KR20010114262A - 통계학적 공중합체 기재의 유기 반도체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다음 화학식 I의 통계학적 공중합체 및 유기 반도체 장치에서의 이의 용도에 관한 것이다.
화학식 I
위의 화학식 I에서,
m 및 j는 반복 단위 A 및 B의 평균 개수이고, m은 0.1 내지 0.9이고, j는 1-m이고,
Q는 10 내지 50,000이고,
A 및 B는 정공 운반 그룹 및 전자 운반 그룹으로부터 독립적으로 선택되며 중합체 쇄를 따라 통계학적으로 분포되고,
X 및 Z는 독립적으로 H, CN, F, Cl, Br 및 CO2CH3으로부터 독립적으로 선택된다.
Description
본 발명은 신규한 화합물, 및 이러한 화합물의 전기 전도성 및 전자 활성 물질로서의 용도에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 측쇄가 랜덤하거나 보다 특정하게는 전기 활성 유기 치환체를 함유하는 공유결합된 중합체 쇄를 포함하는 통계학적 공중합체 시스템의 용도에 관한 것이다.
다양한 유기 화합물이 전기 전도성을 만들 수 있는 것으로 인정된다. 전기 전도 메카니즘은 이온 전도성이거나 전자 전도성일 수 있다. 이온 전도성은 중합체 물질과 이러한 중합체 물질 중의 용질로서 간주될 수 있는 이온성 화합물과의 혼합물에서 가장 중요하다. 인가된 전기장하의 이온 이동은 전류 흐름으로 인한 것이다. 이온 전도성이 중요한 전형적인 물질은 폴리(에틸렌 옥사이드)와 같은 중합체 중의 리튬 염의 혼합물을 포함한다.
이온 염을 첨가하지 않는 경우에도 유기 화합물에서 전자 전도가 발생한다. 폴리(아세틸렌), 폴리(페닐렌 비닐렌) 및 폴리(티오펜)과 같은 공액 중합체를 포함하는 다양한 그룹의 유기 화합물이 이러한 종류의 전도성을 나타낸다. 이러한 종류의 전도성은 또한 N,N'-디페닐-N,N'-디톨릴벤지딘 및 알루미늄 트리스-8-하이드록시퀴놀리네이트와 같은 저분자량 매스의 분자상 고체에서도 발견된다. 공액 주쇄 구조를 갖지 않는 중합체도 전자 전도성을 나타낼 수 있다. 이러한 중합체는 공지된 예로서 폴리(비닐 카바졸)을 포함한다.
이들 유기 화합물에서의 전자 전도성은 당해 물질로의 전하의 삽입에 따라 좌우된다. 이러한 전하는 산화제 또는 환원제로 도핑하거거나, 전하 전달제를 사용하여 화학적으로 도핑하거나 전도성 전극으로부터 양전하 또는 음전하를 직접 삽입하는 것을 포함하는 공지된 다양한 방법에 의해 도입될 수 있다. 이러한 전하 도입의 공지된 예는 폴리(아세틸렌)을 산화제 요오드로 화학적으로 도핑하는 방법, 폴리(비닐카바졸)을 전하 전달제 트리니트로플루오레논으로 도핑하는 방법, 및 전극에 음전위를 인가함으로써 마그네슘 금속 전극과 같은 일함수가 낮은 전극으로부터 3-비페닐-5-(4-3급-부틸페닐)옥사디아졸의 증발된 박막으로 전하를 주입하는 방법을 포함한다. 이러한 전하의 주입은 또한 전도성 물질의 전기화학적 환원으로 간주되거나 물질의 전기화학적 도핑으로 간주될 수 있다. 기타 전자 전도성 유기 화합물은 통상 금과 같은 일함수가 높은 금속으로 구성된 전극을 통해 인가되는 양전위에 의해 전하가 주입될 수 있다. 이러한 전하 주입은 통상 정공(hole)으로 나타내는 양전하의 주입으로 기재되며, 이러한 설명은 전도성 물질로부터 전자를 추출하는 것에 상응하는 것으로 이해된다. 유기 고체에서 전하를 생성시키는 추가의 경로는 전기장 또는 입사광, 또는 이들 둘 다의 영향하에 고체 분자가 이온화하는 것이다. 이 경우, 전자는 물질의 분자로부터 제거되어 다른 분자에 의해 또는 분자의 상이한 부분에 의해 포획된다. 이러한 방식으로, 분리된 양전하와 음전하의 쌍이 생성되며, 이들 중의 하나 또는 둘 다의 이동은 물질의 전도성에 기여할 수있다.
전자 전도성 유기 고체 내의 전도는, 실제적인 물질에 있어서, 한 분자에서 다른 분자로의 전하 전달을 수반한다. 이러한 전하 전달은 전자가 상이한 분자 또는 분자보다 작은 단위 사이에서 전자가 에너지 장벽을 극복하도록 할 수 있는 전하 홉핑(hopping) 또는 전하 터널링(tunnelling) 메카니즘에 의해 기술된다. 폴리(아세틸렌) 및 폴리(페닐렌비닐렌)을 포함하는 공액 중합체와 같은 시스템에서, 전하는 중합체의 정규 결합 시퀀스에 산재된 전하의 이동에 의해 공액 쇄를 따라 유동할 수 있다. 이러한 경우, 전하는 일반적으로 다량의 개별 분자에 의해 벌크 샘플을 통해 전달될 것이며, 홉핑 또는 터널링이 중요한 메카니즘으로 남을 것이다.
전자 장치의 제조시 반도체로서의 유기 전기 전도성 물질의 용도는 여러 연구자들에 의해 탐구되어 왔다. 전계 효과 트랜지스터는 폴리(아세틸렌), 펜타센, 및 폴리(페닐렌비닐렌)과 같은 유기 화합물로부터 제조된다. N,N'-디페닐-N,N'-디톨릴벤지딘, 알루미늄 트리스 8-하이드록시퀴놀리네이트, 3-비페닐-5-(4-3급-부틸페닐)옥사디아졸 및 폴리(페닐렌 비닐렌)을 포함하는 광범위한 유기 분자상 고체를 사용하는 발광 다이오드가 기술되었다. 바람직하게는, 이러한 발광 다이오드는 정공 및 전자의 전달에 의해 각각 전하를 전달하는 2개 이상의 유기 반도체를 사용하여 제조한다. 이러한 다층 다이오드는 캐리어 재조합 및 발광이 일어날 수 있을 때까지 당해 장치 내에 전하 캐리어를 포획함으로써 단층 장치보다 높은 효율을 수득하는 경향이 있다. 광기전력 장치는 구리 프탈로시아닌 및 페릴렌 비스벤즈이미다졸과 같은 화합물을 사용하여 제조한다. 광전도성 물질은 전기사진촬영, 복사 및 인쇄 용도에서 감작층으로 사용하도록 제조되고 추천된다. 이러한 광전도성 조성물은 트리니트로플루오레논으로 도핑된 폴리(비닐카바졸)계 조성물을 포함한다.
전도성 중합체는 광굴절 효과를 이용하여 광학적 저장 및 개폐 장치의 부품으로서 사용될 수 있다. 광굴절층은 전하의 광생성능, 확산 또는 인가된 전기장하의 전하 캐리어의 이동 및 선형 전기광학 계수와 조합한다. 이러한 특성은 전도성 중합체에 소정의 도펀트를 첨가함으로써 수득할 수 있다. 전하를 광 생성하는 능력을 부여하기에 적합한 도펀트는 C60풀레렌을 포함한다. 선형 전기광학 계수를 제공하는 적합한 도펀트는 디메틸아미노 니트로스틸벤을 포함한다.
선행 기술에 기재된 유기 전도성 물질에서 여러 가지 단점이 확인된다. 이러한 단점 중에서, 화학적 안정성이 중요한 파라미터이다. 도핑된 상태에서 높은 전기 전도성을 나타내는 폴리(아세틸렌)은 공기에 노출되면 비전도성 생성물로 전환되며, 불활성 대기에서 취급 및 사용되어야 한다. 폴리(페닐렌비닐렌)은 주쇄에서의 공액 이중결합이 산화되어 비발광 산화 생성물을 생성하는 것으로 사료된다. 폴리(페닐렌비닐렌)이 장치 내에 혼입되는 경우에 주변 자외선에 대한 민감성을 포함하는 추가의 분해 메카니즘이 확인되거나 제안되었다. N,N'-디페닐-N,N'-디톨릴벤지딘과 같은 분자상 고체는 작동 장치 내에서 결정화, 형태 변화 또는 용융을 겪을 수 있다. 이러한 효과는 불완전한 불량품 또는 장치의 효율면에서의 손실을 유발할 수 있다.
다수의 유기 전도성 물질에서 통상적인 추가의 중요한 단점은 물질을 가공하기 어렵고 비용이 많이 소요된다는 데 있다. 폴리(아세틸렌)과 폴리(페닐렌비닐렌)은 둘 다 전구물질 중합체 경로를 사용함으로써 장치에 사용하기 위해 제조되는 불용성 및 불용융성 물질이다. 전형적으로, 가용성 전구물질 중합체가 우선 합성된 다음 준비된 기판 위에 침착된다. 이어서, 열 및 진공을 조합 사용하여 전구물질 중합체를 표적 생성물로 전환시키며, 이때 일반적으로 보다 소량인 하나 이상의 부산물의 휘발성 분자를 제거한다. 목적 중합체를 괴상 상태에서 압축 필름으로 가공하기 위해서는 비용과 시간이 소요되는 진공 가공 단계의 사용을 수반하는 당해 단계의 임계 제어가 요구된다. 최종 중합체는 추가로 가공하기 어려우며, 패터닝 및 석판인쇄와 같은 단계를 수행하기 어렵다. 용액 가공 가능한 유기 전도체를 제공하기 위한 다수의 시도가 이루어져 왔다. 중합체에 대한 알킬, 알콕시 및 기타 가요성 유기 라디칼을 치환시키면 이들의 가용성 및 가공성이 개선되는 것으로 이해된다. 그러나, 이러한 치환은 시스템에서 전하의 이동성을 저하시켜서 장치 제조시 그다지 바람직하지 못한 생성물을 제공한다. 또한, 이러한 치환은 시스템의 오비탈 에너지를 변경시켜서 당해 물질로의 전하 주입에 필요한 전위를 변경시킬 수 있다.
저분자량 전도성 유기 물질은 장치에 사용하기 우히나 균일한 박막으로 침착되어야 한다. 이러한 박막은 통상 전기 가열된 보트로부터 기판에 진공 침착에 의해 침착된다. 당해 공정은 비교적 시간이 많이 소요되고, 고가의 고진공 취급 장치의 사용을 필요로 한다. 이러한 장치의 사용에 소요되는 시간은 당해 공정에서상이한 단계에서 물질 및 장치의 배기 및 가스 배출에 대한 필요성으로 인해 비교적 길다. 그러므로, 이러한 경로는 유기 반도체 장치를 저렴하게 제조하는 수단을 제공하지 않는다.
물질의 가공과 관련한 문제를 해결하기 위해 공지된 한 가지 방법은 단층 장치를 제공하는 것이다. 이는 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 특정 유형의 중합체성 활성 물질의 용도는, 하나 이상의 층을 사용할 필요가 없을 수도 있음을 의미한다. 일명 중합체 혼합물, 즉 상이한 기능, 즉, 전자 운반, 정공 운반 및 때로는 발광 기능이 상이한 중합체에 의해 제공되는 중합체 혼합물을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 혼합물은 여러 가지 이유로 비효율적인 경향이 있으며, 이러한 이유중의 하나는 당해 중합체 혼합물의 상이 분리되는 경향이 있다는 것이다. 반도체 장치의 효율은 여러가지 방식으로 측정하거나 평가할 수 있으며, 이러한 방법은 정공 안의 전자당 당해 시스템으로부터의 양성자의 개수인 양자효율과 와트당 휘도인 전력 효율의 측정을 포함한다.
기타 중합체 시스템이 개발되었으며, 예를 들면, 단일 중합체 주쇄에 대한 전자 이동 및 정공 이동 기능 둘 다를 부여하는 것이 공지되어 있다[참고: Macromol. Chem. Phys., 199, 869-880, 1998; 당해 문헌에는 LED용 ABC 트리블록 공중합체가 기재되어 있다]. 통계학적 공중합체를 제조하기 위해 중합체 주쇄에 발색단(즉, 발광 물질)을 갖는 정공 운반 그룹 또는 전자 운반 그룹을 혼입시키는 방법도 공지되어 있다[참고: Bisberg et al, Macromolecules, 1995, 28, 386-89; Cacialli et al, Synthetic Metals 75, 1995 161-68].
지금까지 이루어진 무수한 노력에도 불구하고 다음 특성들 중의 하나 이상을 갖는 반도체 장치에서 사용하기에 적합한 물질이 계속 요구되고 있다:
바람직한 전하 운반 특성, 특히 금속 또는 반도체 전극으로부터 중합체 내로 전하를 주입하기 위해 필요한 전위를 측정하는 인자 중의 하나인 전자 효율, 전하 캐리어 이동성, 방출 파장 및 밴드 폭에 대한 제어 능력, 입수가 용이하고 저렴한 출발 물질로부터의 용이한 합성, 가용성, 필름 형성 적성, 및 저장시 및 작동 장치에서 침착된 중합체 필름의 높은 물리적 및 화학적 안정성, 효율 증대와 같은 특징의 유리한 조합.
현재, 가공 가능한 전도성 유기 중합체가 각종 유기 유도체의 랜덤 공중합체 의해 제조될 수 있다는 것이 이례적으로 밝혀졌다. 이러한 통계학적 공중합체는 안정성을 보충할 수 있는 추가 작용성 그룹을 전혀 함유하지 않는 유리 형성 중합체를 제공한다. 추가로, 놀랍게도, 상기 중합체에서의 전하 이동성이 높고 이들로부터 제조된 유기 반도체 장치의 성능이 우수하다는 것이 밝혀졌다. 시험 장치는 통계학적 공중합체가 결정화되는 징후를 전혀 나타내지 않는다. 또한, 당해 중합체는 통상의 용매 속에서 이례적으로 우수한 용해도를 나타내며, 용액으로부터의 스핀 피복법에 의해 간단하게 장치를 제조하기에 적합한 균일한 필름으로 가공될 수 있다. 그러므로, 이러한 중합체는 저렴하고 신속한 가공방법에 의해 광범위한 영역에서 유기 반도체 장치를 제조하는 요건을 만족시킨다.
본 발명에 따라, 다음 화학식 I의 통계학적 공중합체가 제공된다.
위의 화학식 I에서,
m 및 j는 반복 단위 A 및 B의 평균 개수이고, m은 0.1 내지 0.9이고, j는 1-m이고,
Q는 10 내지 50,000이고,
A 및 B는 정공 운반 그룹 및 전자 운반 그룹으로부터 독립적으로 선택되며 중합체 쇄를 따라 통계학적으로 분포되고,
X 및 Z는 독립적으로 H, CN, F, Cl, Br 및 CO2CH3으로부터 독립적으로 선택된다.
바람직하게는, 전자 운반 그룹 및 정공 운반 그룹은 중합체 주쇄에 직접 부착되어 전자 운반 그룹의 방향족 부분과 중합체 주쇄 사이 및 정공 운반 그룹과 중합체 주쇄 사이에 직접결합이 형성된다.
바람직하게는, 직접결합은 전하 운반 그룹에 직접 부착되는 비닐 그룹을 함유하는 단량체로부터 형성되도록 한다.
바람직하게는, 정공 운반 그룹은 다음 화학식 II의 그룹이다.
위의 화학식 II에서,
Ar1은 중합체 주쇄에 결합되며, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌으로부터 선택되고,
B 및 C는 각각 독립적으로 Ar2의 그룹[여기서, Ar2는 치환되지 않거나 OR, NRR' 및 N(Ar3)2{여기서, R 및 R'는 C1-6알킬 그룹이고, Ar3은 치환되지 않거나 OR, N(Ar3)2및 NRR'로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다}로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다]으로부터 선택된다.
화학식 II의 바람직한 그룹은,
N,N-디페닐-4-아미노페닐,
2-(N,N-디페닐-6-아미노)나프틸,
N,N--비스(4-디메틸아미노페닐)-4-아미노 페닐,
N-페닐 N-4-메톡시페닐 4-아미노페닐,
N-페닐 N-4-디메틸아미노페닐 4-아미노페닐,
N-4-메틸페닐 N-4-디메틸아미노페닐 4-아미노페닐,
N-페닐 N-4-디페닐아미노페닐 4-아미노페닐,
N,N-비스-4-디페닐아미노페닐 4-아미노페닐,
N-페닐, N(4,4'-N',N'-디페닐아미노-비페닐릴) 4-아미노페닐,
N-3-메틸페닐 N-(4,4'-N'-페닐-N'-3-메틸페닐 아미노비페닐릴) 4-아미노페닐 및
N-1-나프틸, N-(4,4'-N'-페닐-N'-1-나프틸 아미노비페닐릴) 4-아미노페닐을 포함한다.
바람직하게는, 전자 운반 그룹은, Z'이 중합체 주쇄에 결합된 다음 화학식 III의 그룹이다.
위의 화학식 III에서,
E1및 E2는 화학식(IV)의 그룹 및 화학식(V)의 그룹[여기서, A, B 및 D는 각각의 환에서 서로 독립적으로 CH 및 N으로부터 선택되고, Q는 각각의 환에서 S, O, NR", CHR", CR"R", CH=CH, N=N, N=CH 및 N=CR"(여기서, R"는 C1-6알킬 그룹 및 아릴 그룹으로부터 선택된다)으로부터 선택된다]으로부터 선택되고,
Z1및 Z2는 단일결합이거나, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프탈렌 및 2,6-나프탈렌으로부터 선택되는 그룹 Ar4이고,
Z3은, 치환되지 않거나 C1-6알킬로 1개 또는 2개의 위치에서 치환되는, 페닐, 나프틸 또는 비페닐 그룹이고,
n은 0, 1 또는 2이다.
바람직하게는, R"에 대한 아릴 그룹은 페닐이다.
화학식 III에서 E1및 E2에 대해 바람직한 구조는 옥사졸, 옥사디아졸, 벤족사졸, 벤즈티아졸, 퀴녹살린, 티아디아졸, 1,2,4-트리아진 및 페닐퀴녹살린을 포함한다.
화학식 III의 가장 바람직한 구조는,
4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸릴)페닐,
4-(5-(3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸릴)페닐,
6-(2,3-디페닐)퀴녹살리닐,
6-(2,3-디나프틸)퀴녹살리닐,
4-(5-(3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸릴)비페닐릴 및
5-(2-벤족사졸릴-1,4-페닐-2-벤족사졸릴)을 포함한다.
바람직하게는, m은 0.3 내지 0.7이다.
바람직하게는, q는 30 내지 1,000이다.
화학식 I에서, 정공 및/또는 전자 운반 그룹은 또한 발광 물질(발광성 물질이라고도 한다)로서 작용할 수 있고/있거나, 별도의 발광 물질이 이러한 물질을 사용하는 장치 내에 존재할 수 있다.
구조적인 선호도 및 기타 선호도는 바람직한 전하 운반 특징을 기준으로 하여 표현한다. 특히, 금속 또는 반도체 전극으로부터 중합체 내로 전하를 주입하기 위해 필요한 전위를 측정하는 인자 중의 하나인 전자 효율, 전하 캐리어 이동성, 입수가 용이하고 저렴한 출발 물질로부터의 용이한 합성, 가용성, 필름 형성 적성, 및 저장시 및 작동 장치에서 침착된 중합체 필름의 높은 물리적 및 화학적 안정성과 같은 특징의 유리한 조합으로 표현한다.
전자 운반 그룹의 방향족 부분과 중합체 주쇄 사이에 직접결합이 형성되도록 중합체 주쇄에 직접 부착된 정공 운반 그룹 및 전자 운반 그룹을 포함하고 전자 운반 그룹의 방향족 부분과 중합체 주쇄 사이에 직접결합이 형성된 통계학적 공중합체가, 전하 운반 물질에 부착된 측쇄가 감소됨으로 인해 특히 유리한 것으로 사료된다.
화학식 I의 화합물을 다양한 경로로 제조될 수 있다. 비닐(트리페닐아민)은 요오도벤젠과 디페닐아민을 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 이들 출발 물질의 하나 또는 둘 다는 생성물인 트리페닐아민에 혼입되는 적합한 치환기를 함유할 수 있다. 당해 반응은 당해 분야에 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있는 과정에 따라 디부틸 에테르, 디클로로벤젠 등과 같은 용매 속에서 승온에서 미분된 구리의 존재하에 수행하는 것이 유리하다[참고: Grimley et al., Org Magn Reson, 15, 296, (1981); Gauthier et al., Synthesis, 4, 383, (1987)]. 트리페닐아민에 대한 비닐 치환은 상기 반응에서 비닐 치환된 요오도벤젠 또는 비닐 치환된 비페닐을 사용하거나 트리페닐아민의 공극 위치를 치환시키거나 또 다른 작용성 그룹을 변형시킴으로써 달성할 수 있다.
비닐트리페닐아민 단량체를 합성하기 위한 유리한 접근법은 미분된 구리의 존재하에 4-요오도 브로모벤젠을 임의로 치환된 디페닐아민과 커플링시키는 방법을 사용한다. 생성된 브로모 트리페닐아민은 테트라하이드로푸란 중의 마그네슘 금속으로 처리되어 그리냐드 유도체로 전환되거나 비닐 브로마이드와 반응하여 목적하는 생성물을 제공한다.
비닐트리페닐아민을 합성하는 다른 접근법은 당해 분야의 숙련가들에게 명백하며, 특정한 성질 및 바람직한 치환 패턴에 따라 유리하게 사용될 수 있다.
화학식 I의 공중합체를 형성하기 위한 각종 단량체의 중합은 이온 또는 자유 라디칼 중합의 공지된 방법에 의해 수행하거나 열적 또는 광화학적 개시를 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 추가 양태는, 정공 운반 그룹과 전자 운반 그룹이 중합체 쇄에 통계학적으로 분포되고 통계학적 공중합체의 중합도가 10 내지 50,000이 되도록 화학식 II의 정공 운반 그룹과 화학식 III의 전자 운반 그룹을 중합시킴으로써 수득할 수 있는 통계학적 공중합체를 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 유기 반도체 장치는 전극 구조물 사이에 샌드위칭되어 있는 유기 층을 포함하는 기판을 포함하며, 당해 유기 층은 화학식 I의 통계학적 공중합체 또는 화학식 I의 바람직한 양태 중의 하나를 포함한다.
또한, 당해 유기 층은 정공 운반 물질 및/또는 전자 운반 물질을 포함하는 기타 다수의 유기 반도체 물질을 추가로 포함할 수도 있다.
당해 유기 층은 추가로 발광성 물질이라고도 할 수 있는 발광 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 당해 발광 물질은 다음 중의 어느 하나에 의해 주어질 수 있다:
광 발광의 양자 효율이 0.6 이상인 쿠마린형 발광 염료;
미국 특허 제5,446,157호에서 모건(L.R. Morgan) 및 보이어(J.H. Boyer)에 의해 기재된 일반적인 유형의 붕소 디플루오라이드/피로메텐 염료;
코로넨, 루브넨, 디페닐 안트라센, 데카사이클렌, 플루오렌, 페릴렌 등과 같은 발광성 축합 방향족 탄화수소, 및 이러한 화합물의 발광성 유도체(예: 페닐렌의 에스테르 및 이미드, 시안화 플루오렌 유도체 등); 및
유로퓸, 사마륨, 테르븀, 루테늄 킬레이트를 포함하는 금속의 발광성 킬레이트.
바람직하게는, 유기 반도체 장치는 유기 발광성 다이오드 장치이다.
바람직하게는, 전극 중의 하나 이상은 유기 층의 발광 파장의 광에 대해 투명하다. 다른 층은 금속(예: Sm, Mg, Li, Ag, Ca, Al) 또는 금속 합금(예: MgAg, LiAl) 또는 이중 금속 층(예: Li과 Al 또는 인듐 주석 산화물(ITO))일 수 있다. 전극 중의 하나 또는 둘 다가 유기 전도성 층으로 구성될 수 있다.
본 발명은 이제 도면을 참고로 하여 기술될 것이지만, 도면은 단지 예시용에불과하다.
도 1은 본 발명의 물질을 혼입시킨 유기 발광 다이오드(OLED)를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 행렬 멀티플렉스 어드레싱 장치의 평면도이다.
도 3은 필름 두께가 74.2nm인 OLED 장치에서 사용되는 PM580 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대한 전류/전압 특성을 도시한 것이다.
도 4는 필름 두께가 74.2nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM580 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 휘도 대 전류 밀도를 도시한 것이다.
도 5는 필름 두께가 74.2nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM580 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 강도 대 파장을 도시한 것이다.
도 6은 필름 두께가 76nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM650 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 휘도 대 전류 밀도를 도시한 것이다.
도 7은 필름 두께가 76nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM650 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 강도 대 파장을 도시한 것이다.
도 8은 필름 두께가 76nm인 OLED 장치에서 사용되는 PM650 0.5%, RJP5P 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대한 전류/전압 특성을 도시한 것이다.
도 9는 필름 두께가 122.8nm인 PM580 0.5%, RJP4W 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 휘도 대 전류 밀도를, 필름 두께가 111.6nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM580 0.5%, RJP4X 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 값과 비교한 것이다.
도 10은 필름 두께가 122.8nm인 PM580 0.5%, RJP4W 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 전류 밀도 대 전압을, 필름 두께가 111.6nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 디클로로벤젠 중의 5% 용액인 PM580 0.5%, RJP4X 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 값과 비교하고, 필름 두께가 123.8nm인 PM650 0.5%, RJP4W 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 전류 밀도 대 전압을, 필름 두께가 124.9nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM650 0.5%, RJP4X 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 값과 비교한 것이다.
도 11은 필름 두께가 123.8nm인 PM650 0.5%, RJP4W 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 휘도 대 전류 밀도를, 필름 두께가 124.9nm인 본 발명에 따르는 장치에서 제조되는 PM650 0.5%, RJP4X 99.5%를 포함하는 통계학적 공중합체에 대해 측정된 값과 비교한 것이다.
도 12는 PM580 발광 물질 및 공중합체 RJP4W를 포함하는 샘플에 대한 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 13은 PM650 발광 물질과 공중합체 RJP4W를 포함하는 샘플에 대한 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 14는 PM580 발광 물질과 혼합물 RJP4X를 포함하는 샘플로부터의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 15는 PM650 발광 물질과 혼합물 RJP4X를 포함하는 샘플로부터의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
달리 언급하지 않는 한, 모든 시약은 알드리히 케미칼 캄파니(Aldrich Chemical Company)가 시판하는 것이다.
발광 물질 PM650 및 PM580은 체셔 타폴리 타폴리 비지니스 센터 파사이드 하우스 소재의 에이지 일렉트로-옵틱스(AG Electro-Optics)로부터 입수한다.
도 3, 6 및 10에 제시된 데이타는 컴퓨터 제어되는 키쓸리(Keithley) 236 자료 측정 장치를 사용하여 수득한다.
도 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 및 15에 제시된 데이타는 포토리서취(Photoresearch) PR714 급속 스펙트럼 주사 분광복사계를 사용하여 수득한다.
다음 화합물은 본 발명에 따라 합성된 예시를 위한 예들이다.
실시예 1
4-아실-트리페닐아민의 합성
4-아실-트리페닐아민은 이미 공개된 과정에 따라 촉매로서 아세틸 클로라이드 및 무수 아연 클로라이드를 사용하여 트리페닐아민을 아실화시킴으로써 제조한다[참고: CJ Fox and AL Johnson, J. Org. Chem., 1964, 29, 3536].
4-비닐 트리페닐아민의 합성
4-아실 트리페닐아민(31.6g, 0.110mol) 및 Al(OiPr)3(44.5, 0.220mol)을 크실렌(100ml) 속에 현탁시키고 3시간 동안 환류시킨다. 이 기간 동안, 질소를 반응 용기를 통해 응축기 위로 통과시켜서 반응 동안 생성되는 아세톤을 제거한다. 당해 용액을 냉각시켜서 물에 부으면 알루미늄 염의 백색 침전물이 생성되며, 이는 여과에 의해 제거한다. 당해 층을 분리하고, 수성 층을 디에틸 에테르(2 x 150ml)로 세척하며, 유기 추출물을 합하여 MgSO4로 건조시키며, 용매를 진공하에 제거하면 황색 고체가 수득된다. 당해 고체를 -78℃로 냉각된 헥산(100ml)으로부터 재결정화시켜 백색 고체를 수득하고, 이를 여과에 의해 수집하여 진공하에 건조시킨다(15.3g, 0.056mol, 51%).
1H NMR(200MHz, CDCl3) d 7.4-6.8(m, 20H, 방향족 CH), 6.67(d의 d,3JHH10.8 및 17.58 Hz, ArCHCH2), 5.65(d,3JHH17.58 Hz, ArCHCH 2 (트랜스)), 5.17(d,3JHH10.9 Hz, ArCHCH 2 (시스)).
원소 분석: C 88.43%, H 6.39%, N 5.16%(C20H17N은 C 88.52%, H 6.32%, N 5.10%를 필요로 한다
융점: 87.5 내지 89℃.
단량체의 정제
4-비닐-트리페닐아민을 용출제로서 헥산을 사용하여 실리카에서 컬럼 크로마토그래피하여 정제한다. 용매를 제거하고 고체를 용해시키에 아주 충분한 탈기 펜탄 속에서 재탈기시킨다. 당해 용액을 활성탄에서 교반하고 질소하에 여과한다. 이어서, 칼슘 수화물에서 교반하고 질소하에 여과한 다음, 최종적으로 실리카에서 교반하고 질소 하에 여과한다. 이어서, -25℃에서 냉각시키고, 이로써 형성된 백색 고체를 질소하에 여과에 의해 수집한 다음 고진공하에 7일 동안 건조시킨다. 이 시점부터는, 당해 고체를 질소 충전된 드라이 박스 속에서 취급한다.
실시예 2 : 산화 가능한 단량체의 합성
2-(4-비닐페닐)-5-페닐옥사디아졸의 합성
2-(4-브로모페닐)-5-페닐-옥사디아졸i(2.0g, 6.64mmol)을 탈기된 톨루엔(30ml)에 용해시킨다. Pd(PPh3)4(0.15g, 1.33mmol) 및nBu3SnBr(CHCH2)(2.11g, 6.64mmol)을 무수 질소하에 첨가한다. 용액을 4시간 동안 환류시키고 냉각시킨 다음 증발시켜 황색 고체를 수득한다. 당해 고체를 톨루엔(20ml) 속에 용해시키고 실리카(20g)을 첨가하고, 용매를 진공하에 제거한다. 당해 고체를 실리카의 쇼트 컬럼의 상부에 두고 헥산을 사용하여 플러슁하여nBu3SnBr을 제거한 다음, 컬럼을 메탄올을 사용하여 스트립핑한다. 메탄올을 증발시키고, 잔사를 헥산으로부터 재결정화하여 2-(4-비닐페닐)-5-페닐옥사디아졸의 백색 결정(융점: 83 내지 84℃, 문헌ii82 내지 84℃) 1.1g을 수득한다. 67%.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 8.1-8.0(m, 4H, 방향족 CH), 7.6-7.6(m, 5H, 방향족 CH), 6.77(d의 d,3JHH17.4 Hz 및 10.8 Hz, CHCH2), 6.90(d,3JHH17.4 Hz, CHCH 2 ), (d의 d,3JHH10.8 Hz, CHCH 2 ).
2-(3-비닐페닐)-5-페닐옥사디아졸의 합성
2-(4-브로모페닐)-5-페닐-옥사디아졸iii(2.0g, 6.64mmol)을 탈기된 톨루엔(30ml)에 용해시킨다. Pd(PPh3)4(0.15g, 1.33mmol) 및nBu3SnBr(CHCH2)(2.11g, 6.64mmol)을 무수 질소하에 첨가한다. 용액을 4시간 동안 환류시키고 냉각시킨 다음 증발시켜 황색 고체를 수득한다. 당해 고체를 톨루엔(20ml) 속에 용해시키고 실리카(20g)을 첨가하고, 용매를 진공하에 제거한다. 당해 고체를 실리카의 쇼트 컬럼의 상부에 두고 헥산을 사용하여 플러슁하여nBu3SnBr을 제거한 다음, 컬럼을 메탄올을 사용하여 스트립핑한다. 메탄올을 증발시키고, 잔사를 헥산으로부터 재결정화하여 2-(3-비닐페닐)-5-페닐옥사디아졸의 백색 결정(융점: 75 내지 76℃) 0.90g을 수득한다. 54%.
실측치: C : H : N %; C16H12N2O는 C 77.40%; H 4.87%; N 11.28%를 필요로 한다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 8.1-8.2(m, 3H, 방향족 CH), 8.02(t의 d, 1H, 방향족 CH), 7.6-7.4(m, 5H, 방향족 CH), 6.80(d의 d,3JHH17.7 Hz 및 10.8 Hz, CHCH2), 6.90(d,3JHH17.7 Hz, CHCH 2 ), 5.39(d의 d,3JHH0.8 Hz, CHCH 2 ).
실시예 3: 6-비닐-2,3-디페닐퀴녹살린의 합성
6-메틸-2,3-디페닐퀴녹살린의 합성
1,2-디아미노-4-메틸벤젠(25.0g, 0.20mol) 및 벤질(43g, 0.20mol)을 에탄산(250ml) 속에서 밤새 환류시킨다. 용매를 진공하에 증발시키고, 흑색 잔사를 에탄올로부터 3회 재결정화하여 6-메틸-2,3-디페닐퀴녹살린의 담갈색 결정 39.6g, 65%(융점 114.5 내지 116℃(문헌iv115 내지 116℃)).
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 8.08(d, J 8.4 Hz, 퀴녹살린의 Hs), 7.97(bs, 1H,퀴녹살린의 Hs), 7.60(d의 d, J 8.4 Hz, J 1.8Hz, 1H, 퀴녹살린의 Hs), 7.50-7.58(m, 4H, 페닐환), 7.30-7.38(m, 6H, 페닐환), 2.62(s, 3H, CH3).
6-브로모메틸-2,3-디페닐퀴녹살린의 합성
6-메틸-2,3-디페닐퀴녹살린(5.0g, 16.9mmol)을 무수 산소 비함유 벤젠(50ml) 속에 용해시킨다. 용액을 환류시키고, NBS(3.00g, 16.9mmol)과 AIBN(0.1g)의 혼합물을 30분에 걸쳐서 고체로서 첨가한다. 이어서, 용액을 2시간 동안 환류시키고 물(3 x 100ml)로 세척하고, MgSO4로 건조시키고 증발시키면 담갈색 고체가 수득된다. 이는 헥산/톨루엔(1:1, 80ml)로부터 재결정화하여 6-브로모메틸-2,3-디페닐퀴녹살린 3.5g을 수득한다. 56%. 미량의 6-메틸-2,3-디페닐퀴녹살린이 존재한다는 것이1H NMR에 의해 밝혀졌다. 소량의 샘플을 특성화를 위해 아세톤으로부터 재결정화시킨다.
실측치: C : H : N %; C21H15N2Br은 C 67.21%; H 4.03%; N 7.47%를 필요로 한다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 8.16(d, J 8.7 Hz, 1H, 퀴녹살린의 Hs), 8.16(d, J 2.2Hz, 1H, 퀴녹살린의 Hs), 7.78(d의 d, J 8.7 Hz, J 2.2 Hz, 1H, 퀴녹살린의 Hs), 7.48-7.56(m, 4H, 페닐환), 7.30-7.40(m, 6H, 페닐환), 4.71(s, 2H, CH2Br).
트리페닐(디페닐퀴녹살린)포스포늄 브로마이드의 합성
6-브로모메틸-2,3-디페닐퀴녹살린(1.0g, 2.7mmol) 및 트리페닐포스핀(0.70g, 2.7mmol)을 톨루엔(50ml) 속에 용해시키고, 용액을 밤새 환류시킨다. 침전된 백색 고체를 여과에 의해 회수하고 진공하에 건조시켜 트리페닐(디페닐퀴녹살린)포스포늄 브로마이드(1.58g, 93%)을 수득한다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 7.1-7.8(m, 29H, 방향족 Hs), 5.82(d,2JHP13 Hz, 2H, CH2P). 실측치: C : H : N %; C39H30N2PBr은 C 73.47%; H 4.74%; N 4.39%를 필요로 한다. 융점: 200℃ 부근에서 분해.
6-비닐-2,3-디페닐퀴녹살린의 합성
트리페닐(디페닐퀴녹살린)포스포늄 브로마이드(44.0g, 69mmol)을 디클로로메탄(100ml)에 용해시키고, 포름알데히드(10ml, 37% 수용액, 118mmol)를 첨가한다. 수성 수산화나트륨(50ml, 50% 용액)을 급속 교반하면서 적가하고 추가로 30분 동안 교반한다. 당해 용액을 디클로로메탄으로 희석하고 물로 세척한 다음, MgSO4로 건조시키고 증발 건조시켜 담황색 고체를 수득한다. 당해 고체를 용출제로서 헥산을 사용하여 실리카에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 결정 10.5g(융점 122 내지 123℃℃, 문헌v122 내지 123℃).
실측치: C : H : N %; C22H16N2은 C 85.69%; H 5.23%; N 9.08%를 필요로 한다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)δ 8.11(d,3JHH8.7 Hz, 1H, 퀴녹살린 H), 8.10(br, 1H, 퀴녹살린 H), 7.90(d의 d,3JHH8.7 Hz,4JHH2.1 Hz, 퀴녹살린 H), 7.45-7.55(m, 4H, 페닐 H), 7.28-7.38(m, 6H, 페닐 H), 6.95(d의 d,3JHH(시스) 11.1 Hz,3JHH(트랜스) 17.7 Hz, 1H, 비닐계 H), 6.00(d,3JHH(트랜스) 17.7 Hz, 1H, 비닐계 H), 5.47(d,3JHH(시스) 11.1 Hz, 1H, 비닐계 H).
자유 라디칼 공중합
PDI는 다분산 지수이고이다.
(RJP5P): 4-비닐-트리페닐아민 및 6-비닐-2,3-디페닐퀴녹살린의 공중합
1,2-디페닐-6-비닐퀴녹살린(0.60g), 4-비닐트리페닐아민(0.60g) 및 AIBN(19.71mg, 120μmol)을 앰플에 넣고, 벤젠(8ml)을 진공하에 앰플 속으로 압축시켜 넣는다. 이어서, 용액을 앰플 속에서 70℃로 10시간 동안 가열하고, 냉각시킨 다음, 생성물을 메탄올(50ml) 속에 붓는다. 침전된 중합체를 여과에 의해 수집하고 진공하에 건조시켜 백색 분말 0.82g을 수득한다.
(RJP4W): 4-비닐-트리페닐아민 및 2-페닐-5-(3'-비닐페닐)-1,3,4-옥사디아졸의 공중합
2-페닐-5-(3'-비닐페닐)-1,3,4-옥사디아졸(0.60g), 4-비닐트리페닐아민(0.60g) 및 AIBN(19.71mg, 120μmol)을 앰플 속에 넣고, 벤젠(5ml)을 진공하에 앰플 속으로 압축시켜 넣는다. 이어서, 용액을 앰플 속에서 70℃로 10시간 동안 가열하고, 냉각시킨 다음, 생성물을 메탄올(50ml) 속에 붓는다. 침전된 중합체를 여과에 의해 수집하고 진공하에 건조시켜 백색 분말 0.80g을 수득한다.
GPC 분석(CHCl3) :
중합체 혼합물의 제조에 관한 다음 실시예는 단지 비교용으로만 주어진 것이다:
(RJP4X): 폴리(2-페닐-5-(3'-비닐페닐)-1,3,4-옥사디아졸) 및 폴리(4-비닐트리페닐아민)의 제조
폴리(2-페닐--5-(3'-비닐페닐)-1,3,4-옥사디아졸)(0.40g, RJP4V) 및 폴리(4-비닐트리페닐아민)(0.40g, RJP4U)를 디클로로메탄 10ml 속에 용해시키고 밤새 교반하고 0.2μm 필터를 통해 메탄올 속으로 여과시킨다(100ml). 침전되는 중합체를 여과에 의해 수집하고 진공하에 건조시켜 백색 분말 0.70g을 수득한다.
본 발명에 의해 기재된 물질은 다양한 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 물질을 혼입시키기에 적합한 반도체 장치의 한 유형인 유기 발광 다이오드(OLED)가 도 1에 도시되어 있다. 당해 장치는 2개의 전극(1a, 1b)를 포함하며, 이러한 전극 중의 하나 이상이 유기 물질 층(3)의 방광 파장의 빛에 대해 투명하다, 나머지 전극은, 예를 들면, 금속(예: 사마륨(Sm), Mg, Li, Ca, Al) 또는 금속 합금(예: MgAg, LiAl) 또는 이중 금속 층(예: Li와 Al 또는 인듐 주석 산화물(ITO))일 수 있다. 1개 또는 2개의 전극(1a, 1b)은 유기 전도성 층으로 이루어진다. 가공 표면 또는 기판(2)은 후속적으로 가공되기에 충분하게 편평한 임의의 물질, 예를 들면, 유리, 규소, 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 기판(2)는 유기 물질(3)의 방출된 방사선에 투명할 수 있다. 또는, 전극(1a, 1b) 중의 하나가 대신 투명할 수 있다. 전극(1a, 1b) 사이에 유기 물질(3)의 층이 샌드위칭된다. 유기 물질(3)의 층은 전자 운반(ET), 정공 운반(HT) 및 발광(LE)의 3가지 특성을 갖는다.
본 발명에서, 유기 물질(3)의 층은 화학식 I의 물질을 포함하며 별개의 발광물질을 포함할 수 있다. 별개의 발광 물질이 존재하지 않는 경우, 정공 운반 물질 및/또는 전자 운반 그룹이 발광 물질로서 추가로 작용할 수 있다.
바람직하게는, 발광 물질, 즉 광을 방출하는 물질은 휘도의 양자 효율이 높다.
바람직하게는, 발광 물질은 다음 중의 어느 하나에 의해 주어질 수 있다:
광 발광의 양자 효율이 0.6 이상인 쿠마린형 발광 염료;
붕소 디플루오라이드/피로메텐 염료;
코로넨, 루브넨, 디페닐 안트라센, 데카사이클렌, 플루오렌, 페릴렌 등과 같은 발광성 축합 방향족 탄화수소; 및
유로퓸, 사마륨, 테르븀, 루테늄 킬레이트를 포함하는 금속의 발광성 킬레이트.
유기 물질(3)의 층은 다음 기술 중의 어느 하나에 의해 전극(1a) 위에 침착될 수 있다: 진공하의 가열 증발, 스퍼터링, 화학적 증착, 용액으로부터의 회전 침착, 또는 기타 통상적인 박막 기술. 유기 물질(3)의 층 두께는 전형적으로 30 내지 2,000nm, 바람직하게는 50 내지 500nm이다. 당해 장치는 전극(1a, 1b) 옆에 위치하는 층(4a, 4b)를 함유할 수 있으며, 이러한 층(4a, 4b)은 전도성 또는 절연성일 수 있으며, 전극 물질의 확산에 대한 차단층으로서 작용하거나 전극(1a, 1b)과 유기 물질(3)의 층의 계면에서 화학반응에 대한 차단층으로서 작용한다. 4a, 4b에 대한 적합한 물질의 예는 ITO 전극으로부터 유기 물질(3)의 층으로 인듐이 확산하는 것을 방지하는 에머랄딘을 포함하거나, 동일한 이유로, 구리 프탈로시아닌이 사용될 수 있다. 또는, 리튬 전극과 유기 물질(3)의 층 사이의 계면에서 리튬 또는 마그네슘 플루오라이드의 박막(0.5nm 이하)이 첨가될 수 있다.
도 1의 장치는 단일 픽셀 장치일 수도 있고 행렬 어드레싱될 수도 있다. 행렬 어드레싱된 OLED의 예는 도 2에서 평면도로 도시하였다. 도 2의 디스플레이는 도 1에 기재된 내부 구조를 가지지만 기판 전극(5)은 박편형 열(row)(5l 내지 5m) 및 유사한 행(column) 전극(6l 내지 6n)으로 분리되며, 이는 어드레싱 가능한 구성 요소 또는 픽셀의 m×n 행렬을 형성한다. 각각의 픽셀은 열 및 행 전극의 교차점에 의해 형성된다.
열 구동기(7)는 각각의 열 전극(5)에 전압을 제공한다. 유사하게는, 행 구동기(8)는 각각의 행 전극에 전압을 제공한다. 인가된 전압의 제어는 전압 공급원(10)으로부터 전력을 받고 시계(11)로부터 시간 조정이 되는 제어 로직(9)으로부터 이루어진다.
다음은 단지 예시로서 실시예 1에서 제조된 물질을 혼입시킨 장치의 제조방법을 설명한다.
장치 제조의 예
발광 물질 PM580(0.5%)와 조합되어 있는, 실시예 1 및 3의 공중합체에 의해 제조되는 중합체(99.5%)의 혼합물 4.5중량%가 디클로로벤젠에 용해된다. 용액을 인듐 주석 산화물 피복된 유리 기판에 침착시킨 다음, 30초 동안 3000rpm에서 회전시킨다. 기판을 회전장치로부터 회수하여 10분 동안 75℃에서 열판 위에 놓아서잔여 용매를 제거한다. 균일한 중합체 필름이 이러한 방식으로 침착된다. 균일한 중합체 층 위에, 마그네슘 층 100nm와 은 층 100nm를 포함하는 음극을 가열 증발에 의해 침착시킨다. 수득한 필름 두께는 74.2nm 이하이다. 은 음극 층은 증발 마스크를 통해 고진공하에 가열 증발에 의해 침착시킬 수 있다. 마스크는 3.5mm 직경의 일련의 원형 구멍으로 패턴화되어, 유기 층 위에 원형 전극 패드 배열을 침착시킨다. 당해 샘플을 진공실로부터 회수하여, ITO 및 구리 와이어와 접촉하기 위해 인듐 땜납을 사용하여 전기 접속시킴으로써 은 패드를 접촉시킨다. 하나의 은 패드의 금속화 영역에 의해 한정되는 각각의 장치는 정류기로서 및 발광 다이오드로서 작용되는 것으로 밝혀졌다.
추가로, 다음과 예들이 포함된다:
두께가 124.9nm인 디클로로벤젠 필름 중의 (0.5% PM580: 99.5% RJP4W) 5% 용액;
두께가 111.6nm인 디클로로벤젠 필름 중의 (0.5% PM580: 99.5% RJP4X) 5% 용액;
두께가 123.8nm인 디클로로벤젠 필름 중의 (0.5% PM650: 99.5% RJP4W) 5% 용액; 및
두께가 122.8nm인 디클로로벤젠 필름 중의 (0.5% PM650: 99.5% RJP4X) 5% 용액.
모든 샘플은 ITO 피복된 유리 위에서 2000rpm으로 회전 피복되며, 다른 모든 가공 조건은 상술한 바와 같다. RJP4X는 중합체 혼합물이며, 단지 비교용으로 제시된 것이다.
도 11에서, 구배가 거의 동일함에도 불구하고, 중합체 혼합물 RJP4X로부터 제조되는 장치는 이들이 공중합체로 제조된 것들과 동일한 전류를 운반할 수 없기 때문에 모두 실격이다.
도 15를 도 13과 비교할 때, 상 분리가 중합체 혼합물에 대해 발생함을 제시하는 커다란 차이가 있음이 명백하다. 이의 데이터는 혼합물에 대해 발광 종이 상이한 환경을 가짐을 제시한다.
본 발명의 화합물은 또한 감광성 장치, 예를 들면, 광다이오드, 광기전적 전지, 전기 사진용 감작층 및 광굴절층에 사용된다.
본 발명의 전도성 중합체가 도 1을 참고로 하여 광굴절 효과를 사용하여 광학 저장 및 개폐 장치의 구성 요소로서 사용될 수 있는 경우, 층(3)은 전도성 광발전 및 전기-광학적 특성을 갖는 유기 물질의 층을 포함한다. 이러한 특성은 본 발명에 의해 기술되는 바와 같이 전도성 중합체에 대한 적합한 도펀트의 첨가에 의해 수득될 수 있다. 전하의 광발전능을 유도하기 위한 적합한 도펀트는 C60풀레렌을 포함한다. 선형 전기광학 계수를 제공하기에 적합한 도펀트는 디메틸아미노 니트로스틸벤을 포함한다.
Claims (15)
- 다음 화학식 I의 통계학적 공중합체.화학식 I위의 화학식 I에서,m 및 j는 반복 단위 A 및 B의 평균 개수이고, m은 0.1 내지 0.9이고, j는 1-m이고,Q는 10 내지 50,000이고,A 및 B는 정공 운반 그룹 및 전자 운반 그룹으로부터 독립적으로 선택되며 중합체 쇄를 따라 통계학적으로 분포되고,X 및 Z는 독립적으로 H, CN, F, Cl, Br 및 CO2CH3으로부터 독립적으로 선택된다.
- 제1항에 있어서, 전자 운반 그룹 및 정공 운반 그룹이 중합체 주쇄에 직접 부착되어, 전자 운반 그룹의 방향족 부분과 중합체 주쇄 사이 및 정공 운반 그룹과 중합체 주쇄 사이에 직접결합이 형성되는 통계학적 공중합체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 정공 운반 그룹이 다음 화학식 II의 그룹인 통계학적 공중합체.화학식 II위의 화학식 II에서,Ar1은 중합체 주쇄에 결합되며, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌으로부터 선택되고,B 및 C는 각각 독립적으로 Ar2의 그룹[여기서, Ar2는 치환되지 않거나 OR, NRR' 및 N(Ar3)2{여기서, R 및 R'는 C1-6알킬 그룹이고, Ar3은 치환되지 않거나 OR, N(Ar3)2및 NRR'로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다}로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다]으로부터 선택된다.
- 제3항에 있어서, 화학식 II의 그룹이,N,N-디페닐-4-아미노페닐,2-(N,N-디페닐-6-아미노)나프틸,N,N--비스(4-디메틸아미노페닐)-4-아미노 페닐,N-페닐 N-4-메톡시페닐 4-아미노페닐,N-페닐 N-4-디메틸아미노페닐 4-아미노페닐,N-4-메틸페닐 N-4-디메틸아미노페닐 4-아미노페닐,N-페닐 N-4-디페닐아미노페닐 4-아미노페닐,N,N-비스-4-디페닐아미노페닐 4-아미노페닐,N-페닐, N(4,4'-N',N'-디페닐아미노-비페닐릴) 4-아미노페닐,N-3-메틸페닐 N-(4,4'-N'-페닐-N'-3-메틸페닐 아미노비페닐릴) 4-아미노페닐 및N-1-나프틸, N-(4,4'-N'-페닐-N'-1-나프틸 아미노비페닐릴) 4-아미노페닐 중의 어느 하나인 통계학적 공중합체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전자 운반 그룹이, Z1이 중합체 주쇄에 결합된 화학식 III의 그룹인 통계학적 공중합체.화학식 III위의 화학식 III에서,E1및 E2는 화학식(IV)의 그룹 및 화학식(V)의그룹[여기서, A, B 및 D는 각각의 환에서 서로 독립적으로 CH 및 N으로부터 선택되고, Q는 각각의 환에서 S, O, NR", CHR", CR"R", CH=CH, N=N, N=CH 및 N=CR"(여기서, R"는 C1-6알킬 그룹 및 아릴 그룹으로부터 선택된다)으로부터 선택된다]으로부터 선택되고,Z1및 Z2는 단일결합이거나, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프탈렌 및 2,6-나프탈렌으로부터 선택되는 그룹 Ar4이고,Z3은, 치환되지 않거나 C1-6알킬로 1개 또는 2개의 위치에서 치환되는, 페닐, 나프틸 또는 비페닐 그룹이고,n은 0, 1 또는 2이다.
- 제5항에 있어서, 아릴 그룹이 페닐 그룹인 통계학적 공중합체.
- 제5항에 있어서, 화학식 III에서의 E1및 E2가 옥사졸, 옥사디아졸, 벤족사졸, 벤즈티아졸, 퀴녹살린, 티아디아졸, 1,2,4-트리아진 및 페닐퀴녹살린으로부터 선택되는 통계학적 공중합체.
- 제5항에 있어서, 화학식 III의 그룹이,4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸릴)페닐,4-(5-(3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸릴)페닐,6-(2,3-디페닐)퀴녹살리닐,6-(2,3-디나프틸)퀴녹살리닐,4-(5-(3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸릴)비페닐릴 및5-(2-벤족사졸릴-1,4-페닐-2-벤족사졸릴)로부터 선택되는 통계학적 공중합체.
- 다음 화학식 I의 통계학적 공중합체.화학식 I위의 화학식 I에서,m 및 j는 반복 단위 A 및 B의 평균 개수이고, m은 0.1 내지 0.9이고, j는 1-m이고,Q는 10 내지 50,000이고,X 및 Z는 독립적으로 H, CN, F, Cl, Br 및 CO2CH3으로부터 독립적으로 선택되고,A 및 B는 정공 운반 그룹 및 전자 운반 그룹으로부터 독립적으로 선택되며 중합체 쇄를 따라 통계학적으로 분포되고, 이때정공 운반 그룹은 화학식(II)의 그룹[여기서, Ar1은 중합체 주쇄에 결합되며, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌으로부터 선택되고, B 및 C는 각각 독립적으로 Ar2의 그룹[여기서, Ar2는 치환되지 않거나 OR, NRR' 및 N(Ar3)2{여기서, R 및 R'는 C1-6알킬 그룹이고, Ar3은 치환되지 않거나 OR, N(Ar3)2및 NRR'로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다}로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다]으로부터 선택되고,전자 운반 그룹은, Z1이 중합체 주쇄에 결합된 화학식(III)의 그룹[여기서, E1및 E2는 화학식(IV)의 그룹) 및 화학식(V)의 그룹{여기서, A, B 및 D는 각각의 환에서 서로 독립적으로 CH 및 N으로부터 선택되고, Q는 각각의 환에서 S, O, NR", CHR", CR"R", CH=CH, N=N, N=CH 및 N=CR"(여기서, R"는 C1-6알킬 그룹 및 아릴 그룹으로부터 선택된다)으로부터 선택된다}으로부터 선택되고, Z1및 Z2는 단일결합이거나,1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌으로부터 선택되는 그룹 Ar4이고, Z3은, 치환되지 않거나 C1-6알킬로 1개 또는 2개의 위치에서 치환되는, 페닐, 나프틸 또는 비페닐 그룹이고, n은 0, 1 또는 2이다]이다.
- 화학식 II의 정공 운반 그룹과 화학식 III의 전자 운반 그룹이 중합체 쇄에 통계학적으로 분포되고 통계학적 공중합체의 중합도가 10 내지 50,000이 되도록, 화학식 II의 정공 운반 그룹과 Z1이 중합체 주쇄에 결합된 화학식 III의 전자 운반 그룹을 중합시킴으로써 수득할 수 있는 통계학적 공중합체.화학식 II위의 화학식 II에서,Ar1은 중합체 주쇄에 결합되며, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌으로부터 선택되고,B 및 C는 각각 독립적으로 Ar2의 그룹[여기서, Ar2는 치환되지 않거나 OR, NRR' 및 N(Ar3)2{여기서, R 및 R'는 C1-6알킬 그룹이고, Ar3은 치환되지 않거나 OR, N(Ar3)2및 NRR'로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다}로부터 독립적으로 선택되는 1개 또는 2개의 그룹으로 치환될 수 있는 페닐, 비페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸로부터 선택된다]으로부터 선택된다.화학식 III위의 화학식 III에서,E1및 E2는 화학식(IV)의 그룹 및 화학식(V)의 그룹[여기서, A, B 및 D는 각각의 환에서 서로 독립적으로 CH 및 N으로부터 선택되고, Q는 각각의 환에서 S, O, NR", CHR", CR"R", CH=CH, N=N, N=CH 및 N=CR"(여기서, R"는 C1-6알킬 그룹 및 아릴 그룹으로부터 선택된다)으로부터 선택된다]으로부터 선택되고,Z1및 Z2는 단일결합이거나, 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 1,4-나프탈렌 및 2,6-나프탈렌으로부터 선택되는 그룹 Ar4이고,Z3은, 치환되지 않거나 C1-6알킬로 1개 또는 2개의 위치에서 치환되는, 페닐, 나프틸 또는 비페닐 그룹이고,n은 0, 1 또는 2이다.
- 전극 구조물 사이에 샌드위칭되어 있는, 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 통계학적 공중합체를 포함하는 유기 층을 포함하는 기판을 포함하는, 유기 반도체 장치.
- 제11항에 있어서, 유기 층이 발광 물질을 추가로 포함하는 장치.
- 제12항에 있어서, 발광 물질이,광 발광의 양자 효율이 0.6 이상인 쿠마린형 발광 염료;붕소 디플루오라이드/피로메텐 염료;코로넨, 루브넨, 디페닐 안트라센, 데카사이클렌, 플루오렌 및 페릴렌을 포함하는 발광성 축합 방향족 탄화수소 및유로퓸, 사마륨, 테르븀, 루테늄 킬레이트를 포함하는 금속의 발광성 킬레이트 중의 어느 하나인 장치.
- 제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 전극 중의 하나 이상이 유기 층의 발광 파장의 광에 대해 투명하고, 다른 전극은 Sm, Mg, Li, Ag, Ca 및 Al을 포함하는 금속, MgAg 및 LiAl을 포함하는 금속 합금, 또는 Li과 Al 또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는 이중 금속 층인 장치.
- 전극 구조물 사이에 샌드위칭되어 있는, 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 통계학적 공중합체를 포함하는 유기 층을 포함하는 기판을 포함하는, 광굴절성 장치.
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