KR20150127293A - Oled에서 효율 부스터로서의 아자벤즈이미다졸 카르벤 착체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질을 포함하는 유기 전자 디바이스에 관한 것이며, 상기 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 상기 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 화학식 I 및/또는 I'에서 정의된 바와 같은 하나, 둘 또는 세 개의 특정 두자리 아자벤즈이미다졸 리간드를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체이다.
Description
본 발명은 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질을 포함하며, 상기 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 상기 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질이 하나, 둘 또는 세 개의 특정 두자리 아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체인 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 유기 발광 다이오드 (OLED); 상기 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 정공 수송 층 또는 전자/엑시톤 차단 층; 상기 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 상기 OLED 또는 상기 정공 수송 층 또는 상기 전자/엑시톤 차단 층을 포함하는 고정식 시각 디스플레이 유닛, 이동식 시각 디스플레이 유닛, 조명 유닛, 의류 품목에서의 유닛, 가구에서의 유닛, 월페이퍼에서의 유닛으로 이루어진 군으로부터 선택된 장치; 정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 하나, 둘 또는 세 개의 특정 두자리 아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드를 포함하는 상기 Ir 금속-카르벤 착체의 용도에 관한 것이다.
유기 전자장치, 즉 유기 전자 디바이스는 전자장치 분야에서 중요한 부문이다. 유기 전자장치는 중합체 또는 더 작은 유기 화합물을 포함하는 전자 회로를 사용하는 전자장치의 하위분야이다. 유기 전자장치의 분야는 유기 전자 디바이스, 예를 들면 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학 전지 (LEEC), 유기 광기전력 전지 (OPV) 및 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)에서의 중합체 또는 더 작은 유기 화합물의 용도이다.
그래서, 적절한 신규한 유기 물질의 사용은 유기 전자장치, 예컨대 디스플레이, 조명, 센서, 트랜지스터, 데이타 저장 또는 광기전력 전지에 기초한 부품의 다양한 신규한 유형의 부품을 제공하게 한다. 이는 얇고, 가벼우며, 구부러질 수 있으며, 적은 비용으로 제조 가능한 신규한 디바이스의 개발을 가능케 한다.
그러므로, 유기 전자 디바이스에 대한 신규한 물질의 합성 및 제공은 중요한 연구 주제이다. 특히, 유기 전자 디바이스에 사용하기 위한 신규한 정공-수송 물질 및 전자/엑시톤 차단 물질의 합성 및 제공은 우수한 안정성 및 긴 수명 - OLED 및 LEEC의 경우 - 높은 양자 효율을 갖는 유기 전자 디바이스를 제공하는데 중요하다.
본원에 의한 용도의 바람직한 분야는 유기 발광 다이오드 (OLED)에서의 비교적 작은 유기 화합물의 용도이다. OLED는 전류에 의하여 여기될 때 물질이 발광하는 경향을 이용한다. OLED는 평면 시각 디스플레이 유닛의 제조를 위한 음극선관 및 액정 디스플레이의 대안으로서 특히 중요하다. 매우 밀집된 설계 및 고유하게 낮은 전력 소비로 인하여, OLED를 포함하는 디바이스는 이동 적용예, 예를 들면 휴대폰, 스마트폰, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 등에 특히 적절하다. 추가로, 백색 OLED는 오늘날까지 알려진 조명 기술에 비하여 커다란 잇점, 특히 매우 높은 효율을 제공한다.
OLED가 작동하는 방식의 기본적인 원리 및 OLED의 적절한 구조 (층)는 예를 들면 WO 2005/113704 및 본원에 인용된 문헌에 명시되어 있다.
사용된 발광 물질 (방출체)은 형광 물질 (형광 방출체)뿐 아니라, 인광 물질 (인광 방출체)일 수 있다. 인광 방출체는 통상적으로 단일항 방출을 나타내는 형광 방출체와 반대로 삼중항 방출을 나타내는 유기금속 착체이다 (M. A. Baldow et al., Appl . Phys. Lett. 1999, 75, 4 to 6). 양자-역학적 이유로, 인광 방출체를 사용할 경우 4배까지의 양자 효율, 에너지 효율 및 전력 효율이 가능하다.
낮은 사용 전압, 높은 효율, 높은 효능, 열 응력에 대한 높은 저항 및 긴 작업 수명을 갖는 유기 발광 다이오드가 특히 중요하다.
실제로 전술한 성질을 실행하기 위하여, 적절한 방출체 물질을 제공할 뿐 아니라, 적절한 보충 물질을 제공하여야만 한다. 그러한 디바이스 조성물은 예를 들면 실제의 광 방출체가 분포된 형태로 존재하는 특정한 호스트 (매트릭스) 물질을 포함할 수 있다. 게다가, 조성물은 차단 물질을 포함할 수 있으며, 정공 차단체, 엑시톤 차단체 및/또는 전자 차단체는 디바이스 조성물 중에 존재할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 디바이스 조성물은 정공 주입 물질 및/또는 전자 주입 물질 및/또는 전하 수송 물질, 예컨대 정공-수송 물질 및/또는 전자-수송 물질을 더 포함할 수 있다. 실제의 광 방출체와 조합으로 사용되는 전술한 물질의 선택은 OLED의 효율, 수명 및 작업 전압을 비롯한 파라미터에 상당한 영향을 미친다.
종래 기술은 OLED의 상이한 층에 사용하기 위한 다수의 상이한 물질을 제안한다.
아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체의 사용은 단지 일부 종래 기술 문헌에 기재되어 있다.
WO 2006/056418 A2는 OLED에서의 전이 금속 카르벤 착체의 사용에 관한 것이다. WO 2006/056418 A2의 전이 금속 카르벤 착체는 하기 화학식의 비대칭 카르벤 착체이다:
(상기 화학식에서, Y3은 비방향족 라디칼, 즉 수소 또는 알킬이거나 또는 Y2와 함께 가교를 형성함). WO 2006/056418 A2의 실시예 4에는 특정 아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체가 개시되어 있다. 그러나, 상기 Ir 금속 카르벤 착체는 비대칭 착체이며 (상기 언급된 화학식 I에서 Y3은 메틸임), 질소 원자는 아자벤즈이미다졸 고리의 5-위치에 있다. WO 2006/056418 A2의 실시예 17에 의하면, 하기를 정공-수송 및 엑시톤 차단 물질로서 사용한다:
WO 2012/172482 A1은 이리듐 및 백금으로부터 선택된 중심 원자 및 특정 아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드를 포함하는 금속-카르벤 착체, 상기 착체를 포함하는 OLED (유기 발광 다이오드)에 관한 것이다. 착체는 하기 화학식을 갖는다:
(상기 화학식에서,
Y는 NR1, O, S 또는 C(R10)2이며;
R1은 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼임).
US 2012/0305894 A1은 높은 색 순도 및 높은 효율을 갖는 청색 인광 화합물 및 이를 사용한 유기 전계 발광 디바이스에 관한 것이다. US 2012/0305894 A1에 의한 청색 인광 화합물은 하기 화학식 1을 특징으로 한다:
(상기 화학식에서,
X는 질소 (N), 산소 (O), 인 (P) 및 황 (S) 원자로부터 선택되며;
A1, A2, A3 및 A4 중 하나 이상은 질소 (N)이며, 나머지는 수소 (H)-치환된 탄소 및 알킬- 또는 알콕시-치환된 탄소로부터 선택됨). 독점적으로 US 2012/0305894 A1에서, 인광 방출체 물질로서 상기 화합물의 사용이 언급되어 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 공지된 유기 전자 디바이스에 비하여 안정한 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 종래 기술에 공지된 OLED에 비하여 더욱 안정하고/거나 더욱 효율적인 OLED, 특히 더 안정하고/거나 더 효율적인 전자기 스펙트럼의 청색 영역에서 광을 방출하는 OLED를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질을 포함하는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에 의하여 달성되며, 상기 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 상기 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 하기 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체이다:
<화학식 I>
<화학식 I'>
(상기 화학식에서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1은 CR4 또는 N이고, 바람직하게는 CR4이고;
A2는 CR5 또는 N이고, 바람직하게는 CR5이고;
A3은 CR6 또는 N이고, 바람직하게는 CR6이고;
A4는 CR7 또는 N이고, 바람직하게는 CR7이고;
A1'는 CR4' 또는 N이고, 바람직하게는 CR4'이고;
A2'는 CR5' 또는 N이고, 바람직하게는 CR5'이고;
A3'는 CR6' 또는 N이고, 바람직하게는 CR6'이고;
A4'는 CR7' 또는 N이고, 바람직하게는 CR7'이고;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는, R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7 또는 R4' 및 R5', R5' 및 R6' 또는 R6' 및 R7'는 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화 또는 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 긴 수명을 갖는 안정한 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED가 정공-수송 물질로서 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 상기 언급된 바와 같은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 사용하여 얻는다는 것을 발견하였다.
추가로, 본 발명의 발명자는 정공-수송 물질로서 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 상기 언급된 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 OLED가 높은 양자 효율 및/또는 우수한 안정성 및 긴 수명을 나타낸다는 것을 발견하였다.
착체는 전자기 스펙트럼의 청색 영역, 보다 특히 심청색 영역에서 전계 발광을 나타내는 OLED에 대한 정공-수송 물질로서 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 특히 적절하며, 이는 예를 들면 총 천연색 디스플레이 및 백색 OLED의 제조를 가능케 한다. 청색 방출체를 위한 엑시톤 차단 물질로서 작동하기 위하여 사용시, 상기 본 발명의 착체는 <500 ㎚, 바람직하게는 <470 ㎚, 더욱 바람직하게는 <445 ㎚의 방출 최대를 필요로 하는 적절한 높은 삼중항 에너지를 지녀야 한다.
바람직하게는, 상기 언급된 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 정공 수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 전자-차단 층 중에 존재한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 아릴 라디칼, 유닛 또는 기, 헤테로아릴 라디칼, 유닛 또는 기, 알킬 라디칼, 유닛 또는 기, 시클로알킬 라디칼, 유닛 또는 기, 시클로헤테로알킬 라디칼, 유닛 또는 기, 및 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기는 각각 다른 의미로 명시하지 않는다면 하기와 같이 정의된다:
하기 언급된 아릴 라디칼, 헤테로아릴 라디칼, 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 시클로헤테로알킬 라디칼 및 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기에서, 1개 이상의 수소 원자 (존재할 경우)는 중수소 원자에 의해 치환될 수 있다.
6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 아릴 라디칼 또는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼 (C6-C30-아릴 라디칼)은 본 발명에서 임의의 고리 헤테로원자를 포함하지 않는 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 방향족으로부터 유래하는 라디칼을 지칭한다. 상기 계가 모노시클릭계가 아닌 경우, 제2의 고리에 대한 용어 "아릴"은 또한 포화 형태 (퍼히드로 형태) 또는 부분 불포화 형태 (예를 들면 디히드로 형태 또는 테트라히드로 형태)를 포함하되, 단 특정 형태는 공지되어 있으며, 안정하여야 한다. 이는 본 발명에서의 용어 "아릴"이 예를 들면 2개의 라디칼 둘다 또는 3개의 라디칼 모두가 방향족인 비시클릭 또는 트리시클릭 라디칼, 및 단 1개의 고리가 방향족인 비시클릭 또는 트리시클릭 라디칼 및 또한 2개의 고리가 방향족인 트리시클릭 라디칼을 포함하는 것을 의미한다. 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 인다닐, 1,2-디히드로나프테닐, 1,4-디히드로나프테닐, 인데닐, 안트라세닐, 페난트레닐 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프틸이 있다. C6-C10-아릴 라디칼, 예를 들면 페닐 또는 나프틸이 특히 바람직하며, C6-아릴 라디칼, 예를 들면 페닐이 매우 바람직하다.
아릴 라디칼 또는 C6-C30-아릴 라디칼은 1개 이상의 추가의 라디칼에 의해 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 적절한 추가의 라디칼은 C1-C20-알킬, C6-C30-아릴 및 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 치환기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 적절한 치환기는 하기에 명시되어 있다. C6-C30-아릴 라디칼은 바람직하게는 하나 이상의 C1-C20-알킬 기, C1-C20-알콕시 기, CN, CF3, F, SiMe3 또는 아미노 기 (적절한 R32 및 R33 라디칼이 하기에 명시되어 있는 NR32R33)에 의해 치환되거나 또는 비치환되며, 더욱 바람직하게는 비치환되거나 (예, C6H5), 1개 각각 2개의 C1-C20-알킬 기, C1-C20-알콕시 기, CN, CF3, F, SiMe3 또는 아미노 기 (적절한 R32 및 R33 라디칼이 하기에 명시되어 있는 NR32R33)에 의하여 o-일치환 또는 o,o'-이치환된다.
총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 헤테로아릴 라디칼 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼은 일부가 전술한 아릴로부터 유도될 수 있으며, 아릴 염기 구조에서 1개 이상의 탄소 원자가 헤테로원자에 의해 치환되는 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 헤테로방향족을 의미하는 것으로 이해한다. 바람직한 헤테로원자는 N, O 및 S이다. 헤테로아릴 라디칼은 더욱 바람직하게는 5 내지 13개의 고리 원자를 갖는다. 헤테로아릴 라디칼의 염기 구조는 특히 바람직하게는 계, 예컨대 피리딘 및 5-원 헤테로방향족, 예컨대 티오펜, 피롤, 이미다졸, 티아졸, 옥사졸 또는 푸란으로부터 선택된다. 이들 염기 구조는 1 또는 2개의 6-원 방향족 라디칼에 임의로 융합될 수 있다. 적절한 융합된 헤테로방향족은 카르바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 벤조티아졸, 벤즈옥사졸, 디벤조푸릴 또는 디벤조티오페닐이다.
염기 구조는 1개, 1개 초과 또는 전부의 치환 가능한 위치에서 치환될 수 있으며, 적절한 치환기는 C6-C30-아릴의 정의에서 이미 명시된 것과 동일하다. 그러나, 헤테로아릴 라디칼은 바람직하게는 비치환이거나, 1개 각각 2개의 C1-C20-알킬 기, C1-C20-알콕시 기, CN, CF3, F, SiMe3 또는 아미노 기 (적절한 R32 및 R33 라디칼이 하기에 명시되어 있는 NR32R33)에 의하여 o-일치환 또는 o,o'-이치환된다. 적절한 헤테로아릴 라디칼은 예를 들면 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 티오펜-2-일, 티오펜-3-일, 피롤-2-일, 피롤-3-일, 푸란-2-일, 푸란-3-일, 티아졸-2-일, 옥사졸-2-일 및 이미다졸-2-일 및 해당 벤조융합된 라디칼, 특히 카르바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 벤조티아졸, 벤즈옥사졸, 디벤조푸릴 또는 디벤조티오페닐이다.
본원의 문맥에서 알킬 라디칼은 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼이다. C1-C10-알킬 라디칼이 바람직하며, C1-C6-알킬 라디칼이 특히 바람직하다. 게다가, 알킬 라디칼은 하나 이상의 관능기, 바람직하게는 C1-C20-알킬, C1-C20-알콕시, 할로겐, 바람직하게는 F, C1-C20-할로알킬, 예를 들면 CF3 및 차례로 치환 또는 비치환될 수 있는 C6-C30-아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 적절한 아릴 치환기 및 적절한 알콕시 및 할로겐 치환기는 하기에 명시되어 있다. 적절한 알킬 기의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 옥틸 및 또한 언급된 알킬 기의 C1-C20-알킬-, C1-C20-할로알킬-, C6-C30-아릴-, C1-C20-알콕시- 및/또는 할로겐-치환된, 특히 F-치환된, 유도체, 예를 들면 CF3를 들 수 있다. 이는 언급된 라디칼의 n-이성질체 및 분지된 이성질체 둘다, 예컨대 이소프로필, 이소부틸, 이소펜틸, sec-부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 3,3-디메틸부틸, 3-에틸헥실 등을 포함한다. 바람직한 알킬 기는 메틸, 에틸, 이소프로필, sec-부틸, tert-부틸 및 CF3이다.
3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 시클로알킬 라디칼 또는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼은 본원의 문맥에서 치환 또는 비치환된 C3-C20-시클로알킬 라디칼을 의미하는 것으로 이해한다. 염기 구조 (고리)에서 5 내지 20개, 더욱 바람직하게는 5 내지 10개, 가장 바람직하게는 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 시클로알킬 라디칼이 바람직하다. 적절한 치환기는 알킬 기에 대하여 언급된 치환기이다. 알킬 기에 대하여 상기 언급된 라디칼에 의해 치환되거나 또는 비치환될 수 있는 적절한 시클로알킬 기의 예로는 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐 및 시클로데실을 들 수 있다. 이들은 또한 폴리시클릭 고리계, 예컨대 데칼리닐, 노르보르닐, 보르나닐 또는 아다만틸일 수 있다. 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 헤테로시클로알킬 라디칼 또는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬 라디칼은 3 내지 20개, 바람직하게는 5 내지 10개, 더욱 바람직하게는 5 내지 8개의 고리 원자를 갖는 헤테로시클로-알킬 라디칼을 의미하는 것으로 이해하여야 하며, 헤테로시클로알킬 염기 구조에서 하나 이상의 탄소 원자는 헤테로원자에 의해 치환된다. 바람직한 헤테로원자는 N, O 및 S이다. 적절한 치환기는 알킬 기에 대하여 언급된 치환기이다. 알킬 기에 대하여 상기 언급된 라디칼에 의해 치환 또는 비치환될 수 있는 적절한 헤테로시클로알킬 기의 예로는 하기 헤테로사이클로부터 유도된 라디칼: 피롤리딘, 티올란, 테트라히드로푸란, 1,2-옥사티올란, 옥사졸리딘, 피페리딘, 티안, 옥산, 디옥산, 1,3-디티안, 모르폴린, 피페라진을 들 수 있다. 이들은 또한 폴리시클릭 고리계일 수 있다. 적절한 알콕시 라디칼 및 알킬티오 라디칼은 이에 상응하여 전술한 알킬 라디칼로부터 유도된다. 여기서 그의 예로는 OCH3, OC2H5, OC3H7, OC4H9 및 OC8H17 및 또한 SCH3, SC2H5, SC3H7, SC4H9 및 SC8H17을 들 수 있다. 이러한 문맥에서, C3H7, C4H9 및 C8H17은 n-이성질체 및 분지된 이성질체 둘다, 예컨대 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸 및 2-에틸헥실을 포함한다. 특히 바람직한 알콕시 또는 알킬티오 기는 메톡시, 에톡시, n-옥틸옥시, 2-에틸헥실옥시 및 SCH3이다.
본원의 문맥에서 적절한 할로겐 라디칼 또는 할로겐 치환기는 불소, 염소, 브롬 및 요오드, 바람직하게는 불소, 염소 및 브롬, 더욱 바람직하게는 불소 및 염소, 가장 바람직하게는 불소이다. 본원의 문맥에서, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기는 하기 기를 의미하는 것으로 이해하여야 한다:
C1-C20-알콕시, C6-C30-아릴옥시, C1-C20-알킬티오, C6-C30-아릴티오, SiR32R33R34, 할로겐 라디칼, 할로겐화 C1-C20-알킬 라디칼, 카르보닐 (-CO(R32)), 카르보닐티오 (-C=O(SR32)), 카르보닐옥시 (-C=O(OR32)), 옥시카르보닐 (-OC=O(R32)), 티오카르보닐 (-SC=O(R32)), 아미노 (-NR32R33), OH, 슈도할로겐 라디칼, 아미도 (-C=O(NR32R33)), -NR32C=O(R33), 포스포네이트 (-P(O)(OR32)2, 포스페이트 (-OP(O)(OR32)2), 포스핀 (-PR32R33), 포스핀 옥시드 (-P(O)R32 2), 술페이트 (-OS(O)2OR32), 술폭시드 (-S(O)R32), 술포네이트 (-S(O)2OR32), 술포닐 (-S(O)2R32), 술폰아미드 (-S(O)2NR32R33), NO2, 보론산 에스테르 (-OB(OR32)2), 이미노 (-C=NR32R33)), 보란 라디칼, 스타네이트 라디칼, 히드라진 라디칼, 히드라존 라디칼, 옥심 라디칼, 니트로소 기, 디아조 기, 비닐 기, 술폭시민, 알란, 게르만, 보록신 및 보라진.
공여체 또는 수용체 작용을 갖는 바람직한 치환기는 C1-C20-알콕시, 바람직하게는 C1-C6-알콕시, 더욱 바람직하게는 에톡시 또는 메톡시; C6-C30-아릴옥시, 바람직하게는 C6-C10-아릴옥시, 더욱 바람직하게는 페닐옥시; SiR32R33R34 (여기서 R32, R33 및 R34는 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬 또는 치환 또는 비치환된 페닐이며, 적절한 치환기는 상기 명시되어 있음); 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F, Cl, Br, 더욱 바람직하게는 F 또는 Cl, 가장 바람직하게는 F, 할로겐화 C1-C20-알킬 라디칼, 바람직하게는 할로겐화 C1-C6-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 불소화 C1-C6-알킬 라디칼, 예를 들면 CF3, CH2F, CHF2 또는 C2F5; 아미노, 바람직하게는 디메틸아미노, 디에틸아미노 또는 디페닐아미노; OH, 슈도할로겐 라디칼, 바람직하게는 CN, SCN 또는 OCN, 더욱 바람직하게는 CN, -C(O)OC1-C4-알킬, 바람직하게는 -C(O)OMe, P(O)R2, 바람직하게는 P(O)Ph2 및 SO2R2, 바람직하게는 SO2Ph로 이루어진 군으로부터 선택된다.
공여체 또는 수용체 작용을 갖는 매우 바람직한 치환기는 메톡시, 페닐옥시, 할로겐화 C1-C4-알킬, 바람직하게는 CF3, CH2F, CHF2, C2F5, 할로겐, 바람직하게는 F, CN, SiR32R33R34 (여기서 적절한 R32, R33 및 R34 라디칼은 하기에 명시되어 있음), 디페닐아미노, -C(O)OC1-C4-알킬, 바람직하게는 -C(O)OMe, P(O)Ph2 및 SO2Ph로 이루어진 군으로부터 선택된다.
전술한 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기는 추가의 라디칼 및 상기 명시된 것 중의 기가 또한 공여체 또는 수용체 작용을 가질 수 있다는 가능성을 배제하는 것을 의도하지 않는다. 예를 들면 전술한 헤테로아릴 라디칼은 마찬가지로 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, C1-C20-알킬 라디칼은 공여체 작용을 갖는 기이다. 전술한 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기에서 언급된 R32, R33 및 R34 라디칼은 각각 독립적으로 수소, 5 내지 30개의 고리 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 C1-C20-알킬 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30-아릴 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴이며, 적절한 및 바람직한 알킬 및 아릴 라디칼은 상기에 명시되어 있다. 더욱 바람직하게는, R32, R33 및 R34 라디칼은 C1-C6-알킬, 예를 들면 메틸, 에틸, i-프로필 또는 tert-부틸 또는 페닐 또는 피리딜이다.
유기 전자 디바이스의 구조
유기 전자 디바이스의 적절한 구조는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 바람직한 유기 전자 디바이스는 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학 전지 (LEEC), 유기 광기전력 전지 (OPV) 및 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)로부터 선택된다. 더욱 바람직한 유기 전자 디바이스는 OLED이다.
유기 발광 다이오드 (OLED)는 일반적으로 발광성 전계 발광 층이 전기 회로에 반응하여 광을 방출하는 유기 화합물의 막인 발광 다이오드 (LED)이다. 이러한 유기 반도체의 층은 일반적으로 2개의 전극 사이에 위치한다. 일반적으로, 이들 전극 중 1개 이상은 투명하다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 정공 수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 OLED의 임의의 원하는 층, 바람직하게는 정공 수송 층 및/또는 전자/엑시톤 차단 층 중에 존재할 수 있다.
발광 전기화학 전지 (LEEC)는 일반적으로 전류로부터 광을 발생하는 고체-상태 디바이스이다 (전계 발광). LEEC는 일반적으로 이동 이온을 함유하는 (예, 개재하는) 유기 반도체에 의하여 접속된 2개의 금속 전극으로 이루어진다. 이동 이온 이외에, 그의 구조는 유기 발광 다이오드 (OLED)의 구조와 매우 유사하다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 정공 수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 임의의 원하는 층 중에 존재할 수 있다.
유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)는 일반적으로 정공 수송 능력 및/또는 전자 수송 능력을 갖는 유기 층; 전도성 층으로부터 형성된 게이트 전극; 및 반도체 층 및 전도성 층 사이에 투입된 절연 층으로 형성된 반도체 층을 포함한다. 소스 전극 및 드레인 전극은 트랜지스터 엘리먼트를 생성하기 위하여 이와 같은 배열로 장착된다. 게다가, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 추가의 층은 유기 트랜지스터 중에 존재할 수 있다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 정공 수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 임의의 원하는 층 중에 존재할 수 있다.
유기 광기전력 전지 (OPV) (광전 변환 엘리먼트)는 일반적으로 병렬 배치된 2개의 플레이트형 전극 사이에 존재하는 유기 층을 포함한다. 유기 층은 빗살형 전극으로 구성될 수 있다. 유기 층의 위치에 관한 특정한 제한은 존재하지 않으며, 전극의 소재에 관한 특정한 제한은 존재하지 않는다. 그러나, 병렬 배치된 플레이트형 전극을 사용할 경우, 하나 이상의 전극은 바람직하게는 투명 전극, 예를 들면 ITO 전극 또는 불소-도핑된 산화주석 전극으로 형성된다. 유기 층은 일반적으로 p-타입 반도체 특징 또는 정공 수송 능력을 갖는 층, 및 n-타입 반도체 특징 또는 전자 수송 능력을 갖는 층인 2개의 하부층으로 형성된다. 게다가, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 추가의 층은 유기 태양 전지에 존재할 수 있다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 정공 수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 OPV의 임의의 원하는 층, 바람직하게는 정공 수송 층 및/또는 전자/엑시톤 차단 층에 존재할 수 있다.
유기 전자 디바이스는 가장 바람직하게는 OLED이다. 그러므로, 본 발명은 바람직하게는 OLED인 유기 전자 디바이스에 관한 것이며, OLED는
(a) 애노드,
(b) 캐소드,
(c) 애노드와 캐소드 사이의 발광 층,
(d) 정공-수송 층 (d1) 및 전자/엑시톤 차단 층 (d2)으로부터 선택된 하나 이상의 층을 포함하며,
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 정공-수송 물질은 OLED의 정공-수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 OLED의 전자/엑시톤 차단 층 중에 존재한다.
본 발명의 OLED의 구조는 하기에서 상세하게 기재될 것이다.
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체
Ir 금속-카르벤 착체의 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드에서의 라디칼, 기 및 부호는 바람직하게는 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, o-일알킬화된 페닐 라디칼 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1은 CR4이며;
A2는 CR5이며;
A3은 CR6이며;
A4는 CR7이며;
A1'는 CR4'이며;
A2'는 CR5'이며;
A3'는 CR6'이며;
A4'는 CR7'이며;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, 메틸, tert-부틸, SiMe3, 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7 또는 R4' 및 R5', R5' 및 R6' 또는 R6' 및 R7'는 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화, 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 방향족 고리에 의해 임의로 융합될 수 있다.
본 발명에 의하면, Ir 금속-카르벤 착체에서의 하기 화학식 I 및 I'의 카르벤 리간드는 일음이온성 두자리 리간드이다:
<화학식 I>
<화학식 I'>
더욱 바람직하게는, Ir 금속-카르벤 착체는 하기 화학식 II, II' 또는 II" 중 하나를 갖는다:
<화학식 II>
<화학식 II'>
<화학식 II">
(상기 화학식에서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, o-일알킬화된 페닐 라디칼, o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1은 CR4 또는 N이고; 바람직하게는 CR4이고;
A2는 CR5 또는 N이고; 바람직하게는 CR5이고;
A3은 CR6 또는 N이고; 바람직하게는 CR6이고;
A4는 CR7 또는 N이고; 바람직하게는 CR7이고;
A1'는 CR4' 또는 N이고; 바람직하게는 CR4'이고;
A2'는 CR5' 또는 N이고; 바람직하게는 CR5'이고;
A3'는 CR6' 또는 N이고; 바람직하게는 CR6'이고;
A4'는 CR7' 또는 N이고; 바람직하게는 CR7'이고;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, 메틸, tert-부틸, SiMe3 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화 또는 불포화 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
n은 1, 2 또는 3이고, 바람직하게는 3이며;
L은 일음이온성 두자리 리간드이며;
o는 0, 1 또는 2이며, o = 2인 경우 L 리간드는 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 바람직하게는 0이며;
n'는 1 또는 2이며;
n"가 1 또는 2이며;
n'+n"의 합은 2 또는 3, 바람직하게는 3이며;
o'는 0 또는 1, 바람직하게는 0이며;
여기서, 화학식 II 및 II'에서의 n+o의 합 및 화학식 II"에서의 n'+n"+o'의 합이 3이고, 단 화학식 II 및 II'에서의 n이 1 이상이고, 화학식 II"에서의 n' 및 n"가 1 이상이어야 한다.
화학식 II, II' 및 II"의 Ir 금속-카르벤 착체에서의 카르벤 리간드는 일음이온성 두자리 리간드이다.
화학식 II, II' 및 II"의 Ir 금속-카르벤 착체에서의 카르벤 리간드는 상기 언급된 화학식 I 및 I'의 카르벤 리간드에 해당한다.
두자리 리간드는 2개의 위치에서 전이 금속 원자 M에 배위결합된 리간드를 의미하는 것으로 이해한다.
바람직한 Ir 금속-카르벤 착체는 화학식 II 및 II"의 Ir 금속-카르벤 착체이다.
적절한 일음이온성 두자리 리간드 L은 예를 들면 하기 화학식 B의 리간드이다:
<화학식 B>
(상기 화학식에서,
R51은 각각의 경우에서 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 이소프로필, tert-부틸, CF3; 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 바람직하게는 비치환된 페닐 또는 2,6-디알킬페닐; 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이며,
R52는 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 바람직하게는 수소이며;
여기서 화학식 B의 리간드는 예를 들면 아세틸아세토나토 또는 헥사플루오로아세틸아세토나토; 피콜리나토, 살리실라토, 쉬프(Schiff) 염기로부터 유도된 8-히드록시퀴놀라토 리간드, 아미노산으로부터 유도된 리간드, 헤테로시클릭 비(non)카르벤 리간드, 예를 들면 아릴피리딘, 예를 들면 페닐피리딘 및 WO 02/15645에 명시된 추가의 두자리 일음이온성 리간드, 하기 명시된 화학식 VI의 카르벤 리간드 및 또한 WO 2006/056418에 명시된 바와 같은 카르벤 리간드 및 아릴아졸, 예를 들면 2-아릴이미다졸이다.
바람직하게는, L은 하기 화학식 VI의 카르벤 리간드이다:
<화학식 VI>
(상기 화학식에서,
A9'는 CR12' 또는 N이며;
A10'는 CR13' 또는 N이며;
R11'는 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이며,
R12, R13은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며,
A5'는 CR14' 또는 N이며;
A6'는 CR15' 또는 N이며;
A7'는 CR16' 또는 N이며;
A8은 CR17' 또는 N이며;
R14', R15', R16', R17'는 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이거나, 또는
R14' 및 R15', R15' 및 R16' 또는 R16' 및 R17'는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하고/거나,
R12' 및 R13'는 이들이 결합되어 있는 A9' 및 A10'와 함께, 정확하게 1개의 헤테로원자, 바람직하게는 질소가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 고리 원자를 갖는 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하고/거나,
A9'가 CR12'인 경우, R12' 및 R17'은 함께 헤테로원자, 방향족 단위, 헤테로방향족 단위 및/또는 관능기를 임의로 포함하며 그리고 1 내지 30개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 가지며, 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 5- 내지 8-원 고리가 임의로 융합된 포화 또는 불포화, 선형 또는 분지형 가교를 형성하며;
q'는 0 또는 1이며;
여기서, 화학식 II 또는 II'에서의 o가 2인 경우, 화학식 II 또는 II'의 카르벤 리간드 L은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 II, II' 및 II"의 금속-카르벤 착체는 전적으로 카르벤 리간드를 갖는다.
바람직하게는, 화학식 II 및 II'의 금속-카르벤 착체에서의 o는 0이며, 화학식 II"의 금속-카르벤 착체에서의 o'는 0이다. 이러한 경우에서, 화학식 II 및 II'의 n은 바람직하게는 3이며, 화학식 II"에서 n' 및 n"는 1 또는 2이며, n' 및 n"의 합은 3이다.
n개의 아자벤즈이미다졸 카르벤 리간드는 각각 화학식 II, II' 및 II"의 금속-카르벤 착체에서 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 이들은 바람직하게는 동일하다. 화학식 II"의 금속-카르벤 착체는 바람직하게는 3개의 동일한 카르벤 리간드를 포함하며, 카르벤 리간드 중 하나에서의 결합 위치는 화학식 II"에 제시된 바와 같은 2개의 추가의 카르벤 리간드에서의 결합 위치와는 상이하다.
화학식 II, II' 및 II"의 바람직한 카르벤 착체는 하기 카르벤 착체이다:
가장 바람직한 카르벤 착체는 화학식 IIa, II'a, II"a 및 II"a'의 카르벤 착체이다:
<화학식 IIa>
<화학식 II'a>
<화학식 II"a>
<화학식 II"a'>
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 예를 들면 Ir을 포함하는 적절한 화합물을 적절한 리간드 또는 리간드 전구체와 접촉시켜 생성된다.
바람직하게는, Ir 및 적절한 카르벤 리간드를 바람직하게는 유리 카르벤으로서 탈양성자화된 형태로 또는 보호된 카르벤 형태로, 예를 들면 은-카르벤 착체로서 포함하는 적절한 화합물을 접촉시킨다. 적절한 전구체 화합물은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 중에 존재하여야 하는 치환기 R1 내지 R7 및 R4' 내지 R7'를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 사용된 리간드 전구체는 해당 Ag-카르벤 착체이다.
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 생성하기 위한 적절한 방법은 예를 들면 WO 2012/172482 A1에 언급되어 있다.
생성된 착체는 분리될 수 있거나 또는 혼합물의 이성질체화에 의하여 주요 이성질체를 갖는 형태로 전환될 수 있는 상이한 이성질체를 수득할 수 있다.
정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질; 정공-수송 층; 전자/엑시톤 차단 층으로서 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체
본 발명에 의하면, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에서 정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서, 바람직하게는 전자/엑시톤 차단 물질로서 또는 정공-수송 물질 및 전자/엑시톤 차단 물질로서 사용된다. 바람직하게는, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 정공-수송 물질은 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 정공 수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 전자-차단 층 중에 존재한다.
본 발명에 의한 한 실시양태에서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 본 발명에 의하면 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에서 정공-수송 물질로서, 바람직하게는 정공-수송 층에서 사용된다.
본 발명에 의한 추가의 더욱 바람직한 실시양태에서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 본 발명에 의하면 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에서 전자/엑시톤 차단 물질로서, 바람직하게는 전자/엑시톤 차단 층에서 사용된다.
바람직한 본 발명에 의한 추가의 실시양태에서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 본 발명에 의하면 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에서 정공-수송 물질로서 바람직하게는 정공-수송 층에서 및 전자/엑시톤 차단 물질로서 바람직하게는 전자/엑시톤 차단 층에서 사용된다.
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 예를 들면 수송 성질을 개선시키기 위하여 (Ir 금속-카르벤 착체가 정공-수송 물질로서 사용되는 경우) 또 다른 정공-수송 물질 및/또는 도핑 물질과, 또는 (Ir 금속-카르벤 착체가 전자/엑시톤 차단 물질로서 사용되는 경우) 또 다른 전자/엑시톤 차단 물질과 혼합하여 사용될 수 있다. 정공-수송 물질에 적절한 도핑 물질은 하기에 언급한다.
바람직하게는, Ir 금속-카르벤 착체가 전자/엑시톤 차단 물질로서 사용되는 경우 Ir 금속-카르벤 착체는 단독으로 (추가의 성분 없이) 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 전자-차단 층은 본 발명에 의하면 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체로 이루어진다.
바람직하게는, Ir 금속-카르벤 착체는 하나 이상의 도핑 물질과 함께 사용되거나 또는 단독으로 (추가의 성분 없이) 사용되며, 더욱 바람직하게는 Ir 금속-카르벤 착체가 정공-수송 물질로서 사용되는 경우 하나의 도핑 물질과 함께 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 정공-수송 층은 본 발명에 의하면 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 하나 또는 둘, 바람직하게는 하나의 도핑 물질(들)로 이루어진다.
정공-수송 층에 적절한 도핑 물질은, 사용된 정공-수송 물질의 수송 성질을 개선하기 위하여, 첫번째로 층 두께가 더 여유롭게 하기 위한 (핀홀/단락 방지), 두번째로 디바이스의 작동 전압을 최소로 하기 위한 전자 도핑 물질이다. 전자 도핑은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 (W. Gao, A. Kahn, J. Appl . Phys., Vol. 94, 2003, 359 (p-doped organic layers); A. G. Werner, F. Li, K. Harada, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl . Phys. Lett ., Vol. 82, No. 25, 2003, 4495 및 Pfeiffer et al., Organic Electronics 2003, 4, 89 - 103 및 K. Walzer, B. Maennig, M. Pfeiffer, K. Leo, Chem . Soc . Rev. 2007, 107, 1233)에 개시되어 있다. 예를 들면 정공-수송 층 중의 혼합물, 특히 정공-수송 층의 전기 p-도핑을 초래하는 혼합물을 사용할 수 있다. p-도핑은 산화 물질의 첨가에 의하여 달성된다. 이들 혼합물은 예를 들면 전술한 정공 수송 물질과 하나 이상의 금속 산화물, 예를 들면 MoO2, MoO3, WOx, ReO3 및/또는 V2O5, 바람직하게는 MoO3 및/또는 ReO3, 더욱 바람직하게는 MoO3의 혼합물, 또는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ), 2,5-비스(2-히드록시에톡시)-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 비스(테트라-n-부틸암모늄)테트라시아노디페노퀴노디메탄, 2,5-디메틸-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 테트라시아노에틸렌, 11,11,12,12-테트라시아노나프토-2,6-퀴노디메탄, 2-플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 2,5-디플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 디시아노메틸렌-1,3,4,5,7,8-헥사플루오로-6H-나프탈렌-2-일리덴)말로노니트릴 (F6-TNAP), Mo(tfd)3 (Kahn et al., J. Am. Chem . Soc. 2009, 131 (35), 12530-12531), EP 1 988 587, US 2008265216, EP 2 180 029, US 20100102709, WO 2010/132236, EP 2 180 029에 기재된 바와 같은 화합물 및 EP2401254에 언급된 바와 같은 퀴논 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상과 전술한 정공 수송 물질을 포함하는 혼합물일 수 있다.
그러므로, 본 발명은 바람직하게는 본 발명에 의한 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED에 관한 것이며, Ir 금속-카르벤 착체를 정공-수송 물질로서, 바람직하게는 정공-수송 층에서 사용하는 경우 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 하나 이상의 도핑 물질, 바람직하게는 하나 이상의 금속 산화물, 더욱 바람직하게는 MoO3, ReO3, MoO2, WOx 및 V2O5로부터 선택된, 가장 바람직하게는 MoO3 및 ReO3으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물과 조합으로 사용한다.
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 도핑 물질, 바람직하게는 하나 이상의 금속 산화물, 더욱 바람직하게는 MoO3, ReO3, MoO2, WOx 및 V2O5로부터 선택된, 가장 바람직하게는 MoO3 및 ReO3으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물의 조합은 바람직하게는 50 내지 90 중량%의 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 10 내지 50 중량%의 도핑 물질, 바람직하게는 하나 이상의 금속 산화물, 더욱 바람직하게는 MoO3, ReO3, MoO2, WOx 및 V2O5로부터 선택된, 가장 바람직하게는 MoO3 및 ReO3으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하며, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 도핑 물질의 양의 합은 100 중량%이다.
본 발명은 추가로 본원에서 정의된 바와 같은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 하나 이상의 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 정공-수송 층 또는 전자/엑시톤 차단 층에 관한 것이다. 바람직한 Ir 금속-카르벤 착체는 본원에서 정의되어 있다.
정공-수송 층은 바람직하게는 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 이외에 하나 이상의 도핑 물질을 포함한다. 적절한 및 바람직한 도핑 물질은 상기에 언급되어 있다. 더욱 바람직하게는, 정공-수송 층은 50 내지 90 중량%의 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 10 내지 50 중량%의 도핑 물질, 바람직하게는 하나 이상의 금속 산화물, 더욱 바람직하게는 MoO3, ReO3, MoO2, WOx 및 V2O5로부터 선택된, 가장 바람직하게는 MoO3 및 ReO3으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물을 포함하며, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체 및 도핑 물질의 양의 합은 100 중량%이다.
전자/엑시톤 차단 층은 바람직하게는 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체로 이루어진다.
정공-수송 층의 층 두께는 바람직하게는 5 내지 100 ㎚, 더욱 바람직하게는 10 내지 80 ㎚이다.
전자/엑시톤 차단 층의 층 두께는 바람직하게는 1 내지 50 ㎚, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 ㎚이다.
디바이스 구조 - OLED 구조
유기 전자 디바이스의 적절한 구조는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 바람직한 유기 전자 디바이스는 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학 전지 (LEEC), 유기 광기전력 전지 (OPV) 및 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)로부터 선택된다. 더욱 바람직한 유기 전자 디바이스는 OLED이다.
상기 OLED, LEEC, OPV 및 OFET의 디바이스 구조는 상기에서 일반적인 용어로 기재하였다. 하기에서, 바람직한 OLED (본 발명에 의한 바람직한 전자 디바이스임)의 디바이스 구조를 기재한다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명은 바람직하게는 OLED인 유기 전자 디바이스에 관한 것이며, OLED는
(a) 애노드,
(b) 캐소드,
(c) 애노드와 캐소드 사이의 발광 층,
(d) 정공-수송 층 (d1) 및 전자/엑시톤 차단 층 (d2)으로부터 선택된 하나 이상의 층을 포함하며,
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 정공-수송 물질은 OLED의 정공-수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 OLED의 전자/엑시톤 차단 층 중에 존재한다.
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 바람직한 Ir 금속-카르벤 착체, 바람직한 정공-수송 물질, 바람직한 전자/엑시톤 차단 물질, 바람직한 정공-수송 층 (d1) 및 바람직한 전자/엑시톤 차단 층 (d2)은 상기에 언급되어 있다.
본 발명의 OLED에서의 층 순서는 바람직하게는 하기와 같다:
1. 애노드 (a)
2. 정공-수송 층 (d1)
3. 전자/엑시톤 차단 층 (d2)
4. 발광 층 (c)
5. 캐소드 (b)
전술한 구성과는 상이한 층 순서도 또한 가능하며, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 예를 들면 OLED는 언급된 층 모두를 갖지 않을 수 있으며; 예를 들면 층 (a) (애노드), (c) (발광 층) 및 (b) (캐소드) 및 층 (d1) (정공-수송 층) 또는 층 (d2) (전자/엑시톤 차단 층)을 갖는 OLED도 마찬가지로 적절하다.
OLED는 발광 층 (c)의 캐소드쪽에 이웃한 정공/엑시톤용 차단 층 (e) 및/또는, 정공/엑시톤용 차단 층 (e)이 존재할 경우 정공/엑시톤용 차단 층 (e)의 캐소드쪽에 이웃하며, 정공/엑시톤용 차단 층 (e)이 존재하지 않을 경우 각각 발광 층 (c)의 캐소드쪽에 이웃하는 전자 수송 층 (f)을 추가로 가질 수 있다.
그러므로, 본 발명은 더욱 바람직하게는 하기 층 순서를 갖는 본 발명의 OLED에 관한 것이다:
1. 애노드 (a)
2. 정공-수송 층 (d1)
3. 전자/엑시톤 차단 층 (d2)
4. 발광 층 (c)
5. 정공/엑시톤용 차단 층 (e)
6. 전자 수송 층 (f)
7. 캐소드 (b)
추가의 실시양태에서, 본 발명의 OLED는 층 (a), (b), (c), (d1), (d2), (e) 및 (f) 이외에 하기 언급된 추가의 층 중 하나 이상을 포함한다:
- 애노드 (a) 및 정공-수송 층 (d1) 사이의 정공 주입 층 (g);
- 전자-수송 층 (f) 및 캐소드 (b) 사이의 전자 주입 층 (h).
추가로, 복수의 전술한 기능 (전자/엑시톤 차단, 정공/엑시톤 차단, 정공 주입, 정공 전도, 전자 주입, 전자 전도)이 하나의 층에서 조합되며, 예를 들면 이러한 층에 존재하는 단일 물질에 의하여 가정될 수 있다.
더욱이, 상기 명시된 것 중 OLED의 개개의 층은 차례로 2개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면 정공 수송 층은 정공이 전극으로부터 주입되는 층, 및 정공을 정공-주입 층으로부터 발광 층으로 수송하는 층으로 형성될 수 있다. 전자 수송 층은 마찬가지로 복수의 층, 예를 들면 전자를 전극에 의하여 주입하는 층, 및 전자를 전자 주입 층으로부터 수용하고, 이를 발광 층으로 수송하는 층으로 이루어질 수 있다. 언급된 이들 층은 각각 에너지 레벨, 내열성 및 전하 캐리어 이동도 및 또한 유기 층 또는 금속 전극과 함께 명시된 층의 에너지 차이 등의 요인에 따라 선택된다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명에 의한 방출체 물질로서 사용된 유기 화합물에 최적으로 부합되도록 OLED의 구조를 선택할 수 있다.
특히 효율적인 OLED를 얻기 위하여, 예를 들면 정공-수송 층의 HOMO (최고 점유 분자 궤도)는 애노드의 일 함수에 부합하여야 하며, 전자 전도체 층의 LUMO (최저 비점유 분자 궤도)는 캐소드의 일 함수에 부합하여야 하되, 전술한 층은 본 발명의 OLED에 존재하여야 한다.
정공-수송 층 (d1), 전자/엑시톤 차단 층 (d2)
OLED가 정공-수송 층 또는 전자/엑시톤 차단 층에서 상기 언급된 물질과 상이한 물질을 포함하는 경우, 적절한 물질은 하기 언급된다.
그러나, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 전자/엑시톤 차단 층 (d2) 중에 존재하거나 또는 정공-수송 층 (d1) 및 전자/엑시톤 차단 층 (d2) 중에 존재하는 것이 바람직하다. 정공-수송 층에 대한 및 전자/엑시톤 차단 층에서의 바람직한 실시양태는 상기 언급되어 있다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 정공-수송 층 (d1) 중에 및/또는 전자/엑시톤 차단 층 (d2) 중에 및 추가로 발광 층 중에 코-호스트로서 존재한다.
정공-수송 층 (d1)
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체가 전자/엑시톤 차단 층 (d2) 중에 존재하는 경우, 정공 수송 층은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체와는 상이한 정공-수송 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 OLED의 층 (d1)에 적절한 정공-수송 물질은 예를 들면 (Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Edition, Vol. 18, pages 837 to 860, 1996)에 개시되어 있다. 정공-수송 분자 또는 중합체 중 어느 하나는 정공-수송 물질로서 사용될 수 있다. 통상적으로 사용되는 정공-수송 분자는 
(4-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-[4-[4-(N-[4-(4-페닐페닐)페닐]아닐리노)페닐]페닐]아닐린), 
(4-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-[4-[4-(4-페닐-N-(4-페닐페닐)아닐리노)페닐]페닐]아닐린), 
(4-페닐-N-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)페닐]-N-(4-페닐페닐)아닐린), 
1,1',3,3'-테트라페닐스피로[1,3,2-벤조디아자실롤-2,2'-3a,7a-디히드로-1,3,2-벤조디아자실롤], 
(N2,N2,N2',N2',N7,N7,N7',N7'-옥타키스(p-톨릴)-9,9'-스피로비[플루오렌]-2,2',7,7'-테트라아민), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민 (TPD), 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-디메틸)비페닐]-4,4'-디아민 (ETPD), 테트라키스(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌디아민 (PDA), α-페닐-4-N,N-디페닐아미노스티렌 (TPS), p-(디에틸아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존 (DEH), 트리페닐아민 (TPA), 비스[4-(N,N-디에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄 (MPMP), 1-페닐-3-[p-(디에틸아미노)스티릴]-5-[p-(디에틸아미노)페닐]피라졸린 (PPR 또는 DEASP), 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)-시클로부탄 (DCZB), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 (TTB), 불소 화합물, 예컨대 2,2',7,7'-테트라(N,N-디-톨릴)아미노-9,9-스피로비플루오렌 (스피로-TTB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-스피로비플루오렌 (스피로-NPB) 및 9,9-비스(4-(N,N-비스-비페닐-4-일-아미노)페닐-9H-플루오렌, 벤지딘 화합물, 예컨대 N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)벤지딘 및 포르피린 화합물, 예컨대 구리 프탈로시아닌으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 게다가, 중합체 정공-주입 물질, 예컨대 폴리(N-비닐카르바졸) (PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 자가-도핑 중합체, 예를 들면 술폰화 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (플렉스코어(Plexcore)® OC 도전 잉크, 플렉스트로닉스(Plextronics) 시판) 및 공중합체, 예컨대 또한 PEDOT/PSS로 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)를 사용할 수 있다.
상기 언급된 정공-수송 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
바람직한 실시양태에서, 특정한 금속 카르벤 착체를 정공-수송 물질로서 사용할 수 있다. 적절한 카르벤 착체는 예를 들면 WO2005/019373A2, WO2006/056418 A2, WO2005/113704, WO2007/115970, WO2007/115981 및 WO2008/000727에 기재된 바와 같은 카르벤 착체이다. 적절한 카르벤 착체의 일례로는 화학식 
을 갖는 Ir(DPBIC)3이다.
Ir(DPBIC)3의 제조는 예를 들면 WO 2005/019373 A2에 언급되어 있다.
정공-수송 층은 또한 사용된 물질의 수송 성질을 개선시키기 위하여 전자 도핑될 수 있다. 적절한 도핑 물질은 상기 언급되어 있다. 바람직하게는, 정공-수송 층은 50 내지 90 중량%의 정공-수송 물질 및 10 내지 50 중량%의 도핑 물질을 포함하며, 정공-수송 물질 및 도핑 물질의 양의 합은 100 중량%이다.
전자/엑시톤 차단 층 (d2)
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체가 정공-수송 층 (d1) 중에 존재하는 경우, 전자/엑시톤 차단 층은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체와는 상이한 전자/엑시톤 물질을 포함할 수 있다.
또한, 엑시톤이 발광 층으로부터 확산되는 것을 방지하기 위하여 차단 층이 사용될 수 있다. 전자/엑시톤 차단 물질로서 사용하기에 적절한 금속 착체는 예를 들면 WO 2005/019373 A2, WO 2006/056418 A2, WO 2005/113704, WO 2007/115970, WO 2007/115981 및 WO 2008/000727에 기재된 바와 같은 카르벤 착체이다. 인용된 WO 출원의 개시내용을 명백하게 참조하며, 이들 개시내용은 본원의 내용에 포함하는 것으로 간주하여야 한다. 적절한 카르벤 착체의 일례는 화학식 
을 갖는 Ir(DPBIC)3이다.
발광 층 (c)
방출체 물질
발광 층 (c)은 하나 이상의 방출체 물질을 포함한다. 바람직하게는, 발광 층은 400 내지 500 ㎚의 방출 최대 (λ)를 갖는 하나 이상의 방출체 물질을 포함한다. 바람직하게는, 방출체는 바람직하게는 1 ㎚ 내지 140 ㎚, 더욱 바람직하게는 30 ㎚ 내지 120 ㎚, 가장 바람직하게는 50 ㎚ 내지 100 ㎚의 FWHM (반치전폭)으로 425 ㎚ 내지 490 ㎚, 더욱 바람직하게는 440 ㎚ 내지 475 ㎚의 방출 최대 (λ)를 갖는다.
이는 원칙적으로 형광 또는 인광 방출체일 수 있으며, 적절한 방출체 물질은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 바람직하게는, 발광 층은 하나 이상의 인광 방출체 물질을 포함한다.
본 발명의 문맥에서, 인광 방출체는 인광에 의한 광의 방출을 나타내는 방출체이다. 그러나, 이는 인광 방출체가 추가로 형광에 의한 광의 방출을 나타내는 것을 배제하지 않는다.
인광 방출체의 인광 방출의 삼중항 붕괴 시간 (1/e=0.367879441×그의 초기 값으로 감소된 강도)은 바람직하게는 0.5 내지 100 마이크로초, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 마이크로초, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3 마이크로초이다.
인광 방출체는 바람직하게는 OLED의 작동 온도에서 삼중항 여기 상태로부터의 인광 방출을 나타낸다. 삼중항 여기 상태로부터 방출성 붕괴가 발생하는 중간 비-삼중항 상태로의 전이에 이어서 인광이 발생할 수 있다.
바람직하게 사용된 인광 방출체 화합물은 금속 착체에 기초하며, 특히 금속 Ru, Rh, Ir, Pd 및 Pt의 착체, 특히 Ir의 착체가 중요하다.
본 발명의 OLED에 사용하기에 적절한 금속 착체는 예를 들면 문헌 WO 02/60910 A1, US 2001/0015432 A1, US 2001/0019782 A1, US 2002/0055014 A1, US 2002/0024293 A1, US 2002/0048689 A1, EP 1 191 612 A2, EP 1 191 613 A2, EP 1 211 257 A2, US 2002/0094453 A1, WO 02/02714 A2, WO 00/70655 A2, WO 01/41512 A1, WO 02/15645 A1, WO 2005/019373 A2, WO 2005/113704 A2, WO 2006/115301 A1, WO 2006/067074 A1, WO 2006/056418, WO 2006121811 A1, WO 2007095118 A2, WO 2007/115970, WO 2007/115981, WO 2008/000727, WO 2010/086089, WO 2012/121936 A2, US 2011/0057559, WO 2011/106344, US 2011/0233528 및 WO 2011/157339에 기재되어 있다.
추가로 적절한 금속 착체는 시판 중인 금속 착체 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III), 이리듐(III) 트리스(2-(4-톨릴)피리디나토-N,C2'), 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토나토)이리듐(III), 이리듐(III) 트리스(1-페닐이소퀴놀린), 이리듐(III) 비스(2,2'-벤조티에닐)(피리디나토-N,C3')(아세틸아세토네이트), 트리스(2-페닐퀴놀린)이리듐(III), 이리듐(III) 비스(2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2)피콜리네이트, 이리듐(III) 비스(1-페닐이소퀴놀린)(아세틸아세토네이트), 비스(2-페닐퀴놀린)(아세틸아세토나토)이리듐(III), 이리듐(III) 비스(디벤조[f,h]퀴녹살린)-(아세틸아세토네이트), 이리듐(III) 비스(2-메틸디벤조[f,h]퀴녹살린)(아세틸아세토네이트), 비스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)이소퀴놀린](아세틸아세토나토)이리듐(III), 비스(2-페닐벤조-티아졸라토)(아세틸아세토나토)이리듐(III), 비스(2-(9,9-디헥실플루오레닐)-1-피리딘)(아세틸-아세토나토)이리듐(III), 비스(2-벤조[b]티오펜-2-일피리딘)(아세틸아세토나토)이리듐(III)이다.
바람직한 인광 방출체는 카르벤 착체이다. 카르벤 착체는 적절한 인광 청색 방출체인 하기 공보에 명시되어 있다: WO 2006/056418 A2, WO 2005/113704, WO 2007/115970, WO 2007/115981, WO 2008/000727, WO2009050281, WO2009050290, WO2011051404, US2011/057559, WO2011/073149, WO2012/121936A2, US2012/0305894A1, WO2012170571, WO2012170461, WO 2012170463, WO2006121811, WO2007095118, WO2008156879, WO2008156879, WO2010068876, US20110057559, WO2011106344, US20110233528, WO2012048266 및 WO2012172482.
바람직하게는, 본 발명의 OLED에서의 발광 층은 하나 이상의 카르벤 착체를 인광 방출체로서 포함한다. 적절한 카르벤 착체는 예를 들면 하기 화학식 III의 카르벤 착체이다:
<화학식 III>
(상기 화학식에서, 부호는 각각 하기 기재된 바와 같으며:
M1은 특정 금속 원자에 대하여 가능한 임의의 산화 상태로 원소주기율표 (CAS 버젼)의 IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB족, 란탄족 및 IIIA족의 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 원자이며;
카르벤은 비하전되거나 또는 일음이온성 및 한자리, 두자리 또는 세자리일 수 있는 카르벤 리간드이며; 카르벤 리간드는 또한 비스- 또는 트리스카르벤 리간드일 수 있으며;
L"는 일음이온성 또는 이음이온성 리간드, 바람직하게는 한자리 또는 두자리일 수 있는 일음이온성 리간드이며;
K"는 비하전된 한자리 또는 두자리 리간드이며;
q는 카르벤 리간드의 수이며, 여기서 n은 1 이상이며, q>1인 경우 화학식 I의 착체에서의 카르벤 리간드는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
r은 리간드 L"의 수이며, 여기서 m은 0 또는 ≥1일 수 있으며, r>1인 경우 리간드 L"는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
o"'는 리간드 K"의 수이며, 여기서 o"'는 0 또는 ≥1일 수 있으며, o"'>1인 경우 리간드 K"는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
p는 착체의 하전이며: 0, 1, 2, 3 또는 4; 바람직하게는 0, 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 0이며;
W는 일음이온성 반대이온이며;
q+r+o"'의 합 및 하전 p는 사용된 금속 원자의 산화 상태 및 배위결합수, 착채의 하전 및 카르벤, L" 및 K" 리간드의 자리수(denticity), 및 카르벤 및 L 리간드의 하전에 의존하며, 단 n은 1 이상이어야 함).
그러므로, 본 발명은 추가로 발광 층 (c) 중에 존재하는 하나 이상의 방출체 물질은 하기 화학식 III의 카르벤 착체 하나 이상인 유기 발광 다이오드를 제공한다.
가장 바람직하게는, 본 발명은 발광 층 (c) 중에 존재하는 하나 이상의 방출체 물질이 화학식 IV의 카르벤 착체 하나 이상인 유기 발광 다이오드를 제공한다:
<화학식 IV>
(상기 화학식에서,
M은 Ir이고,
n"'는 1, 2 또는 3이며,
A9는 CR9 또는 N이며;
A10은 CR10 또는 N이며;
A11은 CR11 또는 N이며;
A12는 CR12 또는 N이며;
A9, A10, A11 및 A12 중 2개의 A가 질소 원자이며, 고리에서 2개의 질소 원자 사이에 적어도 1개의 탄소 원자가 존재하며;
R8은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이며,
R9, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이거나, 또는
R10 및 R11은 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된, 불포화 고리를 형성하며,
A5는 CR13 또는 N이고, 바람직하게는 CR13이고;
A6은 CR14 또는 N이고, 바람직하게는 CR14이고;
A7은 CR15 또는 N이고, 바람직하게는 CR15이고;
A8은 CR16 또는 N이고, 바람직하게는 CR16이고;
R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며;
L'는 일음이온성 두자리 리간드이며,
o"는 0, 1 또는 2임).
화학식 IV의 화합물은 더욱 바람직하게는 하기 화학식의 화합물이다:
추가로 적절한 비(non)-카르벤 방출체 물질은 하기에 언급된다:
더욱 바람직하게는, 화학식 IV의 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
가장 바람직한 인광 청색 방출체는 하기 화합물이다:
호모렙틱 금속-카르벤 착체는 면 또는 자오선 이성질체의 형태로 존재할 수 있으며, 면 이성질체가 바람직하다.
화학식 IV의 적절한 카르벤 착체 및 그의 제조 방법은 예를 들면 WO 2011/073149 A1에 기재되어 있다.
호스트 (매트릭스) 물질
발광 층은 방출체 물질 이외에 추가의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면 형광 염료는 방출체 물질의 방출 색상을 변경시키기 위하여 발광 층 중에 존재할 수 있다. 게다가 - 바람직한 실시양태에서 - 호스트 (매트릭스) 물질을 사용할 수 있다. 이러한 매트릭스 물질은 중합체, 예를 들면 폴리(N-비닐카르바졸) 또는 폴리실란일 수 있다. 그러나, 매트릭스 물질은 마찬가지로 소분자, 예를 들면 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐 (CDP=CBP) 또는 3급 방향족 아민, 예를 들면 TCTA일 수 있다.
호스트 물질로서 카르바졸 유도체, 예를 들면 4,4'-비스(카르바졸-9-일)-2,2'-디메틸비페닐 (CDBP), 4,4'-비스(카르바졸-9-일)비페닐 (CBP), 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠 (mCP) 및 하기 출원에 명시된 호스트 물질이 적절하다: WO2008/34758, WO2009/003919.
소분자 또는 언급된 소분자의 (공)중합체일 수 있는 추가의 적절한 호스트 물질은 하기 출원에 명시되어 있다: WO2007108459 (H-1 내지 H-37), 바람직하게는 H-20 내지 H-22 및 H-32 내지 H-37, 가장 바람직하게는 H-20, H-32, H-36, H-37, WO2008035571 A1 (호스트 1 내지 호스트 6), JP2010135467 (화합물 1 내지 46 및 호스트-1 내지 호스트-39 및 호스트-43), WO2009008100 화합물 번호 1 내지 번호 67, 바람직하게는 번호 3, 번호 4, 번호 7 내지 번호 12, 번호 55, 번호 59, 번호 63 내지 번호 67, 더욱 바람직하게는 번호 4, 번호 8 내지 번호 12, 번호 55, 번호 59, 번호 64, 번호 65 및 번호 67, WO2009008099 화합물 번호 1 내지 번호 110, WO2008140114 화합물 1-1 내지 1-50, WO2008090912 화합물 OC-7 내지 OC-36, 및 Mo-42 내지 Mo-51의 중합체, JP2008084913 H-1 내지 H-70, WO2007077810 화합물 1 내지 44, 바람직하게는 1, 2, 4-6, 8, 19-22, 26, 28-30, 32, 36, 39-44, WO201001830 단량체 1-1 내지 1-9, 바람직하게는 1-3, 1-7 및 1-9의 중합체, WO2008029729 화합물 1-1 내지 1-36 (의 중합체), WO20100443342 HS-1 내지 HS-101 및 BH-1 내지 BH-17, 바람직하게는 BH-1 내지 BH-17, JP2009182298 단량체 1 내지 75에 기초한 (공)중합체, JP2009170764, JP2009135183 단량체 1-14에 기초한 (공)중합체, WO2009063757 바람직하게는 단량체 1-1 내지 1-26에 기초한 (공)중합체, WO2008146838 화합물 a-1 내지 a-43 및 1-1 내지 1-46, JP2008207520 단량체 1-1 내지 1-26에 기초한 (공)중합체, JP2008066569 단량체 1-1 내지 1-16에 기초한 (공)중합체, WO2008029652 단량체 1-1 내지 1-52에 기초한 (공)중합체, WO2007114244 단량체 1-1 내지 1-18에 기초한 (공)중합체, JP2010040830 화합물 HA-1 내지 HA-20, HB-1 내지 HB-16, HC-1 내지 HC-23 및 단량체 HD-1 내지 HD-12에 기초한 (공)중합체, JP2009021336, WO2010090077 화합물 1 내지 55, WO2010079678 화합물 H1 내지 H42, WO2010067746, WO2010044342 화합물 HS-1 내지 HS-101 및 폴리-1 내지 폴리-4, JP2010114180 화합물 PH-1 내지 PH-36, US2009284138 화합물 1 내지 111 및 H1 내지 H71, WO2008072596 화합물 1 내지 45, JP2010021336 화합물 H-1 내지 H-38, 바람직하게는 H-1, WO2010004877 화합물 H-1 내지 H-60, JP2009267255 화합물 1-1 내지 1-105, WO2009104488 화합물 1-1 내지 1-38, WO2009086028, US2009153034, US2009134784, WO2009084413 화합물 2-1 내지 2-56, JP2009114369 화합물 2-1 내지 2-40, JP2009114370 화합물 1 내지 67, WO2009060742 화합물 2-1 내지 2-56, WO2009060757 화합물 1-1 내지 1-76, WO2009060780 화합물 1-1 내지 1-70, WO2009060779 화합물 1-1 내지 1-42, WO2008156105 화합물 1 내지 54, JP2009059767 화합물 1 내지 20, JP2008074939 화합물 1 내지 256, JP2008021687 화합물 1 내지 50, WO2007119816 화합물 1 내지 37, WO2010087222 화합물 H-1 내지 H-31, WO2010095564 화합물 호스트-1 내지 호스트-61, WO2007108362, WO2009003898, WO2009003919, WO2010040777, US2007224446, WO06128800, WO2012014621, WO2012105310, WO2012/130709 및 유럽 특허 출원 EP12175635.7 및 EP12185230.5 및 EP12191408.9 (특히 EP12191408.9의 제25면 내지 제29면).
특히 바람직한 실시양태에서, 하기 명시된 화학식 V의 화합물 하나 이상은 호스트 물질로서 사용된다:
<화학식 V>
(상기 화학식에서,
X는 NR, S, O 또는 PR이고;
R은 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬이며;
A200은 -NR206R207, -P(O)R208R209, -PR210R211, -S(O)2R212, -S(O)R213, -SR214 또는 -OR215이며;
R221, R222 및 R223은 서로 독립적으로 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬이며, 기 R221, R222 또는 R223 중 1개 이상은 아릴 또는 헤테로아릴이며;
R224 및 R225는 서로 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 기 A1, 또는 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기이며;
n2 및 m1은 서로 독립적으로 0, 1, 2, 또는 3이며;
R206, R207은 질소 원자와 함께, 비치환될 수 있거나, 또는 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 및 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기로부터 선택된 치환기 1개 이상으로 치환될 수 있으며; 및/또는 3 내지 10개의 고리 원자를 갖는 추가의 시클릭 잔기 1개 이상으로 고리를 형성할 수 있는 시클릭 잔기를 형성하며, 여기서 고리를 형성한 잔기는 비치환될 수 있거나, 또는 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 및 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기로부터 선택된 치환기 1개 이상으로 치환될 수 있으며;
R208, R209, R210, R211, R212, R213, R214 및 R215는 서로 독립적으로 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬임).
화학식 V의 화합물, 예컨대 하기 화합물 및 그의 제조 방법은 WO 2010/079051 A1 (특히 제19면 내지 제26면에서 및 제27면 내지 제34면, 제35면 내지 제37면 및 제42면 내지 제43면의 표)에 기재되어 있다:
디벤조푸란에 기초한 추가의 호스트 물질은 예를 들면 US 2009066226, EP1 885 818 B1, EP 1 970 976, EP 1 998 388 및 EP 2 034 538에 기재되어 있다. 특히 바람직한 호스트 물질의 예는 하기에 제시된다:
전술한 화합물에서 T는 O 또는 S, 바람직하게는 O이다. T가 분자에서 1회보다 많이 존재할 경우, 모든 기 T는 동일한 의미를 갖는다.
가장 바람직한 호스트 화합물은 하기에 제시된다:
바람직하게는, 발광 층 (c)은 하나 이상의 방출체 물질 및 하나 이상의 호스트 물질을 포함한다. 적절한 및 바람직한 방출체 물질뿐 아니라, 적절한 및 바람직한 호스트 물질은 상기에 언급되어 있다.
더욱 바람직하게는, 발광 층 (c)은 400 내지 500 ㎚의 전자기 스펙트럼의 영역에서 광을 방출하는 방출체 물질 하나 이상, 더욱 바람직하게는 400 내지 500 ㎚의 전자기 스펙트럼의 영역에서 광을 방출하는 인광 방출체 하나 이상, 가장 바람직하게는 화학식 IV의 방출체 물질 하나 이상을 포함한다.
가장 바람직하게는, 발광 층 (c)은 400 내지 500 ㎚의 전자기 스펙트럼의 영역에서 광을 방출하는 방출체 물질 하나 이상, 더욱 바람직하게는 400 내지 500 ㎚의 전자기 스펙트럼의 영역에서 광을 방출하는 인광 방출체 하나 이상, 가장 바람직하게는 화학식 IV의 방출체 물질 하나 이상을 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 양으로, 그리고 호스트 물질 하나 이상, 바람직하게는 SH-1, SH-2, SH-3, SH-4, SH-5, SH-6, SH-7, SH-8, SH-9 및 SH-10으로부터 선택된 호스트 물질 하나 이상을 60 내지 95 중량%, 바람직하게는 70 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 중량%의 양으로 포함하며, 하나 이상의 방출체 물질 및 하나 이상의 호스트 물질의 양은 총 100 중량%까지 첨가한다.
제2의 호스트 화합물은 하나의 화합물일 수 있거나 또는 이는 둘 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다. 상기 기재된 카르벤 착체 Ir(DPBIC)3 또는 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체, 바람직하게는 화학식 II, II' 및 II"의 Ir 금속-카르벤 착체, 더욱 바람직하게는 하기 IIa, II'a, II"a 및 II"a'의 Ir 금속-카르벤 착체를 코-호스트로서 첨가할 수 있다.
본 발명의 OLED에서 발광 층 (c)의 층 두께는 바람직하게는 1 내지 100 ㎚, 더욱 바람직하게는 5 내지 60 ㎚이다.
애노드 (a)
애노드는 양전하 캐리어를 제공하는 전극이다. 이는 예를 들면 금속, 상이한 금속의 혼합물, 금속 합금, 금속 산화물 또는 상이한 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 대안으로, 애노드는 도전성 중합체일 수 있다. 적절한 금속은 원소 주기율표의 11, 4, 5 및 6족의 금속 및 또한 8 내지 10족의 전이 금속을 포함한다. 애노드가 투명하여야 하는 경우, 원소 주기율표의 12, 13 및 14족의 혼합 금속 산화물, 예를 들면 산화인듐주석 (ITO)을 일반적으로 사용한다. 마찬가지로, 애노드 (a)는 예를 들면 (Nature, Vol. 357, pages 477 to 479 (June 11, 1992))에 기재된 바와 같이 유기 물질, 예를 들면 폴리아닐린을 포함할 수 있다. 바람직한 애노드 물질로는 도전성 금속 산화물, 예컨대 산화인듐주석 (ITO) 및 산화인듐아연 (IZO), 산화알루미늄아연 (AlZnO) 및 금속을 들 수 있다. 애노드 (및 기판)은 하부-발광 디바이스를 생성하기에 충분히 투명할 수 있다. 바람직한 투명 기판 및 애노드 조합은 유리 또는 플라스틱 (기판) 위에 증착된 시판 중인 ITO (애노드)이다. 반사성 애노드는 디바이스의 상부로부터 방출되는 광의 양을 증가시키기 위하여 일부 상부-발광 디바이스에 바람직할 수 있다. 적어도 어느 하나의 애노드 또는 캐소드는 형성된 광을 방출할 수 있도록 하기 위하여 적어도 부분적으로 투명하여야 한다. 기타 애노드 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
전술한 애노드 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
캐소드 (b)
캐소드 (b)는 전자 또는 음전하 캐리어를 투입하도록 하는 전극이다. 캐소드는 애노드보다 더 적은 일 함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다. 캐소드에 적절한 물질은 원소주기율표의 1족의 알칼리 금속, 예를 들면 Li, Cs, 2족의 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 란탄족 및 악티늄족을 포함한 12족 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 게다가, 금속, 예컨대 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 사마륨 및 마그네슘 및 그의 조합을 사용할 수 있다.
전술한 캐소드 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
본 발명의 OLED에서의 추가의 층
정공/엑시톤용 차단 층 (e)
전자 수송 물질로서 하기 언급된 물질 중에서, 일부는 여러 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면 전자 수송 물질의 일부는 낮은 HOMO를 가질 경우 동시에 정공-차단 물질이 되거나 또는 충분히 높은 삼중항 에너지를 가질 경우 엑시톤-차단 물질이 된다. 이들은 예를 들면 정공/엑시톤용 차단 층 (e)에 사용될 수 있다. 그러나, 마찬가지로 층 (e)을 생략할 수 있도록 정공/엑시톤 차단체로서의 기능은 또한 층 (f)에 의하여 채택될 수 잇다.
전자 수송 층 (f)
전자 수송 층은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송 층은 고유 (미도핑)이거나 또는 도핑될 수 있다. 전도도를 향상시키기 위하여 도핑을 사용할 수 있다. 본 발명의 OLED의 층 (f)에 적절한 전자-수송 물질은 옥시노이드 화합물과 킬레이트 형성한 금속, 예컨대 EP1786050, EP1970371 또는 EP1097981에 개시된 트리스(8-히드록시퀴놀라토)알루미늄 (Alq3), 페난트롤린에 기초한 화합물, 예컨대 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (DDPA=BCP), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (Bphen), 2,4,7,9-테트라페닐-1,10-페난트롤린, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (DPA) 또는 페난트롤린 유도체, 및 아졸 화합물, 예컨대 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (PBD) 및 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸 (TAZ)을 포함한다.
전술한 전자-수송 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
마찬가지로, 하나 이상의 물질이 전자-전도성인 경우 전자-수송 층에서 둘 이상의 물질의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 혼합된 전자-수송 층에서, 하나 이상의 페난트롤린 화합물, 바람직하게는 BCP 또는 하기 화학식 VIII에 의한 피리딘 화합물 하나 이상, 바람직하게는 하기 화학식 VIIIa에 의한 화합물을 사용한다. 더욱 바람직하게는, 혼합된 전자-수송 층에서, 하나 이상의 페난트롤린 화합물 이외에, 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체, 예를 들면 Liq를 사용한다. 적절한 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체는 하기 명시되어 있다 (화학식 VII). WO2011/157779를 참조한다.
전자-수송 층은 또한 사용된 물질의 수송 성질을 개선시키기 위하여, 첫번째로 층 두께를 더욱 더 여유롭게 하기 위하여 (핀홀/단락 방지), 두번째로 디바이스의 작동 전압을 최소로 하기 위하여 전자 도핑될 수 있다. 전자 도핑은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 (W. Gao, A. Kahn, J. Appl . Phys., Vol. 94, No. 1, 1 July 2003 (p-doped organic layers); A. G. Werner, F. Li, K. Harada, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl . Phys. Lett., Vol. 82, No. 25, 23 June 2003 및 Pfeiffer et al., Organic Electronics 2003, 4, 89 - 103 및 K. Walzer, B. Maennig, M. Pfeiffer, K. Leo, Chem . Soc . Rev. 2007, 107, 1233)에 개시되어 있다. 예를 들면 전자 수송 층의 전기 n-도핑을 초래하는 혼합물을 사용할 수 있다. n-도핑은 환원 물질의 첨가에 의하여 달성된다. 이들 혼합물은 예를 들면 전술한 전자 수송 물질을 알칼리/알칼리 토금속 또는 알칼리/알칼리 토금속 염, 예를 들면 Li, Cs, Ca, Sr, Cs2CO3과, 알칼리 금속 착체, 예를 들면 8-히드록시퀴놀라토리튬 (Liq) 그리고 Y, Ce, Sm, Gd, Tb, Er, Tm, Yb, Li3N, Rb2CO3, 프탈산이칼륨, EP1786050으로부터의 W(hpp)4 또는 EP1 837 926 B1에 기재된 화합물과의 혼합물일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하기 화학식 VII의 화합물 하나 이상을 포함한다:
<화학식 VII>
(상기 화학식에서,
R32 및 R33은 각각 독립적으로 C1-C8-알킬 기 하나 이상에 의하여 임의로 치환된 C6-C14-아릴, C1-C8-알킬 또는 F이거나, 또는
2개의 R32 및/또는 R33 치환기는 함께 C1-C8-알킬 기 하나 이상에 의하여 임의로 치환된 융합된 벤젠 고리를 형성하며;
a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1, 2 또는 3이며,
M1은 알칼리 금속 원자 또는 알칼리 토금속 원자이며,
M1이 알칼리 금속 원자인 경우 p는 1이며, M1이 알칼리 토금속 원자인 경우 p는 2이다.
화학식 VII의 매우 특히 바람직한 화합물은 
(Liq)이며, 이는 단일 종으로서 또는 기타 형태, 예컨대 LigQg (여기서 g는 정수임), 예를 들면 Li6Q6의 형태로 존재할 수 있다. Q는 8-히드록시퀴놀레이트 리간드 또는 8-히드록시퀴놀레이트 유도체이다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하기 화학식 VIII의 화합물 하나 이상을 포함한다:
<화학식 VIII>
(상기 화학식에서,
R34, R35, R36, R37, R34', R35', R36' 및 R37'는 각각 독립적으로 H, C1-C18-알킬, E에 의해 치환되고/거나 D가 개재된 C1-C18-알킬, C6-C24-아릴, G에 의해 치환된 C6-C24-아릴, C2-C20-헤테로아릴, 또는 G에 의해 치환된 C2-C20-헤테로아릴이며,
Q는 각각 G에 의하여 임의로 치환된 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기이며,
D는 -CO-; -COO-; -S-; -SO-; -SO2-; -O-; -NR40-; -SiR45R46-; -POR47-; -CR38=CR39-; 또는 -C≡C-이며;
E는 -OR44; -SR44; -NR40R41; -COR43; -COOR42; -CONR40R41; -CN; 또는 F이며;
G는 E, C1-C18-알킬, D가 개재된 C1-C18-알킬, C1-C18-퍼플루오로알킬, C1-C18-알콕시, 또는 E에 의해 치환되고/거나 D가 개재된 C1-C18-알콕시이며,
R38 및 R39는 각각 독립적으로 H, C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며;
R40 및 R41은 각각 독립적으로 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이거나; 또는
R40 및 R41은 함께 6-원 고리를 형성하며;
R42 및 R43은 각각 독립적으로 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며,
R44는 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며,
R45 및 R46은 독립적으로 C1-C18-알킬, C6-C18-아릴, 또는 C1-C18-알킬에 의해 치환된 C6-C18-아릴이며,
R47은 C1-C18-알킬, C6-C18-아릴, 또는 C1-C18-알킬에 의해 치환된 C6-C18-아릴임).
화학식 VIII의 바람직한 화합물은 하기 화학식 VIIIa의 화합물이다:
<화학식 VIIIa>
(상기 화학식에서,
Q는 
이고,
R48은 H 또는 C1-C18-알킬이고,
R48'는 H, C1-C18-알킬 또는 
임).
하기 화학식의 화합물이 특히 바람직하다:
추가의, 매우 특히 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 화학식 
(Liq)의 화합물 및 화합물 ETM-2를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 화학식 VII의 화합물을 99 내지 1 중량%, 바람직하게는 75 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 중량%의 양으로 포함하며, 여기서 화학식 VII의 화합물의 양 및 화학식 VIII의 화합물의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가된다.
화학식 VIII의 화합물의 제조는 (J. Kido et al., Chem . Commun . (2008) 5821-5823, J. Kido et al., Chem . Mater. 20 (2008) 5951-5953 및 JP2008-127326)에 기재되어 있거나, 또는 화합물은 전술한 문헌에 개시된 방법과 유사하게 생성될 수 있다.
마찬가지로, 전자-수송 층에서 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체, 바람직하게는 Liq 및 디벤조푸란 화합물의 혼합물을 사용할 수 있다. WO2011/157790을 참조한다. WO2011/157790에 기재된 디벤조푸란 화합물 A-1 내지 A-36 및 B-1 내지 B-22가 바람직하며, 여기서 디벤조푸란 화합물 
(A-10;=ETM-1)이 가장 바람직하다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 Liq를 99 내지 1 중량%, 바람직하게는 75 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 중량%의 양으로 포함하며, 여기서 Liq의 양 및 디벤조푸란 화합물(들), 특히 ETM-1의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가된다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하나 이상의 페난트롤린 유도체 및/또는 피리딘 유도체를 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하나 이상의 페난트롤린 유도체 및/또는 피리딘 유도체 및 하나 이상의 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체를 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 WO2011/157790에 기재된 디벤조푸란 화합물 A-1 내지 A-36 및 B-1 내지 B-22 중 하나 이상, 특히 ETM-1을 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 WO 2012/111462, WO 2012/147397 및 US 2012/0261654에 기재된 화합물, 예컨대 화학식 
의 화합물 (ETM-4), WO2012/115034, 예컨대 화학식 
의 화합물 (ETM-5)을 포함한다.
정공 주입 층 (g)
일반적으로, 주입 층은 하나의 층, 예컨대 전극 또는 전하 생성층으로부터 이웃하는 유기 층으로 전하 캐리어의 주입을 개선시킬 수 있는 물질로 이루어진다. 주입 층은 또한 전하 수송 기능을 수행할 수 있다. 정공 주입 층은 애노드로부터 이웃하는 유기 층으로의 정공의 주입을 개선시키는 임의의 층일 수 있다. 정공 주입 층은 용액 증착된 물질, 예컨대 스핀-코팅된 중합체를 포함할 수 있거나 또는 증착된 소분자 물질, 예를 들면 CuPc 또는 MTDATA일 수 있다. 중합체 정공-주입 물질, 예컨대 폴리(N-비닐카르바졸) (PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 자가-도핑 중합체, 예컨대 술포네이트화 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (플렉스코어® OC 도전 잉크, 플렉스트로닉스 시판) 및 공중합체, 예컨대 또한 PEDOT/PSS로 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)를 사용할 수 있다.
전술한 정공 주입 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
전자 주입 층 (h)
전자 주입 층은 이웃하는 유기 층으로 전자의 주입을 개선시키는 임의의 층일 수 있다. 작동 전압을 감소시키기 위하여 리튬-포함 유기금속 화합물, 예컨대 8-히드록시퀴놀라토리튬 (Liq), CsF, NaF, KF, Cs2CO3 또는 LiF를 전자 주입 층 (h)으로서 전자 수송 층 (f) 및 캐소드 (b) 사이에 적용할 수 있다.
전술한 전자 주입 물질은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 공지된 방법에 의하여 생성된다.
일반적으로 본 발명의 OLED에서의 상이한 층이 존재할 경우 하기 두께를 갖는다:
애노드 (a): 50 내지 500 ㎚, 바람직하게는 100 내지 200 ㎚;
정공 주입 층 (g): 5 내지 100 ㎚, 바람직하게는 20 내지 80 ㎚,
정공-수송 층 (d1): 5 내지 100 ㎚, 바람직하게는 10 내지 80 ㎚,
전자/엑시톤 차단 층 (d2): 1 내지 50 ㎚, 바람직하게는 5 내지 10 ㎚,
발광 층 (c): 1 내지 100 ㎚, 바람직하게는 5 내지 60 ㎚,
정공/엑시톤 차단 층 (e): 1 내지 50 ㎚, 바람직하게는 5 내지 10 ㎚,
전자-수송 층 (g): 5 내지 100 ㎚, 바람직하게는 20 내지 80 ㎚,
전자 주입 층 (h): 1 내지 50 ㎚, 바람직하게는 2 내지 10 ㎚,
캐소드 (b): 20 내지 1,000 ㎚, 바람직하게는 30 내지 500 ㎚.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 (예를 들면 전기화학 연구에 기초하여) 적절한 물질을 선택하여야 하는 방법을 인지하고 있다. 개개의 층에 적절한 물질은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 WO00/70655에 개시되어 있다.
게다가, 본 발명의 OLED에 사용된 층의 일부는 표면 처리되어 전하 캐리어 수송의 효율을 증가시킬 수 있다. 언급된 각각의 층에 대한 물질의 선택은 바람직하게는 높은 효율 및 수명을 갖는 OLED를 수득하여 결정한다.
본 발명의 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 방법에 의하여 생성될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 OLED는 개개의 층을 적절한 기판 위에 연속 증착에 의하여 생성된다. 적절한 기판은 예를 들면 유리, 무기 반도체 또는 중합체 막이다. 증착의 경우, 통상의 기법, 예컨대 열 증착, 화학적 증착 (CVD), 물리적 증착 (PVD) 등을 사용할 수 있다. 대안의 방법에서, 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 유기 층은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 피복 기법을 사용하여 적절한 용매 중의 용액 또는 분산액으로부터 적용될 수 있다.
캐소드에 관하여 본 발명의 OLED에서의 정공 및 전자의 재조합 구역의 상대적 위치 및 OLED의 방출 스펙트럼은 기타의 요인 중에서 각각의 층의 상대적 두께에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이는 바람직하게는 재조합의 위치가 다이오드의 광학 공명 성질 및 그에 따른 방출체의 방출 파장에 부합하도록 전자 수송 층의 두께가 선택되어야 한다는 것을 의미한다. OLED에서 각각의 층의 두께의 비는 사용된 물질에 의존한다. 사용된 임의의 추가의 층의 층 두께는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 전자-도전성 층 및/또는 정공-도전성 층이 전기 도핑될 때 명시된 층 두께보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 하나 이상의 Ir 금속-카르벤 착체의 사용, 바람직하게는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 정공 수송 층에서 정공-수송 물질로서 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 하나 이상의 Ir 금속-카르벤 착체의 사용 및/또는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED의 전자-차단 층에서의 전자/엑시톤 차단 물질로서 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 하나 이상의 Ir 금속-카르벤 착체의 사용은 높은 효율 및/또는 높은 안정성 및 긴 수명을 갖는 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED를 얻을 수 있게 한다.
그러므로, 본 발명은 추가의 실시양태에서 정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서 본원의 명세서에서 정의된 바와 같은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체의 용도에 관한 것이다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 바람직한 Ir 금속-카르벤 착체 및 바람직한 정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질은 상기에 언급되어 있다. 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체의 바람직한 용도도 또한 상기에 언급되어 있다.
유기 전자 디바이스, 바람직하게는 OLED는 전계 발광이 유용한 모든 장치에 사용될 수 있다. 적절한 디바이스는 바람직하게는 고정식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 컴퓨터, 텔레비전의 시각 디스플레이 유닛, 프린터, 주방용 기구, 광고 패널, 안내 패널 및 조명에서의 시각 디스플레이 유닛; 이동식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 스마트폰, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 차량, 키보드, 및 버스와 열차의 행선지 디스플레이에서의 시각 디스플레이 유닛; 조명 유닛; 의류 품목에서의 유닛; 가구에서의 유닛; 월페이퍼에서의 유닛으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
그러므로, 본 발명은 추가로 본 발명에 의한 하나 이상의 유기 전자 디바이스, 바람직하게는 하나 이상의 OLED를 포함하거나 또는 본 발명에 의한 하나 이상의 정공 수송 층 또는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 층을 포함하는, 고정식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 컴퓨터, 텔레비전의 시각 디스플레이 유닛, 프린터, 주방용 기구, 광고 패널, 안내 패널 및 조명에서의 시각 디스플레이 유닛; 이동식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 스마트폰, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 차량, 키보드, 및 버스와 열차의 행선지 디스플레이에서의 시각 디스플레이 유닛; 조명 유닛; 의류 품목에서의 유닛; 가구에서의 유닛; 월페이퍼에서의 유닛으로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 관한 것이다.
추가의 실시양태에서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 백색 OLED에 사용될 수 있다.
OLED는 하나 이상의 제2의 발광 층을 더 포함할 수 있다. OLED의 전체 발광은 2개 이상의 발광 층의 발광으로 이루어질 수 있으며, 또한 예를 들면 EP13160198.1에 기재된 바와 같은 백색 광을 포함할 수 있다.
게다가, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개, 바람직하게는 3개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체는 역구조를 갖는 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 사용된 역 OLED의 구조 및 물질은 통상적으로 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
또한 2개의 OLED를 적층시킬 수 있거나 또는 3개 이상의 OLED를 적층시킬 수 있다 ("적층된 디바이스 개념"). 이들 디바이스는 일반적으로 투명 전하 생성 중간층, 예컨대 산화인듐주석 (ITO), V2O5 또는 유기 p-n 접합을 사용한다.
적층 OLED (SOLED)는 일반적으로 둘 이상의 개개의 서브-엘리먼트를 포함한다. 각각의 서브-엘리먼트는 전자 수송 층, 방출층 및 정공-수송 층인 3개 이상의 층을 포함한다. 추가의 층은 서브-엘리먼트에 첨가될 수 있다. 각각의 SOLED 서브-엘리먼트는 예를 들면 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자/엑시톤 차단 층, 방출층, 정공/엑시톤 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층을 포함할 수 있다. 각각의 SOLED 서브-엘리먼트는 동일한 층 구조를 가질 수 있거나 또는 기타의 서브-엘리먼트와는 상이한 층 구조를 가질 수 있다.
적합한 SOLED 구조는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
하기 실시예는 단지 예시를 위하여 포함되며, 청구범위의 범주를 한정하지 않는다. 다른 의미로 명시하지 않는다면, 모든 부 및 %는 중량을 기준으로 한다.
적용 실시예
BE-12의 합성
5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2-올의 합성. 33.2 g (0.30 mol)의 글리신아미드 염산염을 질소 하에서 120 ㎖의 메탄올 중에 현탁시키고, -30℃ 미만으로 냉각시켰다. 33.6 g (0.30 mol)의 1,2-시클로헥산디온을 120 ㎖의 메탄올 중에 용해시키고, 얼음조 온도로 냉각시키고, 현탁액에 첨가하였다. 생성된 백색 현탁액을 서서히 60 ㎖의 12.5N NaOH으로 -30℃ 미만의 온도에서 서서히 처리하였다. 첨가후, 온도를 실온으로 서서히 승온시키고, 40 ㎖의 진한 HCl로 처리하고, 11 g의 중탄산나트륨을 첨가하였다. 생성된 베이지색 현탁액을 여과하고, 고체를 물로 세정하고, 200 ㎖의 물로 3회 추가로 교반하였다. 고체를 건조시키고, 2 ℓ의 에탄올로부터 추가로 재결정시킨 후, 진공하에서 건조시켜 표제 생성물을 회백색 고체로서 수득하였다 (수율: 24 g (54%)).
3-브로모-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2-올의 합성. 30.0 g (0.20 mol)의 5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2-올을 질소 하에서 300 ㎖의 클로로포름 및 16.6 g (0.21 mol)의 피리딘 중에 현탁시켰다. 32 g (0.20 mol)의 브롬을 1 시간 동안 -4℃의 최대 온도에서 서서히 첨가하였다. 황색 현탁액을 추가로 교반하고, 온도를 0℃로 서서히 승온시켰다. 황색 용액을 물로 희석하고, 500 ㎖의 디클로로메탄으로 추출을 실시하였다. 유기 상을 200 ㎖의 물로 4회 추가로 추출하고, 황산나트륨으로 건조시켜 맑은 황색 용액을 제공하였다. 600 ㎖의 시클로헥산으로 희석하여 백색 침전물을 얻었다. 현탁액을 여과하고, 고체를 100 ㎖의 시클로헥산으로 추가로 세정하고, 진공하에서 건조시켜 표제 생성물을 백색 고체로서 수득하였다 (수율: 45.8 g (75%)).
2,3-디클로로-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린의 합성. 21.9 g (95.6 mmol)의 3-브로모-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2-올을 실온에서 질소 하에서 124.6 g (0.81 mol)의 POCl3 중에 현탁시킨 후, 45.7 g (0.48 mol) 트리메틸암모늄 클로라이드를 첨가하였다. 현탁액을 환류 하에서 2 시간 동안 가열하였다. 베이지색의 약간 흐린 현탁액을 50℃로 냉각시키고, 500 ㎖의 물에 부었다. 혼합물을 15 분 동안 더 교반한 후, 여과하고, 그 후, 고체를 다량의 물로 세정하였다. 고체를 진공 하에서 건조시키고, 저온의 에탄올로부터 재결정시켜 표제 생성물을 회백색 고체로서 수득하였다 (수율: 10.2 g (53%)). 융점: 93-94℃.
N2,N3-디페닐-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2,3-디아민의 합성. 28.4 g (0.14 mol)의 2,3-디클로로-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린을 질소 하에서 260 g (2.8 mol)의 아닐린 중에 현탁시키고, 혼합물을 148℃에서 6 시간 동안 가열하였다. 250 ㎖의 메탄올을 첨가하고, 혼합물을 10℃로 냉각시키고, 여기서 결정화가 시작되었다. 혼합물을 5℃에서 15 분 동안 추가로 교반한 후, 여과하고, 메탄올로 세정하고, 건조시켰다. 고체를 120 ㎖의 헥산 중에서 2회 교반하고, 100 ㎖의 헥산으로 2회 세정하고, 여과하고, 진공 하에서 건조시켰다. 고체를 200 몰의 에탄올로부터 재결정화시켜 표제 생성물을 회백색 고체로서 수득하였다 (수율: 36.1 g (82%)). 융점: 145-146℃.
2-에톡시-1,3-디페닐-5,6,7,8-테트라히드로-2H-이미다조[4,5-b]퀴녹살린의 합성. 15.8 g (0.05 mol)의 N2,N3-디페닐-5,6,7,8-테트라히드로퀴녹살린-2,3-디아민을 질소 하에서 148.2 g (1.0 mol)의 트리에틸 오르토포르메이트 중에서 현탁시키고, 120℃로 가열하였다. 가열을 27 시간 동안 지속시킨 후, 50 g의 트리에틸 오르토포르메이트를 첨가하고, 4 시간 동안 동일한 온도에서 교반을 지속하여 적갈색 현탁액을 제공하였다. 현탁액을 여과하고, 나머지 여과액을 진공 하에서 농축시켜 19.6 g의 갈색 오일을 수득하였다. 오일을 고온의 에탄올 중에서 교반하고, 냉각시키고, 얼음조 내에서 1 시간 동안 추가로 교반하였다. 고체를 여과하고, 40 ㎖의 저온의 에탄올로 추가로 세정하여 표제 생성물을 밝은 베이지색 고체로서 수득하였다 (수율: 14.5 g (78%)).
착체 BE-12의 합성. 9.00 g (24.2 mmol)의 2-에톡시-1,3-디페닐-5,6,7,8-테트라히드로-2H-이미다조[4,5-b]퀴녹살린 및 2.03 g (3.0 mmol)의 클로로(1,5-시클로옥타디엔)이리듐(I) 이량체를 아르곤 하에서 90 ㎖의 o-크실렌 중에서 현탁시켰다. 현탁액을 4회 배기시키고, 아르곤으로 역충전시킨 후, 132℃에서 4 시간 동안 가열하였다. 갈색 용액을 150 ㎖의 톨루엔으로 희석한 후, 세정액을 50 ㎖의 톨루엔으로 여과하였다. 고체를 30 ㎖ 톨루엔 중에서 교반한 후, 30 ㎖의 에탄올로 3회 교반하였다. 톨루엔 및 에탄올 중에서 교반을 2회 반복한 후, 교반하고, 헥산으로 세정하여 황색 고체를 제공하였다. 고체를 150 ㎖의 7:3-톨루엔/2-부타논 혼합물로부터 재결정시키고, 동일한 용매 혼합물로 세정한 후, 에탄올로 세정하고, 진공 하에서 건조시켜 표제 생성물을 황색 고체로서 수득하였다 (수율: 4.1 g (58%)).
IIa 및 II"a의 합성
IIa의 합성은 WO2012172482에 기재되어 있다. 컬럼 크로마토그래피에 의한 미정제 반응 혼합물의 분리는 두 주요 이성질체 IIa 및 II"a를 순수한 형태로 수득하였다. WO2012172482에 기재된 이성질체화에 의하여 IIa 및 II"a의 90:10 혼합물을 생성하고, 이를 혼합물로서 사용할 수 있거나 또는 또한 컬럼 크로마토그래피에 의하여 분리하였다. 순수한 이성질체뿐 아니라, 이들 이성질체의 혼합물의 디바이스 데이타는 하기에 제시한다.
다이오드 실시예
애노드로서 사용된 ITO 기판을 우선 LCD 제조용 시판 세제 (데코넥스(Deconex)® 20NS 및 25오르간-애시드(25ORGAN-ACID)® 중화제)로 세정한 후, 초음파 배쓰내에서 아세톤/이소프로판올 혼합물로 세정하였다. 가능한 유기 잔류물을 제거하기 위하여, 기판을 추가의 25 분 동안 오존 오븐내의 연속 오존 흐름에 노출시켰다. 이러한 처리는 또한 ITO의 정공 주입 성질을 개선시켰다. 그 다음, 플렉스코어 AJ20-1000으로부터의 정공 주입 층을 용액으로부터 스핀 온 처리하였다. 그후, 하기에 명시된 유기 물질을 세정된 기판에 약 0.5-5 ㎚/min의 속도에서 약 10-7-10-9 mbar에서 증착에 의하여 적용하였다.
언급된 모든 비는 중량비이다.
디바이스에 대한 전압 (V), 효능 (lm/W) 및 외부 양자 효율 (EQE) (%)은 300 ㏅/㎡에서 측정하는 한편, 비교용 적용 실시예의 디바이스의 수명의 측정값을 100으로 설정한다.
I 전자/엑시톤 차단 층으로서; 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공-수송 층내에서 Ir(DPBIC)3를 포함하는 디바이스와 전자/엑시톤 차단 층으로서; 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공-수송 층내에서 화합물 IIa를 포함하는 디바이스의 외부 양자 효율 (EQE)의 비교
디바이스 1: 전자/엑시톤 차단 층으로서 화합물 IIa 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 화합물 IIa
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ Ir(DPBIC)3:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-12/SH-3/X2 (10:85:5) - 5 ㎚ SH-3 - 25 ㎚ ETM-2:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
디바이스 2: 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공 수송 층내에서 화학식 IIa의 화합물 (이성질체 혼합물)
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ X1:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-1/SH-3/Ir(DPBIC)3 (10:85:5) - 5 ㎚ SH-3 - 25 ㎚ ETM-2:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
2) 75 중량% IIa 및 25 중량% II"a
II 전자/엑시톤 차단 층으로서; 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공-수송 층내에서 Ir(DPBIC)3를 포함하는 디바이스와, 전자/엑시톤 차단 층으로서; 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공-수송 층내에서 화합물 IIa 또는 화합물 II"a를 포함하는 디바이스의 외부 양자 효율 (EQE) 및 수명 (LT50)의 비교
디바이스 3: 전자/엑시톤 차단 층으로서 화합물 IIa (이성질체 혼합물)
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ Ir(DPBIC)3:MoO3 (90:10) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-1/SH-1 (10:90) - 5 ㎚ SH-1 - 20 ㎚ ETM-1:Liq (50:50) - 2 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
2) 90 중량% IIa 및 10 중량% II"a
디바이스 4: 전자/엑시톤 차단 층으로서 화합물 IIa (이성질체 혼합물)
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ Ir(DPBIC)3:MoO3 (90:10) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-1/SH-1/Ir(DPBIC)3 (30:60:10) - 5 ㎚ SH-1 - 20 ㎚ ETM-1:Liq (50:50) - 2 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
2) 90 중량% IIa 및 10 중량% II"a
디바이스 5: 전자/엑시톤 차단 층으로서 화합물 II"a 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 화합물 II"a
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ Ir(DPBIC)3:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-1/SH-1/X2 (30:65:5) - 5 ㎚ SH-1 - 25 ㎚ ETM-2:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
디바이스 6: 전자/엑시톤 차단 층으로서 화합물 II"a 및 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 코-호스트로서 화합물 II"a
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ Ir(DPBIC)3:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-12/SH-3/X2 (10:75:15) - 5 ㎚ SH-3 - 25 ㎚ ETM-2:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
디바이스 7: 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공 수송 층내에서의 화학식 IIa의 화합물 (이성질체 혼합물)
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ X1:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 40 ㎚ BE-1/SH-5/Ir(DPBIC)3 (10:80:10) - SH-5 - 25 ㎚ ETM-2:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
2) 75 중량% IIa 및 25 중량% II"a
디바이스 8: 전자/엑시톤 차단 층으로서 및 정공 수송 층내에서의 화학식 IIa의 화합물 (이성질체 혼합물)
HIL 플렉스코어 AJ20-1000 - 10 ㎚ X1:MoO3 (50:50) - 10 ㎚ X1 - 60 ㎚ BE-1/ SH-4/Ir(DPBIC)3 (10:85:5) - SH-4 - 25 ㎚ ETM-1:Liq (50:50) - 4 ㎚ KF - 100 ㎚ Al
1) 비교 실시예
2) 75 중량% IIa 및 25 중량% II"a
적용 실시예는 본 발명의 화합물이 디바이스 성능, 예컨대 수명 및 전압을 증가시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 특히 본 발명의 화합물이 엑시톤 차단 층에서 수행될 때 외부 양자 효율은 크게 증가될 수 있다.
또한, 본 발명의 화합물은 디바이스 성능에 상당한 영향을 미치지 않으면서 순수한 이성질체 형태로 또는 시클로금속화 이성질체의 혼합물로서 사용될 수 있다.
하기에 상기 언급된 디바이스 실시예에 사용된 화합물을 제시한다. 상기 화합물은 시판 중이며 및/또는 관련 기술분야에 공지되며 그리고 본원의 명세서에 언급된 방법에 의하여 생성된다.
Claims (15)
- 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질을 포함하며, 여기서 상기 하나 이상의 정공-수송 물질 및/또는 상기 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질은 하기 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체인 유기 전자 디바이스.
<화학식 I>
<화학식 I'>
(상기 화학식에서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1은 CR4 또는 N이고;
A2는 CR5 또는 N이고;
A3은 CR6 또는 N이고;
A4는 CR7 또는 N이고;
A1'는 CR4' 또는 N이고;
A2'는 CR5' 또는 N이고;
A3'는 CR6' 또는 N이고;
A4'는 CR7' 또는 N이고;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7 또는 R4' 및 R5', R5' 및 R6' 또는 R6' 및 R7'는 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화 또는 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있음). - 제1항에 있어서, 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 정공-수송 물질이 유기 전자 디바이스의 정공 수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질이 유기 전자 디바이스의 전자/엑시톤-차단 층 중에 존재하는 것인 유기 전자 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 발광 다이오드 (OLED), 발광 전기화학 전지 (LEEC), 유기 광기전력 전지 (OPV) 및 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)로부터 선택된 유기 전자 디바이스.
- 제3항에 있어서, OLED가
(a) 애노드,
(b) 캐소드,
(c) 애노드와 캐소드 사이의 발광 층,
(d) 정공-수송 층 (d1) 및 전자/엑시톤 차단 층 (d2)으로부터 선택된 하나 이상의 층
을 포함하며,
화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 정공-수송 물질이 OLED의 정공-수송 층 중에 존재하고/거나 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 하나 이상의 전자/엑시톤 차단 물질이 OLED의 전자/엑시톤 차단 층 중에 존재하는 것인 유기 전자 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 I 및 I'의 리간드에서의 라디칼, 기 및 부호가 하기 의미를 가지며,
R1, R2 및 R3이 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, o-일알킬화된 페닐 라디칼 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3이 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1이 CR4이고;
A2가 CR5이고;
A3이 CR6이고;
A4가 CR7이고;
A1'가 CR4'이고;
A2'가 CR5'이고;
A3'가 CR6'이고;
A4'가 CR7'이고;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'가 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, 메틸, tert-부틸, SiMe3 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7 또는 R4' 및 R5', R5' 및 R6' 또는 R6' 및 R7'가 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화, 불포화 또는 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 방향족 고리에 의해 임의로 융합될 수 있는 것인 유기 전자 디바이스. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, Ir 금속-카르벤 착체가 하기 화학식 II, II' 또는 II" 중 하나를 갖는 것인 유기 전자 디바이스.
<화학식 II>
<화학식 II'>
<화학식 II">
(상기 화학식에서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, SiPh3 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, o-일알킬화된 페닐 라디칼, o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R1 및 R2 또는 R2 및 R3은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
A1은 CR4 또는 N이고; 바람직하게는 CR4이고;
A2는 CR5 또는 N이고; 바람직하게는 CR5이고;
A3은 CR6 또는 N이고; 바람직하게는 CR6이고;
A4는 CR7 또는 N이고; 바람직하게는 CR7이고;
A1'는 CR4' 또는 N이고; 바람직하게는 CR4'이고;
A2'는 CR5' 또는 N이고; 바람직하게는 CR5'이고;
A3'는 CR6' 또는 N이고; 바람직하게는 CR6'이고;
A4'는 CR7' 또는 N이고; 바람직하게는 CR7'이고;
R4, R5, R6, R7, R4', R5', R6' 및 R7'는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 수소, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 1 내지 20개의 탄소 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 더욱 바람직하게는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 아릴 라디칼 (예, C6H5), 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o-일치환된 아릴 라디칼, 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 o,o'-이치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o-일치환된 헤테로아릴 라디칼, 총 5 내지 15개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 o,o'-이치환된 헤테로아릴 라디칼, F, CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며; 가장 바람직하게는 수소, 메틸, tert-부틸, SiMe3 또는 o,o'-이알킬화된 페닐 라디칼, 바람직하게는 o,o'-디메틸 페닐 또는 o,o'-디이소프로필 페닐이거나; 또는
R4 및 R5, R5 및 R6 또는 R6 및 R7은 서로 독립적으로 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 포화 또는 불포화 방향족, 임의로 치환된 고리를 형성하며, 이는, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 하나 이상의 추가의 임의로 치환된 포화 또는 불포화 또는 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있고;
n은 1, 2 또는 3이고, 바람직하게는 3이고;
L은 일음이온성 두자리 리간드이고,
o는 0, 1 또는 2이며, o = 2인 경우 L 리간드는 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 바람직하게는 0이고;
n'는 1 또는 2이고,
n"는 1 또는 2이고,
여기서, n'+n"의 합은 2 또는 3이고, 바람직하게는 3이고,
o'는 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이고;
여기서, 화학식 II 및 II'에서의 n+o의 합 및 화학식 II"에서의 n'+n"+o'의 합은 3이고, 단 화학식 II 및 II'에서의 n이 1 이상이고, 화학식 II"에서의 n' 및 n"가 1 이상임). - 제6항에 있어서,
n이 3이고;
n'가 1 또는 2이고,
n"가 1 또는 2이고,
여기서 n'+n"의 합이 3인 유기 전자 디바이스. - 제7항에 있어서, Ir 금속-카르벤 착체가 하기 화학식 IIa, II'a, II"a 또는 II"a' 중 하나를 갖는 것인 유기 전자 디바이스.
<화학식 IIa>
<화학식 II'a>
<화학식 II"a>
<화학식 II"a'>
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, Ir 금속-카르벤 착체가 하나 이상의 금속 산화물, 바람직하게는 MoO3, ReO3, MoO2, WOx 및 V2O5로부터 선택된, 가장 바람직하게는 MoO3 및 ReO3으로부터 선택된 하나 이상의 금속 산화물과 조합으로 사용되는 것인 유기 전자 디바이스.
- 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 층이 400 내지 500 ㎚, 바람직하게는 425 ㎚ 내지 490 ㎚, 더욱 바람직하게는 440 ㎚ 내지 475 ㎚의 방출 최대 λmax를 갖는 하나 이상의 방출체 물질을 포함하는 것인 유기 전자 디바이스.
- 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 층이 하나 이상의 인광 방출체 물질을 포함하는 것인 유기 전자 디바이스.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 하나 이상의 방출체 물질이 하기 화학식 IV의 화합물인 유기 전자 디바이스.
<화학식 IV>
(상기 화학식에서,
M은 Ir이고,
n"'는 1, 2 또는 3이고,
A9는 CR9 또는 N이고;
A10은 CR10 또는 N이고;
A11은 CR11 또는 N이고;
A12는 CR12 또는 N이고;
여기서 A9, A10, A11 및 A12 중 2개의 A가 질소 원자이며, 고리에서 2개의 질소 원자 사이에 적어도 1개의 탄소 원자가 존재하고;
R8은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이고,
R9, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼이거나, 또는
R10 및 R11은 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된, 불포화 고리를 형성하고,
A5는 CR13 또는 N이고, 바람직하게는 CR13이고;
A6은 CR14 또는 N이고, 바람직하게는 CR14이고;
A7은 CR15 또는 N이고, 바람직하게는 CR15이고;
A8은 CR16 또는 N이고, 바람직하게는 CR16이고;
R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 1 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 시클로알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 3 내지 20개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로시클로 알킬 라디칼, 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이며, 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 라디칼, 할로겐 라디칼, 바람직하게는 F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 F; CF3, CN 및 SiMe3으로 이루어진 군으로부터 선택된 공여체 또는 수용체 작용을 갖는 기이고;
L'는 일음이온성 두자리 리간드이고,
o"는 0, 1 또는 2임). - 제1항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 하나 이상의 Ir 금속-카르벤 착체를 포함하는 정공 수송 층 또는 전자/엑시톤 차단 층.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유기 전자 디바이스 또는 제13항에 따른 정공 수송 층 또는 전자/엑시톤 차단 층을 포함하는, 고정식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 컴퓨터, 텔레비전의 시각 디스플레이 유닛, 프린터, 주방용 기구, 광고 패널, 안내 패널 및 조명에서의 시각 디스플레이 유닛; 이동식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 스마트폰, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 차량, 키보드, 및 버스와 열차의 행선지 디스플레이에서의 시각 디스플레이 유닛; 조명 유닛; 의류 품목에서의 유닛; 가구에서의 유닛; 및 월페이퍼에서의 유닛으로 이루어진 군으로부터 선택된 장치.
- 제1항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 화학식 I 및/또는 I'의 두자리 리간드 하나, 둘 또는 세 개를 포함하는 Ir 금속-카르벤 착체의, 정공-수송 물질 및/또는 전자/엑시톤 차단 물질로서의 용도.
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