KR20200111620A - 유기 광전자 장치용 유기 분자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 I의 구조를 갖는 유기 분자에 관한 것으로서,
식 중,
각각의 경우에 n = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 m = 1 - n이고(즉, n이 1인 경우, m은 0이고 그 반대일 수 있음),
각각의 경우에 o = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 p = 1 - o이며;
T는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
V는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
Z는 각각의 경우 직접 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
식 중,
각각의 경우에 n = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 m = 1 - n이고(즉, n이 1인 경우, m은 0이고 그 반대일 수 있음),
각각의 경우에 o = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 p = 1 - o이며;
T는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
V는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
Z는 각각의 경우 직접 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
Description
본 발명은 유기 발광 분자와 유기 발광 다이오드(OLED) 및 다른 광전자 장치에 있어서의 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 광전자 장치에 사용하기에 적합한 분자를 제공하는 것이다.
이 목적은 새로운 종류의 유기 분자를 제공하는 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 유기 분자는 순수 유기 분자로서, 광전자 장치용으로 알려진 금속 착화합물과 달리 임의의 금속 이온을 함유하지 않는다. 그러나 본 발명의 유기 분자는 메탈로이드, 특히 B, Si, Sn, Se, 및/또는 Ge를 포함한다.
본 발명에 따르면, 유기 분자는 청색, 하늘색 또는 녹색의 스펙트럼 범위에서 최대 발광을 나타낸다. 유기 분자는 특히 420 nm 내지 520 nm에서, 바람직하게는 440 nm 내지 495 nm에서, 보다 바람직하게는 450 nm 내지 470 nm에서 최대 발광을 나타낸다. 본 발명에 따른 유기 분자의 광루미네선스(photoluminescence) 양자 수율은 특히, 50 % 이상이다. 본 발명에 따른 분자를 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 광전자 장치에 사용하면, 장치의 방출 반치전폭(FWHM)에 의해 표현되는 효율이 더 높아지거나 색 순도가 더 높아지게 된다. 해당 OLED는 알려진 이미터(emitter) 재료와 비슷한 색상의 OLED보다 더 높은 안정성을 가진다.
본원에 기술된 유기 분자는 특히, 농도가 증가함에 따라 도핑된 필름에서 광루미네선스(PL) 스펙트럼의 확장을 야기하는 것으로 알려진 분자간 응집체를 형성하는 경향의 큰 감소를 포함한다.
농도가 증가할 때 도핑된 필름(예컨대, PMMA 매트릭스에서 유기 분자의 1 wt%를 함유하는 스핀 코팅된 박막)에서의 이러한 스펙트럼 확장의 측정치는 농도 의존적 스펙트럼 순도(Concentration Dependent Spectral Purity(CDSP)) 값이다.
동일한 농도의 도핑된 필름에서 2가지 유기 분자가 비슷한 λmax를 갖는 경우, CDSP 값이 더 낮은 것이 스펙트럼 순도의 측면에서 바람직하다. 특히, 2가지 농도 간의 차이(ΔCDSP)에 의해 재료의 응집 경향이 높은지 여부가 입증되고; ΔCDSP가 낮을수록 유기 분자의 응집 경향이 낮아진다.
본 발명에 따른 발광 분자는 화학식 I의 구조를 포함하거나 이로 이루어지며,
식 중,
각각의 경우에 n = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 m = 1 - n이고(즉, n이 1인 경우, m은 0이고 그 반대일 수 있음),
각각의 경우에 o = 0 또는 1이고,
각각의 경우에 p = 1 - o이고(즉, V가 존재하거나 잔기 RX 및 RIX 둘 다가 존재함),
T는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
V는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고,
Z는 각각의 경우 직접 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고,
R1, R2, R3, R4, RI, RII, RIII, RIV, RV, RVI, RVII, RVIII, RIX, RX, RXI, RXII, RXIII 및 RXIV는 각각의 경우
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, 할로겐,
C1-C40-알킬(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-티오알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알케닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알키닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C6-C60-아릴(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환됨), 및
C3-C57-헤테로아릴(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환됨)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고,
Ra 및 Rb는 각각의 경우
N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, 할로겐,
C1-C40-알킬(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-티오알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알케닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알키닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C6-C60-아릴(선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환됨),
C3-C57-헤테로아릴(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환됨), 및
Ra, Rb 및 R5로 이루어진 군으로부터 선택된 다른 치환기 중 하나 이상을 갖는 고리 폐쇄에 의해 형성된 단환 또는 다환식 고리 시스템, 지방족 고리 시스템, 방향족 고리 시스템 및/또는 벤조-축합 고리 시스템으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고,
R5는 각각의 경우 수소, 중수소, OPh, SPh, CF3, CN, F, Si(C1-C5-알킬)3, Si(Ph)3,
C1-C5-알킬(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C1-C5-알콕시(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C1-C5-티오알콕시(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C2-C5-알케닐(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C2-C5-알키닐(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C6-C18-아릴(하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 선택적으로 치환됨),
C3-C17-헤테로아릴(하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 선택적으로 치환됨),
N(C6-C18-아릴)2,
N(C3-C17-헤테로아릴)2 및
N(C3-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 Ia의 구조를 포함하거나 이로 이루어지며,
식 중, T 및 V 둘 다는 직접 결합 및 C(R3)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 Ib의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 Ic의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 Id의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 Ie의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIb의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIc의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IId의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 III의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIIb의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIIc의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 일 구현예에서, 유기 분자는 화학식 IIId의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
본 발명의 바람직한 구현예에서, R1, R2, RIV, 및 RVII는 각각의 경우
Me, tBu, m-테르페닐, p-테르페닐, CN,
Ph(페닐)(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨), 및
피리디닐(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra 및 Rb는 각각의 경우
Me, tBu,
Ph(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
피리디닐(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
카바졸릴(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
및 N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra 및 Rb는
Ph(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
피리디닐(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
카바졸릴(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
및 N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra는 Rb와 동등하다(즉, 둘은 동일하다).
본 발명의 일 구현예에서, R1 및 R2는 모두 수소이다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra 와 Rb는 동일하고 Ph 및 tBu로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra 와 Rb는 모두 Ph이다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra 와 Rb는 모두 tBu이다.
본 발명의 일 구현예에서, R1, R2 , RIV 및 RVII는 tBu이다.
본 발명의 일 구현예에서, R1, R2 , Ra 및 Rb는 tBu이다.
바람직한 구현예에서, R1, R2, RIV 및 RVII는 수소이고 Ra 및 Rb는 모두 Ph이다.
본 발명의 일 구현예에서, R1, R2 , Ra, 및 Rb는 tBu이고 RIV 및 RVII는 H이다.
본 출원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "아릴(aryl)"과 "방향족(aromatic)"은 가장 넓은 의미에서 임의의 단환-, 이환- 또는 다환 방향족 모이어티로서 이해될 수 있다. 따라서, 아릴기는 6 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하며, 헤테로아릴기는 5 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하되, 이중 적어도 하나는 헤테로원자이다. 그럼에도 불구하고, 본 출원 전체에 걸쳐 방향족 고리 원자의 수는 특정 치환기의 정의에서 아래 첨자 숫자로 주어질 수 있다. 특히, 헤테로방향족 고리는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함한다. 또한, 용어 "헤테로아릴(heteroaryl)"과 "헤테로방향족(heteroaromatic)"은 가장 넓은 의미에서 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 임의의 단환-, 이환- 또는 다환 헤테로방향족 모이어티로서 이해될 수 있다. 헤테로 원자는 각각의 경우 동일하거나 상이할 수 있고, N, O 및 S로 이루어지는 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 따라서, 용어 "아릴렌(arylene)"은 다른 분자 구조에 대한 2개의 결합 부위를 가져서 링커 구조로 작용하는 2가 치환기를 나타낸다. 예시적인 구현예에서의 기(group)가 본원에서 부여된 정의와 상이하게 정의되는 경우, 예를 들어, 방향족 고리 원자의 수 또는 헤테로원자의 수가 부여된 정의와 상이한 경우, 예시적인 구현예에서의 정의가 적용된다. 본 발명에 따르면, 축합된(고리가 달린) 방향족 또는 헤테로방향족 다환(polycycle)은 축합 반응을 통해 다환을 형성한 2개 이상의 단일 방향족 또는 헤테로방향족 환으로 이루어진다.
특히, 본 출원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "아릴기 또는 헤테로아릴기(aryl group 또는 heteroaryl group)"는 벤젠, 나프탈린, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 디하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 플루오란텐, 벤즈안트라센, 벤즈페난트렌, 테트라센, 펜타센, 벤즈피렌, 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 디벤조푸란, 티오펜, 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜;피롤, 인돌, 이소인돌, 카바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 페노티아진, 페녹사진, 피라졸, 인다졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 나프토이미다졸, 페난트로이미다졸, 피리도이미다졸, 피라지노이미다졸, 퀴녹살리노이미다졸, 옥사졸, 벤조옥사졸, 나프토옥사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이소옥사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 1,3,5-트리아진, 퀴녹살린, 피라진, 페나진, 나프티리딘, 카보린, 벤조카보린, 페난트롤린, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,2,3,4-테트라진, 푸린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸 또는 전술된 기의 조합으로부터 유도된, 방향족 또는 헤테로 방향족기의 임의의 위치를 통해 결합될 수 있는 기를 포함한다.
본 출원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "환기(cyclic group)"는 가장 넓은 의미로 임의의 단환-, 이환- 또는 다환 모이어티로서 이해될 수 있다.
본 출원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 치환기로서의 "바이페닐(biphenyl)"이라는 용어는 오르토-바이페닐, 메타-바이페닐, 또는 파라-바이페닐로서 가장 넓은 의미에서 이해될 수 있으며, 오르토, 메타 및 파라는 또 다른 화학적 모이어티에 대한 결합 자리와 관련하여 정의된다.
본 출원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "알킬기(alkyl group)"는 가장 넓은 의미에서 임의의 선형, 분지형, 또는 환형 알킬 치환기로서 이해될 수 있다. 구체적으로, 용어 알킬(alkyl)은 치환기 메틸 (Me), 에틸 (Et), n-프로필 (nPr), i-프로필 (iPr), 시클로프로필, n-부틸 (nBu), i-부틸 (iBu), s-부틸 (sBu), t-부틸 (tBu), 시클로부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, t-펜틸, 2-펜틸, 네오-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, s-헥실, t-헥실, 2-헥실, 3-헥실, 네오-헥실, 시클로헥실, 1-메틸시클로펜틸, 2-메틸펜틸, n-헵틸, 2-헵틸, 3-헵틸, 4-헵틸, 시클로헵틸, 1-메틸시클로헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, 시클로옥틸, 1-비시클로[2,2,2]옥틸, 2-비시클로[2,2,2]-옥틸, 2-(2,6-디메틸)옥틸, 3-(3,7-디메틸)옥틸, 아다만틸, 2,2,2-트리플루오르에틸, 1,1-디메틸-n-헥스-1-일, 1,1-디메틸-n-헵트-1-일, 1,1-디메틸-n-옥트-1-일, 1,1-디메틸-n-데스-1-일, 1,1-디메틸-n-도데스-1-일, 1,1-디메틸-n-테트라데스-1-일, 1,1-디메틸-n-헥사데스-1-일, 1,1-디메틸-n-옥타데스-1-일, 1,1-디에틸-n-헥스-1-일, 1,1-디에틸-n-헵트-1-일, 1,1-디에틸-n-옥트-1-일, 1,1-디에틸-n-데스-1-일, 1,1-디에틸-n-도데스-1-일, 1,1-디에틸-n-테트라데스-1-일, 1,1-디에틸n-n-헥사데스-1-일, 1,1-디에틸-n-옥타데스-1-일, 1-(n-프로필)-시클로헥스-1-일, 1-(n-부틸)-시클로헥스-1-일, 1-(n-헥실)-시클로헥스-1-일, 1-(n-옥틸)-시클로헥스-1-일 및 1-(n-데실)-시클로헥스-1-일을 포함한다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "알케닐(alkenyl)"은 선형, 분지형, 및 환형 알케닐 치환기를 포함한다. 용어 "알케닐기(alkenyl group)"는, 예를 들어, 치환기 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐 또는 시클로옥타디에닐을 포함한다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "알키닐(alkynyl)"은 선형, 분지형, 및 환형 알키닐 치환기를 포함한다. 용어 "알키닐기(alkynyl group)"는, 예를 들어, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 펩티닐 또는 옥티닐을 포함한다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "알콕시(alkoxy)"는 선형, 분지형, 및 환형 알콕시 치환기를 포함한다. 용어 "알콕시기(alkoxy group)"는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시 및 2-메틸부톡시를 예시적으로 포함한다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "티오알콕시(thioalkoxy)"는 선형, 분지형, 및 환형 티오알콕시 치환기를 포함하며, 예시적으로 알콕시기의 O는 S로 대체된다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "할로겐(halogen)" 및 "할로(halo)"는 가장 넓은 의미에서 바람직하게는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드인 것으로서 이해될 수 있다.
본원에서 수소(H)가 언급될 때마다, 각각의 경우 중수소로 또한 대체될 수 있다.
분자 단편이 치환기인 것으로 또는 또 다른 모이어티에 부착된 것으로 기술될 때, 이것의 명칭은 단편(예를 들어, 나프틸, 디벤조푸릴)인 것처럼 또는 전체 분자(예를 들어, 나프탈렌, 디벤조푸란)인 것처럼 기재될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 치환기 또는 부착된 단편을 명명하는 이러한 서로 다른 방식은 동등한 것으로 여겨진다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 실온에서 5 wt%의 유기 분자를 포함하는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 필름 내에서 150 μs 이하, 100 μs 이하, 구체적으로 50 μs 이하, 보다 바람직하게는 10 μs 이하 또는 7 μs 이하의 여기 상태 수명(excited state lifetime)을 가진다.
본 발명의 추가의 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 가시광선 또는 가장 가까운 자외선 범위, 즉 380 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 방출 피크를 가지며, 이때 반치전폭(full width at half maximum)은 실온에서 5 wt%의 유기 분자를 포함하는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 필름에서 0.23 eV 미만, 바람직하게는 0.20 eV 미만, 보다 바람직하게는 0.19 eV 미만, 보다 더 바람직하게는 0.18 eV 미만 또는 심지어 0.17 eV 미만이다.
오비탈 및 여기 상태 에너지는 실험 방법 중 하나에 의해 결정될 수 있다. 최고준위 점유 분자 오비탈 EHOMO의 에너지는 순환 전압 전류법으로 측정하여 당업자에게 알려된 방법에 의해 0.1 eV의 정확도로 확인된다. 최저준위 점유 분자궤도 ELUMO의 에너지는 EHOMO + Egap으로 계산되고, Egap은 다음에 따라 결정된다: 호스트 화합물(host compound)의 경우, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)에서 호스트 화합물의 중량이 10%인 막의 발광 스펙트럼 시작은 별도로 명시하지 않는 한 Egap으로 사용된다. 에미터 분자의 경우, Egap은 PMMA에서 에미터의 중량이 10%인 막의 여기 및 발광 스펙트럼이 교차하는 에너지로 결정된다. 본 발명에 따른 유기 분자의 경우, Egap은 PMMA에서 이미터의 중량이 5%인 막의 여기 및 발광 스펙트럼이 교차하는 에너지로 결정된다.
제1 여기 삼중항 상태 T1의 에너지는 저온, 통상적으로 77 K에서 방출 스펙트럼의 시작으로부터 결정된다. 제1 여기 단일항 상태 및 최저 삼중항 상태가 0.4 eV 초과만큼 에너지적으로 분리되는 호스트 화합물의 경우, 인광은 보통 2-Me-THF에서 정상 상태 스펙트럼에서 보인다. 따라서, 삼중항 에너지는 인광 스펙트럼의 시작으로서 결정될 수 있다. TADF 이미터 분자의 경우, 제1 여기 삼중항 상태 T1의 에너지는, 달리 언급되지 않는 한, 10 wt%의 이미터를 포함하는 PMMA 필름에서 측정된 77K에서의 지연 방출 스펙트럼의 시작으로부터 결정되고, 본 발명에 따른 유기 분자의 경우, 본 발명에 따른 유기 분자의 1 wt%을 포함하는 PMMA 필름에서 측정된, 77K에서의 지연 방출 스펙트럼의 시작으로부터 결정된다. 호스트 및 이미터 화합물 둘 다의 경우, 제1 여기 단일항 상태(S1)의 에너지는, 달리 언급되지 않는 한, 10 wt%의 호스트 또는 이미터 화합물을 포함하는 PMMA 필름에서 측정된 방출 스펙트럼의 시작으로부터 결정되고, 본 발명에 따른 유기 분자의 경우, 본 발명에 따른 유기 분자의 1 wt%을 포함하는 PMMA 필름에서 측정된 방출 스펙트럼의 시작으로부터 결정된다.
방출 스펙트럼의 시작은 x축과 방출 스펙트럼에 대한 접선의 교차점을 계산함으로써 결정된다. 방출 스펙트럼에 대한 접선은 방출 밴드의 고 에너지측(high-energy side) 및 방출 스펙트럼의 최대 강도의 반최대에서의 지점에서 설정된다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 에너지적으로 방출 최대 값에 근접한 방출 스펙트럼의 시작을 가지므로, 다시 말해, 실온에서 5 wt%의 유기 분자를 갖는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 필름에서, 유기 분자의 반치전폭(FWHM)이 0.23 eV 미만, 바람직하게는 0.20 eV 미만, 더 바람직하게는 0.19 eV 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.18 eV 미만이거나 0.17 eV 미만일 때, 방출 스펙트럼의 시작과 방출 최대 에너지 간의 에너지 차이가 0.14 eV 미만, 바람직하게는 0.13 eV 미만이거나, 더 바람직하게는 0.12 eV 미만이므로, CIEy 좌표는 0.20 미만, 바람직하게는 0.18 미만, 더 바람직하게는 0.16 미만이거나, 더욱 더 바람직하게는 0.14 미만이다.
본 발명의 추가의 양태는 광전자 장치에서 발광 이미터 또는 흡수제로서, 및/또는 호스트 물질로서 및/또는 전자 수송 물질로서 및/또는 정공 주입 물질로서, 및/또는 정공 차단 물질로서의 본 발명의 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
바람직한 구현예는 광전자 장치에서 발광 이미터로서 본 발명에 따른 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
광전자 장치는, 가장 넓은 의미로는, 가시광선 또는 자외선(UV) 가까운 범위, 즉 380 내지 800 nm의 파장 범위에서 빛을 방출하기에 적합한 유기 물질을 기초로 한 임의의 장치로서 이해될 수 있다. 더 바람직하게는, 광전자 장치는 400 nm내지 800 nm의 가시 범위에서 빛을 방출할 수 있다.
이러한 용도의 맥락에서, 광전자 장치는, 보다 구체적으로는,
- 유기 발광 다이오드(OLED),
- 발광 전기화학 전지,
- OLED 센서(특히, 외부에 대해 완전히 차폐되지 않은 기체 및 증기 센서),
- 유기 다이오드,
- 유기 태양 전지,
- 유기 트랜지스터,
- 유기 전계효과 트랜지스터,
- 유기 레이저, 및
- 하향 변환 요소(down-conversion element)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
이와 같은 용도의 바람직한 구현예에서, 광전자 장치는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지(LEC) 및 발광 트랜지스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 장치이다.
용도의 경우, 광전자 장치, 보다 특히 OLED에서 방출층 내 본 발명에 따른 유기 분자의 분획은 0.1 wt% 내지 99 wt%, 보다 구체적으로는 1 wt% 내지 80 wt%이다. 대안적인 구현예에서, 방출층 내 유기 분자의 비율은 100 wt%이다.
일 구현예에서, 발광층은 본 발명에 따른 유기 분자, 뿐만 아니라 삼중항(T1) 및 단일항(S1) 에너지 수준이 유기 분자의 삼중항(T1) 및 단일항(S1) 에너지 수준보다 에너지적으로 더 높은 호스트 물질을 포함한다.
본 발명의 추가의 양태는
(a) 본 발명에 따른 적어도 하나의 유기 분자로서, 구체적으로는 이미터 및/또는 호스트 형태인 유기 분자, 및
(b) 본 발명에 따른 유기 분자와 다른 하나 이상의 이미터 및/또는 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로 하나 이상의 염료 및/또는 하나 이상의 용매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
일 구현예에서, 발광층은,
(a) 본 발명에 따른 적어도 하나의 유기 분자(특히, 에미터 및/또는 호스트 형태의 유기 분자),
(b) 본 발명에 따른 유기 분자와 다른 하나 이상의 이미터 및/또는 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로 하나 이상의 염료 및/또는 하나 이상의 용매를 포함하거나 이들로 구성되는 조성물을 포함하거나, 본질적으로 이로 구성된다.
다른 구현예에서, 발광층(EML)은,
(i) 0.1 내지 10 wt%, 바람직하게는 0.5 내지 5 wt%, 구체적으로는 1 내지 3 wt%의 본 발명에 따른 하나 이상의 유기 분자;
(ii) 5 내지 99 wt%, 바람직하게는 15 내지 85 wt%, 구체적으로 20 내지 75 wt%의 적어도 하나의 호스트 화합물; 및
(iii) 0.9 내지 94.9 wt%, 바람직하게는 14.5 내지 80 wt%, 특히 24 내지 77 wt%의 적어도 하나의 추가 호스트 화합물(D)로서, 본 발명에 따른 분자의 구조와 상이한 구조를 갖는 호스트 화합물;
(iv) 선택적으로, 0~94 wt%, 바람직하게는 0~65 wt%, 구체적으로 0~50 wt%의 용매; 및
(v) 선택적으로, 본 발명에 따른 분자의 구조와 다른 구조를 가진 적어도 하나의 추가 이미터 분자(F)의 0~30 wt%(구체적으로는 0~20 wt%, 바람직하게는 0~5 wt%)를 포함하거나 이로 이루어진 조성물을 포함하거나, 본질적으로 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 에너지는 호스트 화합물(H)로부터 본 발명에 따른 하나 이상의 유기 분자로 이동될 수 있으며, 특히 호스트 화합물(H)의 첫 번째 여기된 삼중항 상태 T1(H)로부터 본 발명에 따른 하나 이상의 유기 분자(E)의 첫 번째 여기된 삼중항 상태 T1(E)로, 및/또는 호스트 화합물(H)의 첫 번째 여기된 단일항 상태 S1(H)로부터 본 발명에 따른 하나 이상의 유기 분자(E)의 첫 번째 여기된 단일항 상태 S1(E)로 이동될 수 있다.
일 구현예에서, 호스트 화합물(H)은 -5 내지 -6.5 eV 범위에서 에너지 EHOMO(H)를 가진 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(H)를 가지고, 적어도 하나의 추가 호스트 화합물(D)은 에너지 EHOMO(D)를 가진 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(D)를 가지며, 여기서 EHOMO(H)는 EHOMO(D)보다 크다.
추가 구현예에서, 호스트 화합물(H)은 에너지 ELUMO(H)를 가진 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(H)를 가지고, 적어도 하나의 추가 호스트 화합물(D)은 에너지 ELUMO(D)를 가진 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)이며, 여기서 ELUMO(H)는 ELUMO(D)보다 크다.
일 구현예에서, 호스트 화합물(H)은 에너지 EHOMO(H)를 가진 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(H) 및 에너지 ELUMO(H)를 가진 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(H)를 가지고,
적어도 하나의 추가 호스트 화합물(D)은 에너지 EHOMO(D)를 가진 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(D) 및 에너지 ELUMO(D)를 가진 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)를 가지고,
본 발명에 따른 유기 분자(E)는 에너지 EHOMO(E)를 가진 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(E) 및 에너지 ELUMO(E)를 가진 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(E)를 가지며,
여기서
EHOMO(H)는 EHOMO(D)보다 크고, 본 발명에 따른 유기 분자(E)의 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(E)의 에너지 수준(EHOMO(E))과 호스트 화합물(H)의 최고준위 점유 분자 오비탈 HOMO(H)의 에너지 수준(EHOMO(H))의 차이는 -0.5 eV 내지 0.5 eV, 더 바람직하게는 -0.3 eV 내지 0.3 eV, 더욱 더 바람직하게는 -0.2 eV 내지 0.2 eV이거나 심지어 -0.1 eV 내지 0.1 eV이며;
ELUMO(H) ELUMO(D)보다 크고, 본 발명에 따른 유기 분자(E)의 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(E)의 에너지 수준(ELUMO(E))과 적어도 하나의 추가 호스트 화합물(D)의 최저준위 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)의 에너지 수준(ELUMO(D))의 차이는 -0.5 eV 내지 0.5 eV, 더 바람직하게는 -0.3 eV 내지 0.3 eV, 더욱 더 바람직하게는 -0.2 eV 내지 0.2 eV이거나 심지어 -0.1 eV 내지 0.1 eV이다.
본 발명의 일 구현예에서, 호스트 화합물(D) 및/또는 호스트 화합물(H)은 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질이다. TADF 물질은, 제1 여기된 단일항 상태(S1)와 제1 여기된 삼중항 상태(T1) 사이의 에너지 차이에 상응하는 2500 cm-1 미만의 ΔEST 값을 나타낸다. 바람직하게는, TADF 물질은 3000 cm-1 미만, 더 바람직하게는 1500 cm-1 미만, 더욱 더 바람직하게는 1000 cm-1미만 또는 심지어 500 cm-1 미만의 ΔEST 값을 나타낸다.
일 구현예에서, 호스트 화합물(D)은 TADF 물질이고, 호스트 화합물(H)은 2500 cm-1보다 큰 ΔEST 값을 나타낸다. 특정 구현예에서, 호스트 화합물은 TADF 물질이고, 호스트 물질(H)은 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카바졸, 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 구현예에서, 호스트 화합물(H)은 TADF 물질이고, 호스트 화합물(D)은 2500 cm-1보다 큰 ΔEST 값을 나타낸다. 특정 구현예에서, 호스트 화합물(H)은 TADF 물질이고 호스트 화합물(D)은 T2T (2,4,6-트리스(바이페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T (2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TST (2,4,6-트리아진(9,9'-스피로바이플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 유형의 유기 분자 또는 조성물을 포함하는 광전자 장치, 보다 구체적으로 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서, 보다 구체적으로 외부로부터 밀폐식으로 차폐되지 않은 기체 및 증기 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 레이저 및 하향 변환 요소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 장치의 형태에 관한 것이다.
바람직한 구현예에 있어서, 광전자 장치는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지(LEC) 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치이다.
본 발명의 광전자 장치의 일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자(E)는 발광층(EML)에서 방출 물질로서 사용된다.
본 발명의 광전자 장치의 일 구현예에서, 발광층(EML)은 본원에 기술된 발명에 따른 조성물로 이루어진다.
광전자 장치가 OLED인 경우, 예를 들어, 다음의 층 구조를 가질 수 있다:
1. 기판
2. 애노드 층(A)
3. 정공 주입층(HIL)
4. 정공 수송층(HTL)
5. 전자 차단층(EBL)
6. 방출층(EML)
7. 정공 차단층(HBL)
8. 전자 수송층(ETL)
9. 전자 주입층(EIL)
10. 캐소드 층,
(여기서, OLED는 HIL, HTL, EBL, HBL, ETL 및 EIL의 군으로부터 선택된 각각의 층을 포함하고, 선택적으로만, 상이한 층이 병합될 수 있고, OLED는 위에 정의된 각각의 층 유형 중 하나 이상을 포함할 수 있음).
또한, 광전자 장치는, 일 구현예에서, 예를 들어, 수분, 증기 및/또는 기체를 포함하는 환경 유해종에 대한 노출 및 손상으로부터 장치를 보호하는 하나 이상의 보호층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 장치는 다음의 역전된 층 구조를 갖는 OLED이다:
1. 기판
2. 캐소드 층
3. 전자 주입층(EIL)
4. 전자 수송층(ETL)
5. 정공 차단층(HBL)
6. 방출층(B)
7. 전자 차단층(EBL)
8. 정공 수송층(HTL)
9. 정공 주입층(HIL)
10. 애노드층(A)
(여기서, OLED는 HIL, HTL, EBL, HBL, ETL 및 EIL의 군으로부터 선택된 각각의 층을 포함하고, 선택적으로만, 상이한 층이 병합될 수 있고, OLED는 위에 정의된 각각의 층 유형 중 하나 이상을 포함할 수 있음).
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 장치는 적층된 구조를 가질 수 있는 OLED이다. 이러한 구조에서는, OLED가 나란히 위치하는 통상적인 배열과는 대조적으로, 개별 유닛들은 하나가 다른 하나의 상단에 적층된다. 혼합된 광은 적층 구조를 나타내는 OLED를 이용하여 발생될 수 있으며, 특히 백색광은 청색, 녹색 및 적색 OLED를 적층함으로써 발생될 수 있다. 또한, 적층 구조를 나타내는 OLED는 전하 발생층(CGL)을 포함할 수 있으며, 이러한 층은 통상적으로 2개의 OLED 서브유닛들 사이에 위치하고, 통상적으로 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 이루어지며, 하나의 CGL의 n-도핑된 층은 통상적으로 애노드 층에 더 근접하게 위치한다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 장치는 애노드와 캐소드 사이에 2개 이상의 발광층을 포함하는 OLED이다. 특히, 이러한 소위 탠덤(tandem) OLED는 하나의 방출층이 적색광을 방출하며 하나의 방출층이 녹색광을 방출하고 하나의 방출층이 청색광을 방출하는 3개의 방출층들을 포함하고, 선택적으로 개별 방출층들 사이에 전하 발생층, 차단층 또는 수송층과 같은 추가 층들을 포함할 수 있다. 추가 구현예에서, 방출층은 인접하여 적층된다. 추가 구현예에서, 탠덤 OLED는 각각 2개의 방출층들 사이에 전하 발생층을 포함한다. 또한, 인접한 방출층들, 또는 전하 발생층에 의해 분리된 방출층들은 합쳐질 수 있다.
기판은 임의의 물질, 또는 물질들의 조성물에 의해 형성될 수 있다. 가장 빈번하게는, 유리 슬라이드가 기판으로서 사용된다. 대안적으로, 얇은 금속층(예를 들어 구리, 금, 은 또는 알루미늄 필름) 또는 플라스틱 필름 또는 슬라이드가 사용될 수 있다. 이는 더 높은 정도의 가요성을 가능하게 할 수 있다. 애노드 층(A)는 대체로, (본질적으로) 투명한 필름을 수득할 수 있게 하는 물질로 구성된다. OLED로부터 광 방출을 허용하기 위해서는 2개의 전극 중 적어도 하나가 (본질적으로) 투명해야 하기 때문에, 애노드 층(A) 또는 캐소드 층(C)은 투명하다. 바람직하게는, 애노드 층(A)는 투명한 전도성 옥사이드(TCO)를 다량으로 포함하거나 또는 심지어 이로 이루어진다. 이러한 애노드 층(A)은, 예를 들어, 인듐 주석 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 불소 도핑 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 지르코늄 산화물, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물, 흑연, 도핑된 Si, 도핑된 Ge, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤 및/또는 도핑된 폴리티오펜을 포함할 수 있다.
애노드 층(A)은 (본질적으로) 인듐 주석 산화물(ITO)(예를 들어, (InO3)0.9(SnO2)0.1)로 이루어진다. 투명한 전도성 옥사이드(TCO)에 의해 유발되는 애노드 층(A)의 거칠기는 정공 주입층(HIL)을 사용함으로써 보상될 수 있다. 또한, HIL은, TCO로부터 정공 수송층(HTL)으로의 준(quasi) 전하 운반체의 수송이 용이해진다는 점에서 준 전하 운반체(즉, 정공)의 주입을 용이하게 할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜(PEDOT), 폴리스티렌 설포네이트(PSS), MoO2, V2O5, CuPC 또는 CuI, 특히 PEDOT와 PSS의 혼합물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 또한, 애노드 층(A)으로부터 정공 수송층(HTL) 내로 금속이 확산되는 것을 방지할 수 있다. HIL은, 예를 들어, PEDOT:PSS(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜:폴리스티렌 설포네이트), PEDOT(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜), mMTDATA(4,4',4''-트리스[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민), 스피로-TAD(2,2',7,7'-테트라키스(n,n-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌), DNTPD(N1,N1'-(바이페닐-4,4'-디일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), NPB(N,N'-니스-(1-나프탈레닐)-N,N'-비스-페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민), NPNPB(N,N'-디페닐-N,N'-디-[4-(N,N-디페닐-아미노)페닐]벤지딘), MeO-TPD(N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤지딘), HAT-CN(1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사카보니트릴) 및/또는 스피로-NPD(N,N'-디페닐-N,N'-비스-(1-나프틸)-9,9'-스피로비플루오렌-2,7-디아민)을 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)은 통상적으로 애노드 층(A) 또는 정공 주입층(HIL)에 인접하여 위치한다. 여기서, 임의의 정공 수송 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자가 풍부한 트리아릴아민 및/또는 카바졸과 같은 헤테로방향족 화합물이 정공 수송 화합물로서 사용될 수 있다. HTL은 애노드 층(A)과 발광층(EML) 사이에서 에너지 장벽을 감소시킬 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 전자 차단층(EBL)일 수도 있다. 바람직하게는, 정공 수송 화합물은 이의 삼중항 상태(T1)의 비교적 높은 에너지 수준을 가진다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 폴리-TPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), [알파]-NPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), TAPC(4,4'-시클로헥실리덴-비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]), 2-TNATA(4,4',4''-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민), 스피로-TAD, DNTPD, NPB, NPNPB, MeO-TPD, HAT-CN 및/또는 트리스Pcz(9,9'-디페닐-6-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-비카바졸)와 같은 별 모양의 헤테로사이클을 포함할 수 있다. 또한, HTL은 p-도핑된 층을 포함할 수 있으며, 이는 유기 정공-수송 매트릭스 내에서 무기 또는 유기 도펀트로 구성될 수 있다. 바나듐 산화물, 몰리브덴 산화물 또는 텅스텐 산화물과 같은 전이금속 산화물은, 예를 들어, 무기 도펀트로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 구리-펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이금속 복합체가 유기 도펀트로서 사용될 수 있다.
EBL은, 예를 들어, mCP(1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠), TCTA, 2-TNATA, mCBP(3,3-디(9H-카바졸-9-일)바이페닐), 트리스-Pcz, CzSi(9-(4-터트-부틸페닐)-3,6-비스(트리페닐실릴)-9H-카바졸), 및/또는 DCB(N,N'-디카바졸릴-1,4-디메틸벤젠)을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 통상적으로 정공 수송층(HTL)에 인접하여 위치한다. 발광층(EML)은 적어도 하나의 발광 분자를 포함한다. 특히, EML은 본 발명에 따른 적어도 하나의 발광 분자를 포함한다. 일 구현예에서, 발광층은 본 발명에 따른 유기 분자만을 포함한다. 일반적으로, EML은 하나 이상의 호스트 물질(H)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 호스트 물질(H)은 CBP(4,4'-비스-(N-카바졸릴)-바이페닐), mCP, mCBP, Sif87 (디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), CzSi, Sif88 (디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), DPEPO (비스[2-(디페닐포스피노)페닐] 에테르 옥사이드), 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸, T2T (2,4,6-트리스(바이페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T (2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TST (2,4,6-트리스(9,9'-스피로바이플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진)으로부터 선택된다. 호스트 물질(H)은 통상적으로 제1 삼중항(T1) 및 제1 단일항(S1) 에너지 수준을 나타내도록 선택되어야 하며, 이들 에너지 수준은 유기 분자의 제1 삼중항(T1) 및 제1 단일항(S1) 에너지 수준보다 에너지적으로 높다.
본 발명의 일 구현예에서, EML은 적어도 하나의 정공 지배적 호스트 및 하나의 전자 지배적 호스트를 포함하는 소위 혼합 호스트 시스템을 포함한다. 특정 구현예에서, EML은 본 발명에 따른 정확히 1개의 유기 발광 분자 및 혼합 호스트 시스템을 포함하되, 혼합 호스트 시스템은 T2T를 전자 지배적 호스트로서 포함하고 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로부터 선택된 호스트를 정공 지배적 호스트로서 포함한다. 추가 구현예에서, EML은 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로부터 선택되는 호스트의 50~80 wt%, 바람직하게는 60~75 wt%이며, T2T의 10~45 wt%, 바람직하게는 15~30 wt% 및 본 발명에 따른 발광 분자의 5~40 wt%, 바람직하게는 10~30 wt%를 포함한다.
발광층(EML)에 인접하여, 전자 수송층(ETL)이 위치할 수 있다. 여기에서, 임의의 전자 수송체가 사용될 수 있다. 예시적으로, 벤즈이미다졸, 피리딘, 트리아졸, 옥사디아졸(예를 들어 1,3,4-옥사디아졸), 포스핀옥사이드 및 설폰과 같은 전자 부족 화합물이 사용될 수 있다. 전자 수송체는 또한, 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐(TPBi)과 같은 별 모양의 헤테로사이클일 수 있다. ETL은 NBphen (2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3 (알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1 (디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스피녹사이드), BPyTP2 (2,7-디(2,2'-비피리딘-5-일)트리페닐), Sif87 (디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), Sif88 (디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), BmPyPhB (1,3-비스[3,5-디(피리딘-3-일)페닐]벤젠) 및/또는 BTB (4,4'-비스-[2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아지닐)]-1,1'-바이페닐)을 포함할 수 있다. 선택적으로, ETL은 Liq와 같은 물질로 도핑될 수 있다. 전자 수송층(ETL)은 또한 정공을 차단할 수 있거나 정공 차단층(HBL)이 도입될 수 있다.
HBL은, 예를 들어, BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10- 페난트롤린 = 바토커프로인), BAlq (비스(8-히드록시-2-메틸퀴놀린)-(4-페닐페녹시)알루미늄), NBphen (2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3 (알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1 (디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스피녹사이드), T2T (2,4,6-트리스(바이페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T (2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), TST (2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TCB/TCP (1,3,5-트리스(N-카바졸릴)벤졸/1,3,5-트리스(카바졸)-9-일)벤젠)를 포함할 수 있다.
전자 수송층(ETL)에 인접하여 캐소드 층(C)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 캐소드층(C)은 금속(예를 들어, Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, LiF, Ca, Ba, Mg, In, W, 또는 Pd) 또는 금속 합금을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 실용적인 이유에서, 캐소드 층은 또한, (본질적으로) Mg, Ca 또는 Al과 같은 불투명한(intransparent) 금속으로 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐소드 층 C는 또한, 그래파이트 및/또는 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐소드 층(C)은 나노 규모의 은 와이어로 이루어질 수도 있다.
OLED는 선택적으로, 전자 수송층(ETL)과 캐소드 층(C)(전자 주입층(EIL)으로 명명될 수 있음) 사이에 보호층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 층은 리튬 플루오라이드, 세슘 플루오라이드, 은, Liq(8-히드록시퀴놀리놀라토리튬), Li2O, BaF2, MgO 및/또는 NaF를 포함할 수 있다.
선택적으로, 전자 수송층(ETL) 및/또는 정공 차단층(HBL)이 하나 이상의 호스트 화합물(H)을 포함할 수 있다.
발광층(EML)의 방출 스펙트럼 및/또는 흡수 스펙트럼을 더 변형시키기 위해, 발광층(EML)은 하나 이상의 추가의 이미터 분자(F)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 이미터 분자(F)는 당업계에 알려진 임의의 이미터 분자일 수 있다. 바람직하게는 이러한 이미터 분자(F)는 본 발명에 따른 분자(E)의 구조와 상이한 구조를 가진 분자이다. 이미터 분자(F)는 선택적으로 TADF 이미터일 수 있다. 대안적으로, 에미터 분자(F)는 선택적으로 발광층(EML)의 방출 스펙트럼 및/또는 흡수 스펙트럼을 변경할 수 있는 형광 및/또는 인광 이미터 분자 일 수 있다. 예시적으로, 삼중항 및/또는 단일항 여기자(exciton)는 유기 분자에 의해 방출된 빛과 비교하여 전형적으로 적색-편이된(red-shifted) 빛을 방출함으로써 바닥 상태(S0)로 완화되기 전에, 본 발명에 따른 이미터 분자로부터 이미터 분자(F)에 전달될 수 있다. 선택적으로, 이미터 분자(F)는 2-광자 효과(즉, 최대 흡수율 에너지의 절반인 2개의 광자를 흡수하는 것)를 유발할 수 있다.
선택적으로, 광전자 장치(예를 들어, OLED)는, 예를 들어, 본질적으로 백색 광전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 이러한 백색 광전자 장치는 적어도 하나의 (진한) 청색 이미터 분자 및 녹색 및/또는 적색광을 방출하는 하나 이상의 이미터 분자를 포함할 수 있다. 그러면, 전술한 바와 같이 2개 이상의 분자 사이에 선택적으로 에너지 투과가 있을 수도 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 특정한 문맥에서 보다 구체적으로 정의되지 않는다면, 방출된 및/또는 흡수된 광의 색상의 명명은 다음과 같다.
보라색: 380 초과 420 nm 이하의 파장 범위,
짙은 청색: 420 초과 480 nm 이하의 파장 범위,
하늘색: 480 초과 500 nm 이하의 파장 범위,
녹색: 500 초과 560 nm 이하의 파장 범위,
황색: 560 초과 580 nm 이하의 파장 범위,
주황색: 580 초과 620 nm의 이하의 파장 범위;
적색: 620 초과 800 nm의 이하 파장 범위.
이미터 분자와 관련하여, 이러한 색은 최대 방출을 의미한다. 따라서 예를 들어, 짙은 청색 이미터는 420 초과 내지 480 nm 이하 범위에서 최대 방출을 가지며, 하늘색 이미터는 480 초과 내지 500 nm 이하 범위에서 최대 방출을 가지며, 녹색 이미터는 500 초과 내지 560 nm 이하 범위에서 최대 방출을 가지고, 적색 이미터는 620 초과 내지 800 nm 이하 범위에서 최대 방출을 가진다.
짙은 청색 이미터는 바람직하게는 480 nm 미만, 보다 바람직하게는 470 nm 미만, 보다 더 바람직하게는 465 nm 미만 또는 심지어 460 nm 미만의 최대 방출을 가진다. 최대 방출은 통상적으로 420 nm 초과, 바람직하게는 430 nm 초과, 보다 바람직하게는 440 nm 초과 또는 심지어 450 nm 초과일 것이다.
따라서, 본 발명의 추가 양태는, 1000 cd/m2에서 8% 초과, 보다 바람직하게는 10% 초과, 보다 바람직하게는 13% 초과, 보다 더 바람직하게는 15% 초과 또는 심지어 20% 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나 420 nm 내지 500 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 490 nm, 보다 바람직하게는 440 nm 내지 480 nm, 보다 더 바람직하게는 450 nm 내지 470 nm의 최대 방출을 나타내고/나타내거나 500 cd/m2에서 100시간 초과, 바람직하게는 200시간 초과, 보다 바람직하게는 400시간 초과, 보다 더 바람직하게는 750시간 초과 또는 심지어 1000시간 초과의 LT80 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 추가 양태는, OLED의 방출이 0.45 미만, 바람직하게는 0.30 미만, 보다 바람직하게는 0.20 미만, 보다 더 바람직하게는 0.15 미만 또는 심지어 0.10 미만의 CIEy 색 좌표를 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가 양태는, 별개의 색상 포인트에서 광을 방출하는 OLED에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, OLED는 좁은 방출 밴드(작은 반치전폭(FWHM))를 가진 광을 방출한다. 일 양태에서, 본 발명에 따른 OLED는 주요 방출 피크의 FWHM이 0.30 eV 미만, 바람직하게는 0.25 eV 미만, 보다 바람직하게는 0.20 eV 미만, 보다 더 바람직하게는 0.19 eV 미만 또는 심지어 0.17 eV 미만인 광을 방출한다.
본 발명의 추가 양태는, ITU-R 권고 BT.2020(Rec. 2020)에 의해 정의된 바와 같이 원색(primary color) 청색(CIEx = 0.131이고, CIEy = 0.046)의 CIEx(= 0.131)이고, CIEy(= 0.046) 색 좌표에 근접한 CIEx이고, CIEy 색 좌표를 가진 광을 방출하고 따라서 초고해상도(UHD) 디스플레이, 예를 들어 UHD-TV에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 또 다른 양태는 0.02 내지 0.30, 바람직하게는 0.03 내지 0.25, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.20 또는 보다 더 바람직하게는 0.08 내지 0.18 또는 심지어 0.10 내지 0.15 사이의 CIEx 색 좌표 및/또는 0.00 내지 0.45, 바람직하게는 0.01 내지 0.30, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.20 또는 보다 더 바람직하게는 0.03 내지 0.15 또는 심지어 0.04 내지 0.10 사이의 CIEy 색 좌표의 방출이 나타나는 OLED에 관한 것이다.
추가 양태에서, 본 발명은 광전자 컴포넌트의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 경우, 본 발명의 유기 분자가 사용된다.
광전자 장치, 특히 본 발명에 따른 OLED는 증기증착법 및/또는 액상처리법 중 임의의 방법으로 제조될 수 있다. 따라서, 적어도 한 개의 층은
- 승화 공정에 의해 제조되거나,
- 유기 기상 증착 공정에 의해 제조되거나,
- 담체 기체 승화에 의해 제조되거나,
- 용액 처리되거나 인쇄된다.
광전자 장치, 특히 본 발명에 따른 OLED를 제조하기 위한 방법들은 당업계에 공지되어 있다. 서로 다른 층들이 후속적인 증착 공정의 방법에 의해 적합한 기판 상에 개별적으로 및 연속적으로 증착된다. 개별 층은 동일한 또는 상이한 증착 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
기상층작 공정은, 예를 들어 열(공)증착법, 화학적 기상증착법 및 물리적 기상증착법을 포함한다. 능동형 OLED 디스플레이의 경우, AMOLED 뒤판(backplane)이 기판으로서 사용된다. 개별 층은 적절한 용매를 이용하는 용액 또는 분산액으로부터 처리될 수 있다. 용액 증착 공정은, 예를 들어, 스핀 코팅, 딥 코팅, 및 제트 프린팅을 포함한다. 액상처리 공정은 선택적으로 불활성 분위기(예를 들어 질소 분위기)에서 수행될 수 있고, 용매는 당업계에 알려진 수단에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다.
실시예
일반 합성 반응식 I
일반 합성 반응식 I은 본 발명에 따른 유기 분자에 대한 합성 반응식을 제공하며, 식 중 R1 = R2, RXI = RXII, RIII = RVIII, RIV = RVII이고 RV = RVI이다:
전구체로의 대안적인 합성 경로:
3개의 카르바졸 유닛을 포함하는 유도체로의 합성 반응식(식 중, R1 = R2, RIII = RVIII, RXI = RXII, RIV = RVII이고 RV = RVI임):
유기 분자로의 일반 합성 반응식:
유기 분자로의 대안적인 합성 경로:
비대칭 전구체로의 일반 합성 반응식:
비대칭 전구체로의 일반 합성 반응식:
AAV1a 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 1-클로로-2,6-디브로모-4-플루오로벤젠[179897-90-6](1.0 당량), 삼인산칼륨[7778-53-2](2.2 당량), 및 상응하는 카바졸 유도체(1.1 당량)로 채운다. 건조 DMSO(4 mL/mmol 아릴 플루오르화물)를 첨가하고, 생성된 현탁액을 100℃에서 밤새 가열한다. 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 물 비커(400 mL)에 붓는다. 침전물을 여과하고 물로 충분히 세척한 다음 에탄올로 세척한다. 필터 케이크를 수집하고, 재결정화에 의해 정제하여 원하는 생성물 P-1.1을 고형분으로서 수득한다. (본원에서 [ ]에 제공된 숫자는 CAS 번호이다.)
AAV2a 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 1,3-디브로모-2-클로로벤젠 유도체 P-1.1a(1.0 당량), 디아릴아민 유도체(2.2 당량), Pd2(dba)3[51364-51-3](0.06 당량), 및 나트륨 터트-부톡시드[865-48-5](3.3 당량)로 채운다. 건조 톨루엔(10 mL/mmol P-1.1a) 및 트리-터트-부틸포스핀[13716-12-6](0.10 당량)을 첨가하고, 생성된 현탁액을 10분 동안 탈기하였다. 이어서, 혼합물을 110℃에서 밤새 가열한다. 실온까지 냉각시킨 후, 에틸 아세테이트와 물을 첨가하고, 상을 분리하고, 아세트산에틸로 수층을 추출하고, 합쳐진 유기층을 MgSO4를 이용해 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 조 생성물을 MPLC 또는 재결정화로 정제하여 상응하는 산물 P-1.2를 고형분으로서 수득한다.
AAV3 합성의 일반 절차:
2-구 플라스크를 진공 하에 화염 건조시키고, 진공 하에 실온까지 냉각시키고, N2로 다시 채운 뒤, 아릴 브롬화물 P-1.2(1.0 당량)로 채운다. -10℃에서, 펜탄[594-19-4] 중의 1.7 M 터트-부틸리튬 용액(2.0 당량)을 주사기로 첨가하고, 생성된 혼합물을 리튬화(lithiation)가 완료될 때까지 0℃에서 교반한다(일반적으로는 2시간, DMF에 이어 TLC로 ??칭하여 모니터링함). 0℃에서, 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란[61676-62-8](2.0 당량)을 주사기로 첨가하고, 혼합물을 실온까지 승온시켰다. 이어서, 혼합물을 반응이 완료될 때까지 70℃에서 가열한다(일반적으로는 1시간, DMF에 이어 TLC로 ??칭하여 모니터링함). 물과 아세트산에틸을 첨가하고, 상을 분리시키고, MgSO4를 이용해 유기층을 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 조 생성물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제하여 상응하는 보론 에스테르 P-1.3을 고형분으로서 수득한다.
AAV1b
합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 1-클로로-2,6-디브로로-4-플루오로벤젠[179897-90-6](1.0 당량), 디아릴아민 유도체(2.2 당량), Pd2(dba)3[51364-51-3](0.06 당량) 및 소듐 터트-부톡시드[865-48-5](3.3 당량)로 채운다. 건조 톨루엔(10 mL/mmol P-1.1a) 및 트리-터트-부틸포스핀[13716-12-6](0.10 당량)을 첨가하고, 생성된 현탁액을 10분 동안 탈기하였다. 이어서, 혼합물을 110℃에서 밤새 가열한다. 실온까지 냉각시킨 후, 에틸 아세테이트와 물을 첨가하고, 상을 분리하고, 아세트산에틸로 수층을 추출하고, 합쳐진 유기층을 MgSO4를 이용해 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 조 생성물을 MPLC 또는 재결정화로 정제하여 상응하는 산물 P-1.1b를 고형분으로서 수득한다.
AAV2b 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 아릴 플로오르화물 유도체 P-1.1b(1.0 당량), 삼인산칼륨[7778-53-2](2.2 당량), 및 상응하는 카바졸 유도체(1.1 당량)로 채운다. 건조 DMSO(4 mL/mmol 아릴 플루오르화물)를 첨가하고, 생성된 현탁액을 130℃에서 밤새 가열한다. 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 물 비커(400 mL)에 붓는다. 침전물을 여과하고 물로 충분히 세척한 다음 에탄올로 세척한다. 필터 케이크를 수집하고, 재결정화에 의해 정제하여 원하는 생성물 P-1.2를 고형분으로서 수득한다.
AAV4 합성의 일반 절차:
N2 하에, 2-구 플라스크를 2-브로모-1,3-디플루오로-5-요오드벤젠[155906-10-8](1.0 당량), 카바졸 유도체(1.0 당량), 구리 분말[7440-50-8](0.1 당량), 탄산칼륨[584-08-7](2.0 당량) 및 18-크라운-6[17455-13-9](0.05 당량)으로 채운다. 혼합물을 건조 오르토-디클로로벤젠 중에 현탁하고, 후속하여 150℃에서 48시간 동안 가열한다. 실온까지 냉각시킨 후, 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 클로로포름에 용해시킨다. 불용성 무기 화합물을 여과하고, 클로로포름으로 세척한다. 여액을 농축시키고, 잔류물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제한다. 원하는 산물 P-2.1을 고형분으로서 수득한다.
AAV5 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 아릴 플로오르화물 P-2.1(1.0 당량), 카바졸 유도체(3.0 당량), 및 삼인산칼륨[7778-53-2](6.0 당량)으로 채운다. 건조 DMSO(4 mL/mmol의 P-2.1)를 첨가하고, 생성된 현탁액을 130℃에서 밤새 가열한다. 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 물 비커(400 mL)에 붓는다. 침전물을 여과하고 물로 충분히 세척한 다음 에탄올로 세척한다. 필터 케이크를 수집하고, 재결정화에 의해 정제하여 원하는 산물 P-2.2를 고형분으로서 수득한다.
AAV6 합성의 일반 절차:
2-구 플라스크를 진공 하에 화염 건조시키고, 진공 하에 실온까지 냉각시키고, N2로 다시 채운 뒤, 아릴 브롬화물 P-2.2(1.0 당량)로 채운다. -10℃에서, 펜탄[594-19-4] 중의 1.7 M 터트-부틸리튬 용액(2.0 당량)을 주사기로 첨가하고, 생성된 혼합물을 리튬화가 완료될 때까지 0℃에서 교반한다(일반적으로는 2시간, DMF에 이어 TLC로 ??칭하여 모니터링함). 0℃에서, 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란[61676-62-8](2.0 당량)을 주사기로 첨가하고, 혼합물을 실온까지 승온시켰다. 이어서, 혼합물을 반응이 완료될 때까지 70℃에서 가열한다(일반적으로는 1시간, DMF에 이어 TLC로 ??칭하여 모니터링함). 물과 아세트산에틸을 첨가하고, 상을 분리시키고, MgSO4를 이용해 유기층을 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 조 생성물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제하여 상응하는 보론 에스테르 P-2.3을 고형분으로서 수득한다.
터트-부틸리튬 대신에, 세크-부틸리튬[598-30-1] 또는 n-부틸리튬[109-72-8]의 용액을 사용할 수 있다.
AAV7 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 보론 에스테르 P-1.3(1.0 당량) 또는 P-2.3(1.0 당량)으로 각각 채운다. 건조 클로로벤젠을 첨가한 후, 염화알루미늄[7446-70-0](10 당량) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(DIPEA)[7087-68-5](10 당량)을 첨가한다. 생성된 혼합물을, 반응이 완료될 때까지 120℃에서 가열한다 (보통 2 시간, TLC로 모니터링함). 실온까지 냉각한 후, 물을 사용해 반응물을 조심스럽게 ??칭한다. 이어서, 디클로로메탄을 첨가하고, 상을 분리하고, 수층을 디클로로메탄으로 추출한다. 합쳐진 유기층을 MgSO4를 이용해 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 잔류물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제하여 원하는 물질 M-1 또는 M-2를 고형분으로서 각각 수득한다.
AAV8 합성의 일반 절차:
2개의 적가 깔때기(dropping funnel), 환류 콘덴서, 및 자석 교반기가 장착된 화염 건조된 3-구 플라스크를 아릴 할라이드 P-1.2(1.0 당량) 또는 P-2.2(1.0 당량)으로 각각 채운다. 시스템을 비운 다음 N2로 채우기를 3회 반복한다. 터트-부틸벤젠을 첨가하고, 생성된 용액을 15분 동안 탈기한다. -10℃에서, 펜탄 중의 1.7 M 터트-부틸리튬[594-19-4] 용액(2.0 당량)을 첨가하고, 냉각조를 제거하고, 혼합물을 60℃에서 2시간 동안 가열한다. 이어서, 냉각 트랩을 사용해 진공 중에 혼합물을 수 밀리리터까지 농축시킨다. 그런 다음, 혼합물을 다시 -10℃까지 다시 냉각시키고, 이어서 제1 적가 깔때기를 통해 보론 트리브로마이드[10294-33-4](2.0 당량)를 첨가한다. 냉각조를 제거하고, 혼합물을 30분 동안 실온에서 교반한다. 이어서, 혼합물을 0℃까지 냉각시키고, 제2 적가 깔때기를 통해 N,N-디이소프로필에틸아민(DIPEA)[7087-68-5](3.0 당량)을 첨가한다. 냉각조를 제거하고, 혼합물을 100℃에서 밤새 가열한다. 실온까지 냉각시킨 후, 혼합물을 아세트산칼륨 수용액에 붓고 30분 동안 교반한다. 침전물을 여과하고, 물로 세척하고, 디클로로메탄으로 용해시킨다. 수성 여액을 디클로로메탄으로 추출하고, 유기층을 MgSO4를 이용해 건조시키고, 여과한다. 합쳐진 디클로로메탄 용액을 농축시키고, 재결정화 또는 MPLC를 통해 잔류물을 정제한다. 원하는 물질 M-1 또는 M-2를 고형분으로서 각각 수득한다.
아릴 브로마이드의 P-2.2의 경우, 터트-부틸리튬 대신에 세크-부틸리튬[598-30-1] 또는 n-부틸리튬[109-72-8]의 용액을 사용할 수 있다.
AAV9 합성의 일반 절차:
N2 분위기 하에, 2-구 플라스크를 1-브로모-2-클로로-3,5-디플루오로벤젠[187929-82-4](1.0 당량), 카바졸 유도체(2.0 당량), 및 삼인산칼륨[7778-53-2](4.0 당량)으로 채운다. 건조 DMSO를 첨가하고, 생성된 혼합물을 130℃에서 밤새 가열한다. 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 과량의 물에 부었다. 유리 섬유 필터를 사용해 침전된 고형분을 여과하고, 물로 충분히 세척한 다음 에탄올로 세척한다. 잔류 고형분을 디클로로메탄 또는 클로로포름에 용해시키고, 생성된 용액을 MgSO4를 이용해 건조시키고, 여과하고 농축시킨다. 잔류물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제하여 원하는 물질 P-3.1을 고형분으로서 수득한다.
AAV10 합성의 일반적 절차:
2-구 플라스크를 기질 P-3.1(1.0 당량), 디아릴아민 유도체(1.1 당량), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐[51364-51-3](0.03 당량), 및 소듐 터트-부톡시드[865-48-5](1.7 당량)로 채운다. 플라스크를 비우고 N2로 다시 채운다. 이어서, 건조 톨루엔을 첨가하고, 생성된 현탁액을 10분 동안 탈기한다. 그 후, 혼합물을 110℃에서 밤새 가열한다. 실온까지 냉각시킨 후, 아세트산에틸과 물을 첨가하고, 상을 분리하고, 아세트산에틸로 수층을 추출한다. 합쳐진 유기층에 숯 및 Celite®(kieselgur)를 첨가하고, 실온에서 15분 동안 교반한다. 고형분을 여과하고, 아세트산에틸로 세척하고, 여액을 농축시킨다. 잔류물을 재결정화 또는 MPLC에 의해 정제한다. 원하는 산물 P-3.2를 고형분으로서 수득한다.
AAV11 합성의 일반 절차:
전술한 바와 같이 P-3.2의 붕소화(borylation)를 수행한다( AAV3 참조). 상응하는 보론 에스테르 P-3.3을 고형분으로서 수득한다.
AAV12 합성의 일반 절차:
P-3.3에서 시작하여 전술한 바와 같이 표적 물질 M-3의 합성을 수행한다( AAV7 참조). 해당 표적 물질 M-3을 고형분으로서 수득한다.
순환 전압 전류법
순환 전압 전류도(cyclic voltammogram)를 디클로로메탄 또는 적합한 용매 및 적합한 지지 전해질(supporting electrolyte)(예를 들어 0.1 mol/L의 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트) 내에서 10-3 mol/L 농도의 유기 분자를 포함하는 용액으로부터 측정한다. 측정은 실온의 질소 분위기 하에서 3-전극 조립체(작동 전극 및 상대 전극: Pt 와이어, 기준 전극: Pt 와이어)를 이용하여 수행하고, 내부 표준으로서 FeCp2/FeCp2 +를 사용하여 교정(calibrate)한다. HOMO 데이터를 포화 칼로멜 전극(SCE)에 대한 내부 표준으로서 페로센(ferrocene)을 사용하여 보정하였다.
밀도 함수 이론 계산
분자 구조를 BP86 함수 및 동일성 접근법(RI)의 분해능을 이용하여 최적화한다. 여기 에너지를 시간-의존적 DFT(TD-DFT) 방법을 이용하여 BP86으로 최적화된 구조를 사용하여 계산한다. 오비탈 및 여기 상태 에너지를 B3LYP 함수를 이용하여 계산한다. 수치 적분을 위해 Def2-SVP 기저계(basis set) 및 m4-그리드를 사용한다. 모든 계산에 Turbomole 프로그램 패키지를 사용한다.
광물리적 측정
시료 전처리: 스핀-코팅
장비: Spin150, SPS euro.
시료 농도는 10 mg/ml이며, 적합한 용매 내에서 용해시킨다.
프로그램: 1) 400 U/분에서 3초; 1000 Upm/초에서 1000 U/분으로 20초 3) 1000 Upm/초에서 4000 U/분으로 10초. 코팅 후, 필름을 70℃에서 1분 동안 건조한다.
광루미네선스 분광법 및 TCSPC(시간-상관 단광자 계수법(time-correlated single-photon counting))
정상-상태 방출 분광법을 150 W 제논 아크 램프, 여기 및 방출 단색화 장치(monochromator), Hamamatsu R928 광전자 배증관(photomultiplier) 및 시간-상관 단광자 계수법 옵션이 구비된, Horiba Scientific사의 모델 플루오로Max-4에 의해 측정한다. 방출 및 여기 스펙트럼을 표준 보정 피트(correction fit)를 사용하여 보정한다.
여기 상태 수명을, FM-2013 장비 및 Horiba Yvon TCSPC 허브를 이용한 TCSPC 방법을 사용하여 동일한 시스템을 이용하여 확인한다.
여기원(excitation source):
NanoLED 370(파장: 371 nm, 펄스 폭: 1.1 ns)
NanoLED 290(파장: 294 nm, 펄스 폭: <1 ns)
SpectraLED 310(파장: 314 nm)
SpectraLED 355(파장: 355 nm).
데이터 분석(지수 맞춤(exponential fitting))을 소프트웨어 스위트 DataStation 및 DAS6 분석 소프트웨어를 사용하여 수행한다. 카이-제곱-테스트(chi-squared-test)를 사용하여 피트(fit)를 명시한다.
광루미네선스 양자 수율 측정
광루미네선스 양자 수율(PLQY) 측정을 위해 Absolute PL Quantum Yield Measurement C9920-03G 시스템(Hamamatsu Photonics사)을 사용한다. 양자 수율 및 CIE 좌표를 소프트웨어 U6039-05 버전 3.6.0을 사용하여 확인한다.
최대 방출을 nm로 기록하며, 양자 수율은 Φ%로 기록하고, CIE 좌표는 x, y 값으로 기록한다.
PLQY는 다음의 프로토콜을 사용하여 결정한다:
1) 품질 보증: 에탄올에 용해된 안트라센(알려진 농도)을 기준으로서 사용한다.
2) 여기 파장: 유기 분자의 최대 흡수를 결정하고, 분자를 이 파장을 이용하여 여기시킨다.
3) 측정
양자 수율은 질소 대기 하에서 용액 또는 필름의 시료에 대해 측정한다. 수율은 다음 식을 사용하여 계산된다:
식 중, n광자는 광자 수이고, Int.는 강도를 나타낸다.
광전자 장치의 제조 및 특성 분석
본 발명에 따른 유기 분자를 포함하여, OLED 장치와 같은 광전자 장치는 진공-증착법을 통해 제조될 수 있다. 하나의 층이 2개 이상의 화합물을 포함하는 경우, 하나 이상의 화합물의 중량%는 %로 주어진다. 총 중량% 값은 100%이므로, 값이 주어지지 않더라도 이러한 화합물의 분획은 주어진 값과 100% 간의 차이와 동일하다.
완전히 최적화되지 않은 OLED는 표준 방법을 사용하고, 전계발광 스펙트럼, 포토다이오드에 의해 검출된 광으로부터 계산된 강도에 의존하는 외부 양자 효율(%로 측정됨) 및 전류를 측정하여 특징화된다. OLED 장치 수명은 일정한 전류 밀도로 작동하는 동안 휘도(luminance)의 변화로부터 추출한다. LT50 값은 측정된 휘도가 초기 휘도의 50%까지 감소되는 시점에 상응하고, 유사하게, LT80은 측정된 휘도가 초기 휘도의 80%까지 감소되는 시점에 상응하며, LT95는 측정된 휘도가 초기 휘도의 95%까지 감소되는 시점에 상응하는 등이다.
가속화된 수명 측정을 수행한다(예를 들어 증가된 전류 밀도를 적용하여). 예를 들어, 500 cd/m2에서 LT80의 값은 다음 식을 사용하여 결정된다:
식 중, L 0 은 적용된 전류 밀도에서 초기 휘도를 의미한다.
값들은 몇몇(통상적으로 2 내지 8개) 픽셀들의 평균에 상응하고, 이들 픽셀들 사이의 표준 편차가 주어진다.
HPLC-MS
HPLC-MS 분석은 MS-검출기(Thermo LTQ XL)를 갖춘 Agilent(1100 시리즈)에 의해 HPLC 상에서 수행된다.
예시적으로, 전형적인 HPLC 방법은 다음과 같다: Agilent의 역상 컬럼 4.6 mm x 150 mm, 입자 크기 3.5 μm(ZORBAX Eclipse Plus 95Å C18, 4.6 x 150 mm, 3.5 μm HPLC 컬럼)가 HPLC에 사용된다. HPLC-MS 측정은 다음의 구배를 따라서
다음의 용매 혼합물을 사용하여 실온(rt)에서 수행된다:
측정을 위해, 분석물의 0.5 mg/ml 농도의 용액에서 주입 부피 5 μL를 취한다.
프로브의 이온화는 대기압 화학적 이온화(APCI) 소스를 양성(APCI +) 또는 음성(APCI -) 이온화 모드 중 하나에서 사용하여 수행된다.
농도 의존적 스펙트럼 순도
본원에 기술된 유기 분자는 특히, 농도가 증가함에 따라 도핑된 필름에서 광루미네선스(PL) 스펙트럼의 확장를 야기하는 것으로 알려진 분자간 응집체를 형성하는 경향의 큰 감소를 포함한다. 농도가 증가할 때 도핑된 필름(예컨대, PMMA 매트릭스에서 유기 분자의 1 wt%를 함유하는 스핀 코팅된 박막)에서의 이러한 스펙트럼 확장의 측정치는 농도 의존적 스펙트럼 순도(CDSP) 값이다.
CDSP는 다음 관계로 표시되며:
식 중, λ max 는 nm 단위로 주어진 유기 분자의 PL 스펙트럼의 최대값이고, CIEy는 유기 분자의 PL 스펙트럼으로부터 추론한 CIEy (국제 조명 위원회) 좌표이며, c는 도핑된 필름 중 유기 분자의 wt% 농도이다.
CDSP는 다음과 같이 해석될 수 있다:
동일한 농도의 도핑된 필름에서 2개의 상이한 유기 분자가 비슷한 λ max 를 갖는 경우, CDSP가 더 낮은 것이 스펙트럼 순도의 측면에서 바람직하다. 특히, 2가지 농도 간의 차이(ΔCDSP)가 재료의 응집 경향이 높은지 여부를 표시하고; ΔCDSP 값이 낮을수록 재료의 응집 경향이 낮아진다.
특히, 농도(c)가 2 wt% 이상인 경우에 비슷한 값이 얻어진다.
[표] PMMA 도핑된 필름에서의 실시예의 광형광 PL 파라미터
상기 표는 본원에 기술된 실시예 1 및 실시예 3이 DABNA 및 비교 실시예와 비교하여 감소된 응집 경향을 보인다는 것을 나타낸다.
실시예 1
실시예 1은,
디페닐아민[122-39-4]을 아민 성분으로서 사용한 AAV1b (95% 수율);
2,7-디페닐-9H-카바졸[42448-04-4]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV2b (69% 수율);
및 터트-부틸리튬(펜탄 중 1.7 M 용액)[594-19-4]을 베이스로서 사용한 AAV8 (15% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 738.4(7.24분).
실시예 1(PMMA 중 5 wt%)의 최대 방출은 445 nm(2.79 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.15 eV이고 CIEy 좌표는 0.05이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 92%이다.
실시예 2
실시예 2는,
2,7-디페닐-9H-카바졸[42448-04-4]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV1a (94% 수율),
비스(4-터트-부틸페닐)아민[4627-22-9]을 디아릴아민 성분으로서 사용한 AAV2a (37% 수율),
AAV3 (85% 수율),
및 AAV7(67% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 962.8 (11.23분).
실시예 2(PMMA 중 10 wt%)의 최대 방출은 448 nm(2.77 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.15 eV이고 CIEy 좌표는 0.08이다.
실시예 3
실시예 3은,
비스(4-바이페닐)아민[102113-98-4]을 아민 성분으로서 사용한 AAV1b (79% 수율),
2,7-디페닐-9H-카바졸[42448-04-4]을 디아릴아민 성분으로서 사용한 AAV2b (80% 수율),
AAV3 (78% 수율),
및 AAV7(92% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 1042.7(10.33분).
실시예 3(PMMA 중 5 wt%)의 최대 방출은 460 nm(2.70 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.14 eV이고 CIEy 좌표는 0.09이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 68%이다.
실시예 4
실시예 4는,
2,7-디페닐-9H-카바졸[42448-04-4]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV1a (96% 수율),
N-[4-(1,1-디메틸에틸)페닐][1,1':3',1''-테르페닐]-5'-아민[1372776-52-7]을 디아릴아민 성분으로서 사용하고, 다음과 같이 합성한(77% 수율) AAV2a (65% 수율):
및 AAV8 (10% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 1154.7(11.88분).
실시예 4(PMMA 중 1 wt%)의 최대 방출은 444 nm(2.79 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.15 eV이고 CIEy 좌표는 0.04이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 88%이다.
실시예 5
실시예 5는,
비스(4-바이페닐)아민[102113-98-4]을 아민 성분으로서 사용한 AAV1b (79% 수율),
2,7-디터트-부틸-9H-카바졸[69386-35-2]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV2b (81% 수율),
및 AAV8(37% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 1002.8(10.55분).
실시예 5(PMMA 중 5 wt%)의 최대 방출은 459 nm(2.70 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.14 eV이고 CIEy 좌표는 0.09이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 79%이다.
실시예 6
실시예 6은,
2,7-디페닐-9H-카바졸[42448-04-4]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV1a (79% 수율),
3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-N-페닐-벤젠아민[1942085-96-2]을 디아릴아민 성분으로서 사용하고, 다음과 같이 합성한(91% 수율) AAV2a (82% 수율):
AAV3 (58% 수율),
및 AAV7(51% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 962.9(10.95분).
실시예 6(PMMA 중 5 wt%)의 최대 방출은 444 nm(2.79 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.16 eV이고 CIEy 좌표는 0.06이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 80%이다.
비교 실시예
비교 실시예는,
디페닐아민[122-39-4]을 아민 성분으로서 사용한 AAV1b (96% 수율),
카바졸[86-74-8]을 카바졸 성분으로서 사용한 AAV2b (59% 수율),
AAV3 (70% 수율),
및 AAV7(37% 수율)에 따라 합성하였다.
MS(HPLC-MS, 양 이온화 모드), m/z(유지 시간): 586.4 (8.07분).
비교 실시예(PMMA 중 5 wt%)의 최대 방출은 445 nm(2.79 eV)에서 발생하고, 반치전폭(FWHM)은 0.18 eV이고 CIEy 좌표는 0.05이다.
실시예 D1
실시예 2를 다음의 층 구조로 제조된 OLED D1에서 시험하였다:
OLED D1은 1000 cd/m2에서 10.1%의 외부 양자 효율(EQE)을 달성하였다. FWHM이 3.52 V에서 22 nm일 때 최대 방출은 452 nm에서 발생한다. 상응하는 CIEy 값은 0.05이다.
실시예 D2
실시예 3을 다음의 층 구조로 제조된 OLED D2에서 시험하였다:
OLED D2는 1000 cd/m2에서 9.4%의 외부 양자 효율(EQE)을 달성하였다. FWHM이 3.42 V에서 22 nm일 때, 최대 방출은 462 nm에서 발생한다. 상응하는 CIEy 값은 0.07이다.
실시예 D3
실시예 4는 다음의 층 구조로 제조된 OLED D3에서 시험하였다:
OLED D3은 1000 cd/m2에서 8.9%의 외부 양자 효율(EQE)을 달성하였다. FWHM이 3.55 V에서 22 nm일 때 최대 방출은 450 nm에서 발생한다. 상응하는 CIEy 값은 0.04이다.
실시예 D4
실시예 5는 다음의 층 구조로 제조된 OLED D4에서 시험하였다:
OLED D4는 1000 cd/m2에서 10.6%의 외부 양자 효율(EQE)을 달성하였다. FWHM이 3.67 V에서 22 nm일 때 최대 방출은 460 nm에서 발생한다. 상응하는 CIEy 값은 0.07이다.
실시예 D5
실시예 6은 다음의 층 구조로 제조된 OLED D5에서 시험하였다:
OLED D5는 1000 cd/m2에서 7.8%의 외부 양자 효율(EQE)을 달성하였다. FWHM이 3.59 V에서 24 nm일 때, 최대 방출은 448 nm에서 발생한다. 상응하는 CIEy 값은 0.05이다.
본 발명의 유기 분자의 추가적인 실시예들
Claims (14)
- 화학식 I의 구조를 포함하는 유기 분자로서:
식 중,
각각의 경우에 n = 0 또는 1이고;
각각의 경우에 m = 1 - n이고;
각각의 경우에 o = 0 또는 1이고;
각각의 경우에 p = 1 - o이고;
T는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2;로 이루어진 군으로부터 선택되고;
V는 직접 결합, NR3, Si(R3)2, C(R3)2, BR3, O, S, S(O) 및 S(O)2;로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Z는 각각의 경우 직접 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2;로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고;
R1, R2, R3, R4, RI, RII, RIII, RIV, RV, RVI, RVII, RVIII, RIX, RX, RXI, RXII, RXIII 및 RXIV는 각각의 경우
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, 할로겐,
C1-C40-알킬(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-티오알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알케닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알키닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C6-C60-아릴(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환됨), 및
C3-C57-헤테로아릴(선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환됨)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고;
Ra 및 Rb는 각각의 경우
N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, 할로겐,
C1-C40-알킬(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C1-C40-티오알콕시(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알케닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C2-C40-알키닐(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2-기는 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 선택적으로 치환됨),
C6-C60-아릴(선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환됨),
C3-C57-헤테로아릴(하나 이상의 치환기 R5로 선택적으로 치환됨), 및
Ra, Rb 및 R5로 이루어진 군으로부터 선택된 다른 치환기 중 하나 이상을 갖는 고리 폐쇄에 의해 형성된 단환 또는 다환식 고리 시스템, 지방족 고리 시스템, 방향족 고리 시스템 및/또는 벤조-축합 고리 시스템으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고;
R5는 각각의 경우 서로 독립적으로 수소, 중수소, OPh, SPh, CF3, CN, F, Si(C1-C5-알킬)3, Si(Ph)3,
C1-C5-알킬(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C1-C5-알콕시(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C1-C5-티오알콕시(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C2-C5-알케닐(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C2-C5-알키닐(선택적으로 하나 이상의 수소 원자가 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해 서로 독립적으로 치환됨),
C6-C18-아릴(하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 선택적으로 치환됨),
C3-C17-헤테로아릴(하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 선택적으로 치환됨),
N(C6-C18-아릴)2,
N(C3-C17-헤테로아릴)2, 및
N(C3-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는, 유기 분자. - 제1항에 있어서,
화학식 Ia의 구조를 포함하되:
식 중,
T는 직접 결합 및 C(R3)2로 이루어진 군으로부터 선택되고;
V는 직접 결합 및 C(R3)2로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 분자. - 제1항에 있어서,
화학식 Ib의 구조를 포함하는 유기 분자:
- 제1항에 있어서,
화학식 Ic의 구조를 포함하는 유기 분자:
- 제1항에 있어서,
R1, R2, RIV 및 RVII는 각각의 경우
Me, tBu, m-테르페닐, p-테르페닐, CN,
Ph(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
피리디닐(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨)로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는, 유기 분자. - 제1항에 있어서,
Ra 및 Rb는 각각의 경우
Ph(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
피리디닐(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
카바졸릴(Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환됨),
및 N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는, 유기 분자. - 제1항에 있어서,
Ra는 Rb와 동일한, 유기 분자. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 사용하는 방법으로서, 상기 유기 분자를 광전자 장치의 발광 이미터로서 사용하는 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 광전자 장치는
- 유기 발광 다이오드(OLED),
- 발광 전기화학 전지,
- OLED-센서,
- 유기 다이오드,
- 유기 태양 전지,
- 유기 트랜지스터,
- 유기 전계효과 트랜지스터,
- 유기 레이저, 및
- 하향 변환 요소(down-conversion element)로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법. - 조성물로서,
(a) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자로서, 이미터 및/또는 호스트 형태의 유기 분자,
(b) 유기 분자와 상이한 이미터 및/또는 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로, 염료 및/또는 용매를 포함하는, 조성물. - 광전자 장치로서,
제1항 내지 제7항 중 어느 하나에 따른 유기 분자 또는 조성물을 포함하고,
상기 조성물은
(a) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자로서, 이미터 및/또는 호스트 형태의 유기 분자,
(b) 유기 분자와 상이한 이미터 및/또는 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로, 염료 및/또는 용매
를 포함하고,
상기 광전자 장치는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 레이저, 및 하향-변환 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 장치의 형태인, 광전자 장치. - 제11항에 있어서,
- 기판,
- 애노드,
- 캐소드, 및
- 상기 애노드와 캐소드 사이에 배치되고, 상기 유기 분자 또는 조성물을 포함하는 발광층
을 포함하고, 상기 애노드와 캐소드는 상기 기판 상에 배치되는, 광전자 장치. - 광전자 장치의 제조 방법으로서,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자 또는 조성물을 사용하고,
상기 조성물은
(a) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자로서, 이미터 및/또는 호스트 형태의 유기 분자,
(b) 유기 분자와 상이한 이미터 및/또는 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로, 염료 및/또는 용매
를 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
진공 증착법에 의해 유기 분자를 처리하거나 용액으로부터 유기 분자를 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
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