KR102541443B1 - 청색광을 방출하는 유기 전계발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호스트 물질 HB, 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광 (TADF) 물질 EB, 및 제 2 TADF 물질 SB를 포함하는 발광층 B을 포함하는 유기 전계발광 소자로서, SB가 에너지를 EB에 전달하고 EB가 420 내지 500 nm의 방출 최대로 TADF를 방출하는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 호스트 물질 HB, 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광 (TADF) 물질 EB, 및 제 2 TADF 물질 SB를 포함하는 발광층 B을 포함하는 유기 전계발광 소자로서, SB가 에너지를 EB에 전달하고 EB가 420 내지 500 nm의 방출 최대로 TADF를 방출하는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.
유기물을 기반으로 하는 하나 이상의 발광층을 함유하는 유기 전계발광 소자, 예컨대, 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학적 셀(LEC) 및 발광 트랜지스터가 점점 중요해지고 있다. 특히, OLED는 전자 제품, 예컨대, 스크린, 디스플레이 및 조명 소자을 위한 유망한 소자이다. 무기물을 필수로 기반으로 하는 대부분의 전계발광 소자와는 대조적으로, 유기물을 기반으로 하는 유기 전계발광 소자는 흔히 오히려 가요성이고 특히 얇은 층으로 생산 가능하다. 현재 이미 구입 가능한 OLED-기반 스크린 및 디스플레이는 특히 유익한 밝은 색상(brilliant color), 대조를 지니고 있으며, 이들의 에너지 소비와 관련하여 비견되게 효율적이다.
광을 생성시키는 유기 전계발광 소자의 중요한 요소는 애노드와 캐소드 사이에 높이는 발광층이다. 전압(및 전류)가 유기 전계발광 소자에 인가되는 때에, 정공(hole)과 전자가 애노드 및 캐소드로부터 각각 방광층에 주입된다. 전형적으로는, 정공 수송층이 발광층과 애노드 사이에 자리하고, 전자 수송층이 발광층과 캐소드 사이에 자리된다. 상이한 층이 순차적으로 배치된다. 이어서, 높은 에너지의 엑시톤(exciton)이 정공과 전자의 조합에 의해서 생성된다. 그러한 여기된 상태(예, 단일항 상태, 예컨대, S1 및/또는 삼중항 상태, 예컨대, T1)의 바닥 상태(S0)로의 붕괴가 바람직하게는 광 방출을 유도한다.
효율적인 에너지 수송 및 방출을 가능하게 하기 위해서, 유기 전계발광 소자는 하나 이상의 호스트 화합물 및 도펀트로서의 하나 이상의 이미터 화합물을 포함한다.
따라서, 유기 전계발광 소자를 생성시키는 때의 과제는 요망되는 광 스펙트럼을 얻고 적합한 (긴) 수명을 달성하기 위한 소자의 발광 수준(즉, 전류당 휘도(brightness per current))의 개선이다.
작은 CIEy 값에 의해서 표현될 수 있는 가시광 스펙트럼의 디프 블루 영역(deep blue region)에서 발광하는 효율적이고 안정한 OLED가 아직 없다. 따라서, 특히 디프 블루 범위에서, 긴 수명 및 높은 양자 수율을 나타내는 유기 전계발광 소자에 대한 충족되지 않은 기술적 요구가 여전히 존재한다.
놀랍게도, 하나의 열적으로 활성화된 지연 형광(TADF) 물질 및 호스트 물질을 포함하는 유기 전계발광 소자의 발광층이 우수한 수명 및 양자수율을 갖고 디프 블루 방출을 나타내는 유기 전계발광 소자를 제공한다는 것이 밝혀졌다. 여기에서, TADF 물질 중 하나, 특히, 낮은 단일항 상태 에너지 준위를 갖는 하나는 에너지를, 특히, 높은 단일항 상태 에너지 준위를 갖는 다른 TADF 물질에 전달하고, 이러한 에너지는 420 내지 500 nm의 방출 최대를 갖는다.
따라서, 본 발명의 일 양태는,
(i) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1H 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1H를 갖는 호스트 물질 HB;
(ii) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1E 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1E를 갖는 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광(first thermally activated delayed fluorescence: TADF) 물질 EB; 및
(iii) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1S 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1S를 갖는 제 2 TADF 물질 SB를 포함하는 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자로서,
SB가 에너지를 EB에 전달하고, EB가 열적으로 420 내지 500 nm의 방출 최대를 갖는 활성화된 지연 형광을 방출하고, 하기 식(1) 내지 식(4)에 의해서 표현되는 관계가 적용되는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다:
S1H > S1E (1)
S1H > S1S (2)
S1E > S1S (3)
T1H > T1S (4).
본 발명에 따르면, 호스트 물질 HB의 최저 여기된 단일항 상태는 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광(TADF) 물질 EB의 최저 여기된 단일항 상태보다 에너지가 더 높다. 호스트 물질 HB의 최저 여기된 단일항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 단일항 상태보다 에너지가 더 높다. 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 단일항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 단일항 상태보다 에너지가 더 높다. 호스트 물질 HB의 최저 여기된 삼중항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 더 높다.
본원에서 사용된 용어 "TADF 물질"와 "TADF 이미터"는 상호 교환적으로 이해될 수 있다. 용어 "이미터(emitter)" 또는 "이미터 화합물" 등 중 하나가 사용되는 때에, 이는 바람직하게는 본 발명의 TADF 물질이, 특히, EB 및 SB 각각으로 지정된 어느 하나 또는 이들을 의미함이 이해될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 호스트 물질 HB의 최저 여기된 삼중항 상태는 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 더 높다: T1H > T1E.
대안적으로, 호스트 물질 HB의 최저 여기된 삼중항 상태는 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 더 낮을 수 있다: T1H < T1E. 따라서, 호스트의 최저 여기된 삼중항 상태가 이미터의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 낮은 상태에 있는, 시스템에 대한 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해서 예상될 수 있는 호스트 물질 HB과 제 1 TADF 물질 EB 사이의 삼중항-삼중항 켄칭(triplet-triplet quenching)이 제 2 TADF 물질 EB를 통한 여기 경로로 인해서 전형적으로는 발생하지 않는다.
바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 삼중항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 더 높다: T1E > T1S.
바람직한 구체예에서, 다음 관계가 적용된다: S1E > S1S ≥ T1E > T1S 및 S1E - T1S ≤ 0.4 eV. 달리 설명하면, 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 단일항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 단일항 상태보다 에너지가 더 높으며, 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 단일항 상태는 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 삼중항 상태와 적어도 동일하거나 그보다 더 높거나, 그와 동일하고, 제 1 TADF 물질 EB의 최저 여기된 삼중항 상태는 제 2 TADF 물질 SB의 최저 여기된 삼중항 상태보다 에너지가 더 높다. 바람직한 구체예에서, 모든 4 가지의 상태는 0.4 eV 또는 그 미만의 범위(즉, 에너지 차이) 내에, 바람직하게는 0.3 eV 또는 그 미만의 범위 내에, 특히, 0.2 eV 또는 그 미만의 범위의 범위 내에 있다.
TADF 물질 EB 및 SB의 최저 여기된 단일항과 삼중항 상태 사이의 낮은 에너지 차이로 인해서, EB 및 SB의 상이항 상태 사이의 엑시톤 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 상이한 다중도(multiplicity)의 상태들 사이의 전달이 낮은 에너지 차이로 인해서 가능해질 수 있다.
이는,
(a) 하나의 TADF 물질의 단일항 상태로부터 다른 TADF 물질의 단일항 상태로,
(b) 하나의 TADF 물질의 삼중항 상태로부터 다른 TADF 물질의 삼중항 상태로,
(c) 하나의 TADF 물질의 단일항 상태로부터 다른 TADF 물질의 삼중항 상태로, 및/또는
(d) 하나의 TADF 물질의 삼중항 상태로부터 다른 TADF 물질의 단일항 상태로의 에너지 전달을 포함할 수 있다.
흥미롭게도, 본 발명의 EB 및 SB의 다양한 조합에서, 에너지 전달은 또한 더 낮은 에너지 준위 뿐만 아니라 더 높은 에너지 준위에 대해서, 예시적으로는,
(a) T1S로부터 S1E로,
(b) S1S로부터 T1E로,
(c) T1E로부터 S1S로,
(d) S1E로부터 T1S로,
(e) S1S로부터 S1E로,
(f) S1E로부터 S1S로,
(g) T1S로부터 T1E로, 및/또는
(h) T1E로부터 T1S로 발생할 수 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 광전자 소자의 방출 밴드에 대한 주요 분포는 SB로부터 EB로의 에너지의 충분한 전달을 나타내는 EB의 방출에 기인될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 소자의 방출은 유사한 소자 구조 및 이미터로서 TADF 물질 SB를 포함하는 방출층을 갖는 소자에 비해서 블루-이동(blue-shifted)을 나타낸다.
특히 흥미로운 것은, 본 발명의 EB와 SB의 조합에 따라서, 더 낮은 에너지 상태로부터의 에너지가 또한 다른 화합물의 더 높은 에너지 상태로 전달될 수 있다는 것이다. TADF 이미터에서 발생하는 역계간전이(reversed intersystem crossing: RISC)를 고려하면, 본 발명의 EB와 SB의 조합이 더 높은 에너지의 TADF 물질 EB의 특히 높은 방출을 유도할 수 있다. 이는 요망되는 블루 이동을 유도할 수 있다.
본 발명에 따르면, TADF 물질은 그것이 0.4 eV 미만, 바람직하게는 0.3 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.2 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.1 eV 미만 또는 0.05 eV 미만의, 최저 여기된 단일항 상태 (S1)와 최저 여기된 삼중항 상태 (T1)의 에너지 차이에 상응하는 ΔEST 값을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본원에서 기재된 바와 같이, 용어 유기 전계발광 소자와 광전발광 소자는 최광의로 호스트 물질 HB, 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB를 포함한 발광층 B 를 포함하는 어떠한 소자로서 이해될 수 있다.
유기 전계발광 소자는 가시광 또는 근자외선(UV) 범위, 즉, 380 내지 800 nm의 파장의 범위의 광을 방출하기에 적합한 유기 재료를 기반으로 하는 어떠한 소자로서 이해될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유기 전계발광 소자는 가시광선 범위, 즉, 400 내지 800 nm의 광을 방출할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 유기 전계발광 소자는 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학적 셀(light emitting electrochemical cell: LEC), 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 소자이다.
특히 바람직하게는, 유기 전계발광 소자는 유기 발광 다이오드(OLED)이다. 임의로, 유기 전계발광 소자는 대체로 불투명, 반투명 또는 (본질적으로는) 투명할 수 있다.
본 발명의 맥락에서 사용된 용어 "층"은 바람직하게는 광범위한 평면 기하구조를 갖는 바디이다. 발광층 B은 바람직하게는 1 mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 mm 이하, 더욱 바람직하게는 10 μm 이하, 더욱 바람직하게는 1 μm 이하, 특히 0.1 μm 이하의 두께를 갖는다.
바람직한 구체예에서, 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광 (TADF) 물질 EB은 유기 TADF 이미터이다. 본 발명에 따르면, 유기 이미터 또는 유기 물질은 이미터 또는 물질(우세하게는)이 원소, 수소, 탄소, 질소 및 임의로 불소 및 임의로 산소로 이루어 짐을 의미한다. 특히 바람직하게는, 그것은 어떠한 전이 금속을 함유하지 않는다.
바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 유기 TADF 이미터이다. 바람직한 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 유기 TADF 이미터이다. 더욱 바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB는 둘 모두가 유기 TADF 이미터이다.
특히 바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 TADF 물질 EB는 블루 TADF 이미터, 바람직하게는 디프-블루 TADF 이미터이다.
본 기술분야에서의 전문가는 발광층 B이 전형적으로는 본 발명의 유기 전계발광 소자에 혼입될 것이라는 것을 알 것이다. 바람직하게는, 그러한 유기 전계발광 소자는 적어도 하기 층, 즉, 적어도 하나의 발광층 B, 적어도 하나의 애노드 층 A 및 적어도 하나의 캐소드 층 C를 포함한다.
바람직하게는, 애노드 층 A은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 흑연, 도핑된 규소, 도핑된 게르마늄, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤, 도핑된 폴리티오펜, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 함유한다.
바람직하게는, 캐소드 층 C은 Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, In, W, Pd, LiF, Ca, Ba, Mg, 및 이들의 둘 이상의 혼합물 또는 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 함유한다.
바람직하게는, 발광층 B는 애노드 층 A과 캐소드 층 C 사이에 위치된다. 따라서, 일발적인 셋업은 바람직하게는 A - B - C이다. 이는 물론 하나 이상의 임의의 추가의 층의 존재를 배제하지 않는다. 이들은 A, B 및/또는 C의 각 측에 존재할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 유기 전계발광 소자는, 적어도, 하기 층, 즉,
A) 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 흑연, 도핑된 규소, 도핑된 게르마늄, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤, 도핑된 폴리티오펜, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 함유하는 애노드 층 A;
B) 발광층 B; 및
C) Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, In, W, Pd, LiF, Ca, Ba, Mg, 및 이들의 둘 이상의 혼합물 또는 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 함유하는 캐소드 층 C를 포함하고,
여기에서, 발광층 B은 애노드 층 A과 캐소드 층 C 사이에 위치된다.
일 구체예에서, 유기 전계발광 소자가 OLED인 경우에, 그것은 임의로 하기 층 구조를 포함할 수 있다:
A) 예시적으로 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는 애노드 층 A;
HTL) 정공 수송층 HTL;
B) 본원에 기재된 바와 같은 본 발명에 따른 발광층 B;
ETL) 전자 수송층 ETL; 및
C) 예시적으로 Al, Ca 및/또는 Mg를 포함하는 캐소드 층.
바람직하게는 본 발명에서의 층의 순서는 A - HTL - B - ETL - C이다.
더욱이, 유기 전계발광 소자는 임의로, 예시적으로는 수분, 증기 및/또는 가스를 포함한 환경에서의 유해한 종에 대한 노출에 따른 손상으로부터 소자를 보호하기 위한 하나 이상의 보호층을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 애노드 층 A은 기판의 표면 상에 위치된다. 기판은 어떠한 물질 또는 물질들의 조성물에 의해서 형성될 수 있다. 가장 빈번하게는, 유리 슬라이드가 기판으로서 사용된다. 대안적으로, 얇은 금속 층(예, 구리, 금, 은, 또는 알루미늄 필름) 또는 플라스틱 필름 또는 슬라이드가 사용될 수 있다. 이는 더 높은 가요성을 정도를 가능하게 할 수 있다. 애노드 층 A는 (본질적으로) 투명한 필름을 얻게 하는 물질로 대체로 구성된다. 둘 보두의 전극 중 적어도 하나는 OLED로부터의 광의 방출을 가능하게 하기 위해서 (본질적으로) 투명해야 하기 때문에, 애노드 층 A 또는 캐소드 층 C 중 어느 하나는 투명하다. 바람직하게는, 애노드 층 A는 다량의 투명한 전도성 산화물(TCO)을 포함하거나 이로 이루어진다.
그러한 애노드 층 A은, 예시적으로는, 인듐 주석 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 플루오르 주석 산화물(fluor tin oxide), 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 지르코늄 산화물, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 볼프람 산화물(wolfram oxide), 흑연, 도핑된 Si, 도핑된 Ge, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤 및/또는 도핑된 폴리티오펜을 포함할 수 있다.
특히 바람직하게는, 애노드 층 A는 (본질적으로) 인듐 주석 산화물(ITO)(예, (InO3)0.9(SnO2)0.1)로 이루어진다. 투명한 전도성 산화물(TCO)에 의해서 야기되는 애노드 층 A의 거칠기는 정공 주입층(HIL)을 사용함으로써 보상될 수 있다. 추가로, HIL는 TCO로부터 정공 수송층(HTL)으로의 의사-전하 운반체의 수송을 촉진한다는 점에서 의사-전하 운반체(quasi charge carrier)(즉, 정공)의 주입을 촉진할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜(PEDOT), 폴리스티렌 설포네이트 (PSS), MoO2, V2O5, CuPC 또는 CuI, 특히 PEDOT 및 PSS의 혼합물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 또한 애노드 층 A으로부터 정공 수송층 (HTL)내로의 금속의 확산을 방지할 수 있다. HIL은, 예시적으로, 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'-스피로바이플루오렌), DNTPD (N1,N1'-(바이페닐-4,4'-디일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), NPB (N,N'-nis-(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-헥사카르보니트릴) 및/또는 스피로-NPD (N,N'-디페닐-N,N'-비스-(1-나프틸)-9,9'-스피로바이플로오렌-2,7-디아민)을 포함할 수 있다.
애노드 층 A 또는 정공 주입층(HIL)과 인접하여, 전형적으로는, 정공 수송층 (HTL)이 위치된다. 여기서, 어떠한 정공 수송 화합물이 사용될 수 있다. 예시적으로, 전자-풍부한 헤테로방향족 화합물, 예컨대, 트리아릴아민 및/또는 카르바졸이 정공 수송 화합물로서 사용될 수 있다. HTL는 애노드 층 A과 발광층 B(발광층(EML)으로서 작용함) 사이에 에너지 작벽을 감소시킬 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 또한 전자 차단층(EBL)일 수 있다. 바람직하게는, 정공 수송 화합물은 이들의 삼중항 상태 T1의 비교적 높은 에너지 준위를 갖는다. 예시적으로는, 정공 수송층(HTL)은 별-모양 헤테로사이클, 예컨대, 트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민(TCTA), 폴리-TPD (폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), [알파]-NPD (폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), TAPC (4,4'-사이클로헥실리덴-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 TrisPcz (9,9'-디페닐-6-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-바이카르바졸)을 포함한다. 또한, HTL은 유기 정공-수송 매트릭스 내의 무기 또는 유기 도펀트로 구성될 수 있는 p-도핑된 층을 포함할 수 있다. 바나듐 옥사이드, 폴리브덴 옥사이드 또는 텅스텐 옥사이드와 같은 전이 금속이 예시적으로 무기 도펀트로서 사용될 수 있다.
테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 구리-펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이금속 복합체가 예시적으로 유기 도펀트로서 사용될 수 있다.
EBL는 예시적으로는 mCP (1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠), TCTA, 2-TNATA, mCBP (3,3-디(9H-카르바졸-9-일)바이페닐), 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카르바졸, 트리스-Pcz, CzSi (9-(4-3차-부틸페닐)-3,6-비스(트리페닐실릴)-9H-카르바졸), 및/또는 DCB (N,N'-디카르바졸릴-1,4-디메틸벤젠)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 방출층 B는 적어도 하나의 호스트 물질 HB, 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 발광층 B은,
(i) 5-98 중량%, 더욱 바람직하게는 50-92 중량%, 더욱 바람직하게는 70-85 중량%의 호스트 화합물 HB;
(ii) 1-50 중량%, 더욱 바람직하게는 5-35 중량%, 더욱 바람직하게는 10-20 중량%의 제 1 TADF 물질 EB; 및
(iii) 1-50 중량%, 더욱 바람직하게는 3-15 중량%, 더욱 바람직하게는 5-10 중량%의 제 2 TADF 물질 SB; 및 임의로
(iv) HB와는 다른 0-93 중량%의 하나 이상의 추가의 호스트 화합물 HB2; 및 임의로
(v) 0-93 중량%의 하나 이상의 용매를 포함한다.
예시적으로, 호스트 물질 HB 및/또는 임의로 존재하는 추가의 호스트 화합물 HB2는 CBP (4,4'-비스-(N-카르바졸릴)-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-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카르바졸, 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)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 방출층 B은 적어도 하나의 정공-전달성 (n-타입) 호스트 및 하나의 전자-전달성(p-타입) 호스트를 갖는 소위 혼합-호스트 시스템을 포함하다.
일 구체예에서, 방출층 B는 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB, 및 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카르바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카르바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 정공-전달성 호스트 HB를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 가지며, 여기에서, EHOMO(EB) - EHOMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 EHOMO(EB) - EHOMO(HB) ≥ -0.3 eV이다. 달리 설명하면, 호스트 HB의 HOMO(HB)는 제 1 TADF 물질 EB의 HOMO(EB)에 비해서 에너지가 더 높거나 더 낮을 수 있지만, 차이는 0.3 eV를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.2 eV를 초과하지 않는다.
바람직한 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HO-MO(SB)를 가지며, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 갖고, 여기에서, EHOMO(SB) - EHOMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 EHOMO(SB) - EHOMO(HB) ≥ -0.3 eV이다. 달리 설명하면, 호스트 HB의 HOMO(HB)는 제 2 TADF 물질 SB의 HOMO(SB)에 비해서 에너지가 더 높거나 더 낮을 수 있지만, 차이는 0.4 eV, 바람직하게는 0.3 eV를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.2 eV를 초과하지 않는다.
추가의 바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB)를 가지며, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(SB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 가지며, 여기에서, EHOMO(HB) ≥ EHOMO(SB) ≥ EHOMO(EB)이다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB)를 가지며, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(SB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 가지며, 여기에서, EHOMO(HB) > EHOMO(SB) > EHOMO(EB)이다. 이러한 구체예에서, 호스트가 정공-수송에 상당히 참여한다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB)를 가지며, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(SB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 가지며, 여기에서, EHOMO(HB) ≥ EHOMO(EB) ≥ EHOMO(SB)이다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB)를 가지며, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(SB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB)를 가지며, 여기에서, EHOMO(HB) > EHOMO(EB) > EHOMO(SB)이다. 이러한 구체예에서, 호스트가 정공-수송에 상당히 참여한다.
또 다른 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB가 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 갖고, 호스트 화합물 HB가 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)가지며, 여기에서, ELUMO(EB) - ELUMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 ELUMO(EB) - ELUMO(HB) ≥ -0.3 eV이다. 달리 설명하면, 호스트 HB의 LUMO(HB)는 제 1 TADF 물질 EB의 LUMO(EB)에 비해서 에너지가 더 높거나 낮지만, 차이는 0.3 eV를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.2 eV를 초과하지 않는다.
추가의 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 가지며, 호스트 화합물 HB는 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 갖고, 여기에서, ELUMO(SB) - ELUMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 ELUMO(SB) - ELUMO(HB) ≥ -0.3 eV이다. 달리 설명하면, 호스트 HB의 LUMO(HB)는 제 2 TADF 물질 SB의 LUMO(SB)에 비해서 에너지가 더 높거나 더 낮을 수 있지만, 차이는 0.3 eV를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 0.2 eV를 초과하지 않는다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 갖고, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 가지며, 호스트 화합물 HB는 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 갖고, 여기에서, ELUMO(HB) ≤ ELUMO(SB) ≤ ELUMO(EB)이다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 갖고, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 가지며, 호스트 화합물 HB는 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 갖고, 여기에서, ELUMO(HB) < ELUMO(SB) < ELUMO(EB)이다. 이러한 구체예에서, 호스트는 전자-수송에 상당히 참여한다.
추가의 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB은 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 갖고, 제 2 TADF 물질 SB은 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 가지며, 호스트 화합물 HB는 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 갖고, 여기에서, ELUMO(HB) ≤ ELUMO(EB) ≤ ELUMO(SB)이다.
추가의 구체예에서, 제 2 TADF 물질 EB는 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 가지며, 제 2 TADF 물질 SB는 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 갖고, 호스트 화합물 HB는 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 가지며, 여기에서, ELUMO(HB) < ELUMO(EB) < ELUMO(SB)이다. 이러한 구체예에서, 호스트는 전형적으로는 전자-수송에 상당히 참여한다.
추가의 구체예에서, 방출층 B은 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(EB) 및 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(EB)를 갖는 제 1 TADF 물질 EB, 에너지 EHOMO(SB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(SB) 및 에너지 ELUMO(SB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(SB)를 갖는 제 2 TADF 물질 SB, 에너지 EHOMO(HB)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB) 및 에너지 ELUMO(HB)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB)를 갖는 호스트 화합물 HB, 및 에너지 EHOMO(HB2)를 갖는 최고 점유 분자궤도함수 HOMO(HB2) 및 에너지 ELUMO(HB2)를 갖는 최저 비점유 분자궤도함수 LUMO(HB2)를 갖는 추가의 호스트 화합물 HB2를 포함하고; 여기에서,
EHOMO(EB) - EHOMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 EHOMO(EB) - EHOMO(HB) ≥ -0.3 eV; 및
ELUMO(EB) - ELUMO(HB2) ≤ 0.3 eV 및 ELUMO(EB) - ELUMO(HB2) ≥ -0.3 eV이고;
임의로, EHOMO(SB) - EHOMO(HB) ≤ 0.3 eV 및 EHOMO(SB) - EHOMO(HB) ≥ -0.3 eV이고;
임의로 ELUMO(SB) - ELUMO(HB2) ≤ 0.3 eV 및 ELUMO(SB) - ELUMO(HB2) ≥ -0.3 eV이다.
바람직한 구체예에서, 방출층 B은 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB, 전자-전달성 호스트 HB2로서의 T2T 및 정공-전달성 호스트로서의 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카르바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카르바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카르바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 호스트 HB를 포함하는 혼합된-호스트 시스템을 포함한다.
오비탈 및 여기된 상태 에너지는 통상의 기술자에게는 공지된 실험 방법에 의해서 측정될 수 있다. 실험적으로는 최고 점유 분자궤도함수 EHOMO의 에너지는 0.1 eV의 정확도로 순환 전압전류법 측정(cyclic voltammetry measurement)으로부터 통상의 기술자에게는 공지된 방법에 의해서 측정된다. 최저 비점유 분자궤도함수 ELUMO의 에너지는 EHOMO + Egap으로서 계산되고, 여기에서, Egap은 다음과 같이 측정된다: 호스트 화합물의 경우에, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 중의 10 중량%의 호스트에 의한 필름의 방출 개시가, 달리 언급되지 않는 한, Egap으로서 사용된다. 이미터 화합물의 경우에, Egap은 PMMA 중의 10 중량%의 이미터를 함유한 필름의 여기 및 방출 스펙트럼이 교차하는 점에서의 에너지로서 측정된다.
제 1 여기된 삼중항 상태 T1의 에너지는 저온에서, 전형적으로는 77K에서 방출 개시로부터 측정된다. 제 1 여기된 단일항 상태 및 최저 삼중항 상태가 > 0.4 eV에 의해서 에너지적으로 분리되는 호스트 화합물의 경우에, 인광이 일반적으로 2-Me-THF 중의 안정한 상태 스펙트럼으로 보일 수 있다. 따라서, 삼중항 에너지가 인광스펙트럼의 개시로서 측정될 수 있다. TADF 이미터 화합물의 경우에, 제 1 여기된 삼중항 상태 T1의 에너지는, 달리 언급되지 않는다면, 10 중량%의 이미터를 함유하는 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA)의 필름에서 측정되는 경우에, 77K에서의 지연 방출 스펙트럼의 개시로부터 측정된다. 호스트와 이미터 화합물 둘 모두의 경우에, 제 1 여기된 단일항 상태 S1의 에너지는, 달리 언급되지 않는다면, 10 중량%의 각각의 호스트 또는 이미터 화합물을 함유하는 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA)의 필름 중에서 측정되는 경우에, 방출 스펙트럼의 개시로부터 측정된다. 전형적으로는, 이러한 조성물은 조사된 것 외의 추가의 호스트 또는 이미터 화합물을 포함하지 않는다.
전자 수송층(ETL)에서, 어떠한 전자 수송체가 사용될 수 있다. 예시적으로는, 전자가 부족한 화합물, 예컨대, 벤즈이미다졸, 피리딘, 트리아졸, 옥사디아졸(예, 1,3,4-옥사디아졸), 포스핀옥사이드 및 설폰이 사용될 수 있다. 예시적으로, 전자 수송체 ETMD는 또한 별-모양 헤테로사이클, 예컨대, 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐(TPBi)일 수 있다. ETMD는, 예시적으로는, NBphen(2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3(알루미늄-트리스(8-하이드록시퀴놀린)), TSPO1(디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스핀옥사이드), BPyTP2(2,7-디(2,2'-바이피리딘-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)일 수 있다. 임의로, 전자 수송층은 Liq (8-하이드록시퀴놀리놀레이토리튬)과 같은 물질로 도핑될 수 있다. 임의로, 제 2 전자 수송층이 전자 수송층과 캐소드 층 C 사이에 위치될 수 있다.
전자 수송층(ETL)에 인접하여, 캐소드 층 C가 위치될 수 있다. 예시적으로, 캐소드 층 C은 금속 (예, Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, LiF, Ca, Ba, Mg, In, W, 또는 Pd) 또는 금속 합금을 포함하거나 그로 이루어질 수 있다. 실시상의 이유로, 캐소드 층 C은 또한 (본질적으로) 불투명 금속, 예컨대, Mg, Ca 또는 Al로 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐소드 층 C는 흑연 및/또는 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐소드 층 C는 또한 나노스케일의 은 와이어로 이루어질 수 있다.
OLED는 추가로 전자 수송층(ETL) D와 캐소드 층 C(이는 전자 주입층 (EIL)으로서 지정될 수 있다) 사이의 보호층을 임의로 포함할 수 있다. 이러한 층은 리튬 플루오라이드, 세슘 플루오라이드, 은(silver), Liq (8-하이드록시퀴놀리놀레이토리튬), Li2O, BaF2, MgO 및/또는 NaF를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 특정의 문맥에서 더욱 특별히 정의되지 않는 다면, 방출 및/또는 흡수된 광의 색상의 지정은 다음과 같다:
바이올렛: 파장범위 >380-420 nm;
디프 블루: 파장 범위 >420-470 nm;
스카이 블루(sky blue): 파장 범위 >470-500 nm;
그린: 파장 범위 >500-560 nm;
엘로우: 파장 범위 >560-580 nm;
오랜지: 파장 범위 >580-620 nm;
레드: 파장 범위 >620-800 nm.
이미터 화합물과 관련하여, 그러한 색상은 10중량%의 이미터를 함유한 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA)의 방출 최대 λmax PMMA를 나타낸다. 따라서, 예시적으로, 디프 블루 이미터는 420 내지 470 nm의 범위에서 방출 최대 λmax PMMA를 가지며, 스카이 블루 이미터는 470 내지 500 nm의 범위에서 방출 최대 λmax PMMA를 갖고, 그린 이미터는 500 내지 560 nm의 범위에서 방출 최대 λmax PMMA를 가지며, 레드 이미터는 620 내지 800 nm의 범위에서 방출 최대 λmax PMMA를 갖는다.
디프 블루 이미터는 바람직하게는 475 nm 미만, 더욱 바람직하게는 470 nm 미만, 더욱 바람직하게는 465 nm 미만 또는 460 nm 미만의 방출 최대 λmax PMMA를 갖는다. 그것은 전형적으로는 420 nm 초과, 바람직하게는 430 nm 초과, 더욱 바람직하게는 440 nm 초과일 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가의 구체예는 10 % 초과, 더욱 바람직하게는 12 % 초과, 더욱 바람직하게는 15 % 초과, 더욱 바람직하게는 17 % 초과 또는 20 % 초과의 1000 cd/m2에서의 외부 양자 효율을 나타내고/거나, 420 nm 내지 500 nm, 바람직하게는 430 nm 내지 490 nm, 더욱 바람직하게는 440 nm 내지 480 nm, 더욱 바람직하게는 450 nm 내지 470 nm의 방출 최대를 나타내고/거나, 100 시간(h) 초과, 바람직하게는 200 시간 초과, 더욱 바람직하게는 400 시간 초과, 더욱 바람직하게는 750 시간 초과 또는 1000 시간 초과의 500 cd/m2에서의 LT80 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 구체예는 독특한 컬러 포인트(distinct color point)에서 광을 방출하는 OLED에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, OLED는 좁은 방출 밴드(작은 반치전폭(full width at half maximum: FWHM))로 광을 방출한다. 바람직한 구체예에서, 본 발명에 따른 OLED는 0.50 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.46 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.43 eV 미만, 또는 0.41 eV 미만의 주요 방출 피크의 FWHM으로 광을 방출한다.
본 발명의 추가의 양태는, ITU-R Recommendation BT.2020 (Rec. 2020)에 의해서 정의되는 경우에, 원색 블루의 CIEx (= 0.131) 및 CIEy (= 0.046) 색좌표에 가까운 CIEx 및 CIEy 색 좌표(CIEx = 0.131 및 CIEy = 0.046)를 갖는 광을 방출하고, 그에 따라서, 초고화질(Ultra High Definition: UHD) 디스플레이, 예를 들어, UHD-TV에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이다. 상업적 적용에서, 전형적으로는 전면 발광(top-emitting)(상부-전극이 투명함) 소자가 사용되는 반면에, 본원의 전체에 걸쳐서 사용된 시험 소자는 배면 발광 소자(하부-전극 및 기판이 투명함)이다. 블루 소자의 CIEy 색 좌표는, 배면-발광으로부터 전면 발광 소자로 변화되는 때에, 두 배까지 감소될 수 있는 반면에, CIEx는 거의 변화 없이 유지된다(Okinaka et al. doi:10.1002/sdtp.10480). 따라서, 본 발명의 추가의 양태는 방출이 0.02 내지 0.30, 바람직하게는 0.03 내지 0.25, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.20 또는 더욱 바람직하게는 0.08 내지 0.18 또는 0.10 내지 0.15의 CIEx 색 좌표 및/또는 0.00 내지 0.45, 바람직하게는 0.01 내지 0.30, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.20 또는 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.15 또는 0.04 내지 0.10의 CIEy 색 좌표를 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 일 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB은 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 여기에서 500 nm ≥ λmax PM-MA(SB) > λmax PMMA(EB).
더욱 바람직한 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 방출 최대 λmax PM-MA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB은 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 여기에서, 480 nm ≥ λmax PMMA(SB) > λmax PMMA(EB)이다.
바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB는 450 내지 470 nm의 범위의 방출 최대 λmax PMMA(EB)(즉, 470 nm ≥ λmax PMMA(EB) ≥ 450 nm)를 나타낸다.
바람직한 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB는 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내며, 제 1 TADF 물질 EB는 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내고, 소자는 방출 최대 λmax(D)를 나타내며, 여기에서, λmax PMMA(SB) > λmax(D) ≥ λmax PMMA(EB)이다.
층 디자인으로 인해서, 소자의 방출은 블루로 추가로 이동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 추가의 구체예에서, 제 2 TADF 물질 SB이 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB이 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 소자가 방출 최대 λmax(D)를 나타내고, 여기에서, λmax PMMA(SB) > λmax PMMA(EB) > λmax(D)이다.
바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB는 서로 독립적으로 화학식(I)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서,
n은 각각의 경우에 서로 독립적으로 1 또는 2이고;
X는 각각의 경우에 서로 독립적으로 CN 또는 CF3로부터 선택되고;
Z는 각각의 경우에 서로 독립적으로 직접적인 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고;
ArEWG는 각각의 경우에 서로 독립적으로 화학식(IIa) 내지 화학식(IIi),
#는 ArEWG를 화학식(I)의 치환된 중심 페닐 고리에 연결시키는 단일 결합의 결합 부위를 나타내고;
R1은 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 중수소에 의해서 임의로 치환되는 C1-C5-알킬, 및 하나 이상의 치환체 R6으로 임으로 치환되는 C6-C18-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R2는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 중수소에 의해서 임의로 치환되는 C1-C5-알킬, 및 하나 이상의 치환체 R6으로 임으로 치환되는 C6-C18-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Ra, R3 및 R4는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
C1-C40-티오알콕시로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-티오알콕시; 및
하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R6)2, OR6, SR6, Si(R6)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R6로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 및
하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R6은 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, OPh,CF3, CN, F,
C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-알킬;
C1-C5-알콕시로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-알콕시;
C1-C5-티오알콕시로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-티오알콕시;
하나 이상의 C1-C5-알킬 치환체로 임의로 치환되는 C6-C18-아릴;
하나 이상의 C1-C5-알킬 치환체로 임의로 치환되는 C3-C17-헤테로아릴;
N(C6-C18-아릴)2;
N(C3-C17-헤테로아릴)2, 및
N(C3-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴)로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Rd는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
C1-C40-티오알콕시로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-티오알콕시; 및
하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
치환체 Ra, R3, R4 또는 R5가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Ra, R3, R4 또는 R5와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있고,
하나 이상의 치환체 Rd가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Rd와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 치환체 Ra, R3, R4 또는 R5가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Ra, R3, R4 또는 R5와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 치환체 Rd가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Rd와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB는 둘 모두가 Ra, R1, R2 및 X 중 하나 이상에서 단지 구조적으로 다른 화학식(I)에 따른 동일한 구조를 갖는다. 달리 설명하면, TADF 물질 SB 및 EB 둘 모두는 화학식(I)에 따른 동일한 구조를 가질 수 있고, Ra, R1, R2 및 X로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 치환체에서 상이하다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, SB 및 EB는 화학식(I)에 따른 동일한 구조를 포함하거나 이로 이루어지고, 하나 이상의 치환체 Ra에서 상이하다. 이하 표에서, 예시적으로 본 구체예에 따른 SB 및 EB 쌍(각각의 라인은 예시된 쌍을 나타낸다)이 열거되어 있다:
여기에서, ArEWG 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB와 EB는 화학식(IIa) 내지 화학식(IIi)에 따른 동일한 구조를 가지며, 화학식(I)의 치환된 중심 페닐 고리의 치환 패턴에서 (단지) 상이하다. 따라서, 바람직한 구체예에서, SB와 EB는 잔기 X가 상이하게 정의되어 있다는 점에서 (단지) 상이하다. 또 다른 구체예에서, SB와 EB는 n이 상이하게 정의되어 있다는 점에서 (단지) 상이하다. 또 다른 구체예에서, SB와 EB는 n과 잔기 X가 상이하게 정의되어 있다는 점에서 (단지) 상이하다. 추가의 잔기가 상기 정의된 바와 같을 수 있고, 특히, 어떠한 예시된 구조 및/또는 구체예에 따라서 정의될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, Z는 각각의 경우에 직접적인 결합이다. 특히 바람직하게는, Z는 TADF 물질 SB 및 EB 둘 모두에서 각각의 경우에 직접적인 결합이다.
본 발명의 일 구체예에서, Ra는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Ph로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 Ph;
피리디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리디닐;
피리미디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리미디닐;
카르바졸릴로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 카르바졸릴;
트리아지닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 트리아지닐; 및
N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구체예에서, Rd는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Ph로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 Ph;
피리디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리디닐;
피리미디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리미디닐;
카르바졸릴로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 카르바졸릴;
트리아지닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 트리아지닐; 및
N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 구체예에서, X는 CN이다. 바람직하게는 X는 TADF 물질 SB 및 EB 둘 모두에서 CN일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, TADF 물질 SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(III)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IIIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IIIb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IV)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IVa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IVb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 R1은 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(V)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, R1 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(Va)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, R1 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(Vb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VI)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, R1 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, R1 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 R1는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VII)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIIb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIII)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIIIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(VIIIb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IX)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IXa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(IXb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(X)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(Xa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(Xb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(XI)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(XIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra 및 X는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(XIb)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(XII)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 Rd는 상기 정의된 바와 같다.
본 발명의 일 구체예에서, SB 및 EB는 서로 독립적으로 둘 모두 화학식(XIIa)의 분자로부터 선택된다:
상기 식에서, Ra, X 및 Rd는 상기 정의된 바와 같다.
화학식(I)의 분자의 합성은 통상의 전문가에게는 공지된 표준 반응 및 반응 조건을 통해서 달성될 수 있다. 전형적으로는 첫 번째 단계에서, 커플링 반응, 바람직하게는 팔라듐 촉매 작용 커플링 반응이 수행된다.
E1은 임의의 보론산(RB=H) 또는 등가의 보론산 에스테르(RB=알킬 또는 아릴)일 수 있고, 특히 두 개의 RB는 고리를 형성하여, 플루오로-(트리플루오로메틸)페닐, 디플루오로-(트리플루오로메틸)페닐, 플루오로-(시아노)페닐 또는 디플루오로-(시아노)페닐의 보론산 피나콜 에스테르를 생성시킨다. 두 번째 반응물 E2로서, 바람직하게는 ArEWG-Br가 사용된다. 그러한 팔라듐 촉매 작용 커플링 반응의 반응 조건은, 예를 들어, WO2017/005699A1로부터, 통상의 기술자에게는 공지되어 있고, E1 및 E2의 반응 기가 상호 교환되어 반응 수율을 최적화시킬 수 있다는 것이 공지되어 있다.
두 번째 단계에서, 화학식(I)에 따른 분자가 아릴 할라이드, 바람직하게는 아릴 플루오라이드, 또는 아릴 디할라이드, 바람직하게는 아릴 디플루오라이드, E3와의 친핵성 방향족 치환에서 질소 헤테로사이클의 반응을 통해서 얻어진다. 전형적인 조건은, 예를 들어, 비양성자성의 극성 용매, 예컨대, 디메틸 설폭사이드(DMSO) 또는 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 중의 염기, 예컨대, 3염기 포타슘 포스페이트 또는 소듐 하이드라이드의 사용을 포함한다.
특히, 공여체 분자 E6는 3,6-치환된 카르바졸(예, 3,6-디메틸카르바졸, 3,6 디페닐카르바졸, 3,6-디-3차-부틸카르바졸), 2,7-치환된 카르바졸(예, 2,7-디메틸카르바졸, 2,7-디페닐카르바졸, 2,7-디-3차-부틸카르바졸), 1,8-치환된 카르바졸 (예, 1,8-디메틸카르바졸, 1,8-디페닐카르바졸, 1,8-디-3차-부틸카르바졸), 1 치환된 카르바졸(예, 1-메틸카르바졸, 1-페닐카르바졸, 1-3차-부틸카르바졸), 2 치환된 카르바졸(예, 2-메틸카르바졸, 2-페닐카르바졸, 2-3차-부틸카르바졸), 또는 3 치환된 카르바졸(예, 3-메틸카르바졸, 3-페닐카르바졸, 3-3차-부틸카르바졸)이다.
대안적으로, 할로겐-치환된 카르바졸, 특히, 3-브로모카르바졸이 E6으로서 사용될 수 있다.
후속 반응에서, 보론산 에스테르 작용기 또는 보론산 작용기가, 예시적으로는, E6를 통해서 도입된 하나 이상의 할로겐 치환체의 위치에 도입되어, 비스(피나콜레이토)디보론(CAS No. 73183-34-3)과의 반응을 통해서 상응하는 카르바졸-3-일보론산 에스테르 또는 카르바졸-3-일보론산를 생성시킬 수 있다. 후속하여, 하나 이상의 치환체 Ra가 상응하는 할로겐화된 반응물 Ra-Hal, 바람직하게는 Ra-Cl 및 Ra-Br과의 커플링 반응을 통해서 보론산 에스테르 기 또는 보론산기 대신에 도입될 수 있다.
대안적으로는, 하나 이상의 치환체 Ra가 D-H를 통해서 도입된 하나 이상의 할로겐 치환체의 위치에 치환체 Ra [Ra-B(OH)2]의 보론산 또는 상응하는 보론산 에스테르와의 반응을 통해서 도입될 수 있다.
대안적인 합성 경로는 아릴 할라이드 또는 아릴 슈도할라이드(pseudohalide), 바람직하게는 아릴 브로마이드, 아릴 요오다이드, 아릴 트리플레이트 또는 아릴 토실레이트에의 구리-또는 팔라듐-촉매작용 커플링을 통한 질소 헤테로사이클의 도입을 포함한다.
본원의 전체에 걸쳐서 사용된 용어 "아릴" 및 방향족"은 최광의로 임의의 모노-, 바이- 또는 폴리사이클릭 방향족 잔기로서 이해될 수 있다. 달리 표시되지 않는 한, 아릴은 또한 본원의 전체에 걸쳐서 추가로 예시되는 하나 이상의 치환체에 의해서 임의로 치환될 수 있다. 따라서, 용어 "아릴렌"은 다른 분자 구조에 대한 두 개의 결합 부위르 가지고 있어서 링커로서 작용하는 이가 잔기를 의미한다. 본원의 전체에 걸쳐서 사용된 용어, "헤테로아릴" 및 "헤테로방향족"은 최광의로 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는, 특히, 방향족 고리당 1 내지 3개의 헤테로원자를 지니는 임의의 모노-, 바이- 또는 폴리사이클릭 헤테로방향족 모이어티로서 이해될 수 있다.
예시적으로, 헤테로방향족 화합물은 피롤, 푸란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 트리아졸, 피라졸, 피리딘, 피라진 및 피리미딘 등일 수 있다. 달리 표시되지 않으면, 헤테로아릴은 또한 본원의 전체에 걸쳐서 추가로 예시되는 하나 이상의 치환체에 의해서 임의로 치환될 수 있다. 따라서, 용어 "헤테로아릴"은 다른 분자 구조에 대한 두 개의 결합 부위를 지녀서 링커 구조로서 작용하는 이가 잔기를 의미한다.
본원의 전체에 걸쳐서 사용된 용어, "알킬"은 최광의로 선형 또는 분지형 둘 모두의 사슬 알킬 잔기로서 이해될 수 있다. 바람직한 알킬 잔기는 1 내지 15개의 탄소원자를 함유하는 것들이다. 예시적으로, 알킬 잔기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 및 3차-부틸 등일 수 있다. 달리 표시되지 않는다면, 알킬은 또한 본원의 전체에 걸쳐서 추가로 예시되고 있는 하나 이상의 치환체에 의해서 임의로 치환될 수 있다. 따라서, 용어 "알킬렌"은 다른 분자 구조에 대한 두 개의 결합 부위를 지녀서 링커 구조로서 작용하는 이가 잔기를 의미한다.
달리 표시되지 않는다면, 특히, 아릴, 아릴렌, 헤테로아릴, 알킬의 문맥에서, 본원에서 사용된 용어 "치환된"은 최광의로 이해될 수 있다. 바람직하게는 치환은 C1-C20-알킬, C7-C19-알크아릴, 및 C6-C18-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 잔기를 의미한다. 따라서, 바람직하게는, 하전된 모이어티가 그러한 치환에 존재하지 않고, 더욱 바람직하게는 작용기가 그러한 치환에 존재하지 않는다.
수소가 각각의 경우에 중수소로 대체될 수 있다는 것이 주지될 것이다.
달리 명시되지 않는 한, 다양한 구체예의 층들 중 임의의 층이 임의의 적합한 방법에 의해서 증착될 수 있다. 발광층 B를 포함한, 본 발명의 문맥에서의 층들은, 임의로, 액체 가공(또한, "필름 가공", "유체 가공", "용액 가공" 또는 "용매 가공"으로도 지칭됨)에 의해서 제조될 수 있다. 이는 각각의 층에 포함되는 성분이 액체 상태로 소자의 일부의 표면에 적용됨을 의미한다. 바람직하게는, 발광층 B를 포함한, 본 발명의 문맥에서의 층들은 스핀-코팅에 의해서 제조될 수 있다. 통상의 기술자에게는 잘-공지된 이러한 방법은 얇고 (본질적으로) 균일한 층을 얻는 것을 가능하게 한다.
대안적으로, 발광층 B를 포함한, 본 발명의 문맥에서의 층들은 액체 가공, 예컨대, 캐스팅(예, 드롭-캐스팅(drop-casting)) 및 롤링 방법, 및 인쇄 방법(예, 잉크젯 인쇄, 그라비어 인쇄(gravure printing), 블레이드 인쇄)을 기반으로 하는 그밖의 방법에 의해서 제조될 수 있다. 이는 임의로 불활성 대기 중에서(예, 질소 대기 중에서) 수행될 수 있다.
또 다른 바람직한 구체예에서, 본 발명의 문맥에서의 층들은, 통상의 기술자에게는 잘 공지된 진공 가공 방법, 예를 들어, 열 (동시)증발법(thermal (co)evaporation), 유기 기상 증착(OVPD), 및 유기 기상 제트 인쇄(organic vapor jet printing: OVJP)에 의한 증착을 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아닌, 본 기술분야에서 공지된 어떠한 다른 방법에 의해서 제조될 수 있다.
액체 가공에 의해서 층들을 제조하는 때에, 층들의 성분들(즉, 본 발명의 발광층 B와 관련하여, 적어도 하나의 호스트 화합물 HB 및, 전형적으로는, 적어도 하나의 제 1 TADF 물질 EB, 적어도 하나의 제 2 TADF 물질 SB 및 임의의 하나 이상의 다른 호스트 화합물 HB2)을 포함하는 용액은 추가로 휘발성 유기 용매를 포함할 수 있다. 그러한 휘발성 유기 용매는 임의로 테트라하이드로푸란, 디옥산, 클로로벤젠, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 2-(2-에톡시에톡시)에탄올, 감마-부티로락톤, N-메틸 피롤리디논, 에톡시에탄올, 자일렌, 톨루엔, 아니솔, 페네톨(phenetol), 아세토니트릴, 테트라하이드로티오펜, 벤조니트릴, 피리딘, 트리하이드로푸란, 트리아릴아민, 사이클로헥사논, 아세톤, 프로필렌 카르보네이트, 에틸 아세테이트, 벤젠 및 PGMEA (프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트)로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, 둘 이상의 용매의 조합이 사용될 수 있다. 액체 상태로 적용한 후에, 층은 후속하여, 본 기술분야에서의 어떠한 수단에 의해서, 예시적으로는 주위 온도에서, 증가된 온도(예, 약 50℃ 또는 약 60℃)에서 또는 감소된 압력하에, 건조되고/거나 경화될 수 있다.
임의로, 유기 전계발광 소자(예, OLED)는 예시적으로는 본질적으로 화이트 유기 전계발광 소자 또는 블루 유기 전계발광 소자일 수 있다. 예시적으로는, 그러한 화이트 유기 전계발광 소자는 적어도 하나의 (디프) 블루 이미터 화합물(예, TADF 물질 EB) 및 그린 및/또는 레드 광을 방출하는 하나 이상의 이미터 화합물을 포함할 수 있다. 이어서, 상기 기재된 바와 같이 둘 이상의 화합물 사이에 에너지 투과물이 또한 임의로 존재할 수 있다.
유기 전계발광 소자는 대체로 5 mm 이하, 2 mm 이하, 1 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.25 mm 이하, 100 μm 이하, 또는 10 μm 이하의 두께의 박막을 형성시킬 수 있다.
유기 전계발광 소자(예, OLED)는 작은-크기(예, 5 mm2 미만 또는 1 mm2 미만의 표면을 가짐), 중간-크기(예, 0.5 내지 20 cm2의 범위의 표면을 가짐), 또는 큰-크기(예, 20 cm2 초과의 표면을 가짐)일 수 있다. 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자(예, OLED)는 임의로 스크린, 대면적 조명 장치(large-area illuminating device), 발광 벽지(luminescent wallpaper), 발광 창 프레임 또는 유리, 발광 라벨, 발광 포서(luminescent poser) 또는 가요성 스크린 또는 디스플레이를 생성시키기 위해서 사용될 수 있다. 일반적인 사용 외에, 유기 전계발광 소자(예, OLED)는 예시적으로는 또한 발광 필름, "스마트 포장(smart packaging)" 라벨, 또는 혁신적인 설계 요소(innovative design element)로서 사용될 수 있다. 추가로, 이들은 세포 검출 및 검사(예, 바이오표지로서)를 위해서 이용 가능하다.
유기 전계발광 소자의 주요 목적 중 하나는 빛의 생성이다. 따라서, 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자를 제공하는 단계를 포함하는, 요망되는 파장 범위의 광을 생성시키는 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 추가의 양태는 요망되는 파장 범위의 광을 생성시키는 방법으로서,
(i) 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자를 제공하는 단계; 및
(ii) 전류를 상기 유기 전계발광 소자에 가하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 상기 요소를 조립함으로써 유기 전계발광 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 유기 전계발광 소자를 사용함으로써 블루, 그린, 옐로우, 오랜지, 레드 또는 화이트 광, 특히, 블루 또는 화이트 광을 생성시키는 방법에 관하 것이다.
도면과 실시예와 청구범위가 추가로 본 발명을 예시하고 있다.
도 1은 7V에서의 소자 C2의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 1은 7V에서의 소자 C2의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
실시예
순환 전류 전압법
디클로로메탄 또는 적합한 용매 및 적합한 지지 전해질(예, 0.1 mol/l의 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트) 중의 10-3 mol/l의 농도를 갖는 용액의 순환 전류 전압도가 측정된다. 측정은 3-전극 조립체(작업 전극 및 반대 전극: Pt 와이어, 기준 전극: Pt 와이어)로 실온에서 및 질소 대기 하에 수행되고 내부 표준으로서 FeCp2/FeCp2 +를 사용하여 교정된다. HOMO 데이터를 SCE에 대한 내부 표준으로서 페로센을 사용하여 보정하였다.
밀도 함수 이론 계산(density functional theory calculation)
분자 구조는 BP86 함수(BP86 functional) 및 정체성 확인 접근법(resolution of identity approach (RI))을 사용하여 최적화된다. 여기 에너지는 시간-의존성 DFT (TD-DFT) 방법을 사용한 (BP86) 최적화된 구조를 사용하여 계산된다. 궤도함수 및 여기된 상태 에너지는 B3LYP 함수(B3LYP functional)로 계산된다. Def2-SVP 기준 세트(및 수치 적분을 위한 m4-그리드(m4-grid))가 사용되었다. Turbomole 프로그램 팩키지가 모든 계산을 위해서 사용하였다.
광물리 측정(photophysical measurement)
샘플 전처리: 스핀-코팅
장치 : Spin150, SPS euro.
샘플 농도는 적합한 용매 중에 용해된 10 mg/ml이다.
프로그램: 1) 1000 Upm/s에서의 400 U/min에서 3초; 1000 U/min에서 20초. 3) 1000 Upm/s에서의 4000 U/min에서 10초. 코팅 후에, 피름이 70℃에서 1 분 동안 시도된다.
광루미네선스 분광분석(photoluminescence spectroscopy) 및 TCSPC (시간-상관관련 단일-광자 계수(time-correlated single-photon counting))
안정 상태 발광 분광분석(steady-state emission spectroscopy)을 150 W Xenon-Arc 램프, 여기- 및 방출 모노크로메이터 및 Hamamatsu R928 광전자 배증관 및 시간-상관관련 단일-광자 계수 옵션을 구비한 Horiba Scientific, Modell Fluoro-Max-4를 사용하여 기록한다. 방출 및 여기 스펙트럼은 표준 보정 피트(standard correction fit)를 사용하여 보정된다.
여기된 상태 수명이 FM-2013 장비 및 Horiba Yvon TCSPC hub에 의해서 TCSPC 방법을 사용하여 동일한 시스템을 사용하여 측정된다.
여기 소스(excitation source):
NanoLED 370 (파장: 371 nm, 펄스 기간: 1,1 ns)
NanoLED 290 (파장: 294 nm, 펄스 기간: <1 ns)
SpectraLED 310 (파장: 314 nm)
SpectraLED 355 (파장: 355 nm).
데이터 분석(지수함수 피트(exponential fit))을 소프트웨어 슈트 DataStation(software suite DataStation) 및 DAS6 분석 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 지수함수 피트는 카이제곱 검정(chi-squared-test)을 사용하여 특정화된다.
광루미네선스 양자 수율 측정
광루미네선스 양자 수율(PLQY) 측정을 위해서, Absolute PL Quantum Yield Measurement C9920-03G 시스템(Hamamatsu Photonics)을 사용한다. 양자 수율 및 CIE 좌표를 소프트웨어 U6039-05 version 3.6.0을 사용하여 측정하였다.
방출 최대는 nm로 주어지며, 양자 수율 Φ은 %로, 그리고 CIE 좌표는 x,y 값으로서 주어진다.
PLQY를 하기 원안을 사용하여 측정하였다:
1) 품질 보증: 에탄올 중의 안트라센(공지된 농도)가 기준으로서 사용된다,
2) 여기 파장: 유기 분자의 흡수 최대가 측정되고 분자가 이러한 파장을 사용하여 여기된다.
3) 측정
양자 수율은 질소 대기하에 용액 또는 필름의 샘플에 대해서 측정된다. 양자 수율은 하기 방정식을 사용하여 계산된다:
여기에서, n광자는 광자수를 나타내고, Int.는 세기이다.
유기 전계 발광 소자의 생산 및 특성화
진공 증착 방법을 통해서, 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 OLED 소자가 생산될 수 있다. 층이 하나 초과의 화합물을 함유하면, 하나 이상의 화합물의 중량 백분율이 %로 주어진다. 전체 중량 백분율 값은 100%에 달하며, 그에 따라서, 값이 주어지지 않으면, 이러한 화합물의 분율은 주어진 값과 100% 사이의 차이와 동일한다.
완전히 최적화되지 않은 OLED는 표준 방법을 사용하고, 전계 발광 스펙트럼, 광다이오드에 의해서 검출된 광을 사용하여 계산된 밀도에 따른 외부 양자 효율(%), 및 전류를 측정하여 특성화된다. OLED 소자 수명은 일정한 전류 밀도에서의 작동 동안의 휘도의 변화로부터 얻는다. LT50 값은 측정된 휘도가 초기 휘도의 50%로 감소한 시간에 상응하고, 유사하게, LT80은 측정된 휘도가 초기 휘도의 80%로 감소한 시점에 상응하고, LT97은 측정된 휘도가 초기 휘도의 97%로 감소한 시점에 상응하는 등이다.
가속된 수명 측정이 수행된다(예, 증가된 전류 밀도를 가함). 예시적으로, 500 cd/m2에서의 LT80 값이 하기 방정식을 사용하여 측정된다:
여기에서,
L0는 인가된 전류 밀도에서의 초기 휘도를 나타낸다.
그러한 값은 여러 픽셀(전형적으로는 2 내지 8)의 평균에 상응하고, 이들 픽셀 사이의 표준 편차가 주어진다. 도면은 하나의 OLED 픽셀에 대한 데이터 시리즈를 나타낸다.
실시예 D1 및 비교예 C1 및 C2
소자 D1은 12.7 ± 0.2 %의 1000 cd/m2에서의 외부 양자 효율(EQE)을 생성시켰다. 730 cd/m2에서의 LT97 값은 가속된 수명 측정으로부터 18 시간인 것으로 측정되었다. 방출 최대는 5 V에서 60 nm의 FWHM로 469 nm에 있다. 상응하는 CIEx 값은 0.157이고, CIEy는 0.227이다.
비교 소자 C1은, 방출층이 단지 이미터 TADF2를 함유하고 TADF1이 T2T에 의해서 대체됨을 제외하고는, 소자 D1과 동일한 층 배열을 포함한다. 1000 cd/m2에서의 EQE는 8.7 ± 0.1 %로 유의하게 감소되며 수명은 단축된다(730 cd/m2에서의 LT97 = 11 시간). 방출 최대는 5 V에서 64 nm의 FWHM으로 472 nm로 적색-이동된다. 상응하는 CIEx 값은 0.162이고, CIEy는 0.237이다.
비교 소자 C2는 이미터로서 단지 TADF1를 함유하는 방출층을 포함한다. 1000 cd/m2에서의 EQE는 12.3 ± 0.2 %로 D1에 비견되지만, 수명은 유의하게 단축된다(730 cd/m2에서의 LT97 = 6 시간). 방출 최대가 또한 5 V에서 61 nm의 FWHM으로 473 nm로 적색-이동을 나타낸다. 상응하는 CIEx 값은 0.148이고, CIEy는 0.207이다. 저하된 CIEy 좌표는, EML 내의 덜 잘 균형된 전하 분포를 나타내는, NBPhen의 방출에 기인된 스펙트럼 내의 약 410 nm에서의 쇼울더(도 1)에 기인될 수 있다.
Claims (16)
- (i) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1H 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1H를 갖는 호스트 물질 HB;
(ii) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1E 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1E를 갖는 제 1 열적으로 활성화된 지연 형광(first thermally activated delayed fluorescence: TADF) 물질 EB; 및
(iii) 최저 여기된 단일항 상태 에너지 준위 S1S 및 최저 여기된 삼중항 상태 에너지 준위 T1S를 갖는 제 2 TADF 물질 SB를 포함하는 발광층 B를 포함하는 유기 전계발광 소자로서,
SB가 에너지를 EB에 전달하고, EB가 열적으로 420 내지 500 nm의 방출 최대를 갖는 활성화된 지연 형광을 방출하고, 하기 식(1) 내지 식(4)에 의해서 표현되는 관계가 적용되는 유기 전계발광 소자:
S1H > S1E (1)
S1H > S1S (2)
S1E > S1S (3)
T1H > T1S (4);
여기에서,
S1E > S1S ≥ T1E > T1S 이고,
S1E - T1S ≤ 0.4 eV 이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기 전계발광 소자가 유기 발광 다이오드, 발광 전기화학적 셀(light emitting electrochemical cell) 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 1 TADF 물질 EB가 유기 TADF 이미터인 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 2 TADF 물질 SB가 유기 TADF 이미터인 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
소자가 440 내지 470 nm의 방출 최대 λmax(D)를 나타내는 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
발광층 B가,
(i) 5-98 중량%의 호스트 화합물 HB;
(ii) 1-50 중량%의 제 1 TADF 물질 EB; 및
(iii) 1-50 중량%의 제 2 TADF 물질 SB; 및 임의로
(iv) HB와는 다른 0-93 중량%의 하나 이상의 추가의 호스트 화합물 HB2; 및 임의로
(v) 0-93 중량%의 하나 이상의 용매를 포함하는 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 2 TADF 물질 SB가 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB는 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 여기에서,
500 nm ≥ λmax PM-MA(SB) > λmax PMMA(EB)인 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 1 TADF 물질 EB가 450 내지 470 nm의 범위에서 방출 최대 λmax PMMA(EB)을 나타내는 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 2 TADF 물질 SB가 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB는 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 소자가 방출 최대 λmax(D)를 나타내고, 여기에서,
λmax PMMA(SB) > λmax(D) ≥ λmax PMMA(EB)인 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
T1E > T1S인 유기 전계발광 소자. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
제 1 TADF 물질 EB 및 제 2 TADF 물질 SB가 서로 독립적으로 둘 모두가 화학식(I)의 구조의 분자로부터 선택되는 유기 전계발광 소자:
상기 식에서,
n은 각각의 경우에 서로 독립적으로 1 또는 2이고;
X는 각각의 경우에 서로 독립적으로 CN 또는 CF3로부터 선택되고;
Z는 각각의 경우에 서로 독립적으로 직접적인 결합, CR3R4, C=CR3R4, C=O, C=NR3, NR3, O, SiR3R4, S, S(O) 및 S(O)2로 이루어진 군으로부터 선택되고;
ArEWG는 각각의 경우에 서로 독립적으로 화학식(IIa) 내지 화학식(IIi),
중 하나에 따른 구조이고;
#는 ArEWG를 화학식(I)의 치환된 중심 페닐 고리에 연결시키는 단일 결합의 결합 부위를 나타내고;
R1은 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 중수소에 의해서 임의로 치환되는 C1-C5-알킬, 및 하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C6-C18-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R2는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 중수소에 의해서 임의로 치환되는 C1-C5-알킬, 및 하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C6-C18-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Ra, R3 및 R4는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
C1-C40-티오알콕시로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-티오알콕시; 및
하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R6)2, OR6, SR6, Si(R6)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R6로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 및
하나 이상의 치환체 R6으로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R6은 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, OPh, CF3, CN, F,
C1-C5-알킬로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-알킬;
C1-C5-알콕시로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-알콕시;
C1-C5-티오알콕시로서, 하나 이상의 수소 원자가 임의로 서로 독립적으로 중수소, CN, CF3, 또는 F에 의해서 치환되는 C1-C5-티오알콕시;
하나 이상의 C1-C5-알킬 치환체로 임의로 치환되는 C6-C18-아릴;
하나 이상의 C1-C5-알킬 치환체로 임의로 치환되는 C3-C17-헤테로아릴;
N(C6-C18-아릴)2;
N(C3-C17-헤테로아릴)2, 및
N(C3-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴)로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Rd는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, N(R5)2, OR5, SR5, Si(R5)3, CF3, CN, F,
C1-C40-알킬로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-알킬;
C1-C40-티오알콕시로서, 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2-기가 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 CONR5에 의해서 임의로 치환되는 C1-C40-티오알콕시; 및
하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C6-C60-아릴; 하나 이상의 치환체 R5로 임의로 치환되는 C3-C57-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
치환체 Ra, R3, R4 또는 R5가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Ra, R3, R4 또는 R5와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있고,
하나 이상의 치환체 Rd가 서로 독립적으로 임의로 하나 이상의 치환체 Rd와 모노- 또는 폴리사이클릭, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합된 고리 시스템을 형성할 수 있다. - 청구항 12에 있어서,
제 1 TADF 물질 EB과 제 2 TADF 물질 SB가 둘 모두 단지 Ra, R1, R2 및 X 중 하나 이상에서 구조적으로 상이한 화학식(I)에 따른 동일한 구조를 갖는 유기 전계발광 소자. - 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
Z는 각각의 경우에 직접적인 결합인 유기 전계발광 소자. - 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
Ra는 각각의 경우에 서로 독립적으로 수소, 중수소, Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Ph로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 Ph;
피리디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리디닐;
피리미디닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 피리미디닐;
카르바졸릴로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 카르바졸릴;
트리아지닐로서, Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환되는 트리아지닐; 및
N(Ph)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 전계발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
제 2 TADF 물질 SB가 방출 최대 λmax PMMA(SB)를 나타내고, 제 1 TADF 물질 EB는 방출 최대 λmax PMMA(EB)를 나타내며, 여기에서,
480 nm ≥ λmax PM-MA(SB) > λmax PMMA(EB)인 유기 전계발광 소자.
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