KR20200032001A - 유기 전자 디바이스, 유기 반도전성 물질 및 보란 화합물 - Google Patents

유기 전자 디바이스, 유기 반도전성 물질 및 보란 화합물 Download PDF

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KR20200032001A
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호스트 하트만
디터 카우프만
이리나 자비흐
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노발레드 게엠베하
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Abstract

본 발명은 보란 화합물을 포함하는 유기 전자 디바이스 또는 유기 반도전성 물질, 및 각각의 보란 화합물에 관한 것으로, 보란 화합물은 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하고, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)를 갖는다:
Figure pat00040

상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
X1는 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있다.

Description

유기 전자 디바이스, 유기 반도전성 물질 및 보란 화합물 {ORGANIC ELECTRONIC DEVICE, ORGANIC SEMICONDUCTING MATERIAL AND A BORANE COMPOUND}
본 발명은 유기 전자 디바이스(organic electronic device), 유기 반도전성 물질(organic semiconducting material) 및 보란 화합물(borane compound)에 관한 것이다.
배경 기술
자체 발광 디바이스(self-emitting device)인 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode; OLED)는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트(contrast), 빠른 반응, 높은 명도, 우수한 구동 전압 특징, 및 색 재현성을 갖는다. 통상적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층되어 있는, 애노드(anode), 정공 수송층(hole transport layer; HTL), 방출층(emission layer; EML), 전자 수송층(electron transport layer; ETL), 및 캐소드(cathode)를 포함한다. 이와 관련하여, HTL, EML 및 ETL은 유기 및/또는 유기 금속 화합물로부터 형성된 박막이다.
전압이 애노드 및 캐소드에 인가될 때, 애노드 전극으로부터 주입된 정공은 HTL을 통해 EML로 이동하며, 캐소드 전극으로부터 주입된 전자는 ETL을 통해 EML로 이동한다. 정공 및 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태(excited state)에서 기저 상태(ground state)로 떨어질 때, 광이 방출된다. 정공 및 전자의 주입 및 흐름은 상술된 구조를 갖는 OLED가 우수한 효율을 갖도록, 균형을 이루어야 한다.
WO 2017/029370 A1은 금속 아미드 및 이의 유기 발광 다이오드용 정공 주입층으로서의 용도를 개시하고 있다.
문헌(Angewandte Chemie, International Edition 2011, 50, 2098-2101)은 공기-민감성 진공 증류 가능한 고밀도 액체로서, 구조식
Figure pat00001
의 C10 H14 B F6 N O4 S2 조성 및 화학 초록 서비스 번호 1283232-76-7이 할당된 화합물을 개시하고 있다.
WO 2017/029366 A1는 전하 중성 금속 아미드 화합물로 도핑된 트리아릴 아민 화합물을 포함하는 유기 발광 다이오드용 정공 주입층을 개시하고 있으며, 정공 주입층은 20 내지 1,000 nm의 두께를 갖는다.
그러나, 유기 전자 디바이스 및/또는 유기 반도전성 물질, 특히 유기 전하 수송 물질을 포함하는 광전자 디바이스, 예컨대 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 유기 광기전력(OPV) 디바이스, 및 상기 광전자 디바이스를 포함하는 복합 디바이스, 예컨대 OLED 디스플레이의 성능을 여전히 개선시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 유기 전자 디바이스 및/또는 유기 반도전성 물질을 제공하는 것이며, 특히 각각의 디바이스의 성능을 개선하기 위한, 특히 이의 초기 전압, 효율 또는 전압 안정성을 개선하기 위한 정공 수송 물질, 정공 주입 물질, 정공 생성 물질, 또는 이들 중 둘 이상을 포함하는 유기 전자 디바이스/유기 반도전성 물질을 제공하는 것이다.
발명의 개요
상기 목적은 보란 화합물을 포함하는 유기 전자 디바이스에 의해 달성되며, 보란 화합물은 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하고, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)를 갖는다:
Figure pat00002
상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있다.
화학식(Ia) 또는 (Ib)을 갖는 음이온성 리간드에 포함되는 기 A1 내지 A6은 전자 끄는 기이다.
본 발명에 따르면, 화학식(Ia)을 갖는 음이온성 리간드에 포함되는 기 R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다. 이는 기 R1 및 R2가 공유 결합을 통해, 특히 공유 단일 결합을 통해 서로 연결될 수 있음을 의미한다. 이러한 문맥에서, 두 기 R1과 R2 간의 연결은 R1 모이어티의 하나의 수소 원자 및 R2 모이어티의 하나의 수소 원자가 각각 연결 공유 결합에 의해 치환되는 방식으로 달성된다.
놀랍게도, 본 발명의 보란 화합물을 포함하는 상기 정의된 바와 같은 유기 전자 디바이스는 개선된 전자 특성을 나타내며, 특히 초기 전압, 양자 효율 및 전압 안정성이 개선되는 것으로 본 발명자들에 의해 밝혀졌다.
붕소 원자가 공유 결합을 통해 음이온성 리간드에 포함된 적어도 하나의 질소 원자에 직접 결합되는 것이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 붕소 원자에 직접 결합되는 질소 원자는 상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에 명시적으로 표시된 N-원자 중 하나인 것으로 제공될 수 있다(상기 화학식에서 각각 음전하를 지님). 즉, 붕소 원자에 직접 결합된 질소 원자는, 모이어티 R1 내지 R6 또는 X1가 N-함유 헤테로알킬 또는 N-함유 헤테로아릴로서 선택되는 경우에 이들 모이어티에 잠재적으로 포함될 수 있는 질소 원자 중 하나가 아닌 것으로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 유기 전자 디바이스의 특성을, 특히 이의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 추가로 개선할 수 있다.
유기 전자 디바이스에서, 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나의 모이어티에 포함된 수소 원자 전체 수의 적어도 50%, 대안적으로 적어도 66%, 대안적으로 적어도 75%, 대안적으로 적어도 80%, 대안적으로 적어도 90%, 대안적으로 적어도 100%가 치환기로 치환되는 것이 제공될 수 있으며, 여기서 치환기는 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 이러한 방식으로, 유기 전자 디바이스의 특성을, 특히 이의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 추가로 개선할 수 있다.
구조 모이어티, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나에 포함된 수소 원자의 특정 양(백분율로 표시)이 치환기로 치환되는 상기 요약된 구체예에서, 이는 각각의 모이어티가 초기에 비치환되어 있는 상황을 지칭한다. 예를 들어, 알킬기의 전체 수소 원자 수의 50%가 치환기로 치환되는 경우, 비치환된 알킬기가 언급된다. 다시 말해, 상기 구체예는 치환도가 특정 범위 내인 치환된 모이어티의 특정 경우를 지칭한다. 또한, 상기 구체예에서 치환도는 단일 모이어티에서의 수소 원자의 치환을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
유기 전자 디바이스에서, 모든 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6에 포함된 수소 원자 전체 수의 적어도 50%, 대안적으로 적어도 66%, 대안적으로 적어도 75%, 대안적으로 적어도 80%, 대안적으로 적어도 90%, 대안적으로 적어도 100%가 함께 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 치환기로 치환되는 것이 추가로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 유기 전자 디바이스의 특성을, 특히 이의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 추가로 개선할 수 있다.
또한, 이 구체예에서, 요약된 상황(수소의 치환기에 의한 치환)은 물론 각각의 모이어티가 초기에 비치환된 알킬/아릴인 경우를 지칭한다. 이 구체예는 함께 계수된 모든 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6에 포함된 모든 수소 원자의 전체 수가 언급된다는 점에서 상기 기술된 구체예와 다르다.
용어 "전기 특성"은 본원에 정의된 바와 같은 디바이스에 포함된 반도전성 물질 및 층에서의 전자의 주입 및/또는 수송을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
유기 전자 디바이스와 관련하여, 유기 전자 디바이스는 제1 전극, 제2 전극 및 유기 반도전성 층을 포함하고, 유기 반도전성 층은 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 유기 반도전성 층은 보란 화합물을 포함하는 것이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 유기 전자 디바이스의 특성을, 특히 이의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 추가로 개선할 수 있다.
또한, 유기 전자 디바이스와 관련하여, 유기 반도전성 층은 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 정공 생성층인 것이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 유기 전자 디바이스의 특성을, 특히 이의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 추가로 개선할 수 있다.
이와 관련하여, 유기 전자 디바이스는 상기 층들(정공 주입층, 정공 수송층, 및 정공 생성층) 중 둘 이상을 포함하는 것이 제공될 수 있으며, 이 층들 중 하나 초과 또는 전부는 붕소 화합물을 포함할 수 있는 것이 제공될 수 있다.
유기 전자 디바이스와 관련하여, 유기 전자 디바이스는 유기 전계 발광 디바이스, 유기 트랜지스터, 유기 다이오드 또는 유기 광기전력 디바이스인 것이 추가로 제공될 수 있다.
유기 전계 발광 디바이스는 유기 발광 다이오드인 것이 추가로 제공될 수 있다.
본 발명의 유기 전자 디바이스는 적어도 하나의 유기 반도전성 층, 일반적으로 다양한 유기 반도전성 층을 포함하는 유기 전자 디바이스이다. 이들 층은, 예를 들어, 화합물을 증발시키고 이를 기판(또는 전술한 층) 상에 증착시켜 층을 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 본 발명에 따르면, 디바이스의 층들 중 적어도 하나는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층일 수 있으며, 본원에 정의된 바와 같은 보란 화합물을 포함한다. 이와 관련하여, 보란 화합물은 예를 들어, 보란 화합물이 적합한 매트릭스 화합물과 함께 층에 포함되는 도펀트인 경우에 다른 물질에 더하여 층에 포함되는 것이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 각각의 층이 보란 화합물로 이루어지는 것이 제공될 수 있다. 즉, 층이 임의의 추가의 성분을 포함하지 않는다(통상적인 기술 수단으로는 피할 수 없는 불순물을 제외하고). 이러한 보란 화합물로 이루어진 층의 경우에, 각각의 층은 정공 주입층일 수 있다.
보란 화합물이 전기 도펀트인 경우, 전기 도펀트(이는 전하 수송 매트릭스 화합물에 임베딩될 수 있음)는 매트릭스 물질의 전기 전도성 및/또는 그 안으로의 전하 주입을 개선시킬 수 있다. 이러한 층에서 매트릭스 물질이 우세한 물질이다.
본원에서 사용되는 용어 "전기 도펀트"는 반도전성 물질 및/또는 층의 전기적 특성을 개선시키는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 결과적으로, 도핑된 반도전성 물질 및/또는 층을 포함하는 디바이스의 전도성, 작동 전압, 시간 경과에 따른 전압 상승, 효율 및/또는 수명이 개선될 수 있다. 전기 도펀트는 비-방출성(non-emissive)일 수 있다.
유기 전자 디바이스에서, 보란 화합물을 포함하는 적어도 하나의 층은 고체일 수 있다.
유기 전자 디바이스에서, 보란 화합물을 포함하는 층은 비정질일 수 있다. 이와 관련하여, 실온보다 높은 표준 절차에 의해 측정되는 유리 전이 온도를 갖는 벌크 물질(bulk material)은 층이 벌크 물질과 동일한 절차에 의해 제공되는 경우(예를 들어, 진공 증착 또는 특정 용매 중의 물질의 용액의 증발에 의한), 비정질 층을 형성하는 것으로 가정된다. 표준 절차는 실험 부분에서 기술된다.
보란 화합물을 포함하는 층은 비-방출성일 수 있다.
상기 목적은 추가로 보란 화합물을 포함하는 유기 반도전성 물질에 의해 달성되며, 보란 화합물은 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하고, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)를 갖는다:
Figure pat00003
상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있다.
이와 관련하여, 유기 전자 디바이스에 포함된 붕소 화합물과 관련하여 상기에서 언급된 구체예는 또한 기술적 효과가 이러한 방식으로 달성되는 것처럼 유기 반도전성 물질의 경우에도 적용된다.
놀랍게도, 상기 정의된 바와 같은 유기 반도전성 물질은 유기 전자 디바이스 내에 사용되는 경우, 특히 유기 전자 디바이스의 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층에 사용되는 경우, 유기 전자 디바이스의 초기 전압, 양자 효율 및 전압 안정성을 개선시키는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.
유기 반도전성 물질과 관련하여, (보란 화합물에 더하여) 동일하게 추가로 유기 매트릭스 화합물을 포함하는 것이 제공될 수 있다.
유기 반도전성 물질은 정공 수송 물질일 수 있고 유기 매트릭스 화합물은 유기 정공 수송 매트릭스 화합물일 수 있다.
이와 관련하여, 유기 정공 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 대안적으로 적어도 10개, 대안적으로 적어도 14개의 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템(conjugated system)을 포함하는 것이 제공될 수 있다.
이와 관련하여 유기 정공 수송 매트릭스 화합물이 아릴 및 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택된 치로 치환된 적어도 하나의 아민 질소를 포함하는 유기 화합물의 군으로부터 선택되는 것이 추가로 제공될 수 있다. 적합한 정공 수송 매트릭스 물질의 비제한적 예가 하기에서 언급된다.
이와 관련하여 "반도전성"라는 용어는 전자 전도성 메커니즘을 갖는 물질 및/또는 장치에 관한 것으로 이해되어야 한다. 반도체의 전류는 이동 전자의 흐름으로 해석될 수 있다. 이것이 이온 전도성을 이용하는 전기 디바이스와 현저한 차이이다. 이러한 디바이스(본 발명에 따르지 않음), 예를 들어 갈바니 전지는 이동성 이온을 갖는 전해질을 포함하고, 그 안의 전류가 전해질을 통한 이온 흐름을 동반한다.
추가로, 상기 목적은 하기 화학식(II)을 갖는 보란 화합물로서, 화학식
Figure pat00004
(여기서, Z는 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 음이온성 리간드임)을 갖는 화합물은 배제되는 보란 화합물에 의해 달성된다:
Figure pat00005
.`
상기 식에서, Q1 및 Q2는 비치환된 C1 내지 C30 하이드로카빌로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, Q1 및 Q2는 임의로 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
Z는 음이온성 리간드이고, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib),
Figure pat00006
[상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있음]를 갖는다.
놀랍게도, 상기 정의된 바와 같은 보란 화합물이, 유기 전자 디바이스 또는 유기 반도전성 물질에, 특히 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층에 사용되는 경우에 각각의 디바이스의 초기 전압, 양자 효율 및/또는 전압 안정성을 개선시키는데 적합한 것으로 발명자에 의해 밝혀졌다.
본 발명의 보란 화합물과 관련하여, Q1 및 Q2는 C1 내지 C30 알킬 및 C1 내지 C30 사이클로알킬로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 보란 화합물과 관련하여, A1, A2, A3, A4, A5 및 A6가 SO2 및 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 대안적으로 A1, A2, A3, A4, A5 및 A6가 모두 SO2인 것이 추가로 제공될 수 있다.
본 발명의 보란 화합물과 관련하여, X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 A6가 각각 할로겐화된 C1 내지 C30 하이드로카빌, 대안적으로 퍼할로겐화된 C1 내지 C30 하이드로카빌로부터, 대안적으로 플루오르화된 C1 내지 C30 하이드로카빌로부터, 대안적으로 퍼플루오르화된 C1 내지 C30 하이드로카빌로부터 독립적으로 선택되는 것이 추가로 제공될 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 보란 화합물에서 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나의 모이어티에 포함된 수소 원자의 전체 수의 적어도 50% 대안적으로 적어도 66%, 대안적으로 적어도 75%, 대안적으로 적어도 80%, 대안적으로 적어도 90%, 대안적으로 적어도 100%가 치환기에 의해 치환되고, 치환기는 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 것이 추가로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 화합물에서 모든 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6에 포함된 수소 원자의 전체 수의 적어도 50%, 대안적으로 적어도 66%, 대안적으로 적어도 75%, 대안적으로 적어도 80%, 대안적으로 적어도 90%, 대안적으로 적어도 100%가 함께 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 치환기에 의해 치환되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 보란 화합물은 화학식(IIa)의 하기 화합물 E1-E2 중 하나 이상, 하기 화학식을 갖는 화합물 E3, 또는 화학식(IIa)의 하기 화합물 E4-E6 중 하나 이상인 것이 제공될 수 있다:
Figure pat00007
Figure pat00008
,
Figure pat00009
상기 식에서,
Z는 하기 Z1-Z6
Figure pat00010
로부터 선택된 음이온성 리간드이다.
예시적인 화합물을 사용하여, 특히 초기 전압, 효율 및/또는 전압 수명과 관련하여 포함되는 유기 전자 디바이스의 특성을 추가로 개선할 수 있다.
상기 목적은 추가로 본원에서 정의된 바와 같은 유기 전자 디바이스를 제조하는 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은
(1) 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하는 보란 화합물을 적합한 용매 중에서 용해시키는 단계로서, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)을 갖는 단계:
Figure pat00011
(상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있음); 및
(2) 용액으로부터 보란 화합물을 고체 지지체 상에 증착시키는 단계를 포함한다.
상기 목적은 유기 전자 디바이스를 제조하기 위한 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하는 보란 화합물의 사용에 의해 추가로 달성되며, 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)을 갖는다:
Figure pat00012
상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있다.
추가 층
본 발명에 따르면, 유기 전자 디바이스는 이미 상술된 층 이외에, 추가 층을 포함할 수 있다. 각각의 층의 예시적인 구체예는 하기에 기술된다:
기판
기판은 유기 발광 다이오드와 같은, 유기 전자 디바이스의 제작에서 일반적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우에, 기판은 투명한 또는 반투명한 물질, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 것이다. 광이 상부 표면을 통해 방출되는 경우에, 기판은 투명한 물질뿐만 아니라 불투명한 물질 둘 모두, 예를 들어, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
애노드 전극
제1 전극 또는 제2 전극은 애노드 전극일 수 있다. 애노드 전극은 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 물질을 증착시키거나 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 물질은 정공 주입을 용이하게 하기 위해, 높은 일함수 물질일 수 있다. 애노드 물질은 또한, 낮은 일함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명한 또는 반사 전극일 수 있다. 투명한 전도성 화합물, 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 주석 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO), 및 아연 옥사이드(ZnO)는 애노드 전극을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 애노드 전극은 또한, 금속, 통상적으로, 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층
본 발명에 따르면, 정공 주입층은 상기에서 매우 자세히 기술된 바와 같은 보란 화합물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어 블라젯(Langmuir-Blodgett, LB) 증착, 등에 의해 애노드 전극 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 이용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하기 위해 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 진공 증착을 위한 조건은 100℃ 내지 500℃의 증착 온도, 10-8 내지 10-3 Torr(1 Torr는 133.322 Pa임)의 압력, 및 0.1 내지 10 nm/초의 증착률을 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 이용하여 형성될 때, 코팅 조건은 HIL을 형성하기 위해 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 및 약 80℃ 내지 약 200℃의 열처리 온도를 포함할 수 있다. 열처리는 코팅이 수행된 후에 용매를 제거한다.
HIL은 특히 유기 전자 디바이스가 보란 화합물을 포함하는 다른 층을 포함할 경우 HIL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하기 위해 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예를 들어, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, 폴리아닐린/도데실벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄포르 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트(PANI/PSS)를 포함한다.
이러한 경우에, HIL은 순수한 p-도펀트 층일 수 있거나, p-도펀트로 도핑된 홀-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 공지된 레독스 도핑된 정공 수송 물질의 전형적인 예로는 LUMO 수준이 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ)으로 도핑된 HOMO 수준이 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ로 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ로 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘), 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴)디말로노니트릴(PD1)로 도핑된 α-NPD, 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라프룰오로페닐)아세토니트릴)(PD2)로 도핑된 α-NPD가 있다. 도펀트 농도는 1 내지 20 wt.-%, 더욱 바람직하게는, 3 wt.-% 내지 10 wt.-%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 및, 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압에 실질적인 불이익을 제공하지 않으면서, 우수한 정공 주입 특징을 가질 수 있다.
정공 수송층
본 발명에 따르면, 정공 수송층은 보란으로서 상기에서 자세히 기술된 바와 같은 화합물을 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 랭뮤어-블라젯(LB) 증착, 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다. HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착을 위한 조건은 HTL을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
HTL이 본 발명에 따른 보란 화합물을 포함하지 않지만, 보란 화합물이 다른 층에 포함될 경우에, HTL은 HTL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물에 의해 형성될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 화합물은 예를 들어, 문헌[Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010]에 개시되어 있으며, 이러한 문헌은 참고로 포함된다. HTL을 형성하기 위해 사용될 수 있는 화합물의 예는 카바졸 유도체, 예를 들어, N-페닐카바졸 또는 폴리비닐카바졸; 벤지딘 유도체, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-바이페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(알파-NPD); 및 트리페닐아민-기반 화합물, 예를 들어, 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA)이다. 이러한 화합물들 중에서, TCTA는 정공을 수송하고 엑시톤이 EML로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 또한 약 20 nm 내지 약 190 nm, 또한 약 40 nm 내지 약 180 nm, 또한 약 60 nm 내지 약 170 nm, 또한 약 80 nm 내지 약 160 nm, 또한 약 100 nm 내지 약 160 nm, 또한 약 120 nm 내지 약 140 nm 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HTL은 실질적인 구동 전압에 실질적인 불이익을 제공하지 않으면서, 우수한 정공 수송 특징을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층으로부터 정공 수송층으로 전달되는 것을 방지하는 것이며, 이에 의해, 전자를 방출층에 국한시키는 것이다. 이에 의해, 효율, 작동 전압 및/또는 수명이 개선된다. 통상적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 수준보다 진공 수준에 더 가까운 LUMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 수준과 비교하여 진공 수준으로부터 더욱 떨어진 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택될 수 있다.
전자 차단층은 하기(Z)의 화학식(Z)의 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00013
화학식(Z)에서, CY1 및 CY2은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 벤진 사이클 또는 나프탈렌 사이클을 나타내고, Ar1 내지 Ar3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 아릴 기; 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ar4는 치환된 또는 비치환된 페닐 기, 치환된 또는 비치환된 바이페닐 기, 치환된 또는 비치환된 테르페닐 기, 치환된 또는 비치환된 트리페닐렌 기, 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, L은 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 아릴렌 기이다.
전자 차단층이 높은 트리플렛(triplet) 수준을 갖는 경우에, 이는 또한, 트리플렛 조절층으로서 기술될 수 있다.
트리플렛 조절층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용되는 경우에 트리플렛의 켄칭(quenching)을 감소시키는 것이다. 이에 의해, 인광 방출층으로부터 더 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 트리플렛 조절층은 인접한 방출층에서 인광 이미터의 트리플렛 수준보다 높은 트리플렛 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 트리플렛 조절층을 위한 적합한 화합물, 특히, 트리아릴아민 화합물이 EP 2 722 908 A1호에 기술되어 있다.
방출층 ( EML )
EML은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착, 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 EML을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
방출층(EML)은 호스트 및 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예에는 Alq3, 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP), 폴리(n-비닐카바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-3차-부틸-9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA), 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2), 하기 G3, 하기 화합물 1, 및 하기 화합물 2가 있다.
Figure pat00014
화합물 1
Figure pat00015
화합물 2
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열적으로 활성화된 지연된 형광(TADF) 메커니즘을 통해 광을 방출시키는 이미터는 이의 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 소분자 또는 폴리머일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예에는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)가 있지만, 이로 제한되지 않는다. 이러한 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있다.
Figure pat00016
인광 녹색 이미터 도펀트의 예는 하기와 같은 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이 있다. 화합물 3은 형광 녹색 이미터의 예이며, 그 구조식은 하기와 같다.
Figure pat00017
Figure pat00018
화합물 3
인광 청색 이미터 도펀트의 예에는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3, 테르-플루오렌이 있으며, 그 구조식은 하기와 같다. 4.4'-비스(4-디페닐 아미오스티릴)바이페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-3차-부틸 페릴렌(TBPe), 및 하기 화합물 4는 형광 청색 이미터 도펀트의 예이다.
Figure pat00019
화합물 4
이미터 도펀트의 양은 호스트의 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 폴리머로 이루어질 수 있다. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압에서 실질적인 불이익을 제공하지 않으면서, 우수한 발광을 가질 수 있다.
정공 차단층 ( HBL )
정공 차단층(HBL)은 ETL로의 정공의 확산을 방지하기 위하여, 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착, 등을 이용하여, EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함할 때, HBL은 또한, 트리플렛 엑시톤 차단 기능을 가질 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HBL을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라, 달라질 수 있다. HBL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 및 페난트롤린 유도체를 포함한다.
HBL은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HBL은 구동 전압에 실질적인 불이익을 제공하지 않으면서, 우수한 정공-차단 특성을 가질 수 있다.
전자 수송층(ETL )
본 발명에 따른 OLED는 전자 수송층(ETL)을 함유할 수 있다.
다양한 구체예에 따르면, OLED는 전자 수송층, 또는 적어도 제1 전자 수송 서브층 및 적어도 제2 전자 수송 서브층을 포함하는 전자 수송층 스택을 포함할 수 있다.
ETL의 특정 층의 에너지 수준을 적합하게 조정함으로써, 전자의 주입 및 수송은 조절될 수 있으며, 정공은 효율적으로 차단될 수 있다. 이에 따라, OLED는 긴 수명을 가질 수 있다.
유기 전자 디바이스의 전자 수송층은 유기 전자 수송 매트릭스(ETM) 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전자 수송층은 하나 이상의 n-도펀트를 포함할 수 있다. ETM을 위한 적합한 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 일 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 이루어진다. 바람직하게는, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더욱 바람직하게는, 적어도 10개의 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템을 포함한다. 일 구체예에서, 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템은 예를 들어, 문헌 EP 1 970 371 A1호 또는 WO 2013/079217 A1호에 개시된 바와 같이, 방향족 또는 헤테로방향족 구조 모이어티에 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 전자 수송층은 전기 n-도펀트로 전기적으로 도핑될 수 있다. 다른 구체예에서, 전자 수송층은 제1 전자 수송 서브층보다 캐소드에 더 가까이 배치된 제2 전자 수송 서브층을 포함할 수 있고, 제2 전자 수송 서브층 만이 전기 n-도펀트를 포함할 수 있다.
전기 n-도펀트는 전기 양성 원소 금속(electropositive elemental metal), 및/또는 전기 양성 금속의 금속 염 및 금속 착물로부터, 특히 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속으로부터 선택된 금속의 원소 형태, 염 및/또는 착물로부터 선택될 수 있다.
전자 주입층 ( EIL )
임의적 EIL은 캐소드로부터 전자의 주입을 촉진할 수 있는 것으로서, 이는 ETL 상에, 바람직하게는, 전자 수송층 상에 직접적으로 형성될 수 있다. EIL을 형성하기 위한 물질의 예는 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트(LiQ), LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Ca, Ba, Yb, Mg을 포함하며, 이는 당해 분야에 공지되어 있다. EIL을 형성하기 위한 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사하며, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성하기 위해 사용되는 물질에 따라, 달라질 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm 범위, 예를 들어, 약 0.5 nm 내지 약 9 nm 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EIL은 구동 전압에 실질적인 불이익을 제공하지 않으면서, 만족스러운 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 존재하는 경우에, EIL 상에 형성된다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일함수를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이터븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag), 등으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐소드 전극은 투명한 전도성 옥사이드, 예를 들어, ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.
캐소드 전극의 두께는 약 5 nm 내지 약 1000 nm의 범위, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 100 nm의 범위일 수 있다. 캐소드 전극의 두께가 약 5 nm 내지 약 50 nm의 범위일 때, 캐소드 전극은 금속 또는 금속 합금으로부터 형성되는 경우에도 투명하거나 반투명할 수 있다.
캐소드 전극이 전자 주입층 또는 전자 수송층의 일부가 아닌 것으로 이해되어야 한다.
전하 생성층 /정공 생성층
전하 생성층(CGL)은 이중층으로 구성될 수 있다. 전하 생성층이 p-타입 전하 생성층(정공 생성층)인 경우, 본원에서 정의된 바와 같은 보란 화합물을 포함할 수 있다.
통상적으로, 전하 생성층은 n-타입 전하 생성층(전자 생성층) 및 정공 생성층을 결합시키는 pn 접합부이다. pn 접합부의 n-측은 전자를 생성시키고, 이를 애노드 방향에 인접한 층 내에 주입한다. 유사하게, p-n 접합부의 p-측은 정공을 생성시키고, 이를 캐소드 방향에 인집한 층 내에 주입한다.
전하 생성층은 텐덤 디바이스에서, 예를 들어, 2개의 전극 사이에, 2개 이상의 방출층을 포함하는 텐덤 OLED에서 사용된다. 2개의 방출층을 포함하는 텐덤 OLED에서, n-타입 전하 생성층은 애노드 부근에 배열된 제1 광 방출층에 전자를 제공하며, 정공 생성층은 제1 방출층과 캐소드 사이에 배열된 제2 광 방출층에 정공을 제공한다.
본 발명에 따르면, 유기 전자 디바이스는 정공 주입층 뿐만 아니라 정공 생성층을 포함하는 것이 제공될 수 있다. 정공 생성층 이외의 다른 층이 본원에서 정의된 바와 같은 보란 화합물을 포함할 경우, 또한 정공 생성층이 본원에서 정의된 보란 화합물을 포함할 필요는 없다. 이러한 경우에, 정공 생성층은 p-타입 도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질로 구성될 수 있다. 정공 생성층을 위한 적합한 매트릭스 물질은 정공 주입 및/또는 정공 수송 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 또한, 정공 생성층을 위해 사용되는 p-타입 도펀트는 통상적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, p-타입 도펀트는 테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
구체예에서, 정공 생성층은 상기에서 자세히 정의된 바와 같이 본원에서 정의된 바와 같은 보란 화합물을 포함한다.
n-타입 전하 생성층은 순수한 n-도펀트, 예를 들어, 전기양성 금속의 층일 수 있거나, n-도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질로 이루어질 수 있다. 일 구체예에서, n-타입 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 다른 구체예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 더욱 상세하게, n-타입 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 전자 생성층을 위한 적합한 매트릭스 물질은 전자 주입층 또는 전자 수송층을 위한 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 매트릭스 물질은 예를 들어, 트리아진 화합물, 하이드록시퀴놀린 유도체, 예컨대, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 벤즈아졸(benzazole) 유도체, 및 실롤(silole) 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
일 구체예에서, n-타입 전하 생성층은 하기 화학식(X)의 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00020
상기 식에서, 각각의 A1 내지 A6는 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 설포닐(-SO2R), 설폭사이드(-SOR), 설폰아미드(-SO2NR), 설포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알콕시, 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12 알케닐, 치환된 또는 비치환된 방향족 또는 비방향족 헤테로고리, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 모노- 또는 디-아릴아민, 치환된 또는 비치환된 아르알킬아민, 등일 수 있다. 여기서, 각각의 상기 R 및 R'는 치환된 또는 비치환된 C1-C60 알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 5- 내지 7원 헤테로고리 등일 수 있다.
이러한 n-타입 전하 생성층의 예는 CNHAT를 포함하는 층일 수 있다.
Figure pat00021
정공 생성층은 n-타입 전하 생성층의 상부에 배치된다.
유기 발광 다이오드( OLED )
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 방출층, 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다양한 구체예에 따르면, 상술된 층들 사이에, 기판 상에 또는 상부 전극 상에 배열된 층을 포함하는 OLED가 제공될 수 있다.
일 양태에 따르면, OLED는 애노드 전극에 인접하게 배열된 기판의 층 구조를 포함할 수 있으며, 애노드 전극은 제1 정공 주입층에 인접하게 배열되며, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하게 배열되며, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하게 배열되며, 제1 방출층은 제1 전자 수송층에 인접하게 배열되며, 제1 전자 수송층은 n-타입 전하 생성층에 인접하게 배열되며, n-타입 전하 생성층은 정공 생성층에 인접하게 배열되며, 정공 생성층은 제2 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제2 정공 수송층은 제2 전자 차단층에 인접하게 배열되며, 제2 전자 차단층은 제2 방출층에 인접하게 배열되며, 제2 방출층과 캐소드 전극 사이에, 임의적 전자 수송층 및/또는 임의적 주입층이 배열된다.
예를 들어, 도 2에 따른 OLED는 기판(110) 상에, 애노드(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 전자 차단층(145), 방출층(150), 정공 차단층(155), 전자 수송층(160), 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극(190)이 그러한 순서로 후속하여 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 세부사항 및 정의
본 발명의 유기 전자 디바이스는 전하 수송 매트릭스 화합물 및 보란 화합물을 포함할 수 있는 적어도 하나의 (반도전성) 층을 포함한다. 보란 화합물은 매트릭스 물질에 임베딩될 수 있다. 즉, 매트릭스 물질이 이러한 층에서 우세한 물질이다. 마찬가지로, 매트릭스 물질 및 도펀트는 반도전성 층에서 매트릭스 재료를 포함하는 제1 서브 층 및 도펀트를 포함하는 제2 서브층, 또는 바람직한 구체예에서, 각각 이로 이루어진 층으로 서로 분리될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 층이 보란 화합물로 이루어지는 것이 제공될 수 있다.
보란 화합물은 증착 후 인접하는 층으로 확산될 수 있으며, 특히 보란 화합물은 그것이 증착되는 층으로 확산될 수 있다.
본원에서 기술되는 유기 전자 디바이스는 반도전성 층을 기반으로 하는 유기 전자 디바이스일 수 있다. 특히, 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 생성층이 반도전성 층이다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로카빌 기"는 탄소 원자를 포함하는 임의의 유기 기, 특히 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알킬과 같은 유기 기, 특히 유기 전자에서 통상적인 치환기인 기를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 선형뿐만 아니라 분지형 및 환형 알킬을 포함할 것이다. 예를 들어, C3-알킬은 n-프로필 및 이소-프로필로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로, C4-알킬은 n-부틸, 2차-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 마찬가지로, C6-알킬은 n-헥실 및 사이클로-헥실을 포함한다.
Cn에서 아래첨자 숫자 n은 개개 알킬, 아릴렌, 헤테로아릴렌 또는 아릴 기에서 전체 탄소 원자의 수에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "아릴"은 페닐(C6-아릴), 융합된 방향족 화합물, 예를 들어, 나프탈렌, 안트라센, 펜안트라센, 테트라센, 등을 포함할 것이다. 또한, 바이페닐 및 올리고- 또는 폴리페닐, 예를 들어, 테르페닐, 등이 포함된다. 또한, 임의의 추가의 방향족 탄화수소 치환기, 예를 들어, 플루오레닐, 등이 포함될 것이다. 아릴렌, 각각 헤테로아릴렌은 두 개의 추가의 모이어티가 부착된 기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자, 바람직하게는, N, O, S, B 또는 Si로부터 선택된 헤테로원자로 치환된 아릴 기를 지칭한다.
용어 "할로겐화된"은 유기 화합물의 하나의 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 치환된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "퍼할로겐화된"은 유기 화합물의 모든 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 치환된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "플루오르화된" 및 "퍼플루오르화된"의 의미는 비슷하게 이해해야 한다.
Cn-헤테로아릴에서 아래첨자 숫자 n은 단지, 헤테로원자의 수를 제외한 탄소 원자의 수를 지칭한다. 이러한 문맥에서, C3 헤테로아릴렌 기가 3개의 탄소 원자를 포함한 방향족 화합물, 예를 들어, 피라졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 등이라는 것이 명확하다.
본 발명의 용어에서, 2개의 다른 층들 사이에 있는 하나의 층과 관련하여 표현 "사이(between)"는 2개의 하나의 층과 다른 층들 중 하나 사이에 배열될 수 있는 추가의 층의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명의 용어에서, 서로 직접 접촉하는 2개의 층에 대해 "직접 접촉하는"의 표현은 그러한 2개의 층들 사이에 어떠한 추가 층이 배열되지 않음을 의미한다. 다른 층 상부 상에 증착된 하나의 층은 이러한 층과 직접 접촉하는 것으로 간주된다.
본 명세서의 문맥에서 용어 "본질적으로 비-방출성" 또는 "비-방출성"은 디바이스로부터 가시 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시 방출 스펙트럼에 대해 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다. 가시광 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 전기 도펀트를 포함하는 유기 반도전성 층은 본질적으로 비-방출성 또는 비-발광성(non-emitting)이다.
본 발명의 전자 디바이스와 관련하여, 실험 부분에서 언급되는 화합물이 가장 바람직할 수 있다.
본 발명의 전자 디바이스는 유기 전계 발광 디바이스(OLED), 유기 광기전력 디바이스(OPV) 또는 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)일 수 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 디바이스는 하나 초과의 방출층, 바람직하게는, 2개 또는 3개의 방출층을 포함할 수 있다. 하나 초과의 방출층을 포함하는 OLED는 또한, 텐덤(tandem) OLED 또는 적층된 OLED로서 기술된다.
유기 전계 발광 디바이스(OLED)는 배면 방출 디바이스(bottom-emission device) 또는 전면 방출 디바이스(top-emission device)일 수 있다.
다른 양태는 적어도 하나의 유기 전계 발광 디바이스(OLED)를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드를 포함하는 디바이스는 예를 들어, 디스플레이 또는 조명 패널이다.
본 발명에서, 하기 규정된 용어, 이의 정의는 상이한 정의가 청구범위 또는 본 명세서의 다른 곳에 제공되지 않는 한 적용된다.
본 명세서의 문맥에서, 매트릭스 물질과 관련하여, 용어 "상이한" 또는 "상이하다"는 매트릭스 물질이 이의 구조식에 있어서 상이함을 의미한다.
또한 HOMO로 명명된 최고 점유 분자 궤도 및 LUMO로 명명된 최저 비점유 분자 궤도의 에너지 수준은 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "유기 전계 발광 디바이스"는 유기 발광 다이오드뿐만 아니라 유기 발광 트랜지스터(OLET) 둘 모두를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "중량 퍼센트", "wt.-%", "wt%", "중량 기준 퍼센트(percent by weight)", "중량%(% by weight)", 및 이의 변형예들은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를, 개개 전자 수송층의 성분, 물질 또는 제제의 중량을 이의 개개 전자 수송층의 전체 중량으로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 개개 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분, 물질 및 제제의 전체 중량% 양이 100 wt.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol.-%", "부피 기준 퍼센트(percent by volume)", "부피%(% by volume)", 및 이의 변형예들은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를, 개개 전자 수송층의 성분, 물질 또는 제제의 부피를 이의 개개 전자 수송층의 전체 부피로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 개개 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분, 물질 및 제제의 전체 부피% 양이 100 vol.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
모든 수치는 본원에서 명시적으로 지시되는 지의 여부와는 관계 없이, 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다. 본원에서 사용되는 용어 "약"은 일어날 수 있는 수량의 변동을 지칭한다. 용어 "약"에 의해 수식되는 지의 여부와는 무관하게, 청구범위는 그러한 양에 대한 균등물을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태("a", "an", 및 "the")가 내용이 달리 명확하게 명시하지 않는 한 복수 지시대상을 포함한다는 것이 주지되어야 한다.
용어 "존재하지 않는(free of)", "함유하지 않는다(does not contain)", "포함하지 않는다(does not comprise)"는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적에 대하여 기술적 효과가 없다.
본 발명의 이러한 및/또는 다른 양태 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 기술된, 하기 예시적인 구체예의 설명으로부터 명백하고 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, OLED의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, 전하 생성층을 포함하는 텐덤 OLED의 개략적 단면도이다.
본 발명의 디바이스의 구체예
이하, 그 예가 첨부된 도면에 예시되는 본 발명의 예시적 구체예에 대해 상세히 참조될 것이며, 여기서, 유사한 참조 번호는 전반에 걸쳐 유사한 구성요소를 지칭한다. 도면을 참조하여, 본 발명의 양태를 설명하기 위하여, 예시적인 구체예가 하기에 기술된다.
본원에서, 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상(on)"에 형성되거나 배치되는 것으로 지칭될 때, 제1 구성요소는 제2 구성요소 상에 직접적으로 배치될 수 있거나, 하나 이상의 다른 구성요소는 이들 사이에 배치될 수 있다. 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상에 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로서 지칭될 때, 다른 구성요소가 이들 사이에 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 개략적 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층(ETL)(160)을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(160)은 EML(150) 상에 직접 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상으로, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상으로 직접적으로 배치된다.
단일 전자 수송층(160) 대신에, 임의적으로, 전자 수송층 스택(ETL)이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적인 구체예에 따른, OLED(100)의 개략적 단면도이다. 도 2는 도 2의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 1과 상이하다.
도 2를 참조하면, OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(HBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 구체예에 따른, 텐덤 OLED(200)의 개략적 단면도이다. 도 3은 도 3의 OLED(100)가 전하 생성층 및 제2 방출층을 추가로 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조하면, OLED(200)는 기판(110), 애노드(120), 제1 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(160), n-타입 전하 생성층(n-타입 CGL)(185), 정공 생성층(p-타입 전하 생성층; p-타입 GCL)(135), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 방출층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제2 전자 수송층(ETL)(161), 제2 전자 주입층(EIL)(181) 및 캐소드(190)를 포함한다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시되어 있지는 않지만, OLED(100 및 200)를 실링(sealing)하기 위해, 캐소드 전극(190) 상에 실링 층이 추가로 형성될 수 있다. 또한, 다양한 다른 변형이 여기에 적용될 수 있다.
하기에, 본 발명의 하나 이상의 예시적 구체예는 하기 실시예를 참조로 하여 상세히 기술될 것이다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 구체예의 목적 및 범위를 제한하도록 의도되는 것은 아니다.
실험 부분
하기 언급된 지지 물질의 화학식은 다음과 같다:
F1은
Figure pat00022
(Solaris Chem Inc로부터 상업적으로 입수가능한, 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-코-(4,4'-(N-(4-2차-부틸페닐)디페닐아민)])이고;
F2는
Figure pat00023
N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, CAS 1242056-42-3이고;
F3은
Figure pat00024
8-(4-(4,6-디(나프탈렌-2-일)-1,3,5-트라이진-2-일)페닐)퀴놀린, CAS 1312928-44-1이고;
ABH-113은 이미터 호스트(emitter host)이고, NUBD-370 및 DB-200은 모두 SFC(Korea)로부터 상업적으로 입수가능한 청색 형광 이미터 도펀트이다.
ITO는 주석 인듐 옥사이드이다.
예시적인 화합물의 제조
일반 합성 절차 A
무수 톨루엔 중의 0.5 당량의 9-보라바이사이클로[3.3.1]노난 다이머(1.0 당량의 모노머) 및 1.0 당량의 상응하는 이미드의 현탁액을 무수 N2 대기 하에 90℃에서 1시간 동안 조심스럽게 가열하였다. 가열하는 동안 집중적인 가스 방출이 관찰되었고, 등명한 용액이 형성되었다. 생성된 용액을 진공 하에 증류시켰다. 화합물 E2 및 E1을 100-120℃(1.5 Torr)에서 비등하는 분획으로서 분리하였다. 고체 화합물 E4, E5 및 E6을 여과에 의해 분리하고 무수 헥산으로 세척하였다.
화합물 E3의 합성
무수 톨루엔 중의 0.5 당량의 디메시틸하이드로보란 다이머(1.0 당량의 모노머) 및 1.0 당량의 상응하는 이미드의 현탁액을 무수 N2 대기 하에 90℃에서 1시간 동안 조심스럽게 가열하였다. 가열하는 동안 집중적인 가스 방출이 관찰되었고, 등명한 용액이 형성되었다. 생성된 용액을 진공 하에 증류시켰다. 생성물을 무수 헥산으로 세척하였다.
E1
Figure pat00025
수율 54%, 백색 고체;
1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ = 1.13-1.15 (m, 1H), 1.37-1.41 (m, 2H), 1.46-1.50 (m, 1H), 1.81-1.94 (m, 10H);
19F NMR (377 MHz, CDCl3): δ = -126.12 (m, 4F), -120.93 (m, 4F), -106.17 (br s, 4F), -81.07 (t, J = 9.6 Hz, 6F); 다수의 19F,19F 커플링으로 인한 추가 분할;
11B NMR (192 MHz, CDCl3): δ = 59.2 (s).
E2
Figure pat00026
수율 51%, 황색 점성 액체;
1H NMR (600 MHz, C6D6): δ = 1.12-1.15 (m, 2H), 1.61-1.70 (m, 12H);
11B NMR (192 MHz, C6D6): δ = 71 (s); 59 (s)
E3
Figure pat00027
수율 57%, 담황색 고체;
1H NMR (600 MHz, C6D6): δ = 2.14 (s, 6H, 2xMe), 2.27 (s, 12H, 4xMe), 6.74 (s, 4H, HAr);
11B NMR (192 MHz, C6D6): δ = 57.8 (s).
E4
Figure pat00028
수율 55%, 황색 고체;
1H NMR (600 MHz, C6D6): δ = 1.31-1.36 (m, 3H), 1.87-1.96 (m, 10H), 2.86 (s, 1H);
11B NMR (192 MHz, C6D6): δ = 66.0 (s); 임의적 58.3 (s).
E5
Figure pat00029
수율 60%, 담황색 고체;
1H NMR (600 MHz, C6D6): 1.30-1.32 (m, 2H), 1.83-1.93 (m, 6H), 1.98-2.05 (m, 4H), 2.94 (s, 2H), 6.68-6.72 (m, 2H, HAr), 7.11 (d, 3 J = 6.5 Hz, 1H, HAr), 7.44 (d, 3 J = 6.3 Hz, 1H, HAr); 11B NMR (192 MHz, C6D6): δ = 62.8 (s); 임의적 58.0 (s)
E6
Figure pat00030
수율 58%, 담황색 고체;
1H NMR (600 MHz, C6D6): δ = 1.20-1.25 (m, 2H), 1.68-1.76 (m, 2H), 1.80-1.83 (m, 4H), 1.98-2.04 (m, 4H), 2.69 (s, 2H), 6.41-6.42 (m, 2H, HAr), 6.95-6.97 (m, 2H, HAr); 11B NMR (192 MHz, C6D6): δ = 60.7 (s).
도시된 구조식은 개략적이며, 11B NMR 스펙트럼에서 관찰된 다중 신호의 존재는 음이온성 리간드의 다양한 배위 방식에 대한 증거이다.
디바이스 실험
표준 절차
전압 안정성
OLED는 정전류 회로에 의해 구동된다. 이러한 회로는 주어진 전압 범위에서 일정한 전류를 공급할 수 있다. 전압 범위가 넓을수록 그러한 장치의 전력 손실이 더 넓다. 따라서, 구동시 구동 전압의 변화가 최소화될 필요가 있다.
OLED의 구동 전압은 온도 의존적이다. 따라서, 전압 안정성은 열적 평형 상태에서 판단되어야 한다. 열 평형은 1시간 구동 후에 도달된다.
전압 안정성은 일정한 전류 밀도에서 50시간 후 및 1시간 후 구동 전압의 차이를 취함으로써 측정된다. 여기에서는 30mA/cm²의 전류 밀도가 사용된다. 측정은 실온에서 수행된다.
dU [V] = U(50 h, 30 mA/cm²) - U(1 h, 30 mA/cm²)
실시예
이미도보란 화합물로 p-도핑된 정공 주입층을 포함하는 청색 형광 OLED
표 1a는 모델 디바이스를 개략적으로 기술한다.
표 1a
Figure pat00031
#금속 원자의 몰량에 기초함
결과는 표 2b에 제시된다.
표 1b
Figure pat00032
초기 전압 및 EQE와 관련하여, E1 및 E2는 비교 물질 LiTFSI과 적어도 동일하게 우수하거나 심지어 보다 우수한 성능을 이행한다. 또한, 전압 안정성 측면에서 E2에 대해 보다 우수한 성능이 관찰된다.
상기 설명 및 종속항에 개시되어 있는 특징들은 둘 모두 별도로 그리고 이의 임의의 조합으로, 독립항에서, 이의 다양한 형태로 이루어진 개시내용의 양태들을 실현하기 위해 필수적이다.
본 출원 전반에 사용되는 주요 기호 및 약어 :
CV 순환전압 전류법(cyclic voltammetry)
DSC 시차 주사 열량 측정법
EBL 전자 차단층
EIL 전자 주입층
EML 방출층
eq. 당량
ETL 전자 수송층
ETM 전자 수송 매트릭스
Fc 페로센
Fc+ 페리세늄
HBL 정공 차단층
HIL 정공 주입층
HOMO 최고 점유 분자 궤도
HPLC 고성능 액체 크로마토그래피
HTL 정공 수송층
p-HTL p-도핑된 정공 수송층
HTM 정공 수송 매트릭스
ITO 인듐 주석 옥사이드
LUMO 최저 비점유 분자 궤도
mol% 몰 퍼센트
NMR 핵자기 공명
OLED 유기 발광 다이오드
OPV 유기 광기전력 장치
PTFE 폴리테트라플루오로에틸렌
QE 양자 효율
Rf TLC의 지연 계수
RGB 적색-녹색-청색
TCO 투명한 전도성 옥사이드
TFT 박막 트랜지스터
Tg 유리 전이 온도
TLC 박층 크로마토그래피
VTE 진공 열 증발
wt% 중량 퍼센트

Claims (10)

  1. 보란 화합물(borane compound)을 포함하는 유기 전자 디바이스(organic electronic device)로서, 상기 보란 화합물은 산화 상태(III)의 적어도 하나의 붕소 원자 및 적어도 하나의 음이온성 리간드를 포함하고, 상기 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)를 갖는, 유기 전자 디바이스:
    Figure pat00033

    상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
    A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 붕소 원자가 공유 결합을 통해 음이온성 리간드에 포함된 적어도 하나의 질소 원자에 직접 결합되는, 유기 전자 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 적어도 하나의 모이어티에 포함된 수소 원자의 전체 수의 적어도 50%가 치환기에 의해 치환되며, 상기 치환기는 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 유기 전자 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 구조 모이어티 X1, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6에 포함된 수소 원자의 전체 수의 적어도 50%가 함께 F, Cl, Br, I 및 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 치환기에 의해 치환되는, 유기 전자 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전자 디바이스가 제1 전극, 제2 전극 및 유기 반도전성 층(organic semiconducting layer)을 포함하고, 상기 유기 반도전성 층은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 유기 반도전성 층은 상기 보란 화합물을 포함하는, 유기 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 유기 반도전성 층이 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층인, 유기 전자 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전자 디바이스가 유기 전계 발광 디바이스(organic electroluminescent device), 유기 트랜지스터(organic transistor), 유기 다이오드(organic diode) 또는 유기 광기전력 디바이스(organic photovoltaic device)인, 유기 전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 유기 전계 발광 디바이스가 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)인, 유기 전자 디바이스.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 보란 화합물을 포함하는, 유기 반도전성 물질.
  10. 하기 화학식(II)을 갖는 보란 화합물로서, 화학식
    Figure pat00034
    (여기서, Z는 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 음이온성 리간드임)을 갖는 화합물은 배제되는, 보란 화합물:
    Figure pat00035

    상기 식에서, Q1 및 Q2는 비치환된 C1 내지 C30 하이드로카빌로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, Q1 및 Q2는 임의로 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고;
    Z는 음이온성 리간드이고, 상기 음이온성 리간드는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib),
    Figure pat00036

    [상기 화학식(Ia) 및 (Ib)에서,
    A1 내지 A6는 CO, SO2 또는 POX1로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    X1은 할라이드, 니트릴, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C1 내지 C20 알킬, 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 C6 내지 C20 아릴 및 5 내지 20개의 고리-형성 원자를 갖는 할로겐화된 또는 퍼할로겐화된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
    R1 내지 R6은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, R1 및 R2는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것이 제공될 수 있음]를 갖는다.
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