KR20220116195A - 유기 전자 장치 및 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 물질 및 이러한 유기 물질을 포함하는 전자 장치, 특히 전기발광 장치, 특히 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이며, 반도체 물질은 4치환된(tetrasubstituted) 비대칭성 피라진을 포함한다.
Description
본 발명은 유기 반도체층 및 이러한 유기 반도체층을 포함하는 유기 전자 장치에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
유기 전자 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드 OLED는 자발광 장치(self-emitting device)로서, 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답, 높은 밝기(brightness), 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 다이오드의 성능은 유기 반도체층의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있고, 특히 유기 반도체층의 유기 물질의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있다.
특히, 전자 이동성을 증가시키고 동시에 전기화학적 안정성을 증가시킬 수 있는 유기 반도체층의 개발이 필요하므로, 유기 전자 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드는 대형 평판 디스플레이(large-size flat panel display)에 적용될 수 있다.
나아가, 더 높은 전류 밀도 및 따라서 더 높은 밝기에서 연장된 수명(life span)을 가질 수 있는 유기 반도체층의 개발이 필요하다. 특히, 유기 반도체 물질 또는 반도체층의 개발은 동작 전압을 낮추는 것과 관련하여 필요하고, 이는 예를 들어 모바일 디스플레이 장치의 동력 소모를 감소시키고 배터리 수명을 증가시키는 데 중요하다.
유기 반도체 물질, 유기 반도체층, 뿐만 아니라 이의 유기 전자 장치의 성능을, 이에 포함된 화합물의 특징을 개선함으로써 개선하는 것, 특히 증가된 효율을 달성하는 것에 대한 필요성이 남아 있다.
본 발명의 일 양태는 유기 전자 장치를 제공하며, 애노드, 캐소드, 적어도 하나의 광활성층 및 적어도 하나의 유기 반도체층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 적어도 하나의 광활성층과 캐소드 사이에 배열되며; 상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 화학식 (1)의 Cs-대칭성 화합물을 포함하고:
상기 화학식 (1)에서,
R1 내지 R4는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴로부터 선택되며;
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 C3-C36 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택되고, 이는 화학식 1의 피라진 고리에 직접 부착되며 R1 내지 R4 중 적어도 3개는 서로 상이하고;
치환기(들)가 R1, R2, R3, 및 R4에 존재한다면, 치환기(들)는 독립적으로 C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및 
로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Y는 O 또는 S이고;
R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택되며;
하기 화합물 1 내지 4는 배제된다:
출원 및 청구범위 전반에 걸쳐, Rn, X 또는 Y와 같은 화학적 모이어티에 대한 임의의 약어는 달리 주지되지 않는 한 항상 동일한 모이어티를 지칭함을 유념해야 한다.
용어 "Cs-대칭성"은 특히, 화학식 (1)에 따른 화합물의 대칭성이 Cs-포인트 군에 속함을 의미하며 및/또는 포함하고, 이는 이용 가능한 단지 2개의 대칭 작동이 E(= 동일성) 및 σ(= 거울 평면)임을 의미한다. 추가 설명에 대해서는, Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen(cf: https://www.cup.uni-muenchen.de/ch/compchem/geom/sym_Cs.html)의 웹사이트 상의 설명을 참조한다.
본 명세서에서, 정의가 달리 제공되지 않을 때, "치환된"은 C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및 
를 지칭하며, 이에 Y는 O 또는 S이고 R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
그러나, 본 명세서에서 특히 "아릴 치환된"은 하나 이상의 아릴기에 의한 치환을 지칭하며, 이는 그 자체가 하나 이상의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
상응하게는, 본 명세서에서 "헤테로아릴 치환된"은 특히 하나 이상의 헤테로아릴기에 의한 치환을 지칭하며, 이는 그 자체가 하나 이상의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
본 명세서에서, 정의가 다르게 제공되지 않는 경우, "알킬기"는 포화된 지방족 하이드로카르빌기를 지칭한다. 알킬기는 C1 내지 C12 알킬기일 수 있다. 더 구체적으로, 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬 사슬에 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, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기일 수 있다.
용어 "사이클로알킬"은 상응하는 사이클로알칸에 포함된 고리 원자로부터 하나의 수소 원자를 형식적으로 차감함으로써 사이클로알칸으로부터 유래되는 포화된 하이드로카르빌기를 지칭한다. 사이클로알킬기의 예는 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 메틸사이클로헥실기, 아다만틸기 등일 수 있다.
용어 "헤테로"는, 공유 결합된 탄소 원자에 의해 형성될 수 있는 구조에서 적어도 하나의 탄소 원자가 또 다른 다가 원자에 의해 대체되는 방식으로 이해된다. 바람직하게는, 헤테로원자는 B, Si, N, P, O, S; 더 바람직하게는 N, P, O, S로부터 선택된다.
본 명세서에서, "아릴기"는 상응하는 방향족 탄화수소 내 방향족 고리로부터 하나의 수소 원자를 형식적으로 차감함으로써 형성될 수 있는 하이드로카르빌기를 지칭한다. 방향족 탄화수소는 적어도 하나의 방향족 고리 또는 방향족 고리 시스템을 함유하는 탄화수소를 지칭한다. 방향족 고리 또는 방향족 고리 시스템은 공유 결합된 탄소 원자의 평면형 고리 또는 고리 시스템을 지칭하며, 상기 평면형 고리 또는 고리 시스템은 휘켈 규칙을 만족시키는 비편재화된 전자의 접합된 시스템을 포함한다. 아릴기의 예는 페닐 또는 톨릴과 같은 단환식 기, 비페닐릴과 같이 단일 결합에 의해 연결된 더 많은 방향족 고리를 포함하는 다환식 기, 및 나프틸 또는 플루오렌-2-일과 같은 융합된 고리를 포함하는 다환식 기를 포함한다.
유사하게는, 헤테로아릴이란 특히 적합하다면, 적어도 하나의 헤테로환식 방향족 고리를 포함하는 화합물에서 이러한 고리로부터 하나의 고리 수소를 형식적으로 차감함으로써 유래되는 기인 것으로 이해된다.
헤테로사이클로알킬이란 특히 적합하다면, 적어도 하나의 포화된 사이클로알킬 고리를 포함하는 화합물에서 이러한 고리로부터 하나의 고리 수소를 형식적으로 차감함으로써 유래되는 기인 것으로 이해된다.
용어 "융합된 아릴 고리" 또는 "축합된 아릴 고리"는, 2개의 아릴 고리가 적어도 2개의 공통적인 sp2-혼성화된 탄소 원자를 공유할 때 융합되거나 축합되는 것으로 간주되는 방식으로 이해된다.
본 명세서에서, 단일 결합은 직접 결합을 지칭한다.
본 발명의 맥락에서, "상이한"은, 화합물이 동일한 화학 구조를 갖지 않음을 의미한다.
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.
용어 "개재되어 접촉해 있는"은, 중간에 있는 층이 2개의 인접한 층과 직접 접촉하고 있는 3개의 층의 배열을 지칭한다.
명세서에서, 정공 특징은 전기장이 적용될 때 정공을 형성하기 위해 전자를 제공하는 능력을 지칭하고, 애노드에서 형성된 정공은 방출층 내로 쉽게 주입되고 최고준위 점유 분자 오비탈(HOMO: highest occupied molecular orbital) 수준에 따라 전도성 특징으로 인해 방출층에서 수송될 수 있다.
이에 더하여, 전자 특징은 전기장이 적용될 때 전자를 수용하는 능력을 지칭하고, 캐소드에서 형성된 전자는 방출층 내로 쉽게 주입되고 최저준위 비점유 분자 오비탈(LUMO: lowest unoccupied molecular orbital) 수준에 따라 전도성 특징으로 인해 방출층에서 수송될 수 있다.
유리한 효과
놀랍게도, 본 발명에 따른 유기 전자 장치는 다양한 양태에서 특히 효율, 동작 전압 및/또는 수명에 관하여 당업계에 알려진 유기 전기발광 장치보다 우수한 장치를 가능하게 함으로써 본 발명의 기저가 되는 문제를 해결하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물에서, 단일 결합을 통해 화학식 (1)의 피라진 고리에 직접 부착되는 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌이 아닌 R1 내지 R4는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 바람직하게는 치환된 또는 비치환된 C6-C24 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C3-C18 헤테로아릴, 바람직하게는 치환된 또는 비치환된 C3-C12 헤테로아릴로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물에서, 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌인 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환된 또는 비치환된 C3-C18 헤테로아릴 또는 아릴렌, 바람직하게는 치환된 또는 비치환된 C3-C12 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물은 0.4 D 이상, 바람직하게는 0.5 D 이상의 쌍극자 모멘트를 갖는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물은 p-벤조옥사졸리딘 치환된 페닐 모이어티 및/또는 치환된 카르바졸 모이어티를 포함하지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)에서 R1 내지 R4 중 적어도 3개는 서로 상이하게 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 1 또는 2개는 페닐 또는 나프테닐, 바람직하게는 페닐이다. 더 바람직하게는, R1 내지 R4 중 2개는 페닐이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 2개는 페닐 또는 나프테닐이고 서로 오르토 위치에 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 2개는 페닐이고 서로 오르토 위치에 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 구조를 갖고:
상기 구조에서,
L은 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴렌이며;
Ar은 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴로부터 선택되고;
n은 1 내지 5이며;
2개 이상의 기 Ar은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, n은 1 또는 2, 바람직하게는 1이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, L은 페닐렌, 비페닐렌, 트리페닐렌 및 나프틸렌으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, L은 하기 모이어티 A1 내지 A16 중 하나로부터 선택되고:
상기 모이어티에서, 별표 부호 "*"는 L의 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나 또는 Ar은 단일의 5-원 또는 6-원 방향족 고리를 포함하는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 또는 2개의 축합된 5-원 및/또는 6-원 방향족 고리를 포함하는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 또는 3개의 축합된 5-원 및/또는 6-원 방향족 고리를 포함하는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴; 또는 3개 초과의 축합된 5-원 및/또는 6-원 방향족 고리를 포함하는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴이며; 헤테로아릴은 N, O 및 S로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 함유한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나 또는 Ar은 피리딘, 퀴놀론, 이소퀴놀론, 인돌, 아크리딘, 벤조아크리딘, 디벤조아크리딘, 페난트로딘, 카르바졸, 인돌, 벤조인돌, 피리미딘, 피라진, 퀴노졸린, 피라졸, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 페난트로딘, 아자카르바졸, 벤즈이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 네조트리아졸, 벤조옥사디아졸, 벤조티아디아졸, 벤조티펜, 벤조푸란, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 나프토푸란, 나프토티오펜, 페난트롤린으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나 또는 Ar은 하기 B1 내지 B27로부터 선택되고:
X는 NR6, O 또는 S이며;
R5 및 R6은 독립적으로 H, C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및 
로부터 선택되고;
Y는 O 또는 S이며;
R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택되고;
p는 0 내지 7이며;
2개 이상의 기 R5는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나 또는 Ar은 하기 기 C1 내지 C15로부터 선택되고:
Z는 독립적으로 C, CH, CR', N, NH, NR', O 및 S로부터 선택되며;
화학식 C1 내지 C15 각각에서, 적어도 하나의 Z는 N, NH, NR', O 및 S로부터 선택되고;
R'는 독립적으로 C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및 
로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Y는 O 또는 S이고;
R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택되며;
각각의 화학식에서 2개 이상의 기 R'는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 단일의 방향족 고리를 포함하는 헤테로아릴은 피리딘, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 피롤, 푸란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 피라졸, 이속사졸, 이소티아졸, 트리아졸로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 2개의 축합된 방향족 고리를 포함하는 헤테로아릴은 퀴놀론, 이소퀴놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 벤조티오펜, 벤즈이미다졸, 벤족사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이속사졸, 벤즈이소티아졸, 벤조트리아졸, 벤족사디아졸, 벤조티아디아졸로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 3개의 축합된 방향족 고리를 포함하는 헤테로아릴은 아크리딘, 벤조퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 페나진, 페난트리딘, 벤조퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 페난트롤린, 카르바졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 아자카르바졸, 아자디벤조푸란, 아자디벤조티오펜, 벤조인돌, 나프토푸란, 나프토티오펜, 벤조인돌, 나프토푸란, 나프토티오펜, 벤조디푸란, 벤조디피롤, 벤조디티오펜으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 3개 초과의 축합된 방향족 고리를 포함하는 헤테로아릴은 벤조카르바졸, 나프토벤조푸란, 벤조나프토티오펜, 디벤조카르바졸, 디나프토푸란, 디나프토티오펜, 벤조아크리딘, 벤조페난트롤린, 디벤조아크리딘으로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, R1 내지 R4 중 적어도 하나, 바람직하게는 정확히 하나는 B1이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, L은 p-페닐이고, Ar은 치환된 또는 비치환된 피리디닐, 페닐 또는 비페닐이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화합물은 하기 화합물 I-1 내지 I-105 중 하나로부터 선택된다:
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치의 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 포함한다.
산화환원 n-도판트란, 전자 수송 매트릭스에 포매된다면 동일한 물리적 조건 하에 순수한(neat) 매트릭스와 비교하여, 형성된 유기 물질의 전자 특성을 특히 전자 주입 및/또는 전자 전도성의 측면에서 개선하는 화합물인 것으로 이해된다.
본 발명의 맥락에서 "전자 수송 매트릭스 내에 포매된"은 전자 수송 매트릭스와 함께 균질하게 혼합됨을 의미한다.
산화환원 n-도판트는 원소 금속, 금속 염, 금속 착화합물 및 유기 라디칼로부터 선택될 수 있다.
일 구현예에서, 산화환원 n-도판트는 알칼리 금속 염 및 알칼리 금속 착화합물로부터 선택되며; 바람직하게는 리튬 염 및 리튬 유기 착화합물로부터 선택되고; 더 바람직하게는 리튬 할라이드 및 리튬 유기 킬레이트로부터 선택되며; 더욱 더 바람직하게는 리튬 플루오라이드, 리튬 퀴놀리놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트, 리튬 피리디놀레이트로부터 선택되거나 시프 염기 리간드를 갖는 리튬 착화합물로부터 선택되고; 가장 바람직하게는,
- 리튬 착화합물은 화학식 II, III 또는 IV를 가지며:
상기 화학식에서,
A1 내지 A6은 동일하거나 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되고;
R은 동일하거나 독립적으로 수소, 할로겐, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 아릴 또는 헤테로아릴로부터 선택되고; 더 바람직하게는 A1 내지 A6은 CH이며,
- 보레이트계 유기 리간드는 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이고,
- 페놀레이트는 2-(피리딘-2-일)페놀레이트, 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트, 이미다졸 페놀레이트, 2-(피리딘-2-일)페놀레이트 또는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트이며,
- 피리디놀레이트는 2-(디페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이고,
- 리튬 시프 염기(Schiff base)는 구조 100, 101, 102 또는 103을 갖는다:
또 다른 구현예에서, 산화환원 n-도판트는 산화환원 n-도판트이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 유기 반도체층은 리튬 유기 착화합물, 대안적으로 LiQ를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치의 유기 반도체층은 바람직하게는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 전이 주기의 금속 Ti, V, Cr 및 Mn, 특히 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 더 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg 및 Yb, 더욱 더 바람직하게는 Li, Na, Cs 및 Yb, 가장 바람직하게는 Li, Na 및 Yb로부터 선택되는 금속을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 유기 반도체층은 전자 수송층, 전자 주입층 또는 전하 발생층; 대안적으로 전자 수송층 또는 전하 발생층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 적어도 하나의 광활성층은 발광층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치는 제1 발광층 및 제2 발광층을 포함하며, 유기 반도체층은 제1 발광층과 제2 발광층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치는 제1 발광층, 제2 발광층 및 제3 발광층을 포함하며, 유기 반도체층은 제1 발광층과 제2 발광층 사이에 그리고/또는 제2 발광층과 제3 발광층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 반도체층은 전하 발생층, 대안적으로 n-유형 전하 발생층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치는 전기발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드이다.
더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
n-도판트의 강도에 대한 가장 실용적인 벤치마크는 이의 산화환원 전위의 값이다. 산화환원 전위의 값이 얼마나 음성일 수 있는지에 대해서는 특별한 제한이 없다.
유기 반도체에 사용되는 통상적인 전자 수송 매트릭스의 환원 전위는 페로센/페로세늄 기준 산환환원 커플에 대한 순환 전압전류법에 의해 측정된다면, 대체로 약 -0.8 V 내지 약 -3.1 V 범위이며; 이러한 매트릭스를 효과적으로 n-도핑할 수 있는 n-도판트에 대한 산화환원 전위의 실제로 적용 가능한 범위는 약간 더 넓은 범위, 약 -0.5 V 내지 약 -3.3 V이다.
산화환원 전위의 측정은 실제로, 동일한 화합물의 환원된 형태 및 산화된 형태로 구성된 상응하는 산화환원 커플에 대해 수행된다.
산화환원 n-도판트가 전기적으로 중성인 금속 착화합물 및/또는 전기적으로 중성인 유기 라디칼인 경우, 이의 산화환원 전위의 측정은 사실상 하기에 의해 형성되는 산화환원 커플에 대해 수행된다:
(i)
전기적으로 중성인 금속 착화합물 및 상기 전기적으로 중성인 금속 착화합물로부터 1개의 전자를 차감함으로써 형성되는 이의 양이온 라디칼, 또는
(ii)
전기적으로 중성인 유기 라디칼 및 상기 전기적으로 중성인 유기 라디칼로부터 1개의 전자를 차감함으로써 형성되는 이의 양이온.
바람직하게는, 전기적으로 중성인 금속 착화합물 및/또는 전기적으로 중성인 유기 라디칼의 산화환원 전위는 하기로 구성된 상응하는 산화환원 커플에 대해 페로센/페로세늄 기준 산화환원 커플에 대한 순환 전압전류법에 의해 측정 시, -0.5 V보다 더 음성, 바람직하게는 -1.2 V보다 더 음성, 더 바람직하게는 -1.7 V보다 더 음성, 더욱 더 바람직하게는 -2.1 V보다 더 음성, 가장 바람직하게는 -2.5 V보다 더 음성인 값을 가질 수 있다:
(i)
전기적으로 중성인 금속 착화합물 및 상기 전기적으로 중성인 금속 착화합물로부터 1개의 전자를 차감함으로써 형성되는 이의 양이온 라디칼, 또는
(ii)
전기적으로 중성인 유기 라디칼 및 상기 전기적으로 중성인 유기 라디칼로부터 1개의 전자를 차감함으로써 형성되는 이의 양이온.
바람직한 구현예에서, n-도판트의 산화환원 전위는 선택된 전자 수송 매트릭스의 환원 전위값보다 약 0.5 V 더 양성인 값과 약 0.5 V 더 음성인 값 사이에 있다.
산화환원 n-도판트로서 적합한 전기적으로 중성인 금속 착화합물은 예를 들어 낮은 산화 상태에서 일부 전이 금속의 강하게 환원적인 착화합물일 수 있다. 특히 강한 산화환원 n-도판트는 예를 들어 Cr(II), Mo(II) 및/또는 W(II) 구아니디네이트 착화합물, 예컨대 WO2005/086251에 더 상세히 기술된 W2(hpp)4로부터 선택될 수 있다.
산화환원 n-도판트로서 적합한 전기적으로 중성인 유기 라디칼은 예를 들어 EP 1 837 926 B1, WO2007/107306, 또는 WO2007/107356에 더 상세히 기재된 바와 같이 이의 안정한 이량체, 올리고머 또는 중합체로부터 추가 에너지의 공급에 의해 생성되는 유기 라디칼일 수 있다. 원소 금속이란, 순수한 금속, 금속 합금의 상태, 또는 자유 원자 또는 금속 클러스터 상태의 금속으로 이해된다. 진공 열 증착에 의해 증착되는 금속은 금속상, 예를 들어 순수한 벌크 금속으로부터의 것이며 이의 원소 형태로 증발할 수 있는 것으로 이해된다.
추가로, 증발된 원소 금속이 공유 매트릭스와 함께 증착된다면, 금속 원자 및/또는 클러스터가 공유 매트릭스에 포매되는 것으로 이해된다. 다시 말해, 진공 열 증발에 의해 제조된 임의의 금속 도핑된 공유 물질은 금속을 적어도 부분적으로는 이의 원소 형태로 함유하는 것으로 이해된다.
소비자 전자 제품에 사용하기 위해, 안정한 핵종 및 매우 긴 반감기의 방사성 붕괴를 갖는 핵종을 함유하는 금속만 적용 가능할 것이다. 허용 가능한 수준의 핵 안정성으로서, 천연 칼륨의 핵 안정성이 얻어질 수 있다.
일 구현예에서, n-도판트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 전이 주기의 금속 Ti, V, Cr 및 Mn으로부터 선택되는 양전성(electropositive) 금속으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, n-도판트는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 더 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg 및 Yb, 더욱 더 바람직하게는 Li, Na, Cs 및 Yb, 가장 바람직하게는 Li, Na 및 Yb로부터 선택될 수 있다.
산화환원 도판트는 필수적으로 비-방출성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 반도체층은 전하-발생층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 반도체층은 n-유형 전자-발생층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 반도체층은 전자-수송층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 적어도 하나 광활성층은 발광층이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치는 제1 발광층 및 제2 발광층을 포함하며, 유기 반도체층은 제1 발광층과 제2 발광층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 전자 장치는 전기발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드이다.
더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 화학식 (1)의 Cs-대칭성 화합물에 관한 것이며, 이에 상기 기재된 바와 같은 화학식 (1)에 대한 모든 사양은 준용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 Cs-대칭성 화합물은 p-벤조옥사졸리딘 치환된 페닐 모이어티 및/또는 치환된 카르바졸 모이어티를 포함하지 않는다.
추가의 층
본 발명에 따르면, 유기 전자 장치는 상기에서 이미 언급된 층 외에도, 추가의 층을 포함할 수 있다. 각각의 층의 예시적인 구현예는 하기에 기재되어 있다:
기판
기판은 유기 발광 다이오드와 같은 전자 장치의 제조에 보편적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광(light)이 기판을 통해 방출되어야 한다면, 기판은 투명한 또는 반투명한 물질, 예를 들어 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판이어야 한다. 광이 상부 표면을 통해 방출되어야 한다면, 기판은 투명할 뿐만 아니라 반투명한 물질, 예를 들어 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판 둘 다일 수 있다.
애노드 전극
본 발명의 유기 전자 장치에 포함되는 제1 전극 또는 제2 전극은 애노드 전극일 수 있다. 애노드 전극은 상기 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질을 증착시키거나 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질은 높은 일함수(work-function) 물질이어서, 정공 주입을 용이하게 할 수 있다. 애노드 물질은 또한 낮은 일함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명한 또는 반사성 전극일 수 있다. 투명한 전도성 옥사이드, 예컨대 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO) 및 아연 옥사이드(ZnO)가 사용되어 애노드 전극을 형성할 수 있다. 애노드 전극은 또한 금속, 전형적으로 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층
정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블로드젯(LB; Langmuir-Blodgett) 증착 등에 의해 애노드 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 증착 조건은 HIL의 형성에 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 그러나, 일반적으로 진공 증착 조건은 100℃ 내지 약 500℃의 온도, 10-8 Torr 내지 10-3 Torr의 압력(1 Torr는 133.322 Pa과 동일함) 및 0.1 내지 10 nm/초(sec)의 증착 속도를 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 HIL의 형성에 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 약 80℃ 내지 약 200℃의 열 처리 온도를 포함할 수 있다. 열 처리는 코팅이 수행된 후 용매를 제거한다.
HIL은 HIL을 형성하는 데 보편적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예컨대 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/캄포 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트(PANI/PSS)을 포함한다.
HIL은 p-유형 도판트를 포함하거나 이로 구성될 수 있고, p-유형 도판트는 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ), 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴 또는 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)로부터 선택될 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. HIL은 p-유형 도판트로 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 기지의 도핑된 정공 수송 물질의 전형적인 예는, 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)이다. α-NPD는 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴로 도핑된다. p-유형 도판트 농도는 1 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 3 중량% 내지 10 중량%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압(driving voltage)에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 주입 특징을 가질 수 있다.
정공 수송층
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블로드젯(LB) 증착 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다. HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성에 사용되는 것과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착 조건은 HTL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
HTL은 HTL을 형성하는 데 보편적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 화합물은 예를 들어 Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010에 개시되어 있고 참조로서 포함된다. HTL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 카르바졸 유도체, 예컨대 N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸; 벤지딘 유도체, 예컨대 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(알파-NPD); 및 트리페닐아민계 화합물, 예컨대 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA)이다. 이들 화합물 중에서, TCTA는 정공을 수송하고, 엑시톤이 EML 내로 확산되는 것을 저해할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 20 nm 내지 약 190 nm, 추가로 약 40 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 60 nm 내지 약 170 nm, 추가로 약 80 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 100 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 120 nm 내지 약 140 nm 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, HTL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 수송 특징을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층으로부터 정공 수송층으로 옮겨지는 것을 방지하여 전자를 방출층에 국한시키는 것이다. 이에, 효율, 동작 전압 및/또는 수명이 개선된다. 전형적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 수준보다 진공 수준에 더 근접한 LUMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 수준과 비교하여 진공 수준으로부터 더 멀이 있는 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택될 수 있다.
전자 차단층이 높은 삼중항 수준을 갖는다면, 이는 또한 삼중항 제어층으로서 기재될 수 있다.
삼중항 제어층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용된다면 삼중항의 켄칭을 감소시키는 것이다. 이에, 인광 방출층으로부터 광 방출의 더 높은 효율이 달성될 수 있다. 삼중항 제어층은 인접 방출층 내 인광 이미터의 삼중항 수준보다 더 높은 삼중항 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 삼중항 제어층, 특히 트리아릴아민 화합물에 적합한 화합물은 EP 2 722 908 A1에 기재되어 있다.
광활성층(PAL)
광활성층은 전류를 광자로 전환시키거나 광자를 전류로 전환시킨다.
PAL은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. PAL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 PAL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
광활성층은 화학식 (1)의 화합물을 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
광활성층은 발광층 또는 광흡수성 층일 수 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 사용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 EML을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
방출층은 화학식 (1)의 화합물을 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
방출층(EML)은 호스트와 이미터 도판트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예는 Alq3, 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP), 폴리(n-비닐카르바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4''-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-tert-부틸-9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA) 및 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2)이다.
이미터 도판트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열 활성화 지연 형광(TADF: thermally activated delayed fluorescence) 기전을 통해 광을 방출하는 이미터가 이들의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 저분자 또는 중합체일 수 있다.
적색 이미터 도판트의 예는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)이지만 이들로 제한되지 않는다. 이들 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도판트가 또한 사용될 수 있을 것이다.
인광 녹색 이미터 도판트의 예는 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이다.
인광 청색 이미터 도판트의 예는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3 및 ter-플루오렌이다. 4,4'-비스(4-디페닐 아미오스티릴)비페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸 페릴렌(TBPe)이 형광 청색 이미터 도판트의 예이다.
이미터 도판트의 양은 호스트의 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 중합체로 구성될 수 있따. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 발광을 가질 수 있다.
정공 차단층(HBL)
정공 차단층(HBL)은 ETL 내로의 정공의 확산을 방지하기 위해 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등을 사용하여 EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도판트를 포함할 때, HBL은 또한 삼중항 엑시톤 차단 기능을 가질 수 있다. 정공 차단층은 상기 정의된 바와 같은 화학식 (1)로 표시된 본 발명의 화합물을 포함하거나 이로 구성되는 본 발명의 유기 반도체층일 수 있다.
HBL은 또한 보조 ETL 또는 a-ETL로 명명될 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 HBL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다. HBL을 형성하는 데 보편적으로 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 이 범위 내에 있을 때, HBL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 차단 특성을 가질 수 있다.
정공 차단층은 또한 a-ETL 또는 보조 ETL로서 기재될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 정공 차단층은 적어도 하나의 광활성층과 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 사이에 배열된다.
일 구현예에 따르면, 정공 차단층은 적어도 하나의 광활성층과 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 사이에 배열되며, 상기 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
일 구현예에 따르면, 정공 차단층은 적어도 하나의 광활성층과 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 사이에 배열되며, 상기 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 금속 또는 금속 유기 착화합물, 대안적으로 금속 또는 리튬 유기 착화합물을 추가로 포함한다.
일 구현예에 따르면, 정공 차단층은 적어도 하나의 광활성층과 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 사이에 배열되며, 상기 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 금속을 추가로 포함한다.
전자 수송층(ETL)
본 발명에 따른 OLED는 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 전자 수송층은 본원에 정의된 바와 같은 화학식 (1)로 표시된 본 발명의 화합물을 포함하는 본 발명의 유기 반도체층일 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, OLED는 적어도 제1 전자 수송층 및 적어도 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 또는 전자 수송층 스택을 포함할 수 있다.
ETL의 특정 층의 에너지 수준을 적합하게 조정함으로써, 전자의 주입 및 수송이 제어될 수 있고, 정공은 효율적으로 차단될 수 있다. 그러므로, OLED는 장기간의 수명을 가질 수 있다.
유기 전자 장치의 전자 수송층은 상기 정의된 바와 같은 화학식 (1)로 표시된 화합물을 유기 전자 수송 매트릭스(ETM) 물질로서 포함할 수 있다. 전자 수송층은 화학식 (1)로 표시된 화합물 외에도 또는 이것 대신에, 당업계에 알려진 추가의 ETM 물질을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 전자 수송층은 화학식 (1)로 표시된 화합물을 유일한 전자 수송 매트릭스 물질로서 포함할 수 있다. 본 발명의 유기 전자 장치가 하나 초과의 전자 수송층을 포함하는 경우, 화학식 (1)로 표시된 화합물은 단지 하나의 전자 수송층에, 하나 초과의 전자 수송층에 또는 모든 전자 수송층에 포함될 수 있다. 본 발명에 따르면, 전자 수송층은 ETM 물질 외에도, 아래 정의된 바와 같은 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다.
나아가, 전자 수송층은 하나 이상의 n-유형 도판트를 포함할 수 있다. 첨가제는 n-유형 도판트일 수 있다. 첨가제는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 화합물, 전이 금속, 전이 금속 화합물 또는 희토류 금속일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 또 다른 구현예에서, n-유형 도판트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 일 구현예에서, 알칼리 금속 화합물은 8-하이드록시퀴놀리놀라토-리튬(LiQ), 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트 또는 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트일 수 있다. ETM(이는 상기 정의된 바와 같은 화학식 (1)로 표시된 본 발명의 화합물에 더하여 사용될 수 있음)에 적합한 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 일 구현예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 구성된다. 바람직하게는, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더 바람직하게는 적어도 10개의 비편재화된 전자의 접합된 시스템을 포함한다. 일 구현예에서, 비편재화된 전자의 접합된 시스템은 예를 들어 문헌 EP 1 970 371 A1 또는 WO 2013/079217 A1에 개시된 바와 같이 방향족 또는 헤테로방향족 구조 모이어티에 포함될 수 있다.
전자 주입층(EIL)
캐소드로부터 전자의 주입을 용이하게 할 수 있는 선택적인 EIL은 ETL 상에, 바람직하게는 전자 수송층 상에 직접적으로 형성될 수 있다. EIL을 형성하기 위한 물질의 예는 당업계에 알려진 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트(LiQ), LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Ca, Ba, Yb, Mg를 포함한다. EIL을 형성하기 위한 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성하는 데 사용되는 물질에 따라 다양할 수 있다. EIL은 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층일 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm, 예를 들어, 약 0.5 nm 내지 약 9 nm 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, EIL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 만족할 만한 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 존재한다면 EIL 상에 형성된다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일함수를 가질 수 있으며, 예를 들어 캐소드 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag) 등으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐소드 전극은 투명한 전도성 옥사이드, 예컨대 ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.
캐소드 전극의 두께는 약 5 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 100 nm 범위일 수 있다. 캐소드 전극의 두께가 약 5 nm 내지 약 50 nm 범위에 있을 때, 캐소드 전극은 금속 또는 금속 합금으로 형성되더라도 투명하거나 반투명할 수 있다.
캐소드 전극은 전자 주입층 또는 전자 수송층의 부분이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
전하 발생층(CGL)
전하 발생층(CGL)은 p-유형 전하 발생층(p-CGL) 및 n-유형 전하 발생층(n-CGL)을 포함할 수 있다. 중간층은 p-CGL과 n-CGL 사이에 배열될 수 있다.
전형적으로, 전하 발생층은 n-유형 전하 발생층(전자 발생층) 및 정공 발생층을 연결하는 pn 접합부(junction)이다. pn 접합부의 n-측면(side)은 전자를 발생시키고 이를 방향에서 애노드에 인접한 층 내로 주입한다. 유사하게는, p-n 접합부의 p-측면은 정공을 발생시키고 이를 방향에서 캐소드에 인접한 층 내로 주입한다.
전하 발생층은 탠덤(tandem) 및 스택(stacked) 장치, 예를 들어 2개의 전극 사이에 2개 이상의 방출층을 포함하는 탠덤 또는 스택 OLED에 사용된다. 2개의 방출층을 포함하는 탠덤 또는 스택 OLED에서, n-유형 전하 발생층은 애노드 근처에 배열된 제1 발광층에 전자를 제공하는 한편, 정공 발생층은 제1 방출층과 캐소드 사이에 배열된 제2 발광층에 정공을 제공한다.
정공 발생층에 적합한 매트릭스 물질은 정공 주입 및/또는 정공 수송 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 또한, 정공 발생층에 사용되는 p-유형 도판트는 종래의 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, p-유형 도판트는 테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 이루어진 군으로부터 선택되는 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-비페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. p-유형 전하 발생층은 CNHAT로 구성될 수 있다.
n-유형 전하 발생층은 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 층일 수 있다. n-유형 전하 발생층은 순수한 n-유형 도판트, 예를 들어 금속의 층일 수 있거나, n-유형 도판트로 도핑된 유기 매트릭스 물질로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, n-유형 도판트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 화합물, 전이 금속, 전이 금속 화합물 또는 희토류 금속일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 더 구체적으로, n-유형 도판트는 Li, Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 전자 발생층에 적합한 매트릭스 물질은 전자 주입 또는 전자 수송층에 대해 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 매트릭스 물질은 예를 들어 트리아진 화합물, 하이드록시퀴놀린 유도체, 예컨대 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 벤자졸(benzazole) 유도체, 및 실롤(silole) 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
정공 발생층은 n-유형 전하 발생층과 직접 접촉하여 배열된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되고, 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되고, 금속을 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속으로부터 선택되는 금속을 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되고, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배열된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배열되고; 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배열되고; 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배열되고; 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함하며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배열되고; 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 금속을 추가로 포함하며, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 추가의 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 추가로 포함한다.
유기 발광 다이오드(OLED)
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 유기 발광 장치일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 방출층, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 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, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 전자 주입층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 기판 상에서 또는 상부 전극 상에서 상기 언급된 층 사이에 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 배열되고, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하게 배열되며, 제1 방출층은 제1 전자 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 수송층은 n-유형 전하 발생층에 인접하게 배열되며, n-유형 전하 발생층은 정공 발생층에 인접하게 배열되고, 정공 발생층은 제2 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제2 정공 수송층은 제2 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제2 전자 차단층은 제2 방출층에 인접하게 배열되며, 제2 방출층과 캐소드 전극 사이에 선택적인 전자 수송층 및/또는 선택적인 주입층이 배열된다.
본 발명에 따른 유기 반도체층은 전자 수송층, 제1 전자 수송층, n-유형 전하 발생층 및/또는 제2 전자 수송층일 수 있다.
예를 들어, 도 2에 따른 OLED는, 기판(110), 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 해당 순서로 후속적으로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
유기 전자 장치
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 발광 장치, 또는 광전지, 바람직하게는 발광 장치일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전자 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
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적어도 하나의 증착원, 바람직하게는 2개의 증착원, 더 바람직하게는 적어도 3개의 증착원
을 사용한다.
적합할 수 있는 증착 방법은:
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진공 열적 증발을 통한 증착 단계;
-
용액 프로세싱(solution processing)을 통한 증착 단계로서, 바람직하게는 상기 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅으로부터 선택되는 단계; 및/또는
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슬롯-다이 코팅 단계
를 포함한다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면,
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본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착원, 및
-
금속, 금속 염 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 착화합물; 대안적으로 유기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 착화합물; 대안적으로 8-하이드록시퀴놀리놀라토 리튬을 방출시키기 위한 제2 증착원
을 사용하는 방법이 제공되며;
상기 방법은 유기 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 이에 유기 발광 다이오드(OLED)에 대해:
-
유기 반도체층은 제1 증착원으로부터 본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물 및 제2 증착원으로부터 금속, 금속 염 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 착화합물; 대안적으로 유기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 착화합물; 대안적으로 8-하이드록시퀴놀리놀라토 리튬을 방출시킴으로써 형성된다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 상기 방법은 추가로, 애노드 전극 상에 방출층, 및 애노드 전극과 제1 전자 수송층 사이에서 정공 주입층을 형성하는 것, 정공 수송층을 형성하는 것, 또는 정공 차단층을 형성하는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 본 방법은 유기 발광 다이오드(OLED)를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며,
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기판 상에 제1 애노드 전극을 형성하며,
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상기 제1 애노드 전극 상에 방출층을 형성하고,
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상기 방출층 상에 전자 수송층 스택을 형성하고, 선택적으로 방출층 상에 정공 차단층을 형성하고 유기 반도체층을 형성하며,
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마지막으로 캐소드 전극을 형성하고,
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선택적인 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 차단층을 상기 제1 애노드 전극과 상기 방출층 사이에 해당 순서로 형성하며,
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선택적인 전자 주입층을 상기 유기 반도체층과 상기 캐소드 전극 사이에 형성한다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 본 방법은 유기 반도체층 상에 전자 주입층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 OLED의 다양한 구현예에 따르면, OLED는 전자 주입층을 포함하지 않을 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 상기 층은 하기 순서를 갖는다:
애노드, 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 제2 정공 수송층, 방출층, 선택적인 정공 차단층, 본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 선택적인 전자 주입층, 및 캐소드.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 임의의 구현예에 따른 적어도 하나의 유기 발광 장치를 포함하는 전자 장치가 제공되며, 바람직하게는, 전자 장치는 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 하나의 구현예에서의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 더 바람직하게는, 전자 장치는 디스플레이 장치이다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 화학식 (I)에 따른 화합물을 포함하는 유기 반도체층을 포함하는 유기 전자 장치는 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물을 포함하는 층을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 하나 이상의 할로겐 원자 및/또는 하나 이상의 전자 끄는 기로 치환될 수 있다. 전자 끄는 기는 니트릴기, 할로겐화된 알킬기, 대안적으로 퍼할로겐화된 알킬기, 대안적으로 퍼플루오르화된 알킬기로부터 선택될 수 있다. 전자 끄는 기의 다른 예는 아실, 설포닐기 또는 포스포릴기일 수 있다.
대안적으로, 아실기, 설포닐기 및/또는 포스포릴기는 할로겐화된 및/또는 퍼할로겐화된 하이드로카르빌을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 퍼할로겐화된 하이드로카르빌은 퍼플루오르화된 하이드로카르빌일 수 있다. 퍼플루오르화된 하이드로카르빌의 예는 퍼플루오르메틸, 퍼플루오르에틸, 퍼플루오르프로필, 퍼플루오르이소프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로페닐, 퍼플루오로톨릴일 수 있으며; 할로겐화된 하이드로카르빌을 포함하는 설포닐기의 예는 트리플루오로메틸설포닐, 펜타플루오로에틸설포닐, 펜타플루오로페닐설포닐, 헵타플루오로프로필설포닐, 노나플루오로부틸설포닐 등일 수 있다.
일 구현예에서, 라디알렌 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 정공 발생층에 포함될 수 있다.
일 구현예에서, 라디알렌 화합물은 화학식 (XX)를 가질 수 있으며, 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 화학식 (XXIa) 또는 (XXIb)를 가질 수 있고:
상기 화학식에서, (상기 설명과 상이한 예외로서) R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R11, R12, R15, R16, R20, R21은 독립적으로, 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 선택되고, R9, R10, R13, R14, R17, R18, R19, R22, R23 및 R24는 독립적으로, H, 할로겐 및 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 선택된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 화학식 (XX), (XXIa) 또는 (XXIb)의 화합물을 포함하는 층에 인접해 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 화학식 (XX), (XXIa) 또는 (XXIb)의 화합물을 포함하는 층과 직접 접촉해 있다.
이하, 구현예는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되지 않는다. 이제 예시적인 양태를 상세히 참조할 것이다.
상기 언급된 성분, 뿐만 아니라 청구된 성분 및 기재된 구현예에서 본 발명에 따라 사용될 성분은, 관련 분야에 알려진 선택 기준이 제한 없이 적용될 수 있도록 이의 크기, 형상, 물질 선택 및 기술적 개념에 관하여 임의의 특별한 예외를 받지 않는다.
본 발명의 목적의 추가 세부사항, 특징 및 이점은, 예시적인 방식에서 본 발명에 따른 바람직한 구현예를 보여주는 각각의 수치의 하기 설명 및 종속항에 개시되어 있다. 임의의 구현예는 본 발명의 전체 범위를 필수적으로 나타내지는 않지만, 따라서 본 발명의 범위를 해석하기 위해 청구범위 및 본원을 참조한다. 전술한 설명과 하기 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하고자 하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 전자 장치의 도식적인 단면도이며;
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 전하 발생층 및 2개의 방출층을 포함하는 OLED의 도식적인 단면도이다.
이하, 도면은 실시예를 참조로 하여 더 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 도면으로 제한되지 않는다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 또는 "상으로" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접적으로" 또는 "상으로 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 요소가 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 전자 장치(100)의 도식적인 단면도이다. 유기 전자 장치(100)는 기판(110), 애노드(120), 광활성층(PAL)(125), 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층(160)을 포함한다. 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층(160)은 PAL(125) 상에 형성된다. 유기 반도체층(160) 상으로 캐소드(190)가 배치된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 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 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상으로, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상으로 직접 배치된다.
단일 전자 수송층(160) 대신에, 선택적인 전자 수송층 스택(ETL)이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 3은, 도 3의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조로 하여, 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.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 ETL일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 4는, 도 4의 OLED(100)가 전하 발생층(CGL) 및 제2 방출층(151)을 추가로 포함한다는 점에서 도 3과 상이하다.
도 4를 참조로 하여, OLED(100)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-유형 전하 발생층(n-유형 CGL)(185), 정공 발생층(p-유형 전하 발생층; p-유형 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.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 n-유형 CGL일 수 있다.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 ETL, n-유형 CGL 및/또는 제2 ETL일 수 있다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시되어 있지는 않지만, 밀봉층이 추가로 캐소드 전극(190) 상에 형성되어, OLED(100)를 밀봉할 수 있다. 이에 더하여, 다양한 다른 변형이 이에 적용될 수 있다.
이하, 구현예는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되는 것이 아니다.
본 발명의 목적의 추가 세부사항, 특징 및 이점은, 예시적인 방식에서 본 발명에 따른 바람직한 구현예를 보여주는 각각의 수치의 하기 설명 및 종속항에 개시되어 있다. 임의의 구현예는 본 발명의 전체 범위를 필수적으로 나타내지는 않지만, 따라서 본 발명의 범위를 해석하기 위해 청구범위 및 본원을 참조한다. 전술한 설명과 하기 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하고자 하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 전자 장치의 도식적인 단면도이며;
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 전하 발생층 및 2개의 방출층을 포함하는 OLED의 도식적인 단면도이다.
이하, 도면은 실시예를 참조로 하여 더 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 도면으로 제한되지 않는다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 또는 "상으로" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접적으로" 또는 "상으로 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 요소가 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 전자 장치(100)의 도식적인 단면도이다. 유기 전자 장치(100)는 기판(110), 애노드(120), 광활성층(PAL)(125), 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층(160)을 포함한다. 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층(160)은 PAL(125) 상에 형성된다. 유기 반도체층(160) 상으로 캐소드(190)가 배치된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 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 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상으로, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상으로 직접 배치된다.
단일 전자 수송층(160) 대신에, 선택적인 전자 수송층 스택(ETL)이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 3은, 도 3의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조로 하여, 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.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 ETL일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 4는, 도 4의 OLED(100)가 전하 발생층(CGL) 및 제2 방출층(151)을 추가로 포함한다는 점에서 도 3과 상이하다.
도 4를 참조로 하여, OLED(100)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-유형 전하 발생층(n-유형 CGL)(185), 정공 발생층(p-유형 전하 발생층; p-유형 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.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 n-유형 CGL일 수 있다.
바람직하게는, 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층은 제1 ETL, n-유형 CGL 및/또는 제2 ETL일 수 있다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시되어 있지는 않지만, 밀봉층이 추가로 캐소드 전극(190) 상에 형성되어, OLED(100)를 밀봉할 수 있다. 이에 더하여, 다양한 다른 변형이 이에 적용될 수 있다.
이하, 구현예는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되는 것이 아니다.
더욱이, 본 발명은 단지 예시적이고 결부시키고자 하는 것이 아닌 하기 실시예에 의해 예시된다.
실험 부문
1)
화학식 1의 화합물의 일반적인 합성 절차
제1 단계에서, 중간 화합물 1을 하기와 같이 합성하였다:
플라스크를 질소로 플러싱하고, 시약 A(33.2 mmol), 시약 B(26.6 mmol), Pd(PPh3)4(1.7 mmol), 및 K2CO3(83.0 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 톨루엔/THF/물의 혼합물(1:1:1 81 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 2시간 동안 65℃까지 가열하였다. 0℃까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 톨루엔(3 x 20 mL)으로 세척하고, 건조하였다. 그 후에, 조 생성물을 클로로포름(300 mL)에 용해시키고, 유기상을 물(3 x 100 mL)로 세척하였다. MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 유기상을 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 클로로포름(1000 mL)으로 헹군 후, 용매를 감압 하에 제거하였다. 디클로로메탄(20 mL) 및 이소프로판올(40 mL)을 첨가하고, 그 후에, 디클로로메탄을 감압 하에 서서히 제거하여, 침전을 유도하였다. 여과 후, 조 고체를 디클로로메탄(30 mL)에 용해시키고, 헥산(60 mL)을 첨가하고, 침전을 유도하였다. 침전물을 흡입 여과에 의해 수집하여, 건조 후 중간산물 1을 산출하였다. 순도를 HPLC에 의해 결정하였다.
제2 단계에서, 화학식 1의 화합물을 하기와 같이 표준 보릴화 반응을 사용하여 합성한다:
플라스크를 질소로 플러싱하고, 중간산물 1(11.9 mmol), 시약 C(11.9 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.2 g, 0.24 mmol), 및 K2CO3(3.3 g, 23.8 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(4:1, 60 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 밤새 65℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 헥산(250 mL), 물(1000 mL) 및 메탄올(2x 50 mL)로 세척하였다. 조 생성물을 건조하고, 가온 클로로벤젠(500 mL)에 용해시키고, 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 클로로벤젠(500 mL)으로 헹군 후, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하였다. 헥산(200 mL)을 첨가하고, 침전을 유도하였다. 여과 후, 생성물을 클로로벤젠(100 mL)에서 재결정화하여, 건조 후 화학식 1의 화합물을 산출하였다. 마지막 정제를 승화에 의해 달성하였다.
2)
화학식 1의 화합물의 일반적인 합성 절차
제1 단계에서, 중간산물 화합물 1을 하기와 같이 합성하였다:
플라스크를 질소로 플러싱하고, 시약 A-1(59.9 mmol), 시약 B(75.0 mmol), Pd(PPh3)2Cl2(2.1 g, 3.0 mmol), 및 K2CO3(33.1 g, 239.6 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(3:1, 400 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 3시간 동안 55℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 물로 세척하고, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하였다. 용매를 감압 하에 제거하고, 잔여물을 가온 디클로로메탄에 용해시키고, 실리카겔 상으로 포매하고, 용리제로서 디클로로메탄 / 석유 에테르(3:10, 1 L - 3.5:10, 1 L - 4:10, 2 L) 및 디클로로메탄을 사용하는 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 용매를 증발시키고, 고체를 가온 디클로로메탄에 용해시켜, 혼탁한 용액을 얻었다. 잔여 고체를 여과해 내고, 폐기하였다. 용액을 냉각시키고, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하고, 석유 에테르(900 mL)를 첨가하고, 침전을 유도하였다. 고체를 여과하고, 디옥산(270 mL)으로 재결정화하여, 중간산물 1-1을 산출하였다.
제2 단계에서 화학식 1-1의 화합물을 하기와 같이 표준 보릴화 반응을 사용하여 합성한다:
플라스크를 질소로 플러싱하고, 중간산물 1-1(59.9 mmol), 시약 D(12.8 g, 75.0 mmol), Pd(PPh3)2Cl2(2.1 g, 3.0 mmol), 및 K2CO3(33.1 g, 239.6 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(3:1, 400 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 55℃까지 질소 분위기 하에 3시간 동안 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 물로 세척하고, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하였다. 용매를 감압 하에 제거하고, 잔여물을 가온 디클로로메탄에 용해시키고, 실리카겔 상으로 포매하고, 용리제로서 디클로로메탄 / 석유 에테르(3:10, 1 L - 3.5:10, 1 L - 4:10, 2 L) 및 디클로로메탄을 사용하는 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 용매를 증발시키고, 고체를 가온 디클로로메탄에 용해시켜, 혼탁한 용액을 얻었다. 잔여 고체를 여과해 내고, 폐기하였다. 용액을 냉각시키고, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하고, 석유 에테르(900 mL)를 첨가하고, 침전을 유도하였다. 고체를 여과하고, 디옥산(270 mL)으로 재결정화하여, 화학식 1-1의 화합물을 산출하였다.
2,3,5-트리페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피라진의 합성
제1 단계: 2-클로로-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진의 합성
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2,3-디클로로-5,6-디페닐피라진(10.0 g, 33.2 mmol), 디벤조[b,d]푸란-3-일보론산(5.6 g, 26.6 mmol), Pd(PPh3)4(1.9 g, 1.7 mmol), 및 K2CO3(11.5 g, 83.0 mmol)으로 충전시켰다. 탈기된 톨루엔/THF/물의 혼합물(1:1:1, 81 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 2시간 동안 65℃까지 가열하였다. 0℃까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 톨루엔(3 x 20 mL)으로 세척하고, 건조하였다. 그 후에, 조 생성물을 클로로포름(300 mL)에 용해시키고, 유기상을 물(3 x 100 mL)로 세척하였다. MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 유기상을 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 클로로포름(1000 mL)으로 헹군 후, 용매를 감압 하에 제거하였다. 디클로로메탄(20 mL) 및 이소프로판올(40 mL)을 첨가하고, 그 후에, 디클로로메탄을 감압 하에 서서히 제거하여, 침전을 유도하였다. 여과 후, 조 고체를 디클로로메탄(30 mL)에 용해시키고, 헥산(60 mL)을 첨가하고, 침전을 유도하였다. 침전물을 흡입 여과에 의해 수집하여, 건조 후 3.4 g(30%)의 2-클로로-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진을 산출하였다. HPLC: 98.8%
제2 단계: 2,3,5-트리페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피라진을 표준 보릴화 반응을 사용하여 943442-81-7로부터 합성하였다.
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진(5.1 g, 11.9 mmol), 2,3,5-트리페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피라진(6.1 g, 11.9 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.2 g, 0.24 mmol), 및 K2CO3(3.3 g, 23.8 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(4:1, 60 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 밤새 65℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 헥산(250 mL), 물(1000 mL) 및 메탄올(2x 50 mL)로 세척하였다. 조 생성물을 건조하고, 가온 클로로벤젠(500 mL)에 용해시키고, 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 클로로벤젠(500 mL)으로 헹군 후, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하였다. 헥산(200 mL)을 첨가하고, 침전을 유도하였다. 여과 후, 생성물을 클로로벤젠(100 mL)에서 재결정화하여, 건조 후 5.7 g(61%)의 2,3,5-트리페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피라진을 산출하였다. 마지막 정제를 승화에 의해 달성하였다. HPLC/ESI-MS: 99.8%, m/z = 781 ([M+H]+), 781 ([M+H]+).
2-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐-3-(4-(피리딘-3-일)페닐)피라진의 합성
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진(6.0 g, 13.7 mmol), 3-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피리딘(4.2 g, 15.1 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.2 g, 0.27 mmol), 및 K2CO3(3.8 g, 27.4 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(4:1, 70 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 밤새 65℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 물(2 x 50 mL) 및 메탄올(2x 50 mL)로 세척하였다. 조 생성물을 건조하고, 디클로로메탄(150 mL)에 용해시키고, 소듐 디에틸디티오카르바메이트 트리하이드레이트의 수용액으로 세척한 다음 물로 세척하였다. MgSO4에 걸쳐 건조한 후, 이를 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 디클로로메탄(1000 mL) 및 디클로로메탄/메탄올(100:3, 2500 mL)로 헹군 후, 용매를 감압 하에 100 mL까지 부분적으로 제거하였다. 현탁액을 여과하여, 건조 후 4.8 g(63%)의 2-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐-3-(4-(피리딘-3-일)페닐)피라진을 산출하였다. 마지막 정제를 승화에 의해 달성하였다. HPLC/ESI-MS: 99.9%, m/z = 552 ([M+H]+).
4''-(3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진-2-일)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-카르보니트릴의 합성
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진(2.8 g, 6.4 mmol), 4''-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-카르보니트릴(2.6 g, 6.8 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.09 g, 0.13 mmol), 및 K2CO3(1.8 g, 12.9 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(10:1, 55 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 2일에 걸쳐 85℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 용매를 감압 하에 제거하고, 잔여물을 디클로로메탄(100 mL)에 용해시키고, 물(3 x 100 mL)로 세척하고, MgSO4에 걸쳐 건조하였다. 잔여물을 실리카겔에 포매시키고, 용리제 헥산 / 디클로로메탄(3:2, 500 mL) 및 헥산 / 디클로로메탄(1:1, 1 L)을 사용하여 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 현탁액을 여과하여, 건조 후 2.5 g(60%)의 4''-(3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진-2-일)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-카르보니트릴을 산출하였다. 마지막 정제를 승화에 의해 달성하였다. HPLC/ESI-MS: 99.9%, m/z = 652 ([M+H]+).
(4'-(3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)디메틸포스핀 옥사이드의 합성
제1 단계: 2-(4-클로로페닐)-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진의 합성
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-클로로-3-(4-클로로페닐)-5,6-디페닐피라진(22.8 g, 59.9 mmol), 디벤조[b,d]푸란-3-일보론산(12.8 g, 75.0 mmol), Pd(PPh3)2Cl2(2.1 g, 3.0 mmol), 및 K2CO3(33.1 g, 239.6 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 THF/물의 혼합물(3:1, 400 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 3시간 동안 55℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 물로 세척하고, 유기상을 MgSO4에 걸쳐 건조하였다. 용매를 감압 하에 제거하고, 잔여물을 가온 디클로로메탄에 용해시키고, 실리카겔 상으로 포매하고, 용리제 디클로로메탄 / 석유 에테르(3:10, 1 L - 3.5:10, 1 L - 4:10, 2 L) 및 디클로로메탄을 사용하는 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 용매를 증발시키고, 고체를 가온 디클로로메탄에 용해시켜, 혼탁한 용액을 얻었다. 잔여 고체를 여과해 내고, 폐기하였다. 용액을 냉각시키고, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하고, 석유 에테르(900 mL)를 첨가하고, 침전을 유도하였다. 고체를 여과하고, 디옥산(270 mL)으로 재결정화하여, 건조 후에 55.9 g(96%)의 2-(4-클로로페닐)-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진을 산출하였다. HPLC: 99.0%.
제2 단계: (4'-(3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)디메틸포스핀 옥사이드를 표준 보릴화 반응을 사용하여 합성하였다.
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(4-클로로페닐)-3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진(10.0 g, 19.6 mmol), 디메틸(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)포스핀 옥사이드(7.1 g, 25.6 mmol), 클로로(크로틸)(2-디사이클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐)팔라듐(II)(0.24 g, 0.4 mmol), 및 K3PO4(8.3 g, 39.3 mmol)로 충전시켰다. 탈기된 디옥산/물의 혼합물(4:1)을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 3일 동안 45℃까지 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 생성된 침전물을 흡입 여과에 의해 단리하고, 디옥산(3 x 20 mL), 물(800 mL) 및 메탄올(2x 50 mL)로 세척하였다. 조 생성물을 건조하고, 디클로로메탄/메탄올(100:2, 400 mL)에 용해시키고, 실리카겔 패드를 통해 여과하였다. 추가의 디클로로메탄/메탄올(100:2, 1700 mL + 100:5, 400 mL)로 헹군 후, 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하였다. 헥산을 첨가하고, 침전을 유도하였다. 여과 후, 생성물을 톨루엔에서 재결정화하여, 건조 후 7.5 g(61%)의 (4'-(3-(디벤조[b,d]푸란-3-일)-5,6-디페닐피라진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)디메틸포스핀 옥사이드를 산출하였다. 마지막 정제를 승화에 의해 달성하였다. HPLC/ESI-MS: 100%, m/z = 627 ([M+H]+).
OLED의 일반적인 제조 절차 1
100 nm 두께의 Ag의 애노드를 유리 기판 상에 증착시킴으로써 상부 방출 장치를 제조하였다.
그 후에, 8 부피%의 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)과 함께 92 부피%의 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(CAS 1242056-42-3)을 애노드 상에 진공 증착시켜, 10 nm 두께를 갖는 HIL을 형성하였다. 그 후에, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민을 HIL 상에 진공 증착시켜, 128 nm 두께를 갖는 HTL을 형성하였다.
그 후에, N-(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-N-(4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm 두께를 갖는 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피%의 H09(Sun Fine Chemicals, Korea) 및 형광 청색 도판트로서 3 부피%의 BD200(Sun Fine Chemicals, Korea)을 EBL 상에 증착시켜, 20 nm 두께를 갖는 청색 방출 EML을 형성하였다.
그 후에, 2-(3'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 방출층(EML) 상에 증착시켜, 보조 전자 수송층(ETL-1)을 5 nm 두께로 형성하였다.
그 후에, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 X에 따른 화학식 (1)의 화합물 및 비교예 1에 따른 비교 화합물 1을 31 nm 두께로 증착시켜, 전자 수송층 2(ETL-2)를 보조 전자 수송층(ETL-1) 상에 형성하였다. 전자 수송층 2(ETL-2)는 50 중량%의 매트릭스 화합물 및 50 중량%의 LiQ를 포함하며, 표 2를 참조한다.
그 후에, Yb를 2 nm 두께로 증착시켜, 전자 주입층을 전자 수송층 2 상에 형성하였다.
Ag:Mg(90:10)를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/초의 속도로 공동-증착시켜, 11 nm 두께의 캐소드를 형성하였다.
장치를 유리 슬라이드로 캡슐화함으로써 OLED 스택을 주위 조건으로부터 보호한다. 이렇게 하여, 캐비티가 형성되고, 이는 추가 보호용 게터 물질을 포함한다.
탠덤 OLED 장치의 일반적인 제조 절차.
100 nm 두께의 Ag의 애노드를 유리 기판 상에 증착시킴으로써 상부 방출 장치를 제조하였다.
그 후에, 97 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) 및 3 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.
그 후에, 비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민을 HIL 상에 진공 증착시켜, 128 nm의 두께를 갖는 HTL을 형성하였다.
그 후에, N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-아민(CAS 1198399-61-9)을 제1 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm 두께를 갖는 제1 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재) 및 형광 청색 도판트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재)을 EBL 상에 진공 증착시켜, 20 nm 두께를 갖는 제1 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 방출층 상에서의 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴에 의해 제1 정공 차단층을 5 nm의 두께로 형성한다.
그 후에, 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴을 증착시킴으로써 25 nm의 두께를 갖는 제1 전자 수송층을 정공 차단층 상에 형성한다. 전자 수송층(ETL)은 50 중량%의 매트릭스 화합물 및 50 중량%의 LiQ를 포함한다.
그 후에, 제1 n-CGL을 ETL 상에 15 nm의 두께로 형성하였다. n-CGL은 화학식 1의 유기 화합물 및 금속 도판트(표 3)를 포함한다. 그 후에, 90 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)을 10 부피%의 2,2',2"-(사이클로프로판-1,2,3-트릴리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)과 함께 증착시킴으로써 n-CGL 상에서 p-CGL을 n-CGL 상에 10 nm의 두께로 형성하였다.
그 후에, 비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일) 페닐]-아민을 진공 증착시켜, 10 nm의 두께를 갖는 제2 HTL을 형성하였다.
그 후에, N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-아민(CAS 1198399-61-9)을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm 두께를 갖는 제2 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재) 및 형광 청색 도판트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재)을 EBL 상에 진공 증착시켜, 20 nm 두께를 갖는 제2 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 방출층 상에서의 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴에 의해 제2 정공 차단층을 5 nm의 두께로 형성한다.
그 후에, 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴을 증착시킴으로써 25 nm의 두께를 갖는 제2 전자 수송층을 정공 차단층 상에 형성한다. 전자 수송층(ETL)은 50 중량%의 매트릭스 화합물 및 50 중량%의 LiQ를 포함한다.
그 후에, 제2 n-CGL을 ETL 상에 15 nm의 두께로 형성하였다. n-CGL은 화학식 1의 유기 화합물 및 금속 도판트(표 3)를 포함한다. 그 후에, 90 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)을 10 부피%의 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)과 함께 증착시킴으로써 n-CGL 상에서 p-CGL을 n-CGL 상에 10 nm의 두께로 형성하였다.
그 후에, 비페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일) 페닐]-아민을 HIL 상에 진공 증착시켜, 10 nm의 두께를 갖는 제3 HTL을 형성하였다.
그 후에, N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-아민(CAS 1198399-61-9)을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm 두께를 갖는 제3 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재) 및 형광 청색 도판트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, 대한민국 소재)을 EBL 상에 진공 증착시켜, 20 nm 두께를 갖는 제3 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 방출층 상에서의 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴에 의해 제3 정공 차단층을 5 nm의 두께로 형성한다.
그 후에, 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴을 증착시킴으로써 25 nm의 두께를 갖는 제3 전자 수송층을 정공 차단층 상에 형성한다. 전자 수송층(ETL)은 50 중량%의 매트릭스 화합물 및 50 중량%의 LiQ를 포함한다.
Yb를 2 nm 두께로 증착시켜, 전자 주입층을 형성한다.
Ag:Mg(90:10)를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/초의 속도로 증착시켜, 100 nm의 두께를 갖는 캐소드를 형성한다.
N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-아민을 60 nm 두께로 증착시켜, 캡핑층(caping layer)을 형성한다.
장치를 유리 슬라이드로 캡슐화함으로써 OLED 스택을 주위 조건으로부터 보호한다. 이렇게 하여, 캐비티가 형성되고, 이는 추가 보호용 게터 물질을 포함한다.
장치를 유리 슬라이드로 캡슐화함으로써 OLED 스택을 주위 조건으로부터 보호한다. 이렇게 하여, 캐비티가 형성되고, 이는 추가 보호용 게터 물질을 포함한다.
선행 기술과 비교하여 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위해, 20℃에서 전류 효율을 측정한다. 전류-전압 특징을 Keithley 2635 공급원 미터 유닛을 사용하여, 전압 V로 공급하고 시험 하의 장치를 통해 유동하는 전류 mA를 측정함으로써 결정한다. 장치에 적용되는 전압은 0 V 내지 10 V 범위에서 0.1 V 단계로 달라진다. 마찬가지로, 각각의 전압 값에 대해 Instrument Systems CAS-140CT 어레이 분광계(Deutsche Akkreditierungs-stelle(DAkkS)에 의해 교정됨)를 사용하여 휘도를 cd/m2에서 측정함으로써 휘도-전압 특징 및 CIE 좌표를 결정한다. 휘도-전압 및 전류-전압 특징을 각각 보간(interpolating)함으로써 10 mA/cm2에서의 cd/A 효율을 결정한다.
장치의 수명 LT를 Keithley 2400 공급원 미터를 사용하여 주위 조건(20℃) 및 30 mA/cm2에서 측정하고, 시(hour)로 기록한다.
장치의 밝기를 보정된 광 다이오드를 사용하여 측정한다. 수명 LT는, 장치의 밝기가 이의 초기 값의 97%까지 감소할 때까지의 시간으로서 정의된다.
기술적 효과
놀랍게도, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 반도체층을 포함하는 유기 전자 장치는 당업계에서 공지된 유기 전자 장치를 특히, 예를 들어 모바일 디스플레이 장치의 동력 소모를 감소시키고 배터리 수명을 증가시키는 데 중요한 동작 전압의 측면에서 능가하여 우수함으로써 본 발명의 근본적인 문제점을 해결하는 것으로 밝혀졌다. 동시에, 전류 효율로도 지칭되는 cd/A 효율은 유사하거나 심지어 개선된 수준에서 유지된다. 높은 전류 밀도에서 장기간의 수명은 높은 밝기에서 진행되는 장치의 기한(longevity)에 중요하다.
유기 전자 장치의 성능에 있어서 본 발명의 유익한 효과는 표 2 및 표 3에서 확인할 수 있다.
표 2는 화학식 1의 화합물을 포함하는 ETL을 포함하는 OLED 장치의 성능을 보여준다.
화학식 1의 화합물을 포함하는 전자 수송층을 포함하는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 OLED 장치는 비교 화합물 C-1 내지 C-3을 포함하는 전자 수송층을 포함하는 비교예 1 내지 3의 OLED 장치와 비교하여 개선된 효율(10 mA/cm2에서 cd/A) 및 낮은 동작 전압(10 mA/cm2(V))을 보여주었다.
화학식 1의 화합물을 포함하는 n-CGL을 포함하는 본 발명의 실시예 4 내지 5의 탠덤 OLED 장치는 비교 화합물 C-4를 포함하는 n-CGL을 포함하는 비교예 4의 OLED 장치와 비교하여 개선된 효율(10 mA/cm2에서 cd/A), 장기간의 수명(LT9730 mA/cm2) 및 낮은 동작 전압(15 mA/cm2(V))을 보여주었다.
결과는, 당업계의 기준과 비교하여, 본 발명에 따른 화합물이 특히 효율(10 mA/cm2에서 cd/A), 장기간의 수명(LT9730 mA/cm2) 및 낮은 동작 전압(10 mA/cm2(V))에 관하여 분명하게 증강된 성능을 나타냄을 보여준다. 화학식 1의 화합물을 포함하는 전자 수송층을 포함하는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 OLED 장치는 비교 화합물 C-1 내지 C-3을 포함하는 전자 수송층을 포함하는 비교예 1 내지 3의 OLED 장치와 비교하여 개선된 효율(10 mA/cm2에서 cd/A) 및 낮은 동작 전압(10 mA/cm2(V))을 보여주었다. 화학식 1의 화합물을 포함하는 n-CGL을 포함하는 본 발명의 실시예 4 내지 5의 탠덤 OLED 장치는 비교 화합물 C-4를 포함하는 n-CGL을 포함하는 비교예 4의 OLED 장치와 비교하여 개선된 효율(10 mA/cm2에서 cd/A), 장기간의 수명(LT9730 mA/cm2) 및 낮은 동작 전압(15 mA/cm2(V))을 보여주었다.
상술된 구현예에서 요소와 특질의 특정 조합은 단지 예시적이며; 이들 교시와 참조로서 포함된 특허/출원 및 여기에서의 다른 교시와의 교환 및 치환이 또한 명백하게 고려된다. 당업자가 인식할 바와 같이, 본원에 기재된 것의 변화, 변형 및 다른 실시는 청구된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에게 발생할 수 있다. 이에, 전술한 설명은 단지 예에 의한 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 청구범위에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 부정 관사("a" 또는 "an")는 복수형을 배제하지 않는다. 소정의 측정치가 서로 상이한 종속항에서 인용되어 있다는 사실은, 이들 측정치의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지는 않는다. 본 발명의 범위는 하기 청구범위 및 이의 등가물에 정의된다. 더욱이, 설명 및 청구범위에 사용된 참조 부호는 청구된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
방법:
용융점
용융점(mp)은 상기 TGA-DSC 측정의 DSC 곡선으로부터 또는 별개의 DSC 측정(Mettler Toledo DSC822e, 시료를 순수한 질소 스트림 하에 가열 속도 10 K/분으로 실온으로부터 완전히 용융될 때까지 가열한다. 4 내지 6 mg 양의 시료를 뚜껑이 달린 40 μL Mettler Toledo 알루미늄 팬에 넣고, 1 mm 미만의 정공을 상기 뚜껑에 뚫음)으로부터 피크 온도로서 결정된다.
유리 전이 온도
유리 전이 온도(Tg)는 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 질소 하에, 10 K/분의 가열 속도를 사용하여 측정된다.
레이트 개시 온도
100 mg 화합물을 VTE 공급원 내로 로딩함으로써 레이트 개시 온도(TRO)를 결정한다. VTE 공급원으로서 유기 물질에 대한 포인트 공급원을 Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com) 또는 CreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)에 의해 공급받은 대로 사용할 수 있다. VTE 공급원을 10-5 mbar 미만의 압력 및 열전대를 이용하여 측정된 공급원 내부의 온도에서 15 K/분의 일정 속도로 가열한다. 화합물의 증발을 QCM 검출기를 이용하여 검출하며, 상기 검출기는 검출기의 석영 결정 상에서 화합물의 증착을 검출한다. 석영 결정 상에서의 증착 속도를 1초 당 옹스트롬(Angstrom)으로 측정한다. 레이트 개시 온도를 결정하기 위해, 증착 속도를 VTE 공급원 온도에 대해 플롯팅한다. 레이트 개시는, QCM 검출기 상에서 주목할 만한 증착이 발생하는 온도이다. 정확한 결과를 위해, VTE 공급원을 3회 가열 및 냉각시키고, 제2 및 제3 진행으로부터의 결과만 사용하여, 레이트 개시 온도를 결정한다.
유기 화합물의 증발 속도에 걸쳐 양호한 제어를 달성하기 위해, 레이트 개시 온도는 200℃ 내지 255℃ 범위에 있을 수 있다. 레이트 개시 온도가 200℃보다 낮다면, 증발이 너무 빨라서 제어하기 어려울 수 있다. 레이트 개시 온도가 255℃보다 높다면, 증발 속도는 너무 느려서 낮은 택트(tact) 시간을 초래할 수 있고, 승온에의 연장된 노출로 인해 VTE 공급원에서 유기 화합물의 증착이 발생할 수 있다.
레이트 개시 온도는 화합물의 휘발성의 간접 측정치이다. 레이트 개시 온도가 높을수록, 화합물의 휘발성은 낮아진다.
환원 전위
환원 전위를 실온에서 전위차 장치 Metrohm PGSTAT30 및 소프트웨어 Metrohm Autolab GPES를 사용한 순환 전압전류법(순환 전압전류법)에 의해 결정한다. 특정 화합물에 주어진 산화환원 전위를 100 mV/초의 스캔 속도로, 실버 클로라이드에 의해 피복되고 측정 용액에 직접적으로 침지된 실버 와이어로 구성된 Ag/AgCl 유사-표준 전극(Metrohm 실버 막대 전극)과 백금 작동 전극 사이에서 0.1 M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 지지 전해질과 함께 아르곤 분위기 하에 시험 성분의 아르곤 탈기되고 건조한 0.1 M THF 용액에서 측정하였다. 제1 진행을 작동 전극에 설정된 전위의 가장 넓은 범위에서 수행하였고, 그 후에 상기 범위를 후속 잔행 내에서 적절하게 조정하였다. 표준으로서 페로센(0.1 M 농도)을 첨가하여 마지막 제3 진행을 수행하였다. 표준 Fc+/Fc 산화환원 커플에 대해 관찰된 캐소드 및 애노드 전위의 평균을 뺀 후 연구 화합물의 캐소드 및 애노드 피크에 상응하는 전위의 평균은 마지막으로 상기 보고된 값을 제공하였다. 모든 연구된 화합물, 뿐만 아니라 보고된 비교 화합물은 잘-정의된 가역적 전기화학 거동을 보여주었다.
쌍극자 모멘트
N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 
는
에 의해 주어지며, 
및 
는 분자 내 원자 i의 부분 전하 및 위치이다.
쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 오비탈(semi-empirical molecular orbital) 방법에 의해 결정된다.
분자 구조의 기하학적 특성은 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)에서 실시된 바와 같이 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스(basis)와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 사용하여 최적화된다. 1개 초과의 형태가 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 갖는 형태가 선택되어 분자의 결합 길이를 결정한다.
계산된 HOMO 및 LUMO
HOMO 및 LUMO는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)로 계산된다. 분자 구조의 최적화된 기하학적 특성 및 HOMO 및 LUMO 에너지 수준은, 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 결정된다. 1개 초과의 형태가 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 갖는 형태가 선택된다.
Claims (15)
- 유기 전자 장치로서,
애노드, 캐소드, 적어도 하나의 광활성층 및 적어도 하나의 유기 반도체층을 포함하며,
상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 적어도 하나의 광활성층과 캐소드 사이에 배열되고;
상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 화학식 (1)의 Cs-대칭성 화합물을 포함하며:
여기서,
R1 내지 R4는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴로부터 선택되며;
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 C3-C36 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택되고, 이는 화학식 1의 피라진 고리에 직접 부착되며 R1 내지 R4 중 적어도 3개는 서로 상이하고;
치환기(들)가 R1, R2, R3, 및 R4에 존재한다면, 치환기(들)는 독립적으로 C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Y는 O 또는 S이고;
R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택되며;
하기 화합물 1 내지 4는 배제되는, 유기 전자 장치:
- 제1항에 있어서,
단일 결합을 통해 화학식 (1)의 피라진 고리에 직접 부착되는 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌이 아닌 R1 내지 R4는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C18 헤테로아릴로부터 선택되는, 유기 전자 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
단일 결합을 통해 화학식 (1)의 피라진 고리에 직접 부착되는 C3-C36 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기인 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환된 또는 비치환된 C3-C18 헤테로아릴 또는 헤테로아릴렌인, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화합물은 0.4 D 이상의 쌍극자 모멘트를 갖는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1 내지 R4 중 1 또는 2개는 페닐 또는 나프테닐인, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1 내지 R4 중 2개는 페닐 또는 나프테닐이고 서로 오르토 위치에 존재하는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 (2)로부터 선택되고:
여기서,
L은 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴렌이며;
Ar은 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴로부터 선택되고;
n은 1 내지 5이며;
2개 이상의 기 Ar은 서로 동일하거나 상이할 수 있는 것인, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
L은 하기 모이어티 A1 내지 A16 중 하나로부터 선택되고:
상기 모이어티에서, 별표 부호 "*"는 L의 결합 위치를 나타내는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나 또는 Ar은 피리딘, 퀴놀론, 이소퀴놀론, 인돌, 아크리딘, 벤조아크리딘, 디벤조아크리딘, 페난트로딘, 카르바졸, 인돌, 벤조인돌, 피리미딘, 피라진, 퀴노졸린, 피라졸, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 페난트로딘, 아자카르바졸, 벤즈이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 네조트리아졸, 벤조옥사디아졸, 벤조티아디아졸, 벤조티펜, 벤조푸란, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 나프토푸란, 나프토티오펜, 페난트롤린으로부터 선택될 수 있는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 반도체층은 산화환원 n-도판트를 포함하는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 반도체층은 전자-수송층을 포함하는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 반도체층은 전하-발생층을 포함하는, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 전자 장치는 전기발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드인, 유기 전자 장치. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
- 화학식 (1)의 Cs-대칭성 화합물로서,
여기서,
R1 내지 R4는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C6-C36 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 C3-C36 헤테로아릴로부터 선택되며;
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 C3-C36 헤테로아릴기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택되고, 이는 화학식 1의 피라진 고리에 직접 부착되며 R1 내지 R4 중 적어도 3개는 서로 상이하고;
치환기(들)가 R1, R2, R3, 및 R4에 존재한다면, 치환기(들)는 독립적으로 C6-C18 아릴, C3-C20 헤테로아릴, D, F, CN, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시, PY(R)2, OR, SR, (C=O)R, (C=O)N(R)2, Si(R)3, (S=O)R, 및로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Y는 O 또는 S이고;
R은 독립적으로 C1-C20 선형 알킬, C1-C20 알콕시, C1-C20 티오알킬, C3-C20 분지형 알킬, C3-C20 환식 알킬, C3-C20 분지형 알콕시, C3-C20 환식 알콕시, C3-C20 분지형 티오알킬, C3-C20 환식 티오알킬, C6-C20 아릴 및 C3-C20 헤테로아릴로부터 선택되며;
하기 화합물 1 내지 4는 배제되는, 화합물:
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