KR102148199B1 - 전자수송용 유기반도체 소재 - Google Patents

전자수송용 유기반도체 소재 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 전자수송용 유기반도체 소재를 제공한다. 이때, 상기 전자수송용 유기반도체 소재는 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다. 이때, 하기 X1 또는 X2는 각각 서로 독립적으로 산소(O) 또는 황(S)이다. 이때, 하기 R1 또는 R2는 각각 서로 독립적으로 피리딘기, 다이피리딜벤젠기, 플루오로피리딘기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기, 다이페닐트리아졸기, 피리미딘기, 피리미딜벤젠기, 페닐피리미딘기, 다이페닐포스핀 옥사이드기, 다이페닐트리아진기 또는 페닐테트라진기를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017126798061-pat00050

Description

전자수송용 유기반도체 소재{Organic semiconductor for electron transport}
본 발명은 유기반도체 소재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자수송용 유기반도체 소재에 관한 것이다.
유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode)는 자체 발광하는 특성과 금속이 아닌 유기물질을 사용하여 플렉서블 디스플레이 구현이 가능하다는 특성으로 인해 차세대 디스플레이로서 주목 받고 있다. 이러한 유기발광다이오드는 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)로 구성된다. 고효율 및 장수명 인광 OLED 소자를 개발하기 위해서는 발광 특성을 결정하는 인광 발광 재료뿐만 아니라 음극에서 주입되는 전자를 효과적으로 발광층에 전달하여 OLED 소자의 특성을 향상시키는 역할을 수행하는 전자수송층 재료의 개발이 필수적이다.
OLED용 전자수송층 재료는 기존의 전자수송층 재료에서 요구되는 물리적 특성뿐만 아니라 높은 삼중항에너지를 확보해야 한다. 따라서, 고성능 청색인광 OLED 소자를 상용화하기 위해 전자이동도, 정공저지 및 전자주입의 용이성, 열적 안정성 및 높은 삼중항에너지를 최적할 수 있는 신규 인광 OLED용 전자수송층 재료의 개발이 요구되고 있다.
대한민국등록특허 제10-0681027호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 삼중항에너지를 갖는 전자수송용 유기반도체 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 전자수송용 유기반도체 소재를 제공한다.
이때, 상기 전자수송용 유기반도체 소재는 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017126798061-pat00001
이때, 상기 X1 또는 X2는 각각 서로 독립적으로 산소(O) 또는 황(S)이다.
이때, 상기 R1 또는 R2는 각각 서로 독립적으로 피리딘기, 다이피리딜벤젠기, 플루오로피리딘기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기, 다이페닐트리아졸기, 피리미딘기, 피리미딜벤젠기, 페닐피리미딘기, 다이페닐포스핀 옥사이드기, 다이페닐트리아진기 또는 페닐테트라진기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 피리딘기는 하기 화학식 2로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017126798061-pat00002
이때, 상기 다이피리딜벤젠기는 하기 화학식 3으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017126798061-pat00003
이때, 상기 플루오로피리딘기는 하기 화학식 4로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112017126798061-pat00004
이때, 상기 다이페닐싸이아졸기는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112017126798061-pat00005
이때, 상기 다이페닐옥사졸기는 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112017126798061-pat00006
이때, 상기 트리페닐다이아졸기는 하기 화학식 7로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112017126798061-pat00007
이때, 상기 페닐싸이아다이아졸기는 하기 화학식 8로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 8]
Figure 112017126798061-pat00008
이때, 상기 페닐옥사다이아졸기는 하기 화학식 9로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 9]
Figure 112017126798061-pat00009
이때, 상기 다이페닐트리아졸기는 하기 화학식 10으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112017126798061-pat00010
이때, 상기 피리미딘는 하기 화학식 11로 표시될 수 있다.
[화학식 11]
Figure 112017126798061-pat00011
이때, 상기 피리미딜벤젠기는 하기 화학식 12로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 12]
Figure 112017126798061-pat00012
이때, 상기 페닐피리미딘기는 하기 화학식 13으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 13]
Figure 112017126798061-pat00013
이때, 상기 다이페닐포스핀 옥사이드기는 하기 화학식 14로 표시될 수 있다.
[화학식 14]
Figure 112017126798061-pat00014
이때, 상기 다이페닐트리아진기는 하기 화학식 15로 표시될 수 있다.
[화학식 15]
Figure 112017126798061-pat00015
이때, 상기 페닐테트라진는 하기 화학식 16으로 표시될 수 있다.
[화학식 16]
Figure 112017126798061-pat00016
이때, 상기 피리딘기, 상기 다이피리딜벤젠기, 상기 플루오로피리딘기, 상기 다이페닐싸이아졸기, 상기 다이페닐옥사졸기, 상기 트리페닐다이아졸기, 상기 페닐싸이아다이아졸기, 상기 페닐옥사다이아졸기, 상기 다이페닐트리아졸기, 상기 피리미딘기, 상기 피리미딜벤젠기, 상기 페닐피리미딘기, 상기 다이페닐포스핀 옥사이드기, 상기 다이페닐트리아진기 또는 상기 페닐테트라진기에 치환기가 치환 또는 비치환될 수 있다.
이때, 상기 치환기는 -OH, -NR3R4, -CONR3R4, -COR5, -COOR6(여기서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R5는 수소, 히드록시기, 할로겐, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R6는 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다), 탄소수 1 내지 30의 히드록시알킬기, 질소 또는 산소를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 니트로기, 시아노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 탄소수 1 내지 30의 알키닐기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬기 및 탄소수 5 내지 30의 사이클로알킬기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 상기 유기반도체 소재를 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 삼중항 에너지를 갖는 유기반도체 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 열적 안정성을 갖는 유기반도체 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 삼중항 에너지를 갖는 유기 전가 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 열적 안정성을 갖는 유기 전자 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 열분해온도 측정 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 열량변화 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 산화 전위 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 UV-vis 흡수 스펙트럼 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 저온 PL 스펙트럼 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 및 휘도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 휘도에 따른 외부양자효율 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 EL 스펙트럼 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 시간에 따른 휘도 변화량 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자수송용 유기반도체 소재를 설명한다.
상기 전자수송용 유기반도체 소재는 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017126798061-pat00017
이때, 상기 X1 또는 X2는 각각 서로 독립적으로 산소(O) 또는 황(S)인것을 특징으로 한다.
이때, 상기 유기반도체 소재는 디벤조퓨란 또는 디벤조티올의 이합체(dimer)를 기본구조로 함으로써 높은 삼중항에너지를 구현할 수 있다.
이때, 상기 R1 또는 R2는 각각 서로 독립적으로 피리딘기, 다이피리딜벤젠기, 플루오로피리딘기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기, 다이페닐트리아졸기, 피리미딘기, 피리미딜벤젠기, 페닐피리미딘기, 다이페닐포스핀 옥사이드기, 다이페닐트리아진기 또는 페닐테트라진기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 유기반도체 소재는 전자결핍기를 치환기로 가짐으로써, 높은 전자이동도를 가질 수 있다.
바람직하게는 상기 유기반도체 소재는 높은 전자결핍도를 가지는 다이피리딜벤젠기, 피리미딜벤젠기, 페닐피리미딘기, 다이페닐포스핀 옥사이드기, 다이페닐트리아진기, 페닐테트라진기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기 또는 다이페닐트리아졸기를 포함할 수 있다.
전자수송층 소재들은 음극에서 주입되는 전자를 효과적으로 발광층에 전달하기 위해 이용된다. 따라서 전자수송층 소재는 전자 받개 특성을 가지는 헤테로방향족 화합물을 이용할 수 있다.
전자수송층은 전자를 발광층으로 주입시키는 열할을 하기위해 발광층의 LUMO에너지 준위와HOMO 에너지준위의 차이가 커야 효과적으로 정공의 이동을 저지하여 발광 특성을 높일 수 있다. 이때, 인광 발광소자에 사용되는 전자수송층은 발광층에서 생성된 삼중항 여기자보다 높은 삼중항 에너지를 가져야 한다.
또한, 전자수송용 유기반도체 소재는 높은 전자이동도, 정공저지 및 전자주입의 용이성 및 높은 열적 안정성을 지니는 것이 바람직하다.
이때, 상기 피리딘기는 하기 화학식 2로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017126798061-pat00018
이때, 상기 다이피리딜벤젠기는 하기 화학식 3으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017126798061-pat00019
이때, 상기 플루오로피리딘기는 하기 화학식 4로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112017126798061-pat00020
이때, 상기 다이페닐싸이아졸기는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112017126798061-pat00021
이때, 상기 다이페닐옥사졸기는 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112017126798061-pat00022
이때, 상기 트리페닐다이아졸기는 하기 화학식 7로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112017126798061-pat00023
이때, 상기 페닐싸이아다이아졸기는 하기 화학식 8로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 8]
Figure 112017126798061-pat00024
이때, 상기 페닐옥사다이아졸기는 하기 화학식 9로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 9]
Figure 112017126798061-pat00025
이때, 상기 다이페닐트리아졸기는 하기 화학식 10으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112017126798061-pat00026
이때, 상기 피리미딘는 하기 화학식 11로 표시될 수 있다.
[화학식 11]
Figure 112017126798061-pat00027
이때, 상기 피리미딜벤젠기는 하기 화학식 12로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 12]
Figure 112017126798061-pat00028
이때, 상기 페닐피리미딘기는 하기 화학식 13으로 표시되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 13]
Figure 112017126798061-pat00029
이때, 상기 다이페닐포스핀 옥사이드기는 하기 화학식 14로 표시될 수 있다.
[화학식 14]
Figure 112017126798061-pat00030
이때, 상기 다이페닐트리아진기는 하기 화학식 15로 표시될 수 있다.
[화학식 15]
Figure 112017126798061-pat00031
이때, 상기 페닐테트라진는 하기 화학식 16으로 표시될 수 있다.
[화학식 16]
Figure 112017126798061-pat00032
이때, 상기 피리딘기, 상기 다이피리딜벤젠기, 상기 플루오로피리딘기, 상기 다이페닐싸이아졸기, 상기 다이페닐옥사졸기, 상기 트리페닐다이아졸기, 상기 페닐싸이아다이아졸기, 상기 페닐옥사다이아졸기, 상기 다이페닐트리아졸기, 상기 피리미딘기, 상기 피리미딜벤젠기, 상기 페닐피리미딘기, 상기 다이페닐포스핀 옥사이드기, 상기 다이페닐트리아진기 또는 상기 페닐테트라진기에 치환기가 치환 또는 비치환될 수 있다.
이때, 상기 치환기는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는, -OH, -NR3R4, -CONR3R4, -COR5, -COOR6(여기서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R5는 수소, 히드록시기, 할로겐, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R6는 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다), 탄소수 1 내지 30의 히드록시알킬기, 질소 또는 산소를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 니트로기, 시아노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 탄소수 1 내지 30의 알키닐기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬기 및 탄소수 5 내지 30의 사이클로알킬기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
실시예
본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재인 화합물1을 합성하였다.
<반응식 1>
Figure 112017126798061-pat00033
상기 반응식 1을 참조하면, 먼저, 4-브로모디벤조퓨란 (2g, 8.1mmol) 및 아이오소벤젠-디아세테이트 (1.3g, 4.0mmol), 아이오딘 (1.03g, 4.0mmol) 을 아세트산무수물 10ml, 아세트산 10ml에 현탁 시킨후 소량의 황산을 첨가하고 질소기류 하에서 36시간 상온 교반하여 상기 화합물 1-A를 합성하였다.
다음, 상기 화합물 1-A (5g, 13.4mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (4.1g, 16.1mmol) 및 아세트산칼륨 (3.95g, 40.2mmol), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐디클로로메탄 (0.55g, 0.67mmol) 을 디옥산 150ml에 현탁 시킨 후 질소기류 하에서 12시간 환류 교반하여 상기 화합물 1-B를 합성하였다.
그 다음, 상기 화합물 1-B (5g, 13.4mmol), 상기 화합물 1-A (5g, 13.4 mmol) 및 탄산나트륨 (2.84g, 26.8mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (0.77g, 0.67mmol) 을 디옥산 100ml, 증류수 50ml에 현탁 시킨 후 질소기류 하에서 12시간 환류 교반하여 상기 화합물 1-C를 합성하였다.
그 다음, 상기 화합물 1-C (3g, 6.10mmol) 를 100ml 테트라하이드로퓨란에 용해시키고 -78℃로 냉각한다. 2M n-부틸리튬 (5.85ml, 14.6mmol) 을 천천히 적하 시키고 2.5시간 동안 교반하고, -78℃에서 디페닐페스핀 클로라이드 (3.23g, 14.6mmol) 를 천천히 적하시키고 위 반응물의 온도를 상온으로 유지시키면서 12시간 교반하여 상기 화합물 1을 합성하였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 열분해온도 측정 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 화합물 1이 약 484°C에서 분해되는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 고온에서도 안정적임을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 열량변화 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 화합물 1의 유리전이 온도가 약 142°C임을 알 수 있다. 이는 종래의 전자수송층 재료의 유리전이온도인 79°C보다 약 두배 높은 온도이다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 고온에서도 전자수송 능력을 유지할 수 있음을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 산화 전위 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 화합물 1의 HOMO 에너지 준위가 -5.90eV이고 LUMO에너지 준위가 -2.22eV로, HOMO에너지 준위와 LUMO에너지 준위의 차이가 큰 것을 알 수있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 효과적으로 정공의 이동을 저지할 수 있음을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 UV-vis 흡수 스펙트럼 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 화합물 1의 밴드갭 에너지가 6.68eV임을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 청색 인광 발광 소자에 적용하기에 적합함을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재의 저온 PL 스펙트럼 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 화합물 1의 삼중항 에너지가 2.95.eV임을 알 수 있다. 이는 청색 인광 발광 소자에 적용하기 위한 삼중항 에너지인 2.80eV 보다 높은 값으로, 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 청색 인광 발광 소자에 적용 가능함을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재는 높은 열적 안정성 및 높은 삼중항 에너지를 가짐으로써 청색 인광소자 및 반도체 소자에 적용가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 유기반도체 소재를 포함하는 유기 전자 소자를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 및 휘도 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상기 유기발광소자의 전압이 증가함에 따라 휘도가 증가함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 휘도에 따른 외부양자효율 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상기 유기발광소자의 휘도가 증가함에 따라 외부양자효율이 감소하나 10000 cd/m3의 강한 휘도에서도 약 15% 이상을 유지함을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 EL 스펙트럼 그래프이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재를 전자수송 물질로 이용한 유기발광소자가 청색인광을 발현함을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재가 청색인광 소자에 적용 가능함을 의미한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 시간에 따른 휘도 변화량 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재를 전자수송 물질로 이용한 유기발광소자가 장시간 가동되더라도 약 50% 이상의 휘도를 유지함을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전자 소자를 장시간 가동할 수 있음을 의미한다.
도 6내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전자 소자는 본 발명의 일실시예에 따른 유기반도체 소재를 이용함으로써 높은 열적 안정성 및 높은 삼중항 에너지를 가질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1의 구조를 가지는 전자수송용 유기반도체 소재:
    [화학식 1]
    Figure 112020077067610-pat00034

    이때, 상기 X1 또는 X2는 각각 서로 독립적으로 산소(O) 또는 황(S)이고, 상기 R1 또는 R2는 각각 서로 독립적으로 플루오로피리딘기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기, 다이페닐포스핀 옥사이드기 또는 페닐테트라진기를 포함하고,
    상기 R1 또는 R2가 플루오로피리딘기, 다이페닐싸이아졸기, 다이페닐옥사졸기, 트리페닐다이아졸기, 페닐싸이아다이아졸기, 페닐옥사다이아졸기 또는 페닐테트라진기인 경우, R1 또는 R2의 결합 부위는 탄소 원자임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플루오로피리딘기는 하기 화학식 4로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 4]
    Figure 112017126798061-pat00037
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다이페닐싸이아졸기는 하기 화학식 5로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 5]
    Figure 112017126798061-pat00038
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다이페닐옥사졸기는 하기 화학식 6으로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 6]
    Figure 112017126798061-pat00039
  7. 제1항에 있어서,
    상기 트리페닐다이아졸기는 하기 화학식 7로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 7]
    Figure 112017126798061-pat00040
  8. 제1항에 있어서,
    상기 페닐싸이아다이아졸기는 하기 화학식 8로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 8]
    Figure 112017126798061-pat00041
  9. 제1항에 있어서,
    상기 페닐옥사다이아졸기는 하기 화학식 9로 표시되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 9]
    Figure 112017126798061-pat00042
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 다이페닐포스핀 옥사이드기는 하기 화학식 14로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 14]
    Figure 112017126798061-pat00047
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 페닐테트라진기는 하기 화학식 16으로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재:
    [화학식 16]
    Figure 112020077067610-pat00049
  17. 제1항에 있어서,
    상기 플루오로피리딘기, 상기 다이페닐싸이아졸기, 상기 다이페닐옥사졸기, 상기 트리페닐다이아졸기, 상기 페닐싸이아다이아졸기, 상기 페닐옥사다이아졸기, 상기 다이페닐포스핀 옥사이드기 또는 상기 페닐테트라진기에 치환기가 치환 또는 비치환되고, 상기 치환기는-OH, -NR3R4, -CONR3R4, -COR5, -COOR6(여기서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R5는 수소, 히드록시기, 할로겐, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이고; R6는 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기이다), 탄소수 1 내지 30의 히드록시알킬기, 질소 또는 산소를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 할로겐, 니트로기, 시아노기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 탄소수 1 내지 30의 알키닐기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬기 및 탄소수 5 내지 30의 사이클로알킬기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기반도체 소재.
  18. 제1항의 유기반도체 소재를 포함하는 유기 전자 소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101236A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 건국대학교 산학협력단 3-플루오르피리딘 기반 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전자소자

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100681027B1 (ko) 2006-01-16 2007-02-09 엘지전자 주식회사 전계발광소자 및 전자전달 화합물
JP4829722B2 (ja) * 2006-08-31 2011-12-07 三井化学株式会社 有機電界発光素子および芳香族化合物
EP2395573B1 (en) * 2009-02-06 2019-02-27 Konica Minolta Holdings, Inc. Organic electroluminescent element, and illumination device and display device each comprising the element
US7893430B2 (en) * 2009-02-26 2011-02-22 Battelle Memorial Institute OLED devices
TWI492944B (zh) * 2010-05-21 2015-07-21 Semiconductor Energy Lab 三唑衍生物，以及使用此三唑衍生物之發光元件、發光裝置、電子裝置與照明裝置
KR102070539B1 (ko) * 2010-07-08 2020-01-28 유디씨 아일랜드 리미티드 질소 결합된 5원 복소환 고리로 치환된 디벤조푸란 및 디벤조티오펜의 유기 전자 소자에서의 용도
TWI520952B (zh) * 2010-11-18 2016-02-11 半導體能源研究所股份有限公司 二唑衍生物，及使用該二唑衍生物之發光元件，發光裝置，電子裝置，和照明裝置
EP2655339A1 (en) * 2010-12-21 2013-10-30 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electronic device including a pyrimidine compound
KR101559431B1 (ko) * 2011-05-20 2015-10-15 주식회사 엠비케이 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기 광소자
KR20120129733A (ko) * 2011-05-20 2012-11-28 (주)씨에스엘쏠라 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기 광소자
KR101474797B1 (ko) * 2011-08-08 2014-12-19 제일모직 주식회사 유기광전자소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
TWI727297B (zh) * 2011-08-25 2021-05-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置，照明裝置以及新穎有機化合物
JP5857754B2 (ja) * 2012-01-23 2016-02-10 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、表示装置及び照明装置
US20150034927A1 (en) * 2012-02-10 2015-02-05 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Material for organic electroluminescent element, and organic electroluminescent element using same
KR101826730B1 (ko) * 2012-02-14 2018-02-08 덕산네오룩스 주식회사 오원자 헤테로 고리를 포함하는 유기전기소자용 화합물, 이를 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치
JP6230868B2 (ja) * 2012-10-22 2017-11-15 コニカミノルタ株式会社 透明電極、電子デバイスおよび有機エレクトロルミネッセンス素子
KR102090707B1 (ko) * 2013-02-25 2020-03-19 삼성디스플레이 주식회사 파이렌계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20130083887A (ko) * 2013-07-03 2013-07-23 주식회사 엘지화학 새로운 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자
CN104726090A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 海洋王照明科技股份有限公司 双极性蓝光磷光主体材料及其制备方法和有机电致发光器件
KR101788094B1 (ko) * 2014-01-09 2017-10-19 제일모직 주식회사 유기 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
JP6789825B2 (ja) * 2014-04-30 2020-11-25 メルク パテント ゲーエムベーハー 電子素子のための材料
CN106459018B (zh) * 2014-05-05 2022-01-25 默克专利有限公司 用于有机发光器件的材料
US20170244049A1 (en) * 2014-05-14 2017-08-24 President And Fellows Of Harvard College Organic light-emitting diode materials
KR101714509B1 (ko) * 2014-11-28 2017-03-09 주식회사 랩토 디벤조-벤지미다졸 유도체 및 이를 포함한 유기 전계발광 소자
CN106316925A (zh) * 2015-06-26 2017-01-11 上海和辉光电有限公司 一种有机电致发光化合物及其应用
KR102625861B1 (ko) * 2016-06-28 2024-01-17 삼성디스플레이 주식회사 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101236A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 건국대학교 산학협력단 3-플루오르피리딘 기반 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전자소자

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