KR20240037324A - 광전자 소자용 유기 분자 - Google Patents

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KR20240037324A
KR20240037324A KR1020247006159A KR20247006159A KR20240037324A KR 20240037324 A KR20240037324 A KR 20240037324A KR 1020247006159 A KR1020247006159 A KR 1020247006159A KR 20247006159 A KR20247006159 A KR 20247006159A KR 20240037324 A KR20240037324 A KR 20240037324A
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세바스티앙 덕
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삼성디스플레이 주식회사
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

하기 화학식 I의 구조를 갖는 유기 분자:

화학식 I
Z는 독립적으로 직접 결합, NRa, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Ra 및 Rb는 독립적으로 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-헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.

Description

광전자 소자용 유기 분자
본 발명은 발광 유기 분자, 올리고머 단위로서 복수의 이와 같은 유기 분자를 포함하는 올리고머 및 유기 발광 다이오드(OLED) 및 기타 광전자 소자에서의 이들의 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 순수한 유기 분자로서, 즉, 광전자 소자에 사용되는 것으로 알려진 금속 착물과 달리 어떠한 금속 이온도 포함하지 않는다. 그러나 본 발명의 유기 분자는 준금속, 특히, B, Si, Sn, Se 및/또는 Ge을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 유기 분자는 노란색, 주황색 또는 적색 스펙트럼 범위에서 최대 발광(emission maxima)를 나타낸다. 상기 유기 분자는 특히 570 nm 및 800 nm 사이, 바람직하게는 580 nm 및 700 nm 사이, 더욱 바람직하게는 590 nm 및 690 nm 사이, 그리고 보다 더욱 바람직하게는 610 nm 및 665 nm 사이에서 최대 발광(emission maxima)를 나타낸다. 본 발명에 따른 유기 분자의 광발광 양자 수율은, 특히, 30 % 이상이다. 광전자 소자, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED)에서 본 발명에 따른 유기 분자의 사용은 소자의 더 높은 효율 또는 발광의 반치폭(FWHM)으로 표현되는 더 높은 색순도를 가져온다. 해당 OLED는 공지된 에미터 물질 및 비슷한 색상을 갖는 OLED보다 더 높은 안정성을 갖는다.
본 발명에 따른 유기 분자
본 발명은 제1 측면에서 하기 화학식 I의 구조를 포함하거나 이로 이루어진 유기 분자에 관한 것이다:
화학식 I
Z는 각각의 경우에 서로 독립적으로 직접 결합, NRa, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Ra 및 Rb는 각각의 경우에 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 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 R5으로 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 R5으로 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 R5으로 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 R5으로 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-알키닐기,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 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-아릴기,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 치환되고;
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 치환되고;
R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 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 R6으로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6,C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고;
C2-C57-헤테로아릴,
이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6으로 치환되고;
R6는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택되고:
수소, 중수소, OPh (Ph = 페닐), 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;
선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환된 C6-C18-아릴;
선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환된 C2-C17-헤테로아릴;
N(C6-C18-아릴)2;
N(C2-C17-헤테로아릴)2; 및
N(C2-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴);
여기서 임의의 치환기 Ra, Rb, R5, 및 R6은 독립적으로 하나 이상의 치환기 Ra, Rb, R5, 및/또는 R6와 함께 모노시클릭, 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 Ia, 화학식 Ib 또는 화학식 Ic의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 Ia 화학식 Ib 화학식 Ic.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 Id, 화학식 Ie 또는 화학식 If의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 Id 화학식 Ie 화학식 If.
바람직한 구현예에서, Z는 각각의 경우에 서로 독립적으로 NRa 및 O로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 II-1 및 화학식 II-2의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 II-1 화학식 II-2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIa.
본 발명의 일 구현예에서, Ra는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
수소,
Me,
iPr,
tBu,
CN,
CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명의 일 구현예에서, R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
수소,
Me,
iPr,
tBu,
CN,
CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IIa-1의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIa-1.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IIa-2, 화학식 IIa-3, 화학식 IIa-4 또는 화학식 IIa-5의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIa-2 화학식 IIa-3
화학식 IIa-4 화학식 IIa-5.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIa-1의 구조를 포함하거나 이로 이루어지고, 여기서 인접한 Ra 치환기는 독립적으로 모노시클릭, 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 IIb-1, 화학식 IIb-2, 화학식 IIb-3 또는 화학식 IIb-4의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IIb-1 화학식IIb-2
화학식 IIb-3 화학식 IIb-4.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 화학식 III의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 III.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IVa, 화학식 IVb, 화학식 IVc, 화학식 IVd, 화학식 IVe 및 화학식 IVf의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IVa 화학식 IVb
화학식 IVc 화학식 IVd
화학식 IVe 화학식 IVf.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 V의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 V.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 V-1, 화학식 V-2 또는 화학식 V-3의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 V-1 화학식 V-2
화학식 V-3.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 IVa, 화학식 IVb, 화학식 IVc, 화학식 IVd, 화학식 IVe 또는 화학식 IVk의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 IVa 화학식 IVb
화학식 IVc 화학식 IVd
화학식 IVe 화학식 IVf
화학식 IVg 화학식 IVh
화학식 IVi 화학식 IVj
화학식 IVk.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 V-3의 구조를 포함하거나 이로 이루어지고, 여기서 인접한 Ra 치환기는 독립적으로 모노시클릭, 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 V-3a의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 V-3a.
본 발명의 일 구현예에서, Rb는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
수소,
Me,
iPr,
tBu,
CN,
CF3,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
및 N(Ph)2.
본 발명은 또한 광전자 소자에서 에미터로서 사용하기 위한 올리고머를 제공한다. 상기 올리고머는 화학식 VI로 표시되는 복수(즉, 2, 3, 4, 5, 또는 6)의 단위들을 포함하거나 이로 구성된다:
화학식 VI.
상기 올리고머는 이량체 내지 육량체 (m = 2 내지 6), 특히 이량체 내지 삼량체 (m = 2 또는 3), 또는 바람직하게는 이량체 (m = 2)이다. 상기 올리고머는
- 화학식 VI로 표시되는 복수의 단위를 갖는 형태일 수 있거나,
- 화학식 VI로 표시되는 복수의 단위가 단일 결합, 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라센기, 피렌기, 피리딘기, 피리미딘기 또는 트리아진기로 이루어진 군으로부터 선택된 연결기를 통해 연결된 형태일 수 있거나,
- 화학식 VI-AB에 따른 단위에 포함된 고리 a 및/또는 고리 b가 상기 올리고머의 적어도 하나의 다른 인접한 단위와 공유되도록 복수의 단위가 연결된 형태일 수 있거나,
화학식 VI-AB
- 임의의 단위의 고리 a 및/또는 고리 b가 상기 올리고머의 인접한 단위의 고리 a 및/또는 고리 b와 융합되도록 상기 올리고머의 단위들이 연결된 형태일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 유기 분자는 하기 화학식 VIIIa 또는 화학식 VIIIb의 구조를 포함하거나 이로 이루어진다:
화학식 VIIIa
화학식 VIIIb.
정의
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "시클릭 그룹"은 임의의 모노시클릭 모이어티, 바이시클릭 모이어티 또는 폴리시클릭 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "고리" 및 "고리 시스템"은 임의의 모노시클릭 모이어티, 바이시클릭 모이어티 또는 폴리시클릭 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "카보시클(탄소환)"은 시클릭 코어 구조가 수소는 물론 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 치환될 수 있는, 탄소 원자만을 포함하는 임의의 시클릭 그룹으로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다. 용어 "카보시클릭(탄소환형)"은 형용사로서 시클릭 코어 구조가 수소는 물론 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 치환될 수 있는, 탄소 원자만을 포함하는 시클릭 그룹을 지칭하는 것으로 이해된다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "헤테로시클(복소환)"은 시클릭 코어 구조가 탄소 원자뿐만 아니라 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 임의의 시클릭 그룹으로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다. 용어 "헤테로시클릭(복소환형)"은 형용사로서 시클릭 코어 구조가 탄소 원자뿐만 아니라 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 시클릭 그룹을 지칭하는 것으로 이해된다. 헤테로원자는 특정 실시예에서 달리 언급되지 않는 한, 각각의 경우에 동일하거나 상이할 수 있고, N, O, S 및 Se으로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 본 발명의 단락에서 헤테로시클에 포함된 모든 탄소 원자 또는 헤테로원자는 물론 수소 또는 본 발명의 특정 구현예에서 정의된 임의의 다른 치환기로 치환될 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "방향족 고리 시스템"은 임의의 바이시클릭 또는 폴리시클릭 방향족 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "헤테로방향족 고리 시스템"은 임의의 바이시클릭 또는 폴리시클릭 헤테로방향족 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템을 언급할 때 "융합된(fused)"이라는 용어는 "융합된" 방향족 또는 헤테로방향족 고리가 양 쪽 고리 시스템의 일부인 적어도 하나의 결합을 공유한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 나프탈렌(또는 치환기로 언급될 때 나프틸) 또는 벤조티오펜(또는 치환기로 언급될 때 벤조티페닐)은 본 발명의 단락에서 융합된 방향족 고리 시스템으로 간주되며, 여기에서 두 개의 벤젠 고리(나프탈렌의 경우) 또는 티오펜 및 벤젠(벤조티오펜의 경우)은 하나의 결합을 공유한다. 또한, 이러한 단락에서 결합을 공유하는 것은 각각의 결합을 구축하는 2개의 원자를 공유하는 것을 포함하는 것으로 이해될 수 있고, 융합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템은 하나의 방향족 또는 헤테로방향족 시스템으로 이해될 수 있다. 또한, 융합된 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템(예: 피렌에서)을 구성하는 방향족 또는 헤테로방향족 고리에 의해 하나 초과의 결합이 공유될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 지방족 고리 시스템도 융합될 수 있으며, 이는 융합된 지방족 고리 시스템이 방향족이 아니라는 점을 제외하고는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "아릴" 및 "방향족"은 임의의 모노시클릭, 바이시클릭 또는 폴리시클릭 방향족 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다. 따라서, 아릴기는 6 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하고, 헤테로아릴기는 5 내지 60개의 방향족 고리 원자를 함유하며, 그 중 적어도 하나는 헤테로원자이다. 그럼에도 불구하고, 본 출원 전반에 걸쳐 방향족 고리의 원자 수는 특정 치환기의 정의에서 아래 첨자로 된 수로 주어질 수 있다. 특히, 헤테로방향족 고리는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함한다. 또한, 용어 "헤테로아릴" 및 "헤테로방향족"은 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 임의의 모노시클릭, 바이시클릭 또는 폴리시클릭 헤테로-방향족 모이어티로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다. 특정 구현예에서 달리 언급되지 않는 한, 헤테로원자는 각각의 경우에 동일하거나 상이할 수 있고, N, O, S 및 Se으로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 따라서, 용어 "아릴렌"은 다른 분자 구조에 대한 2개의 결합 부위를 보유함으로써 링커 구조로서 작용하는 2가 치환기를 지칭한다. 본 예시의 구현예에서 본 명세서의 상기 정의와 달리 정의되는 경우, 예를 들어, 방향족 고리 원자의 수 또는 헤테로원자의 수가 주어진 정의와 다른 경우에는 상기 예시의 구현예에서 정의한 정의가 적용된다. 본 발명에 따르면, 축합된(condensed, annulated) 방향족 또는 헤테로방향족 폴리시클은 축합 반응을 통해 폴리시클을 형성한 2 개 이상의 단일 방향족 또는 헤테로방향족 시클로 만들어진다.
특히, 본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 용어 "아릴기" 또는 "헤테로아릴기"는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 디하이드로피렌, 크라이센, 페릴렌, 플루오란텐, 벤즈안트라센, 벤즈페난트렌, 테트라센, 펜타센, 벤즈피렌, 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 디벤조푸란, 티오펜, 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜, 셀레노펜, 벤조셀레노펜, 이소벤조셀레노펜, 디벤조셀레노펜; 피롤, 인돌, 이소인돌, 카바졸, 인돌로카바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7,-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 페노티아진, 페노옥사진, 피라졸, 인다졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 나프토이미다졸, 페난트로이미다졸, 피리도이미다졸, 피라지노이미다졸, 퀴녹살리노이미다졸, 옥사졸, 벤즈옥사졸, 나프토옥사졸, 안트로옥사졸, 페난트로옥사졸, 이소옥사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 1,3,5―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, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸 또는 이들 그룹의 조합으로부터 유도된, 방향족 또는 헤테로방향족 기의 임의의 위치를 통해 결합될 수 있는 기를 포함한다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는, 고리 시스템을 언급할 때 "지방족"이라는 용어는 지방족은 가장 넓은 의미로 이해될 수 있으며, 고리 시스템을 구성하는 고리 중 어느 것도 방향족 또는 헤테로 방향족이 아닌 것을 의미한다. 이러한 고리 시스템은 하나 이상의 방향족 고리에 융합되어, 지방족 고리 시스템의 코어 구조에 포함된 일부(그러나 전부는 아님) 탄소 원자 또는 헤테로 원자가 부착된 방향족 고리의 일부가 되는 것으로 이해된다.
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "알킬기"는 임의의 선형, 분지형 또는 환형 알킬 치환기로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다. 특히, 용어 "알킬"은 치환기 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, 아다만틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 1,1-디메틸-n-헥스-1-일, 1,1-디메틸-n-헵트-1-일, 1,1-디메틸-n-옥트-1-일, 1,1-디메틸-n-덱-1-일, 1,1-디메틸-n-도덱-1-일, 1,1-디메틸-n-테트라덱-1-일, 1, 1-디메틸-n-헥사덱-1-일, 1,1-디메틸-n-옥타덱-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-덱-1-일, 1,1-디에틸-n-도덱-1-일, 1,1- 디에틸-n-테트라덱-1-일, 1,1-디에틸-n-헥사덱-1-일, 1,1-디에틸-n-옥타덱-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
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "알케닐"은 선형, 분지형 및 환형 알케닐 치환기를 포함한다. 용어 알케닐기는 예를 들어 치환기인 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐 또는 시클로옥타다이에닐을 포함한다.
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "알키닐"은 선형, 분지형 및 환형 알키닐 치환기를 포함한다. 용어 알키닐기는 예를 들어 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 헵티닐 또는 옥티닐을 포함한다.
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "알콕시"는 선형, 분지형 및 환형 알콕시 치환기를 포함한다. 용어 알콕시기는 예를 들어 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시 및 2-메틸부톡시를 포함한다.
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "티오알콕시"는 선형, 분지형 및 환형 티오알콕시 치환기를 포함하며, 여기서 예시적인 알콕시기의 O는 S로 치환된다.
상기 및 본원에서 사용되는, 용어 "할로겐" 및 "할로"는 바람직하게는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드로서 가장 넓은 의미로 이해될 수 있다.
분자 단편이 치환기이거나 다른 모이어티에 부착된 것으로 기술될 때 그것이 단편(예: 나프틸, 디벤조푸릴) 인 것처럼 쓰이거나 온전한 분자인 것처럼(예: 나프탈렌, 디벤조푸란) 쓰일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 치환기 또는 부착된 단편을 지정하는 이러한 상이한 방식은 동등한 것으로 간주된다.
본원에 언급된 임의의 구조에 포함된 모든 수소 원자(H)는 각각의 경우에 서로 독립적일 수 있으며, 이를 구체적으로 나타내지 않고 중수소(D)로 대체될 수 있다. 수소를 중수소로 대체하는 것은 일반적인 관행이며 당업자에게는 명백하다. 따라서 이를 달성할 수 있고 일부 리뷰 논문이 이들을 설명하는데 있어서의 수많은 알려진 방법들이 있다. (참조를 위한 예: A. Michelotti, M. Roche, Synthesis 2019, 51(06), 1319-1328, DOI: 10.1055/s-0037-1610405; J. Atzrodt, V. Derdau, T. Fey, J. Zimmermann, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46(15), 7744-7765, DOI: 10.1002/anie.200700039; Y. Sawama, Y. Monguchi, H. Sajiki, Synlett 2012, 23(7), 959-972, DOI: 10.1055/s-0031-1289696.).
분자 단편이 치환기이거나 다른 모이어티에 부착된 것으로 기술될 때 그것이 단편(예: 나프틸, 디벤조푸릴) 인 것처럼 쓰이거나 온전한 분자인 것처럼(예: 나프탈렌, 디벤조푸란) 쓰일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 치환기 또는 부착된 단편을 지정하는 이러한 상이한 방식은 동등한 것으로 간주된다.
본 발명의 일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 실온에서, 유기 분자의 유기 용매(특히 디클로로메탄(DCM), 톨루엔 또는 클로로포름) 용액 또는 유기 분자1 - 5 중량%, 특히 2 중량%의 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA) 필름 내에서, 가시광선 또는 근자외선 범위(예를 들어, 0.35 eV 미만, 바람직하게는 0.30 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.26 eV 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0.22 eV 미만 또는 심지어 0.18 eV 미만의 반치폭에서 380 nm 내지 800 nm의 파장 범위)에서 발광 피크를 갖는다.
제1 여기 삼중항 상태 T1의 에너지는 일반적으로 77 K의 저온에서 발광 스펙트럼의 시작(onset)으로부터 결정된다. 상기 인광은 일반적으로 2% 에미터 및 98% PMMA의 필름 또는 유기 용매(특히, DCM, 톨루엔 또는 클로로포름) 내 정상-상태 스펙트럼에서 볼 수(visible) 있다. 따라서, 상기 삼중항 에너지는 인광 스펙트럼의 시작(onset)으로 결정될 수 있다. 형광 에미터 분자의 경우, 제1 여기 삼중항 상태 T1의 에너지는 77 K에서 지연된 발광 스펙트럼의 시작(onset)으로부터 결정된다.
실온에서, 0.001 mg/mL의 본 발명에 따른 유기 분자와 유기 용매(특히, 디클로로메탄(DCM), 톨루엔 또는 클로로포름)의 용액에서, 본 발명에 따른 유기 분자의 광발광 양자 수율은 특히, 30 % 이상, 바람직하게는 50 % 초과, 더욱 바람직하게는 70 % 초과, 보다 더욱 바람직하게는 80 % 초과 또는 심지어 90 % 초과이다.
발광 스펙트럼의 시작은 발광 스펙트럼에 대한 접선과 x축의 교차점을 계산하여 결정된다. 발광 스펙트럼의 접선은 발광 밴드의 고에너지 측과 발광 스펙트럼의 최대 강도의 최대 절반 지적에서 설정된다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자는 에너지적으로 최대 발광치에 가까운 발광 스펙트럼의 시작(onset)을 갖는다. 예를 들어, 톨루엔 또는 DCM 내 0.001 mg/mL인 본 발명에 따른 유기 분자는 실온에서 상기 발광 스펙트럼의 시작(onset) 및 상기 최대 발광의 에너지 사이의 에너지 차이는 0.14 eV 미만, 바람직하게는 0.13 eV 미만, 또는 심지어 0.12 eV 보다 미만인 반면, 유기 분자의 반치폭(FWHM)은 0.35 eV 미만, 바람직하게는 0.30 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.26 eV 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0.22 eV 또는 심지어 0.18 eV 미만이다.
본 발명의 추가적인 측면 및 구현예
본 발명의 추가적인 측면은 광전자 소자에서 발광 에미터 또는 흡수체, 및/또는 호스트 물질 및/또는 전자 수송 물질, 및/또는 정공 수송 물질, 및/또는 정공 저지 물질로서의 본 발명의 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
바람직한 구현예는, 광전자 소자에서 발광 에미터로서의 본 발명에 따른 유기 분자의 용도에 관한 것이다.
상기 광전자 소자는 가장 넓은 의미에서 가시광선 또는 근자외선(UV) 범위, 즉, 380 내지 800 nm의 파장 범위에서 광을 방출하기에 적합한 유기 물질을 기반으로 하는 임의의 소자로 이해될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 광전자 소자는 가시광선 범위, 즉 400 nm 내지 800 nm의 광을 방출할 수 있다.
이러한 용도와 관련하여, 광전자 소자는 보다 구체적으로 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
· 유기 발광 다이오드(OLED),
· 발광 전기화학 전지,
· OLED 센서, 특히 주변과 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).
이러한 용도의 바람직한 구현예에서, 광전자 소자는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지(LEC), 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 소자이다.
용도의 경우, 광전자 소자, 특히 OLED에서 발광층 내 본 발명에 따른 유기 분자의 분율은 0.1 중량% 내지 99 중량%, 보다 특히 1 중량% 내지 80 중량%이다. 대안적인 구현예에서, 발광층에서 유기 분자의 비율은 100 중량%이다.
일 구현예에서, 발광층은 본 발명에 따른 유기 분자뿐만 아니라, 삼중항(T1) 및 단일항(S1) 에너지 준위가 상기 유기 분자의 삼중항(T1) 및 단일항(S1) 준위 보다 에너지적으로 높은 호스트 물질을 포함한다.
호스트 물질(들) H B
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 포함된 하나 이상의 호스트 물질 HB중 임의의 것은 높은 정공 이동성을 나타내는 p-호스트 HP, 높은 전자 이동성을 나타내는 n-호스트 HN, 또는 높은 정공 이동성 및 높은 전자 이동성 모두를 나타내는 양극성 호스트 물질 HBP일 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 p-호스트 HP는 에너지 EHOMO(HP)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(HP)를 갖고, 여기서 바람직하게는 -6.1 eV ≤ EHOMO(HP) ≤ -5.6 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 p-호스트 HP는 에너지 ELUMO(HP)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 LUMO(HP)를 갖고, 여기서 바람직하게는 -2.6 eV ≤ ELUMO(HP)이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 p-호스트 HP는 최저 여기 단일항 상태 에너지 준위 E(S1p-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는 E(S1p-H) ≥ 3.0 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 p-호스트 HP는 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1p-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는 E(T1p-H) ≥ 2.7 eV이다.
본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 포함되는 호스트 물질 HB에 대해 앞서 정의된 임의의 요건 또는 바람직한 특징은 바람직하게는 본 발명에 따른 p-호스트 HP에 대하여도 유효한 것으로 이해된다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 하기 식 (6) 내지 (9)로 표현되는 관계식이 적용된다:
E(S1p-H) > E(S1E) (6)
E(S1p-H) > E(S1S) (7)
E(T1p-H) > E(T1S) (8)
E(T1p-H) > E(T1E) (9).
따라서, p-호스트 HP의 최저 여기 단일항 상태 S1p-H는 TADF 물질 EB의 최저 여기 단일항 상태 S1E보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. p-호스트 HP의 최저 여기 단일항 상태 S1p-H는 임의의 작은 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 단일항 상태 S1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. p-호스트 HP의 최저 여기 삼중항 상태 T1p-H는 임의의 작은 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 삼중항 상태 T1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. P-호스트HP의 최저 여기 삼중항 상태 T1p-H는 TADF 물질 EB의 최저 여기 삼중항 상태 T1E보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 n-호스트 HN은 에너지 EHOMO(HN)을 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(HN)을 갖고, 여기서 바람직하게는 EHOMO(HN) ≤ -5.9 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 n-호스트 HN은 에너지 ELUMO(HN)을 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(HN)을 갖고, 여기서 바람직하게는 -3.5 eV ≤ ELUMO(HN) ≤ -2.9 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 n-호스트 HN은 최저 여기 단일항 상태 에너지 준위 E(S1n-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는 E(S1n-H) ≥ 3.0 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 n-호스트 HN은 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1n-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는E(T1n-H) ≥ 2.7 eV이다.
본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 포함되는 호스트 물질 HB에 대해 앞서 정의된 요건 또는 바람직한 성질은 바람직하게는 본 발명에 따른 n-호스트 HN에 대하여도 유효한 것으로 이해된다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 하기 식 (10) 내지 (13)으로 표현되는 관계식이 적용된다:
E(S1n-H) > E(S1E) (10)
E(S1n-H) > E(S1S) (11)
E(T1n-H) > E(T1S) (12)
E(T1n-H) > E(T1E) (13).
따라서, n-호스트 HN의 최저 여기 단일항 상태 S1n-H는 TADF 물질 EB의 최저 여기 단일항 상태 S1E보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. n-호스트 HN의 최저 여기 단일항 상태 S1n-H는 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 단일항 상태 S1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. n-호스트 HN의 최저 여기 삼중항 상태 T1n-H는 작은 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 삼중항 상태 T1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. 바람직하게는, 임의의 n-호스트 HN의 최저 여기 삼중항 상태 T1n-H는 임의의 TADF 물질 EB의 최저 여기 삼중항 상태 T1E보다 에너지가 더 높다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 양극성 호스트 HBP는 에너지 ELUMO(HBP)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(HBP)를 갖고, 여기서 바람직하게는 -3.5 eV ≤ ELUMO(HBP) ≤ -2.9 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 양극성 호스트 HBP는 최저 여기 단일항 상태 에너지 E(S1bp-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는 E(S1bp-H) ≥ 3.0 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 선택적으로 포함되는 양극성 호스트 HBP는 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1bp-H)를 갖고, 여기서 바람직하게는 E(T1bp-H) ≥ 2.7 eV이다.
본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B 중 임의의 것에 포함되는 호스트 물질 HB에 대해 앞서 정의된 요건 또는 바람직한 성질은 바람직하게는 본 발명에 따른 양극성 호스트 HBP에 대하여도 유효한 것으로 이해된다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 하기 식 (14) 내지 (17)로 표현되는 관계식이 적용된다:
E(S1bp-H) > E(S1E) (14)
E(S1bp-H) > E(S1S) (15)
E(T1bp-H) > E(T1S) (16)
E(T1bp-H) > E(T1E) (17).
따라서, 양극성 호스트 HBP의 최저 여기 단일항 상태 S1bP-H는 TADF 물질 EB의 최저 여기 단일항 상태 S1E보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. 양극성 호스트 HBP의 최저 여기 단일항 상태 S1bp-H는 임의의 작은 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 단일항 상태 S1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. 양극성 호스트 HBP의 최저 여기 삼중항 상태 T1bp-H는 임의의 작은 FWHM 에미터 SB의 최저 여기 삼중항 상태 T1S보다 에너지가 더 높은 것이 바람직하다. 바람직하게는, 임의의 양극성 호스트 HBP의 최저 여기 삼중항 상태 T1bp-H는 임의의 TADF 물질 EB의 최저 여기 삼중항 상태 T1E보다 에너지가 더 높다.
TADF 물질(들) E B
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 하나 이상의 임의의 열활성화 지연형광(TADF) 물질 EB는 0.4eV 미만, 바람직하게는 0.3eV 미만, 보다 바람직하게는 0.2eV 미만, 보다 더 바람직하게는 0.1eV 미만, 또는 심지어 0.05eV 미만의, 최저 여기 단일항 상태 S1E 및 최저 여기 삼중항 상태 T1E 사이의 에너지 차이에 해당하는 ΔEST 값을 나타내는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 TADF 물질 EB의 ΔEST는 실온(RT)에서 최저 여기 삼중항 상태 T1E로부터 최저 여기 단일항 상태 S1E의 열적 재분포(thermal repopulation)(상향 항간 교차 또는 역항간 교차, RISC 라고도 함)을 허용하기에 바람직하게는 충분히 작다.
본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B에 포함된 작은 FWHM 에미터 SB는 선택적으로 또한 0.4 eV 미만의 ΔEST 값을 가질 수 있고, 열 활성화 지연 형성(TADF)을 나타낼 수 있음이 이해된다. 그러나, 본 발명의 맥락의 임의의 작은 FWHM 에미터 SB에 대하여, 이것은 단지 선택적인 특징일 뿐이다. 추가적으로, TADF 물질 EB는 주로 적어도 하나의 작은 FWHM 에미터 SB로 에너지를 전달하는 에너지 펌프로서 기능하는 반면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 발광 밴드에 대한 주된 기여는 바람직하게는 적어도 하나의 작은 FWHM 에미터 SB의 발광에 기인할 수 있다는 점에서, 본 발명의 맥락에서 TADF 물질 EB는 본 발명의 맥락에서 작은 FWHM 에미터 SB와 바람직하게는 상이하다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 포함된 TADF 물질 EB는 에너지 EHOMO(EB)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(EB)를 갖고, 여기서 바람직하게는 -6.0 eV ≤ EHOMO(EB) ≤ -5.8 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 포함된 TADF 물질 EB는 에너지 ELUMO(EB)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(EB)를 갖고, 여기서 바람직하게는 -3.4 eV ≤ ELUMO(EB) ≤ -3.0 eV이다
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 포함된 TADF 물질 EB는 최저 여기 단일항 상태 에너지 준위 E(S1E)를 갖고, 여기서 바람직하게는 2.5 eV ≤ E(S1E) ≤ 2.8 eV이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 소자의 적어도 하나의 발광층 B중 임의의 것에 포함된 TADF 물질 EB는, 그 바람직한 범위가 위에서 언급된 ΔEST의 바람직한 범위와 조합하여 위에서 언급된 단일항 상태 에너지 준위 E(S1E)의 바람직한 범위에 의해 정의될 수 있는, 최저 여기 삼중항 상태 에너지 준위 E(T1E)를 갖는다.
본 발명의 추가적인 측면은 하기를 포함하거나 이로 이루어진 조성물에 관한 것이다:
(a) 특히 에미터 형태인, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) 상기 본 발명에 따른 유기 분자와 상이한, 하나 이상의 삼중항-삼중항 소멸 (TTA) 호스트 물질, 및
(c) 선택적으로 하나 이상의 TADF 물질,
(d) 선택적으로 하나 이상의 염료 및/또는 하나 이상의 용매.
본 발명의 추가적인 측면은 하기를 포함하거나 이로 이루어진 조성물에 관한 것이다:
(a) 특히 에미터 형태인, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) 상기 본 발명에 따른 유기 분자와 상이한, 하나 이상의 호스트 물질, 및
(c) 하나 이상의 TADF 물질.
본 발명의 추가적인 측면은 하기를 포함하거나 이로 이루어진 조성물에 관한 것이다:
(a) 특히 에미터 형태인, 적어도 하나의 본 발명에 따른 유기 분자, 및
(b) 상기 본 발명에 따른 유기 분자와 상이한, 하나 이상의 호스트 물질, 및
(c) 하나 이상의 인광 물질.
특정 구현예에서, 상기 발광층 EML은 하기를 포함하거나 이로 이루어진 조성물을 포함한다(또는 필수적으로 이루어진다):
(i) 0.1-10 중량%, 바람직하게는 0.5-5 중량%, 특히 1-3 중량%의 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자;
(ii) 5-99 중량%, 바람직하게는 15-85 중량%, 특히20-75 중량%의 적어도 하나의 호스트 화합물 H; 및
(iii) 0.9-94.9 중량%, 바람직하게는 14.5-80 중량%, 특히 24-77 중량%의 본 발명에 따른 분자의 구조와 상이한 구조를 갖는 적어도 하나의 추가적인 호스트 화합물 D; 및
(iv) 선택적으로, 0-94 중량%, 바람직하게는 0-65 중량%, 특히0-50 중량%의 용매; 및
(v) 선택적으로, 0-30 중량%, 특히 0-20 중량%, 바람직하게는 0-5 중량%의 본 발명에 따른 분자의 구조와 상이한 구조를 갖는 적어도 하나의 추가적인 에미터 분자 F.
하나 이상의 TTA 호스트 물질을 포함하는 조성물
바람직한 구현예에서, 본 발명의 광전자 소자에서, 상기 발광층 B는 하기를 포함한다(또는 이루어진다):
(i) 10-84 중량%의 TTA 물질
(ii) 0-30 중량%의 TADF 물질 EB; 및
(iii) 0.1-10 중량%의 본 발명에 따른 에미터; 및 선택적으로
(iv) 0-89.9 중량%의 하나 이상의 용매.
바람직한 구현예에서, 상기 (i) 내지 (iv)의 백분율 숫자의 합은 100 중량%이다.
다른 바람직한 구현예에서, 본 발명의 광전자 소자에서, 상기 발광층 B는 하기를 포함한다(또는 이루어진다):
(i) 56-90 중량%의 TTA 물질
(ii) 0-5 중량%의 TADF 물질 EB; 및
(iii) 0.5-5 중량%의 본 발명에 따른 에미터; 및 선택적으로
(iv) 0-43.5 중량%의 하나 이상의 용매.
바람직한 구현예에서, 상기 (i) 내지 (iv)의 백분율 숫자의 합은 100 중량%이다.
하나 이상의 TADF 물질을 포함하는 조성물
바람직한 구현예에서, 상기 발광층 B는 하기를 포함한다:
(i) 10-89.9 중량%의 하나 이상의 p-호스트 화합물 HP;
(ii) 0-79.9 중량%의 하나 이상의 n-호스트 화합물 HN;
(iii) 10-50 중량%의 하나 이상의 TADF 물질 EB; 및
(iv) 0.1-10 중량%의 하나 이상의 본 발명에 따른 에미터; 및
(v) 0-89.9 중량%의 하나 이상의 용매.
일 구현예에서, 상기 발광층 B는 하기를 포함한다:
(i) 22-87.5 중량%의 하나 이상의 p-호스트 화합물 HP;
(ii) 선택적으로, 0-65.5 중량%의 하나 이상의 n-호스트 화합물 HN;
(iii) 12-40 중량%의 하나 이상의 TADF 물질 EB; 및
(iv) 0.5-5 중량%의 하나 이상의 본 발명에 따른 에미터; 및
(v) 0-65.5 중량%의 하나 이상의 용매.
하나 이상의 인광 물질을 포함하는 조성물
바람직한 구현예에서, HN이 선택적인 경우, 본 발명의 광전자 소자에서, 발광층 B는 하기를 포함한다(또는 이루어진다):
(i) 10-84.9 중량%의 p-호스트 화합물 HP;
(ii) 0-84.9 중량%의 n-호스트 화합물 HN;
(iii) 5-15 중량%의 인광 물질 EB; 및
(iv) 0.1-10 중량%의 본 발명에 따른 에미터; 및 선택적으로
(v) 0-84.9 중량%의 하나 이상의 용매.
바람직한 구현예에서, HN이 선택적인 경우, 본 발명의 광전자 소자에서, 발광층 B는 하기를 포함한다(또는 이루어진다):
(i) 22-70.5 중량%의 p-호스트 화합물 HP;
(ii) 0-70.5 중량%의 n-호스트 화합물 HN;
(iii) 5-10 중량%의 인광 물질 EB; 및
(iv) 0.5-5 중량%의 본 발명에 따른 에미터; 및 선택적으로
(v) 0-72.5 중량%의 하나 이상의 용매.
바람직하게는, 호스트 화합물 H로부터 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자로 에너지가 전이될 수 있다. 특히 호스트 화합물 H의 제1 여기 삼중항 상태 T1(H)로부터 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자 E의 제1 여기 삼중항 상태 T1(E)으로 전이 및/또는 호스트 화합물 H의 제1 여기 단일항 상태 S1(H)로부터 하나 이상의 본 발명에 따른 유기 분자 E의 제1 여기 단일항 상태 S1(E)으로 전이될 수 있다.
일 구현예에서, 호스트 화합물 H는 -5 내지 -6.5 eV 범위의 에너지 EHOMO(H)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(H)를 갖고, 적어도 하나의 추가적인 호스트 화합물 D는 에너지 EHOMO(D)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(D)를 갖고, 여기서 EHOMO(H) > EHOMO(D)이다.
추가적인 구현예에서, 호스트 화합물 H는 에너지 ELUMO(H)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(H)를 갖고, 적어도 하나의 추가적인 호스트 화합물 D는 ELUMO(D)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)를 갖고, 여기서 ELUMO(H) > ELUMO(D)이다.
일 구현예에서, 호스트 화합물 H는 에너지 EHOMO(H)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(H) 및 에너지 ELUMO(H)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(H)을 갖고,
적어도 하나의 추가적인 호스트 화합물 D는 에너지 EHOMO(D)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(D) 및 에너지 ELUMO(D)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)를 갖고,
본 발명에 따른 유기 분자 E는 에너지 EHOMO(E)를 갖는 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(E) 및 에너지 ELUMO(E)를 갖는 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(E)를 갖고,
여기서,
EHOMO(H) > EHOMO(D)이고, 본 발명에 따른 유기 분자 E의 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(E)의 에너지 준위 EHOMO(E)와 호스트 화합물 H의 최고 점유 분자 오비탈 HOMO(H)의 에너지 준위 EHOMO(H) 사이의 차이가 -0.5 eV 및 0.5 eV 사이, 더욱 바람직하게는 -0.3 eV 및 0.3 eV 사이, 보다 더욱 바람직하게는 -0.2 eV 및 0.2 eV 사이 또는 심지어 -0.1 eV 및 0.1 eV 사이이고;
ELUMO(H) > ELUMO(D)이고, 본 발명에 따른 유기 분자 E의 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(E)의 에너지 준위 ELUMO(E)와 적어도 하나의 추가적인 호스트 화합물 D의 최저 비점유 분자 오비탈 LUMO(D)의 에너지 준위 ELUMO(D) 사이의 차이가 -0.5 eV 및 0.5 eV 사이, 더욱 바람직하게는 -0.3 eV 및 0.3 eV 사이, 보다 더욱 바람직하게는 -0.2 eV 및 0.2 eV 사이 또는 심지어 -0.1 eV 및 0.1 eV 사이이다.
본 발명에 일 구현예에서, 상기 호스트 화합물 D 및/또는 상기 호스트 화합물 H는 열 활성화 지연 형광 (TADF) 물질이다. TADF 물질은2500　cm-1 미만의, 제1 여기 단일항 상태 S1E 및 제1 여기 삼중항 상태 T1E 사이의 에너지 차이에 해당하는, ΔEST　값을 나타낸다. 바람직하게는 상기 TADF 물질은 3000　cm-1 미만, 더욱 바람직하게는 1500　cm-1 미만, 보다 더욱 바람직하게는1000　cm-1 미만 또는 심지어 500　cm-1 미만의 ΔEST　값을 나타낸다.
일 구현예에서, 상기 호스트 화합물 D는 TADF 물질이고, 상기 호스트 화합물 H는 2500 cm-1 초과의 ΔEST　값을 나타낸다. 특정 구현예에서, 상기 호스트 화합물 D는 TADF 물질이고, 상기 호스트 화합물 H는 CBP, mCP, mCBP, 9-[3-(디벤조푸란-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조푸란-2-일l)페닐]-9H-카바졸, 9-[3-(디벤조티오펜-2-일)페닐]-9H-카바졸, 9-[3,5-비스(2-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 구현예에서, 상기 호스트 화합물 H는 TADF 물질이고, 상기 호스트 화합물 D는 2500 cm-1 초과의 ΔEST　값을 나타낸다. 특정 구현예에서, 상기 호스트 화합물 H는 TADF 물질이고, 상기 호스트 화합물 D는 T2T (2,4,6-트리스(3-비페닐)-1,3,5-트리아진), T3T (2,4,6-트리스(3-트리페닐)-1,3,5-트리아진) 및/또는 TST (2,4,6-트리스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-1,3,5-트리아진)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가적인 구현예에서, 본 발명은 유기 분자 또는 여기에 설명된 유형의 조성물을 포함하는 광전자 소자에 관한 것이고, 보다 구체적으로 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서(특히 주변과 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)로 이루어진 군으로부터 선택되는 소자의 형태에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 광전자 소자는 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기 화학 전지(LEC), 및 발광 트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택된 소자이다.
본 발명의 광전자 소자의 일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 분자 E는 발광층 EML에서 발광 물질로 사용된다.
본 발명의 광전자 소자의 일 구현예에서, 발광층 EML은 여기에 설명된 본 발명에 따른 조성물로 이루어진다.
광전자 소자가 OLED일 때, 그것은, 예를 들면, 하기의 층 구조를 가질 수 있고:
1. 기판
2. 애노드 층 A
3. 정공 주입층, HIL
4. 정공 수송층, HTL
5. 전자 저지층, EBL
6. 발광층, EML
7. 정공 저지층, HBL
8. 전자 수송층, ETL
9. 전자 주입층, EIL
10. 캐소드 층,
여기서, OLED는 HIL, HTL, EBL, HBL, ETL, 및 EIL의 군으로부터 선택되는 각각의 층을 선택적으로만 포함하고, 상이한 층들은 병합될 수 있고, OLED는 상기 정의된 각각의 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
또한, 일 구현예에서, 광전자 소자는 예를 들어, 습기, 증기 및/또는 가스를 포함하는 환경의 유해한 종에 대한 손상 노출로부터 소자를 보호하는 하나 이상의 보호층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 소자는 하기의 역전된 층(inverted layer) 구조를 갖는 OLED이고:
1. 기판
2. 캐소드 층
3. 전자 주입층, EIL
4. 전자 수송층, ETL
5. 정공 저지층, HBL
6. 발광층, B
7. 전자 저지층, 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 선택적으로만 포함하고, 상이한 층들은 병합될 수 있고, OLED는 상기 정의된 각각의 층 유형의 하나 초과의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 광전자 소자는 적층 구조를 나타낼 수 있는 OLED이다. 이 구조에서는 OLED가 나란히 배치되는 일반적인 배열과 달리, 개별 소자가 서로 위에 쌓인다. 혼합광은 적층 구조를 나타내는 OLED에서 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-도핑 층으로 구성되며, n-도핑 층은 일반적으로 애노드층에 더 가깝게 위치한 하나의 CGL이다.
본 발명의 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 방출하고, 하나의 발광층은 녹색광을 방출하고, 하나의 발광층은 청색광을 방출하고, 선택적으로 전하 생성층, 개별 발광층 사이의 차단층 또는 수송층과 같은 추가적인 층을 포함할 수 있다. 추가적인 구현예에서, 발광층은 인접하게 적층된다. 추가적인 구현예에서, 탠덤 OLED는 각각 2개의 발광층 사이에 전하 생성층을 포함한다. 또한, 인접한 발광층 또는 전하 생성층에 의해 분리된 발광층이 병합될 수 있다.
상기 기판은 임의의 물질 또는 물질들의 조성물에 의해 형성될 수 있다. 가장 빈번하게는 유리 슬라이드가 기판으로서 사용된다. 대안적으로, 얇은 금속 층(예를 들어, 구리, 금, 은 또는 알루미늄 필름) 또는 플라스틱 필름이나 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 물질로 이루어진다. OLED로부터의 발광을 허용하기 위해 두 전극 중 적어도 하나는 (본질적으로) 투명해야 하므로, 애노드 층 A 또는 캐소드 층 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 이루어질 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'-(페닐-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)으로 구성될 수 있다.
애노드 층 A 또는 정공 주입 층(HIL)에 인접하여 일반적으로 정공 수송 층(HTL)이 위치한다. 여기에 임의의 정공 수송 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 트리아릴아민 및/또는 카바졸과 같은 전자가 풍부한 헤테로방향족 화합물이 정공 수송 화합물로서 사용될 수 있다. HTL은 애노드층(A)과 발광층(EML) 사이의 에너지 장벽을 감소시킬 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 또한 전자 저지층(EBL)일 수 있다. 바람직하게는, 정공 수송 화합물은 비교적 높은 에너지 준위의 삼중항 상태 T1을 갖는다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 TCTA(트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민), poly-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 별 모양의 헤테로환을 포함할 수 있다. 또한, HTL은 유기 정공-수송 매트릭스 내의 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 도펀트로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 구리-펜타플루오로벤조에이트(Cu(I)pFBz) 또는 전이 금속 착체가 유기 도펀트로서 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, 전형적으로 발광층(EML)이 위치한다. 발광층(EML)은 적어도 하나의 발광 분자를 포함한다. 특히, EML은 적어도 하나의 본 발명에 따른 발광 분자 E를 포함한다. 일 구현예에서, 발광층은 단지 본 발명에 따른 유기 분자만을 포함한다. 일반적으로, EML은 하나 이상의 호스트 물질 H을 추가적으로 포함한다. 예를 들어, 호스트 물질 H는 CBP(4,4'-비스-(N-카바졸일)-비페닐), mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), mCBP(3,3- di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl), Sif87(디벤조[b,d]티오펜-2-일트리페닐실란), CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-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 선택된다. 호스트 물질 H는 일반적으로 제1 삼중항(T1) 및 제1 단일항(S1) 에너지 준위를 나타내도록 선택되어야 하고, 이는 유기 분자의 제1 삼중항(T1) 및 제1 단일항(S1)에너지 준위보다 에너지적으로 높다.
본 발명의 일 구현예에서, EML은 적어도 하나의 정공 지배적 호스트와 하나의 전자 지배적 호스트를 갖는 소위 혼합 호스트 시스템을 포함한다. 특정 구현예에서, EML은 본 발명에 따른 정확히 하나의 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-디벤조푸라닐)페닐]-9H-카바졸 및 9-[3,5-비스(2-디벤조티오페닐)페닐]-9H-카바졸로부터 선택된 호스트를 포함하는 혼합 호스트 시스템을 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-디벤조푸라닐)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)에 인접하여, 전자 수송층(ETL)이 위치할 수 있다. 여기에 임의의 전자 수송체가 사용될 수 있다. 예시적으로, 벤즈이미다졸, 피리딘, 트리아졸, 트리아진, 옥사디아졸(예를 들어, 1,3,4-옥사디아졸), 포스핀옥사이드 및 설폰과 같은 전자가 부족한 화합물이 사용될 수 있다. 전자 수송체는 또한 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐(TPBi)과 같은 별 모양의 헤테로시클일 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-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)를 포함할 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), 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-트리페닐실릴페닐포스피녹사이드), 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-카바졸릴)벤졸/1,3,5-트리스(카바졸)-9-일)벤젠)을 포함할 수 있다.
전자 수송층(ETL)에 인접하여 캐소드층 C가 위치할 수 있다. 캐소드층 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 캐소드층은 또한 Mg, Ca 또는 Al과 같은 (본질적으로) 불투명한 금속으로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐소드층 C는 또한 흑연 및/또는 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐소드층 C는 또한 나노스케일의 은 와이어를 포함하거나 이로 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-히드록시퀴놀리놀라토 리튬), Li2O, BaF2, MgO 및/또는 NaF를 포함할 수 있다.
선택적으로, 전자 수송층(ETL) 및/또는 정공 저지층(HBL)은 또한 하나 이상의 호스트 화합물 H을 포함할 수 있다.
발광층 EML의 발광 스펙트럼 및/또는 흡수 스펙트럼을 추가로 변경하기 위해, 발광층 EML은 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 형광 및/또는 인광 에미터 분자일 수 있다. 예를 들어, 삼중항 및/또는 단일항 엑시톤은 유기 분자에 의해 방출된 빛과 비교하여 일반적으로 적색 편이된 빛을 방출함으로써 바닥 상태 S0로 완화되기 전에 본 발명에 따른 유기 에미터 분자로부터 에미터 분자 F로 전달될 수 있다. 선택적으로, 에미터 분자 F는 또한 2광자 효과(즉, 흡수 최대 에너지의 절반의 2광자의 흡수)를 유발할 수 있다.
선택적으로, 광전자 소자(예를 들어, OLED)는 예를 들어 본질적으로 백색 광전자 소자일 수 있다. 예를 들어, 이러한 백색 광전자 소자는 적어도 하나의 (심)청색 에미터 분자 및 녹색 및/또는 적색 광을 방출하는 하나 이상의 에미터 분자를 포함할 수 있다. 그런 다음, 전술한 바와 같이 2개 이상의 분자 사이에 선택적으로 에너지 전달이 있을 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 특정 문단에서 보다 구체적으로 정의되지 않은 경우, 방출 및/또는 흡수된 광의 색상 지정은 다음과 같다:
보라색: >380-420 nm의 파장 범위;
심청색: >420-480 nm의 파장 범위;
하늘색: >480-500 nm의 파장 범위;
녹색: >500-560 nm의 파장 범위;
노란색: >560-580 nm의 파장 범위;
주황색: >580-620 nm의 파장 범위;
적색: >620-800 nm의 파장 범위.
에미터 분자와 관련하여 이러한 색상은 최대 발광을 나타낸다. 따라서 예를 들어 심청색 에미터는 >420-480nm 범위에서 최대 발광을 갖고, 하늘색 에미터는 >480-500nm 범위에서 최대 발광을 가지며, 녹색 에미터는 >500-560nm 범위에서 최대 발광을 갖고, 적색 에미터는 >620-800nm 범위에서 최대 발광을 갖는다.
적색 에미터는 바람직하게는 800 nm 미만, 더욱 바람직하게는 700 nm 미만, 보다 더욱 바람직하게는 665 nm 미만 또는 심지어 640 nm 미만의 최대 발광을 가질 수 있다. 이는 전형적으로 570 nm 초과, 바람직하게는 590 nm 초과, 더욱 바람직하게는 610 nm 초과 또는 심지어 620 nm 초과일 것이다.
따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 1000cd/m2에서 8 % 초과, 더욱 바람직하게는 10 % 초과, 더욱 바람직하게는 13 % 초과, 보다 더욱 바람직하게는 15 % 초과 또는 심지어 20 % 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나, 590 nm 및 690 nm 사이, 바람직하게는 610 nm 및 665 nm 사이, 보다 더욱 바람직하게는 620 nm 및 640 nm 사이의 최대 발광을 나타내고/나타내거나, 500cd/m2에서100 h 초과, 바람직하게는 200 h 초과, 더욱 바람직하게는 400 h 초과, 보다 더욱 바람직하게는 750 h 초과 또는 심지어 1000 h 초과의 LT80 값을 나타내는 OLED에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.25 초과, 바람직하게는 0.27 초과, 더욱 바람직하게는 0.29 초과 또는 보다 더욱 바람직하게는 0.30 초과의 CIEy 색좌표를 나타내는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 측면은 ITU-R Recommendation BT.2020 (Rec. 2020)에서 정의된 원 적색(CIEx　=　0.708 and CIEy　=　0.292)의 the CIEx (= 0.708) 및CIEy (= 0.292) 색좌표에 가까운 CIEx 및 CIEy 색좌표를 갖는 빛을 방출하고, 따라서 UHD(Ultra High Definition) 디스플레이(예: UHD-TV)에 사용하기에 적합한 OLED에 관한 것이다. 여기서, "가까운"이라는 용어는 본 단락의 끝에 제공된 CIEx 및 CIEy 좌표의 범위를 나타낸다. 상업적 응용에서, 일반적으로 상부-방출 (상부-전극이 투명함) 소자가 사용되는 반면, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 테스트 소자는 하부-방출 소자 (하부 전극 및 기판이 투명함)를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 추가적인 측면은 발광이 0.60 및 0.88 사이, 바람직하게는 0.61 및 0.83 사이, 더욱 바람직하게는 0.63 및 0.78 사이 또는 보다 더욱 바람직하게는 0.66 및 0.76 사이 또는 심지어 0.68 및 0.73 사이의 CIEx 색좌표를 나타내고/나타내거나, 0.25 및 0.70 사이, 바람직하게는 0.26 및 0.55 사이, 더욱 바람직하게는 0.27 및 0.45 사이, 또는 보다 더욱 바람직하게는 0.28 및 0.40 또는 심지어 0.29 및 0.35 사이의 CIEy 색좌표를 나타내는 OLED에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 추가 측면은 14500 cd/m2에서 10% 초과, 더욱 바람직하게는 13% 초과, 더욱 바람직하게는 15% 초과, 보다 더욱 바람직하게는 17% 또는 보다 심지어 20% 초과의 외부 양자 효율을 나타내고/나타내거나, 590 nm 및 690 nm 사이, 바람직하게는 610 nm 및 665 nm 사이, 보다 더욱 바람직하게는 620 nm 및 640 nm 사이의 최대 발광을 나타내는, OLED에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 측면은 분명한 색점에서 빛을 방출하는 OLED에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, OLED는 좁은 발광 밴드(작은 FWHM(full width at half maximum))로 빛을 방출한다. 일 측면에서, 본 발명에 따른 OLED는 주 발광 피크의 FWHM이 0.30 eV 미만, 바람직하게는 0.25 eV 미만, 더욱 바람직하게는 0.20 eV 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0.19 eV 미만 또는 심지어 0.17 eV 미만인 빛을 방출한다.
추가적인 측면에서, 본 발명은 광전자 구성요소를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 경우, 본 발명의 유기 분자가 사용된다.
광전자 소자, 특히 본 발명에 따른 OLED는 증착 및/또는 액체 공정의 임의의 수단에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 층은
- 승화 공정에 의해 제조되거나,
- 유기 기상 증착 공정에 의해 제조되거나,
- 캐리어 가스 승화 공정에 의해 제조되거나,
- 용액의 처리 또는 인쇄에 의해 제조될 수 있다.
광전자 소자, 특히 본 발명에 따른 OLED를 제조하는데 사용되는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 상이한 층은 후속 증착 공정에 의해 개별적으로 및 연속적으로 적합한 기판 상에 증착된다. 개별 층은 동일하거나 상이한 증착 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
예를 들어, 기상 증착 공정은 열적 (공)증발, 화학적 기상 증착 및 물리적 기상 증착을 포함한다. 액티브 매트릭스 OLED 디스플레이의 경우, AMOLED 백플레인이 기판으로 사용된다. 개별 층은 적절한 용매를 사용하는 용액 또는 분산액으로부터 처리될 수 있다. 예를 들어, 용액 침착 공정은 스핀 코팅, 딥 코팅 및 제트 프린팅을 포함한다. 액체 처리는 선택적으로 불활성 분위기(예: 질소 분위기)에서 수행될 수 있으며 용매는 최신 기술에 알려진 수단에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다.
실시예
일반적인 합성 방식
Figure pct00047
CG1의 위치에 E2의 복소환을 도입하기 위해, 커플링기 CG1 및 CG2가 반응 쌍으로 선택된다. 바람직하게는, 소위 스즈키 커플링 반응이 사용된다. 여기서, CG1가 Cl, Br 또는 I로부터 선택되고 CG2가 보론산기 또는 보론산 에스터기(특히 보론산 피냐콜 에스터기)로부터 선택되거나, CG1가 보론산기 또는 보론산 에스터기(특히 보론산 피냐콜 에스터기)로부터 선택되고 CG2가 Cl, Br 또는 I로부터 선택된다.
합성을 위한 일반적인 절차
AAV1-1: E1 (1.00 당량, 예를 들어, 5-브로모-N1,N1,N3,N3-테트라페닐-1,3-벤젠디아민, CAS 1290039-73-4), E2 (1.20 당량; 예를 들어, (10-페닐안트라센-9-일)보론산, CAS: 1290039-73-4), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.01 당량; CAS: 51364-51-3), S-Phos (0.04 당량; CAS: 657408-07-6) 및 인산 포타슘 (K3PO4 ; CAS: 7778-53-2, 2.00 당량)을 질소 분위기 하 톨루엔/물에서 95 °C 에서 72 h 동안 교반하였다. 실온(rt)으로 냉각 후, 상기 반응 혼합물을 에틸 아세테이트와 물로 추출하였다. 유기상을 수집하고, MgSO4로 건조시키고, Celite® 및 차콜로 처리하고, 1h 동안 교반하고, 여과하였다. 합해진 유기층을 감압하에 농축하였다. 미정제물은 컬럼 크로마토그래피 또는 재결정화에 의해 정제하고, E3를 고체로 얻었다.
AAV2: 건조 1,2-디클로로벤젠 내 E-3 (1.0 당량) 용액(1　mmol E-3 당35 mL)을 삼브롬화 보론(99%, CAS-No. 10294-33-4, 4.0 당량)에 첨가하였다. 혼합물을 실온으로 가온한 후, 48 h동안 190 °C로 가열하였다. 혼합물을 상온으로 냉각하였다. 이어서, 혼합물을 염수/물과 디클로로메테인으로 추출하고, 합해진 유기층을 MgSO4로 건조시키고, 여과하고, 농축시켰다. 재결정화 또는 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제 후, 목적 화합물 P-1을 고체로 얻었다.
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. 오비탈 및 여기 상태 에너지는 B3LYP 범함수로 계산된다. Def2-SVP 기본 세트 및 수치 적분을 위한 m4-grid가 사용된다. Turbomole 프로그램 패키지가 모든 계산에 사용된다.
광물리적 측정
시료 전처리: 스핀 코팅
장치: Spin150, SPS euro.
시료 농도는 0.2 mg/ml이고, 톨루엔/DCM에 용해된 것이다.
프로그램: 7 ) 2000 U/min에서 30초. 코팅 후, 필름은70℃에서 1분 동안 건조된다.
형광 분광법 및 인광 분광법
인광 및 광발광 분광법의 분석을 위해, Horiba의 형광 분광계 "Fluoromax 4P"가 사용된다.
μs-범위 및 ns-범위의 시간 분해 PL 분광법 (FS5)
시간 분해 PL 측정은 Edinburgh instrument의 FS5 형광 분광계에서 수행되었다. HORIBA 설정의 측정과 비교해, 더 나은 집광을 통해 신호 대 잡음비를 최적화할 수 있어, 이는 특히 지연 형광 특성의 일시적 PL 측정에 FS5 시스템이 유리하다. FS5는 넓은 스펙트럼을 제공하는 제논 램프로 이루어진다. 연속 광원은 150 W의 제논 아크 램프이고, 선택된 파장은 특정 발광 파장을 설정하는 데에도 사용되는 Czerny-Turner 단색화 장치에 의해 선택된다. 샘플 발광은 민감한 R928P 광전 증배관 (PMT)를 향하여 200 nm 내지 870 nm 사이의 범위에서 최대 25 %의 피크 양자 효율로 단일 광자를 검출할 수 있다. 검출기는 온도 안정화 PMT로 300 cps (초당 횟수) 미만의 암흑 계수를 제공한다. 마지막으로, 지연 형광의 과도 감쇠 수명을 결정하기 위해, 세 개의 지수 함수를사용하여 꼬리 맞춤(tail fit)을 적용한다. 특정 수명(
Figure pct00048
)에 그에 해당하는 진폭(
Figure pct00049
)을 가중하여, 지연 형광 수명(
Figure pct00050
)이 결정된다.
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 분위기 하에서 용액 또는 필름에 대해 측정된다. 수율은 다음 방정식을 사용하여 계산된다.
여기서 nphoton는 광자의 수를 나타내고, Int는 강도를 나타낸다.
발광 스펙트럼의 측정
물질을 클로로포름에 용해시키고, 용액을 주사기 필터를 통해 여과하였다. 남은 용액은 PMMA에서 2 % 필름을 스핀 코팅하는데 사용하였다. 샘플은 291 nm에서 여기되었고, 측정에는 495 nm 필터를 사용하였다.
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(1260 시리즈)에서 수행된다. 일반적인 HPLC 방법의 예는 다음과 같다:
Agilent (Poroshell 120EC-C18, 3.0 x 100 mm, 2.7 μm HPLC column)으로부터, 역상 컬럼 3.0 mm x 100 mm, 입자 크기 2.7 μm가 HPLC에 사용된다. HPLC-MS 측정은 하기의 구배에 따라 실온(rt)에서 수행된다.
유속 [ml/분] 시간 [분] A[%] B[%] C[%]
1.5 30 40 40 30
1.5 45 10 10 80
1.5 50 40 10 80
1.5 51 30 40 30
1.5 55 30 10 30
0.1 %의 포름산을 포함한 하기의 용매 혼합물을 사용하였다:
용매 A: H2O　(10%) MeCN (90%)
용매 B: H2O　(90%) MeCN (10%)
용매 C: THF (50%) MeCN (50%)
0.5 mg/mL 농도의 분석물 용액에서 주입 부피 2 μL를 측정을 위해 취한다.
프로브의 이온화는 양성(APCI +) 또는 음성(APCI -) 이온화 모드의 대기압 화학적 이온화(APCI) 또는 대기압 광 이온화(APPI) 소스를 사용하여 수행된다.
실시예 1
실시예 1은 일반적인 합성 방식 및 하기 AAV1 및 AAV2에 따라 합성되었다:
AAV1 (46 % 수율), 여기서 5-브로모-N1,N1,N3,N3-테트라페닐-1,3-벤젠디아민 (CAS 1290039-73-4)가 반응물 E1으로 사용되었고, (10-페닐안트라센-9-일)보론산 (CAS 1290039-73-4)가 반응물 E2로 사용되었다.
AAV2 (2 % 수율).
MS (HPLC-MS), m/z (체류시간): 681 (6.63 min).
실시예 1(톨루엔 내 0.005 mg/mL)의 최대 발광 (λmax)은 658 nm이고, 반치폭 (FWHM)은 82 nm (0.22 eV)이고, 광발광 양자 수율 (PLQY)는 38 %이다.
본 발명의 유기 분자의 추가 예
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064

Claims (15)

  1. 하기 화학식 I의 구조를 포함하는, 유기 분자:

    화학식 I
    Z는 각각의 경우에 서로 독립적으로 직접 결합, NRa, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    Ra 및 Rb는 각각의 경우에 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 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 R5으로 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 R5으로 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 R5으로 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 R5으로 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-알키닐기,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 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-아릴기,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 치환되고;
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R5으로 치환되고;
    R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 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 R6으로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고,
    여기서 하나 이상의 인접하지 않은 CH2-기는 선택적으로 R6C=CR6, C≡C, Si(R5)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 R6으로 치환되고;
    C2-C57-헤테로아릴,
    이는 선택적으로 하나 이상의 치환기 R6으로 치환되고;
    R6는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 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;
    선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환된 C6-C18-아릴;
    선택적으로 하나 이상의 C1-C5-알킬 치환기로 치환된 C2-C17-헤테로아릴;
    N(C6-C18-아릴)2;
    N(C2-C17-헤테로아릴)2; 및
    N(C2-C17-헤테로아릴)(C6-C18-아릴);
    여기서 선택적으로, 임의의 치환기 Ra, Rb, R5, 및 R6은 독립적으로 하나 이상의 치환기 Ra, Rb, R5, 및/또는 R6와 함께 모노시클릭, 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 분자는 하기 화학식 II-1 또는 화학식 II-2의 구조를 포함하는, 유기 분자:

    화??식 II-1 화학식 II-2.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 분자:
    수소,
    Me,
    iPr,
    tBu,
    CN,
    CF3,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
    및 N(Ph)2.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    R5는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 분자:
    수소,
    Me,
    iPr,
    tBu,
    CN,
    CF3,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
    및 N(Ph)2.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 분자는 하기 화학식 IIa-1의 구조를 포함하는, 유기 분자:

    화학식 IIa-1,
    여기서 인접한 Ra 치환기는 독립적으로 모노시클릭, 폴리시클릭, 지방족, 방향족, 헤테로방향족 및/또는 벤조-융합 고리 시스템을 형성한다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 분자는 하기 화학식 V-1, 화학식 V-2 또는 화학식 V-3의 구조를 포함하는, 유기 분자:

    화학식 V-1 화학식 V-2

    화학식 V-3.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    Rb는 각각의 경우에 서로 독립적으로 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 분자:
    수소,
    Me,
    iPr,
    tBu,
    CN,
    CF3,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 Ph,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 피리미디닐,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 카바졸일,
    Me, iPr, tBu, CN, CF3, 및 Ph로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된 트리아지닐,
    및 N(Ph)2.
  8. 단위로서 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자를 복수 개 포함하고,
    여기서 각각의 단위는 하기 화학식 VI로 표시되는 구조를 포함하거나 이로 이루어지는, 올리고머:

    화학식 VI
    여기서, m은 2 내지 6의 정수이다.
  9. 광전자 소자에서 발광 에미터로서의 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자의 용도.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광전자 소자는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 용도:
    · 유기 발광 다이오드(OLED),
    · 발광 전기화학 전지,
    · OLED 센서,
    · 유기 다이오드,
    · 유기 태양 전지,
    · 유기 트랜지스터,
    · 유기 전계 효과 트랜지스터,
    · 유기 레이저, 및
    · 하향 변환 소자(down-conversion element).
  11. 하기를 포함하는, 조성물:
    (a) 특히 에미터 및/또는 호스트 형태인, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자,
    (b) 상기 유기 분자와 상이한, 에미터 및/또는 호스트 물질, 및
    (c) 선택적으로, 염료 및/또는 용매.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자 또는 제11항에 따른 조성물을 포함하고, 특히 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 전기화학 전지, OLED 센서, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 레이저, 및 하향 변환 소자로 이루어진 군으로부터 선택된 소자의 형태인, 광전자 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    - 기판,
    - 애노드,
    - 캐소드, 및
    - 발광층을 포함하고,
    상기 애노드 또는 상기 캐소드는 상기 기판 상에 배치되고,
    상기 발광층은 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고,
    상기 발광층은 상기 유기 분자 또는 상기 조성물을 포함하는, 광전자 소자.
  14. 광전자 소자를 제조하는 방법으로서, 여기서 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기 분자 또는 제11항에 따른 조성물이 사용되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    진공 증발 방법에 의해 또는 용액으로부터 상기 유기 분자를 처리하는 공정이 포함되는, 방법.
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