KR101026174B1 - 신규한 벤조이미다졸 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광 소자 - Google Patents

신규한 벤조이미다졸 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 벤조이미다졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 전계발광 소자에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및 발광 휘도를 가지면서 긴 수명의 구현이 가능하다.
Figure 112008048578059-pat00001
상기 식에서,
X 및 R1 내지 R5는 명세서 중에 정의한 바와 같다.

Description

신규한 벤조이미다졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 전계발광 소자{NOVEL BENZOIMIDAZOLE DERIVATIVES AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 양극과 음극 사이에 다중 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자(OLED)에 관한 것이다.
최근, 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기 전계발광 소자는 평판 표시소자의 주류인 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하고, 백라이트가 불필요하여 경량 및 박형이 가능하며 소비전력 측면에서도 유리하고, 색 재현 범위가 넓어 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다.
일반적으로, 유기 전계발광 소자는 음극(전자주입전극)과 양극(정공주입전극), 및 상기 두 전극 사이에 유기층을 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 유기층은 발광층(LEL, light emitting layer)이외에, 정공주입층(HIL, hole injection layer), 정공수송층(HTL, hole transport layer), 전자수송층(ETL, electron transport layer) 및/또는 전자주입층(EIL, electron injection layer)을 포함할 수 있으며, 발광층의 발광특성상, 전자차단층(EBL, electron blocking layer) 또는 정공차단층(HBL, hole blocking layer)을 추가로 포함할 수 있다.
이러한 구조의 유기 전계발광 소자에 전기장이 가해지면, 양극으로부터 정공이 주입되고, 음극으로부터 전자가 주입되어, 정공과 전자는 각각 정공수송층과 전자수송층을 거쳐 발광층에서 재조합(recombination)하게 되어 발광여기자(exitons)를 형성한다. 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground state)로 전이되면서 빛을 방출한다.
그러나, 현재 알려진 발광재료들을 이용하여 유기 전계발광 소자를 제작할 경우 낮은 효율 및 짧은 수명으로 인해 실용화에 많은 어려움이 있었다. 따라서, 다양한 종류의 재료들을 이용하여 낮은 구동 전압, 고효율 및 긴 수명을 갖는 유기 전계발광 소자를 개발하려는 노력이 지속되어 왔다.
그 중, 벤조이미다졸 유도체를 전자 전달재료로 이용한 예가 미국특허 제 5766779 호와 대한민국특허 제 10-0691543 호에 개시되어 있다. 그러나, 이들 화합물을 이용한 유기 전계발광 소자는 발광 효율이 충분하지 않으며, 따라서 더욱 개선될 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 구동전압이 우수하고 높은 발광 효율과 발광 휘도를 가지며 긴 수명의 구현이 가능한 유기 전계발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
화학식 1
Figure 112008048578059-pat00002
상기 식에서,
X는 -N(-R6)-, -S- 또는 -O- 이고;
R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된
Figure 112010070096119-pat00022
또는
Figure 112010070096119-pat00023
이고;
R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Ra, -C(=O)-ORa, -ORa, -C(=O)-NRaRb, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb, 또는 시아노이고;
이때, 상기 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이고;
여기서, 상기 Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소이다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 구동 전압이 낮고, 높은 발광 효율과 발광 휘도를 가져, 기존의 유기 전계발광 소자에 비해 구동전압, 발광효율 및 수명 특성을 현저히 개선시킬 수 있다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유도체는 비대칭 구조를 가지며, 두 벤조이미다졸이 비대칭 구조를 가지거나, 벤조이미다졸과 벤조싸이아졸 또는 벤조이미다졸과 벤조옥사졸이 비대칭구조를 가지는 구조이다.
상기 화학식 1에서, R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된
Figure 112010070096119-pat00024
또는
Figure 112010070096119-pat00025
이고, 구체적으로는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸, 안트라센일, 트리페닐아민 또는 테트라페닐실란이다.
상기 화학식 1에서, R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Ra, -C(=O)-ORa, -ORa, -C(=O)-NRaRb, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb, 또는 시아노이고, 구체적으로는 알킬, 알켄일, 알킨일, 페닐, 나프틸 또는 안트라센일이다.
상기 화학식 1에서, 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이다.
상기 화학식 1에서, Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소이다.
보다 바람직하게는, 화학식 1을 A-ph-B-C 로 표시하여 구체적인 예를 하기에 기재하였다. 하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008048578059-pat00003
Figure 112008048578059-pat00004
Figure 112008048578059-pat00005
Figure 112008048578059-pat00006
Figure 112008048578059-pat00007
Figure 112008048578059-pat00008
아래 Y는 S 또는 O이다.
Figure 112008048578059-pat00009
Figure 112008048578059-pat00010
Figure 112008048578059-pat00011
Figure 112008048578059-pat00012
Figure 112008048578059-pat00013
한편, 본 발명의 유기 전계발광 소자는 유기층에 상기 화학식1로 표시되는 화합물을 함유하며, 이러한 유기 전계발광 소자의 구조는 특별히 한정되는 것이 아니고 임의로 구성할 수 있다. 예를 들면, 양극/발광층/전자수송층/전자주입층/음극, 양극/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극, 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극 또는 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극 등을 들 수 있다. 또한, 각 층의 구성 재료는 특별히 한정되는 것이 아니고 종래부터 OLED 용의 유기 발광 재료를 그대로 이용할 수 있다. 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층 또는 전자수송층에 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자를 제조하기 위해서는 우선, 기판 표면에 양극용 물질을 통상적인 방법으로 코팅하여 양극을 형성시킨다. 이때, 사용되는 기판은 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 또한, 양극용 물질로는 일함수가 큰 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2) 또는 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 양극 표면에 정공주입층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층을 형성한다. 이때, 정공주입층 물질로는 특별히 제한되지는 않지만, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐아미노)-트리페닐아민(2-TNATA) 또는 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA)을 사용할 수 있다.
상기 정공주입층 표면에 정공수송층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다. 이때, 정공수송층 물질로는 특별히 제한되지는 않지만, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB)을 사용할 수 있다.
상기 정공수송층 표면에 발광층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 발광층을 형성한다. 이때, 사용되는 발광층 물질 중 호스트 물질로는 특별히 제한되지 않으며, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3) 또는 9,10-디 (나프탈렌-2-일)안트라센(ADN) 등을 사용할 수 있다.
발광층 물질 중 발광 도펀트(dopant)와 함께 사용되는 호스트(host)로서 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 화학식 1의 화합물과 함께 사용될 수 있는 도펀트로는 특별히 제한되지 않으며, 형광 도펀트로서 이데미츠사에서 구입 가능한 IDE102, IDE105, BD-052X 또는 C-545T(녹색 형광 도펀트로서 2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H,11H-10-(2-벤조티아졸릴) 퀴놀리지노-[9,9a,1gh]쿠마린)을, 인광 도펀트로서 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐(III)(Ir(ppy)3), 이리듐(III) 비스[(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C-2']피콜린산염(FIrpic)(문헌[Chihaya Adachi etc. Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 3082-3084] 참조), 플라티늄(II) 옥타에틸포르피린(PtOEP) 또는 TBE002(코비온사) 등을 사용할 수 있다.
상기 발광층 표면에 전자수송층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열층착 또는 스핀 코팅하여 전자수송층을 형성한다. 이때 사용되는 전자수송층 물질로는 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3) 또는 2-(4-바이페놀릴)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(PBD)을 사용할 수 있다.
선택적으로, 발광층과 전자수송층 사이에 정공차단층을 형성할 수 있으며, 이때 사용되는 정공차단층 물질로는 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-[1,10]페난트롤린(BCP), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄 비페녹사이드(BAlq) 또는 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(TPBI)을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층 표면에 전자주입층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 전자주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자주입층 물질로는 특별히 제한되지 않으며, LiF, Liq(8-하이드록시퀴놀리놀라토)리튬), Li2O, BaO, NaCl 또는 CsF 등의 물질을 사용할 수 있다.
마지막으로, 상기 전자주입층 표면에 음극용 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착하여 음극을 형성한다. 이때, 사용되는 재료로는 일함수가 작은 금속, 합금 또는 전기 전도성 화합물을 사용할 수 있고, 구체적으로는 리튬(Li), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있다.
양극의 일함수가 음극의 일함수보다 커지도록 양극과 음극의 물질을 선택할 수도 있기 때문에(예를 들어, 양극에 Al, 음극에 ITO를 사용한 전면발광소자의 경우), 양극 재료 및 음극 재료가 위의 상술된 재료로만 한정되는 것은 아니다.
각층의 두께는 특별히 한정하지 않으며 상황에 따라 적절히 선택할 수 있지만 통상 1nm 내지 1㎛의 범위가 바람직하다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 화학식 3-6의 화합물의 제조
Figure 112008048578059-pat00014
단계 1-1: 화학식 3-6-A 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 4-브로모벤조일 클로라이드(82.0mmol, 18g)를 넣고, 진공 건조시키고 질소 분위기로 만든 후, 디메틸아세트아미드 300ml를 넣고 0℃에서 교반하였다. 소량의 디메틸아세트아미드에 녹인 N-페닐-벤젠-1,2-디아민(74.3mmol, 13.7g)을 주사기를 이용하여 상기 용액에 넣고 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후, 피리딘(111.5mmol, 9.0ml)과 50 ml 의 물을 넣고 교반하여 흰색 침전물을 생성시켰다. 생성된 침전물을 여과하면서 메탄올로 세척하여 표제 화합물을 수득하였다.
수율: 85 % (23.2 g), 흰색 분말
단계 1-2: 화학식 3-6-B 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 4-브로모-N-(2-페닐아미노-페닐)-벤즈아미드(62.6mmol, 23g)와 톨루엔 300ml및 p-톨루엔 설폰산 모노하이드레이트(31.3mmol, 5.9g)를 넣고, 물을 제거하기 위해 황산마그네슘을 과량 첨가한 후, 110℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후, 여과하면서 에터와 헥세인으로 세척하여 표제 화합물을 수득하였다.
수율: 75 % (16.4g), 흰색 분말
단계 1-3: 화학식 3-6-C 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 9,10-디브로모-안트라센(89.2mmol, 30g), 2-페닐-1H-벤조이미다졸(89.2mmol, 17.3g), 요오드화 구리(8.92mmol, 1.7g) 및 9,10-페난트롤린(9,10-phenanthroline) (16.5mmol, 3g)을 2M 세슘 카보네이트와 디메틸포름아미드(DMF) 용액에 넣고 이틀 동안 가열 환류하였다. 반응이 완료된 후, 생성된 고체를 여과하고, 남은 여액을 메틸렌 클로라이드와 물로 추출한 후 마그네슘설페이트로 건조시켜 농축하였다. 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 추출하여 표제 화합물을 수득하였다.
수율: 40 % (16g), 노란색 분말
단계 1-4: 화학식 3-6-D 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 1-(10-브로모-안트라센-9-일)-2-페닐-1H-벤조이 미다졸(35.6mmol, 16g)을 넣고 진공 건조시킨 후, 정제된 테트라하이드로퓨란(THF) 300ml를 넣고, 상기 용액을 교반하면서 온도를 -78℃까지 감소시켰다. 상기 용액에 헥산내 2.5M의 n-뷰틸 리튬 용액(42.7 mmol, 17 mL)을 넣고 1시간 동안 교반 후, 아이소프로필보레이트 (53.4mmol, 12.3ml)를 넣고 2시간 동안 교반하였다. 반응이 끝난 후, 2.5 M 염산 (100 mL)을 넣고 1시간 동안 교반하였다. 그 후, 메틸렌 클로라이드와 물로 추출한 후 헥산으로 재침전하여 표제 화합물을 수득하였다.
수율: 70 % (10.3g), 노란색 분말
단계 1-5: 화학식 3-6 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 상기 단계 1-2에서 제조한 3-6-B의 화합물(24.1mmol, 8.4g), 상기 단계 1-4에서 제조한 3-6-D의 화합물(24.1mmol, 10g), 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐 (1.2mmol, 1.4g) 및 포타슘카보네이트(48.2mmol, 6.7g)를 THF 300ml와 물 100ml에 넣고 80℃에서 교반하였다. 생성된 고형물을 여과하고, 아세톤과 물로 세척하여 화합물을 수득하였다.
수율: 50 % (15.1g)
1H-NMR (CDCl3) δ 7.9 (d, 4H), 7.7 (d, 4H), 7.5 (d, 6H), 7.4 (m, 6H), 7.3 (m, 9H), 7.2 (t, 1H)
실시예 2: 화학식 3-10 화합물의 제조
Figure 112008048578059-pat00015
단계 2-1: 화학식 3-10-A 화합물의 합성
건조된 1L 둥근 바닥 플라스크에 마그네슘(382mmol, 9.2g)을 넣고 건조시켰다. 질소 분위기로 만든 후, THF 100ml를 마그네슘이 잠길 정도로 넣고 교반하였다. THF에 녹인 브로모-벤젠(191mmol, 30g)을 상기 반응액에 넣은 후 1시간 동안 교반하여 벤젠마그네슘 브로마이드 시약을 제조하였다. 그 후, 1L 둥근 바닥 플라스크에 2,6-디브로모-안트라퀴논(63.6mmol, 23.3g)을 넣고 진공 건조 후, 정제된 THF 500mL를 넣고, 생성된 용액을 교반하면서 온도를 -78℃로 감소시켰다. 상기 용액의 온도가 -78℃로 감소된 후, 앞서 제조한 벤젠마그네슘 브로마이드 용액을 가하고 16시간 동안 교반하였다. 반응이 끝난 후, 용매를 제거하고 물과 메틸렌클로라이드로 추출하였다. 추출한 유기층을 농축시킨 반응 혼합물을 2L둥근 바닥 플라스크에 넣고 여기에 아세토니트릴 1000 mL를 넣고 염화주석 (159 mmol, 35 g)을 넣은 다음, 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 아세토니트릴을 제거하고 물과 메틸 클로라이드로 추출한 후, 유기층을 농축하였다. 얻어진 혼합물에 다이클로로메탄과 아세토니트릴을 넣어 재결정하여, 표제 화합물을 수득하였다.
수율: 65 % (20 g)
단계 2-2: 화학식 3-10-B 화합물의 합성:
상기 화학식 3-6-C 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
수율: 35 % (8.6g)
단계 2-3: 화학식 3-10-C 화합물의 합성:
상기 화학식 3-6-D 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
수율: 70 % (5.66g)
단계 2-4: 화학식 3-10 화합물의 합성
250ml 둥근 바닥 플라스크에 상기 단계 1-2에서 제조한 3-6-B 화합물(9.9mmol, 3.4g), 상기 단계 2-4에서 제조한 3-10-C 화합물(9.9mmol, 5.6g), 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐(0.5mmol, 0.57g) 및 포타슘카보네이트(19.8mmol, 2.73g)를 넣고, THF 150ml와 물 50ml를 넣어 80℃에서 교반하였다. 생성된 고형물을 여과하고, 아세톤과 물로 세척하여 화합물을 수득하였다.
수율: 60 % (4.7g)
1H-NMR (CDCl3) δ 8.1 (s, 1H), 8.0 (s, 1H), 7.9 (d, 2H), 7.7 (d, 4H), 7.6 (d, 1H), 7.5 (m, 10H), 7.5 (d, 1H), 7.3 (m, 6H), 7.3 (m, 9H), 7.2 (t, 3H)
실시예 3: 화학식 7-6 화합물의 제조
Figure 112008048578059-pat00016
단계 3-1: 화학식 7-6-A 화합물의 합성
상기 화학식 3-6-C 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
단계 3-2: 화학식 7-6-B 화합물의 합성
상기 화학식 3-6-D 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
단계 3-3: 화학식 7-6 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 상기 단계 3-2에서 제조한 7-6-B화합물(24.1mmol, 10g), 2-(4-브로모-페닐)-벤조싸이아졸(24.1mmol, 7g), 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐(1.2mmol, 1.4g) 및 포타슘카보네이트 (48.2mmol, 6.7g)를 넣고 THF 300ml와 물 100ml를 넣어 80℃에서 교반하였다. 생성된 고형물을 여과하고, 아세톤과 물로 세척하여 화합물을 수득하였다.
수율: 50 % (7g)
1H-NMR (CDCl3) δ 8.2 (d, 2H), 7.9 (d, 4H), 7.7 (d, 6H), 7.5 (m, 4H), 7.4 (m, 6H), 7.2 (t, 2H), 7.2 (t, 1H)
실시예 4: 화학식 7-10 화합물의 제조
Figure 112008048578059-pat00017
단계 4-1: 화학식 7-10-A 화합물의 합성
상기 화학식 3-10-A 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
단계 4-2: 화학식 7-10-B 화합물의 합성
상기 화학식 3-10-B 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
단계 4-3: 화학식 7-10-C 화합물의 합성:
상기 화학식 3-10-C 화합물의 합성방법과 동일하게 수행하였다.
단계 4-4: 화학식 7-10 화합물의 합성
500ml 둥근 바닥 플라스크에 상기 단계 4-3에서 제조한 7-10-C의 화합물(17.6mmol, 10g)과 2-(4-브로모-페닐)-벤조싸이아졸(17.6mmol, 5.1g), 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐(0.88mmol, 1.0g) 및 포타슘카보네이트 (35.2mmol, 4.86g)를 넣고, THF 300ml와 물 100ml를 가하여 80℃에서 교반하였다. 생성된 고형물을 여과하고, 아세톤과 물로 세척하여 화합물을 수득하였다.
수율: 65 % (8.3g)
1H-NMR (CDCl3) δ 8.2 (d, 1H), 8.1 (d, 3H), 7.9 (s, 2H), 7.7 (d, 4H), 7.5 (m, 10H), 7.4 (d, 6H), 7.4 (d, 1H), 7.3 (m, 6H)
실시예 5: 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
표면에 ITO가 성막된 5mm x 5mm x 1mm의 유리 기판을 투명 지지 기판으로 준비하고, 그 위에 60nm의 정공주입층(2-TNATA: 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐-아미노)-트리페닐아민), 30nm의 정공수송층 (NPB: 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐), 45nm의 Alq3와 C-545T가 도핑된 발광층(C-545T: 2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H,11H-10-(2-벤조티아졸릴)퀴놀리지노-[9,9a,1gh]쿠마린), 25nm의 전자수송층(화학식 3-6으로 표시되는 화합물), 1nm의 전자주입층(LiF) 및 150nm의 알루미늄 음극을 순차적으로 증착시켜 유기 전계발광 소자를 제작하였다.
제조된 유기 전계발광 소자에 대해서, 소자 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
실시예 6: 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
실시예 1에서 화합물 3-6 대신에 화합물 3-10을 사용하여 소자를 제작하고 그 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
실시예 7: 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
실시예 1에서 화합물 3-6 대신에 화합물 7-6을 사용하여 소자를 제작하고 그 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
실시예 8: 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
실시예 1에서 화합물 3-6 대신에 화합물 7-10을 사용하여 소자를 제작하고 그 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
비교예 1: 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
실시예 1에서 화합물 3-6 대신에 다음 화학식으로 표시되는 Alq3를 사용하여 그 특성을 측정한 소자를 제작하고 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
Figure 112008048578059-pat00018
비교예 2: 유기 전계발광 소자의 제작 및 시험
실시예 1에서 화합물 3-6 대신에 다음 화학식 2로 표시되는 미국 특허 제5645948호에 기재되어있는 TPBi를 사용하여 소자를 제작하고 그 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
Figure 112008048578059-pat00019
Figure 112008048578059-pat00020
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화합물이 포함되어 있는 실시예 1 내지4 의 유기 전계발광 소자는, 비교예 1 및 2의 유기 전계발광 소자와 비교하여 구동전압이 낮고 발광효율이 우수하다는 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 벤조이미다졸 유도체:
    화학식 1
    Figure 112010070096119-pat00021
    상기 식에서,
    X는 -N(-R6)-, -S- 또는 -O- 이고;
    R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된
    Figure 112010070096119-pat00026
    또는
    Figure 112010070096119-pat00027
    이고;
    R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Ra, -C(=O)-ORa, -ORa, -C(=O)-NRaRb, 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb, 또는 시아노이고;
    이때, 상기 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이고;
    여기서, 상기 Ra 내지 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X는 -N(-R6)-이고;
    상기 R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸, 안트라센일, 트리페닐아민 또는 테트라페닐실란이고;
    상기 R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 알킬, 알켄일 또는 알킨일; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸 또는 안트라센일; 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb 이고;
    여기서, 상기 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이고;
    여기서, 상기 Ra, Rb, Re 및 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소인 것을 특징으로 하는, 벤조이미다졸 유도체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 X는 -S-이고;
    상기 R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸, 안트라센일, 트리페닐아민 또는 테트라페닐실란이고;
    상기 R2 내지 R5는 각각 독립적으로 수소; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 알킬, 알켄일 또는 알킨일; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸 또는 안트라센일; 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb 이고;
    여기서, 상기 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이고;
    여기서, 상기 Ra, Rb, Re 및 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소인 것을 특징으로 하는, 벤조이미다졸 유도체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 X는 -O-이고;
    상기 R1은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸, 안트라센일, 트리페닐아민 또는 테트라페닐실란이고;
    상기 R2 내지 R5는 각각 독립적으로 수소; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 알킬, 알켄일 또는 알킨일; 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 페닐, 나프틸 또는 안트라센일; 또는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 비치환된 -NRaRb 이고;
    여기서, 상기 치환기는 할로겐에 의해 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1-22 지방족 탄화수소, C1-22 지방족 탄화수소 또는 C4-30 헤테로방향족 탄화수소에 의해 치환되거나 비치환된 C6-30 방향족 탄화수소, 할로겐, -C(=O)-Re, -C(=O)-ORe, -ORe, -NReRf, 또는 시아노이고;
    여기서, 상기 Ra, Rb, Re 및 Rf는 각각 독립적으로 수소, C1-22 알킬 또는 C6-30 방향족 탄화수소인 것을 특징으로 하는, 벤조이미다졸 유도체.
  5. 양극, 음극 및 두 전극 사이에 하나 이상의 층으로 이루어진 유기층을 가지며, 상기 유기층 중 하나 이상의 층이 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 벤조이미다졸 유도체를 포함하는 유기 전계발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기층이 발광층 및 전자수송층을 포함하는 유기 전계발광 소자.
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