KR20180023969A - 유기 광전자 디바이스에 사용되는 유기 분자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식 I의 구조를 갖는 유기 분자에 관한 것으로서,
Figure pct00046

상기 식 I에서,
X는 CN 또는 CF3이며;
D는 식 I-1의 구조를 가진 화학적 단위이며:
Figure pct00047

상기 식 I-1에서,
#은 식 I에 따른 구조의 중심 페닐 고리에의 식 I-1에 따른 단위의 연결점이며;
A 및 B는 서로 독립적으로 CRR1, CR, NR, N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, A와 B 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하고, B와 Z 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하고;
Z는 직접 결합, 또는 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기 또는 이들의 조합인 2가 유기 가교, -CRR1, -C=CRR1, -C=NR, -NR-, -O-, -SiRR1-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O-간섭 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기, 페닐 단위 또는 치환된 페닐 단위이다.

Description

유기 광전자 디바이스에 사용되는 유기 분자
본 발명은 순수한 유기 분자, 및 유기 발광 다이오드(OLED) 및 다른 유기 광전자 디바이스에서의 상기 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
피처(feature) 또는 유기 광전자 디바이스는, 전기 에너지가 광자로 변환되는 프로세스(유기 발광 다이오드, OLED 또는 발광 전기화학 전지, LEEC)이거나, 또는 그 반대의 프로세스가 발생하는 것(유기 광전지, OPV)이다. 본원에서, 이들 프로세스는 가능한 한 효율적으로 진행되는 것이 중요하다. 따라서, OLED의 부문에서, 이상적으로는 최대 광발광성 양자 수율을 가진 물질을 사용하는 것이 필요하다. OLED 물질의 제한된 효율은 열적으로 활성화된 지연된 형광(TADF; thermally activated delayed fluorescence)을 나타내는 효율적인 물질을 사용함으로써 개선될 수 있으며, 그 이유는 순수한 형광 물질과 비교하여, OLED에서 형성된 여기자(exciton) 중 25%가 아니라 여기자의 100%까지 이용될 수 있기 때문이다. 이러한 경우, 형성된 트리플렛(triplet) 여기자는 또한, 광자가 방출될 수 있는 상태인 싱글렛(singlet) 여기자로 변환될 수 있다. 이러한 열적 재증식(thermal repopulation)을 위한 전제 조건은 최저 여기된 싱글렛 수준(S1)과 트리플렛 수준(T1) 사이의 낮은 에너지 거리이다. 이는 예를 들어, 구리(I) 착화합물의 사용을 통해 달성될 수 있거나(예를 들어: H. Yersin, U. Monkowius, T. Fischer, T. Hofbeck, WO　2010/149748　A1 참조), 또는 그 밖에 순수한 유기 물질에 의해 달성될 수 있다(예를 들어: Q. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14706, WO　2013161437　A1 참조).
또한, 예를 들어 딥-블루(deep-blue) TADF OLED에 대한 새로운 물질이 크게 요구되고 있다. 기존의 블루 TADF 물질은 종종 높은 여기자 수명을 나타내는데, 이는 효율적이며 장수명 OLED에 대해서는 좋지 않다. 물질의 전술한 특성들 외에도, 이의 이용가능성은 또한, 상업화와 관련이 있다. 이는 합성 빌딩 블록의 이용가능성, 및 기능성 물질의 실제 합성의 비용 및 편의성, 특히 이러한 물질의 정제를 포함한다.
본 발명은 식 I의 구조를 포함하거나 또는 식 I의 구조로 구성된 새로운 부류의 분자를 제공하며:
Figure pct00001
상기 식 I에서,
X는 전자-구인성 단위, 특히 CN 또는 CF3이며;
D는 식 I-1의 구조를 가진 화학적 단위이며:
Figure pct00002
상기 식 I-1에서,
#은 식 I의 구조의 중심 페닐 고리에 부착되는 식 I-1의 단위의 부착점이며;
A 및 B는 서로 독립적으로 CRR1, CR, NR, N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, A와 B 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하고, B와 Z 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하며;
Z는 직접 결합, 또는 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기 또는 이들의 조합인 2가 유기 가교(bridge), -CRR1, -C=CRR1, -C=NR, -NR-, -O-, -SiRR1-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O-간섭 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기, 페닐 단위 또는 치환된 페닐 단위이며;
여기서, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, 아자이드 (N3 -), F, Cl, Br, I, N(R2)2, CN, CF3, NO2, OH, COOH, COOR2, CO(NR2)2, Si(R2)3, B(OR2)2, C(=O)R2, P(=O)(R2)2, S(=O)R2, S(=O)2R2, OSO2R2, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기, 탄소수 2 내지 40의 선형 알케닐 또는 알키닐 기, 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있으며, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 R2C=CR2, C≡C, Si(R2)2, Ge(R2)2, Sn(R2)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR2, P(=O)(R2), SO, SO2, NR2, O, S 또는 CONR2에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 중수소, F, Cl, Br, I, CN, CF3 또는 NO2에 의해 대체될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이러한 고리 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 가교가능한 단위 QE이며, 이는 광개시제의 존재 또는 부재 하에 산-촉매 가교 방법, 열적 가교 방법 또는 UV 가교 방법에 의해 가교되거나 마이크로파 방사선에 의해 가교될 수 있고; 이들 치환기 R 및 R1 중 2개 이상은 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있으며;
R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, F, Cl, Br, I, N(R3)2, CN, CF3, NO2, OH, COOH, COOR3, CO(NR3)2, Si(R3)3, B(OR3)2, C(=O)R3, P(=O)(R3)2, S(=O)R3, S(=O)2R3, OSO2R3, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기, 탄소수 2 내지 40의 선형 알케닐 또는 알키닐 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있으며, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, Ge(R3)2, Sn(R3)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR3, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O, S 또는 CONR3에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 중수소, F, Cl, Br, I, CN, CF3 또는 NO2에 의해 대체될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, 또는 R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이며; 이들 치환기 R2 중 2개 이상은 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있고;
R3는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, F, CF3 또는 탄소수 1 내지 20의 지방족, 방향족 및/또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼이며, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F 또는 CF3에 의해 대체될 수 있으며; 2개 이상의 치환기 R3는 서로 단환식 또는 다환식, 지방족 고리 시스템을 형성할 수 있으며;
R'는 H, N(R4)2, OR4, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있으며;
R"는 N(R4)2, OR4, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있으며;
R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, N(R5)2, Si(R5)3, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, 또는 R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이며; 이들 치환기 R5 중 2개 이상은 또한, 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있으며;
R5는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소 또는 탄소수 1 내지 20의 지방족, 방향족 및/또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼이며; 2개 이상의 치환기 R5는 또한, 서로 단환식 또는 다환식, 지방족 고리 시스템을 형성할 수 있다.
추가의 구현예에서, R'는 H, N(R4)2, OR4, 티오펜, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 고리 시스템이며, 이러한 고리 시스템은 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R"는 N(R4)2, OR4, 티오펜, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R"는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 고리 시스템이며, 이러한 고리 시스템은 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있다.
본 발명의 맥락에서 아릴기는 6개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하며; 본 발명의 맥락에서 헤테로아릴기는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하고, 이들 중 하나 이상은 헤테로원자를 나타낸다. 헤테로원자는 특히 N, O, 및/또는 S이다. 이는 기본적인 정의이다. 다른 바람직한 것이 본 발명의 상세한 설명에서 언급된다면, 예를 들어 존재하는 방향족 고리 원자 또는 헤테로원자의 수와 관련하여, 이들이 적용된다.
본원에서, 아릴기 또는 헤테로아릴기는 각각 단순한 방향족 고리, 즉 벤젠이거나 단순한 헤테로방향족 고리, 예컨대 피리딘, 피리미딘 또는 티오펜이거나, 헤테로방향족 다환식 시스템, 예를 들어 페난트렌, 퀴놀린 또는 카르바졸이다. 본 특허 출원의 맥락에서, 축합된(융합된) 방향족 또는 헤테로방향족 다환식 시스템은 서로 융합되는 2개 이상의 단순한 방향족 및/또는 헤테로방향족 고리로 이루어진다.
각각의 경우 상기 언급된 라디칼에 의해 치환될 수 있고 방향족 모이어티 또는 헤테로방향족 모이어티 상의 임의의 요망되는 위치를 통해 연결될 수 있는 아릴 또는 헤테로아릴기는 특히, 벤젠, 나프탈린, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센(chrysene), 페릴렌, 플루오란텐(fluoranthene), 벤즈안트라센, 벤조페난트렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 다이벤조푸란, 티오펜, 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜; 피롤, 인돌, 이소인돌, 카르바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 페노티아진, 페녹사진, 피라졸, 인다졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 나프트이미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 옥사졸, 벤족사졸, 나프트옥사졸, 안트록사졸, 페난트르옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 피라진, 페나진, 나프티리딘, 아자카르바졸, 벤조카르볼린, 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, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸 또는 이들 기의 조합으로부터 유래되는 기를 지칭하는 것으로 이해된다.
본 발명의 맥락에서, 환형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기는 단환식, 이환식 또는 다환식 기를 지칭한다.
본 발명의 목적을 위해, 개별 H 원자 또는 CH2 기가 또한, 상기 언급된 기에 의해 치환될 수 있는 C1- 내지 C40-알킬 기는 예를 들어, 라디칼 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 사이클로프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, 사이클로부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, t-펜틸, 2-펜틸, 네오-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, s-헥실, t-헥실, 2-헥실, 3-헥실, 네오-헥실, 사이클로헥실, 1-메틸사이클로펜틸, 2-메틸펜틸, n-헵틸, 2-헵틸, 3-헵틸, 4-헵틸, 사이클로헵틸, 1-메틸사이클로헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, 사이클로옥틸, 1-바이사이클로[2.2.2]옥틸, 2-바이사이클로[2.2.2]옥틸, 2-(2,6-다이메틸)옥틸, 3-(3,7-다이메틸)옥틸, 아다만틸, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 1,1-다이메틸-n-헥스-1-일-, 1,1-다이메틸-n-헵트-1-일-, 1,1-다이메틸-n-옥트-1-일-, 1,1-다이메틸-n-데스-1-일-, 1,1-다이메틸-n-도데스-1-일-, 1,1-다이메틸-n-테트라데스-1-일-, 1,1-다이메틸-n-헥사데스-1-일-, 1,1-다이메틸-n-옥타데스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-헥스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-헵트-1-일-, 1,1-다이에틸-n-옥트-1-일-, 1,1-다이에틸-n-데스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-도데스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-테트라데스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-헥사데스-1-일-, 1,1-다이에틸-n-옥타데스-1-일-, 1-(n-프로필)-사이클로헥스-1-일-, 1-(n-부틸)-사이클로헥스-1-일-, 1-(n-헥실)-사이클로헥스-1-일-, 1-(n-옥틸)-사이클로헥스-1-일- 및 1-(n-데실)-사이클로헥스-1-일-을 지칭한다. 알케닐 기는 예를 들어, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 사이클로펜테닐, 헥세닐, 사이클로헥세닐, 헵테닐, 사이클로헵테닐, 옥테닐, 사이클로옥테닐 또는 사이클로옥타다에닐을 지칭한다. 알키닐 기는 예를 들어, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 헵티닐 또는 옥티닐을 지칭한다. C1- 내지 C40-알콕시 기는 예를 들어, 메톡시, 트리플루오로메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시 또는 2-메틸부톡시를 지칭한다.
본 발명의 분자 내의 화학적 단위 D는 공여자 특성을 가진다. 당업자는, 공여자 특성 및 수여자 특성이 각각 의미하는 바를 원칙적으로 알고 있다. 하나의 구현예에서, 화학적 단위 D는 전자-공여성이다. 이는 +M 효과(양성 메소메리 효과(mesomeric effect))를 가진다. 특히, 적합한 공여자 치환기는 자유 전자 쌍을 가진 원자, 예컨대 N, O 또는 S 원자를 가진다. 이러한 맥락에서, 정확하게 하나의 고리 헤테로원자를 가진 5-원 고리 헤테로아릴기가 바람직하다. 이들 헤테로아릴기는 또한, 이들과 융합되는 추가의 아릴기를 가질 수 있다. 이러한 맥락에서 특히 바람직한 것은 카르바졸 기 또는 카르바졸 유도체이다. 추가의 적합한 공여자 치환기는 페녹사진 기 또는 페녹사진 유도체이다. 후자의 경우, 페녹사진의 산소는 예를 들어, -CRR1, -C=CRR1, -C=NR, -NR-, -SiRR1-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O-간섭 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기, 페닐 단위 또는 치환된 페닐 단위에 의해 대체될 수 있다.
하나의 구현예에서, 전자-끌기 라디칼 X는 -M 효과(음성 메소메리 효과) 또는 -I 효과(음성 유발 효과)를 발휘한다. 이에, 라디칼 X는 수여자 치환기이다. 적합한 수여자 치환기는 특히, 시아노 기 또는 CF3이다.
방향족 모이어티 상의 공여자에 대한 오르토-위치에서, 본 발명의 분자는 치환기를 가진다. 이는 유기 분자의 HOMO 및 LUMO의 효과적인 분리를 가능하게 한다.
본 발명의 분자는 열적으로 활성화된 지연된 형광을 나타내고, 특히 가시 스펙트럼의 짙은 청색 영역에서 방출한다.
광전자 디바이스, 예컨대 OLED에서의 본 발명의 분자의 용도는 디바이스의 부품 상에서 보다 높은 효율을 초래한다. 더욱이, 짙은 청색 스펙트럼에서의 OLED가 실현될 수 있다. 상응하는 OLED는 공지된 이미터(emitter) 물질을 포함하며 유사한 색상을 가진 OLED보다 더 큰 안정성을 가진다.
일 구현예에서, 가교가능한 단위 QE는 옥세탄, 알킨 및 아자이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물, 특히 클릭 반응(click reaction)용 화합물을 포함하고, 또한 하기 알켄 유도체를 포함한다:
Figure pct00003
.
대안적인 구현예에서, Z는 치환 및 비치환된 알킬렌(분지형 또는 환형 포함), 알케닐렌, 알키닐렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌 기로부터 선택되는 공유 단일 결합 또는 2가 유기 가교, O, NR, C=CR2, C=NR, SiR2 S, S(O), S(O)2, BR, PR, P(O)R이며, 이들 단위의 조합 또한 가능하다(예, O-간섭 알킬렌(분지형 또는 환형 포함), 알케닐렌, 알키닐렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌 기).
하나의 구현예에서, D는 각각의 경우에 서로 독립적으로, 치환 및 비치환된 카르바졸, 치환된 또는 비치환된 인돌, 치환 및 비치환된 인돌린, 치환 및 비치환된 다이하이드로아크리딘, 치환 및 비치환된 벤즈이미다졸, 치환 및 비치환된 2,3,4,9-테트라하이드로카르바졸, 치환 및 비치환된 1,2,3,4-테트라하이드로퀴놀린, 치환 및 비치환된 페노티아진, 치환 및 비치환된 페녹사진, 치환 및 비치환된 다이하이드로페나진, 치환 및 비치환된 스피로 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전자-공여 특성을 가진 공여자 기이다.
유기 분자의 일 구현예에서, 식 I-1의 전자-공여 특성을 가진 공여자 기는 식 II의 구조를 포함한다:
Figure pct00004
상기 식 II에서, #, Z 및 R의 정의는 식 I과 관련하여 상기 언급된 바와 같다.
일 구현예에서, 식 I-1의 전자-공여 특성을 가진 공여자 기는 식 III의 구조를 포함할 수 있다:
Figure pct00005
상기 식 III에서, # 및 R의 정의는 식 I과 관련하여 상기 언급된 바와 같다.
본 발명의 공여자의 예로는,
Figure pct00006
Figure pct00007
가 있다.
식 I의 단위(accepting unit) X는, 일 구현예에서, CN이고 또 다른 구현예에서 CF3이다. 본 발명의 추가의 구현예에서, 식 I의 라디칼 R'는 수소 원자, 즉 H이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 (가능한 후속 반응과 함께) 본원에 기재된 유형의 본 발명의 유기 분자의 제조 방법에 관한 것이다.
Figure pct00008
이러한 경우, 질소 헤테로사이클은 친핵성 방향족 치환에서 아릴 할라이드, 특히 아릴 플루오라이드와 반응한다. 전형적인 조건으로는, 예를 들어 반양성자성 극성 용매, 예컨대 다이메틸 설폭사이드(DMSO) 또는 N,N-다이메틸포름아미드(DMF)에서의 염기, 예컨대 3염기성 포타슘 포스페이트 또는 소듐 하이드라이드의 사용이 있다.
대안적인 합성 경로는 아릴 할라이드 또는 아릴 슈도할라이드, 특히 아릴 브로마이드, 아릴 요오다이드, 아릴 트리플레이트 또는 아릴 토실레이트에의 구리-촉매화된 커플링 또는 팔라듐-촉매화된 커플링을 통한 질소 헤테로사이클의 도입을 포함한다.
기술된 제조 방법은 마지막 합성 반응을 나타내거나, 심지어 후속 반응, 예를 들어 라디칼 R, R' 및/또는 R"를 본 발명의 분자로 변경함으로써 변환될 수 있는 전구체 분자를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가의 측면은 유기 광전자 디바이스에서 발광 이미터 또는 흡수제, 및/또는 호스트 물질 및/또는 전자 수송 물질, 및/또는 정공 주입 물질(hole injection material), 및/또는 정공 차단 물질(hole blocking material)로서의 본원에 기재된 유형의 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
이러한 용도의 맥락에서, 유기 광전자 디바이스는 특히,
· 유기 발광 다이오드(OLED),
· 발광 전기화학 전지,
· OLED 센서, 특히 외부적으로 밀폐되어 차폐되지 않는 기체 및 증기 센서에서의 OLED 센서
· 유기 다이오드,
· 유기 태양 전지,
· 유기 트랜지스터,
· 유기 전계 효과 트랜지스터,
· 유기 레이저 및
· 다운-변환 요소(down-conversion element).
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
용도의 경우, 유기 광전자 디바이스, 특히 OLED에서 방출층 내 유기 분자의 비율은 1% 내지 99%, 특히 5% 내지 80%(중량%)이다. 대안적인 구현예에서, 방출층 내 유기 분자의 비율은 100%이다.
일 구현예에서, 발광층은 본 발명의 유기 분자뿐만 아니라, 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준이 유기 분자의 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준보다 에너지적으로 더 높은 호스트 물질을 포함한다.
추가의 측면에서, 본 발명은 본원에 기재된 유형의 유기 분자를 포함하는 유기 광전자 디바이스, 특히 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서, 특히 외부적으로 밀폐되어 차폐되지 않는 기체 및 증기 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 레이저 및 다운-변환 요소로 이루어진 군으로부터 선택되는 디바이스 형태에 관한 것이다.
일 구현예에서, 이러한 종류의 유기 광전자 디바이스는
- 기판,
- 애노드,
- 캐소드, 및
- 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 본 발명의 유기 분자를 포함하는 하나 이상의 발광층
을 가지며, 특히, 애노드 또는 캐소드는 기판에 직접 적용된다.
일 구현예에서, 광전자 디바이스는 OLED이다. 전형적인 OLED는 예를 들어, 하기 층 구조를 가진다:
1. 기판(지지체 물질)
2. 애노드
3. 정공 주입 층(HIL)
4. 정공 수송 층(HTL)
5. 전자 차단 층(EBL)
6. 방출층(EML)
7. 정공 차단 층(HBL)
8. 전자 수송 층(ETL)
9. 전자 주입 층(EIL)
10. 캐소드.
특정한 층들은 오로지 선택적으로만 존재한다. 더욱이, 다수의 이러한 층들은 서로 일치할 수 있다. 또한, 특정한 층들은 컴포넌트 내에 다중으로 존재하는 것이 가능하다.
일 구현예에 따르면, 유기 컴포넌트의 하나 이상의 전극은 반투명한 형태이다. 본원 및 하기에서, "반투명한"이란, 가시 광선에 투과성인 층을 말한다. 이러한 반투명한 층은 투명한 층, 즉 투명할 수 있거나, 적어도 부분적으로 광-흡수성 및/또는 부분적으로 광-산란성일 수 있으며, 따라서, 반투명한 층은 또한 예를 들어, 확산되거나 탁한 반투명성을 가질 수 있다. 특히, 본원에서 반투명한 것으로 정의된 층은 가능한 한 투명한 형태이며, 따라서 특히, 광의 흡수가 가능한 한 작다.
추가의 구현예에 따르면, 유기 컴포넌트, 특히 OLED는 인버터 구조를 가진다. 인버터 구조의 특징은, 캐소드가 기판 상에 위치하고, 다른 층들이 상응하게 인버터 순서로 적용되는 것이다:
1. 기판(지지체 물질)
2. 캐소드
3. 전자 주입 층(EIL)
4. 전자 수송 층(ETL)
5. 정공 차단 층(HBL)
6. 방출층(EML)
7. 전자 차단 층(EBL)
8. 정공 수송 층(HTL)
9. 정공 주입 층(HIL)
10. 애노드
특정한 층들은 오로지 선택적으로만 존재한다. 더욱이, 다수의 이러한 층들은 서로 일치할 수 있다. 또한, 특정한 층들은 컴포넌트 내에 다중으로 존재하는 것이 가능하다.
일 구현예에서, 인버티드(inverted) OLED의 경우, 전형적인 구조의 애노드 층, 예를 들어 ITO 층(인듐 주석 옥사이드)이 캐소드로서 연결된다.
추가의 구현예에 따르면, 유기 컴포넌트, 특히 OLED는 쌓이는 구조(stacked construction)를 가진다. 이러한 경우, 개별 OLED는 통상적인 형태에서 서로를 따라 배열되지 않고, 하나 위에 다른 하나가 배열된다. 쌓이는 구조는 혼합 광의 발생을 허용할 수 있다. 이러한 구조는 예를 들어, 전형적으로 청색 이미터, 녹색 이미터 및 적색 이미터로부터 방출된 광의 조합을 통해 전체 가시 스펙트럼을 이미지화함으로써 발생되는 백색광의 발생에 사용될 수 있다. 더욱이, 사실상 동일한 효율 및 동일한 발광에 있어서, 상당히 더 긴 수명이 종래의 OLED와 비교하여 달성될 수 있다. 쌓이는 구조에 있어서, 선택적으로, 전하 발생 층(CGL)으로 알려져 있는 층이 2개의 OLED들 사이에 사용된다. 이러한 층은 n-도핑 층 및 p-도핑 층으로 이루어지며, n-도핑 층은 전형적으로 애노드에 더 근접하게 적용된다.
일 구현예에서, - 탠덤(tandem) OLED이라고 하는 - 애노드와 캐소드 사이에 2개 이상의 방출층이 존재한다. 일 구현예에서, 3개의 방출층이 하나 위에 다른 하나가 존재하는 방식으로 배열되며, 하나의 방출층은 적색광을 방출하고, 하나의 방출층은 녹색광을 방출하고, 하나의 방출층은 청색광을 방출하며, 선택적으로 추가의 전하 발생 층, 차단 층 또는 수송 층이 개별 방출층들 사이에 적용된다. 추가의 구현예에서, 각각의 방출층은 직접 인접하여 적용된다. 또 다른 구현예에서, 방출층들 각각의 사이에 전하 발생 층이 존재한다. 또한, 직접 인접해 있는 방출층과, 전하 발생 층에 의해 분리되어 있는 방출층이 OLED에서 조합되는 것이 가능하다.
전극 및 유기 층 위에, 캡슐화 배열이 배치되는 것이 부가적으로 가능하다. 캡슐화 배열은 예를 들어, 유리 커버 형태로 실시되거나 박막 캡슐화 형태로 실시될 수 있다.
광전자 디바이스에 대한 지지체 물질로서 역할을 하는 것은 예를 들어, 유리, 석영, 플라스틱, 금속, 규소 웨이퍼 또는 임의의 다른 적합한 고체 또는 가용성의 선택적으로 투명한 물질일 수 있다.
지지체 물질은 예를 들어, 하나 이상의 물질을 층, 필름, 플레이트 또는 적층물 형태로 포함할 수 있다.
광전자 디바이스에서 애노드로서 역할을 하는 것은 예를 들어, 투명한 전도성 금속 옥사이드, 예컨대, 예를 들어, ITO(인듐 주석 옥사이드), 아연 옥사이드, 주석 옥사이드, 카드뮴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 인듐 옥사이드 또는 알루미늄 아연 옥사이드(AZO), Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5, In4Sn3O12, 또는 상이한 투명한 전도성 옥사이드들의 혼합물일 수 있다.
HIL의 물질로서 역할을 하는 것은 예를 들어, PEDOT:PSS (폴리-3,4-에틸렌다이옥시티오펜:폴리스티렌설폰산), PEDOT (폴리-3,4-에틸렌다이옥시-티오펜), m-MTDATA (4,4',4"-트리스[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민), 스피로-TAD (2,2',7,7'-테트라키스(N,N-다이페닐아미노)-9,9-스피로비플루오렌), DNTPD (4,4'-비스[N-[4-{N,N-비스(3-메틸-페닐)아미노}페닐]-N-페닐아미노]비페닐), NPNPB (N,N'-다이페닐-N,N'-다이-[4-(N,N-다이페닐-아미노)페닐]벤젠), MeO-TPD (N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤젠), HAT-CN (1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사-카르보니트릴) 또는 스피로-NPD (N,N'-다이페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-9,9'-스피로비플루오렌-2,7-다이아민)일 수 있다.
HTL의 물질로서 역할을 하는 것은 3차 아민, 카르바졸 유도체, 폴리스티렌설폰산-도핑 폴리에틸렌다이옥시티오펜, 캄포설폰산-도핑 폴리아닐린, 폴리-TPD (폴리(4-부틸페닐다이페닐아민)), [알파]-NPD (폴리(4-부틸페닐다이페닐아민)), TAPC (4,4'-사이클로헥실리덴-비스[N,N-비스(4-메틸페닐)-벤젠아민]), TCTA (트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민), 2-TNATA (4,4',4"-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민), 스피로-TAD, DNTPD, NPNPB, MeO-TPD, HAT-CN 또는 트리스Pcz (9,9'-다이페닐-6-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-비카르바졸)일 수 있다.
HTL은 유기 정공-전도성 매트릭스 내에 무기 도판트 또는 유기 도판트를 포함하는 p-도핑 층을 가질 수 있다. 이용될 수 있는 무기 도판트의 예로는, 전이 금속 옥사이드 예컨대, 바나듐 옥사이드, 몰리브덴 옥사이드 또는 텅스텐 옥사이드 등이 있다. 이용될 수 있는 유기 도판트의 예로는, 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노다이메탄(F4-TCNQ), 구리 펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이 금속 착화합물 등이 있다.
전자 차단 층의 물질로서 역할을 하는 것은 예를 들어, mCP (1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠), TCTA, 2-TNATA, mCBP (3,3-다이(9H-카르바졸-9-일)비페닐), 트리스-Pcz (9,9'-다이페닐-6-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-비카르바졸), CzSi (9-(4-tert-부틸페닐)-3,6-비스(트리페닐실릴)-9H-카르바졸) 또는 DCB (N,N'-다이카르바졸릴-1,4-다이메틸벤젠)일 수 있다.
방출층 EML은 이미터 물질, 또는 2개 이상의 이미터 물질들을 포함하는 혼합물, 및 선택적으로 하나 이상의 호스트 물질을 포함하거나 이들로 이루어진다. 적합한 호스트 물질의 예로는, mCP, TCTA, 2-TNATA, mCBP, Sif87 (다이벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), Sif88 (다이벤조[b,d]티오펜-2-일)다이페닐실란), CBP (4,4'-비스-(N-카르바졸릴)비페닐) 또는 DPEPO (비스[2-((옥소)다이페닐포스피노)페닐] 에테르) 등이 있다. 녹색 또는 적색으로 방출하는 이미터 물질, 또는 2개 이상의 이미터 물질들을 포함하는 혼합물에 대해, 보편적인 매트릭스 물질, 예컨대 CBP가 적합하다. 청색으로 방출하는 이미터 물질, 또는 2개 이상의 이미터 물질들을 포함하는 혼합물에 대해, UHG 매트릭스 물질(초고 에너지 갭 물질)(예를 들어, M.E. Thompson et al., Chem. Mater. 2004, 16, 4743 참조) 또는 소위 다른 와이드-갭 매트릭스 물질을 사용하는 것이 가능하다.
정공 차단 층 HBL은 예를 들어, BCP (2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린 = 바토큐프로인(bathocuproin)), 비스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)-(4-페닐페놀라토)-알루미늄(III) (BAlq), Nbphen (2,9-비스(나프트알렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린), Alq3 (알루미늄-트리스(8-하이드록시퀴놀린)), TSPO1 (다이페닐-4-트리페닐실릴페닐포스핀 옥사이드) 또는 TCB/TCP (1,3,5-트리스(N-카르바졸릴)벤젠/1,3,5-트리스(카르바졸-9-일)벤젠)를 포함할 수 있다.
전자 수송 층 ETL은 예를 들어, AlQ3, TSPO1, BPyTP2 (2,7-다이(2,2'-비피리딘-5-일)트리페닐) 또는 BTB (4,4'-비스[2-(4,6-다이페닐-1,3,5-트리아지닐)]-1,1'-비페닐)를 기재로 하는 물질을 포함할 수 있다.
얇은 전자 주입 층 EIL에 사용될 수 있는 물질의 예로는, CsF, LiF, 8-하이드록시퀴놀리놀라토리튬 (Liq), Li2O, BaF2, MgO 또는 NaF 등이 있다.
캐소드 층의 물질로서 역할을 하는 것은 금속 또는 합금, 예를 들어 Al, Al > AlF, Ag, Pt, Au, Mg, Ag:Mg일 수 있다. 전형적인 층 두께는 100 nm 내지 200 nm이다. 특히, 공기 중에서 안정하고/거나 예를 들어 얇은 보호성 옥사이드 층의 형성에 의해 자가-부동태화(self-passivating)인 하나 이상의 금속이 사용된다.
캡슐화에 적합한 물질의 예로는, 알루미늄 옥사이드, 바나듐 옥사이드, 아연 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 하프늄 옥사이드, 란타늄 옥사이드 및 탄탈륨 옥사이드 등이 있다.
당업자는 본 발명의 유기 분자를 포함하는 광전자 디바이스에 사용될 물질들의 어떤 조합이 있는지 알고 있다.
본 발명의 유기 광전자 디바이스의 일 구현예에서, 본 발명의 유기 분자는 발광층에서 방출 물질로서 사용되며, 이러한 발광층은 순수한 층으로서 사용되거나 매트릭스 물질과 조합되어 사용된다.
방출층, 추가의 구현예에서 광학 발광 디바이스, 특히 OLED 내 발광층에서의 본 발명의 유기 분자의 비율은 5% 내지 80%이다. 본 발명의 유기 광전자 디바이스의 일 구현예에서, 발광층은 기판에 적용되며; 특히 애노드 및 캐소드가 기판에 적용되고, 발광층은 애노드와 캐소드 사이에 적용된다.
발광층은 본 발명의 유기 분자를 100% 농도로 독점적으로 가질 수 있으며, 애노드 및 캐소드가 기판에 적용되고, 발광층이 애노드와 캐소드 사이에 적용된다.
본 발명의 유기 광전자 디바이스의 일 구현예에서, 정공 및 전자 주입층이 애노드와 캐소드 사이에 적용되며, 정공 및 전자 수송 층이 정공 주입 층과 전자 주입 층 사이에 적용되고, 발광층이 정공 수송 층과 전자 수송 층 사이에 적용된다.
본 발명의 추가의 구현예에서, 유기 광전자 디바이스는 기판, 애노드, 캐소드, 및 각각의 경우 하나 이상의 정공 및 전자 주입층, 및 각각의 경우 하나 이상의 정공 및 전자 수송 층, 및 본 발명의 유기 분자 및 호스트 물질을 포함하는 하나 이상의 발광층을 포함하며, 이러한 호스트 물질의 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준은 유기 분자의 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준보다 에너지적으로 더 높으며, 애노드 및 캐소드는 기판에 적용되며, 정공 및 전자 주입층은 애노드와 캐소드 사이에 적용되며, 정공 및 전자 수송 층은 정공 주입 층과 전자 주입 층 사이에 적용되고, 발광층은 정공 수송 층과 전자 수송 층 사이에 적용된다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명은 본 발명의 유기 분자 및 호스트 물질을 포함하는 발광 물질에 관한 것이며, 호스트 물질의 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준은 유기 분자의 트리플렛(T1) 및 싱글렛(S1) 에너지 수준보다 에너지적으로 더 높으며, 여기서, 발광 물질은 형광 또는 열적으로 활성화된 지연된 형광을 방출하고, deltaE(S1-T1) 값은 최저 여기된 싱글렛(S1) 상태와 이보다 3000　cm-1 미만으로 낮은 트리플렛(T1) 상태 사이에 존재한다.
추가의 측면에서, 본 발명은 광전자 컴포넌트의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 경우, 본 발명의 유기 분자가 사용된다.
일 구현예에서, 제조 방법은 진공 증발 프로세스에 의해 또는 용액으로부터 본 발명의 유기 분자를 가공하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명은 광전자 디바이스의 하나 이상의 층을 포함하는 본 발명의 광전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
- 승화 프로세스에 의해 코팅됨,
- OVPD(유기 기상 증착) 프로세스에 의해 코팅됨,
- 담체 기체 승화에 의해 코팅됨, 및/또는
- 용액으로부터 제조되거나 프린팅 프로세스에 의해 제조됨.
실시예
일반적인 작동 프로토콜: 광물리학적 측정
광학 유리의 전처리
각각의 사용 후, 광학 유리(융합 실리카로 제조된 기판 및 큐벳, 직경: 1　cm)를 세정한다. 각각 다이클로로메탄, 아세톤, 에탄올, 탈미네랄수로 3회 세척한다. 5% 헬마넥스(Hellmanex) 용액에 24시간 동안 놔두고, 탈미네랄수로 완전히 헹군 다음, 질소로 블로잉(blown)하여, 광학 유리를 건조한다.
샘플 제조: 용액
1-2　mg의 샘플을 100　ml의 각각의 용매에 용해시키고, 농도가 10-5　mol/l이었다. 큐벳을 기밀 폐쇄(airtight closure)하고, 10분 동안 탈기시켰다.
샘플 제조, 필름: 스핀 코팅
장치: Spin150, SPS euro.
샘플 농도는 10　mg/ml이었으며, 톨루엔 또는 클로로벤젠에서 제조되었다.
프로그램: 1) 400　rpm에서 3초; 2) 1000　rpm/s(1분 당 회전수/초) 속도로 1000 rpm에서 20초; 3) 1000　rpm/s 속도로 4000 rpm에서 10초. 코팅 후, 필름을 LHG사의 프리시전 핫플레이트(precision hotplate) 상에서 공기 중에서 70℃에서 1분 동안 건조하였다.
흡수 분광법
용액:
UV-VIS 스펙트럼을 Thermo Scientific사의 Evolution 201 장치 상에서 기록하였다(샘플 제조: 용액 참조)
광발광 분광법 및 TCSPC
정상-상태 방출 분광법을 150 W 제논 아크 램프, 여기 및 방출 단색화 장치(monochromator), Hamamatsu R928 광전자 배증관(photomultiplier) 및 TCSPC 옵션이 구비된, Horiba Scientific사의 FluoroMax-4 형광 분광계를 사용하여 수행한다. 방출 및 여기 스펙트럼을 표준 보정 플롯을 사용하여 보정하였다.
양자 효율의 확인
광발광 양자 수율을 Hamamatsu Photonics사의 Absolute PL 양자 수율 측정 C9920-03G 시스템을 사용하여 측정하였다. 이러한 시스템은, 1024　x　122 픽셀(크기 24　㎛ x　24　㎛)의 BT(백 신드(back thinned)) CCD 칩이 있는 PMA-12 멀티채널 검출기에 유리 섬유 케이블을 통해 연결된 150　W 제논 기체 방전 램프, 자동적으로 조정가능한 Czerny-Turner 단색화 장치(250-950　nm), 및 고도로 반사적인 Spektralon(테플론 유도체) 코팅이 있는 Ulbricht 스피어로 이루어진다. 양자 효율 및 CIE 좌표를 U6039-05 소프트웨어, 버전 3.6.0을 사용하여 분석하였다.
방출 최대을 nm로 기록하며, 양자 수율은 φ %로 기록하고, CIE 색상 좌표는 x, y 값으로 기록한다.
PLQY는 하기 프로토콜에 따라 중합체 필름, 용액 및 분말 샘플에 대해 확인하였다:
사용된 참조 물질은 공지된 농도의 에탄올 중 안트라센이다. 우선, 샘플의 최대 흡수를 확인하고, 샘플을 여기하는 데 사용한다. 후속적으로, 절대 양자 수율을 탈기된 용액 및 필름 상에서 질소 분위기 하에 확인하였다.
계산은 하기 방정식에 따라 시스템 자체에서 이루어졌다:
Figure pct00009
n광자는 광자 수이고, Int는 강도이다.
밀도 범함수 이론에 따른 계산
분자 구조를 레졸루션-오브-아이덴터티(resolution-of-identity; RI) 근사법을 이용하는(Sierka, M.; Hogekamp, A.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9136-9148; Becke, A.D., J.Chem.Phys. 98 (1993) 5648-5652; Lee, C; Yang, W; Parr, R.G. Phys. Rev. B 37 (1988) 785-789) BP86 함수(Becke, A. D. Phys. Rev. A1988, 38, 3098-3100; Perdew, J. P. Phys. Rev. B1986, 33, 8822-8827)를 사용하여 최적화하였다. 여기 에너지를, 시간-의존적 DFT(TD-DFT) 방법에 의해 BP86으로 최적화된 구조의 경우 B3LYP 함수를 사용하여 계산하였다(Becke, A.D., J.Chem.Phys. 98 (1993) 5648-5652; Lee, C; Yang, W; Parr, R.G. Phys. Rev. B 37 (1988) 785-789; Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 58 (1980) 1200-1211; Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J.Phys.Chem. 98 (1994) 11623-11627). 모든 계산은 def2-SV(P) 염기 세트(Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297-3305; Rappoport, D.; Furche, F. J. Chem. Phys.2010, 133, 134105/1-134105/11) 및 수치 적분을 위해 m4 그리드를 사용한다. 모든 DFT 계산을 Turbomole 프로그램 패키지(버전 6.5)을 사용하여 수행하였다(TURBOMOLE V6.4 2012, a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007, TURBOMOLE GmbH, since 2007; http://www.turbomole.com으로부터 입수 가능함).
실시예 1
합성(단계 1):
Figure pct00010
3-브로모-4-플루오로벤조니트릴(125　mmol), 페닐보론산(188 mmol), 팔라듐 아세테이트(2.5 mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시-1,1'-비페닐(SPhos; 5 mmol) 및 트리베이직(tribasic) 포타슘 포스페이트(250　mmol)를 질소 하에 톨루엔 200 ml에 현탁시킨다. 탈기된 물 10 ml을 첨가한 후, 반응 혼합물을 질소로 20분 동안 블랭킷시킨다(blanketed). 110℃에서 18시간 동안 교반하고 실온까지 냉각시킨 후, 반응 용액을 여과하고, 고체를 에틸 아세테이트로 세척한다. 여과물을 MgSO4로 건조한다. 용매를 제거한 후, 미정제 생성물을 n-헥산으로부터 재결정화한다. 3-페닐-4-플루오로벤조니트릴(15.9 g, 80.6 mmol, 64%)을 백색 고체로서 수득한다.
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.77 (dd, J=7.1, 2.2 Hz, 1H) 7.64 (ddd, J=8.5, 4.5, 2.2 Hz, 1H), 7.54 - 7.42 (m, 5H) 7.27 (dd, J=9.9, 8.5 Hz, 1H).
단계 2:
Figure pct00011
3-페닐-4-플루오로벤조니트릴(65.9 mmol), 3,6-다이메톡시카르바졸(65.9 mmol) 및 트리베이직 포타슘 포스페이트(132 mmol)를 질소 하에 DMSO(120 ml)에 현탁시키고, 110℃에서 (16시간 동안) 교반한다. 후속해서, 반응 혼합물을 물 700 ml에 도입하고, 1시간 동안 교반한다. 고체를 여과에 의해 단리하고, 물(1 ℓ)로 세척한다. 후속해서, 상기 고체를 50℃에서 감압 하에 건조한다. 미정제 생성물을 톨루엔으로부터 재결정화에 의해 정제한다. 생성물 1(23.1 g, 57.1 mmol, 87%)을 백색 고체로서 수득한다.
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.95 (d, J=1.9 Hz, 1H), 7.80 (dd, J=8.2, 2.0 Hz, 1H), 7.64 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.45 (d, J=2.4 Hz, 2H), 7.10 - 7.02 (m, 3H), 7.02 - 6.98 (m, 2H), 6.92 (dd, J=8.9, 0.7 Hz, 2H), 6.89 (dd, J=8.9, 2.3 Hz, 2H) 3.90 (s, 6H).
2-메틸테트라하이드로푸란 중 용액으로서 1의 흡수 스펙트럼을 도 1에 도시한다. 1(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 2에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 443 nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY; photoluminescence quantum yield)은 56%이다.
밀도 범함수 이론 계산은 2.86 eV의 싱글렛(S1) 에너지 및 2.59 eV의 트리플렛(T1) 에너지를 제공한다.
1의 바닥 상태의 계산된 프론티어 오비탈(frontier orbital)은 도 3에 도시되어 있다.
실시예 2
Figure pct00012
9,10-다이하이드로-9,9 다이메틸아크리딘(10 mmol), 4-브로모-3-메틸벤조니트릴(15 mmol) 및 팔라듐 아세테이트(0.5 mmol)를 질소 하에 톨루엔 50 ml에 현탁시킨다. 질소가 반응 혼합물을 30분 동안 통과하였을 때, 트리-tert-부틸포스핀(0.75 mmol) 및 소듐 tert-부톡사이드(15 mmol)를 첨가하고, 상기 혼합물을 2.5시간 동안 교반하면서 환류시킨다. RT에서 16시간 동안 후속해서 교반한 후, 물 50 ml을 첨가하고, 혼합물을 50 ml의 에틸 아세테이트를 사용하여 2회 추출한다. 조합된 유기상을 포화된 NaCl 용액을 사용하여 세척하고, MgSO4로 건조한다. 용매를 제거한 후, 잔여물을 에탄올로부터 재결정화한다. 생성물 2 1.6 g(4.9 mmol, 49%)을 수득한다.
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.81 (d, J=1.9 Hz, 1H), 7.75 (dd, J=8.1, 1.9 Hz, 1H), 7.53-7.46 (m, 2H) 7.38 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.04 - 6.91 (m, 4H), 6.07 - 5.97 (m, 2H), 2.14 (s, 3H), 1.74 (s, 3H) 1.68 (s, 3H).
2-메틸테트라하이드로푸란 중 용액으로서 2의 흡수 스펙트럼을 도 4에 도시한다. 2(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 5에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 441 nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 55%이다.
실시예 3
Figure pct00013
3-페닐-4-플루오로벤조니트릴(10 mmol), 2,3:5,6-다이벤조-1,4-옥사진(10 mmol) 및 트리베이직 포타슘 포스페이트(20 mmol)를 질소 하에 DMSO (20 ml)에 현탁시키고, 125℃에서 (14시간 동안) 교반한다. 그런 다음, 반응 혼합물을 포화된 소듐 클로라이드 용액 400 ml 내로 도입하고, 다이클로로메탄(3　x　150　ml)을 사용하여 추출한다. 조합된 유기상을 포화된 소듐 클로라이드 용액(2　x　150　ml)을 사용하여 세척하고, 마그네슘 설페이트로 건조한 다음, 용매를 제거한다. 마지막으로, 미정제 생성물을 톨루엔으로부터 재결정화에 의해 정제하였다. 생성물 3을 황색 고체로서 수득하였다.
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.91 (d, J=1.9 Hz, 1H), 7.85 (dd, J=8.1, 2.0 Hz, 1H), 7.57 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.35 - 7.29 (m, 5H), 6.65 - 6.59 (m, 4H), 6.59-6.54 (m, 2H), 5.90-5.83 (m, 2H).
3(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 6에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 494 nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 65%이다.
실시예 4
Figure pct00014
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.88 (s, 1H), 7.83 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.57 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.39 - 7.27 (m, 5H), 6.69 - 6.51 (m, 6H), 5.89 (d, J = 7.6 Hz, 2H).
4(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 7에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 466　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 31%이다. 방출 수명은 51　μs이다.
실시예 5
Figure pct00015
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.87 (s, 2H), 7.30 (d, J=2.4 Hz, 2H) 7.05 - 7.00 (m, 2H), 6.99 - 6.94) (m, 4H), 6.94 - 6.89 (m, 4H), 6.77 (dd, J=8.8, 2.4 Hz, 2H), 6.72 (d, J=8.8 Hz, 2H), 3.84 (s, 6H).
5(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 8에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 449　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 65%이다.
실시예 6
Figure pct00016
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ = 7.93 (d, 1H), 7.90 (dd, 1H), 7.48 (d, 1H), 7.38 (dd, 2H), 7.21 - 7.13 (m, 5H), 6.97 (dt, 2H) 6.91 (dt, 2H), 6.15 (dd, 2H), 1.80 (s, 3H), 1.04 (s, 3H) ppm.
6(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 9에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 456　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 60%이다.
실시예 7
Figure pct00017
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.77 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 7.72 (dd, J = 8.0, 1.9 Hz, 1H), 7.43 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.76 - 6.65 (m, 4H), 6.60 (td, J = 7.6, 1.7 Hz, 2H), 5.71 (dd, J = 7.9, 1.4 Hz, 2H), 2.29 (s, 3H).
7(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 10에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 477　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 71%이다.
실시예 8
Figure pct00018
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ = 7.98 (d, 1H), 7.89 (d, 1H), 7.85 (dd, 1H), 7.77 (d, 1H), 7.72 (d, 1H), 7.31 - 7.27 (m, 1H), 7.23 - 7.16 (m, 5H), 7.14 - 7.11 (m, 1H), 7.08 - 7.01 (8H), 6.98 - 6.94 (m, 4H), 6.88 (d, 1H) ppm.
8(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 11에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 462　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 40%이다.
실시예 9
Figure pct00019
1H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ = 8.30 (d, 2H), 8.02 (d, 1H), 7.87 (d, 1H), 7.72 (d, 1H), 7.68 (dd, 4H), 7.55 (dd, 2H), 7.47 (t, 4H), 7.35 (t, 2H), 7.11 - 7.04 (m, 7H) ppm.
9(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 12에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 404　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 28%이다.
실시예 10 - OLED 컴포넌트 A
분자 1을 하기 구성을 갖는 OLED 컴포넌트에서 시험하였다: ITO/m-MTDATA/HAT-CN/tris-Pcz/ 1:DPEPO (20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al.
컴포넌트 A에 대한 컴포넌트 데이터
전력 효율 7.5 lm/W
전류 효율 9.7 cd/A
CIE CIEx: 0.16
CIEy: 0.176
@ 13 V
외부 양자 수율(EQE) 6.8%
전압에 대한 전류 밀도 및 발광율을 도 13에 나타낸다. 전압에 대한 전력 효율 및 전류 효율을 도 14에 나타낸다. 전류 밀도에 대한 외부 양자 효율을 도 15에 나타낸다. OLED의 10 V에서의 작동 시 전기발광 스펙트럼을 도 16에 나타낸다.
실시예 11 - OLED 컴포넌트 B
분자 1을 하기 구성을 갖는 OLED 컴포넌트에서 시험하였다: ITO/m-MTDATA/α-NPD/TCTA/CzSi/1(10%):DPEPO/DPEPO/TPBi/Liq/Al.
컴포넌트 B에 대한 컴포넌트 데이터
전력 효율 7.7 lm/W
전류 효율 13.8 cd/A
CIE CIEx: 0.16
CIEy: 0.17
@ 14 V
외부 양자 수율(EQE) 10.1%
실시예 12
Figure pct00020
19(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 407　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 30%이다.
실시예 13
Figure pct00021
20(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 440　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 50%이다.
실시예 14
Figure pct00022
21(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 442　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 52%이다.
실시예 15
Figure pct00023
22(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 408　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 41%이다.
실시예 16
Figure pct00024
23(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 399　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 31%이다.
실시예 17
Figure pct00025
24(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 441　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 32%이다. 반치전폭(FWHM; full width at half maximum)은 91　nm에서이다.
실시예 18
Figure pct00026
25(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 도 F9에서 확인할 수 있다. 최대 방출은 474　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 52%이다.
실시예 19
Figure pct00027
26(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 448　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 53%이다.
실시예 20
Figure pct00028
27(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 392　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 30%이다.
실시예 21
Figure pct00029
28(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 425　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 16%이다.
실시예 22
Figure pct00030
29(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 416　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 13%이다.
실시예 23
Figure pct00031
30(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 433　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 34%이다.
실시예 24
Figure pct00032
31(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 397　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 33%이다.
실시예 25
Figure pct00033
32(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 405　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 37%이다.
실시예 26
Figure pct00034
33(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 394　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 37%이다.
실시예 27
Figure pct00035
34(PMMA 중 10%)의 필름 방출을 측정하였다. 최대 방출은 477　nm에서이다. 광루미네선스 양자 수율(PLQY)은 33%이고, 반치전폭은 99 nm에서이다.
분자 5를 하기 구성을 갖는 OLED 컴포넌트("컴포넌트 X2")에서 시험한다(방출층에서 본 발명의 분자의 분획은 질량 퍼센트로 기록되어 있음):
층 두께
10 100 nm Al
9 2 nm Liq
8 30 nm TPBi
7 10 nm DPEPO
6 20 nm 5
(20%):DPEPO
5 10 nm CzSi
4 20 nm TCTA
3 70 nm NPB
2 20 nm m-MTDATA
1 120 nm ITO
전력 효율: 12.9 lm/W
전류 효율: 27.5 cd/A
CIE: CIEx: 0.165
CIEy: 0.169
14 V에서
최대 외부 양자 수율(EQE): 20.3%
식 I에 따른 구조를 갖는 유기 분자의 추가의 예들로는,
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
가 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1: 2-메틸테트라하이드로푸란 중 용액으로서 1의 ?g수 스펙트럼이다.
도 2: 1(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 3: 1의 바닥 상태의 계산된 프론티어 오비탈이다.
도 4: 2-메틸테트라하이드로푸란 중 용액으로서 2의 흡수 스펙트럼이다.
도 5: 2(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 6: 3(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 7: 4(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 8: 5(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 9: 6(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 10: 7(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 11: 8(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 12: 9(PMMA 중 10%)의 필름 방출이다.
도 13: OLED 컴포넌트 ITO/m-MTDATA/HAT-CN/tris-Pcz/ 1:DPEPO (20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al의 전류 밀도 및 발광율이다.
도 14: OLED 컴포넌트 ITO/m-MTDATA/HAT-CN/tris-Pcz/ 1:DPEPO (20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al의 전압에 대한 전력 효율 및 전류 효율이다.
도 15: OLED 컴포넌트 ITO/m-MTDATA/HAT-CN/tris-Pcz/ 1:DPEPO (20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al의 전류 밀도에 대한 외부 양자 효율이다.
도 16: 10 V에서 OLED 컴포넌트 ITO/m-MTDATA/HAT-CN/tris-Pcz/ 1:DPEPO (20%)/TSPO1/BPyTP2/Liq/Al의 작동 시 전기발광 스펙트럼이다.
도 17: OLED 컴포넌트 X2의 전류 밀도 및 발광율이다.
도 18: OLED 컴포넌트 X2의 전력 효율이다.
도 19: OLED 컴포넌트 X2의 전류 효율이다.
도 20: OLED 컴포넌트 X2의 외부 양자 효율이다.
도 21: 14 V에서 작동 시, OLED 컴포넌트 X2의 전기발광 스펙트럼이다.

Claims (15)

  1. 식 I의 구조를 포함하는 유기 분자:
    Figure pct00042

    상기 식 I에서,
    X는 CN 또는 CF3이며;
    D는 식 I-1의 구조를 포함하는 화학적 단위이며:
    Figure pct00043

    상기 식 I-1에서,
    #은 식 I의 구조의 중심 페닐 고리에 부착되는 식 I-1의 단위의 부착점이며;
    A 및 B는 서로 독립적으로 CRR1, CR, NR, N으로 이루어진 군으로부터 선택되며, A와 B 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하고, B와 Z 사이에 단일 결합 또는 이중 결합이 존재하며;
    Z는 직접 결합, 또는 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기 또는 이들의 조합인 2가 유기 가교(bridge), -CRR1, -C=CRR1, -C=NR, -NR-, -O-, -SiRR1-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O-간섭 치환된 또는 비치환된 C1-C9-알킬렌기, C2-C8-알케닐렌기, C2-C8-알키닐렌기 또는 아릴렌기, 페닐 단위 또는 치환된 페닐 단위이며;
    여기서, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, 아자이드 (N3 -), F, Cl, Br, I, N(R2)2, CN, CF3, NO2, OH, COOH, COOR2, CO(NR2)2, Si(R2)3, B(OR2)2, C(=O)R2, P(=O)(R2)2, S(=O)R2, S(=O)2R2, OSO2R2, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기, 탄소수 2 내지 40의 선형 알케닐 또는 알키닐 기, 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있으며, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 R2C=CR2, C≡C, Si(R2)2, Ge(R2)2, Sn(R2)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR2, P(=O)(R2), SO, SO2, NR2, O, S 또는 CONR2에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 중수소, F, Cl, Br, I, CN, CF3 또는 NO2에 의해 대체될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이러한 고리 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R2에 의해 치환될 수 있거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이거나, 각각의 R 및 R1은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 가교가능한 단위 QE이며, 이는 광개시제의 존재 또는 부재 하에 산-촉매 가교 방법, 열적 가교 방법 또는 UV 가교 방법에 의해 가교되거나 마이크로파 방사선에 의해 가교될 수 있고; 선택적으로 이들 치환기 R 및 R1 중 2개 이상은 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있으며;
    R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, F, Cl, Br, I, N(R3)2, CN, CF3, NO2, OH, COOH, COOR3, CO(NR3)2, Si(R3)3, B(OR3)2, C(=O)R3, P(=O)(R3)2, S(=O)R3, S(=O)2R3, OSO2R3, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기, 탄소수 2 내지 40의 선형 알케닐 또는 알키닐 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있으며, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, Ge(R3)2, Sn(R3)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR3, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O, S 또는 CONR3에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 중수소, F, Cl, Br, I, CN, CF3 또는 NO2에 의해 대체될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R3에 의해 치환될 수 있거나, 또는 R2는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이며; 선택적으로 이들 치환기 R2 중 2개 이상은 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성하고;
    R3는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, F, CF3 또는 탄소수 1 내지 20의 지방족, 방향족 및/또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼이며, 여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 CF3에 의해 대체될 수 있으며; 선택적으로 2개 이상의 치환기 R3는 서로 단환식 또는 다환식, 지방족 고리 시스템을 형성하며;
    R'는 H, N(R4)2, OR4, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있으며;
    R"는 N(R4)2, OR4, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있으며;
    R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소, N(R5)2, Si(R5)3, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기이며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 10개 내지 40개의 방향족 고리 원자를 가진 다이아릴아미노 기, 다이헤테로아릴아미노 기 또는 아릴헤테로아릴아미노 기이며, 이들은 하나 이상의 라디칼 R5에 의해 치환될 수 있거나, 또는 R4는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, 이들 시스템의 조합이며; 선택적으로 이들 치환기 R5 중 2개 이상은 서로 단환식 또는 다환식, 지방족, 방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있으며;
    R5는 각각의 경우 동일하거나 또는 상이하게, H, 중수소 또는 탄소수 1 내지 20의 지방족, 방향족 및/또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼이며; 선택적으로 2개 이상의 치환기 R5는 서로 단환식 또는 다환식, 지방족 고리 시스템을 형성할 수 있는, 유기 분자.
  2. 제1항에 있어서,
    R'가 H, N(R4)2, OR4, 티오펜, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고, R'는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 고리 시스템이며, 이들 시스템은 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있고;
    R"가 N(R4)2, OR4, 티오펜, 탄소수 1 내지 40의 선형 알킬 또는 알콕시 기 또는 탄소수 3 내지 40의 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들은 각각의 경우 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있거나, R"는 5개 내지 60개의 방향족 고리 원자를 가진 방향족 고리 시스템이며, 이러한 고리 시스템은 하나 이상의 라디칼 R4에 의해 치환될 수 있는, 유기 분자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    식 I-1의 전자-공여 특성을 가진 공여자 기가 식 II의 구조를 가지며:
    Figure pct00044

    상기 식 II에서, #, Z 및 R은 제1항에서 정의된 바와 같은 것인, 유기 분자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 I-1의 전자-공여 특성을 가진 공여자 기가 식 III의 구조를 가지며:
    Figure pct00045

    상기 식 III에서, # 및 R은 제1항에서 정의된 바와 같은 것인, 유기 분자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 I의 단위(accepting unit) X가 CN인, 유기 분자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 I의 단위 X가 CF3인, 유기 분자.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 I의 라디칼 R'가 수소 원자 H인, 유기 분자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자의 제조 방법.
  9. 유기 광전자 디바이스에서 발광 이미터 또는 흡수제 및/또는 호스트 물질 및/또는 전자 수송 물질 및/또는 정공 주입 물질 및/또는 정공 차단 물질로서의, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자의 용도.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기 광전자 디바이스가
    · 유기 발광 다이오드(OLED),
    · 발광 전기화학 전지,
    · OLED 센서, 특히 외부적으로 밀폐되어 차폐되지 않는 기체 및 증기 센서,
    · 유기 다이오드,
    · 유기 태양 전지,
    · 유기 트랜지스터,
    · 유기 전계 효과 트랜지스터,
    · 유기 레이저 및
    · 다운-변환 요소(down-conversion element)
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 용도.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    유기 광전자 디바이스, 특히 OLED에서 방출층 내의 유기 분자의 비율이 1% 내지 99%, 특히 5% 내지 80%인, 용도.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 포함하는 유기 광전자 디바이스로서, 특히 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서, 특히 외부적으로 밀폐되어 차폐되지 않는 기체 및 증기 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 레이저 및 다운-변환 요소로 이루어진 군으로부터 선택되는 디바이스 형태의, 유기 광전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기 광전자 디바이스가
    - 기판,
    - 애노드,
    - 캐소드, 및
    - 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 포함하는 하나 이상의 발광층
    을 포함하며,
    상기 애노드 또는 상기 캐소드가 기판에 적용되는, 유기 광전자 디바이스.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 사용한, 광전자 컴포넌트의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    진공 증발 프로세스에 의해 상기 유기 분자를 가공하거나 용액으로부터 상기 유기 분자를 가공하는 단계를 포함하는, 광전자 컴포넌트의 제조 방법.
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