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KR102739951B1 - 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

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KR102739951B1
KR102739951B1 KR1020190039099A KR20190039099A KR102739951B1 KR 102739951 B1 KR102739951 B1 KR 102739951B1 KR 1020190039099 A KR1020190039099 A KR 1020190039099A KR 20190039099 A KR20190039099 A KR 20190039099A KR 102739951 B1 KR102739951 B1 KR 102739951B1
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정연숙
권은숙
손준모
이하섭
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Abstract

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.

Description

축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Condensed cyclic compound and organic light emitting device comprising the same}
축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 종래 소자에 비하여, 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 유기층을 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 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
우수한 지연 형광 방출 특성을 갖는 축합환 화합물 및 이를 채용하여 고효율 및/또는 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112019034367748-pat00001
상기 화학식 1 중,
A11은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 기이고;
<화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3>
Figure 112019034367748-pat00002
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중,
X21은 N 및 C(R23) 중에서 선택되고;
X22는 N(R24), C(R24)(R25), O 및 S 중에서 선택되고;
A21 및 A22는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고;
R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
b21 및 b22는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택되고;
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고;
k11은 1 내지 5의 정수이고;
A12는 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
k12는 0 내지 5의 정수이고;
k11 및 k12의 합은 4 및 5 중에서 선택되고;
R11는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
상기 축합환 화합물은 우수한 지연 형광 방출 특성을 가지며, 상기 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure 112019034367748-pat00003
상기 화학식 1 중, A11은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 기일 수 있다:
<화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3>
Figure 112019034367748-pat00004
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, X21, X22, A21, A22, R21, R22, b21 및 b22에 대한 설명은 후술하는 바를 참조하고;
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, X21은 N 및 C(R23) 중에서 선택될 수 있고, R23에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, X22는 N(R24), C(R24)(R25), O 및 S 중에서 선택될 수 있고, R24 및 R25에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, X21은 N이고;
X22는 N(R24), O 및 S 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, A21 및 A22는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 페날렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 2,6-나프티리딘 그룹, 1,8-나프티리딘 그룹, 1,5-나프티리딘 그룹, 1,6-나프티리딘 그룹, 1,7-나프티리딘 그룹, 2,7-나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 프탈라진 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 인돌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노피리딘 그룹, 인돌로피리딘 그룹, 벤조퓨로피리딘 그룹, 벤조티에노피리딘 그룹, 벤조실롤로피리딘 그룹, 인데노피리미딘 그룹, 인돌로피리미딘 그룹, 벤조퓨로피리미딘 그룹, 벤조티에노피리미딘 그룹 및 벤조실롤로피리미딘 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹 및 나프탈렌 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, A21 및 A22는 벤젠 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, R21 내지 R25는 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-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, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 페닐기로 치환된 피리디닐기, 피라지닐기, 페닐기로 치환된 피라지닐기, 피리미디닐기, 페닐기로 치환된 피리미디닐기, 피리다지닐기, 페닐기로 치환된 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 페닐기로 치환된 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -B(Q11)(Q12) 및 -N(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3 및 Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, 시아노기, 니트로기, -CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 하기 화학식 9-1 내지 9-27로 표시되는 그룹, 하기 화학식 9-1 내지 9-27로 표시되는 그룹의 적어도 하나의 수소가 중수소로 치환된 그룹, 하기 화학식 10-1 내지 10-226으로 표시되는 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2) 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
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상기 화학식 9-1 내지 9-27 및 10-1 내지 10-236 중,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
i-Pr은 iso-프로필기이고, t-Bu은 tert-부틸기이고,
Ph는 페닐기이고,
1-Nph은 1-나프틸기이고, 2-Nph는 2-나프틸기이고,
2-Pyr은 2-피리딜기이고, 3-Pyr은 3-피리딜기이고, 4-Pyr은 4-피리딜기이고,
Q1 내지 Q3은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택된다.
상기 화학식 2-1 내지 2-3 중, b21의 R21의 치환 개수를 나타내고, b22는 R22의 치환 개수를 나타내며, b21 및 b22는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택될 수 있다. b21이 2 이상인 경우, 복수개의 R21은 서로 동일하거나, 상이할 수 있다. b22가 2 이상인 경우, 복수개의 R22는 서로 동일하거나, 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, A11은 하기 화학식 2-11 내지 2-13 중 어느 하나로 표시되는 기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112019034367748-pat00030
상기 화학식 2-11 내지 2-13 중,
X21 및 X22에 대한 정의는 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중의 정의를 참조하고,
R21a 내지 R21d는 각각 상기 화학식 2-1 중의 R21의 정의를 참조하고,
R22a 내지 R22d는 각각 상기 화학식 2-1 중의 R22의 정의를 참조하고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 중, k11은 A11의 치환 개수를 의미하며, k11은 1 내지 5의 정수일 수 있다. k11이 2 이상인 경우 복수개의 A11은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, k11은 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, k11은 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, A12는 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, A12는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 페닐기로 치환된 피리디닐기, 피라지닐기, 페닐기로 치환된 피라지닐기, 피리미디닐기, 페닐기로 치환된 피리미디닐기, 피리다지닐기, 페닐기로 치환된 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 페닐기로 치환된 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -B(Q11)(Q12) 및 -N(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고,
Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A12는 상기 화학식 10-1 내지 10-236으로 표시되는 기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A12는 상기 화학식 10-1 내지 10-138로 표시되는 기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, k12는 A12의 개수를 의미하며, k12는 0 내지 5의 정수일 수 있다. k12가 2 이상인 경우, 복수개의 A12는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, k12는 0, 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, k12는 1 및 2 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, k11 및 k12의 합은 4 및 5 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, k11 및 k12의 합은 4일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R11은 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R11은 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-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, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 페닐기로 치환된 피리디닐기, 피라지닐기, 페닐기로 치환된 피라지닐기, 피리미디닐기, 페닐기로 치환된 피리미디닐기, 피리다지닐기, 페닐기로 치환된 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 페닐기로 치환된 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -B(Q11)(Q12) 및 -N(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3 및 Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11은 수소, 중수소, -F, 시아노기, 니트로기, -CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 하기 화학식 9-1 내지 9-27로 표시되는 그룹, 하기 화학식 9-1 내지 9-27로 표시되는 그룹의 적어도 하나의 수소가 중수소로 치환된 그룹, 하기 화학식 10-1 내지 10-226으로 표시되는 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2) 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112019034367748-pat00031
Figure 112019034367748-pat00032
Figure 112019034367748-pat00033
Figure 112019034367748-pat00034
Figure 112019034367748-pat00035
Figure 112019034367748-pat00036
Figure 112019034367748-pat00037
Figure 112019034367748-pat00038
Figure 112019034367748-pat00039
Figure 112019034367748-pat00040
Figure 112019034367748-pat00041
Figure 112019034367748-pat00042
Figure 112019034367748-pat00043
Figure 112019034367748-pat00044
Figure 112019034367748-pat00045
Figure 112019034367748-pat00046
Figure 112019034367748-pat00047
Figure 112019034367748-pat00048
Figure 112019034367748-pat00049
Figure 112019034367748-pat00050
Figure 112019034367748-pat00051
Figure 112019034367748-pat00052
Figure 112019034367748-pat00053
Figure 112019034367748-pat00054
Figure 112019034367748-pat00055
상기 화학식 9-1 내지 9-27 및 10-1 내지 10-236 중,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
i-Pr은 iso-프로필기이고, t-Bu은 tert-부틸기이고,
Ph는 페닐기이고,
1-Nph은 1-나프틸기이고, 2-Nph는 2-나프틸기이고,
2-Pyr은 2-피리딜기이고, 3-Pyr은 3-피리딜기이고, 4-Pyr은 4-피리딜기이고,
Q1 내지 Q3은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택된다.
일 실시예에 있어서, 상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-58 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112019034367748-pat00056
Figure 112019034367748-pat00057
Figure 112019034367748-pat00058
Figure 112019034367748-pat00059
Figure 112019034367748-pat00060
상기 화학식 1-1 내지 1-58 중,
A11a 내지 A11d는 각각 상기 화학식 1 중의 A11의 정의를 참조하고;
A12a 내지 A12d는 각각 상기 화학식 1 중의 A12의 정의를 참조하고;
R11a는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 1-1 내지 1-58 중, R11a는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I 및 시아노기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 축합환 화합물은 상기 화학식 1-1 내지 1-19, 1-21 내지 1-25, 1-28, 1-29, 1-32 내지 1-34, 1-36, 1-37, 1-39, 1-40, 1-42, 1-43, 1-45, 1-48, 1-49, 1-51, 1-53 내지 1-55 및 1-57 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 39 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112019034367748-pat00061
Figure 112019034367748-pat00062
Figure 112019034367748-pat00063
Figure 112019034367748-pat00064
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 벤젠 고리에 입체 장애가 큰 치환기가 4개 이상 치환됨으로써, 상기 축합환 화합물은 향상된 열 안정성 및/또는 소재 안정성을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 CN와 A11이 동시에 치환됨으로써, 각각 전자 수용성기 및 전자 공여성기로서 작용할 수 있다. 이로써, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 HOMO 및 LUMO가 공간적으로 분리될 수 있고, 이로 인해 △ EST(여기서, △ EST는 최저 여기 일중항 에너지 레벨(ES1)과 최저 여기 삼중항 에너지 레벨(ET1)의 차이)가 작아지는 효과를 발생시킨다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 낮은 온도(예를 들어, 실온)에서도 역항간 교차가 일어날 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 CN과 A11이 서로 인접하여 위치할 수 있기 때문에, 전자 수용성기를 전자 공여성기가 전자적으로 가릴 수 있고, 이로 인해 전자 안정성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 상기 화합물은 상기 축합환 화합물은 향상된 열 안정성 및/또는 소재 안정성을 가질 수 있고, 이를 포함하는 유기 발광 소자의 수명이 향상될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다:
<수학식 1>
0 eV < △ EST ≤ 0.5 eV
상기 수학식 1 중,
△ EST는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨(ES1)과 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨(ET1)의 차이이다. 상기 ET1 및 ES1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 수학식 1-1을 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<수학식 1-1>
0.01 eV < △ EST ≤ 0.3 eV
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨은 2.5 eV 초과 및 3.0 eV 미만일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화합물 중 일부에 대해 HOMO, LUMO, T1 에너지 레벨, S1 에너지 레벨 및 오실레이터 세기를 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)		 S1
(eV)		 T1
(eV)		 S1 - T1
(eV)		 Oscillator strength (f)
5 -5.273 -1.954 2.744 2.733 0.011 0.0002
A -5.346 -2.087 2.773 2.701 0.072 0.0359
B -5.403 -2.041 2.768 2.675 0.093 0.0239
Figure 112019034367748-pat00065
상기 표 1로부터, 화학식 1로 표시되는 화합물들은 상대적으로 작은 일중항 에너지 레벨과 삼중항 에너지 레벨 차와 얕은 LUMO(최저준위 비점유 분자 오비탈) 에너지 레벨을 가짐을 확인할 수 있다. 이로부터, 화학식 1로 표시되는 화합물을 채용한 전자 소자, 예를 들면, 유기 발광 소자는 정공 이동도가 향상되기 때문에, 구동 전압이 낮아지며 효율이 향상될 수 있음을 알 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 합성 방법은, 후술하는 합성예를 참조하여, 당업자가 인식할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은, 전자 소자, 예를 유기 발광 소자용 재료로 사용될 수 있다. 따라서, 다른 실시예에 따르면, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공될 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함한 유기층을 구비함으로써, 저구동 전압, 고효율, 고휘도, 고 양자 발광 효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 축합환 화합물은 발광층, 제1전극과 발광층 사이의 정공 수송 영역(예를 들면, 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함함) 및 발광층과 제2전극 사이의 전자 수송 영역(예를 들면, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함함) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 발광층은, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 용도에 따라, 하기와 같은 제1실시예, 제2실시예 또는 제3실시예에 따라 실시될 수 있다.
[제1실시예]
제1실시예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 형광 에미터로 사용되는 실시예, 즉 상기 축합환 화합물이 형광 에미터인 실시예다.
제1실시예에 따르면, 상기 발광층은 상기 축합환 화합물만으로 이루어지거나; 또는
상기 발광층은 호스트(이하, '호스트 A'라 하고, 상기 호스트 A는 상기 축합환 화합물과 동일하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 제1실시예에 따르면, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율은 80% 이상, 예를 들면, 90% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율이 95% 이상일 수 있다. 여기서, 상기 축합환 화합물은 형광 및/또는 지연 형광을 방출하며, 상기 축합환 화합물의 발광 성분은 상기 축합환 화합물의 즉시 발광 성분(prompot emission component)과 상기 축합환 화합물의 역 항간교차(reverse intersystem crossing)에 의한 지연 형광 성분(delayed fluorescence component)의 합이다.
제1실시예 중, 상기 발광층이 상기 축합환 화합물 외에 호스트 A를 더 포함할 경우, 상기 축합환 화합물의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이하, 예를 들면, 30 중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트 A의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이상, 예를 들면, 70 중량부 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1실시예 중, 상기 발광층이 상기 축합환 화합물 외에 호스트 A를 더 포함할 경우, 상기 호스트 A 및 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다:
<수학식 2>
E(HA)S1 > ES1
상기 수학식 2 중,
E(HA)S1는 상기 호스트 A의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이고;
ES1는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이다. 상기 E(HA)S1 및 ES1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 전술한 수학식 1을 만족하고, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 호스트 A가 상기 수학식 2를 만족하면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물에서 형광 및/또는 지연 형광이 방출될 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 호스트 A를 포함하는 유기 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트 A는 후술하는 호스트 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[제2실시예]
제2실시예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 호스트로 사용되는 실시예다.
제2실시예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물만으로 이루어져 있거나, 공지된 다른 호스트를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 예를 들어, 형광 도펀트, 인광 도펀트 또는 열활성화 지연 형광 도펀트일 수 있다.
따라서, 제2실시예에 따르면, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상, 예를 들면, 예를 들면, 90% 이상(또 다른 예로서, 95% 이상)일 수 있다.
제2실시예 중 상기 발광층 중 상기 도펀트의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이하, 예를 들면, 30 중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이상, 예를 들면, 70 중량부 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제2실시예 중, 상기 도펀트가 형광 도펀트(이하, '형광 도펀트 A'라 함)인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 A는 하기 수학식 3을 만족할 수 있다:
<수학식 3>
ES1 > E(FA)S1
상기 수학식 3 중,
ES1는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이고;
E(FA)S1는 상기 형광 도펀트 A의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이다.
상기 ES1 및 E(FA)S1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 A가 상기 수학식 3을 만족하면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물에서 상기 형광 도펀트 A로 포스터 에너지 전달(Forster energy transfer)이 촉진될 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 A를 포함하는 유기 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 후술하는 도펀트 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 호스트가 공지된 다른 호스트를 더 포함하는 경우, 상기 공지의 다른 호스트는 후술하는 호스트 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[제3실시예]
제3실시예는 상기 발광층에 포함된 축합환 화합물이 보조 도펀트로 사용되는 실시예다.
제3실시예에 따르면, 상기 발광층은 호스트, 보조 도펀트 및 도펀트를 포함하되, 상기 보조 도펀트에 상기 축합환 화합물이 포함될 수 있다. 상기 도펀트는 예를 들어, 형광 도펀트, 인광 도펀트 또는 열활성화 지연 형광 도펀트일 수 있다.
따라서, 제3실시예에 따르면, 상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상, 예를 들면, 예를 들면, 90% 이상(또 다른 예로서, 95% 이상)일 수 있다.
제3실시예 중 상기 발광층 중 상기 도펀트의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이하, 예를 들면, 30 중량부 이하일 수 있고, 상기 발광층 중 상기 호스트의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 50 중량부 이상, 예를 들면, 70중량부 이상일 수 있고, 상기 보조 도펀트의 함량은 상기 발광층 100 중량부 당 30 중량부 이하, 예를 들면, 20 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제3실시예 중, 상기 도펀트가 형광 도펀트(이하, '형광 도펀트 B'라 함)인 경우, 상기 호스트(이하, '호스트 B'라 함), 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 B는 하기 수학식 4를 만족할 수 있다:
<수학식 4>
E(HB)S1 > ES1 > E(FB)S1
상기 수학식 4 중,
E(HB)S1는 상기 호스트 B의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이고;
ES1는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이고;
E(FB)S1는 상기 형광 도펀트 B의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이다.
상기 E(HB)S1, ES1 및 E(FB)S1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
상기 호스트 B, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 B가 상기 수학식 4를 만족하면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물에서 상기 형광 도펀트 B로 포스터 에너지 전달(Forster energy transfer)이 촉진될 수 있다. 따라서, 호스트 B, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 B를 포함하는 유기 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
상기 호스트 B 및 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 수학식 5를 더 만족할 수 있다:
<수학식 5>
E(HB)T1 - ET1 > 0.05eV
상기 수학식 5 중,
E(HB)T1는 상기 호스트 B의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨이고;
ET1는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨이다.
상기 E(HB)T1 및 ET1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
제3실시예에서, 상기 수학식 5를 만족(예를 들면, 0.10eV 이상 및 0.65eV 이하의 E(HB)T1 - ET1를 만족함)함으로써, 상기 발광층 중 보조 도펀트에서 생성된 삼중항 여기자의 에너지가 상기 발광층 중 호스트 B로 이동할 수 없게 되어, 상기 삼중항 여기자가 발광 이외의 경로에서 손실되는 확률이 감소하게 된다. 이로써, 상기 유기 발광 소자는 고효율을 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 상기 형광 도펀트 B는 하기 수학식 6을 더 만족할 수 있다:
<수학식 6>
E(FB)S1 - ES1 < 0 eV
상기 수학식 6 중,
E(FB)S1는 상기 형광 도펀트의 최저 여기 일중항 에너지 레벨이고,
ES1는 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 레벨이다.
상기 E(FB)S1 및 ES1은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것이다.
제3실시예에서, 상기 수학식 6을 만족(예를 들면, -0.4eV 이상 및 -0.05 eV 이하의 ES1(FD) - ES1(AD)를 만족함) 함으로써, 상기 발광층 중 보조 도펀트에서 생성된 일중항 여기자의 에너지가 신속하게 형광 도펀트 B로 이동할 수 있게 된다. 이로써, 실질적으로, 상기 유기 발광 소자의 발광층 중 상기 형광 도펀트 B에서만 발광이 이루어지게 되어, 상기 형광 도펀트 B에 기초한 우수한 색순도의 형광 발광 스펙트럼을 실현할 수 있다. 뿐만 아니라, 상대적으로 짧은 여기자 수명을 갖는 형광 발광이 이루어질 수 있게 되어, 복수의 여기자 간의 상호 작용(여기자-여기자 간 상호 작용) 또는 여기자-전하(정공 또는 전자) 간의 상호 작용(여기자-폴라론 상호 작용)에 의해 일어날 수 있는 고휘도 하 효율 전한 현상(이른바, 롤-오프(roll-off) 현상)이 억제되어, 고효율을 갖는 유기 발광 소자를 구현할 수 있게 된다. 나아가, 상기 보조 도펀트는 짧은 여기자 수명을 갖게 되므로, 상기 보조 도펀트의 여기자 상태에서 일어날 수 있는 화학적 또는 물리적 열화의 확률이 감소될 수 있는 바, 상기 수학식 6을 만족한 유기 발광 소자는 향상된 내구성을 가질 수 있다.
제3실시예의 호스트는 후술하는 호스트 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3실시예의 도펀트는 후술하는 도펀트 재료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 호스트는 2.9eV 이상의 삼중항 에너지 레벨, 예를 들면, 2.9eV 이상 및 4.5eV 이하의 삼중항 에너지 레벨을 가질 수 있다. 이로써, 상기 호스트로부터 형광 도펀트, 인광 도펀트 및/또는 지연 형광 도펀트로의 에너지 전이가 효과적으로 이루어질 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자는 고효율을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트는, 플루오렌-함유 화합물, 카바졸-함유 화합물, 디벤조퓨란-함유 화합물, 디벤조티오펜-함유 화합물, 인데노카바졸-함유 화합물, 인돌로카바졸-함유 화합물, 벤조퓨로카바졸-함유 화합물, 벤조티에노카바졸-함유 화합물, 아크리딘-함유 화합물, 디하이드로아크리딘-함유 화합물, 트라이인돌로벤젠-함유 화합물, 피리딘-함유 화합물, 피리미딘-함유 화합물, 트리아진-함유 화합물, 실리콘-함유 화합물, 시아노기-함유 화합물, 포스핀 옥사이드-함유 화합물 및 설폭사이드-함유 화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 호스트는, 적어도 하나의 카바졸 고리 및 적어도 하나의 시아노기를 포함한 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 호스트는 하기 화학식 11-1 내지 11-3으로 표시되는 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 11-1>
Ar11-(L21)a21-(Ar12)c12
<화학식 11-2>
<화학식 11-3>
T21-(L21)a21-(T22)c12
<화학식 13> <화학식 14>
상기 화학식 11-1 내지 11-3, 13 및 14 중,
Ar11 및 Ar12는 서로 독립적으로, 상기 화학식 13 및 14로 표시되는 그룹 중에서 선택되고,
X15는 N(R200), O 또는 S이고,
X11은 N 또는 C(T14)이고, X12는 N 또는 C(T15)이고, X13는 N 또는 C(T16)이되, X11 내지 X13 중 적어도 하나는 N이고,
T21 및 T22는 서로 독립적으로, *-(L21)a21-Si(Q41)(Q42)(Q43) 및 *-(L21)a21-P(=O)(Q51)(Q52) 중에서 선택되고,
L21 및 L31 내지 L33은 서로 독립적으로,
단일 결합, O, S, Si(Q61)(Q62), 페닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기; 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, C1-C10알콕시기, -CF3, -CF2H, -CFH2, 페닐기, 시아노기로 치환된 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 -Si(Q71)(Q72)(Q73) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기 및 디벤조티오페닐렌기;
중에서 선택되고,
a21 및 a31 내지 a33은 서로 독립적으로, 0 내지 5 중에서 선택된 정수이고, a11이 2 이상일 경우 2 이상의 L11은 서로 동일하거나 상이하고, a21이 2 이상일 경우 2 이상의 L21은 서로 동일하거나 상이하고, a31이 2 이상일 경우 2 이상의 L31은 서로 동일하거나 상이하고, a32가 2 이상일 경우 2 이상의 L32는 서로 동일하거나 상이하고, a33이 2 이상일 경우 2 이상의 L33은 서로 동일하거나 상이하고,
CY30 및 CY40은 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택되고,
A20은,
단일 결합, C1-C4알킬렌기 및 C2-C4알케닐렌기; 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, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 -Si(Q81)(Q82)(Q83) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C4알킬렌기 및 C2-C4알케닐렌기;
중에서 선택되고,
T11 내지 T16, R200, R30, R40은 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 및 -Si(Q91)(Q92)(Q93) 중에서 선택되고,
b30 및 b40은 서로 독립적으로, 0 내지 10 중에서 선택된 정수이고,
c12는 0, 1, 2 또는 3이고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 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(Q101)(Q102)(Q103) 중에서 선택되고,
상기 Q41 내지 Q43, Q51 내지 Q52, Q61 내지 Q62, Q71 내지 Q73, Q81 내지 Q83, Q91 내지 Q93 및 Q101 내지 Q103은 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.
예를 들어, 상기 호스트는 하기 화합물 H-1 내지 H-27 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112019034367748-pat00072
Figure 112019034367748-pat00073
상기 형광 도펀트는 축합다환 화합물 및 스티릴계 화합물 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는, 나프탈렌-함유 코어, 플루오렌-함유 코어, 스파이로-비플루오렌-함유 코어, 벤조플루오렌-함유 코어, 디벤조플루오렌-함유 코어, 페난트렌-함유 코어, 안트라센-함유 코어, 플루오란텐-함유 코어, 트리페닐렌-함유 코어, 파이렌-함유 코어, 크라이센-함유 코어, 나프타센-함유 코어, 피센-함유 코어, 페릴렌-함유 코어, 펜타펜-함유 코어, 인데노안트라센-함유 코어, 테트라센-함유 코어, 비스안트라센-함유 코어 및 하기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 코어 중 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
또는, 상기 형광 도펀트는 스티릴-아민계 화합물 및 스티릴-카바졸계 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 형광 도펀트는, 하기 화학식 501으로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다:
<화학식 501>
상기 화학식 50 중,
Ar501은
나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹; 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, 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(Q501)(Q502)(Q503) (상기 Q501 내지 Q503은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹;
중에서 선택되고,
L501 내지 L503은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
R501 및 R502는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택되고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
xd4는 0, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 50 중,
Ar501은
나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 및 -Si(Q501)(Q502)(Q503) (상기 Q501 내지 Q503은 서로 독립적으로, 수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 인데노안트라센, 테트라센, 비스안트라센 및 상기 화학식 501-1 내지 501-18로 표시되는 그룹;
중에서 선택되고,
L501 내지 L503에 대한 설명은 본 명세서 중 L21에 대한 설명을 참조하고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1 및 2 중에서 선택되고,
xd4는 0, 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 형광 도펀트는 하기 화학식 502-1 내지 502-5 중 하나로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 502-1>
<화학식 502-2>
<화학식 502-3>
<화학식 502-4>
<화학식 502-5>
상기 화학식 502-1 내지 502-5 중
X51은 N 또는 C-[(L501)xd1-R501]이고, X52는 N 또는 C-[(L502)xd2-R502]이고, X53은 N 또는 C-[(L503)xd3-R503]이고, X54는 N 또는 C-[(L504)xd4-R504]이고, X55는 N 또는 C-[(L505)xd5-R505]이고, X56은 N 또는 C-[(L506)xd6-R506]이고, X57은 N 또는 C-[(L507)xd7-R507]이고, X58은 N 또는 C-[(L508)xd8-R508]이고,
L501 내지 L508에 대한 설명은 각각 상기 화학식 501 중 L501에 대한 설명을 참조하고,
xd1 내지 xd8에 대한 설명은 각각 상기 화학식 501 중 xd1에 대한 설명을 참조하고,
R501 내지 R508은 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-C20알킬기, C1-C20알콕시기,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택되고,
xd11 및 xd12는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R501 내지 R504 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있고,
R505 내지 R508 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 형광 도펀트는, 예를 들어, 하기 화합물 FD(1) 내지 FD(16) 및 FD1 내지 FD13으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 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:
<화학식 201>
<화학식 202>
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 실시예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
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:
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 수송층을 모두 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, HP-1 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<HP-1>
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 영역은, 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층은 공지의 물질, 예를 들면, mCP를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 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 발광층에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
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 중에서 선택된 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.
또는 상기 정공 저지층은 상기 호스트 중에서 선택된 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 정공 저지층은 상기 화합물 H19를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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.
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1, ET2 및 ET3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
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 C2-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 2 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C2-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 C2-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 2 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 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C2-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 C2-C60헤테로아릴기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 헤테로사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C2-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 헤테로사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C2-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C2-C60헤테로아릴기 및 C2-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-aromacity)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 2 내지 60일 수 있음) 외에 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)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 C5-C60카보시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 5 내지 60개의 탄소만을 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있고, 화학식 구조에 따라, 1가, 2가, 3가, 4가, 5가 또는 6가 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 C2-C60헤테로시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 2 내지 60개의 탄소 외에, N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 적어도 하나 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C2-C60헤테로시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있고, 화학식 구조에 따라, 1가, 2가, 3가, 4가, 5가 또는 6가 그룹일 수 있다.
상기 치환된 C5-C60카보시클릭 그룹, 치환된 C2-C60헤테로시클릭 그룹, 치환된 π 전자 결핍성 질소-함유 C2-C60헤테로시클릭 그룹, 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, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 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, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 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, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15), -B(Q16)(Q17) 및 -P(=O)(Q18)(Q19) 중 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, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 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, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25), -B(Q26)(Q27) 및 -P(=O)(Q28)(Q29) 중 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
-N(Q31)(Q32), -Si(Q33)(Q34)(Q35), -B(Q36)(Q37) 및 -P(=O)(Q38)(Q39);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q9, Q11 내지 Q19, Q21 내지 Q29 및 Q31 내지 Q39는 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-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서 중 "상온"이란 약 25℃의 온도를 가리킨다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 실시예를 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 5의 합성
(1) 중간체 5(A)의 합성
2-클로로-1H-벤조[d]이미다졸 (2-chloro-1H-benzo[d]imidazole) (40g, 262.16 mmol), 메탄설폰산 (Methanesulfonic acid) (0.05%, 2.78g) 및 NMP를 넣고 상온에서 교반하였다. 그 다음, 2-브로모아닐린(54.12g, 314.59 mmol)을 넣고 100℃에서 10시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시킨 다음 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통해 정제하여 중간체 5(A)를 70g (수율: 93%) 수득하였다.
(2) 중간체 5(B)의 합성
중간체 5(A) (55g, 190.87 mmol), 브로모구리 (Cooper(II)Bromide, CuBr2) (2.13g, 9.54 mmol), 세슘카보네이트 (Cessium carbonate, Cs2CO3) (93.29g, 286.31 mmol) 및 디메틸포름아마이드 (Dimethylformamide, DMF) 380 mL를 넣고 130℃에서 12 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시킨 다음 메탄올을 첨가하여 고체를 수득하였다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통해 정제하여 옅은 노란색의 중간체 5(B)를 35g (88%) 수득하였다.
(3) 중간체 5(C)의 합성
중간체 5(B) (25g, 120.63mmol), N-아이오도석신이미드 (N-iodosuccinimide, NIS) (59.71g, 265.39mmol) 및 트리플루오로아세트산 (trifluoroacetic acid) (0.05mol%) 을 아세토나이트릴 250mL에 넣고 4시간 동안 100℃에서 교반한 후 상온에서 추가적으로 16시간 동안 반응을 진행하였다. 반응 종료 후 용매를 제거하고, 물과 에틸아세테이트로 추출하고, 얻어진 유기층을 무수 황산나트륨(Na2SO4)로 건조하고 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(디클로로메탄/헥산)로 분리하였다. 얻어진 고체를 헥산으로 재결정하여 중간체 5(C)를 45g (81%)을 얻었다.
(4) 중간체 5(D)의 합성
중간체 5(C) (45g, 98.03mmol), 다이헥실 포스페이트 (Dihexadecyl phosphate, DHP) (107.218g, 196.07 mmol) 및 p-톨루엔설포닉산 모노하이드레이트 (p-toluenesilfonic acid monohydrate, p-TsOH) (0.466g, 2.45mmol)에 다이클로로메탄 (Dichloromethane) 700 mL 를 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 물을 사용하여 유기층을 분리한 다음, 상기 유기층에서 잔존하는 물은 무수 황산나트륨(Na2SO4)로 건조하고 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(에틸아세테이트/헥산)로 분리하였다. 이로부터 생성된 고체를 헥산으로 재결정하여 중간체 5(D)를 41g (77%)을 얻었다.
(5) 중간체 5(E)의 합성
중간체 5(D) (40 g, 73.64 mmol), 페닐보론산 (phenylboronic acid) (19.75g, 162.02mmol), 팔라듐 테트라키스트리페닐포스핀 (Palladium tetrakis(triphenylphosphine), Pd(PPh3)4) (4.26 g, 3.68 mmol) 및 탄산칼륨 (Potassium carbonate, K2CO3) (22.39 g, 162.02 mmol)을 디옥산(dioxane) 150 ml와 증류수 150 ml에 넣고 가열 환류하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시킨 다음, 메탄올을 첨가한 다음, 실리카겔을 통과시킴으로써 필터하였다. 얻어진 유기층을 농축시킨 후, 메탄올을 부어 침전시킴으로써, 흰색 고체인 중간체 5(E)를 30.65 g(93%)을 얻었다.
(6) 중간체 5(F) 의 합성
중간체 5(E) (30g, 67.64mmol)을 염산/메탄올 (2%HCl/MeOH) 용액을 500mL 플라스크에 넣고 하루 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 디클로로메탄을 이용하여 추출하고, 모아진 유기층을 무수 황산나트륨(Na2SO4)로 건조하고 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(에틸아세테이트/헥산)로 분리하여 중합체 5(F)를 17.56g (72%)을 얻었다.
(7) 중간체 5(1)의 합성
페닐 보론산 (phenylboronic acid) (40.66 g, 333.45 mmol), 3,5-디브로모-2,6-디플루오로나이트릴 (3,5-dibromo-2,6-difluorobenzonitrile) (45 g, 151.57 mmol), 팔라듐 테트라키스트리페닐포스핀 (Palladium tetrakis(triphenylphosphine), Pd(PPh3)4) (17.52 g, 15.16 mmol), 탄산칼륨 (Potassium carbonate, K2CO3) (92.17 g, 666.89 mmol) 및 S-포스 (S-phos) (24.89 g, 60.63 mmol)를 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 300 ml와 증류수 150 ml에 넣고 가열 환류하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 유기층을 에틸아세테이트(ethyl acetate)로 추출하고, 얻어진 유기층을 무수 황산나트륨(Na2SO4)로 건조하고 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(디클로로메탄/헥산)로 분리하였다. 이로부터 생성된 고체를 헥산으로 재결정하여 흰색 고체인 중간체 5(1) 36.7 g (83%)을 얻었다.
(8) 화합물 5의 합성
중간체 5(1) (2.5 g, 8.58 mmol), 중간체 5(F) (6.79 g, 18.88 mmol) 및 탄산세슘 (Cessium carbonate, Cs2CO3) (12.304 g, 37.76 mmol)을 N,N-디메틸포름아미드 (N,N-dimethylformide) 22 ml에 넣고 165℃에서, 20시간 교반하였다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시킨 다음, 메탄올을 첨가한 다음, 실리카겔을 통과시킴으로써 필터하였다. 얻어진 유기층을 농축시킨 후, 다시 톨루엔에 녹인 후, 실리카겔을 통과시킴으로써 필터하고, 농축시켰다. 재결정(에틸 아세테이트/에탄올)하여 노란색 고체인 화합물 5를 4.2 g (수율 50%) 얻었다.
LC- Mass (계산치: 970.15 g/mol, 측정치: 971.15 g/mol (M+1))
평가예 1
하기 표 2에 기재된 방법에 따라, 화합물 5, A 및 B의 발광 스펙트럼, HOMO, LUMO, 일중항(S1) 에너지 레벨, 삼중항(T1) 에너지 레벨 및 △EST를 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
PL(photoluminescence) 스펙트럼 각 화합물을 톨루엔에 10-5M 농도로 희석시켜, 제논(Xenon) 램프가 장착되어 있는 Hitachi製 F7000　Spectrofluorometer 를 이용하여, PL(Photoluminecscence) 스펙트럼을 측정(@ 298K)함
S1 에너지 레벨 평가 방법 톨루엔과 각 화합물의 혼합물(1x10-4M의 농도로 희석)을 상온에서 포토루미네센스 측정기기를 이용하여 포토루미네센스 스펙트럼을 측정하고 관측되는 피크를 분석하여 on set S1 에너지 레벨을 계산함
T1 에너지 레벨 평가 방법 톨루엔과 각 화합물의 혼합물(1x10-4M의 농도로 희석)을 석영 셀에 넣은 후 액체 질소(77K)에 넣고 포토루미네센스 측정기기를 이용하여 포토루미네센스 스펙트럼을 측정하고 이를 일반 상온 포토루미네센스 스펙트럼과 비교하여 저온에서만 관측되는 피크만을 분석하여 on set T1 에너지 레벨을 계산함
△EST S1 에너지 레벨 및 T1 에너지 레벨의 차이를 계산함.
화합물 No. HOMO
(eV)		 LUMO
(eV)		 S1 에너지 레벨 (eV) T1 에너지
레벨 (eV)		 △EST
(eV)		 PL 스펙트럼 중 최대 발광 파장 (nm)
5 -5.273 -1.954 2.744 2.733 0.011 457
A -5.346 -2.087 2.773 2.701 0.072 467
B -5.403 -2.041 2.768 2.675 0.093 459
Figure 112019034367748-pat00108
상기 표 3으로부터 상기 화합물 5는 진한 청색을 방출할 수 있고, 작은 △EST를 가지면서, 동시에 열활성 지연 형광인 광을 방출할 수 있음을 확인할 수 있다.
평가예 2
석영셀 상에 화합물 H19 및 화합물 5(15 중량%)를 공증착하여 100Å 두께의 필름 5를 제작하였다. 이와 동일한 방법을 이용하여, 화합물 5 대신, 하기 표 4의 화합물을 이용하여 필름들을 제작하였다. 이 후, Hamamatsu photonics 사의 C9920-02 및 PMA-11를 이용하여, 상기 필름 5 등을 340 nm의 파장을 갖는 여기광으로 질소 분위기 하에서 여기시켜 각 필름의 발광 양자 효율(PL quantum yield)을 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
필름 No. 필름 성분 발광양자효율(%)
5 화합물 5 + H19 0.646
A 화합물 A + H19 0.589
B 화합물 B + H19 0.432
상기 표 4로부터, 필름 5는 필름 A 및 B보다 높은 발광 양자 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
실시예 1
1500Å 두께의 ITO (Indium tin oxide) 전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척 종료 후, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올을 차례로 사용하여 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 HT3를 진공 증착하여 100Å 두께의 제1정공 주입층을 형성한 다음, 상기 제1정공 주입층 상에 화합물 HT-D1를 진공 증착하여 100Å 두께의 제2정공 주입층을 형성하고, 상기 제2정공 주입층 상에 mCP를 증착하여 150Å 두께의 전자 저지층을 형성함으로써, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 화합물 H19(호스트) 및 화합물 5(도펀트)을 85 : 15의 부피비로 공증착하여, 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 화합물 ET3을 진공 증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 ET-D1(Liq)를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 1200Å 두께의 Al 제2전극(캐소드)를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 A 및 B
발광층 형성시, 도펀트로서, 화합물 5 대신, 하기 표 5에 기재된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 소자를 제작하였다.
평가예 3
실시예 1과 비교예 A 및 B에서 제작된 유기 발광 소자의 구동 전압, 외부양자효율 및 수명을 전류-전압계(Keithley 2400) 및 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 측정(at 500cd/m2)하고 그 결과를 표 5에 정리하였다. 표 5의 수명(T95)(at 500cd/m2)(상대값) 데이터는 동일한 조건 하에서, 초기 휘도 100% 기준으로, 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간(hr)을 평가하여 상대값으로 나타낸 것이다.
실시예 No. 호스트 도펀트 외부양자효율
(상대값 (%))		 최대 발광(EL) 파장
(nm)		 LT95@500cd/m2
(상대값 (%))
실시예 1 화합물 H19 화합물 5 208 456 100
비교예 A 화합물 H19 화합물 A 150 465 21.7
비교예 B 화합물 H19 화합물 B 100 460 34.2
Figure 112019034367748-pat00110
상기 표 5로부터, 실시예 1의 유기 발광 소자는 비교예 A 내지 C의 유기 발광 소자보다 우수한 구동 전압, 외부양자효율 및/또는 수명 특성을 가진다는 것을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물:
    <화학식 1>
    Figure 112019034367748-pat00111

    상기 화학식 1 중,
    A11은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 기이고;
    <화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3>
    Figure 112019034367748-pat00112

    상기 화학식 2-1 내지 2-3 중,
    X21은 N 및 C(R23) 중에서 선택되고;
    X22는 N(R24), C(R24)(R25), O 및 S 중에서 선택되고;
    A21 및 A22는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고;
    R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
    b21 및 b22는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10 중에서 선택되고;
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고;
    k11은 1 내지 5의 정수이고;
    A12는 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
    k12는 0 내지 5의 정수이고;
    k11 및 k12의 합은 4 및 5 중에서 선택되고;
    R11는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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 C7-C60알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
    Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    X21은 N이고;
    X22는 N(R24), O 및 S 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 페날렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 2,6-나프티리딘 그룹, 1,8-나프티리딘 그룹, 1,5-나프티리딘 그룹, 1,6-나프티리딘 그룹, 1,7-나프티리딘 그룹, 2,7-나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 프탈라진 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 인돌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조퓨란 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노피리딘 그룹, 인돌로피리딘 그룹, 벤조퓨로피리딘 그룹, 벤조티에노피리딘 그룹, 벤조실롤로피리딘 그룹, 인데노피리미딘 그룹, 인돌로피리미딘 그룹, 벤조퓨로피리미딘 그룹, 벤조티에노피리미딘 그룹 및 벤조실롤로피리미딘 그룹 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    A11은 하기 화학식 2-11 내지 2-13 중 어느 하나로 표시되는 기인, 축합환 화합물:
    Figure 112019034367748-pat00113

    상기 화학식 2-11 내지 2-13 중,
    X21 및 X22에 대한 정의는 상기 화학식 2-1 내지 2-3 중의 정의를 참조하고,
    R21a 내지 R21d는 각각 상기 화학식 2-1 중의 R21의 정의를 참조하고,
    R22a 내지 R22d는 각각 상기 화학식 2-1 중의 R22의 정의를 참조하고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  5. 제1항에 있어서,
    k11은 1, 2 및 3 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    A12는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 페닐기로 치환된 피리디닐기, 피라지닐기, 페닐기로 치환된 피라지닐기, 피리미디닐기, 페닐기로 치환된 피리미디닐기, 피리다지닐기, 페닐기로 치환된 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 페닐기로 치환된 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -B(Q11)(Q12) 및 -N(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고,
    Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로,
    메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
    중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    k12는 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    R11은 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-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, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 페닐기로 치환된 피리디닐기, 피라지닐기, 페닐기로 치환된 피라지닐기, 피리미디닐기, 페닐기로 치환된 피리미디닐기, 피리다지닐기, 페닐기로 치환된 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 페닐기로 치환된 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -B(Q11)(Q12) 및 -N(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 바이시클로[2.2.1]헵타닐기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기, 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, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
    -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2) 및 -N(Q1)(Q2); 중에서 선택되고,
    Q1 내지 Q3 및 Q11 내지 Q13은 서로 독립적으로,
    메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기, 비페닐기, C1-C20알킬페닐기 및 나프틸기; 및
    중수소 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 2-메틸부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 3-펜틸기, 3-메틸-2-부틸기, 페닐기 및 나프틸기; 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-58 중 어느 하나로 표시되는, 축합환 화합물:
    Figure 112019034367748-pat00114

    Figure 112019034367748-pat00115

    Figure 112019034367748-pat00116

    Figure 112019034367748-pat00117

    Figure 112019034367748-pat00118

    상기 화학식 1-1 내지 1-58 중,
    A11a 내지 A11d는 각각 상기 화학식 1 중의 A11의 정의를 참조하고;
    A12a 내지 A12d는 각각 상기 화학식 1 중의 A12의 정의를 참조하고;
    R11a는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -N(Q1)(Q2), -P(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1), -P(=O)(Q1)(Q2) 및 -P(=S)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
    Q1 내지 Q3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C7-C60알킬아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, C2-C60알킬헤테로아릴기, C1-C60헤테로아릴옥시기, C1-C60헤테로아릴티오기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
  10. 제9항에 있어서,
    R11a는 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I 및 시아노기 중에서 선택되는, 축합환 화합물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 축합환 화합물은 상기 화학식 1-1 내지 1-19, 1-21 내지 1-25, 1-28, 1-29, 1-32 내지 1-34, 1-36, 1-37, 1-39, 1-40, 1-42, 1-43, 1-45, 1-48, 1-49, 1-51, 1-53 내지 1-55 및 1-57 중 어느 하나로 표시되는, 축합환 화합물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 축합환 화합물은 하기 화합물 1 내지 39 중에서 선택되는, 축합환 화합물:
    Figure 112019034367748-pat00119

    Figure 112019034367748-pat00120

    Figure 112019034367748-pat00121

    Figure 112019034367748-pat00122
  13. 제1전극;
    제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;
    을 포함하고,
    상기 유기층은, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 축합환 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1전극은 애노드이고,
    상기 제2전극은 캐소드이고,
    상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 또는 이의 임의의 조합을 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 유기 발광 소자.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 축합환 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중 형광 발광 성분의 비율이 90% 이상인, 유기 발광 소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 축합환 화합물은 형광 에미터이고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 축합환 화합물로부터 방출되는 발광 성분의 비율이 80% 이상인, 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 축합환 화합물만으로 이루어지거나; 또는
    상기 발광층이 호스트를 더 포함한, 유기 발광 소자.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트는 상기 축합환 화합물을 포함하고,
    상기 호스트의 함량이 상기 도펀트의 함량보다 크고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상인, 유기 발광 소자.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 발광층이 호스트, 보조 도펀트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 보조 도펀트는 상기 축합환 화합물을 포함하고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중, 상기 도펀트의 발광 성분의 비율이 80% 이상인, 유기 발광 소자.
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