KR20240034219A - 광전자 소자용 유기 분자 - Google Patents

광전자 소자용 유기 분자 Download PDF

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KR20240034219A
KR20240034219A KR1020247004704A KR20247004704A KR20240034219A KR 20240034219 A KR20240034219 A KR 20240034219A KR 1020247004704 A KR1020247004704 A KR 1020247004704A KR 20247004704 A KR20247004704 A KR 20247004704A KR 20240034219 A KR20240034219 A KR 20240034219A
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세바스티앙 덕
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 특히 광전자 소자에 적용하기 위한 유기 분자에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 유기 분자는 하기 화학식 I의 구조를 갖는다:

화학식 I
여기서
X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 N 및 CRa로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
여기서
Ra는 각각의 경우에 수소, 중수소 N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, B(R5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I, C1-C40-알킬, C1-C40-알콕시, C1-C40-티오알콕시, C2-C40-알케닐, C2-C40-알키닐, C6-C60-아릴, 및 C2-C57-헤테로아릴으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.

Description

광전자 소자용 유기 분자
본 발명은 유기 발광 분자 및 유기 발광 다이오드(OLED) 및 기타 광전자 소자에서의 그의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 광전자 소자에 사용하기에 적합한 분자를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 새로운 종류의 유기 분자를 제공하는 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 상기 유기 분자는 순수 유기 분자이고, 즉, 광전자 소자에 사용되는 것으로 알려진 금속 착물과 대조적으로 어떠한 금속 이온도 함유하지 않는다.
본 발명에 따르면, 유기 분자는 청색 또는 하늘색 스펙트럼 범위에서 최대 발광(emission maximum)을 나타낸다. 상기 유기 분자는 특히 420 nm 내지 520 nm, 바람직하게는 440 nm 내지 495 nm, 더욱 바람직하게는 450 nm 내지 470 nm에서 최대 발광을 나타내거나, 상기 유기 분자는 특히 560 nm 미만, 바람직하게는 550 nm 미만, 더욱 바람직하게는 545 nm 미만, 또는 심지어 540 nm미만에서 최대 발광을 나타낸다. 이는 일반적으로 500 nm 초과, 보다 바람직하게는 510 nm 초과, 보다 더 바람직하게는 515 nm 초과 또는 심지어 520 nm 초과일 것이다. 본 발명에 따른 유기 분자의 광발광 양자 수율은 특히 50% 이상이다. 본 발명에 따른 분자의 광전자 소자, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED)에의 사용은 소자의 더 높은 효율 또는 발광의 반치폭(FWHM)으로 표현되는 더 높은 색 순도를 가져온다. 상응하는 OLED는 공지된 에미터 재료가 사용되며 유사한 색상을 갖는 OLED보다 더 높은 안정성을 가진다. 호스트 재료, 특히 삼중항-삼중항 소멸 호스트 재료 또는 TADF 및/또는 인광 물질 형태의 호스트 재료와 함께 본 발명의 유기 분자를 포함하는 발광층을 갖는 OLED는 높은 안정성을 갖는다.
본 발명에 따른 유기 분자
본 발명의 유기 발광 분자는 하기 화학식 I의 구조를 포함하거나 이로 이루어지고,
화학식 I
여기서
X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 서로 독립적으로 N 또는 CRa이고,
Ra는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, B(R5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고;
R5는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
수소, 중수소, N(R6)2, OR6, Si(R6)3, B(OR6)2, B(R6)2, OSO2R6, CF3, CN, F, Br, I
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고;
R6은 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
수소, 중수소, OPh, CF3, CN, F,
C1-C5-알킬,
여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
C1-C5-알콕시,
여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
C1-C5-티오알콕시,
여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
C2-C5-알케닐,
여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
C2-C5-알키닐,
여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
C6-C18-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환되고;
C2-C17-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환되고;
N(C6-C18-아릴)2;
N(C2-C17-헤테로아릴)2, 및
N(C2-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴);
여기서 고리 a, 고리 b 및/또는 고리 c는 연결기 L에 의해 연결될 수 있고,
여기서 L은 단일 결합, *-O-*, *-S-*, *-B(Ra)-*, *-N(Ra)-*, *-C(Ra)2 -* 및 *-Si(Ra)2- 로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 각 *는 이웃 원자와의 결합 부위를 나타내고;
여기서 X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7로 이루어진 군 중 적어도 하나가 N이다.
특정 구현예에서, 연결기 L은 고리 a를 고리 b와 연결하고; 다른 구현예에서, 연결기 L은 고리 b를 고리 c와 연결한다. 특정 구현예에서, 고리 a, 고리 b 및 고리 c는 또 다른 고리에 연결되고, 다른 구현예에서는 단지 2개의 고리만이 유기 분자 내에서 연결기 L을 통해 연결된다. 적어도 하나의 연결기 L을 갖는 유기 분자의 예가 본 명세서에 제공된다.
일 구현예에서, R6은 각각의 경우에 수소(H), 메틸(Me), i-프로필(CH(CH3)2)(iPr), t-부틸(tBu), 페닐(Ph), CN, CF3 및 디페닐아민(NPh2)으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
일 구현예에서, R5는 각각의 경우에 수소(H), 메틸(Me), i-프로필(CH(CH3)2)(iPr), t-부틸(tBu), 페닐(Ph), CN, CF3 및 디페닐아민(NPh2)으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
일 구현예에서, R5 및 Ra는 각각의 경우에 수소(H), 메틸(Me), i-프로필(CH(CH3)2)(iPr), t-부틸(tBu), 페닐(Ph), CN, CF3 및 디페닐아민(NPh2)으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
본 발명의 일 구현예에서, Ra는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소,
Me,
iPr,
tBu,
CN,
CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리미디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 적어도 하나의 단환 또는 다환, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템이 Ra, R3, R4, R5 및 R6 중 임의의 것과 하나 이상의 추가 치환기 Ra, R3, R4, R5 및/또는 R6에 의해 형성된다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa, 화학식 IIb, 화학식 IIc 또는 화학식 IId의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIa 화학식 IIb
화학식 IIc 화학식 IId.
일 구현예에서, L은 각각의 경우에 직접 결합, NRa, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서, L은 각각의 경우에 직접 결합이다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa-2, 화학식 IIb-2, 화학식 IIc-2 또는 화학식 IId-2의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIa-2 화학식 IIb-2
화학식 IIc-2 화학식 IId-2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa-2 또는 화학식 IIc-2의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다.
바람직한 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa-2의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다.
일 구현예에서, X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7로 이루어진 군 중 정확히 하나는 N이다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 구조 화학식 III-1, 화학식 III-2, 화학식 III-3, 화학식 III-4, 화학식 III-5, 화학식 III-6 또는 화학식 III-7을 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 III-1 화학식 III-2 화학식 III-3
화학식 III-4 화학식 III-5 화학식 III-6
화학식 III-7.
바람직한 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 III-1 또는 화학식 III-2의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다.
바람직한 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 III-1의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IIIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIIa
여기서 X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 서로 독립적으로 N, CH 또는 CRb이고,
X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7로 이루어진 군 중 적어도 하나는 N이고,
X1, X2, X3으로 이루어진 군 중 정확히 하나가 CRb이고,
X4, X5, X6 및 X7로 이루어진 군 중 정확히 하나가 CRb이고,
여기서 Rb는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
그 외에는, 전술한 정의가 적용된다.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rb는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소,
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rb는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IIIb의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIIb
X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 N 및 CRc로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고,
Rc는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 적어도 2개의 인접한 치환기 Rc는 독립적으로 하나 이상의 치환기 Ra와 함께 단환 또는 다환, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIIb-1의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIIb-1.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IVa, 화학식 IVb, 화학식 IVc, 화학식 IVd, 화학식 IVe, 화학식 IVf, 화학식 IVg 또는 화학식 IVh의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IVa 화학식 IVb
화학식 IVc 화학식 IVd
화학식 IVe 화학식 IVf
화학식 IVg 화학식 IVh
여기서 A는 O, S 및 NR5로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서, A는 O 및 NR5로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IVc 또는 화학식 IVd의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IVc 화학식 IVd.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 V의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 V,
여기서 Rd는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고;
그 외에는, 전술한 정의가 적용된다.
특정 구현예에서 임의의 치환기 Rd는 독립적으로 하나 이상의 치환기 Rd와 단환 또는 다환, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rd는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소,
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rd는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 Va의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 Va.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 Vb 또는 화학식 Vc의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 Vb 화학식 Vc.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VI의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VI,
여기서 Re는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고;
그 외에는, 전술한 정의가 적용된다.
특정 구현예에서 임의의 치환기 Re는 독립적으로 하나 이상의 치환기 Re와 단환 또는 다환, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Re는 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소,
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Re는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VIa.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VIb 또는 화학식 VIc의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VIb 화학식 VIc.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VII의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VII,
여기서 Rf는 각각의 경우에 하기로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
C1-C40-알킬,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C1-C40-티오알콕시,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알케닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C2-C40-알키닐,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
C6-C60-아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고;
그 외에는, 전술한 정의가 적용된다.
특정 구현예에서 임의의 치환기 Rf는 독립적으로 하나 이상의 치환기 Rf와 함께 모노- 또는 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rf는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소, 중수소,
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명의 추가적인 구현예에서, Rf는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
Me, iPr, tBu, CN, CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환되는 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 VIIa, 화학식 VIIb, 화학식 VIIc 또는 화학식 VIId의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VIIa 화학식 VIIb
화학식 VIIc 화학식 VIId.
본 발명은 또한 광전자 소자에서 에미터로서 사용하기 위한 올리고머를 제공한다. 상기 올리고머는 화학식 VIII로 표시되는 복수개(즉, 2,3,4,5 또는 6개)의 단위를 포함하거나 이로 이루어진다.
화학식 VIII.
올리고머는 이량체 내지 육량체(m = 2 내지 6), 특히 이량체 내지 삼량체(m = 2 또는 3), 또는 바람직하게는 이량체(m = 2)이다. 올리고머는
- 화학식 VIII로 표시되는 복수개의 단위를 갖는 형태일 수 있거나,
- 화학식 VIII로 표시되는 복수개의 단위가 단일결합, 탄소수 1 내지 3의 알킬렌 그룹, 페닐렌 그룹, 또는 나프틸렌 그룹, 안트라센 그룹, 피렌 그룹, 또는 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹 또는 트리아진 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된 연결기를 통해 연결된 형태일 수 있거나, 또는
- 화학식 I-AB에 따른 단위에 포함된 고리 a 및/또는 고리 b가 올리고머의 적어도 하나의 다른 인접한 단위에 의해 공유되도록 복수개의 단위가 연결되는 형태일 수 있거나, 또는
화학식 I-AB
- 단위의 고리 a 및/또는 고리 b가 올리고머의 인접한 단위의 고리 a 및/또는 고리 b와 융합되도록 올리고머의 단위가 연결된 형태일 수 있고;
- 화학식 I-ABE에 따른 단위의 고리 a 및/또는 고리 b 및/또는 고리 c가 올리고머의 적어도 하나의 다른 인접한 단위에 의해 공유되도록 복수개의 단위가 연결되는 형태일 수 있거나, 또는
화학식 I-ABE
- 단위의 고리 a 및/또는 고리 b 및/또는 고리 c가 올리고머의 인접한 단위의 고리 a 및/또는 고리 b 및/또는 고리 c와 융합되도록 올리고머의 단위가 연결된 형태일 수 있고,
여기서 올리고머의 한 단위의 고리 b 및 고리 e가 인접한 올리고머의 고리 b 및 고리 e에 의해 공유되는 경우, 고리 b와 고리 e 사이의 직접 결합도 공유될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VIIIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VIIIa.
정의
여기서 "층"이라는 용어는 광범위한 평면의 기하학적 구조를 지닌 본체를 의미한다. 이는 광전자 소자가 여러 층으로 이루어질 수 있다는 당업자의 일반적인 지식의 일부를 형성한다.
본 발명의 맥락에서 발광층(EML)은 광전자 소자의 층이며, 여기서 상기 층으로부터의 발광은 소자에 전압 및 전류를 인가할 때 관찰된다. 당업자는 광전자 소자로부터의 발광이 적어도 하나의 EML로부터의 발광에 기인함을 이해한다. 숙련된 기술자는 EML로부터의 발광이 일반적으로 (주로) 상기 EML에 포함된 모든 재료에 기인하는 것이 아니라, 특정 에미터 재료에 기인하는 것을 이해한다.
본 발명의 맥락에서 "에미터 재료"("에미터"라고도 함)은 광전자 소자의 발광층(EML)에 포함될 때 전압과 전류가 상기 소자에 인가되는 경우, 발광하는 재료이다(아래 참조). 당업자는 에미터 재료가 일반적으로 "발광성 도펀트" 재료라는 것을 알고 있으며, 당업자는 도펀트 재료(발광성일 수도 있고 아닐 수도 있음)가 일반적으로 (및 본 명세서에서) 호스트 재료로 지칭되는 매트릭스 재료에 매립된 재료임을 이해한다. 여기서, 호스트 재료는 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자(바람직하게는 OLED)에 포함될 때 일반적으로 HB라고도 한다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "환형 기"는 가장 넓은 의미에서 임의의 단환, 이환 또는 다환 모이어티로서 이해될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 화학 구조를 언급할 때 용어 "고리"는 가장 넓은 의미에서 임의의 단환 모이어티로 이해될 수 있다. 같은 맥락에서, 화학 구조를 언급할 때 "고리"라는 용어는 이환 또는 다환 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "고리 시스템"은 가장 넓은 의미에서 임의의 단환, 이환 또는 다환 모이어티로 이해될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "고리 원자"는 고리 또는 고리 시스템의 환형 코어의 일부이고, 환형 코어에 선택적으로 부착된 비-환형 치환체의 일부가 아닌 임의의 원자를 지칭한다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "카보사이클"는 가장 넓은 의미에서 환형 코어 구조가 수소 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 물론 치환될 수 있는 탄소 원자만을 포함하는 임의의 환형 기로서 이해될 수 있다. 용어 "카보사이클릭"은 형용사로서 환형 코어 구조가 수소 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 물론 치환될 수 있는 탄소 원자만을 포함하는 환형 기를 지칭하는 것으로 이해된다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "헤테로환"은 가장 넓은 의미에서 환형 코어 구조가 탄소 원자뿐만 아니라 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 임의의 환형 기로서 이해될 수 있다. 용어 "헤테로환의"는 형용사로서 환형 코어 구조가 탄소 원자뿐만 아니라 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 환형 기를 의미하는 것으로 이해된다. 특정 구현예에서 달리 언급되지 않는 한, 헤테로원자는 각각의 경우에 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 B, Si, N, O, S 및 Se, 보다 바람직하게는 B, N, O 및 S, 가장 바람직하게는 N, O, S 로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 헤테로환에 포함된 모든 탄소 원자 또는 헤테로원자는 수소 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 물론 치환될 수 있다.
당업자는 임의의 환형 기(즉, 임의의 카보사이클 및 헤테로환)이 지방족 또는 방향족 또는 헤테로방향족일 수 있음을 이해한다.
본 발명의 맥락에서, 환형 기(즉, 고리, 고리, 고리 시스템, 카보사이클, 헤테로환)을 언급할 때 용어 지방족은 환형 코어 구조(이에 선택적으로 부착된 치환기는 포함하지 않음)가 적어도 방향족 또는 헤테로방향족 고리 또는 고리 시스템의 일부가 아닌 적어도 하나의 고리 원자를 함유하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 지방족 환형 기 내의 대부분의 고리 원자 및 더욱 바람직하게는 모든 고리 원자는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 또는 고리 시스템(예를 들어, 시클로헥산 또는 피페리딘에서)의 일부가 아니다. 여기서, 일반적으로 지방족 고리 또는 고리 시스템을 언급할 때 카보사이클릭 그룹과 헤테로환 그룹 사이에 구별이 이루어지지 않는 반면, 용어 "지방족"은 지방족 환형기에 헤테로원자가 포함되는지 여부를 나타내기 위하여 카보사이클 또는 헤테로환을 설명하는 형용사로 사용될 수 있다.
숙련된 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 용어 "아릴" 및 "방향족"은 가장 넓은 의미에서 임의의 단환, 이환 또는 다환 방향족 모이어티, 즉 모든 고리 원자가 방향족 고리 시스템의 일부, 바람직하게는 동일한 방향족 고리 시스템의 일부인 환형 기로 이해될 수 있다. 그러나, 본 출원 전반에서 용어 "아릴" 및 "방향족"은 모든 방향족 고리 원자가 탄소 원자인 단환, 이환 또는 다환 방향족 모이어티로 제한된다. 대조적으로, 본원에서 용어 "헤테로아릴" 및 "헤테로방향족"은 적어도 하나의 방향족 탄소 고리 원자가 헤테로원자(즉, 탄소가 아님)로 대체된 임의의 단환, 이환 또는 다환 방향족 모이어티를 지칭한다. 본 발명의 특정 구현예에서 달리 언급되지 않는 한, "헤테로아릴" 또는 "헤테로방향족" 내의 적어도 하나의 헤테로원자는 각각의 경우에 동일하거나 상이할 수 있고 N, O, S 및 Se, 보다 바람직하게는 N, O 및 S 로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 당업자는 형용사 "방향족" 및 "헤테로방향족"이 임의의 환형 기(즉, 임의의 고리 시스템)을 설명하는 데 사용될 수 있음을 이해한다. 즉, 방향족 환형 기(즉, 방향족 고리 시스템)는 아릴기이고 헤테로방향족 고리기(즉, 헤테로방향족 고리 시스템)는 헤테로아릴기이다.
본 발명의 특정 구현예에서 달리 나타내지 않는 한, 본 발명에서 아릴기는 바람직하게는 6 내지 60개의 방향족 고리 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 40개의 방향족 고리 원자, 더욱 더 바람직하게는 6 내지 18개의 방향족 고리 원자를 포함한다. 본 발명의 특정 구현예에서 달리 나타내지 않는 한, 본 발명에서 헤테로아릴기는 바람직하게는 5 내지 60개의 방향족 고리 원자, 바람직하게는 5 내지 40개의 방향족 고리 원자, 보다 바람직하게는 5 내지 20개의 방향족 고리 원자를 포함하며, 이 중 적어도 하나는 바람직하게는 N, O, S 및 Se, 보다 바람직하게는 N, O 및 S로부터 선택된 헤테로원자이다. 하나 이상의 헤테로원자가 헤테로방향족 기에 포함되는 경우, 모든 헤테로원자는 바람직하게는 서로 독립적으로 N, O, S 및 Se, 보다 바람직하게는 N, O 및 S로부터 선택된다.
본 발명의 맥락에서, 방향족 및 헤테로방향족 기(예를 들어, 아릴 또는 헤테로아릴 치환기) 모두에 대하여, 방향족 고리 탄소 원자의 수는 특정 치환기의 정의에서 아래 첨자 숫자로, 예를 들어 "C6-C60-아릴"의 형태로 주어질 수 있고, 이는 각각의 아릴 치환기가 6 내지 60개의 방향족 탄소 고리 원자를 포함함을 의미한다. 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 치환기인지 여부에 관계없이 모든 다른 종류의 치환기에서 허용되는 탄소 원자의 수를 나타내기 위해 동일한 아래 첨자 숫자가 또한 사용된다. 예를 들어,
"C1-C40-알킬"이라는 표현은 1 내지 40개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 치환기를 의미한다.
아릴 그룹의 바람직한 예는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 디하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 플루오란텐, 벤즈안트라센, 벤조페난트렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌 또는 이 기들의 조합으로부터 유도된 기를 포함한다.
헤테로아릴기의 바람직한 예는 퓨란, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 디벤조퓨란, 티오펜, 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜으로; 피롤, 인돌, 이소인돌, 카바졸, 인돌로카바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 페노티아진, 페녹사진, 피라졸, 인다졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 나프토이미다졸, 페난트로이미다졸, 피리도이미다졸, 피라지노이미다졸, 퀴녹살리노이미다졸, 옥사졸, 벤즈옥사졸, 나프토옥사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이소옥사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진, 1,2,3-트리아진, 퀴녹살린, 피라진, 페나진, 나프티리딘, 카볼린, 벤조카볼린, 페난트롤린, 1,2,3-트리아졸, 1,2, 4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,4,5-테트라진, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸 또는 이 기들의 조합으로부터 유도된 기를 포함한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 용어 "아릴렌"은 다른 분자 구조에 대한 2개의 결합 부위를 보유함으로써 링커 구조로서 작용하는 2가 아릴 치환기를 의미한다. 같은 맥락에서 용어 "헤테로아릴렌"은 다른 분자 구조에 대한 2개의 결합 부위를 보유함으로써 링커 구조로서 작용하는 2가 아릴 치환기를 의미한다.
본 발명의 맥락에서, 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템을 언급할 때 용어 "융합된(fused)" 은 "융합된" 방향족 또는 헤테로방향족 고리가 적어도 하나의 두 고리 시스템의 일부인 결합을 공유함을 의미한다. 예를 들어, 나프탈렌(또는 치환기로 언급될 때 나프틸) 또는 벤조티오펜(또는 치환기로 언급될 때 벤조티페닐)은 본 발명의 맥락에서 융합된 방향족 고리 시스템으로 간주되며, 여기에서 두 개의 벤젠 고리(나프탈렌의 경우) 또는 티오펜 및 벤젠(벤조티오펜의 경우)은 하나의 결합을 공유한다. 또한, 이러한 맥락에서 결합을 공유하는 것은 각각의 결합을 구축하는 2개의 원자를 공유하는 것을 포함하고 융합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템은 하나의 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템으로 이해될 수 있음이 이해된다. 또한, 융합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템(예를 들어, 피렌에서)을 구성하는 방향족 또는 헤테로방향족 고리에 의해 하나 초과의 결합이 공유될 수 있음이 이해된다. 또한, 지방족 고리 시스템도 융합될 수 있으며, 융합된 지방족 고리 시스템이 방향족이 아니라는 점을 제외하고는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템과 동일한 의미를 갖는 것이 이해될 수 있을 것이다. 또한, 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템은 또한 지방족 고리 시스템에 융합(즉, 적어도 하나의 결합을 공유)할 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "축합(condensed)" 고리 시스템은 "융합(fused)" 고리 시스템과 동일한 의미를 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에서, 고리 또는 고리 시스템에 결합된 인접한 치환기들은 함께 치환기가 결합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 또는 고리 시스템에 융합되는 추가적인 단환 또는 다환, 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템을 형성할 수 있다. 선택적으로 그와 같이 형성된 융합 고리 시스템은 인접한 치환기들이 결합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 또는 고리 시스템보다 더 클 것(더 많은 고리 원자를 포함함을 의미함)으로 이해된다. 이러한 경우(및 그러한 숫자가 제공되는 경우), 융합 고리 시스템에 포함된 고리 원자의 "총" 양은 인접한 치환기들이 결합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 또는 고리 시스템에 포함된 고리 원자와 인접한 치환기들에 의하여 형성된 추가적인 고리 시스템의 고리 원자의 합으로 이해되어야 하고, 다만, 융합된 고리에 의해 공유되는 고리 원자는 두 번이 아니라 한 번만 계산된다. 예를 들어, 벤젠 고리는 나프탈렌 코어가 형성되도록 함께 다른 벤젠 고리를 형성하는 2개의 인접한 치환기를 가질 수 있다. 이 나프탈렌 코어는 2개의 탄소 원자가 2개의 벤젠 고리에 의해 공유되므로 10개의 고리 원자를 포함하므로 두 번이 아니라 한 번만 계산된다.
일반적으로, 본 발명의 맥락에서, 용어 "인접한 치환기들" 또는 "인접한 기들"은 동일한 또는 이웃하는 원자에 결합된 치환기 또는 기를 의미한다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "알킬기"는 가장 넓은 의미에서 임의의 선형, 분지형 또는 환형 알킬 치환기로 이해될 수 있다. 치환기로서 알킬기의 바람직한 예는 메틸(Me), 에틸(Et), n-프로필(nPr), i-프로필(iPr), 시클로프로필, n-부틸(nBu), i-부틸(iBu), s-부틸(sBu), t-부틸(tBu), 시클로부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, t-펜틸, 2-펜틸, 네오-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, s-헥실, t-헥실, 2-헥실, 3-헥실, 네오-헥실, 시클로헥실, 1-메틸시클로펜틸, 2-메틸펜틸, n-헵틸, 2-헵틸, 3-헵틸, 4-헵틸, 시클로헵틸, 1-메틸시클로헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, 시클로옥틸, 1-비시클로[2,2,2]옥틸, 2-비시클로[2,2,2]-옥틸, 2-(2,6-디메틸)옥틸, 3-(3,7-디메틸)옥틸, 아다만틸1,1-디메틸-n-헥스-1-일, 1,1-디메틸-n-헵트-1-일, 1,1-디메틸-n-옥트-1-일, 1,1-디메틸-n-데크-1-일, 1,1-디메틸-n-도데크-1-일, 1,1-디메틸-n-테트라데크-1-일, 1,1-디메틸-n-헥사덱-1-일, 1,1-디메틸-n-옥타데크-1-일, 1,1-디에틸-n-헥스-1-일, 1,1-디에틸-n-헵트-1-일, 1,1-디에틸-n-옥트-1-일, 1,1-디에틸-n-데크-1-일, 1,1-디에틸-n-도데크-1-일, 1,1-디에틸-n-테트라데크-1-일, 1,1-디에틸-n-헥사덱-1-일, 1,1-디에틸-n-옥타데크-1-일, 1-(n-프로필)-시클로헥스-1-일, 1-(n-부틸)-시클로헥스-1-일, 1-(n-헥실)- 시클로헥스-1-일, 1-(n-옥틸)- 시클로헥스-1-일 및 1-(n-데실)-시클로헥스-1-일을 포함한다.
예를 들어 s-부틸, s-펜틸 및 s-헥실에서 "s"는 "2차"를 의미하고; 즉, s-부틸, s-펜틸 및 s-헥실은 각각 sec-부틸, sec-펜틸 및 sec-헥실과 동일하다. 예를 들어 t-부틸, t-펜틸 및 t-헥실에서 "t"는 "3차"를 의미하고; 즉, t-부틸, t-펜틸 및 t-헥실은 각각 tert-부틸, tert-펜틸 및 tert-헥실과 동일하다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "알케닐"은 선형, 분지형 및 환형 알케닐 치환기를 포함한다. 용어 알케닐기는 예시적으로 치환기 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐 또는 시클로옥타디에닐을 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "알키닐"은 선형, 분지형 및 환형 알키닐 치환기를 포함한다. 용어 알키닐기는 예시적으로 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 헵티닐 또는 옥티닐을 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "알콕시"는 선형, 분지형 및 환형 알콕시 치환기를 포함한다. 용어 알콕시기는 예시적으로 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시 및 2-메틸부톡시를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "티오알콕시"는 선형, 분지형 및 환형 티오알콕시 치환기를 포함하며, 여기서 상응하는 알콕시기의 산소 원자 O는 황, S로 대체된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "할로겐"(또는 화학 명명법에서 치환기로 언급될 때 "할로")은 가장 넓은 의미에서 원소 주기율표의 7족 전형 원소(즉, 17족)의 임의의 원자, 바람직하게는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드로 이해될 수 있다.
분자 단편이 치환기이거나 다른 모이어티에 부착된 것으로 기술될 때, 그 이름은 단편인 것처럼 쓰이거나(예를 들어, 나프틸, 디벤조퓨릴) 전체 분자인 것처럼(예를 들어, 나프탈렌, 디벤조퓨란) 쓰일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 치환기 또는 부착된 단편을 지칭하는 이러한 상이한 방식들은 동등한 것으로 간주된다.
또한, 본 발명에서 "C6-C60-아릴" 또는 "C1-C40-알킬"과 같은 치환기가 그 치환기 내의 결합 부위를 나타내는 이름 없이 언급될 때마다, 이는 각각의 치환기가 임의의 원자를 통해 결합될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, "C6-C60-아릴"-치환기는 임의의 6 내지 60개의 방향족 탄소 원자를 통해 결합될 수 있고 "C1-C40-알킬"-치환기는 임의의 1 내지 40개의 지방족 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 반면에, "2-시아노페닐"-치환기는 정확한 화학 명명법을 허용하도록 이의 CN-기가 결합 부위에 인접하는 방식으로만 결합될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, "부틸", "비페닐" 또는 "터페닐"과 같은 치환기가 추가적인 상세한 설명 없이 언급될 때마다, 이는 각각의 치환기의 임의의 이성질체가 특정 치환기로 허용될 수 있음을 의미한다. 이와 관련하여, 예를 들어 치환기로서의 용어 "부틸"은 치환기로서 n-부틸, s-부틸, t-부틸 및 이소-부틸을 포함한다. 이와 동일하게, 치환기로서의 용어 "비페닐"은 오르토-비페닐, 메타-비페닐, 또는 파라-비페닐을 포함하며, 여기서 오르토, 메타 및 파라는 비페닐 치환기를 갖는 각각의 화학적 모이어티에 대한 비페닐 치환기의 결합 부위에 관하여 정의된다. 마찬가지로, 용어 "터페닐"은 치환기로서 3-오르토-터페닐, 4-오르토-터페닐, 4-메타-터페닐, 5-메타-터페닐, 2-파라-터페닐 또는 3-파라-터페닐을 포함하며, 여기서, 숙련된 기술자에게 공지된 바와 같이, 오르토, 메타 및 파라는 터페닐-기 내의 두 Ph-모이어티의 서로에 대한 위치를 나타내고 "2-", "3-", "4-" 및 "5-"는 터페닐 치환기를 갖는 각각의 화학적 모이어티에 대한 터페닐 치환기의 결합 부위를 나타낸다.
상기 정의된 모든 기들 및 실제로 모든 화학적 모이어티들은 이들이 환형 또는 비환형, 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족인지 여부에 관계없이, 본 명세서에 기재된 특정 구현예에 따라 추가로 치환될 수 있음이 이해된다.
본 명세서에 언급된 임의의 구조에 포함된 모든 수소 원자(H)는 각각의 경우에 독립적으로 또한, 구체적으로 나타내지 않고 중수소(D)로 대체될 수 있다. 중수소에 의한 수소의 대체는 당업자에게 통상적인 관행이다. 따라서 이를 달성할 수 있는 수많은 공지된 방법과 이를 설명하는 여러 리뷰 논문이 있다.
실험 또는 계산 데이터를 비교하는 경우 동일한 방법론으로 값을 결정해야 한다. 예를 들어, 특정 방법에 의해 실험적 ΔEST가 0.4 eV 미만으로 결정되면, 동일한 조건을 포함하는 동일한 특정 방법을 사용하는 경우에만 비교가 유효하다. 구체적인 예를 들자면, 상이한 화합물의 광발광 양자 수율(PLQY)의 비교는 PLQY 값의 측정이 동일한 반응 조건(실온에서 10% PMMA 필름에서 측정)에서 수행된 경우에만 유효하다. 마찬가지로, 계산된 에너지 값은 동일한 계산 방법(동일한 함수 및 동일한 기준 집합 사용)으로 결정되어야 한다.
본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자
본 발명의 추가 측면은 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자에 관한 것이다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
· 유기 발광 다이오드(OLED),
· 발광 전기화학 전지,
· OLED 센서, 특히 외부와 완전히 차단되지 않은 가스 및 증기 센서,
· 유기 다이오드,
· 유기 태양 전지,
· 유기 트랜지스터,
· 유기 전계 효과 트랜지스터,
· 유기 레이저, 및
· 하향 변환 소자(down-conversion element).
발광 전기화학 전지는 캐소드, 애노드 및 본 발명에 따른 유기 분자를 포함할 수 있는 활성층의 3개 층으로 이루어진다.
바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지(LEC), 유기 레이저, 및 발광 트랜지스터로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
훨씬 더 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 유기 발광 다이오드(OLED)이다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 하기 층 구조를 나타낼 수 있는 OLED이다:
1. 기판
2. 애노드층 A
3. 정공 주입층, HIL
4. 정공 수송층, HTL
5. 전자 차단층, EBL
6. 발광층(방출층이라고도 함), EML
7. 정공 차단층, HBL
8. 전자 수송층, ETL
9. 전자 주입층, EIL
10. 캐소드층 C,
여기서 상기 OLED는 애노드 층 A, 캐소드 층 C 및 EML을 제외한 각각의 층을 단지 선택적으로 포함하고, 여기서 상이한 층들은 병합될 수 있고 상기 OLED는 상기 정의된 각 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 선택적으로, 예를 들어 수분, 증기 및/또는 가스를 포함하는 환경 내의 유해한 종에 대한, 손상을 일으키는 노출로부터 소자를 보호하는 하나 이상의 보호층을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 하기의 역전된 층(inverted layer) 구조를 나타낼 수 있는 OLED이다:
1. 기판
2. 캐소드층 C
3. 전자 주입층, EIL
4. 전자 수송층, ETL
5. 정공 차단층, HBL
6. 발광층(방출층이라고도 함), EML
7. 전자 차단층, EBL
8. 정공 수송층, HTL
9. 정공 주입층, HIL
10. 애노드층 A
여기서 상기 (역전된 층 구조를 가지는) OLED는 애노드 층 A, 캐소드 층 C 및 EML을 제외한 각각의 층을 선택적으로 포함하고, 여기서 상이한 층들은 병합될 수 있고 상기 OLED는 상기 정의된 각 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
(상기에서 나타낸 구현예에 따르는) 본 발명에 따른 유기 분자는 특정한 구조 및 치환에 따라 다양한 층에 사용될 수 있다. 용도의 경우, 광전자 소자, 특히 OLED에서 각각의 층에서 본 발명에 따른 유기 분자의 분율은 0.1 내지 99 중량%, 특히 1 내지 80 중량%이다. 대안적인 구현예에서, 각각의 층에서 유기 분자의 비율은 100중량%이다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 적층 구조를 나타낼 수 있는 OLED이다. 이 구조에서는 OLED가 옆으로 나란히 배치되는 일반적인 배치와 달리 개별 유닛이 서로의 위에 적층된다. 혼합된 광이 적층 구조를 나타내는 OLED에 의하여 생성될 수 있으며, 특히 백색광은 청색, 녹색 및 적색 OLED를 적층함으로써 생성될 수 있다. 또한, 적층 구조를 나타내는 OLED는 선택적으로 전하 생성층(CGL)을 포함할 수 있으며, 이는 일반적으로 2개의 OLED 서브유닛 사이에 위치하며 일반적으로 n-도핑 및 p-도핑된 층으로 구성되며, 일반적으로 하나의 CGL의 n-도핑 층이 애노드층에 더 가깝게 위치한다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 애노드와 캐소드 사이에 2개 이상의 발광층을 포함하는 OLED이다. 특히, 이러한 소위 탠덤 OLED는 3개의 발광층을 포함하고, 여기서 하나의 발광층은 적색광을 발광하고, 하나의 발광층은 녹색광을 발광하고, 하나의 발광층은 청색광을 발광하고, 선택적으로 개별 발광층들 사이에 전하 생성층, 전하 차단층 또는 전하 수송층과 같은 추가 층을 포함할 수 있다. 추가적인 구현예에서, 발광층들은 인접하게 적층된다. 추가적인 구현예에서, 탠덤 OLED는 각각 2개의 발광층 사이에 전하 생성층을 포함한다. 또한, 인접한 발광층 또는 전하 생성층에 의해 분리된 발광층이 합쳐질 수 있다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 본질적으로 백색 광전자 소자일 수 있는데, 이는 소자가 백색광을 방출한다는 것을 의미한다. 예시적으로, 이러한 백색 발광 광전자 소자는 적어도 하나의 (심)청색 에미터 분자 및 녹색 및/또는 적색광을 발광하는 하나 이상의 에미터 분자를 포함할 수 있다. 그러면, 또한 본 명세서의 뒷부분에서 후술되는 바와 같이 두 개 이상의 분자 사이에 선택적으로 에너지 전달이 있을 수 있다(아래 참조).
적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자의 경우, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자는 광전자 소자의 발광층(EML), 가장 바람직하게는 OLED의 EML에 포함되는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 따른 유기 분자는 또한 예를 들어 전자 수송층(ETL) 및/또는 전자 차단층(EBL) 또는 엑시톤-차단층 및/또는 정공 수송층(HTL) 및/또는 정공 차단층(HBL)에 사용될 수 있다. 용도의 경우, 광전자 소자, 특히 OLED에서 각각의 층에서 본 발명에 따른 유기 분자의 분율은 0.1 내지 99중량%, 특히 0.5 내지 80중량%, 특히 0.5% 내지 10중량%이다. 대안적인 구현예에서, 각각의 층에서 유기 분자의 비율은 100중량%이다.
광전자 소자, 특히 OLED의 개별 층에 적합한 재료의 선택 기준은 당업자의 일반적인 지식이다. 최신 기술은 개별 층에 사용되는 많은 재료를 설명하고 또한 서로 함께 사용하기에 적합한 재료를 교시한다. 당업계에서 사용되는 임의의 재료가 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자에도 사용될 수 있음이 이해된다. 이하에서, 개별 층에 대한 재료의 바람직한 예가 주어질 것이다. 이것은 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자에 하기에 열거된 모든 유형의 층이 존재해야 함을 의미하지는 않는 것으로 이해된다. 추가로, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 예를 들어 2개 이상의 발광층(EML)과 같이 다음에 나열된 각각의 층 중 하나 초과의 층을 포함할 수 있음이 이해된다. 동일한 유형의 2개 이상의 층(예를 들어, 2개 이상의 EML 또는 2개 이상의 HTL)이 반드시 동일한 재료 또는 심지어 동일한 비율의 동일한 재료를 포함하지 않는다는 것도 이해된다. 또한, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 하기에 열거된 모든 층 유형을 포함할 필요는 없으며, 여기에서 애노드층, 캐소드층 및 발광층은 대개 모든 경우에 존재할 것이다.
상기 기판은 임의의 재료 또는 재료들의 조성물에 의해 형성될 수 있다. 가장 빈번하게는 유리 슬라이드가 기판으로 사용된다. 대안적으로, 얇은 금속 층(예를 들어, 구리, 금, 은 또는 알루미늄 필름) 또는 플라스틱 필름 또는 슬라이드가 사용될 수 있다. 이것은 더 높은 수준의 유연성(flexibility)을 허용할 수 있다. 애노드 층 A는 대부분 (본질적으로) 투명한 필름을 얻게 할 수 있는 재료로 구성된다. OLED로부터의 발광을 허용하기 위해 두 전극 중 적어도 하나는 (본질적으로) 투명해야 하므로, 애노드층 A 또는 캐소드층 C 중 하나는 대개 투명하다. 바람직하게는, 애노드 층 A는 투명 전도성 산화물(TCOs)을 다량 포함하거나 심지어 이로 이루어진다. 이러한 애노드 층 A는 예를 들어 인듐 주석 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 지르코늄 산화물, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물, 흑연, 도핑된 Si, 도핑된 Ge, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤 및/또는 도핑된 폴리티오펜을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 애노드 층 A는 (본질적으로) 인듐 주석 산화물(ITO)(예를 들어, (InO3)0.9(SnO2)0.1)로 구성될 수 있다. 투명 전도성 산화물(TCO)로 인해 야기되는 애노드층(A)의 거칠기는 정공 주입층(HIL)을 사용함으로써 상쇄될 수 있다. 또한, HIL은 TCO로부터 정공 수송층(HTL)으로의 유사(quasi) 전하 운반체(즉, 정공)의 수송을 용이하게 한다는 점에서 유사 전하 운반체의 주입을 용이하게 할 수 있다. 정공 주입 층(HIL)은 폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜(PEDOT), 폴리스티렌 설포네이트(PSS), MoO2, V2O5, CuPC 또는 CuI, 특히 PEDOT 및 PSS의 혼합물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 또한 애노드층(A)에서 정공 수송층(HTL)으로 금속이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, HIL은 PEDOT:PSS(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜: 폴리스티렌 설포네이트), PEDOT(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜), mMTDATA(4,4',4"-트리스[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민), spiro-TAD(2,2',7,7'-테트라키스(n,n-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌), DNTPD(N1,N1'-(비페닐-4,4'-디일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), NPB(N,N'-니스-(1-나프탈레닐)-N,N'-비스-페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민), NPNPB(N,N'-디페닐-N,N'-디-[4-(N,N-디페닐-아미노))페닐]벤지딘), MeO-TPD(N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤지딘), HAT-CN(1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사카보니트릴) 및/또는 spiro-NPD(N,N'-디페닐-N,N'-비스-(1-나프틸)-9,9'-스피로비플루오렌-2,7-디아민)로 구성될 수 있다.
애노드 층 A 또는 정공 주입층(HIL)에 인접하여 일반적으로 정공 수송층(HTL)이 위치한다. 여기서, 임의의 정공 수송 재료가 사용될 수 있다. 예시적으로, 트리아릴아민 및/또는 카바졸과 같은 전자가 풍부한 헤테로방향족 화합물이 정공 수송 화합물로 사용될 수 있다. HTL은 애노드층(A)과 발광층(EML) 사이의 에너지 장벽을 감소시킬 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 또한 전자 차단층(EBL)일 수 있다. 바람직하게는, 정공 수송 화합물은 최저 여기 삼중항 상태 T1의 비교적 높은 에너지 준위를 갖는다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 트리스(4-카바졸일-9-일페닐)아민(TCTA), 폴리-TPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), α-NPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), TAPC(4,4'-시클로헥실리덴-비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]), 2-TNATA(4,4',4''-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민), Spiro-TAD(2,2',7,7'-테트라키스(n,n-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌), DNTPD(N1,N1'-(비페닐-4,4'-디일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), NPB(N,N'-비스-(1-나프탈레닐)-N,N'-비스-페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민)), NPNPB(N,N'-디페닐-N,N'-디-[4-(N,N-디페닐-아미노)페닐]벤지딘), MeO-TPD(N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤지딘), HAT-CN(1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사카보니트릴) 및/또는 TrisPcz(9,9'-디페닐-6-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-비카바졸)와 같은 별모양의 헤테로환을 포함할 수 있다. 또한, HTL은 유기 정공 수송 매트릭스에서 무기 또는 유기 도펀트로 구성될 수 있는 p-도핑된 층을 포함할 수 있다. 바나듐 산화물, 몰리브덴 산화물 또는 텅스텐 산화물과 같은 전이 금속 산화물이 무기 도펀트로 사용될 수 있다. 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 구리-펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이 금속 착체가 유기 도펀트로 사용될 수 있다.
정공 수송층(HTL) 또는 (존재하는 경우) 전자 차단층(EBL)에 인접하여, 일반적으로 발광층(EML)이 위치한다. 발광층(EML)은 적어도 하나의 발광 분자(즉, 에미터 재료)를 포함한다. 일반적으로, EML은 하나 이상의 호스트 재료(매트릭스 재료라고도 함)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 호스트 재료는 CBP(4,4'-비스-(N-카바졸일)-비페닐), mCP(1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠), mCBP(3,3-디(9H-카바졸-9-일)비페닐), Sif87(디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), CzSi(9-(4-tert-부틸페닐)-3,6-bis(트리페닐실릴)-9H-카바졸), Sif88(디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), DPEPO(비스[2-(디페닐포스피노)페닐]에테르 옥사이드), 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸, T2T(2,4,6-트리스(비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T(2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TST(2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진) 중에서 선택될 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 호스트 재료는 일반적으로 각각의 호스트 재료(들)에 매립된 적어도 하나의 발광 분자의 첫 번째(즉, 최저) 여기 삼중항 상태(T1) 및 첫 번째(즉, 최저) 여기 단일항 상태(S1) 에너지 준위보다 에너지적으로 더 높은 첫 번째(즉, 최저) 여기 삼중항 상태(T1) 및 첫 번째(즉, 최저) 여기 단일항(S1) 에너지 준위를 나타내도록 선택되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 맥락에서 광전자 소자의 적어도 하나의 EML은 적어도 하나의 본 발명에 따른 분자를 포함하는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자의 EML의 바람직한 조성은 본 명세서의 뒷부분에서 더 자세히 후술된다(아래 참조).
발광층(EML)에 인접하여 전자 수송층(ETL)이 위치할 수 있다. 여기에, 임의의 전자 수송 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 벤즈이미다졸, 피리딘, 트리아졸, 옥사디아졸(예를 들어, 1,3,4-옥사디아졸), 포스핀옥사이드 및 설폰과 같은 전자 부족 그룹을 갖는 화합물이 사용될 수 있다. 전자 수송 재료는 또한 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐(TPBi)과 같은 별 모양의 헤테로환 화합물일 수 있다. ETL은 예를 들어 NBphen(2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3(알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1(디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스핀옥사이드), BPyTP2(2,7-디(2,2'-비피리딘-5-일)트리페닐), Sif87(디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), Sif88(디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), BmPyPhB(1,3-비스[3,5-디(피리딘-3-일)페닐]벤젠) 및/또는 BTB(4,4'-비스-[2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아지닐)]-1,1'-비페닐)을 포함할 수 있다. 선택적으로 ETL은 Liq((8-하이드록시퀴놀리나토)리튬)과 같은 재료로 도핑될 수 있다. 전자 수송층(ETL)은 또한 정공을 차단할 수 있거나, 일반적으로 EML과 ETL 사이에 정공 차단층(HBL)이 도입된다.
정공 차단층(HBL)은 예를 들어 BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 = 바토쿠프로인), 4,6-디페닐-2-(3-(트리페닐실릴)페닐)-1,3,5-트리아진, 9,9'-(5-(6-([1,1'-비페닐]-3-일)-2-페닐피리미딘-4-일)-1,3-페닐렌)비스(9H-카바졸), BAlq(비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀린)-(4-페닐페녹시)알루미늄), NBphen(2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3(알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1(디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스피녹사이드), T2T(2,4,6-트리스(비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T(2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), TST(2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진), 및/또는 TCB/TCP(1,3,5-트리스(N-카바졸일)벤졸/1,3,5-트리스(카바졸)-9-일) 벤젠)을 포함할 수 있다..
캐소드층(C)은 전자수송층(ETL)에 인접하게 위치할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 층 C는 금속(예를 들어, Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, LiF, Ca, Ba, Mg, In, W 또는 Pd) 또는 금속 합금을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 실용적인 이유로, 캐소드 층은 Mg, Ca 또는 Al과 같은 (본질적으로) 불투명한 금속으로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐소드 층 C는 또한 흑연 및/또는 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐소드 층 C는 또한 나노스케일의 은 와이어를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.
적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 OLED는 선택적으로 전자 수송층(ETL)과 캐소드 층 C사이에 보호층(전자 주입층(EIL)으로 지칭될 수 있음)을 추가로 포함할 수 있다. 이 층은 불화리튬, 불화세슘, 은, Liq((8-히드록시퀴놀리나토)리튬), Li2O, BaF2, MgO 및/또는 NaF를 포함할 수 있다.
선택적으로, 전자 수송층(ETL) 및/또는 정공 차단층(HBL)은 또한 하나 이상의 호스트 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 특정 문단에서 보다 구체적으로 정의되지 않은 경우, 발광 및/또는 흡수된 광의 색상 지정은 다음과 같다:
보라색: >380-420nm의 파장 범위;
심청색: >420-480nm의 파장 범위;
하늘색: >480-500nm의 파장 범위;
녹색: >500-560nm의 파장 범위;
노란색: >560-580nm의 파장 범위;
주황색: >580-620nm의 파장 범위;
적색: >620-800nm의 파장 범위.
발광 분자(즉, 에미터 재료)와 관련하여 이러한 색상은 주 발광 피크의 최대 발광을 나타낸다. 따라서 예를 들어 심청색 에미터는 >420~480nm 범위의 최대 발광을 갖고, 하늘색 에미터는 >480~500nm 범위의 최대 발광을 가지며, 녹색 에미터는 >500~560nm 범위의 최대 발광을 갖고, 적색 에미터는 >620~800nm 범위의 최대 발광을 갖는다.
심청색 에미터는 바람직하게는 475 nm 미만, 보다 바람직하게는 470 nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 465 nm 미만 또는 심지어 460 nm 미만의 최대 발광을 가질 수 있다. 이는 일반적으로 420 nm 초과, 바람직하게는 430 nm 초과, 보다 바람직하게는 440 nm 초과 또는 심지어 450 nm 초과일 것이다. 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 420 내지 500 nm, 보다 바람직하게는 430 내지 490 nm, 더욱 더 바람직하게는 440 내지 480 nm, 가장 바람직하게는 450 내지 470 nm에서 최대 발광을 나타내며, 일반적으로 실온(즉, (대략) 20 °C )에서1-5 중량%, 바람직하게는 2 중량%의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 폴리(메틸 메타크릴레이트), PMMA, mCBP로 스핀 코팅된 필름 또는 대안적으로 0.001 mg/mL의 본 발명에 따른 유기 분자를 갖는 유기 용매, 바람직하게는 DCM 또는 톨루엔으로부터 측정된다.
추가적인 구현예는 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하고 ITU-R Recommendation BT.2020(Rec. 2020)에 정의되어 있는 바와 같은 원색의 청색(CIEx= 0.131 및 CIEy = 0.046)의 CIEx(= 0.131) 및 CIEy(= 0.046) 색좌표에 가까운 CIEx 및 CIEy 색좌표를 갖는 빛을 방출하고, 따라서 초고해상도 (UHD) 디스플레이, 예를 들어 UHD-TV에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.02 내지 0.30, 바람직하게는 0.03 내지 0.25, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.08 내지 0.18 사이 또는 심지어 0.10 내지 0.15의 CIEx 색좌표 및/또는 0.00 내지 0.45, 바람직하게는 0.01 내지 0.30, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.03 내지 0.15 또는 심지어 0.04 내지 0.10의 CIEy 색좌표를 나타내는, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 OLED에 관한 것이다.
추가적인 구현예는 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하고 1000cd/m2에서 8% 초과, 보다 바람직하게는 10% 초과, 보다 바람직하게는 13% 초과, 더욱 더 바람직하게는 15% 초과 또는 심지어 20% 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나, 420 내지 500 nm, 보다 바람직하게는 430 내지 490 nm, 더욱 더 바람직하게는 440 내지 480 nm, 가장 바람직하게는 450 내지 470 nm에서 최대 발광을 나타내고/나타내거나, 500cd/m2에서 100h 이상, 바람직하게는 200h 이상, 보다 바람직하게는 400 h 이상, 더욱 더 바람직하게는 750 h 이상 또는 심지어 1000 h 이상의 LT80 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다.
녹색 에미터 재료는 바람직하게는 500 내지 560 nm, 보다 바람직하게는 510 내지 550 nm, 보다 더 바람직하게는 520 내지 540 nm에서 최대 발광을 가질 수 있다.
추가적인 바람직한 구현예는 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하고 분명한 색점에서 발광하는 OLED에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 OLED는 좁은 발광 밴드(작은 반치폭(FWHM))를 갖는 빛을 방출한다. 바람직한 구현예에서, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 OLED는 0.30 eV 미만, 바람직하게는 0.25 eV 미만, 보다 바람직하게는 0.20 eV 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.1 eV 미만 또는 0.17 eV 미만의 주 발광 피크의 FWHM를 갖는 광을 방출한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자는 예를 들어 디스플레이에서, 조명 응용 분야의 광원 및 의료 및/또는 미용 응용 분야(예를 들어, 광선 요법)의 광원으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 분자와 추가 재료의 조합
광전자 소자(여기서 바람직하게는 OLED) 내의 임의의 층, 특히 발광층(EML)이 단일 재료 또는 상이한 재료의 조합으로 이루어진다는 것은 당업자의 일반적인 지식의 일부를 형성한다.
예를 들어, 당업자는 EML이 전압(및 전류)이 상기 소자에 인가될 때 발광할 수 있는 단일 재료로 구성될 수 있음을 이해한다. 그러나, 숙련된 기술자는 또한 광전자 소자(여기서 바람직하게는 OLED)의 EML에서 상이한 재료, 특히 하나 이상의 호스트 재료(들)(즉, 매트릭스 재료(들); 여기서 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자에 포함될 때 호스트 재료(들) HB로 지칭됨) 및 적어도 하나가 상기 소자에 전압 및 전류를 인가했을 때 발광성인 하나 이상의 도펀트 재료(즉, 에미터 재료)를 결합하는 것이 유리할 수 있음을 이해한다.
광전자 소자에서 본 발명에 따른 유기 분자의 사용의 바람직한 구현예에서, 상기 광전자 소자는 EML 또는 EML에 직접 인접한 층 또는 이 층들 중 하나 초과의 층에 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함한다.
광전자 소자에서 본 발명에 따른 유기 분자의 사용의 바람직한 구현예에서, 상기 광전자 소자는 OLED이고 EML 또는 EML에 직접 인접한 층 또는 이 층들 중 하나 초과의 층에 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함한다.
광전자 소자에서 본 발명에 따른 유기 분자의 사용의 더욱 더 바람직한 구현예에서, 상기 광전자 소자는 OLED이고 EML에 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함한다.
적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자, 바람직하게는 OLED에 관한 일 구현예에서, 적어도 하나의, 바람직하게는 각각의 본 발명에 따른 유기 분자는 발광층 EML내의 에미터 재료로서 사용되고, 즉, 해당 소자에 전압 (및 전류)가 인가될 때 빛을 방출한다.
당업자에게 공지된 바와 같이, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED)에서 에미터 재료(즉, 발광성 도펀트)로부터의 발광은 여기 단일항 상태(일반적으로 최저 여기 단일항 상태 S1)로부터의 형광 및 여기된 삼중항 상태(일반적으로 최저 여기 삼중항 상태 T1)로부터의 인광을 포함한다.
형광 에미터 F는 (예를 들어 광전자 소자에서) 전자 여기 시에 실온(즉, (대략) 20℃)에서 발광할 수 있으며, 여기서 발광 여기 상태(emissive excited state)는 단일항 상태이다. 형광 에미터는 일반적으로 (예를 들어 전자 정공 재결합에 의한) 초기의 전자 여기가 에미터의 여기 단일항 상태를 제공할 때, 나노초의 시간 척도에서 즉각적인(즉, 직접적인) 형광(prompt fluorescence)을 나타낸다.
본 발명의 맥락에서, 지연 형광 재료는 역 항간 교차(RISC; 즉, 상향 항간 교차 또는 역전 항간 교차)에 의해 여기 삼중항 상태로부터(일반적으로 최저 여기 삼중항 상태 T1로부터) 여기 단일항 상태(일반적으로 최저 여기 단일항 상태 S1)에 도달할 수 있는 재료이며, 또한 이렇게 도달한 여기 단일항 상태(일반적으로 S1)에서 전자 바닥 상태로 돌아올 때 발광할 수 있는 재료이다. 여기 삼중항 상태(일반적으로 T1)에서 발광 여기 단일항 상태(일반적으로 S1)로의 RISC 후에 관찰된 형광 발광이 발생하는 시간 척도(일반적으로 마이크로초 범위)는 직접적인(즉, 즉각적인) 형광이 발생하는 시간 척도(일반적으로 나노초 범위)보다 느리고, 따라서 지연 형광(DF)이라고 한다. 여기 삼중항 상태(일반적으로 T1에서)에서 여기 단일항 상태(일반적으로 S1로의)로의 RISC가 열 활성화를 통해 발생하고, 이렇게 채워진 여기 단일항 상태가 발광하는 경우(지연 형광 발광), 그 과정을 열 활성화 지연 형광(TADF) 이라고 지칭한다. 따라서, TADF 재료는 앞서 설명한 바와 같이 열 활성화 지연 형광(TADF)을 발광할 수 있는 재료이다. 형광 에미터 F의 최저 여기 단일항 상태 에너지 준위 E(S1E)와 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1E) 사이의 에너지 차이 ΔEST가 감소될 때, RISC에 의한 최저 여기 삼중항 상태로부터 최저 여기 단일항 상태의 전환이 고효율로 발생할 수 있다. 따라서, TADF 재료가 일반적으로 작은 ΔEST 값을 가질 것이라는 것은 당업자의 일반적인 지식의 일부를 형성한다(아래 참조). 당업자에게 공지된 바와 같이, TADF 재료는 전술한 바와 같이 그 자체가 여기 삼중항 상태에서 여기 단일항 상태로 RISC하고, 후속하여 TADF를 발광할 수 있는 재료만이 아닐 수 있다. TADF 재료는 사실상 두 종류의 재료, 바람직하게는 두 호스트 재료 HB, 더 바람직하게는 p-호스트 재료 HP 및 n-호스트 재료HN 으로부터 형성되는 엑시플렉스일 수 있음이 당업자에게 공지되어 있다(아래 참조).
(열적으로 활성화된) 지연 형광의 발생은 예를 들어 시간 분해(즉, 과도) 광발광(PL) 측정으로부터 얻은 감쇠 곡선에 기초하여 분석될 수 있다. 이를 위해, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)내의 1-10 중량%, 특히 10 중량%의 각 에미터(즉, 가정된 TADF 재료)의 스핀 코팅된 필름이 샘플로 사용될 수 있다. 분석은 예를 들어 Edinburgh Instruments의 FS5 형광 분광기를 사용하여 수행할 수 있다. 측정 동안 상기 샘플 PMMA 필름이 큐벳에 넣어지고 질소 분위기에서 유지될 수 있다. 데이터 수집은 잘 확립된 시간 상관 단일 광자 계수(TCSPC, 아래 참조) 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 시간 및 신호 강도에서 여러 차수(order)의 크기에 걸친 전체 감쇠 역학(full decay dynamics)을 수집하기 위해, 4개의 시간 영역(200ns, 1μs 및 20μs 및 > 80μs의 더 긴 측정 기간)에서 측정이 수행되고 결합될 수 있다(아래 참조).
TADF 재료는 바람직하게는 상기 전체 감쇠 역학과 관련하여 다음 두 가지 조건을 충족한다:
(i) 감쇠 역학은 두 시간 영역을 나타내며, 하나는 일반적으로 나노초(ns) 범위에 있고, 다른 하나는 일반적으로 마이크로초(μs) 범위에 있다; 및
(ii) 두 시간 영역에서 발광 스펙트럼의 모양이 일치한다;
여기서, 첫 번째 감쇠 영역에서 발광된 광의 일부는 즉각적인 형광으로 간주되고, 두 번째 감쇠 영역에서 발광된 일부는 지연 형광으로 간주된다.
지연 형광과 즉각적인 형광의 비율은 소위 n-값의 형태로 표현될 수 있으며, 이는 하기 식에 따라 각각의 광발광 감쇠를 시간에 따라 적분하여 계산될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, TADF 재료는은 바람직하게는 0.05 보다 큰(n > 0.05), 보다 바람직하게는 0.1보다 큰(n > 0.1), 더욱 더 바람직하게는 0.15보다 큰(n > 0.15), 특히 바람직하게는 0.2보다 큰(n > 0.20), 또는 심지어 0.25보다 큰(n > 0.25) n-값(즉각적인 형광에 대한 지연 형광의 비율)을 나타낸다.
바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 0.05보다 큰(n > 0.05) n-값(즉각적인 형광에 대한 지연 형광의 비율)을 나타낸다.
본 발명의 맥락에서, TADF 재료 EB는 0.4eV 미만, 바람직하게는 0.3eV 미만, 보다 바람직하게는 0.2eV 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.1eV 미만, 또는 심지어 0.05eV 미만의, 최저 여기 단일항 상태 에너지 준위 E(S1E)와 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1E) 사이의 에너지 차이에 해당하는 ΔEST 값을 나타내는 것을 특징으로 한다. TADF 재료 EB의 ΔEST 값을 결정하는 방법은 본 명세서의 뒷부분에 설명되어 있다.
일반적으로 TADF 재료 설계를 위한 한 가지 접근 방식은 HOMO가 분포된 하나 이상의 (전자) 도너(donor) 모이어티 및 LUMO가 분포된 하나 이상의 (전자) 억셉터(acceptor) 모이어티를 본원에서 연결기로 지칭되는 동일한 브리지(bridge)에 공유 부착하는 것이다. TADF 재료 EB는 또한 예를 들어 동일한 억셉터 모이어티에 결합된 두 개 또는 세 개의 연결기를 포함할 수 있고, 추가적인 도너 및 억셉터 모이어티가 이들 두 개 또는 세 개의 연결기 각각에 결합될 수 있다.
하나 이상의 도너 모이어티 및 하나 이상의 억셉터 모이어티는 또한 (연결기의 존재 없이) 서로 직접 결합될 수 있다.
일반적인 도너 모이어티는 디페닐 아민, 인돌, 카바졸, 아크리딘, 페녹사진의 유도체 및 관련 구조이다. 특히, 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템은 예를 들어 인돌로카바졸에 도달하기 위해 전술한 도너 모티프에 융합될 수 있다.
벤젠-, 비페닐기- 및 또한 어느 정도까지의 터페닐기- 유도체가 일반적인 연결기이다.
니트릴 그룹은 TADF 재료의 일반적인 억셉터 모이어티이며 공지된 예는 하기를 포함한다:
(i) 카바졸일 디시아노벤젠 화합물
2CzPN(4,5-디(9H-카바졸-9-일)프탈로니트릴), DCzIPN(4,6-디(9H-카바졸-9-일)이소프탈로니트릴), 4CzPN(3,4,5,6-테트라(9H-카바졸-9-일)프탈로니트릴), 4CzIPN(2,4,5,6-테트라(9H-카바졸-9-일)이소프탈로니트릴), 4CzTPN(2,4,5,6-테트라(9H-카바졸-9-일)테레프탈로니트릴) 및 이의 유도체와 같은 것;
(ii) 카바졸일 시아노피리딘 화합물
4CzCNPy(2,3,5,6-테트라(9H-카바졸-9-일)-4-시아노피리딘) 및 이의 유도체와 같은 것;
(iii) 카바졸일 시아노비페닐 화합물
CNBPCz(4,4',5,5'-테트라(9H-카바졸-9-일)-[1,1'-비페닐]-2,2'-디카보니트릴), CzBPCN(4,4',6,6'-테트라(9H-카바졸-9-일)-[1,1'-비페닐]-3,3'-디카보니트릴), DDCzIPN(3,3',5,5'-테트라(9H-카바졸-9-일)-[1,1'-비페닐]-2,2',6,6'-테트라카보니트릴) 및 그 유도체와 같은 것;
이들 재료에서 하나 이상의 니트릴기는 억셉터 모이어티로서 불소(F) 또는 트리플루오로메틸(CF3)로 대체될 수 있다.
트리아진-, 피리미딘-, 트리아졸-, 옥사디아졸-, 티아디아졸-, 헵타진-, 1,4-디아자트리페닐렌-, 벤조티아졸-, 벤즈옥사졸-, 퀴녹살린- 및 디아자플루오렌-유도체와 같은 질소-헤테로환 또한 TADF 분자 구성에 사용되는 잘 알려진 억셉터 모이어티이다. 예를 들어, 트리아진 억셉터를 포함하는 TADF 분자의 공지된 예는 PIC-TRZ(7,7'-(6-([1,1'-비페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2,4-디일)비스(5-페닐-5,7-디하이드로인돌로[2,3-b]카바졸)), mBFCzTrz(5-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일))페닐)-5H-벤조퓨로[3,2-c]카바졸), 및 DCzTrz (9,9'-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-1,3-페닐렌)비스(9H-카바졸))를 포함한다.
TADF 재료의 다른 일 군은 도너 모이어티(주로 카바졸일 치환기)가 결합된 억셉터 모이어티로서 벤조페논과 같은 디아릴 케톤, 또는 4-벤조일피리딘, 9,10-안트라퀴논, 9H-잔텐-9-온과 같은 (헤테로아릴)아릴 케톤, 및 이의 유도체를 포함한다. 이러한 TADF 분자의 예는 BPBCz(비스(4-(9'-페닐-9H,9'H-[3,3'-비카바졸]-9-일)페닐)메타논), mDCBP((3,5-디(9H-카바졸-9-일)페닐)(피리딘-4-일)메탄온), AQ-DTBu-Cz(2,6-비스(4-(3,6-디-tert-부틸-9H-카바졸-9-yl)페닐)안트라센-9,10-디온) 및 MCz-XT(3-(1,3,6,8-테트라메틸-9H-카바졸-9-일)-9H-잔텐-9-온)을 각각 포함한다.
설폭사이드, 특히 디페닐 설폭사이드 또한 TADF 재료의 구성을 위한 억셉터 모이어티로서 일반적으로 사용되며, 공지된 예로는 4-PC-DPS(9-페닐-3-(4-(페닐설포닐)페닐)-9H-카바졸), DitBu-DPS(9,9'-(설포닐비스(4,1-페닐렌))비스(9H-카바졸)), 및 TXO-PhCz(2-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-티오잔텐-9-온 10,10-디옥사이드)를 포함한다.
형광 에미터 F는 또한 본 명세서에 정의된 바와 같은 TADF를 나타낼 수 있고 심지어 본 명세서에 정의된 바와 같은 TADF 재료 EB일 수 있다는 것이 이해된다. 결과적으로, 본 명세서에 정의된 바와 같은 작은 FWHM 에미터 SB는 또한 본 명세서에 정의된 바와 같은 TADF 재료 EB일 수도 있고 아닐 수도 있다.
인광, 즉 여기 삼중항 상태로부터의(일반적으로 최저 여기 삼중항 상태 T1로부터의) 발광은 스핀-금지 과정이다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 인광은 (분자내) 스핀-궤도 상호작용(소위 (내부) 중원자 효과)을 이용함으로써 촉진(향상)될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 인광 재료(PB)은 실온(즉, 대략 20℃)에서 인광을 발광할 수 있는 인광 에미터이다.
여기서, 인광 발광 재료(PB)는 칼슘(Ca)의 표준 원자량보다 큰 표준 원자량을 갖는 원소 중 적어도 하나의 원자를 포함하는 것이 바람직하다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 맥락에서 인광 재료(PB)는 전이 금속 원자, 특히 아연(Zn)의 표준 원자량보다 큰 표준 원자량을 갖는 원소의 전이 금속 원자를 포함한다. 인광 발광 재료(PB)에 바람직하게 포함되는 전이 금속 원자는 임의의 산화 상태로 존재할 수 있다(또한 각 원소의 이온으로서 존재할 수도 있다).
광전자 소자에 사용되는 인광 재료(PB)가 종종 Ir, Pd, Pt, Au, Os, Eu, Ru, Re, Ag 및 Cu 본 발명의 맥락에서 바람직하게는 Ir, Pt 및 Pd, 보다 바람직하게는 Ir 및 Pt의 착체임은 당업자에게 일반적인 지식이다. 숙련된 기술자는 유기 전계 발광 소자에서 어떤 재료가 인광 재료 PB로 적합한지 및 이들을 합성하는 방법을 알고 있다. 또한, 숙련된 기술자는 발광 소자의 인광 재료로의 사용을 위한 인광 착체의 설계 원리에 익숙하고, 구조적 변화를 통해 착체의 발광을 조정하는 방법을 알고 있다.
숙련된 기술자는 광전자 소자에 사용되는 인광 재료(PB)로 어떤 재료가 적합한지 및 이들을 합성하는 방법을 알고 있다. 이와 관련하여, 숙련된 기술자는 특히 광전자 소자에서 인광 재료(PB)로 사용하기 위한 인광 착물의 설계 원리에 익숙하고 구조적 변화를 통해 착체의 발광을 조정하는 방법을 알고 있다.
본 발명에 따른 유기 분자와 함께 사용될 수 있는 인광 재료(PB)의 예(예를 들어 조성물의 형태로 또는 광전자 소자의 EML에서, 아래 참조)는 최신 기술에 개시되어 있다. 예를 들어, 하기의 금속 착체는 본 발명에 따른 유기 분자와 함께 사용될 수 있는 인광 재료 PB이다:
본 발명의 맥락에서 작은 반치폭(FWHM) 에미터 SB는 0.35eV 이하(≤ 0.35eV), 바람직하게는 0.30 eV 이하(≤ 0.30 eV), 특히 0.25 eV이하(≤ 0.25 eV)의 FWHM을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 임의의 에미터(즉, 에미터 재료)이다. 달리 명시되지 않는 한, 이는 실온(즉, (대략) 20℃)에서 각 에미터의 발광 스펙트럼을 기준으로 판단되며, 일반적으로 폴리(메틸 메타크릴레이트) PMMA 또는 mCBP 중의 1~5중량%, 특히 2중량%의 에미터에서 측정된다. 또는 작은 FWHM 에미터 SB의 발광 스펙트럼은 일반적으로 실온(즉, (대략) 20°C)에서 디클로로메탄 또는 톨루엔 중 0.001-0.2 mg/mL의 에미터 SB가 있는 용액에서 측정할 수 있다.
작은 FWHM 에미터 SB는 형광 에미터 F, 인광 에미터(예를 들어 인광 재료 PB) 및/또는 TADF 에미터(예를 들어 TADF 재료 EB)일 수 있다. 전술한TADF 재료 EB 및 인광 재료 PB의 경우, 발광 스펙트럼은 실온(즉, 약 20°C)에서 폴리(메틸 메타크릴레이트) PMMA내의 10% 중량의 본 발명에 따른 각 재료, EB 또는 PB의 스핀 코팅된 필름으로부터 기록된다.
당업자에게 공지된 바와 같이, 에미터(예를 들어 작은 FWHM 에미터 SB)의 반치폭(FWHM)은 각각의 발광 스펙트럼(형광 에미터에 대한 형광 스펙트럼 및 인광 에미터에 대한 인광 스펙트럼)으로부터 쉽게 결정된다. 기록된 모든 FWHM 값은 일반적으로 주요 발광 피크(즉, 강도가 가장 높은 피크)와 관련이 있다. FWHM(본 명세서에서 바람직하게는 전자 볼트, eV로 기록됨)을 결정하는 수단은 당업자의 일반적인 지식의 일부이다. 예를 들어 발광 스펙트럼의 주요 발광 피크가 발광 스펙트럼에서 나노미터(nm)로 얻은 두 파장 λ1 및 λ2에서 최대 발광의 절반(즉, 최대 발광 강도의 50%)에 도달하는 경우, 전자 볼트(eV) 단위의 FWHM는 일반적으로(또한 본 명세서에서) 하기 식을 사용하여 결정된다.
FWHM [eV] = | - |
본 발명의 맥락에서, 작은 FWHM 에미터 SB는 유기 에미터이며, 이는 본 발명의 맥락에서 어떠한 전이 금속도 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 맥락에서 작은 FWHM 에미터 SB는 주로 수소(H), 탄소(C), 질소(N) 및 붕소(B) 원소로 이루어지지만, 예를 들어 산소(O), 규소(Si), 불소(F) 및 브롬(Br)도 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 맥락에서 작은 FWHM 에미터 SB는 추가로 TADF를 나타내거나 나타내지 않을 수 있는 형광 에미터 F인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 본 발명의 맥락에서 작은 FWHM 에미터 SB는 바람직하게는 하기 요건 중 적어도 하나를 충족시킨다:
(i) 붕소(B)-함유 에미터이며, 이는 각각의 작은 FWHM 에미터 SB내의 적어도 하나의 원자가 붕소(B)임을 의미한다.
(ii) 적어도 2개의 방향족 고리가 함께 융합된 다환 방향족 또는 헤테로방향족 코어 구조를 포함한다(예를 들어, 안트라센, 피렌 또는 이의 아자-유도체).
당업자에게 공지된 바와 같이, EML의 호스트 재료(HB)은 상기 EML을 통해 전자 또는 양전하를 수송할 수 있고 또한 호스트 재료(들)(HB)에 도핑된 적어도 하나의 에미터 재료에 여기 에너지를 전달할 수 있다. 당업자는 광전자 소자(예를 들어, OLED)의 EML에 포함된 호스트 재료 HB가 일반적으로 전압 및 전류를 인가할 때 상기 소자로부터의 발광에 크게 관여하지 않는다는 것을 이해한다. 당업자는 또한 임의의 호스트 재료 HB가 높은 정공 이동도를 나타내는 p-호스트 HP, 높은 전자 이동도를 나타내는 n-호스트 HN 또는 높은 정공 이동도 및 높은 전자 이동도를 모두 나타내는 양극성 호스트 재료 HBP일 수 있다는 사실을 잘 알고 있다.
당업자에게 공지된 바와 같이, EML은 또한 적어도 하나의 p-호스트 HP 및 하나의 n-호스트 HN을 갖는 소위 혼합-호스트 시스템을 포함할 수 있다. 특히, EML은 본 발명에 따른 정확히 하나의 에미터 재료 및 n-호스트 HN로서 T2T(2,4,6-트리스(비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진) 및 p-호스트 HP로서 CBP, mCP, mCBP, 4,6-디페닐-2-(3-(트리페닐실릴)페닐)-1,3,5-트리아진, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로부터 선택된 호스트를 포함하는 혼합 호스트 시스템을 포함할 수 있다.
EML은 적어도 하나의 p-호스트 HP와 하나의 n-호스트 HN이 있는 소위 혼합 호스트 시스템을 포함할 수 있다. 여기서 n-호스트 HN은 피리딘, 피리미딘, 벤조피리미딘, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진 및 1,2,3-트리아진으로부터 유도된 기를 포함하고, p-호스트 HP는 인돌, 이소인돌, 및 바람직하게는 카바졸로부터 유도된 기를 포함한다
당업자는 어떤 재료가 광전자 소자에의 사용에 적합한 호스트 재료인지 알고 있다. 당업계에서 사용되는 임의의 호스트 재료가 본 발명의 맥락에서 적합한 호스트 재료 HB일 수 있음이 이해된다.
본 발명의 맥락에서 p-호스트 재료 HP인 재료 HB의 예는 하기에 나열되어 있다:
본 발명의 맥락에서 n-호스트 재료 HN인 재료 HB의 예는 하기에 나열되어 있다:
당업자는 동일한 층, 특히 동일한 EML에 포함된 임의의 재료뿐만 아니라, 인접 층에 있고 이들 인접 층 사이의 계면에서 매우 근접하게 되는 재료가 함께 엑시플렉스를 형성할 수 있음을 이해한다. 당업자는 엑시플렉스를 형성하는 재료 쌍, 특히 p-호스트 HP 및 n-호스트 HN의 쌍을 선택하는 방법 및 HOMO- 및/또는 LUMO-에너지 레벨 요건을 포함하는 상기 재료 쌍의 두 구성요소에 대한 선택 기준을 알고 있다. 즉, 엑시플렉스 형성이 요구될 수 있는 경우에, 한 구성요소, 예를 들어 p-호스트 재료 HP의 최고 점유 분자 궤도(HOMO)는 다른 구성요소, 예를 들어 n-호스트 재료 HN의 HOMO보다 에너지가 적어도 0.20 eV 더 높을 수 있고, 한 구성요소, 예를 들어 p-호스트 재료 HP의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)는 다른 구성요소, 예를 들어 n-호스트 재료 HN의 LUMO보다 에너지가 적어도 0.20 eV 더 높을 수 있다. 엑시플렉스가 광전자소자, 특히 OLED의 EML에 존재하면 에미터 재료의 기능을 갖고 상기 소자에 전압과 전류가 가해지면 발광할 수 있다는 것은 당업자의 일반적인 지식에 속한다. 당업계에 또한 일반적으로 공지된 바와 같이, 엑시플렉스는 또한 비발광성일 수 있고, 예를 들어 광전자 소자의 EML에 포함되는 경우, 여기 에너지를 에미터 재료에 전달할 수 있다.
당업자에게 공지된 바와 같이, 삼중항-삼중항 소멸(triplet-triplet annihilation(TTA)) 재료가 호스트 재료 HB로 사용될 수 있다. TTA 재료는 삼중항-삼중항 소멸을 가능하게 한다. 삼중항-삼중항 소멸은 바람직하게는 광자 상향 변환을 야기할 수 있다. 따라서, 2개, 3개 또는 그 이상의 광자가 TTA 재료 HTTA의 최저 여기 삼중항 상태(T1TTA)에서 첫 번째 여기 단일항 상태(S1TTA)로의 광자 상향 변환을 용이하게 할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 2개의 광자는 T1TTA에서 S1TTA로의 광자 상향 변환을 용이하게 한다. 따라서 삼중항-삼중항 소멸은 다수의 에너지 전달 단계를 통해 2개(또는 선택적으로 2개 이상)의 저주파수 광자를 1개의 고주파수 광자로 결합할 수 있는 과정일 수 있다.
선택적으로, TTA 재료는 흡수 모이어티, 센서타이저 모이어티 및 발광 모이어티(또는 소멸제 모이어티)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 발광 모이어티는, 예를 들어, 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크라이센, 페릴렌, 아줄렌과 같은 다환 방향족 모이어티일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 다환 방향족 모이어티는 안트라센 모이어티 또는 이의 유도체를 포함한다. 센서타이저 모이어티 및 발광 모이어티는 2개의 상이한 화학적 화합물(즉, 분리된 화학적 실체)에 위치할 수 있거나 하나의 화학적 화합물에 포함된 두 모이어티일 수 있다.
본 발명에 따르면, 삼중항-삼중항 소멸(TTA) 재료는 삼중항-삼중항 소멸에 의해 첫 번째 여기 삼중항 상태 T1N에서 첫 번째 단일항 상태 S1N으로 에너지를 변환한다.
본 발명에 따르면, TTA 재료는 최저 여기 삼중항 상태(T1N)로부터 삼중항-삼중항 소멸을 나타내어 T1N의 에너지의 최대 2배의 에너지를 갖는 삼중항-삼중항 소멸된 첫 번째 여기 단일항 상태 S1N을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에서, TTA 재료는 T1N으로부터 삼중항-삼중항 소멸을 나타내어 T1N 에너지의 1.01 내지 2배, 1.1 내지 1.9배, 1.2 내지 1.5배, 1.4 내지 1.6배, 또는 1.5 내지 2배의 에너지를 갖는 S1N을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "TTA 재료" 및 "TTA 화합물"은 서로 혼용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
일반적인 "TTA 재료"는 Kondakov(Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2015, 373:20140321)에서 설명된 바와 같이, 청색 형광 OLED와 관련된 최신 기술에서 찾을 수 있다. 이러한 청색 형광 OLED는 EML의 주요 구성요소(호스트)로 안트라센 유도체와 같은 방향족 탄화수소를 사용한다.
바람직한 구현예에서, TTA 재료는 센서타이즈드 삼중항-삼중항 소멸(sensitized triplet-triplet annihilation)을 가능하게 한다. 선택적으로, TTA 재료는 하나 이상의 다환 방향족 구조를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, TTA 재료는 적어도 하나의 다환 방향족 구조 및 적어도 하나의 추가 방향족 잔기를 포함한다.
바람직한 구현예에서, TTA 재료는 더 큰 단일항-삼중항 에너지 분할, 즉 적어도 1.1배, 적어도 1.2배, 적어도 1.3배, 적어도 1.5배, 및 바람직하게는 2배 이하의 첫 번째 여기 단일항 상태 S1N과 그것의 최저 여기 삼중항 상태 T1N 사이의 에너지 차이를 갖는다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, TTA 재료 HTTA는 안트라센 유도체이다.
일 구현예에서, 상기 TTA 재료 HTTA는 하기 화학식 4의 안트라센 유도체이고:
화학식 4,
여기서
각각의 Ar은 C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴;
및 C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고; 및
각각의 A1은 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소;
중수소;
C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴;
C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 및
C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C1-C40-(헤테로)알킬.
일 구현예에서, 상기 TTA 재료 HTTA는 하기 화학식 4의 안트라센 유도체이며, 여기서
각각의 Ar은 C6-C20-아릴, C3-C20-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C210-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C20-아릴;
및 C6-C20-아릴, C3-C20-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C10-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C20-헤테로아릴;으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고; 및
각각의 A1은 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다:
수소,
중수소,
C6-C20-아릴, C3-C20-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C10-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C20-아릴,
C6-C20-아릴, C3-C20-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C10-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C20-헤테로아릴; 및
C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C1-C10-(헤테로)알킬.
일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 4의 안트라센 유도체이고, 여기서 A1 중 적어도 하나가 수소이다. 일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 (4)의 안트라센 유도체이고, 여기서 A1 중 적어도 2개가 수소이다. 일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 (4)의 안트라센 유도체이고, 여기서 A1 중 적어도 3개가 수소이다. 일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 (4)의 안트라센 유도체이고, 여기서 모든 A1은 각각 수소이다.
일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 (4)의 안트라센 유도체이고, 여기서 Ar 중 하나는 C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 각각 선택적으로 치환될 수 있는, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐, 트리페닐레닐, 디벤조안트라세닐, 플루오레닐, 벤조플루오레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 벤조나프토퓨라닐, 벤조나프토티오펜일, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오펜일로 이루어진 군으로부터 선택되는 잔기이다.
일 구현예에서, HTTA는 하기 화학식 (4)의 안트라센 유도체이고, 여기서 2개의 Ar 는C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 각각 선택적으로 치환될 수 있는, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐, 트리페닐레닐, 디벤조안트라세닐, 플루오레닐, 벤조플루오레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 벤조나프토퓨라닐, 벤조나프토티오펜일, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오펜일로 이루어진 군으로부터 각각 서로 독립적으로 선택되는 잔기이다.
일 구현예에서, TTA 재료 HTTA는 하기로부터 선택되는 안트라센 유도체이다:
본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 조성물
본 발명의 일 측면은 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은 광전자 소자, 바람직하게는 OLED, 특히 상기 소자의 EML에서 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.
하기에서, 전술한 조성물을 설명할 때, 경우에 따라 각각의 조성물 중 특정 재료의 함량을 백분율 형태로 언급한다. 특정 구현예에 대해 달리 언급하지 않는 한, 모든 백분율은 중량 백분율을 나타내며, 이는 중량에 의한 백분율 또는 중량에 의한 % ((중량/중량), (w/w), wt%)과 동일한 의미를 갖는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어 특정 조성물에서 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자의 함량이 예시적으로 30%라고 언급하는 경우, 이는 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자의(즉, 결합된 이들 모든 분자의) 총 중량이 30중량%을 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 각각의 조성물의 총 중량의 30%를 차지한다. 구성요소의 바람직한 함량을 중량%로 제공함으로써 조성물이 특정될 때마다, 모든 구성요소의 총 함량은 100중량%(즉, 조성물의 총 중량)까지 합산되는 것으로 이해된다.
적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 조성물에 관한 본 발명의 구현예를 설명하는 하기에서, 광전자 소자, 바람직하게는 광전자 소자의 EML에서, 가장 바람직하게는 OLED의 EML에서 상기 조성물을 사용할 때 이들 조성물 내의 구성요소 사이에서 발생할 수 있는 에너지 전달 과정을 언급할 것이다. 당업자는 이러한 여기 에너지 전달 과정이 광전자 소자의 EML에서 조성물을 사용할 때 발광 효율을 향상시킬 수 있음을 이해한다.
적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 조성물을 기술할 때, 특정 재료가 다른 재료와 "다르다"는 점도 지적될 것이다. 이것은 서로 "다른" 재료가 동일한 화학 구조를 갖지 않는다는 것을 의미한다.
일 구현예에서, 조성물은 하기를 포함하거나 하기로 이루어진다:
(a) 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) (a)의 유기 분자와 다른 하나 이상의 호스트 재료 HB, 및
(c) 선택적으로, 하나 이상의 용매.
일 구현예에서, 조성물은 하기를 포함하거나 하기로 이루어진다:
(a) 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) (a)의 유기 분자와 다른 하나 이상의 호스트 재료 HB,
여기서 조성물 중 호스트 재료 HB의 분율(중량%)은 본 발명에 따른 유기 분자의 분율(중량%)보다 높고, 바람직하게는 조성물 중 호스트 재료 HB의 분율(중량%)은 본 발명에 따른 유기 분자의 분율(중량%)보다 2배 이상 더 높다.
일 구현예에서, 조성물은 하기를 포함하거나 하기로 이루어진다:
(a) 본 발명에 따른 유기 분자 0.1-30 중량%, 바람직하게는 0.8-15 중량%, 특히 1.5-5 중량%, 및
(b) 하기 화학식 4에 따른 호스트 재료 HB로서의 TTA 재료:
화학식 4.
일 구현예에서, 조성물은 하기를 포함하거나 하기로 이루어진다:
(a) 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) (a)의 유기 분자와 다른 호스트 재료 HB,
(c) TADF 재료 EB 및/또는 인광 재료 PB.
일 구현예에서, 조성물은 하기를 포함하거나 하기로 이루어진다:
(a) 본 발명에 따른 유기 분자 0.1-20 중량%, 바람직하게는 0.5-12 중량%, 특히 1-5 중량%, 및
(b) 본 발명에 따른 유기 분자와 다른 하나 이상의 호스트 재료 HB 0-98.8 중량%, 바람직하게는 35-94 중량%, 특히 60-88 중량%의, 및
(c) (a)의 유기 분자와 다른 하나 이상의 인광 재료 PB 0.1-20 중량%, 바람직하게는 0.5-10 중량%, 특히 1-3 중량%, 및
(d) (a)의 유기 분자와 다른 하나 이상의 TADF 재료 EB 1-99.8 중량%, 바람직하게는 5-50 중량%, 특히 10-30 중량%, 및
(e) 하나 이상의 용매 0-98.8 중량%, 바람직하게는 0-59 중량%, 특히 0-28 중량%.
추가적인 측면에서, 본 발명은 본원에 기술된 유형의 유기 분자 또는 조성물을 포함하는 광전자 소자, 특히 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 다이오드, 발광 전기화학 셀, OLED 센서, 특히 외부에서 밀폐되지 않은 가스 및 증기 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 레이저 및 하향 변환 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 소자의 형태의 광전자 소자에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 광전자 소자는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지(LEC) 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택된 소자이다.
본 발명의 광전자 소자의 일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자 E는 발광층 EML에서 에미터 재료로서 사용된다.
본 발명의 광전자 소자의 일 구현예에서, 발광층 EML은 본 명세서에 기술된 본 발명에 따른 조성물로 구성된다.
광전자 소자가 OLED인 경우, 예를 들어 다음과 같은 층 구조를 가질 수 있다.
1. 기판
2. 애노드층 A
3. 정공 주입층, HIL
4. 정공 수송층, HTL
5. 전자 차단층, EBL
6. 발광층, EML
7. 정공 차단층, HBL
8. 전자 수송층, ETL
9. 전자 주입층, EIL
10. 캐소드층,
여기서 OLED는 HIL, HTL, EBL, HBL, ETL 및 EIL의 군으로부터 선택되는 각각의 층을 선택적으로 포함하며, 상이한 층들이 병합될 수 있고 OLED는 상기 정의된 각각의 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
또한, 광전자 소자는 일 구현예에서, 습기, 증기 및/또는 가스를 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 손상 노출로부터 소자를 보호하는 하나 이상의 보호 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 소자는 하기의 역전된 층 구조를 갖는 OLED이다:
1. 기판
2. 캐소드층
3. 전자 주입층, EIL
4. 전자 수송층, ETL
5. 정공 차단층, HBL
6. 발광층, B
7. 전자 차단층, EBL
8. 정공 수송층, HTL
9. 정공 주입층, HIL
10. 애노드층 A
여기서 OLED는 HIL, HTL, EBL, HBL, ETL 및 EIL의 군으로부터 선택되는 각각의 층을 선택적으로 포함하며, 상이한 층들이 병합될 수 있고 OLED는 상기 정의된 각각의 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 소자는 적층 구조를 가질 수 있는 OLED이다. 이 구조에서는 OLED가 옆으로 나란히 놓이는 일반적인 배열과 달리 개별 유닛이 서로의 위에 적층된다. 혼합된 광은 적층 구조를 나타내는 OLED에 의하여 생성될 수 있으며, 특히 백색광이 청색, 녹색 및 적색 OLED를 적층함으로써 생성될 수 있다. 또한, 적층 구조를 나타내는 OLED는 전하 생성층(CGL)을 포함할 수 있는데, 이는 일반적으로 2개의 OLED 서브유닛 사이에 위치하며, 일반적으로 n-도핑 및 p-도핑 층으로 구성되고, 일반적으로 하나의 CGL의 n-도핑된 층이 에노드층에 더 가깝게 위치한다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 소자는 애노드와 캐소드 사이에 2개 이상의 발광층을 포함하는 OLED이다. 특히, 이러한 소위 탠덤 OLED는 3개의 발광층을 포함하며, 여기서 하나의 발광층은 적색광을 발광하고, 하나의 발광층은 녹색광을 발광하고, 하나의 발광층은 청색광을 발광하며, 선택적으로 개별적인 발광층들 사이에 전하 생성층, 전하 차단층 또는 전하 수송층과 같은 추가층을 포함할 수 있다. 추가적인 구현예에서, 발광층은 인접하게 적층된다. 추가적인 구현예에서, 탠덤 OLED는 각각의 2개의 발광층 사이에 전하 생성층을 포함한다. 또한, 인접한 발광층 또는 전하 생성층에 의해 분리된 발광층이 합쳐질 수 있다.
상기 기판은 임의의 재료 또는 재료들의 조성물에 의해 형성될 수 있다. 가장 빈번하게는 유리 슬라이드가 기판으로 사용된다. 대안적으로, 얇은 금속 층(예를 들어, 구리, 금, 은 또는 알루미늄 필름) 또는 플라스틱 필름 또는 슬라이드가 사용될 수 있다. 이것은 더 높은 수준의 유연성(flexibility)을 허용할 수 있다. 애노드 층 A는 대부분 (본질적으로) 투명한 필름을 얻게 할 수 있는 재료로 구성된다. OLED로부터의 발광을 허용하기 위해 두 전극 중 적어도 하나는 (본질적으로) 투명해야 하므로, 애노드층 A 또는 캐소드층 C 중 하나는 투명하다. 바람직하게는, 애노드 층 A는 투명 전도성 산화물(TCOs)을 다량 포함하거나 심지어 이로 이루어진다. 이러한 애노드 층 A는 예를 들어 인듐 주석 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, PbO, SnO, 지르코늄 산화물, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물, 흑연, 도핑된 Si, 도핑된 Ge, 도핑된 GaAs, 도핑된 폴리아닐린, 도핑된 폴리피롤 및/또는 도핑된 폴리티오펜을 포함할 수 있다.
애노드 층 A는 (본질적으로) 인듐 주석 산화물(ITO)(예를 들어, (InO3)0.9(SnO2)0.1)로 구성될 수 있다. 투명 전도성 산화물(TCO)로 인해 야기되는 애노드층(A)의 거칠기는 정공 주입층(HIL)을 사용함으로써 상쇄될 수 있다. 또한, HIL은 TCO로부터 정공 수송층(HTL)으로의 유사(quasi) 전하 운반체(즉, 정공)의 수송을 용이하게 한다는 점에서 유사 전하 운반체의 주입을 용이하게 할 수 있다. 정공 주입 층(HIL)은 폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜(PEDOT), 폴리스티렌 설포네이트(PSS), MoO2, V2O5, CuPC 또는 CuI, 특히 PEDOT 및 PSS의 혼합물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 또한 애노드층(A)에서 정공 수송층(HTL)으로 금속이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, HIL은 PEDOT:PSS(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜: 폴리스티렌 설포네이트), PEDOT(폴리-3,4-에틸렌디옥시 티오펜), mMTDATA(4,4',4"-트리스[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민), 스피로-TAD(2,2',7,7'-테트라키스(n,n-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌), DNTPD(N1,N1'-(비페닐-4,4'-디일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), NPB(N,N'-니스-(1-나프탈레닐)-N,N'-비스-페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민), NPNPB(N,N'-디페닐-N,N'-디-[4-(N,N-디페닐-아미노))페닐]벤지딘), MeO-TPD(N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤지딘), HAT-CN(1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌-헥사카르보니트릴) 및/또는 스피로-NPD(N,N'-디페닐-N,N'-비스-(1-나프틸)-9,9'-스피로비플루오렌-2,7-디아민)로 구성될 수 있다.
애노드 층 A 또는 정공 주입층(HIL)에 인접하여 일반적으로 정공 수송층(HTL)이 위치한다. 여기서, 어떠한 정공 수송 화합물도 사용될 수 있다. 예를 들어, 트리아릴아민 및/또는 카바졸과 같은 전자가 풍부한 헤테로방향족 화합물이 정공 수송 화합물로 사용될 수 있다. HTL은 애노드층(A)과 발광층(EML) 사이의 에너지 장벽을 감소시킬 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 또한 전자 차단층(EBL)일 수 있다. 바람직하게는, 정공 수송 화합물은 삼중항 상태 T1의 비교적 높은 에너지 준위를 갖는다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 트리스(4-카바졸일-9-일페닐)아민(TCTA), 폴리-TPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), α-NPD(폴리(4-부틸페닐-디페닐-아민)), TAPC(4,4'-시클로헥실리덴-비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]), 2-TNATA(4,4',4"-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민), Spiro-TAD, DNTPD, NPB, NPNPB, MeO-TPD, HAT-CN 및/또는 TrisPcz(9,9'-디페닐-6-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H,9'H-3,3'-비카바졸)와 같은 별모양의 헤테로환을 포함할 수 있다. 또한, HTL은 유기 정공 수송 매트릭스에서 무기 또는 유기 도펀트로 구성될 수 있는 p-도핑된 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바나듐 산화물, 몰리브덴 산화물 또는 텅스텐 산화물과 같은 전이 금속 산화물이 무기 도펀트로 사용될 수 있다. 유기 도펀트로는, 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 구리-펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이 금속 착체가 예시적으로 사용될 수 있다.
EBL은 예를 들어 mCP(1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠), TCTA, 2-TNATA, mCBP(3,3-디(9H-카바졸-9-일)비페닐), tris-Pcz, CzSi(9-(4-tert-부틸페닐)-3,6-비스(트리페닐실릴)-9H-카바졸), 및/또는 DCB(N,N'-디카바졸일-1,4-디메틸벤젠)를 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)에 인접하여 발광층(EML)이 일반적으로 위치한다. 발광층(EML)은 적어도 하나의 발광 분자를 포함한다. 특히, EML은 적어도 하나의 본 발명에 따른 발광 분자 E를 포함한다. 일 구현예에서, 발광층은 본 발명에 따른 유기 분자만을 포함한다. 일반적으로 EML은 하나 이상의 호스트 재료 H를 추가로 포함한다. 예를 들어, 호스트 재료 H는 CBP(4,4'-비스-(N-카바졸일)-비페닐), mCP, mCBP Sif87(디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), CzSi, Sif88(디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), DPEPO(비스[2-(디페닐포스피노)페닐]에테르옥사이드), 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸, T2T(2,4,6-트리스(비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T(2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TST(2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진) 중에서 선택된다. 호스트 재료 H는 일반적으로 유기 분자의 첫 번째 삼중항(T1) 및 첫 번째 단일항(S1) 에너지 준위보다 에너지적으로 더 높은 첫 번째 삼중항(T1) 및 첫 번째 단일항(S1) 에너지 준위를 나타내도록 선택되어야 한다.
본 발명의 일 구현예에서, EML은 적어도 하나의 정공 지배적 호스트 및 하나의 전자 지배적 호스트를 갖는 소위 혼합 호스트 시스템을 포함한다. 특정 구현예에서, EML은 정확히 하나의 본 발명에 따른 발광 유기 분자 및 전자 지배적 호스트로서 T2T 및 정공 지배적 호스트로서 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸 중 선택된 하나를 포함한다. 추가적인 구현예에서 EML은 50-80 중량%, 바람직하게는 60-75 중량%의 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조퓨란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조퓨라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로부터 선택된 호스트; 10-45 중량%, 바람직하게는 15-30 중량%의 T2T 및 5-40 중량%, 바람직하게는 10-30 중량%의 본 발명에 따른 발광 분자를 포함한다.
발광층(EML)과 인접하여 전자 수송층(ETL)이 위치할 수 있다. 여기에 임의의 전자 수송체가 사용될 수 있다. 예시적으로, 벤즈이미다졸, 피리딘, 트리아졸, 옥사디아졸(예를 들어, 1,3,4-옥사디아졸), 포스핀옥사이드 및 설폰과 같은 전자 부족 화합물이 사용될 수 있다. 전자 수송체는 또한 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐(TPBi)과 같은 별모양의 헤테로환일 수 있다. ETL은 NBphen(2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3(알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1(디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스피녹사이드), BPyTP2(2,7-디(2,2'-비피리딘-5-일)트리페닐), Sif87(디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), Sif88(디벤조[b,d]티오펜-2-일)디페닐실란), BmPyPhB(1,3-비스[3,5-디(피리딘-3-일)페닐]벤젠) 및/또는 BTB(4,4'-비스-[2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아지닐)]-1,1'-비페닐)로 이루어질 수 있다. 선택적으로, ETL은 Liq와 같은 물질로 도핑될 수 있다. 전자 수송층(ETL)은 또한 정공을 차단할 수 있거나, 정공 차단층(HBL)이 도입된다.
HBL은 예를 들어 BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 = 바토쿠프로인), BAlq(비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀린)-(4-페닐페녹시)알루미늄), NBphen(2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Alq3(알루미늄-트리스(8-히드록시퀴놀린)), TSPO1(디페닐-4-트리페닐실릴페닐-포스핀옥사이드), T2T(2,4,6-트리스(비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진), T3T(2,4,6-트리스(트리페닐-3-일)-1,3, 5-트리아진), TST(2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진), 및/또는 TCB/TCP(1,3,5-트리스 (N-카바졸일)벤졸/1,3,5-트리스(카바졸)-9-일)벤젠)을 포함할 수 있다.
전자 수송 층(ETL)에 인접하여 캐소드 층 C가 위치될 수 있다. 캐소드 층 C는 예를 들어 금속(예를 들어, Al, Au, Ag, Pt, Cu, Zn, Ni, Fe, Pb, LiF, Ca, Ba, Mg, In, W 또는 Pd) 또는 금속 합금을 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다. 실용적인 이유로 캐소드 층은 Mg, Ca 또는 Al과 같은 (본질적으로) 불투명한 금속으로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐소드 층 C는 또한 흑연 및/또는 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐소드 층 C는 또한 나노스케일의 은 와이어로 구성될 수 있다.
OLED는 선택적으로 전자 수송층(ETL)과 캐소드층(C) 사이에 보호층(전자 주입층(EIL)으로 지칭될 수 있음)을 추가로 포함할 수 있다. 이 층은 불화리튬, 불화세슘, 은, Liq(8-하이드록시퀴놀리놀라톨리튬), Li2O, BaF2, MgO 및/또는 NaF를 포함할 수 있다.
선택적으로, 전자 수송층(ETL) 및/또는 정공 차단층(HBL)은 또한 하나 이상의 호스트 화합물 H를 포함할 수 있다.
발광층(EML)의 발광 스펙트럼 및/또는 흡수 스펙트럼을 추가로 조정하기 위해, 발광층(EML)은 하나 이상의 추가 에미터 분자 F를 더 포함할 수 있다. 이러한 에미터 분자 F는 당업계에 공지된 임의의 에미터 분자일 수 있다. 바람직하게는 이러한 에미터 분자 F는 본 발명에 따른 분자 E의 구조와 상이한 구조를 갖는 분자이다. 에미터 분자 F는 선택적으로 TADF 에미터일 수 있다. 대안적으로, 에미터 분자 F는 선택적으로 발광층 EML의 발광 스펙트럼 및/또는 흡수 스펙트럼을 이동시킬 수 있는 형광성 및/또는 인광성 에미터 분자일 수 있다. 예시적으로, 삼중항 및/또는 단일항 엑시톤이, 기저 상태 S0로 이완되기 전에, 본 발명에 따른 유기 에미터 분자로부터 에미터 분자 F로 전달되어, 유기 분자에 의해 발광되는 광과 비교하여 일반적으로 적색 편이된 광을 발광할 수 있다. 선택적으로, 에미터 분자 F는 또한 2광자 효과(즉, 최대 흡수의 절반 에너지의 2개 광자의 흡수)를 유발할 수 있다.
선택적으로, 광전자 소자(예를 들어, OLED)는 예를 들어 본질적으로 백색 광전자 소자일 수 있다. 예를 들어, 그러한 백색 광전자 소자는 적어도 하나의 (심)청색 에미터 분자 및 녹색 및/또는 적색 광을 발광하는 하나 이상의 에미터 분자를 포함할 수 있다. 그러면, 또한 선택적으로 전술한 바와 같이 둘 이상의 분자 사이에 에너지 전달이 있을 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 특정 문맥에서 더 구체적으로 정의되지 않는 경우, 발광 및/또는 흡수된 빛의 색상 지정은 다음과 같다:
보라색: >380-420nm의 파장 범위;
심청색: >420-480nm의 파장 범위;
하늘색: >480-500nm의 파장 범위;
녹색: >500-560nm의 파장 범위;
노란색: >560-580nm의 파장 범위;
주황색: >580-620nm의 파장 범위;
적색: >620-800nm의 파장 범위.
에미터 분자와 관련하여 이러한 색상은 최대 발광을 나타낸다. 따라서 예를 들어 심청색 에미터는 >420~480nm 범위의 최대 발광을 갖고, 하늘색 이미터는 >480~500nm 범위의 최대 발광을 가지며, 녹색 에미터는 >500~560nm 범위의 최대 발광을 갖고, 적색 에미터는 >620~800nm 범위의 최대 발광을 갖는다.
심청색 에미터는 바람직하게는 480nm 미만, 보다 바람직하게는 470nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 465nm 미만 또는 심지어 460nm 미만의 최대 발광을 가질 수 있다. 그것은 일반적으로 420 nm 초과, 바람직하게는 430 nm 초과, 보다 바람직하게는 440 nm 초과 또는 심지어 450 nm 초과일 것이다.
녹색 에미터는 560nm 미만, 보다 바람직하게는 550nm 미만, 보다 더 바람직하게는 545nm 미만 또는 심지어 540nm 미만의 최대 발광을 갖는다. 그것은 일반적으로 500 nm 초과, 더 바람직하게는 510 nm 초과, 훨씬 더 바람직하게는 515 nm 초과 또는 심지어 520 nm 초과일 것이다.
따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 1000cd/m2에서 8% 초과, 보다 바람직하게는 10% 초과, 보다 바람직하게는 13% 초과, 더욱 더 바람직하게는 15% 초과 또는 심지어 20% 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나, 420 내지 500 nm, 바람직하게는 430 내지 490 nm, 보다 바람직하게는 440 내지 480 nm, 더욱 더 바람직하게는 450 내지 470 nm에서 최대 발광을 나타내고/나타내거나, 500cd/m2에서 100h 이상, 바람직하게는 200h 이상, 보다 바람직하게는 400 h 이상, 더욱 더 바람직하게는 750 h 이상 또는 심지어 1000 h 이상의 LT80 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.45 미만, 바람직하게는 0.30 미만, 보다 바람직하게는 0.20 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.15 미만 또는 심지어 0.10 미만의 CIEy 색 좌표를 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 측면은 분명한 색점에서 발광하는 OLED에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, OLED는 좁은 발광 밴드(작은 반치폭(FWHM))를 갖는 빛을 방출한다. 일 측면에서, 본 발명에 따른 OLED는 0.25 eV 미만, 바람직하게는 0.20 eV 미만, 보다 바람직하게는 0.17 eV 미만, 더욱 더 바람직하게는 0.15 eV 미만 또는 심지어는 0.13 eV 미만의, 주 발광 피크의 FWHM를 갖는 광을 방출한다.
본 발명의 또 다른 측면은 ITU-R Recommendation BT.2020(Rec. 2020)에 정의되어 있는 바와 같은 원색의 청색(CIEx= 0.131 및 CIEy = 0.046)의 CIEx(= 0.131) 및 CIEy(= 0.046) 색좌표에 가까운 CIEx 및 CIEy 색좌표를 갖는 빛을 방출하고, 따라서 초고해상도 (UHD) 디스플레이, 예를 들어 UHD-TV에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.02 내지 0.30, 바람직하게는 0.03 내지 0.25, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.08 내지 0.18 사이 또는 심지어 0.10 내지 0.15의 CIEx 색좌표 및/또는 0.00 내지 0.45, 바람직하게는 0.01 내지 0.30, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.03 내지 0.15 또는 심지어 0.04 내지 0.10의 CIEy 색좌표를 나타내는, OLED에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 구현예는 ITU-R Recommendation BT.2020(Rec. 2020)에 정의되어 있는 바와 같은 원색의 녹색(CIEx= 0.170 및 CIEy = 0.797)의 CIEx(= 0.170) 및 CIEy(= 0.797) 색좌표에 가까운 CIEx 및 CIEy 색좌표를 갖는 빛을 방출하고, 따라서 초고해상도 (UHD) 디스플레이, 예를 들어 UHD-TV에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이 다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.02 내지 0.30, 바람직하게는 0.03 내지 0.25, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.08 내지 0.18 사이 또는 심지어 0.10 내지 0.15의 CIEx 색좌표 및/또는 0.00 내지 0.45, 바람직하게는 0.01 내지 0.30, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.20 또는 더욱 더 바람직하게는 0.03 내지 0.15 또는 심지어 0.04 내지 0.10의 CIEy 색좌표를 나타내는, OLED에 관한 것이다. 이 맥락에서 "가까운"이라는 용어는 이 단락 끝에 제공된 CIEx 및 CIEy 좌표 범위를 나타낸다. 상업적 응용에서는 일반적으로 상부 발광 소자(상부 전극이 투명함)가 사용되는 반면, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 테스트 소자는 하부 발광 소자(하부 전극과 기판이 투명함)를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.15 내지 0.45, 바람직하게는 0.15 내지 0.35, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.30, 더욱 더 바람직하게는 0.15 내지 0.25 또는 심지어 0.15 내지 0.20의 CIEx 색좌표 및/또는 0.60내지 0.92, 바람직하게는 0.65내지 0.90, 보다 바람직하게는 0.70내지 0.88, 더욱 더 바람직하게는 0.75내지 0.86, 또는 심지어 0.79 내지 0.84의 CIEy 색좌표 나타내는, OLED에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 14500cd/m2에서 8% 초과, 보다 바람직하게는 10% 초과, 보다 바람직하게는 13% 초과, 더욱 더 바람직하게는 15% 초과 또는 심지어 17% 초과, 또는 심지어 20% 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나, 485 nm 내지 560 nm, 바람직하게는 500 nm 내지 560 nm, 보다 바람직하게는 510 nm 내지 550 nm, 더욱 더 바람직하게는 485 nm 내지 560 nm에서 최대 발광을 나타내고/나타내거나, 14500cd/m2에서 100h 이상, 바람직하게는 250h 이상, 보다 바람직하게는 450 h 이상, 더욱 더 바람직하게는 750 h 이상 또는 심지어 1000 h 이상의 LT97 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 구현예에서, 조성물은 실온에서 20% 초과, 바람직하게는 30% 초과, 보다 바람직하게는 35% 초과, 보다 바람직하게는 40% 초과, 보다 바람직하게는 45% 초과, 보다 바람직하게는 50% 초과, 보다 바람직하게는 55% 초과, 더욱 더 바람직하게는 60% 초과 또는 심지어 70% 초과의 광발광 양자 수율(PLQY)을 갖는다.
추가적인 측면에서, 본 발명은 광전자 구성요소를 생산하는 방법에 관한 것이다. 이 경우 본 발명의 유기 분자가 사용된다.
추가적인 측면에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 440nm 내지 470nm의 파장 범위의 광을 생성하는 방법에 관한 것이다:
(i) 본 발명의 유기 분자를 포함하는 광전자 소자를 제공하는 단계 및
(ii) 상기 광전자 소자에 전류를 인가하는 단계.
추가적인 측면에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 510nm 내지 550nm의 파장 범위의 광을 생성하는 방법에 관한 것이다:
(i) 본 발명의 유기 분자를 포함하는 광전자 소자를 제공하는 단계 및
(ii) 상기 광전자 소자에 전류를 인가하는 단계.
광전자 소자, 특히 본 발명에 따른 OLED는 임의의 수단의 기상 증착 및/또는 액상 공정에 의해 제조될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 층은
- 승화 공정을 통하여 제조되거나,
- 유기 기상 증착 공정에 의하여 제조되거나,
- 운반체 가스 승화 공정에 의하여 제조되거나,
- 용액 처리 또는 프린트될 수 있다.
광전자 소자, 특히 본 발명에 따른 OLED를 제조하는데 사용되는 방법이 당업계에 공지되어 있다. 상이한 층들이 후속 증착 공정에 의해 적절한 기판 상에 개별적으로 및 연속적으로 증착된다. 개별적인 층들은 동일하거나 상이한 증착 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
예를 들어, 기상 증착 공정은 열 (공)증발, 화학적 기상 증착 및 물리적 기상 증착을 포함한다. 액티브 매트릭스 OLED 디스플레이의 경우 AMOLED 백플레인이 기판으로 사용된다. 개별적인 층은 적절한 용매를 사용하는 용액 또는 분산액으로부터 처리될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 용액 증착 공정에는 스핀 코팅, 딥 코팅 및 제트 프린팅이 포함된다. 용액 처리는 선택적으로 불활성 분위기(예를 들어, 질소 분위기)에서 수행될 수 있고 용매는 당업계에 공지된 수단에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다.
실시예
일반적인 합성 방식 I
합성을 위한 일반적인 절차:
AAV1: E1(1.00당량), E2(1.0당량), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(CAS: 51364-51-3, 0.01당량), S-Phos(CAS: 657408-07-6, 0.04당량) 및 삼염기 인산칼륨(K3PO4, CAS: 7778-53-2, 3.00 당량)을 질소 분위기 하에 디옥산/물 혼합물에서 100°C에서 2시간 동안 교반하였다. 실온(rt)으로 냉각한 후, 반응 혼합물을 물 및 염수로 세척하였다. 합한 유기층을 MgSO4로 건조시키고, 여과하고, 감압 하에 농축시켰다. 미정제 물질을 재결정화 또는 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 E3를 고체로서 수득하였다.
AAV2: E3(1.00 당량)을 질소 하에 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 용매(1,2-디클로로벤젠)를 첨가하였다. 삼브롬화붕소(CAS: 10294-33-4, 4.00 당량)를 적가하고 밤새 180°C로 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 0°C로 추가로 냉각하였다. DIPEA(CAS: 7087-68-5, 10.00 당량)를 첨가하고 1시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 물로 세척하고 상을 분리한 다음 용매를 감압 하에 제거하였다. 미정제 물질을 컬럼 크로마토그래피 또는 재결정화로 정제하여 P1을 고체로서 수득하였다.
순환 전압 전류법
순환 전압전류도가 디클로로메탄 또는 적합한 용매 및 적합한 지지 전해질(예: 0.1mol/L의 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트) 내에서 유기 분자의 농도가 10-3mol/L인 용액에서 측정된다. 측정은 3전극 조립체(작업 및 상대 전극: Pt 와이어, 기준 전극: Pt 와이어)를 사용하여 질소 분위기에서 실온에서 수행하고 내부 표준으로 FeCp2/FeCp2+를 사용하여 보정한다. 포화 칼로멜 전극(SCE)에 대한 내부 표준으로서 페로센을 사용하여 HOMO 데이터를 교정한다.
밀도 범함수 이론 계산
분자 구조는 BP86 범함수 및 RI(Resolution of identity) 접근법을 사용하여 최적화된다. 여기 에너지는 (BP86) 최적화된 구조를 사용하고 시간의존 DFT(Time-Dependent DFT, TD-DFT) 방법을 채용하여 계산된다. 궤도 및 여기 상태 에너지는 B3LYP 범함수로 계산된다. Def2-SVP 기본 세트및 수치 적분을 위한 m4-grid가 사용된다. Turbomole 프로그램 패키지가 모든 계산에 사용된다.
광물리적 측정
시료 전처리: 스핀 코팅
장치: Spin150, SPS euro.
시료 농도는 10 mg/ml이고, 적절한 용매에 용해된 것이다.
프로그램: 1) 400U/min에서 3초; 1000 U/min에서 20초(1000 Upm/s). 3) 4000 U/min에서 10초(1000 Upm/s). 코팅 후, 필름은 70°C에서 1분 동안 건조된다.
광발광 분광법 및 시간 상관 단일 광자 계수(TCSPC)
정상 상태 발광 분광법은 150W의 Xenon-Arc 램프, 여기 및 발광 단색기, Hamamatsu R928 광전자 증배관 및 시간 상관 단일 광자 계수 옵션이 장착된 Horiba Scientific, Model FluoroMax-4로 측정된다. 표준 보정 맞춤(standard correctionn fits)을 사용하여 발광 및 여기 스펙트럼을 보정한다.
여기 상태 수명은 FM-2013 장비 및 Horiba Yvon TCSPC 허브와 함께 TCSPC 방법을 사용하여 동일한 시스템을 사용하여 결정된다.
여기 소스:
NanoLED 370(파장: 371 nm, 펄스 지속 시간: 1.1 ns)
NanoLED 290(파장: 294nm, 펄스 지속 시간: <1ns)
SpectraLED 310(파장: 314nm)
SpectraLED 355(파장: 355nm).
데이터 분석(지수 맞춤(exponential fit))은 소프트웨어 제품군 DataStation 및 DAS6 분석 소프트웨어를 사용하여 수행된다. 맞춤은 카이제곱 검정(chi-squared-test)을 사용하여 특정된다.
광발광 양자 수율 측정
광발광 양자 수율(PLQY) 측정을 위해 Absolute PL 양자 수율 측정 C9920-03G 시스템(Hamamatsu Photonics)이 사용된다. 양자 수율 및 CIE 좌표는 소프트웨어 U6039-05 버전 3.6.0을 사용하여 결정된다.
최대 발광량은 nm로, 양자는 Φ를 %로, CIE 좌표는 x,y 값으로 표시된다.
PLQY는 다음의 프로토콜을 사용하여 결정된다.
1) 품질 보증: 에탄올 중 안트라센(알려진 농도)이 기준으로 사용된다.
2) 여기 파장: 유기 분자의 흡수 최대값이 결정되고, 이 파장을 사용하여 분자가 여기된다.
3) 측정
샘플에 대한 양자 수율은 질소 대기 하에서 용액 또는 필름에 대해 측정된다. 양자 수율은 질소 분위기에서 용액 또는 필름 시료에 대해 측정된다. 수율은 다음 방정식을 사용하여 계산된다.
여기서 n광자는 광자의 수를 나타내고, Int는 강도를 나타낸다.
광전자 소자의 제조 및 특징
본 발명에 따른 유기 분자를 포함하는 OLED 소자와 같은 광전자 소자는 진공 증착 방법을 통해 제조될 수 있다. 층이 하나보다 많은 화합물을 포함하는 경우, 하나 이상의 화합물의 중량 백분율은 %로 표시된다. 총 중량 백분율 값은 100%가 되므로 값이 지정되지 않은 화합물의 분율은 지정된 값과 100% 간의 차이와 같다.
완전히 최적화되지 않은 OLED는 표준 방법을 사용하고, 전계발광 스펙트럼, 광다이오드에 의해 검출된 광을 사용하여 계산된 세기 및 전류에 의존하는 외부 양자 효율(%)을 측정하여 특징지어진다. OLED 소자의 수명은 일정한 전류밀도에서 동작하는 동안 휘도의 변화로부터 추출된다. LT50 값은 측정 휘도가 초기 휘도의 50%로 감소한 시간에 해당하고, 유사하게 LT80은 측정 휘도가 초기 휘도의 80%로 감소한 시점에 해당하고, LT95는 측정 휘도가 초기 휘도의 95%로 감소한 시점에 해당하는 등이다.
가속 수명 측정이 수행된다(예: 증가된 전류 밀도가 적용됨). 예를 들어, 500cd/m2에서 LT80 값은 하기의 식을 사용하여 결정된다:
여기서 L0는 인가된 전류 밀도에서의 초기 휘도를 나타낸다.
값들은 여러 픽셀(일반적으로 2~8개)의 평균에 해당하며 이러한 픽셀 간의 표준 편차가 제공된다.
HPLC-MS
HPLC-MS 분석은 MS-검출기(Thermo LTQ XL)가 구비된 Agilent의 HPLC(1100 시리즈)에서 수행된다.
일반적인 HPLC 방법의 예는 다음과 같다: Agilent(ZORBAX Eclipse Plus 95 C18, 4.6 x 150mm, 3.5μm HPLC 컬럼)으로부터, 역상 컬럼 4.6mm x 150mm, 입자 크기 3.5μm가 HPLC에 사용된다. HPLC-MS 측정은 하기의 구배에 따라 실온(rt)에서 수행된다.
유속 [ml/분] 시간 [분] A[%] B[%] C[%]
2.5 0 40 50 10
2.5 5 40 50 10
2.5 25 10 20 70
2.5 35 10 20 70
2.5 35.01 40 50 10
2.5 40.01 40 50 10
2.5 41.01 40 50 10
하기의 용매 혼합물을 사용하였다:
용매 A: H2O (90%) MeCN (10%)
용매 B: H2O (10%) MeCN (90%)
용매 C: THF(50%) MeCN (50%)
0.5 mg/mL 농도의 분석물 용액에서 주입 부피 5 μL를 측정을 위해 취한다.
프로브의 이온화는 양성(APCI +) 또는 음성(APCI -) 이온화 모드에서 대기압 화학적 이온화(APCI) 소스를 사용하여 수행된다.
실시예 1
실시예 1을 하기에 따라 합성하였다:
AAV1(39% 수율), 여기서
을 E1으로서 사용하였고, 1-브로모-9H-피리도[3,4-b]인돌(CAS 159898-15-4)을 E2로서 사용하였다;
및 AAV2.
MS(LC-MS, APCI 이온 소스): rt(체류시간): 4.47분에 587m/z.
실시예 1(톨루엔 중 0.001mg/mL)의 최대 발광은 441nm이고, CIEx 좌표는 0.16, CIEy 좌표는 0.07이다. 광발광 양자 수율(PLQY)은 47%이다. 실시예 1의 몰흡광계수 ε는 37000 M-1cm-1이다.
본 발명의 유기 분자/올리고머의 추가 예

Claims (15)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 구조를 포함하는 유기 분자:

    화학식 I
    화학식 I 중,
    X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7은 N 및 CRa로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    Ra는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, B(R5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
    C1-C40-알킬,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-티오알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알케닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알키닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C6-C60-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고;
    R5는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, N(R6)2, OR6, Si(R6)3, B(OR6)2, B(R6)2, OSO2R6, CF3, CN, F, Br, I,
    C1-C40-알킬,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
    C1-C40-알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
    C1-C40-티오알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
    C2-C40-알케닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
    C2-C40-알키닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R6)2, Ge(R6)2, Sn(R6)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR6, P(=O)(R6), SO, SO2, NR6, O, S 또는 CONR6로 치환되고;
    C6-C60-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고; 및
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6로 치환되고;
    R6은 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, OPh, CF3, CN, F,
    C1-C5-알킬,
    여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
    C1-C5-알콕시,
    여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
    C1-C5-티오알콕시,
    여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
    C2-C5-알케닐,
    여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
    C2-C5-알키닐,
    여기서 선택적으로 하나 이상의 수소 원자는 독립적으로, 중수소, CN, CF3 또는 F로 치환되고;
    C6-C18-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환되고;
    C2-C17-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환되고;
    N(C6-C18-아릴)2;
    N(C2-C17-헤테로아릴)2, 및
    N(C2-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴);
    여기서 선택적으로, 임의의 치환기 Ra, R5 및 R6은 독립적으로 하나 이상의 치환기 Ra, R5 및/또는 R6과 함께 단환 또는 다환, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성하고;
    여기서 고리 a, 고리 b 및/또는 고리 c는 선택적으로 연결기 L에 의해 연결되고,
    여기서 L은 단일 결합, *-O-*, *-S-*, *-B(Ra)-*, *-N(Ra)-*, *-C(Ra)2 -* 및 *-Si(Ra)2- 로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 각 *는 이웃 원자와의 결합 부위를 나타내고;
    여기서 X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7 중 적어도 하나가 N이다.
  2. 제1항에 있어서,
    X1, X2, X3, X4, X5, X6 및 X7 중 정확히 하나가 N인 유기 분자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하기 화학식 V의 구조를 포함하는 유기 분자:

    화학식 V
    화학식 V 중,
    Rd는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
    C1-C40-알킬,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-티오알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알케닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알키닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C6-C60-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환된다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 VI의 구조를 포함하는 유기 분자:

    화학식 VI
    화학식 VI 중,
    Re는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
    C1-C40-알킬,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-티오알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알케닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알키닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C6-C60-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환된다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 VII의 구조를 포함하는 유기 분자:

    화학식 VII
    화학식 VII 중,
    Rf는 각각의 경우에 하기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고:
    수소, 중수소, N(R5)2, OR5, Si(R5)3, B(OR5)2, OSO2R5, CF3, CN, F, Br, I,
    C1-C40-알킬,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C1-C40-티오알콕시,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알케닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C2-C40-알키닐,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R5C=CR5, C≡C, Si(R5)2, Ge(R5)2, Sn(R5)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR5, P(=O)(R5), SO, SO2, NR5, O, S 또는 CONR5로 치환되고;
    C6-C60-아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환되고; 및
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5로 치환된다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 III-1의 구조를 포함하는 유기 분자:

    화학식 III-1.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    R5 및 Ra는 각각의 경우에 수소(H), 메틸(Me), i-프로필(CH(CH3)2)(iPr), t-부틸(tBu), 페닐(Ph), CN, CF3 및 디페닐아민(NPh2)으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되는 유기 분자.
  8. 하기를 포함하는 조성물:
    (a) 특히 에미터 형태의, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자, 및
    (b) 상기 유기 분자와 상이한 호스트 재료, 및
    (c) 선택적으로, 염료 및/또는 용매.
  9. 제8항에 있어서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.8 내지 15 중량%, 특히 1.5 내지 5 중량%으로 함유하는 조성물.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 호스트 재료는 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 포함하는 조성물:

    화학식 4
    화학식 4 중,
    각각의 Ar은,
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴; 및
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고; 및
    각각의 A1은
    수소;
    중수소;
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴;
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 및
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C1-C40-(헤테로)알킬으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 특히 발광 에미터로서 포함하거나, 또는 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 광전자 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광전자 소자는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 광전자 소자:
    · 유기 다이오드,
    · 유기 발광 다이오드(OLED),
    · 발광 전기화학 전지,
    · OLED-센서,
    · 유기 태양 전지,
    · 유기 트랜지스터,
    · 유기 전계 효과 트랜지스터,
    · 유기 레이저,
    · 하향 변환 소자.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 포함하는 호스트 재료를 포함하는 광전자 소자.

    화학식 4
    화학식 4 중,
    각각의 Ar은,
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴; 및
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고; 및
    각각의 A1은
    수소;
    중수소;
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C6-C60-아릴;
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C3-C57-헤테로아릴; 및
    C6-C60-아릴, C3-C57-헤테로아릴, 할로겐 및 C1-C40-(헤테로)알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 잔기로 선택적으로 치환된 C1-C40-(헤테로)알킬으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된다.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 기판,
    - 애노드,
    - 캐소드, 및
    - 발광층을 포함하고,
    상기 애노드 또는 상기 캐소드는 상기 기판상에 배치되고,
    상기 발광층은 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고, 상기 유기 분자 또는 상기 조성물을 포함하는 광전자 소자.
  15. 440 nm 내지 470 nm 또는 510 nm 내지 550 nm 파장 범위의 광을 생성하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 광 발생 방법:
    (i) 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광전자 소자를 제공하는 단계; 및
    (ii) 상기 광전자 소자에 전류를 인가하는 단계.
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