KR20240072225A - 유기 전자 디바이스 및 화합물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스 및 이에 사용하기에 적합한 화합물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유기 전자 다이오드 및 유기 발광 다이오드에 사용될 수 있는 화합물에 관한 것이다.
자체 발광 디바이스인 유기 발광 다이오드(OLED)는 광시야각, 우수한 콘트라스트(contrast), 빠른 응답, 높은 휘도, 우수한 구동 전압 특성 및 색 재현성을 갖는다. 통상적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층된 애노드(anode), 정공 수송층(HTL), 방출층(emission layer: EML), 전자 수송층(ETL), 및 캐소드(cathode)를 포함한다. 캐소드로부터 ETL로의 전자 수송을 용이하게 하기 위해, OLED는 캐소드와 ETL 사이에 배열된 전자 주입층(EIL)을 추가로 포함할 수 있다. 이와 관련하여, HTL, EML, ETL, 및 EIL은 유기 및/또는 유기금속 화합물로부터 형성된 박막이다.
애노드 및 캐소드에 전압이 인가되면, 애노드 전극으로부터 주입된 정공은 HTL을 통해 EML로 이동하고, 캐소드 전극으로부터 주입된 전자는 ETL을 통해 EML로 이동한다. 정공과 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때, 광이 방출된다. 상기와 같은 구조를 갖는 유기 발광 다이오드가 우수한 효율을 가지려면, 정공 및 전자의 주입 및 흐름이 균형을 이루어야 한다.
상이한 전자 수송 물질을 포함하는 다양한 유기 전자 디바이스, 예컨대 유기 발광 다이오드가 당 분야에 잘 알려져 있다. 그러나, 특히 효율 및 전압과 관련하여, 특히 단일-방출-층 상부 방출 OLED의 성능을 개선시키기 위해, 이러한 디바이스의 성능을 개선할 필요가 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 성능을 가지며, 특히 개선된 효율을 가지며, 보다 특히, 우수한 구동 전압 및/또는 안정적인 진공 가공성 및 수명을 유지하면서 개선된 효율을 가지며, 종래 기술의 단점을 극복하는, 유기 발광 다이오드와 같은 유기 전자 디바이스, 특히 단일-방출-층 전면 방출 OLED를 제공하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스에 의해 달성되며, 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C60 아릴(엔) 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될수 있거나 또는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O, S 및 Se로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 내지 5로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
상기 목적은 추가로 화학식 (Ia)의 화합물에 의해 달성된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C60 아릴렌 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴렌으로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될수 있거나 또는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O, S 및 Se로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 내지 5로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
마지막으로, 목적은 본 발명의 유기 발광 다이오드 및/또는 화합물을 포함하는 디바이스에 의해 달성되며, 디바이스는 디스플레이 디바이스 또는 조명 디바이스이다.
전자 주입층(EIL)
EIL의 화학식 (I)의 화합물
유기 전자 디바이스는 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하고, 즉, 단지 하나의 전자 주입층 또는 2개 이상의 전자 주입층을 포함할 수 있고, 여기서 2개 이상의 전자 주입층 중 적어도 하나. 유기 전자 디바이스가 단지 하나의 전자 주입층을 포함하는 경우, 이 층은 화학식 (I)의 화합물을 포함한다. 유기 전자 디바이스가 2개 이상의 전자 주입층을 포함하는 경우, 이들 층 중 적어도 하나는 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
전자 주입층은 Yb를 함유하지 않을 수 있다.
전자 주입층은 LiQ를 함유하지 않을 수 있다.
전자 주입층은 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 50 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 60 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 70 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 80 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 90 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 95 중량%; 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 98 중량%; 및 전자 주입층의 총 중량에 대해 적어도 99 중량%로 구성된 군으로부터 선택된 양으로 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있다. 전자 주입층은 화학식 (I)의 화합물로 구성될 수 있다.
전자 주입층은 하나 이상의 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있다.
화학식 (I)의 화합물은 적어도 하나의 L1 및 적어도 하나의 L2를 포함한다. 개개의 기는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. 모든 Ar2 내지 Ar5에 L1 및/또는 L2가 결합되는 것은 아닌 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, m + n이 2 또는 3인 경우, Ar2 내지 Ar5 각각은 (2 또는 3개의) L1 및/또는 L2에 결합되지 않는 것이 필수적으로 예상된다.
L1 또는 L2의 적어도 하나의 기가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 부착되는 경우, 개개의 기 Ar2 내지 Ar5는 아릴렌이다. L1 또는 L2의 기가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 부착되지 않는(그리고 개개의 Ar2 내지 Ar5에 추가 치환기가 부착되지 않는) 경우, 당업자는 개개의 기가 아릴(각각 헤테로아릴)인 것으로 이해될 것이다. 이는 아릴(엔) 및 헤테로아릴(엔)이라는 용어에서 괄호로 반영된다.
Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C54 아릴(엔) 또는 C2 내지 C39 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C48 아릴(엔) 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C42 아릴(엔) 또는 C2 내지 C33 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C36 아릴(엔) 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C30 아릴(엔) 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔) 또는 C2 내지 C21 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 C2 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C54 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C48 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C42 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C36 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C30 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 및 피리디닐(엔)으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되지 않은 경우, 개개의 Ar2 내지 Ar5는 하기로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서 별표 기호 "*"는 결합 위치를 나타내고;
개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되는 경우, 개개의 Ar2 내지 Ar5는 하기로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서, 하나의 별표 기호 "*"는 피라진,
에 대한 결합 위치를 나타내고;
다른 별표 기호 "*"는 개개의 L1 또는 L2에 대한 결합 위치를 나타내고;
개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, CN 및 PO(R10)2로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고, R10은 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택된다.
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, C3 내지 C6 분지형 알킬, 및 C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 및 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 비치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔) 또는 C1 내지 C4-알킬-치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택된다.
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되지 않은 경우, 모든 치환기를 포함하는 개개의 Ar2 및 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되는 경우, 모든 치환기를 포함하는 개개의 Ar2 및 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서, 하나의 별표 기호 "*"는 피라진,
에 대한 결합 위치를 나타내고;
다른 별표 기호 "*"는 개개의 L1 또는 L2에 대한 결합 위치를 나타냄].
X1 및 X2는 O일 수 있다.
R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌의 화합물로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다.
R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 치환된 C1 내지 C16 알킬의 치환기는 C6 아릴렌 또는 C2 내지 C5 헤테로아릴렌으로부터 선택된다.
R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C14 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C12 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C10 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C8 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C5 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C4 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C3 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C2 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
구현예에서, R1 및 R2는 동일하게 선택된다. 구현예에서, R3 및 R4는 동일하게 선택된다.
특히, 모든 R1 내지 R4는 C1 알킬(= 메틸)일 수 있다.
m+n은 2 내지 4일 수 있다. m+n은 2 내지 3일 수 있다. m+n은 2일 수 있다.
m+n은 2 내지 4일 수 있고; L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. m+n은 2 내지 3일 수 있고; L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. m+n은 2일 수 있고(즉, m은 1이고 n은 1임); L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다.
m은 1이고 n은 1이고;
L1은 Ar2에 결합되고 L2는 Ar4에 결합되거나;
L1은 Ar3에 결합되고 L2는 Ar5에 결합되는 것이 제공될 수 있다.
화학식 (I)의 화합물은 C2 대칭 축, 즉, 180°만큼 회전하여 원래와 구별할 수 없는 분자를 생성하는 축을 가질 수 있다.
C2 대칭 축을 갖는 이러한 화학식 (I)의 화합물의 예는 본원에 개시된 cmp15, cmp16, 또는 cmp24이다. 하기에서, 개개의 C2 대칭 축은 점선으로 도시된다:
구현예에서, L1 및 L2 중 적어도 하나는 Ar2 내지 Ar5 중 하나에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; Ar2 내지 Ar5 중 상기 하나는 적어도 하나의 C6 방향족 고리를 포함하고; 상기 적어도 하나의 L1 및 L2는 에 대한 메타 위치의 상기 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다.
구현예에서, L1 및 L2 중 적어도 하나는 Ar2 내지 Ar5 중 하나에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; 상기 Ar2 내지 Ar5 중 하나는 제1 C6 방향족 고리 및 제2 C6 방향족 고리를 포함하고; 상기 적어도 하나의 L1 및 L2는 제1 C6 방향족 고리에 대한 메타 위치에서 상기 제2 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; 상기 제2 C6 방향족 고리는 에 대한 파라 위치에서 상기 제1 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 결합된다.
화학식 (I)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, -2.5 eV 내지 -1.60 eV, 특히 -2.4 eV 내지 -1.65 eV의 LUMO 에너지 준위를 가질 수 있으며, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정된다.
화학식 (I)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, 3.0 eV 내지 4.5 eV, 바람직하게는 3.2 eV 내지 4.4 eV, 가장 바람직하게는 4.45 eV 내지 4.35 eV의 HOMO-LUMO 갭을 가질 수 있고, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정된다.
화학식 (I)의 화합물은 0 데바이(Debye) 내지 10 데바이, 바람직하게는 0.5 데바이 내지 9 데바이, 가장 바람직하게는 0.7 데바이 내지 8.5 데바이의 쌍극자 모멘트를 가질 수 있고, N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
상기 식에서, q i 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다. 쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다.
화학식 (I)의 화합물은 하기 cmp01 내지 cmp30으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다:
화합물 cmp01 내지 cmp30의 중요한 물리적 특성은 하기 표 1에 제시되어 있다.
표 1:
N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
상기 식에서, q i 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다.
쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다.
예시적인 구현예
본 발명의 한 가지 구현예에서, 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 C2 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서, 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, CN 및 PO(R10)2로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고, R10은 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O 및 S로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 또는 2로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, C3 내지 C6 분지형 알킬, 및 C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 및 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 내지 R4는 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 또는 2로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 내지 R4는 각각 C1 내지 C6 알킬이고;
- m 및 n은 각각 1임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 및 R2는 각각 메틸이고;
- R3 및 R4는 각각 메틸이고;
- m 및 n은 각각 1이고;
- 화학식 (I)의 화합물은 C2 대칭 축을 가짐)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m
(I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 및 피리디닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 및 R2는 각각 메틸이고;
- R3 및 R4는 각각 메틸이고;
- m 및 n은 각각 1이고;
- 화학식 (I)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, -2.3 eV 내지 -1.75 eV의 LUMO 에너지 준위를 가지며, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정됨)].
전자 주입층(EIL)
EIL은 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 층이다.
EIL은 0가 금속을 함유하지 않을 수 있으며, 특히 Yb를 함유하지 않을 수 있다.
EIL은 금속 화합물을 함유하지 않을 수 있고, 특히 알칼리 금속 화합물을 함유하지 않을 수 있고, 특히 LiQ를 함유하지 않을 수 있다.
EIL은 0.1 nm 내지 30 nm, 0.5 nm 내지 25 nm; 1 nm 내지 20 nm; 1 nm 내지 15 nm; 1 nm 내지 12 nm; 및 1 nm 내지 10 nm; 특히 1 nm 내지 5 nm; 1 nm 내지 4 nm; 및 1 nm 내지 3 nm으로 구성된 군으로부터 선택된 두께를 가질 수 있다.
전자 주입층은 다수의 개별 전자 주입 서브층으로 구성될 수 있다. 이 경우, EIL의 두께는 모든 전자 주입 서브층의 두께의 합이다.
전자 주입층은 에미터 화합물을 함유하지 않을 수 있다.
전자 주입층에는 비-포스피녹사이드 화합물을 함유하지 않을 수 있다. 특히, 이는 고 삼중항 준위 아릴 화합물, 벤즈이미다졸 화합물, 페난트롤린 화합물, 케톤 화합물, 피리미딘 화합물 및 트리아진 화합물을 함유하지 않을 수 있다.
전자 주입층은 유기 포스핀 옥사이드 화합물(들), 유기 티옥소포스핀 화합물(들) 또는 유기 셀레녹소포스핀 화합물(들)의 군으로부터 선택된 유기 포스핀 화합물을 포함하거나 이로 구성된다. 전자 주입층은 하나 이상의 유기 포스핀 옥사이드 화합물(들), 특히 화학식 (I)을 갖는 것으로 구성될 수 있다.
캐소드 전극
유기 전자 디바이스는 캐소드 전극을 추가로 포함할 수 있다. EIL은 캐소드 전극에 인접할 수 있다. EIL은 캐소드 전극과 직접 접촉할 수 있다.
전자 주입층은 유기 화합물을 포함하므로 캐소드 전극이 아니다.
유기 전자 디바이스는 제1 캐소드 전극 층을 추가로 포함할 수 있다. EIL은 캐소드 전극에 인접할 수 있다. EIL은 캐소드 전극과 직접 접촉할 수 있다.
캐소드 전극은 유기 화합물을 포함하거나 이로 구성되지 않으므로 전자 주입층이 아니다.
캐소드 전극은 유기 화합물, 유기 금속 착물 및 금속 할라이드를 함유하지 않을 수 있다.
캐소드 전극은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 0가 금속을 포함할 수 있다. 이러한 금속은 또한 전기양성 금속 또는 낮은 일함수를 갖는 금속으로 기술될 수 있다. 매우 낮은 작동 전압 및 높은 외부 양자 효율 EQE는 캐소드 전극이 유기 포스핀 화합물을 포함하는 전자 주입층과 직접 접촉할 때 달성된다. 이에 의해, 모바일 디바이스의 배터리 수명이 증가될 수 있다.
캐소드 전극은 적어도 제1 캐소드 전극 층을 포함할 수 있다. EIL은 제1 캐소드 전극 층에 인접할 수 있다. EIL은 제1 캐소드 전극 층과 직접 접촉할 수 있다.
전자 주입층은 유기 화합물을 포함하므로, 제1 캐소드 전극 층이 아니다.
EIL은 제1 캐소드 전극 층에 인접할 수 있다. EIL은 제1 캐소드 전극 층과 직접 접촉할 수 있다.
제1 캐소드 전극 층은 유기 화합물을 포함하거나 이로 구성되지 않으므로 전자 주입층이 아니다.
제1 캐소드 전극 층은 유기 화합물, 유기 금속 착물 및 금속 할라이드를 함유하지 않을 수 있다.
제1 캐소드 전극 층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 0가 금속을 포함할 수 있다. 이러한 금속은 또한 전기양성 금속 또는 낮은 일함수를 갖는 금속으로 기술될 수 있다. 매우 낮은 작동 전압 및 높은 외부 양자 효율 EQE는 제1 캐소드 전극 층이 유기 포스핀 화합물을 포함하는 전자 주입층과 직접 접촉할 때 달성된다. 이에 의해, 모바일 디바이스의 배터리 수명이 증가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 방출층, 전자 주입층 및 적어도 하나의 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되고, 여기서 전자 주입층은 유기 포스핀 화합물을 포함하고, 전자 주입층은 금속, 금속 염, 금속 착물 및 금속 유기 화합물을 함유하지 않고; 캐소드 전극은 적어도 제1 캐소드 전극 층을 포함하고, 제1 캐소드 전극 층은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 제1 0가 금속을 포함하고; 전자 주입층은 제1 캐소드 전극 층에 직접 접촉하여 배열되고; 전자 주입층은 ≥ 1 nm 내지 ≤ 10 nm, 바람직하게는 ≥ 2 nm 내지 ≤ 6 nm, 바람직하게는 ≥ 3 nm 내지 ≤ 5 nm 및 더욱 바람직하게는 ≥ 3 nm 내지 ≤ 4 nm의 두께를 갖는다.
전자 수송층(ETL)
유기 전자 디바이스는 전자 수송층(ETL)을 추가로 포함할 수 있다. 전자 수송층은 화학식 (I)의 화합물을 포함하지 않는다.
ETL은 EIL에 인접할 수 있다. ETL은 EIL과 직접 접촉할 수 있다. EIL은 ETL과 캐소드 전극 사이에 샌드위칭되게 접촉될 수 있다. EIL은 ETL과 제1 캐소드 전극 층 사이에 샌드위칭되게 접촉될 수 있다.
ETL은 에미터 화합물을 함유하지 않을 수 있다.
한 가지 구현예에서, ETL은 n-도펀트, 특히 전기적 n-도펀트르르 함유하지 않을 수 있다. 특히, ETL은 리튬 퀴놀리놀레이트(LiO)를 함유하지 않을 수 있다. 이와 관련하여, "함유하지 않는"은 개개의 화합물(전기적 도펀트)이 개개의 층의 제조 동안 표준 정제 방법 및 일반적인 기술 수단에 의해 피할 수 없는 개개의 층에만 함유됨을 의미한다. 이와 관련하여, 전기적 도펀트는 특히 전기적 n-도펀트이지만, 이에 제한되지 않는다. 전기적 n-도펀트는 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 금속 염 대안적으로 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 유기 알칼리 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 대안적으로 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiQ, 금속 보레이트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 특히, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 전기적 n-도펀트를 함유하지 않을 수 있다. 전기적 n-도펀트는 적어도 하나의 금속 양이온 및 적어도 하나의 음이온을 포함하는 금속 염일 수 있다. 금속 염의 금속 양이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있고, 대안적으로 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, 및 Ba로 구성된 군으로부터; 대안적으로 Li, Mg, Ca, 및 Sr로부터 선택될 수 있다. 금속 염의 음이온은 퀴놀리놀레이트, 포스핀 옥사이드 페놀레이트 및 보레이트로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
이와 관련하여, 전기적 n-도펀트는 특히, 원소 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이 금속, 전이 금속으로부터 선택된 전기양성 금속; 금속 염, 대안적으로 알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 알칼리 토금속 착물, 전이 금속 착물 및/또는 희토류 금속 착물이며, 그러나 이에 제한되지 않는다. n-도핑 금속 염의 예는 LiF, LiCl, LiBr, LiI, 금속 보레이트, 금속 퀴놀리놀레이트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 전기적 n-도펀트의 추가 예는 강한 화학적 환원제이다. 이러한 부류의 "레독스(redox)" n-도펀트는 일반적으로 통상적인 OLED 수송 물질에서 약 -3.0 eV 이하인, 상응하는 전자 수송 매트릭스의 최저 비점유 분자 궤도 에너지 준위와 유사한 최고 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 준위를 특징으로 할 수 있다.
전기적 n-도펀트는 EP1837926A1, WO07107306A1 또는 WO07107356A1에 개시된 바와 같은 유기 화합물일 수 있다.
특히, ETL가 n-도펀트를 함유하지 않는 구현예에서, ETL은 기 G를 포함하는 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 G는 화합물 G-페닐의, 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, 쌍극자 모멘트가 ≥ 1 D 및 ≤ 7 D가 되도록 선택된다.
쌍극자 모멘트 "데바이(Debye)"의 단위는 기호 "D"로 약칭된다. ETL에서 상기 화합물이 특정 극성을 갖는 기를 포함하는 경우, 이는 상기 범위 또는 하기 언급되는 범위 내의 특정 쌍극자 모멘트이다. 상기 화합물이, 화학식 (II)의 화합물의 전체 쌍극자 모멘트가 낮은 방식으로(예를 들어, 화합물이 동일한 제1 극성 기와 제2 극성 기를 포함하는 대칭 분자인 경우 쌍극자 모멘트는 0 데바이일 수 있음), 제1 극성기의 쌍극자 모멘트의 균형을 맞추는 데 적합한 추가의 극성 기(제2 극성 기)를 포함하는 경우, 상기 화합물이 이러한 극성 기(제1 극성 기)를 포함하는 것이 여전히 유리하다. 따라서, 상기 화합물은 화합물의 총 쌍극자 모멘트를 지칭하는 것으로 특징화될 수 없다. 결과적으로, 극성 기 "G" 및 비극성 기 "페닐"을 포함하는 인공 화합물이 대신 언급된다. 이와 관련하여, N 원자를 함유하는 화합물의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
상기 식에서, q i 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다. 쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다. 분자 구조의 기하학적 구조는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)에서 구현되는 바와 같이 기상(gas phase)에서 6-31G* 기본 설정으로 하이브리드 작용성 B3LYP를 사용하여 최적화된다. 하나 초과의 입체형태가 실행 가능한 경우, 분자의 결합 길이를 결정하기 위해 가장 낮은 총 에너지를 갖는 입체형태가 선택된다. 이와 관련하여, 전체 모이어티 G는 포함될 수 있는 모든 가능한 치환기를 포함한다.
G는 화합물 G-페닐의 쌍극자 모멘트가 > 1 D; 선택적으로 ≥ 2 D; 선택적으로 ≥ 2.5 D, 선택적으로 ≥ 2.5 D, 선택적으로 ≥ 3 D, 및 선택적으로 ≥ 3.5 D가 되도록 선택될 수 있다. G는 화합물 G-페닐의 쌍극자 모멘트가 ≤ 7 D, 선택적으로 ≤ 6.5 D, 선택적으로 ≤ 6 D, 선택적으로 ≤ 5.5 D, 선택적으로 ≤ 5 D가 되도록 선택될 수 있다. 화합물 G-페닐의 하나 초과의 형태 이성질체(conformational isomer)가 실행 가능한 경우, G-페닐의 형태 이성질체의 쌍극자 모멘트의 평균 값은 이 범위가 되도록 선택된다. 형태 이성질체는 이성질체가 단지 형식적으로 단일 결합에 대한 회전에 의해 상호전환될 수 있는 입체이성질체의 한 형태이다.
화합물 G-페닐의 쌍극자 모멘트가 상기 범위에 있도록 G를 선택함으로써, 인접한 별개의 전하 생성층(CGL)으로부터의 전자 주입이 개선되고 OLED 디바이스의 전압이 감소하고, OLED 디바이스의 cd/A 효율이 증가된다는 것이 제공된다.
예시적인 화합물 "G-페닐"은 하기 표 2에 열거되어 있으며, 여기서 개개의 화합물에서 모이어티, 는 "G-페닐"의 "페닐" 부분을 명시한다.
표 2:
기 G를 포함하는 화합물은 하기 화학식 (II)를 갖는 화합물일 수 있다:
(Ar6)o-(Zp-G)q
(II)
[상기 식에서,
- o 및 q는 독립적으로 1 또는 2이고;
- p는 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
- Ar6은 C2 내지 C42 헤테로아릴 및 C6 내지 C60 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar6은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고,
- Z는 C6 내지 C30 아릴로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Z는 C6 내지 C12 아릴 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서, Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 또는 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 Z 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있고;
- G는 화합물 G-페닐의 쌍극자 모멘트가 ≥ 1 D 및 ≤ 7 D가 되도록 선택되고, 바람직하게는 상기 기재된 구현예 중 하나에 따라 선택됨].
EIL은 기 G를 포함하는 화합물을 함유하지 않을 수 있다. EIL은 화학식 (II)의 화합물을 함유하지 않을 수 있다.
대안적인 구현예에서, ETL은 하나 이상의 전기적 n-도펀트, 특히, 원소 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이 금속, 전이 금속으로부터 선택된 전기양성 금속; 금속 염, 대안적으로 알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 알칼리 토금속 착물, 전이 금속 착물 및/또는 희토류 금속 착물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. n-도핑 금속 염의 예는 LiF, LiCl, LiBr, LiI, 금속 보레이트, 금속 퀴놀리놀레이트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 전기적 n-도펀트의 추가 예는 강한 화학적 환원제이다. 이러한 부류의 "레독스" n-도펀트는 일반적으로 통상적인 OLED 수송 물질에서 약 -3.0 eV 이하인, 상응하는 전자 수송 매트릭스의 최저 비점유 분자 궤도 에너지 준위와 유사한 최고 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 준위를 특징으로 할 수 있다. 용어 "약 -3.0 eV 이하"는 -3.0 eV 미만의 음의 값, 예를 들어, -2.8 eV, -2.5 eV, -2.3 eV, -2.1 eV 또는 -2.0 eV 미만의 음의 값을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
전기적 n-도펀트는 EP1837926A1, WO07107306A1 또는 WO07107356A1에 개시된 바와 같은 유기 화합물일 수 있다.
EIL은 ETL을 함유하는 LiQ와 직접 접촉할 수 있다.
추가 층
본 발명에 따르면, 유기 전자 디바이스는 상기 이미 언급된 층 외에 추가의 층을 포함할 수 있다. 개개의 층의 예시적인 구현예는 하기에 기술된다:
기판
기판은 유기 발광 다이오드와 같은 전자 디바이스의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우, 기판은 투명 또는 반투명 물질, 예를 들어 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이어야 한다. 광이 상부 표면을 통해 방출되어야 하는 경우, 기판은 투명 물질일 수도 있고 불투명 물질일 수도 있으며, 예를 들어 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
애노드 전극
본 발명의 유기 전자 디바이스에 포함된 제1 전극 또는 제2 전극은 애노드 전극일 수 있다. 애노드 전극은 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질을 증착 또는 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질은 정공 주입을 용이하게 하기 위해 높은 일-함수 물질일 수 있다. 애노드 물질은 또한 낮은 일함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명 또는 반사성 전극일 수 있다. 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO) 및 아연 옥사이드(ZnO)와 같은 투명한 전도성 옥사이드가 애노드 전극을 형성하는 데 사용될 수 있다. 애노드 전극은 또한 금속, 통상적으로 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다. 투명 또는 반투명 애노드는 애노드를 통한 발광을 용이하게 할 수 있다.
정공 주입층
정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, Langmuir-Blodgett(LB) 증착 등에 의해 애노드 전극 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 사용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하는 데 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 진공 증착을 위한 조건은 100℃ 내지 500℃의 증착 온도, 10-8 내지 10-3 Torr의 압력(1 Torr은 133.322 Pa와 동일), 및 0.1 내지 10 nm/초의 증착 속도를 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 사용하여 형성될 때, 코팅 조건은 HIL을 형성하는 데 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 및 약 80℃ 내지 약 200℃의 열처리 온도를 포함할 수 있다. 열처리는 코팅이 수행된 후 용매를 제거한다.
HIL은 HIL을 형성하는 데 통상적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예컨대, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, 폴리아닐린/도데실벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캠퍼 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS)를 포함한다.
HIL은 p-타입 도펀트를 포함하거나 이로 구성될 수 있고, p-타입 도펀트는 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ), 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴)디말로노니트릴, 4,4',4"-((1E,1'E,1"E)-사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴트리스(시아노메타닐리덴))트리스(2,3,5,6-테트라플루오로벤조니트릴) 또는 2,2',2"-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)로부터 선택될 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. HIL은 p-타입 도펀트로 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 공지된 도핑된 정공 수송 물질의 통상적인 예는 다음과 같다: LUMO 준위가 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ)으로 도핑된 HOMO 준위가 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ로 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ로 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘). 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴)디말로노니트릴로 도핑된 α-NPD. p-타입 도펀트 농도는 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 3 중량% 내지 10 중량%에서 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 및, 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm의 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압의 실질적인 저하(penalty) 없이 우수한 정공 주입 특성을 가질 수 있다.
정공 수송층
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, Langmuir-Blodgett(LB) 증착 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다. HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착을 위한 조건은 HTL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
HTL은 HTL을 형성하는 데 통상적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 화합물은 예를 들어, 문헌[Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010; 이는 참고문헌으로 포함됨]에 기재되어 있다. HTL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 다음과 같다: 카르바졸 유도체, 예컨대, N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸; 벤지딘 유도체, 예컨대, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-바이페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(알파-NPD); 및 트리페닐아민-기반 화합물, 예컨대, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA). 이러한 화합물 중에서, TCTA는 정공을 수송하고 여기자가 EML로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 20 nm 내지 약 190 nm, 추가로 약 40 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 60 nm 내지 약 170 nm, 추가로 약 80 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 100 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 120 nm 내지 약 140 nm의 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HTL은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 정공 수송 특성을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층으로부터 정공 수송층으로 전달되는 것을 방지하여 전자를 방출층에 가두는 것이다. 이에 의해, 효율, 작동 전압 및/또는 수명이 개선된다. 통상적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 준위보다 진공 준위에 더 가까운 LUMO 준위를 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 준위와 비교하여 진공 준위에서 더 멀리 떨어진 HOMO 준위를 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택될 수 있다.
전자 차단층이 높은 삼중항 준위를 갖는 경우, 이는 또한 삼중항 제어층으로 기술될 수 있다.
삼중항 제어층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용되는 경우 삼중항의 켄칭을 감소시키는 것이다. 이에 의해, 인광 방출층으로부터의 더 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 삼중항 제어층은 인접한 방출층에서 인광 이미터의 삼중항 준위보다 높은 삼중항 준위를 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 삼중항 제어층에 적합한 화합물, 특히 트리아릴아민 화합물은 EP 2 722 908 A1호에 기재되어 있다.
방출층(EML)
EML은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 EML을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
방출층은 화학식 (I), (II)의 화합물 및/또는 화합물 (III)을 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
방출층(EML)은 호스트 및 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예는 Alq3, 4,4'-N,N'-디카르바졸-바이페닐(CBP), 폴리(n-비닐카르바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-3차-부틸 -9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA) 및 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2)이다.
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열 활성화 지연 형광(TADF) 메카니즘을 통해 광을 방출하는 이미터는 이들의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 소분자 또는 폴리머일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)이지만, 이로 제한되지 않는다. 이러한 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있다.
인광 녹색 이미터 도펀트의 예는 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이다.
인광 청색 이미터 도펀트의 예는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3 및 터-플루오렌이다. 4.4'-비스(4-디페닐 아미오스티릴)바이페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-3차-부틸 페릴렌(TBPe)은 형광 청색 이미터 도펀트의 예이다.
이미터 도펀트의 양은 호스트 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 폴리머로 구성될 수 있다. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 발광성을 가질 수 있다.
정공 차단층(HBL)
정공 차단층(HBL)은 ETL로의 정공 확산을 방지하기 위해 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등을 사용함으로써 EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함하는 경우, HBL은 또한 삼중항 여기자 차단 기능을 가질 수 있다. HBL은 또한 보조 ETL 또는 a-ETL로 명명될 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HBL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다. HBL을 형성하기 위해 통상적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 및 페난트롤린 유도체를 포함한다.
HBL은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HBL은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 정공-차단 특성을 가질 수 있다.
전자 수송층(ETL)
본 발명에 따른 OLED는 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, OLED는 전자 수송층 또는 적어도 제1 전자 수송층 및 적어도 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 스택을 포함할 수 있다.
ETL의 특정 층의 에너지 준위를 적합하게 조정함으로써, 전자의 주입 및 수송이 제어될 수 있고, 정공이 효율적으로 차단될 수 있다. 따라서, OLED는 긴 수명을 가질 수 있다.
전자 수송층은 당 분야에 공지된 적합한 ETM 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 전자 수송층은 ETM 물질 외에, 본원에 정의된 바와 같은 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 전자 수송층은 하나 이상의 n-타입 도펀트를 포함할 수 있다(또는 포함하지 않을 수 있다). 첨가제는 n-타입 도펀트일 수 있다. 첨가제는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 화합물, 전이 금속, 전이 금속 화합물 또는 희토류 금속일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또 다른 구현예에서, n-타입 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 하나일 수 있다. 구현예에서, 알칼리 금속 화합물은 8-하이드록시퀴놀리놀라토-리튬(LiQ), 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트 또는 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트일 수 있다. ETM에 적합한 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 한 가지 구현예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 구성된다. 바람직하게는, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더욱 바람직하게는 적어도 10개의 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템을 포함한다. 한 가지 구현예에서, 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템은, 예를 들어, 문헌 EP 1 970 371 A1호 또는 WO 2013/079217 A1호에 개시된 바와 같이 방향족 또는 헤테로방향족 구조 모이어티에 포함될 수 있다.
화학식 (I)의 화합물은 전자 수송층에 포함되지 않을 수 있다.
전자 주입층(EIL)
전자 디바이스는 본원에 정의된 바와 같은 EIL을 포함한다.
화학식 (I)의 화합물 이외에, EIL은 하나 이상의 추가의 통상적인 EIL 물질을 함유할 수 있다.
EIL은 Yb를 함유하지 않을 수 있다.
EIL은 LiQ를 함유하지 않을 수 있다.
EIL은 Ag, Mg, Al, 및 LiF를 함유하지 않을 수 있다.
EIL을 형성하기 위한 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성하는 데 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다. EIL은 n-타입 도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질을 포함할 수 있다. 매트릭스 물질은 전자 수송층을 위한 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질로부터 선택될 수 있다.
EIL은 다수의 개별 EIL 서브층으로 구성될 수 있다. EIL이 다수의 개별 EIL 서브층으로 구성된 경우, 서브층의 수는 바람직하게는 2이다. 개별 EIL 서브층은 EIL을 형성하기 위한 상이한 물질을 포함할 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm의 범위, 예를 들어, 약 0.5 nm 내지 약 9 nm의 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EIL은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 만족스러운 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
전자 수송층 또는 이의 서브층은 전자 주입층의 일부가 아닐 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 존재하는 경우 EIL 상에, 바람직하게는 EIL 상에 직접적으로, 바람직하게는 EIL과 직접 접촉하여 형성된다. 본 발명의 의미에서, 캐소드 및 EIL은 전자 수송층 스택으로의 전자 주입을 가능하게 하는 하나의 기능적 부분으로 간주될 수 있다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일함수를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag) 등으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐소드 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 전도성 옥사이드로 형성될 수 있다.
캐소드 전극의 두께는 약 5 nm 내지 약 1000 nm의 범위, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 100 nm의 범위일 수 있다. 캐소드 전극의 두께가 약 5 nm 내지 약 50 nm의 범위일 때, 캐소드 전극은 금속 또는 금속 합금으로부터 형성되더라도 투명하거나 반투명할 수 있다. 투명 또는 반투명 캐소드는 캐소드를 통한 광 방출을 용이하게 할 수 있다.
캐소드 전극은 전자 주입층의 일부가 아님이 이해되어야 한다.
전하 생성층
전하 생성층(CGL)은 본 발명의 OLED에 포함될 수 있다. 이 층은 p-타입 CGL 및 n-타입 CGL을 포함할 수 있다. 중간층이 p-타입 층과 n-타입 층 사이에 배열될 수 있다.
전형적으로, 전하 생성층 GCL은 n-타입 전하 생성층(전자 생성층, n-타입 CGL) 및 a-타입 전하 생성층(정공 생성층, p-타입 CGL)을 연결하는 pn-접합체이다. pn-접합체의 n-측은 전자를 생성하고 이를 애노드 방향으로 인접한 층에 주입한다. 유사하게, pn-접합체의 p-측은 정공을 생성하고 이를 캐소드 방향으로 인접한 층에 주입한다.
전하 생성층은 캐소드와 애노드 사이에 2개 이상의 방출층을 포함하는 탠덤(tandem) OLED에 사용된다. 2개의 방출층을 포함하는 탠덤 OLED에서, n-타입 전하 생성층은 애노드 근처에 배열된 제1 발광층에 전자를 제공하고, 정공 생성층은 제1 발광층과 캐소드 사이에 배치된 제2 발광층에 정공을 제공한다.
정공 생성층에 적합한 매트릭스 물질은 정공 주입 및/또는 정공 수송 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 또한, 정공 생성층에 사용되는 p-타입 도펀트는 통상적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, p-타입 도펀트는 테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'- 비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)으로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. p-타입 전하 생성층은 CNHAT로 구성될 수 있다.
n-타입 전하 생성층은 순수한 n-타입 도펀트, 예를 들어, 양전성 금속의 층일 수 있거나, n-타입 도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질로 구성될 수 있다. 한 가지 구현예에서, n-타입 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 화합물, 전이 금속, 전이 금속 화합물 또는 희토류 금속일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, n-타입 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. n-타입 전하 생성층에 적합한 매트릭스 물질은 전자 주입 또는 전자 수송 층을 위한 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 매트릭스 물질은, 예를 들어, 트리아진 화합물과 같은 N-함유 헤테로사이클릭 화합물 또는 화합물 E 또는 바이피리딜 또는 터피리딜 화합물과 같은 페나트롤린 화합물, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄과 같은 하이드록시퀴놀린 유도체, 벤자졸 유도체, 및 실롤 유도체로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)
본 발명에 따른 유기 전자 디바이스는 유기 발광 디바이스일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 방출층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 상기 언급된 층들 사이에, 기판 상에 또는 상부 전극 상에 배열된 OLED 층이 제공될 수 있다.
일 양태에 따르면, OLED는 애노드 전극에 인접하게 배열된 기판의 층 구조를 포함할 수 있고, 애노드 전극은 제1 정공 주입층에 인접하게 배열되고, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하게 배열되고, 제1 방출층은 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층인 2개의 서브층에 의해 선택적으로 형성될 수 있는 전자 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층에 인접하게 배열되고, 제2 전자 수송층은 전자 주입층에 인접하게 배열되고, 전자 주입층은 캐소드 전극에 인접하게 배열된다.
예를 들어, 도 1에 따른 OLED(100)는 기판(110) 상에, 애노드(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 방출층(150), 2개의 서브층으로서 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층(160), 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극(190)이 후속하여 이 순서로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 따른 OLED(100)는 기판(110) 상에, 애노드(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 전자 차단층(145), 방출층(150), 2개의 서브층으로서 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층(160), 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극(190)이 후속하여 이 순서로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 따른 OLED(100)는 기판(110) 상에 다층 애노드(120) ― 다층 애노드(120)은 제1 애노드 서브층(121), 제2 애노드 서브층(122) 및 제3 애노드 서브층(123)을 포함함 ―, 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 방출층(150), 전자 수송층 스택(160) ― 2개의 서브층으로서 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함함 ―, 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극(190)이 후속하여 이 순서대로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 따른 OLED(100)는 기판(110) 상에 애노드(120), 제1 정공 주입층(130), 제1 정공 수송층(140), 제1 전자 차단층(145), 방출층(150), 전자 수송층 스택(160), n-타입 전하 생성층(185), 정공 생성층(135), 제2 정공 수송층(141), 제2 전자 차단층(146), 제2 방출층(151), 제2 전자 수송층 스택(165), 제2 전자 주입층(181) 및 캐소드 전극(190)이 후속하여 이 순서대로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전자 디바이스를 제조하는 방법으로서, 방법은
- 적어도 하나의 증착 공급원, 바람직하게는 2개의 증착 공급원 및 더욱 바람직하게는 적어도 3개의 증착 공급원을 사용하는 방법이 제공된다.
적합할 수 있는 증착 방법은
- 진공 열 증발을 통한 증착;
- 용액 프로세싱을 통한 증착, 바람직하게는 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅으로부터 선택됨; 및/또는
- 슬롯-다이 코팅을 포함한다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 방법은 애노드 전극 상에, 애노드 전극과 제1 전자 수송층 사이에, 정공 주입층을 형성하거나 정공 수송층을 형성하거나 전자 정공 차단층을 형성하는 것으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 층 및 방출층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 방법은 유기 발광 다이오드(OLED)를 형성하기 위한 단계를 추가로 포함할 수 있고, 여기서,
- 기판 상에 제1 애노드 전극을 형성하고,
- 제1 애노드 전극 상에 방출층을 형성하고,
- 방출층 상에 전자 수송층 스택을 형성하고, 선택적으로 방출층 상에 정공 차단층을 형성하고, 전자 수송층 상에 전자 주입층을 형성하고,
- 마지막으로 캐소드 전극을 형성하고,
- 선택적으로 제1 애노드 전극과 방출층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 차단층을 이 순서대로 형성하고,
- 전자 주입층을 전자 수송층 스택과 캐소드 전극 사이에 형성한다.
방법은 유기 반도전성 층상에 전자 주입층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 다양한 구현예에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있고, 여기서 층은 하기 순서를 갖는다:
애노드, 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 제2 정공 수송층, 방출층, 선택적인 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 캐소드.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 임의의 구현예에 따른 적어도 하나의 유기 발광 디바이스를 포함하는 전자 디바이스가 제공되며, 바람직하게는, 전자 디바이스는 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 구현예들 중 하나의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 전자 디바이스는 디스플레이 디바이스이다.
한 가지 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 전자 디바이스는 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물을 포함하는 층을 추가로 포함할 수 있다.
한 가지 구현예에서, 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 하나 이상의 할로겐 원자 및/또는 하나 이상의 전자 끄는 기로 치환될 수 있다. 전자 끄는 기는 니트릴 기, 할로겐화된 알킬 기, 대안적으로 과할로겐화된 알킬 기로부터, 대안적으로 과불화된 알킬 기로부터 선택될 수 있다. 전자 끄는 기의 다른 예는 아실, 설포닐 기 또는 포스포릴 기일 수 있다.
대안적으로, 아실 기, 설포닐 기 및/또는 포스포릴 기는 할로겐화된 및/또는 과할로겐화된 하이드로카르빌을 포함할 수 있다. 한 가지 구현예에서, 과할로겐화된 하이드로카빌은 과불화된 하이드로카빌일 수 있다. 과불화된 하이드로카르빌의 예는 퍼플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로이소프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로페닐, 퍼플루오로톨릴일 수 있고; 할로겐화된 하이드로카르빌을 포함하는 설포닐 기의 예는 트리플루오로메틸설포닐, 펜타플루오로에틸설포닐, 펜타플루오로페닐설포닐, 헵타플루오로프로필설포닐, 노나플루오로부틸설포닐 등일 수 있다.
한 가지 구현예에서, 라디알렌 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 정공 주입, 정공 수송 및/또는 정공 생성층에 포함될 수 있다.
한 가지 구현예에서, 라디알렌 화합물은 하기 화학식 (XX)를 가질 수 있고/있거나 퀴노디메탄 화합물은 하기 화학식 (XXIa) 또는 (XXIb)를 가질 수 있다:
[상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R11, R12, R15, R16, R20, R21은 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 독립적으로 선택되고, R9, R10, R13, R14, R17, R18, R19, R22, R23 및 R24는 H, 할로겐 및 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 독립적으로 선택됨].
이하, 구현예들은 실시예를 참조하여 더욱 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시는 하기 실시예에 제한되지 않는다. 이제 예시적인 양태가 상세히 언급될 것이다.
화합물
상기 목적은 추가로 화학식 (Ia)의 화합물에 의해 달성된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C60 아릴렌 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴렌으로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될수 있거나 또는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O, S 및 Se로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 내지 5로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
화학식 (Ia)의 화합물은 적어도 하나의 L1 및 적어도 하나의 L2를 포함한다. 개개의 기는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. 모든 Ar2 내지 Ar5에 L1 및/또는 L2가 결합되는 것은 아닌 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, m + n이 2 또는 3인 경우, Ar2 내지 Ar5 각각은 (2 또는 3개의) L1 및/또는 L2에 결합되지 않는 것이 필수적으로 예상된다.
L1 또는 L2의 적어도 하나의 기가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 부착되는 경우, 개개의 기 Ar2 내지 Ar5는 아릴렌이다. L1 또는 L2의 기가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 부착되지 않는(그리고 개개의 Ar2 내지 Ar5에 추가 치환기가 부착되지 않는) 경우, 당업자는 개개의 기가 아릴(각각 헤테로아릴)인 것으로 이해될 것이다. 이는 아릴(엔) 및 헤테로아릴(엔)이라는 용어에서 괄호로 반영된다.
Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C54 아릴(엔) 또는 C2 내지 C39 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C48 아릴(엔) 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C42 아릴(엔) 또는 C2 내지 C33 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C36 아릴(엔) 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C30 아릴(엔) 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔) 또는 C2 내지 C21 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 C2 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C54 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C48 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C42 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C36 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C30 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 및 피리디닐(엔)으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서 개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되지 않은 경우, 개개의 Ar2 내지 Ar5는 하기로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서, 별표 기호 "*"는 결합 위치를 나타내고;
개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되는 경우, 개개의 Ar2 내지 Ar5는 하기로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서, 하나의 별표 기호 "*"는 피라진,
에 대한 결합 위치를 나타내고,
다른 별표 기호 "*"는 개개의 L1 또는 L2에 대한 결합 위치를 나타내고;
개개의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환 또는 치환될 수 있음].
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, CN 및 PO(R10)2로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고, R10은 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택된다.
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, C3 내지 C6 분지형 알킬, 및 C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 및 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
Ar2 내지 Ar5는 비치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔) 또는 C1 내지 C4-알킬-치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택된다.
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되지 않은 경우, 모든 치환기를 포함하는 개개의 Ar2 및 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
L1 및/또는 L2가 개개의 Ar2 내지 Ar5에 결합되는 경우, 모든 치환기를 포함하는 개개의 Ar2 및 Ar5는 하기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[여기서, 하나의 별표 기호 "*"는 피라진,
에 대한 결합 위치를 나타내고;
다른 별표 기호 "*"는 개개의 L1 또는 L2에 대한 결합 위치를 나타냄].
X1 및 X2는 O일 수 있다.
R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌의 화합물로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다.
R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 여기서 치환된 C1 내지 C16 알킬의 치환기는 C6 아릴렌 또는 C2 내지 C5 헤테로아릴렌으로부터 선택된다.
R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C14 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C12 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C10 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C8 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C5 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C4 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C3 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다. R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C2 알킬로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
구현예에서, R1 및 R2는 동일하게 선택된다. 구현예에서, R3 및 R4는 동일하게 선택된다.
특히, 모든 R1 내지 R4는 C1 알킬(= 메틸)일 수 있다.
m+n은 2 내지 4일 수 있다. m+n은 2 내지 3일 수 있다. m+n은 2일 수 있다.
m+n은 2 내지 4일 수 있고; L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. m+n은 2 내지 3일 수 있고; L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다. m+n은 2일 수 있고(즉, m은 1이고 n은 1임); L1 및 L2는 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다.
m은 1이고 n은 1이고;
L1은 Ar2에 결합되고 L2는 Ar4에 결합되거나;
L1은 Ar3에 결합되고 L2는 Ar5에 결합되는 것이 제공될 수 있다.
화학식 (Ia)의 화합물은 C2 대칭 축, 즉, 180°만큼 회전하여 원래와 구별할 수 없는 분자를 생성하는 축을 가질 수 있다.
C2 대칭 축을 갖는 이러한 화학식 (I)의 화합물의 예는 본원에 개시된 cmp15, cmp16, 또는 cmp24이다. 하기에서, 개개의 대칭 축은 점선으로 도시된다.
구현예에서, L1 및 L2 중 적어도 하나는 Ar2 내지 Ar5 중 하나에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; Ar2 내지 Ar5 중 상기 하나는 적어도 하나의 C6 방향족 고리를 포함하고; 상기 적어도 하나의 L1 및 L2는 에 대한 메타 위치의 상기 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합된다.
구현예에서, L1 및 L2 중 적어도 하나는 Ar2 내지 Ar5 중 하나에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; 상기 Ar2 내지 Ar5 중 하나는 제1 C6 방향족 고리 및 제2 C6 방향족 고리를 포함하고; 상기 적어도 하나의 L1 및 L2는 제1 C6 방향족 고리에 대한 메타 위치에서 상기 제2 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고; 상기 제2 C6 방향족 고리는 에 대한 파라 위치에서 상기 제1 C6 방향족 고리에 단일 결합을 통해 결합된다.
화학식 (Ia)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, -2.4 eV 내지 -1.75 eV의 LUMO 에너지 준위를 가질 수 있으며, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정된다.
화학식 (I)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, 3.0 eV 내지 4.5 eV, 바람직하게는 3.2 eV 내지 4.4 eV, 가장 바람직하게는 4.45 eV 내지 4.35 eV의 HOMO-LUMO 갭을 가질 수 있고, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정된다.
화학식 (I)의 화합물은 0 데바이 내지 10 데바이, 바람직하게는 0.5 데바이 내지 9 데바이, 가장 바람직하게는 0.7 데바이 내지 8.5 데바이의 쌍극자 모멘트를 가질 수 있고, N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
상기 식에서, q i 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다. 쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다.
화학식 (Ia)의 화합물은 cmp01 내지 cmp30으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다:
예시적인 화합물 cmp18 및 cmp24의 물리적 특성은 하기 표 3에 제시되어 있다.
표 3:
예시적인 구현예
본 발명의 한 가지 구현예에서, 하기 화학식 (Ia)의 화합물이 제공된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 C2 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서, 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, CN 및 PO(R10)2로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고, R10은 C6 아릴, C3 내지 C5 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O 및 S로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 또는 2로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 하기 화학식 (Ia)의 화합물이 제공된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C24 아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, C3 내지 C6 분지형 알킬, 및 C3 내지 C6 사이클릭 알킬, 및 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 내지 R4는 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 또는 2로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 하기 화학식 (Ia)의 화합물이 제공된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 내지 R4는 각각 C1 내지 C6 알킬이고;
- m 및 n은 각각 1임)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 하기 화학식 (Ia)의 화합물이 제공된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 피리디닐(엔), 퀴놀리닐(엔), 페난트리디닐(엔), 페닐퀴놀리닐(엔), 페닐페난트리디닐(엔), 이미다졸릴(엔), 벤즈이미다졸릴(엔), 푸라닐(엔), 벤조푸라닐(엔), 디벤조푸라닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 및 R2는 각각 메틸이고;
- R3 및 R4는 각각 메틸이고;
- m 및 n은 각각 1이고;
- 화학식 (I)의 화합물은 C2 대칭 축을 가짐)].
본 발명의 한 가지 구현예에서, 하기 화학식 (Ia)의 화합물이 제공된다:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 페닐(엔), 나프틸(엔); 페난트레닐(엔), 안트라세닐(엔); 플루오레닐(엔); 바이페닐(엔); 터페닐(엔); 나프틸페닐(엔); 페닐나프틸(엔), 및 피리디닐(엔)으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될 수 있거나, 또는 C1 내지 C6 알킬, 특히 메틸로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O이고;
- R1 및 R2는 각각 메틸이고;
- R3 및 R4는 각각 메틸이고;
- m 및 n은 각각 1이고;
- 화학식 (I)의 화합물은 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, -2.3 eV 내지 -1.75 eV의 LUMO 에너지 준위를 가지며, LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정됨)].
일반 정의
본 명세서에서, 달리 정의되지 않는 경우, "알킬 기"는 지방족 탄화수소 기를 지칭할 수 있다. 알킬 기는 임의의 이중 결합 또는 삼중 결합이 없는 "포화 알킬 기"를 지칭할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 선형뿐만 아니라 분지형 및 사이클릭 알킬을 포함할 것이다. 예를 들어, C3-알킬은 n-프로필 및 이소-프로필로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로, C4-알킬은 n-부틸, sec-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 마찬가지로, C6-알킬은 n-헥실 및 사이클로-헥실을 포함한다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한 본원에서 사용되는 별표 기호 "*"는 이에 따라 표지된 모이어티가 다른 모이어티에 결합되는 결합 위치를 나타낸다.
Cn에서 기재된 수 n은 개개의 알킬, 아릴렌, 헤테로아릴렌 또는 아릴 기에서 탄소 원자의 총 수에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "아릴" 또는 "아릴렌"은 페닐(C6-아릴), 융합된 방향족, 예컨대, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센 등을 포함할 것이다. 바이페닐 및 올리고- 또는 폴리페닐, 예를 들어, 터페닐, 페닐-치환된 바이페닐, 페닐-치환된 터페닐(예를 들어, 테트라페닐 벤졸 기) 등이 추가로 포함된다. "아릴렌" 및 "헤테로아릴렌" 각각은 2개의 추가 모이어티가 부착된 기를 지칭한다. 본 명세서에서, 용어 "아릴 기" 또는 "아릴렌 기"는 적어도 하나의 탄화수소 방향족 모이어티를 포함하는 기를 지칭할 수 있고, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소는 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈, 예를 들어, 페닐 기, 나프틸 기, 안트라세닐 기, 페난트레닐 기, 피리닐 기, 플루오레닐 기 등을 가질 수 있다. 2개의 방향족 모이어티가 9,9'-스피로바이[9H-플루오렌]일과 같은 스피로-원자를 통해 서로 연결된 스피로 화합물이 추가로 포함된다. 아릴 또는 아릴렌 기는 모노사이클릭 또는 융합된 고리 폴리사이클릭(즉, 탄소 원자의 인접한 쌍을 공유하는 연결) 작용기를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자로 치환된 아릴 기를 지칭한다. 용어 "헤테로아릴"은 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 방향족 헤테로사이클을 지칭할 수 있고, 탄화수소 헤테로방향족 모이어티의 모든 원소는 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈을 가질 수 있다. 헤테로원자는 N, O, S, B, Si, P, Se로부터, 바람직하게는 N, O 및 S로부터 선택될 수 있다. 헤테로아릴렌 고리는 적어도 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 헤테로아릴렌 고리는 N, S 및/또는 O로부터 개별적으로 선택된 적어도 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있다. "아릴"/"아릴렌"의 경우와 마찬가지로, 용어 "헤테로아릴"은, 예를 들어, 2개의 방향족 모이어티가 서로 연결된 스피로 화합물, 예컨대, 스피로[플루오렌-9,9'-잔텐]을 포함한다. 추가의 예시적인 헤테로아릴 기는 디아진, 트리아진, 디벤조푸란, 디벤조티오푸란, 아크리딘, 벤조아크리딘, 디벤조아크리딘 등이다.
본원에서 사용되는 용어 "알케닐"은 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 -CR1=CR2R3 기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "과할로겐화된"은 하이드로카르빌 기의 모든 수소 원자가 할로겐(F, Cl, Br, I) 원자로 대체된 하이드로카르빌 기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "알콕시"는 R이 하이드로카르빌, 바람직하게는 알킬 또는 사이클로알킬인 화학식 -OR의 구조적 단편을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "티오알킬"은 R이 하이드로카르빌, 바람직하게는 알킬 또는 사이클로알킬인 화학식 -SR의 구조적 단편을 지칭한다.
Cn-헤테로아릴에서 아래 첨자 숫자 n은 단지 헤테로원자의 수를 배제한 탄소 원자의 수를 지칭한다. 이러한 맥락에서, C3 헤테로아릴렌 기는 피라졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸 등과 같은 3개의 탄소 원자를 포함하는 방향족 화합물인 것이 명백하다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 피리딘, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조퀴나졸린, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘, 카르바졸, 잔텐, 페녹사진, 벤조아크리딘, 디벤조아크리딘 등을 포함할 것이다.
본 명세서에서, 용어 단일 결합은 직접 결합을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "불화된"은 탄화수소 기에 포함된 수소 원자 중 적어도 하나가 불소 원자로 치환된 탄화수소 기를 지칭한다. 이의 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 불화된 기는 과불화된 기로서 지칭되고, 특히 용어 "불화된"으로 언급된다.
본 발명과 관련하여, 기는, 이러한 기에 포함된 수소 원자 중 하나가 다른 기로 대체되는 경우 다른 기로 "치환"되고, 여기서 다른 기는 치환기이다.
본 발명과 관련하여, 하나의 층이 2개의 다른 층 사이에 있다는 표현 "사이에"는 하나의 층과 2개의 다른 층 중 하나 사이에 배열될 수 있는 추가 층의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명과 관련하여, 서로 직접 접촉하는 2개의 층과 관련하여 "직접 접촉하는"이라는 표현은 이들 2개의 층 사이에 추가의 층이 배열되지 않음을 의미한다. 다른 층의 상부에 증착된 하나의 층은 이러한 층과 직접 접촉하는 것으로 간주된다.
용어 "샌드위칭되게 접촉되는"은 중간의 층이 2개의 인접한 층과 직접 접촉하는 3개의 층의 배열을 지칭한다.
본 발명의 전자 수송층 스택과 관련하여, 실험 부분에서 언급된 화합물이 가장 바람직하다.
조명 디바이스는 조명, 조사, 신호전달, 또는 투영에 사용되는 임의의 디바이스일 수 있다. 이들은 상응하게 조명, 조사, 신호전달, 및 투영 디바이스로 분류된다. 조명 디바이스는 일반적으로 광학 방사선원, 복사 플럭스를 원하는 방향의 공간으로 전달하는 디바이스, 및 부품을 단일 디바이스로 결합하고 손상 및 주변의 영향으로부터 방사선원 및 광-전달 시스템을 보호하는 하우징으로 구성된다.
유기 전계발광 디바이스(OLED)는 하부-발광 또는 상부-방출 디바이스일 수 있다. 유기 전계발광 디바이스(OLED)는 투명한 애노드를 통해 또는 투명한 캐소드를 통해 광을 방출할 수 있다.
또 다른 양태는 적어도 하나의 유기 전계발광 디바이스(OLED)를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드를 포함하는 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이 또는 조명 패널이다.
본 발명에서, 하기 정의되는 용어, 이러한 정의는 청구범위 또는 본 명세서의 다른 곳에서 상이한 정의가 제공되지 않는 한 적용되어야 한다.
본 명세서의 맥락에서, 매트릭스 물질과 관련하여 용어 "상이한" 또는 "상이하다"는 매트릭스 물질이 이들의 구조식에서 상이함을 의미한다.
용어 "OLED" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "유기 전계발광 디바이스"는 유기 발광 다이오드뿐만 아니라 유기 발광 트랜지스터(OLET) 둘 모두를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "중량 퍼센트", "wt-%", "중량 기준 퍼센트(percent by weight)", "중량%(% by weight)" 및 이들의 변형은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 개개의 전자 수송층의 그러한 성분, 물질 또는 제제의 중량을 이의 개개의 전자 수송층의 총 중량으로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 개개의 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분, 물질 및 제제의 총 중량 퍼센트 양은 100 wt.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol.-%", "부피 기준 백분율", "부피%" 및 이들의 변형은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 개개의 전자 수송층의 그러한 성분, 물질 또는 제제의 부피를 이의 개개의 전자 수송층의 총 부피로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 개개의 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분, 물질 및 제제의 총 부피 퍼센트 양은 100 vol.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
모든 수치 값은 본원에서 명시적으로 명시되는지 여부에 관계없이 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다. 본원에서 사용되는 용어 "약"은 발생할 수 있는 수치적 양의 변동을 지칭한다. "약"이라는 용어에 의해 수식되었는지 여부에 관계없이, 청구범위는 양에 대한 등가물을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 내용이 달리 명백하게 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
용어 "비함유", "함유하지 않음", "포함하지 않음"은 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적과 관련하여 기술적 효과가 없다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "본질적으로 비-방출성(essentially non-emissive)" 또는 "비-방출성"은 디바이스로부터의 가시광선 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시광선 방출 스펙트럼에 대해 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임의 의미한다. 가시광선 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도전성 층은 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성이다.
U로도 명명된 작동 전압(operating voltage)은 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/㎠)에서의 볼트(V)로 측정된다.
cd/A 효율로도 명명되는 암페어 당 칸델라 효율은 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/㎠)에서의 암페어 당 칸델라로 측정된다.
EQE로도 명명되는 외부 양자 효율은 퍼센트(%)로 측정된다.
색 공간은 좌표 CIE-x 및 CIE-y로 기술된다(International Commission on Illumination 1931). 청색 방출의 경우, CIE-y가 특히 중요하다. 더 작은 CIE-y는 더 진한 청색(deeper blue color)을 나타낸다. 효율 값은 동일한 CIE-y에서 비교된다.
HOMO로도 명명되는 최고 점유 분자 궤도, 및 LUMO로도 명명되는 최저 비점유 분자 궤도는 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED", "유기 발광 다이오드", "유기 발광 디바이스", "유기 광전자 디바이스" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
용어 "수명(life-span)" 및 "수명(lifetime)"은 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
애노드 및 캐소드는 애노드 전극/캐소드 전극 또는 애노드 전극/캐소드 전극 또는 애노드 전극 층/캐소드 전극 층으로서 기술될 수 있다.
주위 온도로도 명명되는 실온은 23℃이다.
본 발명의 이러한 및/또는 다른 양태 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 하기 예시적인 구현예의 설명으로부터 명백하고 더욱 용이하게 이해될 것이다:
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른, 전하 생성층을 포함하는 탠덤 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른, 전하 생성층을 포함하는 탠덤 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
이제 본 발명의 예시적인 구현예가 상세히 참조될 것이며, 이의 예는 첨부된 도면에 예시되어 있으며, 여기서 유사한 참조 번호는 전반에 걸쳐 유사한 요소를 지칭한다. 예시적인 구현예는 본 발명의 양태를 설명하기 위해 도면을 참조하여 하기에 기술된다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에(on)" 또는 "상으로(onto)" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접적으로 배치될 수 있거나, 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접적으로(directly on)" 또는 "상으로 직접적으로(onto directly)" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때, 그 사이에 다른 요소가 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 개략적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층(ETL)(160)을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(160)은 EML(150) 상에 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상에, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상에 직접 배치된다.
단일 전자 수송층(160) 대신에, 선택적으로 전자 수송층 스택(ETL)이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 OLED(100)의 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 2의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 1과 상이하다.
도 2를 참조하면, OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(HBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 구현예에 따른 탠덤 OLED(200)의 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 3의 OLED(200)가 전하 생성층(CGL) 및 제2 방출층(151)을 추가로 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조하면, OLED(200)는 기판(110), 애노드(120), 제1 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(160), n-타입 전하 생성층(n-타입 CGL)(185), 정공 생성층(p-타입 전하 생성층; p-타입 GCL)(135), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 방출층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제2 전자 수송층(ETL)(161), 제2 전자 주입층(EIL)(181) 및 캐소드(190)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 개략적인 단면도이다. OLED(100)는 불투명 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층(ETL) 스택(160)을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(160)은 EML(150) 상에 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상에, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상에 직접 배치된다.
도 1 내지 도 4에는 도시되지 않았지만, OLED(100, 200)를 밀봉하기 위해 캐소드 전극(190) 상에 밀봉층이 더 형성될 수 있다. 또한, 다양한 다른 변형이 이에 적용될 수 있다.
이하, 구현예들은 실시예를 참조하여 더욱 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시는 하기 실시예에 제한되지 않는다. 이제 예시적인 양태가 상세히 언급될 것이다.
융점
융점(mp)은 상기 TGA-DSC 측정의 DSC 곡선으로부터 또는 별도의 DSC 측정(Mettler Toledo DSC822e, 샘플을 순수한 질소의 스트림 하에서 10 K/분의 가열 속도로 실온에서 용융의 완결까지 가열함. 4 내지 6 mg의 샘플 양이 뚜껑(lid)을 갖는 40 ㎕ Mettler Toledo 알루미늄 팬에 배치됨. < 1 mm 정공이 뚜껑에 관통됨)으로부터 피크 온도로서 결정된다.
유리 전이 온도
유리 전이 온도(Tg)는 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 분당 10 K의 가열 속도를 사용하여 질소 하에 측정된다.
레이트 개시 온도(Rate onset temperature)
레이트 개시 온도(TRO)는 100 mg의 화합물을 VTE 공급원에 로딩함으로써 결정된다. VTE 공급원으로서, 유기 물질에 대한 포인트 공급원은 Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com) 또는 CreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)에 의해 공급되는 바와 같이 사용될 수 있다. VTE 공급원은 10-5 mbar 미만의 압력에서 15 K/분의 일정한 레이트로 가열되고 공급원 내부의 온도는 열전대로 측정된다. 화합물의 증발은 검출기의 석영 결정 상의 화합물의 증착을 검출하는 QCM 검출기로 검출된다. 석영 결정 상의 증착률은 초당 옹스트롬으로 측정된다. 레이트 개시 온도를 결정하기 위해, 증착률은 VTE 공급원 온도에 대해 플롯팅된다. 레이트 개시 온도는 QCM 검출기에서 눈에 띄는 증착이 일어나는 온도이다. 정확한 결과를 위해, VTE 공급원은 3회 가열 및 냉각되고, 제2 및 제3 실행의 결과만이 레이트 개시 온도를 결정하는 데 사용된다.
유기 화합물의 증발률에 대한 우수한 제어를 달성하기 위해, 레이트 개시 온도는 200℃ 내지 255℃의 범위일 수 있다. 레이트 개시 온도가 200℃ 미만인 경우, 증발이 너무 빨라서 제어하기 어려울 수 있다. 레이트 개시 온도가 255℃ 초과인 경우, 증발률이 너무 낮아서 택트 시간(tact time)이 짧아질 수 있고, 상승된 온도에서 장기간 노출로 인해 VTE 공급원에서 유기 화합물의 분해가 발생할 수 있다.
레이트 개시 온도는 화합물의 휘발성의 간접적인 척도이다. 레이트 개시 온도가 높을수록 화합물의 휘발성은 낮아진다.
환원 전위
환원 전위는 실온에서 전위차 디바이스 Metrohm PGSTAT30 및 소프트웨어 Metrohm Autolab GPES를 사용하는 순환 전압전류법에 의해 결정된다. 특정 화합물에 주어진 레독스 전위를, 아르곤 분위기 하에, 백금 작업 전극들 사이 0.1 M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 지지 전해질을 사용하여, 그리고 염화은으로 덮이고 측정되는 용액에 직접 침지된 은 와이어로 구성된, Ag/AgCl 유사-표준 전극(Metrohm Silver 막대 전극)을 사용하여, 시험 물질의 아르곤 탈기된 건조 0.1 M THF 용액에서 스캔 속도 100 mV/s로 측정하였다. 작업 전극에 설정된 전위의 가장 넓은 범위에서 첫 번째 실행을 수행하고, 이후 범위는 후속 실행 내에서 적절하게 조정하였다. 표준으로서 페로센(0.1 M 농도)을 첨가하여 최종 3회의 실행을 수행하였다. 표준 Fc+/Fc 레독스 커플에 대해 관찰된 캐소드 및 애노드 전위의 평균을 공제한 후, 연구 화합물의 캐소드 및 애노드 피크에 상응하는 전위의 평균은 상기 보고된 값을 최종적으로 제공하였다. 모든 연구된 화합물 뿐만 아니라 보고된 비교 화합물은 잘 정의된 가역적 전기화학적 거동을 나타내었다.
쌍극자 모멘트(Dipole moment)
N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
상기 식에서, q i 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치이다.
쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다.
분자 구조의 기하학적 구조는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)에서 구현되는 바와 같이 기상에서 6-31G* 기본 설정으로 하이브리드 작용성 B3LYP를 사용하여 최적화된다. 하나 초과의 입체형태가 실행 가능한 경우, 분자의 결합 길이를 결정하기 위해 가장 낮은 총 에너지를 갖는 입체형태가 선택된다.
계산된 HOMO 및 LUMO
HOMO 및 LUMO는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)로 계산된다. 분자 구조의 최적화된 기하학적 구조 및 HOMO 및 LUMO 에너지 준위는 기상에서 6-31G* 기본 설정으로 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 결정된다. 하나 초과의 입체형태가 실행 가능한 경우, 가장 낮은 총 에너지를 갖는 입체형태가 선택된다.
OLED 성능의 측정
OLED 디바이스의 성능을 평가하기 위해, 전류 효율은 20℃에서 측정된다. 전류-전압 특성은 V 단위의 전압을 소싱(sourcing)하고 시험 중인 디바이스를 통해 흐르는 전류를 mA 단위로 측정함으로써 Keithley 2635 소스 측정 유닛을 사용하여 결정된다. 디바이스에 인가된 전압은 0 V 내지 10 V의 범위에서 0.1 V 스텝으로 변화한다. 마찬가지로, 휘도-전압 특성 및 CIE 좌표는 각각의 전압 값에 대해 Instrument Systems CAS-140CT 어레이 분광계(Deutsche Akkreditierungsstelle(DAkkS)에 의해 보정됨)를 사용하여 휘도(cd/㎡)를 측정함으로써 결정된다. 10 mA/㎠에서의 cd/A 효율은 휘도-전압 및 전류-전압 특성을 각각 보간(interpolating)함으로써 결정된다.
적용 가능한 경우, 디바이스의 수명 LT는 Keithley 2400 소스미터를 사용하여 주변 조건(20℃) 및 30 mA/㎠에서 측정될 수 있고, 시간 단위로 기록될 수 있다.
디바이스의 밝기는 보정된 포토 다이오드를 사용하여 측정된다. 수명 LT는 디바이스의 밝기가 초기 값의 97%로 감소될 때까지의 시간으로 정의된다.
작동 전압 ΔU의 증가는 디바이스의 작동 전압 안정성의 척도로 사용된다. 이러한 증가는 LT 측정 동안 및 50시간 후 작동 전압에서 디바이스의 작동 시작시 작동 전압을 공제함으로써 결정된다.
ΔU의 값이 작을수록 작동 전압 안정성이 더 우수하다.
합성 절차
Cmp24
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2,5-디클로로-3,6-디페닐피라진(CAS 74134-61-5, 26. 8 g, 89.0 mmol), 디메틸(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)포스핀 옥사이드 (CAS 2093110-21-3, 24. 9 g, 89.0 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (CAS 14221-01-3, 2. 6 g, 2.2 mmol) 및 K2CO3(24.6 g, 178. 0 mmol)를 충전하였다. 탈기된 디옥산/물(4:1)의 혼합물을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 4일 동안 가열하여 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 상을 분리하고 수성 상을 DCM으로 2회 추출하였다. 합한 유기 상을 Na2SO4 상에서 건조시키고 Florisil 패드를 통해 여과하였다. 용매를 감압 하에 부분적으로 제거하고, 헥산을 첨가하여 침전을 유도하였다. 생성물을 여과하고, 헥산으로 세척하고, DCM/MeOH(5%)를 사용하는 컬럼 크로마토그래피를 통해 추가로 정제하였다. 고체를 EtOH로부터 재결정화하고, n-헥산을 첨가하여 침전을 유도하였다. 여과 후, 건조 후 생성물(cmp24)을 3.3 g(7%)의 담황색 고체로 수득하였다. 승화에 의해 최종 정제를 달성하였다. ESI-MS: m/z = 537([M+H]+).
Cmp18
플라스크를 질소로 플러싱하고, 2,5-디클로로-3,6-디페닐피라진(CAS 74134-61-5, 3. 0 g, 10.0 mmol), 디메틸(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)포스핀 옥사이드 (CAS 1394346-20-3, 5. 9 g, 21.0 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (CAS 14221-01-3, 0. 35 g, 0.3 mmol) 및 K2CO3(6.9 g, 50.0 mmol)를 충전하였다. 탈기된 THF/물(4:1)의 혼합물을 첨가하고, 반응 혼합물을 질소 분위기 하에 밤새 80℃로 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 생성된 혼합물을 DCM/H2O로 추출하고 염수로 세척하였다. 합한 유기 상을 Na2SO4 상에서 건조시켰다. 미정제 생성물을 DCM/MeOH(5%)로 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다. 이어서, 생성물을 DCM/MeOH(10%)에 용해시키고, 활성탄과 함께 교반하였다. 여과 후, 생성물(cmp 18)을 분리하여 건조 후 3,4 g(64%)의 황색 고체를 수득하였다. 승화에 의해 최종 정제를 달성하였다. m/z = 537([M+H]+).
OLED의 제조를 위한 일반적인 절차
전면 방출 OLED 디바이스의 경우, 150 mm x 150 mm x 0.7 mm의 치수를 갖는 기판을 Deconex FPD 211의 2% 수용액으로 7분 동안 초음파 세척한 후, 순수한 물로 5분 동안 초음파 세척하고, 15분 동안 스핀 린스 건조기에서 건조시켰다. 후속하여, Ag를 10-5 내지 10-7 mbar의 압력에서 애노드로서 증착시켰다.
이후, HT-1 및 D-1을 애노드 상에 진공 공동-증착시켜 HIL을 형성시켰다. 이후, HT-1을 HIL 상에 진공 증착시켜 HTL을 형성시켰다. 이후, HT-2를 HTL 상에 진공 증착시켜 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
이후, HOST-1 및 EMITTER-1의 공동-증착에 의해 EBL 상에 방출층을 형성하였다.
이후, ET-1을 방출층 상에 진공 증착시켜 HBL을 형성시켰다. 이후, 비교예-1 및 OLED-1에 대한 ET-2 또는 비교예-2 및 OLED-2 및 OLED-3에 대한 ET-3:ET-4(wt% 20:80)의 프리믹스 또는 비교예-3 및 OLED-4 및 OLED-5에 대한 ET-5:LiQ(wt% 50:50)의 혼합물을 증착시킴으로써 HBL 상에 ETL을 형성시켰다.
이후, OLED-1 내지 OLED-5의 경우, EIL은 화학식 (I)의 화합물을 증착시킴으로써 ETL 상에 단일 층으로서 형성된다.
비교예 1 내지 비교예 3의 경우, EIL은, 먼저 LiQ를 증착하고, 후속하여 Yb를 증착함으로써 ETL 상에 이중 층으로서 형성된다.
이후, Ag:Mg를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 EIL 상으로 증발시켜 캐소드를 형성한다.
HT-3의 캡 층이 캐소드 상에 형성된다.
전면 방출 OLED 디바이스에서 층 스택의 세부사항은 하기에 제공된다. 슬래시 "/"는 개별 층을 구분한다. 층 두께는 대괄호[...] 안에 제공되고, 혼합 비율은 소괄호(...) 안에 wt%로 제공된다:
표 5의 OLED 디바이스 실시예에 사용된 층 스택 세부사항:
Ag[100nm]/HT-1:NDP-9(wt% 92:8)[10nm]/HT-1[130nm]/HT-2[5nm]/H09:BD200(wt% 97:3)[20 nm]/ET-1[5nm]/ET-2 또는 ET-3:ET-4(wt% 20:80) 또는 ET-5:LiQ(wt% 50:50)의 프리믹스[30nm]/{OLED-1 내지 OLED-5의 경우 화학식 (I)의 화합물[3nm]} 또는 비교예-1 내지 비교예-3의 경우 {LiQ [1nm]/ Yb [2nm]}/Ag:Mg (wt% 90:10) [13 nm]/HT-3 [75nm]
본 발명의 기술적 효과
본 발명에 따른 OLED 디바이스는 제1항에 따른 전자 주입층을 포함하는 디바이스에서 개선된 효율 및 개선된 수명을 나타낸다.
표 4: 사용된 화합물의 목록
표 5 - 상이한 ETL 구현예에 대한 전자 주입층(EIL)에 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 전계발광 디바이스의 성능
실시예 OLED-1은 화학식 (I)의 화합물이 전자 주입층에 사용되는 경우 cd/A 효율이 증가함을 보여준다.
실시예 OLED-2 및 OLED-3은 화학식 (I)의 화합물이 전자 주입층에 사용되는 경우 cd/A 효율이 증가함을 보여준다.
실시예 OLED-4 및 OLED-5는 화학식 (I)의 화합물이 전자 주입층에 사용되는 경우 cd/A 효율 및 수명이 증가함을 보여준다.
표 6에 나타낸 변화를 제외하고는 표 5에 요약된 실험에 사용된 것과 동일한 층 스택을 갖는 디바이스로 추가 실험을 수행하였다:
표 6: 상이한 전자 주입층(EIL)을 포함하는 유기 전계발광 디바이스의 성능:
"비교예 4"는 이와 관련하여 하기 화학식을 갖는 화합물을 지칭한다:
(비교예 4)
표 6에서 알 수 있는 바와 같이, 수명 및 전압 상승과 관련하여 비교예 4에 비해 본 발명의 화합물 cmp18 및 cmp24의 명백한 이점이 있는 반면, 작동 전압 및 효율과 관련하여 우수한 성능은 유지되었다. 비교예-4에 비한 이점은 더 약한 캐소드 Ag:Mg(95:5, 10nm)에 대해 더 두드러진다.
전술한 설명 및 종속항에 개시된 특징은 개별적으로 및 이들의 임의의 조합 둘 모두에서, 독립항에서 이루어진 개시의 양태를 이의 다양한 형태로 실현하기 위한 중요할 수 있다.
Claims (15)
- 적어도 하나의 전자 주입층을 포함하는 유기 전자 디바이스로서, 상기 전자 주입층은 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함하는, 유기 전자 디바이스:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (I)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3)을 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C60 아릴(엔) 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될수 있거나 또는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O, S 및 Se로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 상기 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 내지 5로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)]. - 제1항에 있어서, Ar2 내지 Ar5가 비치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔) 또는 C1 내지 C4-알킬-치환된 C6 내지 C18 아릴(엔) 또는 비치환된 C5 내지 C17 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, X1 및 X2가 O인, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, R1 내지 R4가 비치환된 C1 내지 C16 알킬로부터 독립적으로 선택되는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, m+n이 2 내지 4이고; L1 및 L2가 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, m이 1이고, n이 1인, 유기 전자 디바이스.
- 제6항에 있어서, L1이 Ar2에 결합되고 L2가 Ar4에 결합되거나; 또는 L1이 Ar3에 결합되고 L2가 Ar5에 결합되는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 C2 대칭 축을 갖는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 하기 cmp01 내지 cmp30으로 구성된 군으로부터 선택되는, 유기 전자 디바이스:
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이 하이브리드 작용성 B3LYP 및 가우시안 6-31G* 기본 설정을 사용하여 TURBOMOLE V6.5 프로그램 패키지에 의해 계산된, -2.4 eV 내지 -1.75 eV의 LUMO 에너지 준위를 가지며, 상기 LUMO 에너지 준위는 진공 에너지 준위를 0으로 하는 절대 스케일로 결정되는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 주입층이 1 내지 10 nm 범위의 두께를 갖는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전자 디바이스가 적어도 하나의 전자 수송층을 추가로 포함하고, 상기 전자 수송층은 화학식 (I)의 화합물을 포함하지 않는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전자 디바이스가 적어도 하나의 전자 수송층을 추가로 포함하고, 상기 전자 수송층은 n-도펀트를 함유하지 않는, 유기 전자 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전자 디바이스가 유기 발광 디바이스인, 유기 전자 디바이스.
- 하기 화학식 (Ia)의 화합물:
[L1]n - Ar1 - [L2]m (Ia)
[상기 식에서,
L1은 하기 화학식 (2a)를 갖고:
L2는 하기 화학식 (3a)를 갖고:
Ar1은 하기 화학식 (4a)를 가짐:
(여기서,
- Ar2 내지 Ar5는 C6 내지 C60 아릴(엔) 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴(엔)로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 Ar2 내지 Ar5는 독립적으로 비치환될수 있거나 또는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 및 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- L1 및 L2는 동일하거나 상이한 Ar2 내지 Ar5에 독립적으로 단일 결합을 통해 "*"에서 결합되고;
- X1 및 X2는 O, S 및 Se로부터 독립적으로 선택되고;
- R1 내지 R4는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C16 알킬 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 R1 내지 R4 중 하나 이상이 치환되는 경우, 상기 하나 이상의 치환기는 C1 내지 C16 알킬, C6 내지 C18 아릴렌 및 C2 내지 C12 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고;
- m 및 n은 1 내지 5로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 n은 정수임)].
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