KR20190053117A - 트리아진기, 플루오렌기 및 아릴기를 포함하는 화합물 - Google Patents

트리아진기, 플루오렌기 및 아릴기를 포함하는 화합물 Download PDF

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KR20190053117A
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Abstract

본 발명은 전자 장치를 위한 층 물질로서 사용하기에 적합한 식 1에 따른 화합물:
Figure pat00059

식 1에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층, 뿐만 아니라 이의 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 장치 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

트리아진기, 플루오렌기 및 아릴기를 포함하는 화합물{COMPOUNDS COMPRISING TRIAZINE GROUP, FLUORENE-GROUP AND ARYL GROUP}
본 발명은 전자 장치용 층 물질로서 사용하기에 적합한 화합물, 특히 트리아진기, 플루오렌기 및 아릴기를 포함하는 화합물, 이의 하나 이상의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층, 뿐만 아니라 이의 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 장치 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전자 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드 OLED는 자발광 장치(self-emitting device)로서, 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답, 높은 휘도, 우수한 동작 전압(operating voltage) 특성 및 색 재현성을 가진다. 일반적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층된 애노드, 정공 수송층 HTL, 방출층 EML, 전자 수송층 ETL 및 캐소드를 포함한다. 이와 관련하여, HTL, EML 및 ETL은 유기 화합물로 형성된 박막이다.
애노드 및 캐소드에 전압이 인가되면, 애노드로부터 주입되는 정공이 HTL을 통해 EML로 이동하고 캐소드로부터 주입되는 전자는 ETL을 거쳐 EML로 이동한다. 정공과 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때, 빛이 방출된다. 상술한 구조를 갖는 OLED가 우수한 효율 및/또는 긴 수명을 갖기 위해서는, 정공 및 전자의 주입 및 흐름이 균형을 이루어야 한다.
유기 발광 다이오드는 유기 반도체 층의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있고, 특히 유기 반도체 층의 유기 물질의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있다.
특히, 유기 발광 다이오드와 같은 유기 전자 장치가 대형 평판 패널 디스플레이(large-size flat panel display)에 적용될 수 있기 위해서는, 전자 이동성을 증가시키고 동시에 전기화학 안정성을 증가시킬 수 있는 유기 물질의 개발이 요망된다.
WO2017065419는 유기 전계발광 화합물, 및 이를 포함하는 호스트 물질, 전자 완충 물질, 전자 수송 물질 및 유기 전계발광 장치에 관한 것이다. 본 개시내용의 유기 전계발광 화합물을 사용함으로써, 유기 전계발광 장치는 분자간 스태킹(stacking) 및 상호작용에 의해 신속한 전자 전류 특성을 보장하고, 따라서 낮은 구동 전압 및/또는 우수한 발광 효율 및/또는 효율적인 수명 특성을 갖는 유기 전계발광 장치를 제공하는 것이 가능하다.
WO2017171376은 화학식 1의 화합물, 및 이러한 화합물을 포함하는 유기 전자 요소에 관한 것이다.
유기 반도체 층, 유기 반도체 물질, 뿐만 아니라 이들의 유기 전자 장치에 포함된 화합물의 특징들을 개선함으로써 이들 유기 반도체 층, 유기 반도체 물질, 뿐만 아니라 이들의 유기 전자 장치의 성능을 개선하며, 특히 증가된 수명 및 더 높은 효율을 달성하는 것이 요망되고 있다.
낮은 동작 전압에서 증가된 수명 및/또는 개선된 효율을 갖는 대안적인 유기 반도체 물질 및 유기 반도체 층, 뿐만 아니라 유기 전자 장치가 요망되고 있다.
특히, 예를 들어 모바일 전자 장치에 대해 긴 배터리 수명을 전달하기 위해 증가된 수명뿐만 아니라 개선된 효율을 갖고 이와 동시에 동작 전압 및 전력 소모를 낮게 유지시키는 대안적인 화합물이 요망되고 있다.
본 발명의 일 양태는 식 1의 화합물을 제공하며:
Figure pat00001
여기서,
R1은 C1 내지 C16 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, CN, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기로부터 선택되며, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택되며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar3은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌의 치환기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
여기서,
Ar1의 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴은 모노-치환 또는 디-치환되고;
Ar3의 치환된 C6 내지 C24 아릴렌 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌은 모노-치환 또는 디-치환된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물에는 C1 내지 C16 알콕시가 없을 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물에는 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시 및/또는 F가 없을 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물에는 C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시 및/또는 F가 없을 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물이 하기와 같이 정의될 수 있으며:
Figure pat00002
여기서,
R1은 C1 내지 C16 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기로부터 선택되며, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택되며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴의 치환기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar3은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌의 치환기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
여기서,
Ar1의 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴은 모노-치환 또는 디-치환되고;
Ar3의 치환된 C6 내지 C18 아릴렌 또는 치환된 C3 내지 C24 헤테로아릴렌은 모노-치환 또는 디-치환된다.
Ar1 기는 단일 결합을 통해 식 1의 화합물의 플루오렌기에 연결된다.
모노-치환 또는 디-치환된 Ar1은 명세서 전체에 걸쳐, 모노-치환된 Ar1의 경우, Ar1 기가 하나의 추가의 치환기를 포함하고, 디-치환된 Ar1의 경우, Ar1 기가 2개의 추가의 치환기들을 포함하고, 이들 치환기는 독립적으로 선택될 수 있음을 의미한다.
Ar2 기는 단일 결합을 통해 식 1의 화합물의 Ar3 기에 연결된다.
Ar2 기는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴, 바람직하게는 O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴, 및 더 바람직하게는 O를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
Ar3 기는 단일 결합을 통해 식 1의 화합물의 트리아진기에 연결된다.
모노-치환 또는 디-치환된 Ar3은 명세서 전체에 걸쳐, 모노-치환된 Ar3의 경우, Ar3 기가 하나의 추가의 치환기를 포함하고, 디-치환된 Ar3의 경우, Ar3 기가 2개의 추가의 치환기들을 포함하고, 이들 치환기는 독립적으로 선택될 수 있음을 의미한다.
헤테로 원자들은 다르게 언급되지 않는 한, N, O, S, B, Si, P, Se로 이루어진 군으로부터, 바람직하게는 N, O 및 S로 이루어진 군으로부터, 더 바람직하게는 N 및 O로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있고, 또한 바람직하게는 헤테로 원자는 N이다.
일 실시형태에 따르면, 식 1로 표시된 화합물에는 카르바졸릴렌기가 없을 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물이 하기와 같이 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00003
여기서,
R1은 C1 내지 C12 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있으며, 여기서
치환된 C6 내지 C18 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C12 알콕시, F, CN, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택될 수 있으며;
L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택되며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택될 수 있으며, 여기서
치환된 C6 내지 C18 아릴의 치환기 및 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C24 헤테로아릴의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C12 알콕시, F, C6 내지 C18 아릴, C3 내지 C18 헤테로아릴 또는 CN으로부터 선택되며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C18 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴렌으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌의 치환기 또는 치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴렌의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택되며;
Ar1의 치환된 C6 내지 C18 아릴 또는 치환된 C3 내지 C18 헤테로아릴은 모노-치환 또는 디-치환되고;
Ar3의 치환된 C6 내지 C18 아릴렌 또는 치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴렌은 모노-치환 또는 디-치환된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물이 하기와 같이 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00004
여기서,
R1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴기 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있으며,
치환된 C6 내지 C18 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택될 수 있으며;
L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C12 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며,
치환된 C6 내지 C12 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택되며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴로부터 선택될 수 있으며,
치환된 C6 내지 C18 아릴의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C18 아릴, C3 내지 C18 헤테로아릴 또는 CN으로부터 선택되며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C4 내지 C17 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택되고;
Ar1의 치환된 C6 내지 C18 아릴은 모노-치환 또는 디-치환되고;
Ar3의 치환된 C6 내지 C18 아릴렌은 모노-치환 또는 디-치환된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물이 하기와 같이 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00005
여기서,
R1은 페닐, 비페닐, 플루오렌, 디베벤조티오페닐 또는 디벤조푸라닐로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며;
L은 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며;
Ar1은 비치환된 C6 내지 C18 아릴기로부터 선택될 수 있으며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C17 헤테로아릴로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물이 하기와 같이 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00006
여기서,
R1은 페닐, 비페닐, 디베벤조티오페닐 또는 디벤조푸라닐로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며;
L은 페닐렌 또는 비페닐렌으로부터 선택될 수 있으며;
Ar1은 페닐 또는 비페닐로부터 선택될 수 있으며;
Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C11 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 페닐렌 또는 비페닐렌으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물이 하기와 같이 추가로 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00007
여기서,
R1은 페닐로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며;
L은 페닐렌으로부터 선택될 수 있으며;
Ar1은 페닐로부터 선택될 수 있으며;
Ar2는 -C6H5CN으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 페닐렌으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물이 하기와 같이 더 정의될 수 있으며:
Figure pat00008
여기서,
R1은 디벤조푸라닐로부터 선택될 수 있으며;
L은 페닐렌으로부터 선택될 수 있으며;
Ar1은 페닐로부터 선택될 수 있으며;
Ar2는 하나 이상의 N을 함유하는 C2 내지 C11 헤테로아릴로부터 선택될 수 있고;
Ar3은 페닐렌으로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, R1은 치환된 C6 내지 C24 아릴기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, R1은 C1 내지 C16 알킬기, 비치환된 C6 내지 C24 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, R1은 치환된 C6 내지 C18 아릴기, 또는 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬기, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C17 헤테로아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, R1은 C1 내지 C12 알킬기, 비치환된 C6 내지 C18 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, R1은 치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C12 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C12 아릴 또는 C3 내지 C11 헤테로아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, R1은 C1 내지 C6 알킬기, 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, R1은 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기, 바람직하게는 디벤조푸라닐로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, R1은 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 바람직하게는 페닐기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, L은 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, L은 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, L은 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, L은 치환된 C6 내지 C12 아릴렌기로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 C6 내지 C12 아릴렌기의 치환기는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, L은 페닐렌 또는 비페닐렌, 바람직하게는 페닐렌으로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, L은 치환된 페닐렌 또는 비페닐렌, 바람직하게는 페닐렌으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 치환된 페닐렌 또는 비페닐렌의 치환기는 C1 내지 C3 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 치환된 C6 내지 C24 아릴기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 비치환된 C6 내지 C24 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 치환된 C6 내지 C18 아릴기, 또는 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C17 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 비치환된 C6 내지 C18 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C12 아릴기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C12 아릴 또는 C3 내지 C11 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴기, 바람직하게는 페닐기 또는 비페닐기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1은 페닐기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C23 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
Ar2가 이러한 군으로부터 선택되는 경우, 특히 양호한 성능이 달성될 수 있다.
이론으로 결부시키고자 하는 것은 아니지만, -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C23 헤테로아릴을 포함하는 군은 식 1의 화합물에 0.6 디바이(Debye) 초과의 쌍극자 모멘트를 부여할 수 있다.
높은 쌍극자 모멘트는 식 1의 화합물과 도판트 물질이 존재하는 경우 이러한 도판트 물질 사이의 상호작용을 개선할 수 있는 것으로 여겨진다. 특히, 도판트 물질이 금속 할라이드 및/또는 금속 착화합물로부터 선택되는 경우, 개선된 성능이 수득될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S, 바람직하게는 N을 함유하는 C2 내지 C17 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S, 바람직하게는 N을 함유하는 C2 내지 C11 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar2는 -C6H5CN으로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar2는 N을 함유하는 C2 내지 C11 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
식 1의 일 실시형태에 따르면, 트리아지닐기, 카르바졸릴기 및/또는 인돌-카르바졸릴기를 포함하는 Ar2는 배제된다.
식 1의 일 실시형태에 따르면, 트리아지닐기를 포함하는 Ar2는 배제된다.
식 1의 일 실시형태에 따르면, 카르바졸릴기를 포함하는 Ar2는 배제된다.
식 1의 일 실시형태에 따르면, 인돌-카르바졸릴기를 포함하는 Ar2는 배제된다.
식 1의 일 실시형태에 따르면, Ar2는 -C6H5CN, 피리디닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 벤즈이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 디벤조푸라닐 또는 디벤조티오페닐로부터 선택될 수 있다.
Ar2가 이들 군으로부터 선택되는 경우, 특히 양호한 성능이 수득될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기, 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴렌으로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 비치환된 C6 내지 C24 아릴렌기, 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기, 또는 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C18 아릴렌기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 또는 C3 내지 C17 헤테로아릴렌으로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌기, 또는 비치환된 C2 내지 C17 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 치환된 C6 내지 C12 아릴렌기, 또는 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있고, 여기서, 치환된 C6 내지 C12 아릴렌기의 치환기 및 치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C12 아릴렌 또는 C3 내지 C11 헤테로아릴렌으로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기, 또는 비치환된 C2 내지 C11 헤테로아릴렌기, 바람직하게는 페닐렌기 또는 비페닐렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3은 페닐렌기로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1의 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴은 모노-치환될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3의 치환된 C6 내지 C18 아릴렌 또는 치환된 C3 내지 C24 헤테로아릴렌은 모노-치환될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1의 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴은 디-치환될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar3의 치환된 C6 내지 C18 아릴렌 또는 치환된 C3 내지 C24 헤테로아릴렌은 디-치환될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1은 적어도 약 5 내지 약 16개의 C6 아릴 고리를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1은 적어도 약 5 내지 약 16개의 C6 아릴 고리 및 적어도 약 1 내지 약 5개의 6원 헤테로 아릴 고리를 포함할 수 있으며, 여기서, 헤테로 원자는 개별적으로 N, O, S로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 N일 수 있다.
일 양태에 따르면, 식 1의 화합물은 도판트 물질용 매트릭스 물질로서 사용될 수 있다.
일 양태에 따르면, 층 물질은 유기 반도체 층일 수 있으며, 이러한 층은 유기 전자 장치에 사용된다. 예를 들어, 유기 전자 장치는 OLED 등일 수 있다.
식 1로 표시된 화합물 및 식 1의 화합물로 구성되거나 또는 포함하는 유기 반도체 층은 비-방출성(non-emissive)일 수 있다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "필수적으로 비-방출성" 또는 "비-방출형(non-emitting)"은, 장치로부터의 발광 스펙트럼에의 화합물 또는 층의 기여도가 상기 가시 발광 스펙트럼을 기준으로 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다. 가시 발광 스펙트럼은 파장이 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm인 발광 스펙트럼이다.
바람직하게는, 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층은 필수적으로 비-방출성 또는 비-방출형이다.
용어 "~이 없는", "함유하지 않는다", "포함하지 않는다"는, 증착 전에 화합물에 존재할 수 있는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적에 관하여 기술적 효과를 갖지 않는다.
U로도 명명되는 동작 전압은 1 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/cm2)에서 볼트(V)로 측정된다.
cd/A 효율로도 명명되는 1 암페어 당 칸델라(candela) 효율은 1 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/cm2)에서 1 암페어 당 칸델라로 측정된다.
EQE로도 명명되는 외부 양자 효율은 퍼센트(%)로 측정된다.
색 공간은 CIE-x 및 CIE-y 좌표로 설명된다(International Commission on Illumination 1931). 청색 방출의 경우 CIE-y가 특히 중요하다. CIE-y가 작을수록 더 진한 청색을 나타낸다.
HOMO라고도 하는 최고준위 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital) 및 LUMO라고도 하는 최저준위 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)은 전자 볼트(eV)로 계산된다.
환원 전위는 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry)에 의해 볼트(V)로 측정된다.
용어 "OLED", "유기 발광 다이오드", "유기 발광 장치", "유기 광전자 장치" 및 "유기 광-발광 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
용어 "전이 금속"은 주기율표의 d-블록 내의 임의의 원소를 의미하고 포함하며, 이러한 블록은 주기율표의 3족 내지 12족 원소를 포함한다.
용어 "III족 내지 VI 금속"은 주기율표의 III족 내지 VI족 내의 임의의 금속을 의미하고 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "중량 퍼센트", "wt%", "중량에 대한 퍼센트", "중량%" 및 이들의 변형은, 각각 전자 수송층의 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제의 중량을 이의 조성물의 총 중량으로 나눈 값에 100을 곱한 값으로서 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제를 지칭한다. 각각의 전자 수송층의 모든 구성성분, 성분 또는 제제의 총 중량 퍼센트는 100 중량%를 초과하지 않도록 선택됨을 이해한다.
본 명세서에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol%", "부피에 대한 퍼센트", "부피%" 및 이들의 변형은, 각각 전자 수송층의 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 부피를 각각 전자 수송층의 총 부피로 나눈 값에 100을 곱한 값으로서 금속 원소, 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제를 지칭한다. 각각의 캐소드 전극 층의 모든 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 총 부피% 양은 100 부피%를 초과하지 않는 것으로 이해된다.
모든 숫자 값은 명시적으로 표시되었는지 여부에 관계없이, "약"이라는 용어로 수식된 것으로 가정한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 나타낸다.
"약"이라는 용어로 수식되었는지 여부에 관계없이, 청구항은 그 양과 균등한 양을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an"및 "the")는 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다는 것으로 해석되어야 한다.
이러한 명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 바와 같이, "*"는 다르게 정의되지 않는 한 화학 결합 위치를 가리키는 것으로 주지되어야 한다.
애노드 전극 및 캐소드 전극은 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 층 / 캐소드 전극 층으로서 기재될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 광전자 장치는 서로 마주보고 있는 애노드 층 및 캐소드 층, 및 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하고, 여기서 유기 반도체 층은 식 1의 화합물을 포함하거나 또는 구성된다.
보다 다른 양태에 따르면, 유기 광전자 장치일 수 있는 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.
본 명세서에서, 정의가 다르게 제공되지 않는 경우, "알킬기"는 지방족 탄화수소 기를 지칭할 수 있다. 알킬기는 임의의 이중 결합 또는 삼중 결합이 없는 "포화된 알킬기"를 지칭할 수 있다. 알킬기는 선형, 환형 또는 분지형 알킬기일 수 있다.
알킬기는 C1 내지 C16 알킬기, 또는 바람직하게는 C1 내지 C12 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로, 알킬기는 C1 내지 C14 알킬기, 또는 바람직하게는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬 사슬 내에 1 내지 4개의 탄소를 포함하고, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 및 t-부틸로부터 선택될 수 있다.
알킬기의 구체적인 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등일 수 있다.
본 명세서에서, R2는 독립적으로 H, C1 내지 C16 분지형 또는 선형 알킬, C6 내지 C18 아릴 및 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 R2는 C1 내지 C6 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴이다.
본 명세서에서, 정의가 다르게 제공되지 않는 한, R2는 독립적으로 H, C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴로부터 선택될 수 있다.
본 명세서에서, "아릴렌기"는 하나 이상의 탄화수소 방향족 모이어티를 포함하는 기를 지칭할 수 있고, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소들은 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오레닐기 등을 가질 수 있다.
아릴렌/아릴기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합된 고리 폴리사이클릭(즉, 탄소 원자의 인접한 쌍들을 공유하는 고리) 작용기를 포함할 수 있다.
용어 "헤테로아릴렌"/"헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 가진 방향족 헤테로사이클을 지칭할 수 있고, 탄화수소 헤테로방향족 모이어티의 모든 원소들은 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈을 가질 수 있다. 헤테로원자는 N, O, S, B, Si, P, Se, 바람직하게는 N, O 및 S로부터 선택될 수 있다.
헤테로아릴렌/헤테로아릴 고리는 적어도 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있다. 바람직하게는 헤테로아릴렌/헤테로아릴 고리는 N, S 및/또는 O로부터 개별적으로 선택되는 적어도 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있다.
더 바람직하게는 식 1의 트리아진기 외에도, 하나 이상의 추가의 헤테로아릴/렌 고리는 적어도 1 내지 3개의 N-원자, 적어도 1 내지 2개의 N-원자 또는 적어도 1개의 N-원자를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 식 1의 트리아진기 외에도, 식 1의 화합물은 1 또는 2개의 N-원자, 바람직하게는 1개의 N-원자를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 식 1의 트리아진기 외에도, 식 1의 화합물은 1 또는 2개의 N-원자, 바람직하게는 1개의 N-원자; 및 적어도 1 또는 2개의 O 원자, 바람직하게는 1개의 O 원자를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "헤테로아릴렌" "/"헤테로아릴"은 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 피리딘, 퀴놀린, 퀴나졸린, 피리미딘, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 벤족사졸, 벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘, 크산텐, 페녹사진, 벤조아크리딘, 디벤조아크리딘 등을 포함해야 한다.
본 명세서에서, 단일 결합은 직접 결합을 지칭한다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은
- 적어도 7 내지 25개의 방향족 고리, 바람직하게는 적어도 8 내지 22개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 9 내지 20개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 10 내지 15개의 방향족 고리, 보다 바람직하게는 적어도 10 내지 14개의 방향족 고리를 포함할 수 있으며; 여기서
- 적어도 2 내지 5개, 바람직하게는 3 내지 4개, 또는 2 내지 3개는 헤테로방향족 고리이다.
일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은
- 적어도 약 8 내지 약 20개의 방향족 고리, 바람직하게는 적어도 약 9 내지 약 18개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 약 10 내지 약 16개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 약 11 내지 약 15개의 방향족 고리, 보다 바람직하게는 적어도 약 10 내지 약 14개의 방향족 고리를 포함하며; 및/또는
- 식 1의 화합물은 적어도 약 2 내지 약 6개, 바람직하게는 약 3 내지 약 5개, 또는 약 2 내지 약 4개의 헤테로 방향족 고리를 포함하고, 여기서 헤테로 원자는 N, O, S로부터 선택될 수 있으며; 및/또는
- 하나 이상의 플루오렌 고리 및 하나 이상의 헤테로-플루오렌 고리를 포함하고, 여기서 헤테로 원자는 N, O, S로부터 선택될 수 있으며; 및/또는
- 적어도 1개의 트리아진 고리, 바람직하게는 적어도 2개의 트리아진 고리를 포함한다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은 적어도 약 8 내지 약 20개의 방향족 고리, 바람직하게는 적어도 약 9 내지 18개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 10 내지 약 16개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 8 내지 15개의 방향족 고리, 보다 바람직하게는 적어도 약 10 내지 약 14개의 방향족 고리를 포함할 수 있으며,
여기서 적어도 하나의 방향족 고리는 비치환된 5원 고리이고, 적어도 하나의 방향족 고리는 5원 헤테로 고리이다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은 적어도 약 8 내지 약 20개의 방향족 고리, 바람직하게는 적어도 약 9 내지 18개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 10 내지 약 16개의 방향족 고리, 더 바람직하게는 적어도 8 내지 15개의 방향족 고리, 보다 바람직하게는 적어도 약 10 내지 약 14개의 방향족 고리를 포함할 수 있으며,
여기서 적어도 하나의 방향족 고리는 비치환된 5원 고리이고, 적어도 하나의 방향족 고리는 5원 헤테로 고리이다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 적어도 2 내지 7개, 바람직하게는 2 내지 5개, 또는 2 내지 3개의 헤테로 방향족 고리를 포함한다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 적어도 2 내지 7개, 바람직하게는 2 내지 5개, 또는 2 내지 3개의 헤테로 방향족 고리를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 방향족 고리는 5원 헤테로 방향족 고리이다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 적어도 3 내지 7개, 바람직하게는 3 내지 6개, 또는 3 내지 5개의 헤테로 방향족 고리를 포함하고, 여기서 적어도 2개의 헤테로 방향족 고리는 5원 헤테로 방향족 고리이다.
일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은 적어도 6 내지 12개의 비-헤테로 방향족 고리 및 2 내지 3개의 헤테로 방향족 고리를 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은 적어도 7 내지 12개의 비-헤테로 방향족 고리 및 2 내지 5개의 헤테로 방향족 고리를 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 식 1에 따른 화합물은 적어도 7 내지 11개의 비-헤테로 방향족 고리 및 2 내지 3개의 헤테로 방향족 고리를 포함할 수 있다.
용어 "C6-아릴렌/아릴 고리"는 축합된 고리 시스템을 형성하는 단일 C6-아릴렌/아릴 고리 및 C6-아릴렌/아릴 고리를 의미한다. 예를 들어, 나프탈렌기는 2개의 C6-아릴렌/아릴 고리로서 계수될 것이다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 약 ≥ 100℃ 내지 약 ≤ 380℃, 바람직하게는 약 ≥ 105℃ 내지 약 ≤ 350℃, 더 바람직하게는 약 ≥ 110℃ 내지 약 ≤ 320℃, 또한 바람직하게는 약 ≥ 115℃ 내지 약 ≤ 200℃, 또한 바람직하게는 약 ≥ 125℃ 내지 약 ≤ 180℃의 유리 전이 온도 Tg를 가질 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 약 ≥ 120℃ 내지 약 ≤ 150℃의 유리 전이 온도 Tg를 가질 수 있다.
유리 전이 온도는 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 질소 하에, 10 K/min의 가열 속도를 사용하여 측정된다.
주위 온도로도 명명되는 실온은 23℃이다.
놀랍게도, 식 1의 화합물 및 본 발명의 유기 전자 장치는 당업게에서 공지된 유기 전계발광 장치 및 화합물을 특히 전류 효율(current efficiency)이라고도 하는 cd/A 효율 및 수명의 측면에서 능가하여 우수함으로써 본 발명의 근본적인 문제점을 해결하는 것이 확인되었다. 이와 동시에, 동작 전압은 유사하거나 또는 심지어 개선된 수준에서 유지되며, 이는 예를 들어 모바일 디스플레이 장치의 전력 소모를 감소시키고 배터리 수명을 증가시키는 데 중요하다. 높은 cd/A 효율은 모바일 장치, 예를 들어 모바일 디스플레이 장치의 높은 효율 및 이로써 증가된 배터리 수명에 중요하다. 장기간의 수명은 장치의 장수(longevity)에 중요하다.
본 발명자들은 놀랍게도, 특정한 양호한 성능이 유기 전계발광 장치를 형광 청색 장치로서 사용하는 경우 달성될 수 있음을 확인하였다.
본원에서 바람직한 것으로 언급된 특정한 배치가 특히 유리한 것으로 확인되었다.
마찬가지로, 본 발명의 가장 넓은 정의의 범위에 속하는 일부 화합물들은 놀랍게도, cd/A 효율 및 수명의 언급된 특성의 측면에서 특히 양호하게 수행하는 것으로 확인되었다. 이들 화합물은 본원에서 특히 바람직한 것으로 고찰된다.
나아가, 높은 효율 및/또는 장기간 수명을 가진 유기 광전자 장치가 실현될 수 있다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar2는 하나 이상의 N을 포함하는 하나 이상의 헤테로아릴/렌, 또는 하나 이상의 CN 치환기를 포함할 수 있고; 더 바람직하게는 Ar1 및 Ar3에는 헤테로원자가 없을 수 있고, Ar2는 하나 이상의 N을 포함하는 하나 이상의 헤테로아릴/렌 및/또는 하나 이상의 CN 치환기를 포함할 수 있다.
약어 "헤테로아릴/렌"은 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌을 나타낸다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar2는 전자 수여자 특성을 가질 수 있다.
"전자 수여자 특성"은 화합물로부터 또 다른 화합물로, 또는 화합물의 원자의 또 다른 기로 이전되는 전자를 수여하는 화학적 엔터티를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 문헌[International Union of Pure and Applied Chemistry, Compendium of Chemical Technology, Gold Book, Version 2.3.2, 19. August 2012, page 477]을 참조한다.
특히, 식 1의 화합물이 전자 수송 물질 또는 전자 주입 물질로서 사용되는 경우, Ar2가 전자 수여자 특성을 갖는 경우 특히 양호한 성능이 달성될 수 있다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물의 쌍극자 모멘트는 > 0.6 디바이 내지 ≤ 10 디바이이고; 계산된 HOMO는 -5.4 eV보다 더 음성이다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물의 쌍극자 모멘트는 > 0.6 디바이 내지 ≤ 10 디바이이고; 계산된 HOMO는 -5.4 eV보다 더 음성이고 -8 eV보다 덜 음성이다.
바람직하게는, 식 1의 화합물의 쌍극자 모멘트는 > 1 디바이 내지 ≤ 10 디바이, 더욱 더 바람직하게는 > 2 디바이 내지 ≤ 10 디바이, 또한 바람직하게는 > 3 디바이 내지 ≤ 10 디바이이다. 바람직하게는, 계산된 HOMO는 -5.6 eV보다 더 음성이고 더욱 더 바람직하게는 -5.8 eV보다 더 음성이다.
N-원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트
Figure pat00009
는
Figure pat00010
로 주어지며, 여기서
Figure pat00011
및
Figure pat00012
는 분자 내에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다.
쌍극자 모멘트는 반경험적 분자 오비탈 방법(semi-empirical molecular orbital method)에 의해 확인된다.
분자 구조의 기하학은 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)에서 실시된 바와 같이 6-31G* 베이시스 세트(basis set)와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 최적화된다. 1개 초과의 형태가 실행 가능한 경우, 분자의 결합 길이를 확인하기 위해 최저 총 에너지를 갖는 형태가 선택된다.
쌍극자 모멘트가 이러한 범위 내에서 선택되는 경우, 특히 도판트 물질과 함께 사용되는 경우 특히 양호한 성능이 수득될 수 있다.
HOMO는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5를 이용하여 계산된다. 분자 구조의 최적화된 기하학 및 HOMO 에너지 수준은, 6-31G* 베이시스 세트와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 확인된다. 1개 초과의 형태가 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 갖는 형태가 선택된다.
이러한 범위 내에서 HOMO를 갖는 화합물은 전형적으로, 전자 수여자 특성을 가진다. 특히 식 1의 화합물이 전자 수송층 및/또는 전자 주입층 내에서 매트릭스 화합물로서 사용되는 경우, 특히 양호한 성능이 이러한 범위 내에서 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면,
R1은 C1 내지 C12 알킬기 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 바람직하게는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 더 바람직하게는 비치환된 C6 아릴렌기로부터 선택되며;
L은 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기, 바람직하게는 비치환된 C6 아릴렌기로부터 선택되며;
Ar1은 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 바람직하게는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기, 더 바람직하게는 비치환된 페닐기로부터 선택되며;
Ar3은 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌, 바람직하게는 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기, 더 바람직하게는 비치환된 페닐렌기로부터 선택되고;
Ar2는 -C6H5CN 또는 C2 내지 C24 N-함유 헤테로아릴, 바람직하게는 -C6H5CN으로 이루어진 군으부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면,
R1은 독립적으로 B1 내지 B16, B17 내지 B20 및 B21 내지 B25, 바람직하게는 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸, 페난트레닐, 피레닐로부터 선택되고;
R2는 독립적으로 H, C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 및 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되고, 바람직하게는 R2는 C1 내지 C6 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴이며;
여기서, B1 내지 B11은 비치환된 아릴기이고, B12 내지 B16은 치환된 아릴기이며:
Figure pat00013
B17 내지 B20은 비치환된 디벤조푸라닐기이고:
Figure pat00014
B21 내지 B25는 비치환된 디베벤조티오페닐기이다:
Figure pat00015
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, R1은 독립적으로 B1 내지 B6으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, R1은 독립적으로 B7 내지 B12로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, R1은 독립적으로 B13 내지 B16으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, R1은 독립적으로 B17 내지 B20으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, R1은 독립적으로 B21 내지 B25로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B1 내지 B25로부터 선택되며, 바람직하게는 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸로부터 선택되고, 보다 더 페닐로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B1 내지 B6으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B7 내지 B12로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B13 내지 B16으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B17 내지 B20으로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 독립적으로 B21 내지 B25로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, Ar3은 C1 내지 C13으로부터 선택되고:
Figure pat00016
Figure pat00017
바람직하게는 Ar3은 C1 내지 C9로부터 선택되며, 더 바람직하게는 Ar3은 C2, C4 내지 C6, 및 C8 내지 C9로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, L은 C1 내지 C13으로부터 선택될 수 있다:
Figure pat00018
Figure pat00019
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, L은 C1 내지 C13으로부터 선택되며, 바람직하게는 L은 C1 내지 C9로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 L은 C2, C4 내지 C6 및 C8 내지 C9로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 L은 C2로부터 선택된다.
식 1에 따른 화합물의 일 실시형태에 따르면, L은 C2 및 C4 내지 C6, 바람직하게는 C2 및 C5로부터 선택된다.
일 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물의 Ar2는 D1 내지 D22로부터 선택될 수 있다:
Figure pat00020
Figure pat00021
일 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물은 F1 내지 F11로부터 선택될 수 있다:
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
.
애노드
애노드용 물질은 금속 또는 금속 옥사이드, 또는 유기 물질, 바람직하게는 약 4.8 eV 초과, 보다 바람직하게는 약 5.1 eV 초과, 가장 바람직하게는 약 5.3 eV 초과의 일함수를 가진 물질일 수 있다. 바람직한 금속은 귀금속, 예컨대 Pt, Au 또는 Ag이며, 바람직한 금속 옥사이드는 투명한 금속 옥사이드, 예컨대 ITO 또는 IZO이며, 이는 반사성 캐소드를 가진 하부-방출 OLED에서 유리하게 사용될 수 있다.
투명한 금속 옥사이드 애노드 또는 반사성 금속 애노드를 포함하는 장치에서, 애노드는 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있는 반면, 반투명한 금속 애노드는 약 5 nm 내지 약 15 nm로 얇을 수 있고, 불투명한 금속 애노드는 약 15 nm 내지 약 150 nm의 두께를 가질 수 있다.
정공 주입층(HIL)
정공 주입층은 애노드와 정공 수송층에 사용되는 유기 물질 사이의 계면 특성을 개선할 수 있으며, 비-평면화된(non-planarized) 애노드 상에 적용되고, 따라서 상기 애노드의 표면을 평면화시킬 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층은, 애노드의 일함수와 정공 수송층의 HOMO의 에너지 수준 사이의 차이를 조정하기 위해, 애노드 물질의 일함수와 정공 수송층의 HOMO의 에너지 수준 사이에서 이의 최고준위 점유 분자 오비탈(HOMO)의 에너지 수준의 중앙값을 가진 물질을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층(36)을 포함하는 경우, 정공 주입층은 여러 가지 방법들, 예를 들어 진공 증착, 스핀 코팅, 캐스팅, Langmuir-Blodgett(LB) 방법 등 중 임의의 방법에 의해 애노드 상에 형성될 수 있다.
정공 주입층이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 진공 증착 조건은 정공 주입층의 형성에 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다를 수 있고, 예를 들어 진공 증착은 100℃ 내지 약 500℃의 온도, 약 10-6 Pa 내지 약 10-1 Pa의 압력 및 약 0.1 내지 약 10 nm/sec의 증착 속도에서 수행될 수 있으나, 증착 조건은 이들로 한정되지 않는다.
정공 주입층이 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 정공 주입층의 형성에 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 코팅 속도는 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 범위일 수 있고, 코팅 후 열 처리가 수행되어 용매를 제거하는 온도는 약 80℃ 내지 약 200℃의 범위일 수 있으나, 코팅 조건은 이들로 한정되지 않는다.
정공 주입층은 전도성 및/또는 애노드로부터의 정공 주입을 개선하기 위해 p-도판트를 추가로 포함할 수 있다.
p-도판트
또 다른 양태에서, p-도판트는 정공 주입층 내에서 균질하게 분산될 수 있다.
또 다른 양태에서, p-도판트는 정공 주입층 내에서 애노드로 근접할수록 고농도로 존재하고 캐소드로 근접할수록 저농도로 존재할 수 있다.
p-도판트는 퀴논 유도체 또는 라디알렌(radialene) 화합물 중 하나일 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. p-도판트의 비제한적인 예로는, 퀴논 유도체, 예컨대 테트라시아노퀴논다이메탄(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논다이메탄(F4-TCNQ), 4,4',4''-((1E,1'E,1''E)-사이클로프로판-1,2,3-트릴리덴트리스(시아노메타닐릴리덴))-트리스(2,3,5,6-테트라플루오로벤조니트릴) 등이 있다.
정공 수송층(HTL)
정공 수송층 및 전자 차단층을 형성하기 위한 조건은 정공 주입층에 대해 상기 기재된 형성 조건을 기반으로 정의될 수 있다.
전하 수송 영역의 정공 수송 파트의 두께는 약 10 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 전하 수송 영역의 정공 수송 파트가 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함하는 경우, 정공 주입층의 두께는 약 10 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 100 nm일 수 있고, 정공 수송층의 두께는 약 5 nm 내지 약 200 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 150 nm일 수 있다. 전하 수송 영역의 정공 수송 파트, HIL 및 HTL의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 만족할만한 정공 수송 특징이 동작 전압의 실질적인 증가 없이 수득될 수 있다.
정공 수송 영역에 사용되는 정공 수송 매트릭스 물질은 특별히 제한되지 않는다. 6개 이상의 비편재화된 전자들의 컨쥬게이트된 시스템을 포함하는 공유 화합물이 바람직하며, 바람직하게는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 보다 바람직하게는 2개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물, 보다 더 바람직하게는 3개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물, 가장 바람직하게는 4개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물이다. 정공 수송층에 광범위하게 사용되는 정공 수송 매트릭스 물질의 전형적인 예로는, 폴리사이클릭 방향족 탄화수소, 트리아릴렌 아민 화합물 및 헤테로사이클릭 방향족 화합물이 있다. 정공 수송 영역의 다양한 층들에 유용한 정공 수송 매트릭스의 프런티어(frontier) 오비탈 에너지 수준의 적합한 범위는 잘 공지되어 있다. 산화환원 커플 HTL 매트릭스의 산화환원 전위 / HTL 매트릭스의 양이온 라디칼의 측면에서, 바람직한 값(예를 들어 참조로서 페로센/페로세늄 산화환원 커플에 대한 사이클릭 볼타메트리에 의해 측정되는 경우)은 0.0 - 1.0 V, 보다 바람직하게는 0.2 - 0.7 V, 보다 더 바람직하게는 0.3 - 0.5 V의 범위일 수 있다.
완충층
전하 수송 영역의 정공 수송 파트는 완충층을 추가로 포함할 수 있다.
적합하게 사용될 수 있는 완충층은 US 6 140 763, US 6 614 176 및 US2016/248022에 개시되어 있다.
완충층은 EML로부터 방출된 광의 파장에 따라 광의 광학 공명 거리(optical resonance distance)를 보상할 수 있고, 따라서 효율을 증가시킬 수 있다.
방출층(EML)
방출층은 진공 증착, 스핀 코팅, 캐스팅, LB 방법 등을 사용함으로써 정공 수송 영역 상에 형성될 수 있다. 방출층이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅의 조건은 방출층을 형성하는 데 사용되는 물질에 따라 다양할 수 있긴 하더라도, 상기 증착 및 코팅 조건은 정공 주입층의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 방출층은 이미터 호스트(EML 호스트) 및 이미터 도판트(추가로 오로지 이미터)를 포함할 수 있다.
방출층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 600일 수 있다. 방출층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 방출층은 동작 전압의 유의한 증가 없이, 개선된 방출 특징을 가질 수 있다.
이미터 호스트
또 다른 양태에 따르면, 방출층은 식 1의 화합물을 이미터 호스트로서 포함한다.
이미터 호스트 화합물은 3개 이상의 방향족 고리를 가지며, 이들은 독립적으로 카르보사이클릭 고리 및 헤테로사이클릭 고리로부터 선택된다.
이미터 호스트로서 사용될 수 있는 다른 화합물은 하기 식 400으로 표시된 안트라센 매트릭스 화합물이다:
Figure pat00025
상기 식 400에서, Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기일 수 있으며; Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기일 수 있고; g, h, i, 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.
일부 실시형태에서, 식 400에서 Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로, 페닐렌기, 나프탈렌기, 페난트레닐렌기 또는 피레닐렌기 중 하나일 수 있거나; 또는
각각이 페닐기, 나프틸기, 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 페닐렌기, 나프탈렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기 또는 피레닐렌기 중 하나일 수 있다.
식 400에서, g, h, i, 및 j는 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2의 정수일 수 있다.
식 400에서, Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로,
- 페닐기, 나프틸기 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10 알킬기;
- 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기 또는 플루오레닐기;
- 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는 플루오레닐기로서, 각각은 중수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 하이드라존기, 카르복실기 또는 이의 염 중 하나 이상으로 치환됨,
- 설폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염,
- C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C2-C60 알키닐기, C1-C60 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는
- 플루오레닐기
Figure pat00026
또는
- 식 7 또는 식 8
Figure pat00027
중 하나일 수 있다.
식 7 및 8에서, X가 산소 원자 및 황 원자로부터 선택되지만, 본 발명의 실시형태들은 이들로 한정되는 것은 아니다.
식 7에서, R11 내지 R14 중 임의의 하나는 Ar111에의 결합에 사용된다. Ar111에의 결합에 사용되지 않는 R11 내지 R14 및 R15 내지 R20은 R1 내지 R8와 동일하다.
식 8에서, R21 내지 R24 중 임의의 하나는 Ar111에의 결합에 사용된다. Ar111에의 결합에 사용되지 않는 R21 내지 R24 및 R25 내지 R30은 R1 내지 R8와 동일하다.
바람직하게는, EML 호스트는 N, O 또는 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 내지 3개의 헤테로원자를 포함한다. 보다 바람직하게는, EML 호스트는 S 또는 O로부터 선택되는 1개의 헤테로원자를 포함한다.
이미터 도판트
도판트는 발광을 유발하기 위해 소량으로 혼합되며, 일반적으로 삼중항 이상으로의 다중 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 물질, 예컨대 금속 착화합물일 수 있다. 도판트는 예를 들어, 무기 화합물, 유기 화합물 또는 유기/무기 화합물일 수 있고, 이들의 하나 이상의 종류가 사용될 수 있다.
이미터는 적색, 녹색 또는 청색 이미터일 수 있다.
도판트는 형광 도판트, 예를 들어 터-플루오렌일 수 있으며, 이의 구조는 하기에 나타나 있다. 4.4'-비스(4-다이페닐 아미오스티릴)비페닐(DPAVBI), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸 페릴렌(TBPe) 및 하기 화합물 5는 형광 청색 도판트의 예이다.
Figure pat00028
도판트는 인광 도판트일 수 있고, 인광 도판트는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속 화합물일 수 있다. 인광 도판트는 예를 들어 식 Z로 표시된 화합물일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00029
식 Z에서, M은 금속이고, J 및 X는 동일하거나 또는 서로 다르고, M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
M은 예를 들어 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, J 및 X는 예를 들어 두자리(bidendate) 리간드일 수 있다.
전자 수송층(ETL)
또 다른 실시형태에서, 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 분자는 전자 수송층이다. 또 다른 실시형태에서, 전자 수송층은 식 1의 화합물로 구성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드는 하나 이상의 전자 수송층을 포함하고, 이러한 경우, 전자 수송층은 식 1의 화합물, 또는 바람직하게는 식 F1 내지 F11의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 유기 전자 장치는 2개 이상의 전자 수송층들에 의해 형성된 유기층의 스택의 전자 수송 영역을 포함하며, 여기서, 하나 이상의 전자 수송층은 식 I의 화합물을 포함한다.
전자 수송층은 1개 또는 2개 이상의 서로 다른 전자 수송 화합물들을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제2 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하고, 제1 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 화합물과 서로 다르게 선택되는 매트릭스 화합물을 포함하며, 이러한 화합물은:
- 안트라센-기반 화합물 또는 헤테로 치환된 안트라센-기반 화합물, 바람직하게는 2-(4-(9,10-다이(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 및/또는 N4,N4''-다이(나프탈렌-1-일)-N4,N4''-다이페닐-[1,1':4',1''-터페닐]-4,4''-다이아민
으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제1 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하고, 제2 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 화합물과 서로 다르게 선택되는 매트릭스 화합물을 포함하며, 이러한 화합물은:
- 포스핀 옥사이드-기반 화합물, 바람직하게는 (3-(디벤조[c,h]아크리딘-7-일)페닐)디페닐포스핀 옥사이드 및/또는 페닐 비스(3-(피렌-1-일)페닐)포스핀 옥사이드 및/또는 3-페닐-3H-벤조[b]디나프토[2,1-d:1',2'-f]포스페핀-3-옥사이드; 또는
- 치환된 페난트롤린 화합물, 바람직하게는 2,4,7,9-테트라페닐-1,10-페난트롤린 또는 2,9-디(비페닐-4-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린
으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제1 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하고, 제2 전자 수송층은 매트릭스 화합물을 포함하며, 이러한 매트릭스 화합물은 본 발명에 따른 식 1의 화합물과 서로 다르고 포스핀 옥사이드-기반 화합물, 바람직하게는 (3-(디벤조[c,h]아크리딘-7-일)페닐)디페닐포스핀 옥사이드 및/또는 페닐 비스(3-(피렌-1-일)페닐)포스핀 옥사이드 및/또는 3-페닐-3H-벤조[b]디나프토[2,1-d:1',2'-f]포스페핀-3-옥사이드로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 식 1의 화합물을 포함하며, 여기서 식 1의 화합물은 동일하게 선택되지 않는다.
제1 전자 수송층의 두께는 약 0.5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 2 nm 내지 약 40 nm일 수 있다. 제1 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 제1 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이, 개선된 전자 수송 능력을 가질 수 있다.
선택적인 제2 전자 수송층의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 2 nm 내지 약 20 nm일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이, 만족할 만한 전자 수송 능력을 가질 수 있다.
전자 수송층은 알칼리 할라이드 및/또는 알칼리 유기 착화합물을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 식 1의 화합물을 포함하며, 여기서 제2 전자 수송층은 알칼리 할라이드 및/또는 알칼리 유기 착화합물을 추가로 포함한다.
알칼리 할라이드
알칼리 금속 할라이드로도 공지된 알칼리 할라이드는 화학식 MX를 갖는 무기 화합물들의 패밀리이며, 여기서 M은 알칼리 금속이고, X는 할로겐이다.
M은 Li, Na, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로부터 선택될 수 있다.
X는 F, Cl, Br 및 J로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 리튬 할라이드가 바람직할 수 있다. 리튬 할라이드는 LiF, LiCl, LiBr 및 LiJ로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 가장 바람직한 것은 LiF이다.
알칼리 할라이드는 필수적으로 비-방출성 또는 비-방출성이다.
알칼리 유기 착화합물
알칼리 유기 착화합물은 알칼리 금속 및 하나 이상의 유기 리간드를 포함한다. 알칼리 금속은 바람직하게는 리튬으로부터 선택된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 퀴놀레이트, 보레이트, 페놀레이트, 피리디놀레이트 또는 시프 염기(Schiff base) 리간드이며;
- 바람직하게는 리튬 퀴놀레이트 착화합물은 식 III, IV 또는 V을 가지고:
Figure pat00030
여기서,
A1 내지 A6은 동일하거나 또는 독립적으로 CH, CR, N 및 O로부터 선택되며;
R은 동일하거나 또는 독립적으로 수소, 할로겐, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴렌 또는 헤테로아릴렌으로부터 선택되고; 가장 바람직한 A1 내지 A6은 CH이며;
- 바람직하게는 보레이트-기반 유기 리간드는 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이며;
- 바람직하게는 페놀레이트는 2-(피리딘-2-일)페놀레이트, 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트, 이미다졸 페놀레이트 또는 2-(피리딘-2-일)페놀레이트이고, 가장 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트이고;
- 바람직하게는 피리디놀레이트는 2-(디페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 알칼리 유기 착화합물, 바람직하게는 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 퀴놀레이트일 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 퀴놀레이트는 WO 2013079217 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 보레이트-기반 유기 리간드일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 유기 착화합물은 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 보레이트-기반 유기 리간드는 WO 2013079676 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 페놀레이트 리간드일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 유기 착화합물은 리튬 2-(다이페닐포스포릴)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 페놀레이트 리간드는 WO 2013079678 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
나아가, 페놀레이트 리간드는 피리디놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(다이페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 피리딘 페놀레이트 리간드는 JP 2008195623에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또한, 페놀레이트 리간드는 이미다졸 페놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 이미다졸 페놀레이트 리간드는 JP 2001291593에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또한, 페놀레이트 리간드는 옥사졸 페놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 옥사졸 페놀레이트 리간드는 US 20030165711에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
알칼리 유기 착화합물은 필수적으로 비-방출성일 수 있다.
n-도판트
다양한 실시형태에 따르면, 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층은 n-도판트를 추가로 포함할 수 있다.
n-도판트로서 적합한 전기적으로 중성인 금속 착화합물은 예를 들어, 낮은 산화 상태에서 일부 전이 금속들의 강하게 환원성 착화합물들일 수 있다. 특히 강한 n-도판트는 WO2005/086251에서 보다 상세히 기재된 바와 같이 예를 들어 Cr(II), Mo(II) 및/또는 W(II) 구아니디네이트 착화합물, 예컨대 W2(hpp)4로부터 선택될 수 있다.
n-도판트로서 적합한 전기적으로 중성인 유기 라디칼은 EP 1 837 926 B1, WO2007/107306 또는 WO2007/107356에서 보다 상세히 기재된 바와 같이 예를 들어 이들의 안정한 이량체, 올리고머 또는 중합체로부터 추가의 에너지 공급에 의해 생성되는 유기 라디칼일 수 있다. 이러한 적합한 라디칼의 구체적인 예들은 디아졸릴 라디칼, 옥사졸릴 라디칼 및/또는 티아졸릴 라디칼일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 유기 반도체 층은 원소 금속을 추가로 포함할 수 있다. 원소 금속은 이의 원소 형태, 금속 합금 또는 금속 클러스터 형태에서 금속 상태의 금속이다. 금속상, 예를 들어 벌크 금속으로부터 진공 열적 증발에 의해 증착되는 금속들은 이들의 원소 형태에서 증발되는 것으로 이해된다. 또한, 증발된 원소 금속이 공유 매트릭스와 함께 증착되는 경우, 금속 원자 및/또는 클러스터가 공유 매트릭스 내에 포매되는 것으로 이해된다. 즉, 진공 열적 증발에 의해 제조되는 임의의 금속 도핑된 공유 물질은 금속을 적어도 부분적으로 이의 원소 형태로 함유하는 것으로 이해된다.
가전 제품에 사용되기 위해, 안정한 핵종 또는 매우 긴 방사성 붕괴 반감기를 갖는 핵종을 함유하는 금속만이 적용될 수 있을 것이다. 핵 안정도(nuclear stability)의 허용 가능한 수준으로서, 천연 칼륨의 핵 안정도가 취해질 수 있다.
일 실시형태에서, n-도판트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 전이 주기의 금속 Ti, V, Cr 및 Mn으로부터 선택되는 양전성 금속으로부터 선택된다. 바람직하게는, n-도판트는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 보다 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg 및 Yb, 보다 더 바람직하게는 Li, Na, Cs 및 Yb, 가장 바람직하게는 Li, Na 및 Yb로부터 선택된다.
n-도판트는 필수적으로 비-방출성일 수 있다.
전자 주입층(EIL)
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 전자 수송층(제1-ETL)과 캐소드 사이에 전자 주입층을 추가로 포함할 수 있다.
전자 주입층(EIL)은 캐소드로부터 전자의 주입을 촉진할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은
(i) 실질적으로 원소 형태의 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속, 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Eu 및 Yb, 보다 바람직하게는 Li, Na, Mg, Ca, Sr 및 Yb, 보다 더 바람직하게는 Li 및 Yb, 가장 바람직하게는 Yb로부터 선택되는 양전성 금속을 포함하며; 및/또는
(ii) 제2 전자 수송층(제2-ETL)의 알칼리 금속 착화합물 및/또는 알칼리 금속염, 바람직하게는 Li 착화합물 및/또는 염, 보다 바람직하게는 Li 퀴놀리놀레이트, 보다 더 바람직하게는 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트, 가장 바람직하게는 알칼리 금속염 및/또는 착화합물은 주입층의 알칼리 금속염 및/또는 착화합물과 동일하다.
전자 주입층은 LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm, 또는 약 0.3 nm 내지 약 9 nm일 수 있다. 전자 주입층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 주입층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 만족할 만한 전자 주입 능력을 가질 수 있다.
전자 주입층은 식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
캐소드
캐소드용 물질은 낮은 일함수를 가진 금속, 합금 또는 전기 전도성 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다. 캐소드용 물질의 구체적인 예는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 은(Ag) 등일 수 있다. 기판 상에 증착된 반사성 애노드를 가진 상부 방출 발광 장치를 제조하기 위해, 캐소드는 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO) 또는 은(Ag)로부터 광-투과성 전극(light-transmissive electrode)으로서 형성될 수 있다.
투명한 금속 옥사이드 캐소드 또는 반사성 금속 캐소드를 포함하는 장치에서, 캐소드는 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있는 반면, 반투명한 금속 캐소드는 약 5 nm 내지 약 15 nm로 얇을 수 있다.
기판
기판은 애노드 아래 또는 캐소드 위에 추가로 배치될 수 있다. 기판은 일반적인 유기 발광 다이오드에 사용되는 기판일 수 있고, 강한 기계적 강도, 열적 안정성, 투명도, 표면 평탄도(smoothness), 취급 용이성 및 내수성을 가진 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
이하, 실시형태는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되는 것이 아니다.
본 발명의 이들 및/또는 다른 양태들 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 예시적인 실시형태들의 하기 설명으로부터 명백해지고 보다 쉽게 이해될 것이며, 도면에서:
도 1은 방출층, 1개의 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 2는 방출층 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 3은 방출층 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 4는 방출층 및 1개의 전자 수송층을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 5는 방출층 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 6은 방출층 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 도식적인 단면도이다.
이하, 예시적인 양태를 상세히 설명하도록 하며, 첨부된 도면에는 본 발명의 실시예가 예시되어 있으며, 여기서, 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 이하, 도면을 참조하여 양태를 설명하기 위해 예시적인 실시형태가 하기와 같이 설명된다.
본원에서, 제1 구성 요소가 제2 구성 요소 "상에" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 구성 요소가 제2 구성 요소 "상에 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 구성 요소가 배치되지 않는다.
용어 "개재되어 접촉하는"은, 중간에 있는 층이 2개의 인접한 층들과 직접 접촉해 있는 3개 층들의 배치를 지칭한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드는 정공 수송 영역; 방출층; 및 식 1에 따른 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(150), 식 1의 화합물을 포함하는 전자 수송층(ETL)(161) 및 전자 주입층(180)을 포함하며, 이로써, 제1 전자 수송층(161)이 방출층(150) 상에 직접적으로 배치되고, 전자 주입층(180)은 제1 전자 수송층(161) 상에 직접적으로 배치된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(150), 및 식 1의 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함하며, 이로써, 제2 전자 수송층(162)이 제1 전자 수송층(161) 상에 직접적으로 배치된다. 대안적으로, 전자 수송층 스택(ETL)(160)은 제1 전자 수송층(161) 및 식 1의 화합물을 포함하는 제2 전자 수송층(162)을 포함하고, 이로써 제2 전자 수송층(162)이 제1 전자 수송층(161) 상에 직접적으로 배치된다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(EML)(150), 및 식 1의 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층(161), 식 1의 화합물이지만 상기 제1 전자 수송층의 화합물과 서로 다른 화합물을 포함하는 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)을 포함하는 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함하며, 이로써, 제2 전자 수송층(162)이 제1 전자 수송층(161) 상에 직접적으로 배치되고, 제3 전자 수송층(163)이 제1 전자 수송층(162) 상에 직접적으로 배치된다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 제1 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 하나의 제1 전자 수송층(ETL)(161), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다. 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 식 1의 화합물 및 선택적으로 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(161)은 EML(150) 상에 직접적으로 형성된다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 제1 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층 스택(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(160)은 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하며, 여기서, 제1 전자 수송층은 애노드(120)에 더 근접하게 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드(190)에 더 근접하게 배열된다. 제1 전자 수송층 및/또는 제2 전자 수송층은 식 I의 화합물 및 선택적으로 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 포함한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층 스택(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 제2 캐소드 전극(190)을 포함한다. 전자 수송층 스택(ETL)(160)은 제1 전자 수송층(161), 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)을 포함한다. 제1 전자 수송층(161)은 방출층(EML)(150) 상에 직접적으로 형성된다. 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및/또는 제3 전자 수송층은, 각각의 층에 대해 서로 다른 식 1의 화합물, 및 선택적으로 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 포함한다.
유기 반도체 층
또 다른 양태에 따르면, 유기 반도체 층은 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 유기 반도체 층은 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있고, 금속, 금속염 또는 유기 알칼리 금속 착화합물, 바람직하게는 알칼리 금속 착화합물, 보다 바람직하게는 LiQ 또는 알칼리 보레이트를 추가로 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 하나 이상의 유기 반도체 층은 방출층과 캐소드 사이에, 바람직하게는 보조 전자 수송층과 캐소드 사이에 배열된다.
또 다른 실시형태에서, 유기 반도체 층은 방출층과 전자 수송층 사이에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 유기 반도체 층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열된다. 유기 반도체 층은 전자 수송층, 방출층, 정공 차단층, 전하 발생층 및/또는 전자 주입층, 바람직하게는 전자 수송층 또는 전하 발생층, 보다 바람직하게는 전자 수송층일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 유기 반도체 층은 광활성 층과 캐소드 층 사이에, 바람직하게는 방출층 또는 광흡수 층과 캐소드 층 사이에 배열될 수 있으며, 바람직하게는 유기 반도체 층은 전자 수송층이다.
일 실시형태에 따르면, 유기 반도체 층은 하나 이상의 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 포함할 수 있다.
유기 반도체 층은 필수적으로 비-방출성 또는 비-방출형인 식 1에 따른 화합물을 포함한다.
유기 전자 장치
또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 하나 이상의 유기 반도체 층은 식 1에 따른 화합물을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 식 1에 따른 화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 이러한 층은 필수적으로 비-방출성 또는 비-방출형이다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함할 수 있으며, 여기서 유기 반도체 층은 전자 수송층, 정공 차단층, n-유형 전하 발생층 또는 전자 주입층, 바람직하게는 전자 수송층 또는 n-유형 전하 발생층, 보다 바람직하게는 전자 수송층일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는, 광활성 층과 캐소드 층 사이에, 바람직하게는 방출층 또는 광흡수 층과 캐소드 층 사이에 배열될 수 있는 적어도 하나의 유기 반도체 층을 포함하며, 바람직하게는 유기 반도체 층은 전자 수송층이다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 유기 반도체 층을 포함하며, 여기서 하나 이상의 유기 반도체 층은 방출층과 캐소드 사이에, 바람직하게는 보조 전자 수송층과 캐소드 사이에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 애노드 층, 하나 이상의 캐소드 층 및 하나 이상의 방출층을 포함하며, 여기서 유기 반도체 층은 바람직하게는 방출층과 캐소드 층 사이에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 식 1의 화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함할 수 있으며, 이러한 층은 전자 수송층, 방출층, 정공 차단층, 전하 발생층 및/또는 전자 주입층, 바람직하게는 전자 수송층 또는 전하 발생층, 보다 바람직하게는 전자 수송층이다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 기판, 애노드 층, 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층, 및 캐소드 층을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따른 유기 전자 장치는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함할 수 있으며, 여기서 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층은 광활성 층과 캐소드 층 사이에, 바람직하게는 방출층 또는 광흡수 층과 캐소드 층 사이에 배열되고, 바람직하게는 유기 반도체 층은 전자 수송층이다.
일 실시형태에 따른 유기 전자 장치는 식 1의 화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함할 수 있으며, 여기서 하나 이상의 유기 반도체 층은 하나 이상의 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 추가로 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층, 하나 이상의 애노드 층, 하나 이상의 캐소드 층 및 하나 이상의 방출층을 포함하며, 여기서 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층은 바람직하게는 방출층과 캐소드 층 사이에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하고, 하나 이상의 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 추가로 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 하나 이상의 유기 반도체 층, 하나 이상의 애노드 층, 하나 이상의 캐소드 층 및 하나 이상의 방출층을 포함하며, 여기서 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층은 바람직하게는 방출층과 캐소드 층 사이에 배열된다. 바람직하게는 하나 이상의 유기 반도체 층은 전자 수송층이다.
본 발명에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)는 애노드, 정공 수송층(HTL), 방출층(EML), 식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 전자 수송층(ETL) 및 캐소드를 포함할 수 있으며, 이들은 기판 상에 순차적으로 스태킹된다(stacked). 이러한 측면에서, HTL, EML 및 ETL은 유기 화합물로부터 형성된 박막이다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리, 디스플레이 장치 또는 광전지(photovoltaic cell), 바람직하게는 발광 장치일 수 있다. 발광 장치는 OLED일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 여기서 층들은 하기 순서를 가진다:
애노드 층, 정공 주입층, 선택적인 제1 정공 수송층, 선택적인 제2 정공 수송층, 방출층, 본 발명에 따른 식 1의 화합물을 포함하는 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 층.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전자 장치의 제조 방법이 제공되며, 상기 제조 방법은
- 하나 이상의 증착 공급원, 바람직하게는 2개의 증착 공급원들, 보다 바람직하게는 3개 이상의 증착 공급원들
을 사용하는 단계를 포함한다.
적합하게 사용될 수 있는 증착 방법은
- 진공 열적 증발(VTE)을 통한 증착;
- 용액 프로세싱(solution processing)을 통한 증착으로서, 바람직하게는 상기 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅으로부터 선택됨; 및/또는
- 슬롯-다이 코팅
을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면,
- 본 발명에 따른 식 1의 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착 공급원, 및
- 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물, 바람직하게는 리튬 할라이드 또는 리튬 유기 착화합물을 방출시키기 위한 제2 증착 공급원
을 사용하는 방법이 제공되며,
상기 방법은 전자 수송층 스택을 형성하는 단계를 포함하며; 이로써, 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우:
- 제1 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 1의 화합물을 제1 증착 공급원으로부터 방출시키고, 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물, 바람직하게는 리튬 할라이드 또는 리튬 유기 착화합물을 제2 증착 공급원으로부터 방출시킴으로써 형성된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 이러한 방법은 애노드 전극 상에 방출층을 형성하는 단계, 및 정공 주입층 형성, 정공 수송층 형성 또는 정공 차단층 형성으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 상기 애노드 전극과 제1 전자 수송층 사이에 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 이러한 방법은 유기 발광 다이오드(OLED)의 제조 단계들을 추가로 포함할 수 있으며, 여기서
- 기판 상에 제1 애노드 전극을 형성하며,
- 상기 제1 애노드 전극 상에 방출층을 형성하며,
- 상기 방출층 상에 전자 수송층을 형성하고, 바람직하게는 제1 전자 수송층을 상기 방출층 상에 형성하고 선택적인 제2 전자 수송층을 형성하고,
- 마지막으로, 그 위에 캐소드 전극을 형성하며,
- 선택적인 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 차단층을 상기 제1 애노드 전극과 상기 방출층 사이에 해당 순서로 형성하고,
- 선택적인 전자 주입층을 상기 전자 수송층과 상기 캐소드 전극 사이에 형성한다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 이러한 방법은 제1 전자 수송층 상에 전자 주입층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 OLED의 다양한 실시형태에 따르면, OLED는 전자 주입층을 포함하지 않을 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 여기서 층들은 하기 순서를 가진다:
애노드, 제1 정공 수송층, 제2 정공 수송층, 방출층, 선택적인 제2 전자 수송층, 본 발명에 따른 식 1의 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 임의의 실시형태에 따른 하나 이상의 유기 발광 장치를 포함하는 전자 장치가 제공되며, 바람직하게는 전자 장치는 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 실시형태들 중 하나의 실시형태에서 유기 발광 다이오드를 포함한다. 보다 바람직하게는, 전자 장치는 디스플레이 장치이다.
이하, 실시형태들은 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되지 않는다. 이제, 예시적인 양태들을 상세히 참조로 할 것이다.
식 1의 화합물의 제조
식 1의 화합물을 하기에 기재된 바와 같이 합성할 수 있다.
Ar2 = 피리딜인 식 1의 화합물의 합성
Figure pat00031
2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진
Figure pat00032
플라스크를 질소로 플러싱하고(flushed), 2,4-디클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진(18.0 g, 79.4 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,2-디옥사보롤란(30 g, 67.5 mol), Pd(PPh3)4(4.6 g, 3.98 mmol) 및 K2CO3(27.5 g, 199 mmol)를 충전하였다. 탈기된 톨루엔/THF/물의 혼합물(1:1:1, 660 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 65℃까지 6시간 동안 가열하였다. 후속적으로, 모든 휘발물질들을 진공 내에서 제거하고, 잔여물을 디클로로메탄 내에 현탁시키고, 물로 3회 세척하였다. MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 유기상을 최소량까지 농축시키고, 아세토니트릴의 첨가에 의해 침전을 유도하였다. 침전물을 흡입 여과에 의해 수합하고, 추가의 아세토니트릴을 이용하여 세척하였다. 고온 에틸 아세테이트에 의한 트리튜레이션(trituration)에 의해 추가의 정제를 달성하여, 건조 후 10 g(30%)의 황백색 고체를 수득하였다. m/z =508([M]+).
2-페닐-4-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-6-(3-(피리딘-3-일)페닐)-1,3,5-트리아진
Figure pat00033
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(7.3 g, 14.37 mmol), 3-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리딘(4.5 g, 16.01 mmol), Pd(PPh3)4(0.34 g, 0.3 mmol) 및 K2CO3(4.1 g, 29.5 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물의 혼합물(5:1, 90 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 22시간 동안 가열 환류시켰다. 실온까지 냉각시킨 후, THF를 진공 내에서 제거하고, 디클로로메탄 및 물을 첨가한 다음, 상들을 분리하였다. 유기상을 수성 소듐 디에틸카르바모디티오에이트 및 염수로 세척하고, MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 여과하고, 증발 건조하였다. 정제를 반복된 컬럼 크로마토그래피(실리카, n-헥산/클로로포름 1:1 -> n-헥산/클로로포름/에틸 아세테이트 3:3:1), 및 후속해서 사이클로헥산으로부터의 재결정화에 의해 달성하여, 건조 후 3.5 g(39%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 627([M+H]+).
2-페닐-4-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-6-(4-(피리딘-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진
Figure pat00034
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(7.4 g, 14.6 mmol), 2-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리딘(4.71 g, 16.75 mmol), Pd(PPh3)4(0.34 g, 0.29 mmol) 및 K2CO3(4.03 g, 29 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물의 혼합물(2:1, 90 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 23시간 동안 가열 환류시켰다. 5℃까지 냉각시킨 후, 결과적인 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, THF 및 n-헥산으로 세척하였다. 수득된 백색 고체를 클로로포름 내에 용해시키고, 물로 3회 세척하였다. MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 유기상을 플로리실(Florisil) 패드에 걸쳐 여과하였다. 추가의 클로로포름으로 헹군 후, 무색 여과물을 진공 내에서 최소 부피까지 농축시키고, n-헥산을 첨가하였다. 30분 동안 교반한 후, 결과적인 백색 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, n-헥산으로 세척하였다. 추가의 정제를 컬럼 크로마토그래피(실리카, 클로로포름 -> 클로로포름 /메탄올 99:1)에 의해 달성하여, 건조 후 6.8 g(75%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 627([M+H]+).
Ar2 = C6H5CN인 식 1의 화합물의 합성:
Figure pat00035
3'-(4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-카르보니트릴
Figure pat00036
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(14.27 g, 28.1 mmol), 3'-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-카르보니트릴(9.0 g, 29.5 mmol), Pd(PPh3)4(0.65 g, 0.56 mmol) 및 K2CO3(7.76 g, 56 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물의 혼합물(2:1, 135 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 23시간 동안 가열 환류시켰다. 실온까지 냉각시킨 후, THF를 진공 내에서 제거하고, 디클로로메탄을 첨가하고, 유기상을 물로 4회 세척하였다. 후속적으로, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하고, 플로리실 패드에 걸쳐 여과하였다. 추가의 디클로로메탄으로 헹군 후, 무색 여과물을 증발 건조하였다. 추가의 정제를 컬럼 크로마토그래피(실리카, 톨루엔/n-헥산 1:1 -> 톨루엔/n-헥산 3:1)에 의해 달성하여, 건조 후 17.7 g(97%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 651([M+H]+).
3'-(4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴
Figure pat00037
2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(11.4 g, 22.5 mmol), 3'-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴(7.2 g, 23.6 mmol), Pd(PPh3)4(0.52 g, 0.45 mmol), K2CO3(6.2 g, 44.9 mmol), 탈기된 THF/물(2:1, 110 mL) 및 18시간의 반응 시간을 사용하여 상기 기재된 절차에 따라, 톨루엔으로부터의 트리튜레이션 및 컬럼 크로마토그래피 대신에 톨루엔/n-헥산으로부터의 침전 후, 5.8 g(40%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 651([M+H]+).
4'-(4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴
Figure pat00038
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(10 g, 19.7 mmol), 4'-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴(6.6 g, 21.7 mmol), Pd(PPh3)4(0.46 g, 0.39 mmol) 및 K2CO3(5.4 g, 39.4 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물의 혼합물(13:1, 270 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 16시간 동안 가열 환류시켰다. 실온까지 냉각시킨 후, THF를 진공 내에서 제거하고, 디클로로메탄을 첨가한 다음, 유기상을 물로 3회 세척하였다. 후속적으로, 유기상을 Na2SO4에 걸쳐 건조하고, 실리카 패드에 걸쳐 여과하였다. 추가의 디클로로메탄을 이용하여 헹군 후, 무색 여과물을 농축시키고, n-헥산을 첨가하였다. 1시간 동안 교반한 후, 침전물을 흡입 여과에 의해 수합하고, n-헥산을 이용하여 세척하여, 건조 후 12.1 g(94%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 651([M+H]+).
Ar2 = C6H5CN인 식 1의 화합물의 합성:
Figure pat00039
2-(4-클로로페닐)-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진
Figure pat00040
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-4-(4-클로로페닐)-6-페닐-1,3,5-트리아진(9.8 g, 32.3 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,2-디옥사보롤란(15.1 g, 33.9 mmol), Pd(PPh3)4(0.75 g, 0.65 mmol) 및 K2CO3(8.9 g, 64.6 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물(2:1, 160 mL)의 혼합물을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 70시간 동안 가열 환류시켰다. 실온까지 냉각시킨 후, THF를 진공 내에서 제거하고, 디클로로메탄을 첨가한 다음, 유기상을 물로 3회 세척하였다. 후속적으로, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하고, 플로리실 패드에 걸쳐 여과하였다. 추가의 디클로로메탄으로 헹군 후, 여과물을 증발 건조하고, 결과적인 고체를 n-헥산을 이용하여 트리튜레이션하였다. 추가의 정제를 컬럼 크로마토그래피(실리카, n-헥산/디클로로메탄 8:2)에 의해 달성하여, 건조 후 14.4 g(76%)의 백색 고체를 수득하였다.
4'-(4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-카르보니트릴
Figure pat00041
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(4-클로로페닐)-4-페닐-6-(3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-1,3,5-트리아진(7 g, 12 mmol), (3-시아노페닐)보론산(2.1 g, 14.4 mmol), 클로로(크로틸)(2-디사이클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐)팔라듐(II)(0.15 g, 0.24 mmol) 및 K3PO4(5.08 g, 24 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물의 혼합물(4:1, 130 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 20.5시간 동안 50℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, THF를 진공 내에서 제거하고, 디클로로메탄을 첨가한 후, 유기상을 물로 3회 세척하였다. 후속적으로, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하고, 실리카 및 플로리실 패드에 걸쳐 여과하였다. 추가의 디클로로메탄으로 헹군 후, 여과물을 농축시키고, n-헥산을 첨가하여 침전을 완료하였다. 결과적인 고체를 흡입 여과에 의해 수합하고, n-헥산으로 세척하였다. 추가의 정제를 고온 에틸 아세테이트를 이용한 반복된 트리튜레이션에 의해 달성하여, 건조 후 6.5 g(83%)의 백색 고체를 수득하였다. 최종 정제를 승화에 의해 달성하였다. m/z = 651([M+H]+).
용융점
용융점(mp)은 상기 TGA-DSC 측정의 DSC 곡선으로부터 또는 개별 DSC 측정으로부터 피크 온도로서 확인된다(Mettler Toledo DSC822e, 순수한 질소 스트림 하에 10 K/min의 가열 속도로 실온으로부터 용융의 완료(completeness) 시까지 시료를 가열한다. 4 내지 6 mg의 양의 시료를 뚜껑이 있는 40 μL Mettler Toledo 알루미늄 팬에 두고, <1 mm 정공을 상기 뚜껑 내에 뚫는다.
환원 전위
환원 전위는 실온에서 정전위(potentioststic) 장치 Metrohm PGSTAT30 및 소프트웨어 Metrohm Autolab GPES를 이용하여 사이클릭 볼타메트리에 의해 확인된다. 특정 화합물에 주어진 산화환원 전위를, 은 클로라이드에 의해 피복되고 측정 용액에 직접 침지된 은 와이어로 구성된 Ag/AgCl 슈도-표준 전극(Metrohm 은 막대 전극)과 백금 작업 전극들 사이에서 0.1 M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트지지 전해질과 함께, 아르곤 분위기 하에, 시험 성분의 아르곤 탈기된, 건조 0.1 M THF 용액에서, 100 mV/s의 스캔 속도로 측정하였다. 제1 진행을 작업 전극 상에 설정된 가장 넓은 전위 범위에서 수행하였으며, 그런 다음 상기 범위를 후속적인 진행 내에서 적절하게 조정하였다. 최종 3회의 진행을 페로센(0.1 M 농도)을 표준으로서 첨가하여 수행하였다. 연구된 화합물의 캐소드 피크 및 애노드 피크에 상응하는 전위들의 평균은, 표준 Fc+/Fc 산화환원 커플에 대해 관찰된 캐소드 전위 및 애노드 전위들의 평균을 뺀 후, 최종적으로 상기 보고된 값들을 제공하였다. 모든 연구된 화합물들뿐만 아니라 보고된 비교의 화합물들은 잘-정의된 가역적인 전기화학 거동을 보여주었다.
OLED의 일반적인 제조 절차
상부 방출 장치, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1에 있어서, 유리 기판을 50 mm x 50 mm x 0.7 mm의 크기로 절단하고, 이소프로필 알코올을 이용하여 5분 동안, 그런 다음 순수한 물로 5분 동안 초음파 세척하고, 다시 UV 오존으로 30분 동안 세척하였다. 100 nm Ag를 10-5 내지 10-7 mbar의 압력에서 기판 상에 증착시켜, 애노드 전극을 형성하였다.
그런 다음, 92 부피%의 비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민(CAS 1242056-42-3)과 함께 8 부피%의 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트릴리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)을 애노드 상에 진공 증착시켜, 10 nm의 두께를 갖는 HIL을 형성하였다. 그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민을 HIL 상에 진공 증착시켜, 118 nm의 두께를 갖는 HTL을 형성하였다.
그런 다음, N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-아민(CAS 1198399-61-9)을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm의 두께를 갖는 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그런 다음, EML 호스트로서 97 부피%의 H09(Sun Fine Chemicals) 및 형광 청색 도판트로서 3 부피%의 BD200(Sun Fine Chemicals)을 EBL 상에 증착시켜, 20 nm의 두께를 갖는 청색-발광 EML을 형성하였다.
그런 다음, 2,4-디페닐-6-(4',5',6'-트리페닐-[1,1':2',1'':3'',1''':3''',1''''-퀸쿼페닐]-3''''-일)-1,3,5-트리아진을 방출층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 5 nm 두께의 정공 차단층을 형성한다.
그런 다음, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1에 따른 31 nm 두께의 정공 차단층 상에 전자 수송층을 형성한다. 전자 수송층은 50 중량%의 매트릭스 화합물 및 50 중량%의 알칼리 유기 착화합물을 포함한다. 조성은 표 2에 나타나 있다.
그런 다음, Yb를 2 nm의 두께로 증착시킴으로써 전자 수송층 상에 전자 주입층을 형성한다.
Ag를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증발시켜, 11 nm 두께의 캐소드를 형성한다.
비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민의 캡(cap) 층을 75 nm 두께의 캐소드 상에 형성한다.
OLED 스택은 유리 슬라이드로 장치를 봉지함으로써 주변 조건으로부터 보호된다. 그렇게 함으로써, 추가적인 보호를 위한 게터 물질을 포함하는 캐비티가 형성된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위해, 전류 효율은 주위 조건(20℃) 하에서 측정된다. 전류 전압 측정은 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 수행되고, V로 기록된다. 상부 방출 장치의 경우 10 mA/cm2에서, Instrument Systems의 교정 분광계(calibrated spectrometer) CAS140이 칸델라의 CIE 좌표 및 휘도 측정을 위해 사용된다. 장치의 수명 LT는 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 주변 조건(20℃) 및 30 mA/cm2에서 측정하고 몇 시간 후에 기록된다.
장치의 휘도(brightness)를 교정된 포토 다이오드를 사용하여 측정한다. 수명 LT는, 장치의 휘도가 이의 초기값의 97%까지 감소될 때까지의 시간으로서 정의된다.
외부 효율 EQE에서의 광 출력(light output) 및 전력 효율(lm/W 효율)은 상부 방출 장치의 경우 10 mA/cm2에서 확인된다.
효율 EQE를 %로 확인하기 위해, 장치의 광 출력을 교정된 포토다이오드를 사용하여 측정한다.
전력 효율을 lm/W로 확인하기 위해, 제1 단계에서 1 제곱미터 당 칸델라(cd/m2)에서 밝기(luminance)가 Instrument Systems사의 어레이 분광계 CAS140 CT를 이용하여 측정되며, 이러한 분광계는 Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS)에 의해 교정되었다. 그런 다음, 제2 단계에서, 밝기에 π를 곱하고, 전압 및 전류 밀도로 나눈다.
하부 방출 장치에서, 방출은 주로 랑베르(Lambertian)이고, 외부 양자 효율(EQE) 퍼센트 및 전력 효율 lm/W에서 정량화된다.
상부 방출 장치에서, 방출은 포워드 방향(forward directed)이며, 비-랑베르이고, 또한 미세구멍(micro-cavity)에 고도로 의존한다. 따라서, 외부 양자 효율(EQE) 및 전력 효율 lm/W는 하부 방출 장치와 비교하여 더 높을 것이다.
본 발명의 기술적 효과
표 1에서 알 수 있듯이, 식 1의 화합물의 mp, Tg, 환원 전위, 계산된 HOMO 및 계산된 쌍극자 모멘트는 유기 전자 장치에서 사용되기에 적합한 범위 내에 있다.
상부 방출 장치
표 2에, 식 1의 화합물 및 알칼리 유기 착화합물을 포함하는 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 장치의 성능이 나타나 있다.
비교예 1에서, 화합물 ETM-1은 매트릭스 화합물로서 사용되었다:
Figure pat00042
.
ETM-1의 쌍극자 모멘트는 0.51 디바이이고, 계산된 HOMO 수준은 -5.80 eV이다.
유기 반도체 층은 50 부피%의 ETM-1 및 50 부피%의 LiQ를 포함한다. 동작 전압은 3.5 V이고, cd/A 효율은 7.5 cd/A이다. 수명은 41시간이다.
실시예 1에서, 유기 반도체 층은 50 부피%의 식 1의 화합물 F9 및 50 부피%의 LiQ를 포함한다. 동작 전압은 3.6 V이다. cd/A 효율은 8 cd/A까지 개선되고, 수명은 51시간까지 개선된다.
실시예 2 및 3에서, 유기 반도체 층은 실시예 1과 동일한 식 1의 화합물을 포함한다. 실시예 2에서, LiQ 대신에 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트 LI-1을 사용한다. 실시예 3에서, LiQ 대신에 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트 LI-2를 사용한다. cd/A 효율은 각각 8 cd/A 및 8.3 cd/A로 높다. 수명은 각각 48시간 및 49시간으로 길다.
실시예 4에서, 유기 반도체 층은 식 1의 화합물 F8 및 알칼리 유기 착화합물 LiQ를 포함한다. cd/A 효율은 7.6 cd/A로 높고, 수명은 88시간까지 더 개선된다.
실시예 5에서, 유기 반도체 층은 식 1의 화합물 F3 및 알칼리 유기 착화합물 LiQ를 포함한다. 수명은 61시간까지 더 개선된다.
실시예 6에서, 유기 반도체 층은 실시예 5에서와 같이 식 1의 화합물을 포함한다. 실시예 6에서, LiQ 대신에 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트 LI-1을 사용한다. 수명은 56시간으로 길다.
실시예 7에서, 유기 반도체 층은 식 1의 화합물 F2 및 알칼리 유기 착화합물 LiQ를 포함한다. cd/A 효율은 7.9 cd/A로 높고, 수명은 53시간으로 길다.
실시예 8에서, 유기 반도체 층은 실시예 7에서와 동일한 식 1의 화합물을 포함한다. 실시예 7에서, LiQ 대신에 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트 LI-1을 사용한다. cd/A 효율은 7.7 cd/A로 높고, 수명은 50시간으로 길다.
요약하자면, 유기 반도체 층이 식 1의 화합물을 포함하는 경우, 개선된 cd/A 효율 및/또는 개선된 수명이 달성될 수 있다. 광범위한 알칼리 유기 착화합물들에 대해 높은 성능이 달성될 수 있다.
표 1: 식 1의 화합물의 특성
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
표 2: 식 1의 화합물 및 알칼리 유기 착화합물을 포함하는 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전계발광 장치의 성능
매트릭스 화합물 매트릭스 화합물의 농도
(부피%)		 알칼리 유기 착화합물 알칼리 유기 착화합물의 농도
(부피%)		 전자 수송층의 두께
(nm)		 10 mA/cm2에서의
동작 전압
(V)		 10 mA/cm2에서의
cd/A 효율
(cd/A)		 30 mA/cm2에서의 LT97
(h)
비교예 1 ETM-1 50 LiQ 50 31 3.5 7.5 41
실시예 1 F9 50 LiQ 50 31 3.6 8.0 51
실시예 2 F9 70 LI-1 30 31 3.8 8.0 48
실시예 3 F9 50 LI-2 50 31 3.7 8.3 49
실시예 4 F8 50 LiQ 50 31 3.8 7.6 88
실시예 5 F3 50 LiQ 50 31 3.6 7.3 61
실시예 6 F3 70 LI-1 30 31 3.8 7.1 56
실시예 7 F2 50 LiQ 50 31 3.6 7.9 53
실시예 8 F2 50 LI-1 50 31 3.7 7.7 50
본 발명이 현재 실용적인 예시적 실시형태인 것과 함께 기재되어 있긴 하지만, 본 발명은 개시된 실시형태에 제한되지 않으며, 이와는 대조적으로 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 동등한 배치들을 망라하고자 하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 상기 언급된 실시형태는 예시적일 뿐 본 발명을 임의의 방식으로 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 식 1의 화합물로서:
    Figure pat00046

    여기서,
    R1은 C1 내지 C16 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴기, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴기 및 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, CN, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
    L은 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기로부터 선택되며, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌기의 치환기는 C1 내지 C16 알킬 또는 C6 내지 C12 아릴로부터 선택되며;
    Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
    Ar2는 -C6H5CN, 또는 N, O 또는 S를 함유하는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    Ar3은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 여기서, 치환된 C6 내지 C24 아릴렌의 치환기 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C1 내지 C16 알콕시, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알킬, 부분적으로 또는 퍼플루오르화된 C1 내지 C16 알콕시, F, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
    여기서,
    Ar1의 치환된 C6 내지 C24 아릴 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴은 모노-치환 또는 디-치환되고;
    Ar3의 치환된 C6 내지 C24 아릴렌 또는 치환된 C2 내지 C24 헤테로아릴렌은 모노-치환 또는 디-치환되는, 식 1의 화합물.
  2. 제1항에 있어서,
    R1이 C1 내지 C12 알킬기 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기로부터 선택되며;
    L이 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기로부터 선택되며;
    Ar1이 비치환된 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되며;
    Ar3이 비치환된 C6 내지 C18 아릴렌으로부터 선택되고;
    Ar2가 -C6H5CN, 또는 C2 내지 C24 N-함유 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는, 식 1의 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    - R1이 독립적으로 B1 내지 B16, B17 내지 B20 및 B21 내지 B25로부터 선택되며,
    - R2가 독립적으로 H, C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴 및 C3 내지 C25 헤테로아릴로부터 선택되며;
    여기서, B1 내지 B11이 비치환된 아릴기이고, B12 내지 B16이 치환된 아릴기이며:
    Figure pat00047

    Figure pat00048

    B17 내지 B20이 비치환된 디벤조푸라닐기이고:
    Figure pat00049

    B21 내지 B25가 비치환된 디베벤조티오페닐기인, 식 1의 화합물:
    Figure pat00050
  4. 제1항에 있어서,
    Ar1이 독립적으로 B1 내지 B25로부터 선택되는, 식 1의 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    Ar3이 C1 내지 C13으로부터 선택되는, 식 1의 화합물:
    Figure pat00051
  6. 제1항에 있어서,
    L이 C1 내지 C13으로부터 선택되는, 식 1의 화합물:
    Figure pat00052

    Figure pat00053
  7. 제6항에 있어서,
    L이 C2, C4 내지 C6 및 C8 내지 C9로부터 선택되는, 식 1의 화합물.
  8. 제6항에 있어서,
    L이 C2로부터 선택되는, 식 1의 화합물:
  9. 제1항에 있어서,
    Ar2가 D1 내지 D22로부터 선택되는, 식 1의 화합물:
    Figure pat00054

    Figure pat00055
  10. 제1항에 있어서,
    식 1의 화합물이 F1 내지 F11로부터 선택되는, 식 1의 화합물:
    Figure pat00056

    Figure pat00057

    Figure pat00058
  11. 제1항에 따른 하나 이상의 식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체 층.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유기 반도체 층이 금속, 금속염 또는 유기 알칼리 금속 착화합물을 추가로 포함하는, 유기 반도체 층.
  13. 제11항에 따른 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유기 전자 장치가, 하나 이상의 알칼리 할라이드 또는 알칼리 유기 착화합물을 포함하는 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는, 유기 전자 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전자 장치가 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리, 디스플레이 장치 또는 광전지이고, 바람직하게는 발광 장치인, 유기 전자 장치.
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