티에노 (3,4-Ｄ) 티아졸의 단량체, 올리고머 및 중합체 document_id A220623062712

최근 수년간, 전자 용도를 위한 중합체의 사용에 더욱 큰 관심이 집중되고 있다. 중요한 한 특정 분야는 유기 광기전력 디바이스(OPV)이다. 회전 캐스팅, 침지 코팅 또는 잉크 제트 인쇄 같은 용액-가공 기법에 의해 디바이스를 제조할 수 있기 때문에 중합체를 OPV에 사용하였다. 용액 가공은 무기 박막 디바이스를 제조하는데 이용되는 증발 기법에 비해 보다 저렴하고 더욱 대규모로 수행될 수 있다. 현재, 중합체에 기초한 디바이스는 4 내지 5%까지의 효율을 달성하고 있다. 이는 전형적으로 25% 까지인 무기 디바이스에 의해 달성가능한 효율보다 상당히 더 낮다. 현재 OPV 디바이스에서 최고 효율을 달성하고 있는 중합체 부류는 폴리(3-알킬-티오펜)이다. 가장 통상적으로 사용되는 예는 광범위한 입수가능성 및 우수한 흡수 특징 때문에 폴리(3-헥실-티오펜), 즉 P3HT이다. P3HT는 480 내지 650nm 범위에 걸쳐 강하게 흡수하고, 최대 흡수 피크는 560nm에 있다. 이는 태양에서 방출되는 광의 상당 부분이 흡수되지 않음을 의미한다. OPV 디바이스의 효율을 개선하기 위하여, 중합체는 보다 긴 파장 영역(650 내지 800nm)으로부터의 광을 더 많이 흡수해야 한다. 이를 위하여, 바람직하게는 1.9eV 미만의 낮은 밴드 갭을 갖는 중합체가 바람직한 반면, 예컨대 P3HT는 약 2.0eV의 밴드 갭을 갖는다. 퀴노이드 기여도가 높은 다핵 방향족 공액 중합체에서 낮은 밴드 갭이 달성된다. 예를 들어 폴리(티오펜)은 아래 도시되는 바와 같이 방향족 상태 및 퀴노이드 상태 둘 다로 존재할 수 있다: 퀴노이드 구조는 인접 고리 사이의 비틀림을 감소시켜 더욱 평면상인 중합체 주쇄를 생성시킴으로써 유효 공액 길이를 연장시킨다. 공액 길이가 증가되면 밴드갭이 감소되는 것은 공액 중합체에서 통상적으로 관찰되는 현상이다. 방향족 고리를 티오펜 주쇄에 융합시킴으로써 퀴노이드 상태를 안정화할 수 있다. 융합된 고리는 주쇄가 퀴노이드 상태인 경우 오로지 완전 방향족이다. 이는 중합체가 퀴노이드 상태로 되고자 하는 경향이 강함을 의미한다. 기존 연구[론칼리(J. Roncali), Chem. Rev., 1997, 97, 173 및 그에 인용된 참조문헌 참조]에서는 아래 도시되는 바와 같은 벤조 또는 나프토 융합된 티오펜을 사용하여 밴드갭을 감소시킴을 입증하였다: 그러나, 이들 경우에는, 융합된 6원 고리가 이웃한 티오펜 단량체와의 상호작용에 의해 입체 긴장을 야기할 수 있다. 이는 주쇄가 바람직하지 못하게 꼬이게 할 수 있고 그와 동시에 유효 공액을 감소시킬 수 있다. 5원 고리를 융합시킴으로써 입체 상호작용을 감소시킨다. 아래 도시되는 바와 같은 한 관련 예는 융합된 티오펜 고리의 사용을 보여준다: 그러나, 이 유형의 구조체는 합성하기가 매우 복잡하다[포메란츠(M. Pomerantz), 구(X. Gu) 및 장(S. X. Zhang), Macromolecules, 2001, 34 (6), 1817]. 본 발명의 목적은 상기 기재된 바와 같은 바람직한 특성, 특히 낮은 밴드 갭, 높은 전하 이동성, 우수한 가공성 및 산화 안정성을 갖고 또한 합성하기가 용이한, 반도체 또는 전하 수송 물질로서 사용하기 위한 신규 물질을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 신규 반도체 및 전하 수송 성분, 및 이들 성분을 포함하는 신규의 개선된 전기광학, 전자 및 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기 상세한 설명으로부터 당해 분야의 숙련자가 즉시 알아낸다. 본 발명자들은 하기 화학식의 구조를 갖는 2-치환된 티에노[3,4-d]티아졸-6,4-다이일 단위를 포함하는 본 발명에서 청구된 단량체, 올리고머 및 중합체를 제공함으로써 이들 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다: 본 발명에 따른 물질은 티오펜에 융합된 5원 티아졸 고리를 포함한다. 이는 티오펜에 대한 퀴노이드 기여를 증가시켜 더욱 전자 결핍성으로 만들 뿐만 아니라 아래 도시되는 바와 같이 전자 밀도를 박탈함으로써 안정성을 개선시키는데 도움을 준다: 킴(I. T. Kim), 리(S. W. Lee) 및 리(J. Y. Lee)의 문헌[Polymer Preprints, 2003, 44(1), 1163]에서는 하기 단독중합체 폴리(2-노닐)티에노[3,4-d]티아졸을 개시한다: 상기 참조문헌은 낮은 밴드 갭의 전도성 중합체로서 사용하기 위한 단독중합체의 합성 및 특징 결정에 대한 세부사항을 제공한다. 이 단독중합체는 650 내지 800nm의 영역에서 흡수하고 최대 흡수 피크는 725nm에 있다. UV-vis-NIR 및 순환 전류전압법으로부터의 대역단을 사용하여 계산된 이 중합체의 밴드 갭은 각각 1.3eV 및 1.26eV인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 상기 중합체는 전기 화학적으로 제조되는데, 이는 대규모 제조에 도움이 되지 않는다. 또한, 공중합체는 이 참조문헌에 기재되어 있지 않다. 발명의 개요 본 발명은 2-위치에서 임의적으로 치환되는 하나 이상의 티에노[3,4-d]티아졸-6,4-다이일기를 포함하는 단량체, 올리고머 및 중합체 화합물에 관한 것이나, 단 2-노닐-티에노[3,4-d]티아졸-6,4-다이일의 단독중합체는 제외된다. 본 발명은 또한 반도체 물질, 전하 수송 물질 또는 발광 물질로서의 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하는 반도체, 전기 발광 또는 전하 수송 물질, 구성요소 또는 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 광학, 전기광학 또는 전자 구성요소 또는 디바이스, 유기 광기전력 디바이스(OPV), 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET), 집적 회로(IC), 박막 트랜지스터(TFT), 평면 패널 디스플레이, 무선 주파수 식별(RFID) 택, 전기 발광 또는 광 발광 디바이스 또는 구성요소, 유기 발광 다이오드(OLED), 디스플레이의 백라이트, 센서 디바이스, 전하 주입 층, 쇼트키(Schottky) 다이오드, 평탄화 층, 대전방지 필름, 전도성 기판 또는 패턴, 배터리의 전극 물질, 광 전도체, 전자 사진 용도, 전자 사진 기록, 유기 메모리 디바이스, 정렬 층, 화장품 또는 약학 조성물, 바이오센서, 바이오칩에서 또는 DNA 서열 검출 및 식별을 위한 전하-수송, 반도체, 전기 전도성, 광 전도성 또는 발광 물질로서의 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 화합물, 반도체 또는 전하 수송 물질, 구성요소 또는 디바이스를 포함하는 광학, 전기광학 또는 전자 디바이스, OPV 디바이스, OFET, 집적 회로(IC), TFT, OLED 또는 정렬 층에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 화합물, 반도체 또는 전하 수송 물질, 구성요소 또는 디바이스, 또는 본 발명에 따른 FET, IC, TFT 또는 OLED를 포함하는 평면 패널 디스플레이용 TFT 또는 TFT 어레이, 무선 주파수 식별(RFID) 택, 전기 발광 디스플레이 또는 백라이트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 FET 또는 RFID 택을 포함하는 보안 마킹 또는 디바이스에 관한 것이다.