시클로펜텐 그룹, 피롤 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조실롤 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 아크리딘 그룹, 디하이드로아크리딘 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택되고,
    A21은 단일 결합, O, S, N(R51), C(R51)(R52) 및 Si(R51)(R52) 중에서 선택되고,
    A22는 단일 결합, O, S, N(R53), C(R53)(R54) 및 Si(R53)(R54) 중에서 선택되고,
    화학식 12의 A21 및 A22 중 적어도 하나는 단일 결합이 아니고,
    R51 내지 R54, R60 및 R70은 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
    중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
    -Si(Q1)(Q2)(Q3);
    중에서 선택되고,
    e1 및 e2는 서로 독립적으로, 0 내지 10 중에서 선택된 정수이고,
    상기 Q1 내지 Q3 및 Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  15. 제14항에 있어서,
    Ar11은 하기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8로 표시된 그룹 중에서 선택되고,
    Ar12는,
    하기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8로 표시되는 그룹, 페닐기 및 나프틸기; 및
    중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기;
    중에서 선택된, 조성물:
    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    상기 화학식 11-1 내지 11-8 및 12-1 내지 12-8 중,
    A23은 O, S, N(R55), C(R55)(R56) 및 Si(R55)(R56) 중에서 선택되고,
    A24는 O, S, N(R57), C(R57)(R58) 및 Si(R57)(R58) 중에서 선택되고,
    A21, A22, R60 및 R70에 대한 설명은 각각 제13항에 기재된 바를 참조하고,
    R55 내지 R58에 대한 설명은 각각 제13항 중 R51에 대한 설명을 참조하고,
    e16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
    e15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
    e14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    e13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    e24는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  16. 제1전극;
    제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되고 발광층을 포함한 유기층;
    을 포함하고,
    상기 유기층은, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화학식 1로 표시되는 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트가 상기 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함하고,
    상기 도펀트가 인광 도펀트를 포함한, 유기 발광 소자.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 발광층이 청색광을 방출한, 유기 발광 소자.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 유기층은 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은 정공 저지층 및 전자 수송층을 포함하고,
    상기 정공 저지층은 상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 배치되고,
    상기 정공 저지층이 상기 적어도 하나의 축합환 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
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