KR20130086733A

KR20130086733A - 이미다졸 유도체 및 이를 포함한 유기전계 발광소자

Info

Publication number: KR20130086733A
Application number: KR1020120007631A
Authority: KR
Inventors: 심나영; 신선호; 장여울; 이태금
Original assignee: (주)위델소재
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-08-05

Abstract

본 발명은 신규한 이미다졸 유도체 및 이를 포함한 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명에 따른 이미다졸 유도체는 합성과정이 경제적이면서도, 본 발명에서 제안하는 구조로 인하여 용액 공정이 가능하고 전자의 수송 능력이 우수하며, 유리전이온도가 높아 열적 전기적으로 안정하여 소자의 보전 및 구동시 결정화 발생 현상이 적고, 소자의 수명을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이미다졸 유도체를 포함하는 유기전계 발광소자는 발광효율이 높고, 휘도의 반감 수명이 길며, 고색순도의 장점을 갖는다.

Description

이미다졸 유도체 및 이를 포함한 유기전계 발광소자 { IMIDAZOLE DERIVATIVE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME }

본 발명은 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신규한 이미다졸 유도체, 용액공정이 가능한 전자 전달 소자용 재료에 관한 것이다.

최근 차세대 평면 디스플레이로 각광을 받고 있는 유기전계 발광소자는 액정 디스플레이에 비해 낮은 구동전압, 빠른 응답 속도, 높은 효율 및 시야각이 넓다는 장점을 가지고 있기 때문에 이에 대한 연구 개발이 활발이 이루어 지고 있다.

디스플레이 소자의 기본적인 성능을 나타내는 기준은 구동전압, 소비전력, 효율, 휘도, 콘트라스트, 응답시간, 수명, 디스플레이색 (색좌표) 및 색순도 등이 있다. 비발광형 디스플레이 소자 중 하나인 LCD는 가볍고, 소비전력이 적은 이점이 있어 현재 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 응답시간, 콘트라스트, 시야각 등의 특성이 만족할 수 있는 수준에 도달하고 있지 않고, 개선의 여지가 아직 많다. 따라서 이러한 문제점을 보완할 수 있는 차세대 디스플레이 소자로서 유기 전기 발광 소자(Organic Light-Emitting Diode, 이하, OLED)가 주목받고 있다. OLED는 자체 발광형 디스플레이 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠른 장점이 있다.

일반적인 유기 발광 소자는 유기물 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합 에너지를 가지는 여기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터 특정한 파장의 빛이 발생하는 원리를 이용한 자발광 소자다.

유기전계 발광소자는 1965년에 Pope 등에 의해 안트라센의 단결정으로부터 유기 발광물질이 처음 발견된 이래로, 1987년 코닥사의 Tang에 의해 유기 재료를 정공 수승층과 발광층으로 나눈 기능 분리형의 적층 구조를 갖는 유기 발광 다이오드가 제안된 이후, “적층형?소자에 의한 저전압 구동 유기 EL 소자”(C.W.Tang, S.A.Vanslyke, Applied Physics Letters, 1987, 51, 913) 지금까지 다양한 종류의 유기 재료를 포함하는 발광 소자용 재료들이 개발되고 있다.

이러한 발광 재료는 크게 형광과 인광으로 나뉘며, 발광층 형성 방법은 형광 호스트(Host)에 인광(Dopant)을 도핑하는 방법과 형광 호스트에 형광 (Dopant)을 도핑하여 양자효율을 증가시키는 방법 및 발광체에 도판트 (DCM, Rubrene, DCJTB 등)를 이용하여 발광파장을 장파장으로 이동시키는 방법 등이 있다. 이러한 도핑을 통해 발광 파장, 효율, 구동전압, 수명 등을 개선하려하고 있다.

일반적인 유기전계 발광소자의 구조는 양극, 정공을 양극으로부터 받아들이는 정공 주입층(HIL), 정공을 이송하는 정공 수송층(HTL), 정공과 전자가 결합하여 빛을 내는 발광층(EML), 전자를 음극으로부터 받아들여 발광층으로 전달하는 전자 수송층(ETL), 그리고 음극으로 구성되어 있다. 진공증착법에 의해 형성된 이러한 박막 구조는 정공과 전자의 이동 속도를 조절하여 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하여 발광효율을 높일 수 있게 한다.

OLED의 특성에서 가장 중요한 요소 중 하나는 발광효율이다. 발광효율을 향상시킬 수 있는 방법으로는 내부양자효율을 증가시키는 방법과 외부양자효율을 증가시키는 방법이 있다. 외부양자효율을 향상시키는 방법으로는 발광효율을 증가시키는 연구가 이루어지고 있고, 내부양자효율을 증가시키는 방법으로는 에너지 준위와 전하의 운반속도를 조절하여 발광층에서 많은 전자와 정공이 결합하도록 하는 방법, 발광층에서 결합한 전자와 정공이 발광에 많이 기여할 수 있도록 두 종류의 활성제, ETL (Electron Transport Layer)과 HTL (Hole Transport Layer)을 사용하거나 인광 물질을 사용하는 방법 등에 의하여 발광효율을 증가시키는 방법이 연구되고 있다. OLED에서 발광효율이 증가하는 직접적인 원인은 발광층에 주입된 전자와 정공이 증가하는 경우, 발광층에 주입된 전자와 정공의 결합효율이 증가하는 경우, 발광층에서 발광된 빛이 외부로 방출되는 효율이 증가하는 경우 등에서 나타날 수 있다. 그중에 두 번째 경우를 향상시켜 주는 물질이 전자수송재료 (ETL)이다.

지금까지 알려진 대표적인 ETL (Electron Transport layer) 재료로는 Alq3, Triazole계, Oxadiazole계 등이 있었다. 이들 재료는 공통적으로 triazine, oxadiazole 그리고 triazole과 같이 전자 친화도가 높은 부분을 포함한다. 하지만 최근 들어 전하 이동도(Electron mobility)가 우수한 여러 가지 ETL 재료들이 보고되고 있다. 물성적으로 hole에 비해 electron에 대한 전하 주입 및 수송 능력을 가지는 물질에 대한 연구는 아직 미진하다. 현재 OLED 소자에서는 대부분 hole-rich한 경우가 많으며, 따라서 양자효율을 높이고, 양 전하간의 균형을 맞추기 위해서는 이 부분에 대한 연구가 많이 필요하다. ETL은 전자 수송 기능뿐만 아니라 또한 hole의 cathode로의 직접적인 유출을 방지하기 위해 HBL (Hole blocking layer) 또는 EIL 기능을 동시에 수행하기도 한다. 그러나 흔히 또 다른 buffer layer로 추가하여 설계한다. 독립적으로 LiF, BaF₂, CaF₂, Lithium carboxylate 등이 EIL 층으로 사용된다.

본 내용의 재료는 용액 공정이 가능한 장점을 지닌다. 용액공정은 프린팅과 같이 상압에서 대면적 공정이 가능하여 낮은 가격으로 제품의 제조가 가능하다.

여기서 용액 공정이라 함은 실험방법에 사용된 스핀 코팅에 한정하겠다. 스핀코팅은 장치가 간단하고 막의 두께를 균일하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 용액의 점도, 기판의 회전속도를 조절함으로써 막의 두께를 조절할 수 있다. 또한 기공의 크기, 기공의 부피 표면적과 같은 미세구조를 제어하기가 용이하기 때문에 널리 이용되고 있다.

스핀코팅 공정은 deposition, spin-up, spin-off, evaporation과 같은 단계로 구분할 수 있다. Deposition 단계에서는 과량의 액체가 정지하거나 천천히 돌고 있는 기판 위에 옮겨진다. 이때 액체의 양은 코팅에 필요한 양보다 훨씬 많다. Spin-up 단계에서는 액체가 회전하는 기판에 의해서 발생하는 원심력 때문에 방사상으로 바깥쪽으로 퍼져나간다. Spin-up 단계에서는 기판을 덮고 있는 과량의 액체는 기판 주변으로 흘러서 막의 두께를 얇게 하고 균일하게 한다. 막의 두께가 얇아짐에 따라서 흐름에 대한 저항이 커지고 비휘발성 물질의 농도가 점도를 증가시키므로 과량 액체의 흐름은 느려지게 된다. 마지막인 evaporation 단계에서는 증발에 의해서 막의 두께가 얇아지게 된다.

이러한 특징에도 불구하고 스핀코팅은 적층 구조로 제작하는 것이 쉽지 않다. 그 이유는 습식 방법으로 막을 형성해 주기 때문인데, 즉, 일차 코팅 박막층을 갖고 있는 기판 위에 2차 박막을 형성하기 위해 2차 박막용 재료를 녹인 용액을 떨어뜨리면서 문제가 발생하기 시작할 수 있다. 이는 2차 박막용 재료를 녹여준 용매에 의해 1차 박막층이 녹거나 미세하게 부푸는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 각 박막층 위에 코팅을 해 줄 때 사용하는 용매의 선별이 중요하다. 그러한 완충층의 구성성분이 가교결합 등에 의한 불용성이 아닌 경우 대부분 위에서 말한 문제가 발생되므로 기본적인 안정성이 떨어진다. 이러한 문제를 해결하기 발광층을 쉽게 녹이지 않는 알코올 또는 물에 녹는 ETL 물질을 합성하여 문제를 해결하려한 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이미다졸 유도체 화합물을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 이미다졸 유도체 화합물을 포함하는 유기전계 발광소자도 제공한다.

목적 달성을 위해 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체를 제공한다.

화학식 1

1-a 1-b

상기 X1은 수소 원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 알릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기에서 선택되며 ;

상기 R1 및 R4 는 동일 또는 상이한 것으로, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기에서 선택되며 ;

상기 Ar1 은 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 염소, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 25의 아릴렌기 및 4내지 25의 헤테로아릴렌기 중에서 선택된 어느 하나이며 ;

상기 L1은 이온 또는 염으로 수소원자, 질소원자, 산소원자, 인원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 30의 알킬기에서 선택되어진다.

화학식 2

2-a 2-b

상기 R1 및 R12 는 동일 또는 상이한 것으로, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기에서 선택되며 ;

본 발명에 따른 이미다졸 유도체 화합물은 합성과정이 경제적이면서도, 본 발명에서 제안하는 염이나 이온 형태로 용액 공정이 가능한 장점이 있으며, 유리전이온도가 높아 열적 전기적으로 안정하여 소자의 보전 및 구동시 결정화 발생 현상이 적고, 소자의 수명을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 이미다졸 유도체를 포함하는 유기전계 발광소자는 발광효율이 높고, 휘도의 반감 수명이 길며, 고색순도의 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 유기전계 발광소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2은 ETL을 메탄올에 녹여 용액공정으로 제작한 구조로 ITO (120 nm) / G-PEDOT:PSS (60 nm) / EML (PVK : 8 wt% dopant) (40 nm) / ETL (30 nm) / EIL (LiF) (2 nm) / Al (120nm) 형태이다.
도 3내지 5는 본 발명의 화합물 5로 표시되는 화합물의 UV-Vis, PL, CV 스펙트럼이다. 합성된 화합물 5의 특성 평가는 다음과 같다. 최대 흡수 파장이 367nm, 최대 발광 파장이 509nm이며, 순환 전압전류법으로 에너지 레벨 측정 결과 HOMO 에너지 레벨은 5.76eV, LUMO 에너지 레벨은 2.90eV이다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체를 제공한다.

화학식 1

1-a 1-b

화학식 2

2-a 2-b

상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체는 염이나 이온 형태를 갖음으로써, 용액공정이 가능한 효과를 제공한다.

본 발명에 따른 이미다졸 유도체는 상기 화학식 1내지 2의 R1 및 R12 가 동일 또는 상이한 것으로, 각각 수소원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기 일 수 있으며, 구체적으로 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 피리딜기 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 및 N,N-디페닐아미노기 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 이미다졸 유도체는 상기 화학식 1내지 2의 Ar1 가 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 25의 아릴렌기 및 4내지 25의 헤테로아릴렌기 일 수 있으며, 구체적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 피리딜렌기, 퀴놀리닐렌기 및 이소퀴놀리닐렌기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 이미다졸 유도체는 상기 화학식 1내지 2의 L1 이 이온 또는 염으로 수소원자, 질소원자, 산소원자, 인원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 30의 알킬기 일 수 있으며, 구체적으로 암모늄 클로라이드, 소듐(III)옥소포스페이트(I) 다이옥사이드, 트라이메틸암모늄 브로마이드 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 또한 상기 이미다졸 유도체를 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.

상기 유기전계 발광소자는 전술한 화학식 1내지 2의 이미다졸 유도체 화합물을 포함하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는 통상의 유기전자소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.

구체적으로 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 전극, 제 2 전극 및 이들 전극 사이에 1 층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층의 적어도 1층 이상이 상기 이미다졸 유도체를 포함한다.

도 1을 참조하면, 상기 유기물층은 정공 주입층(Hole Injection Layer), 정공 수송층(Hole Transport Layer), 발광층(Electroluminescence Layer), 정공 저지층(Hole Blocking Layer), 전자 수송층(Electron Transport Layer) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer)을 포함할 수 있고, 필요에 따라 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입중 중에서 한 개 또는 두 개 이상의 층이 생략된 상태로 사용할 수 있다.

상기 화학식 1내지 2로 표시되는 이미다졸 유도체는 그 치환기에 따라서 상기 정공 주입층(Hole Injection Layer), 정공 수송층(Hole Transport Layer), 발광층(Electroluminescence Layer), 정공 저지층(Hole Blocking Layer), 전자 수송층(Electron Transport Layer) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer) 중에서 1 이상의 유기물층에 포함될 수 있으며, 특히, 상기 화학식 1내지 2로 표시되는 이미다졸 유도체는 우수한 전기적 특성 및 전자 수송 특성을 보이므로 전자 수송층에 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자의 구조는 도 1 에 예시되어 있으나, 이들 구조에만 한정된 것은 아니다. 상기 유기전계 발광소자는 당 업계에서 통상적으로 사용하는 방법에 의하여 제조할 수 있으며, 비제한적 예로 스퍼터링(sputtering) 이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 공지의 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공 저지층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착 시킴으로써 제조될 수 있다.

이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기발광소자를 만들 수도 있다. 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공 저지층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.

상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 티타늄 산화물 (TiO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiAl 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

정공주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 또한 양극과의 표면 접착력이 좋으며, 양극의 표면 거칠기를 완화해줄 수 있는 평탄화 능력이 있는 물질이 바람직하다. 그리고 발광층의 밴드갭보다 큰 HOMO와 LUMO 값을 갖는 물질이 바람직하다. 또한 화학 구조적으로 열적 안정성이 높은 물질이 바람직하다. 정공주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

정공수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 발광층의 밴드갭보다 큰 HOMO와 LUMO 값을 갖는 물질이 적합하다. 또한 화학 구조적으로 열적 안정성이 높은 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송 받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 청색 계열의 ADN 또는 MADN(2-methyl-9,10-di(2-napthyl)anthracene) 및 DPVBi, BAlq 등과 녹색 계열의 Alq3 및 기타의 안트라센, 파이렌, 플루오렌, 스파이로(spiro) 플루오렌, 카바졸, 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열로 표시되는 화합물 및 고분자성의 폴리(p-페닐렌비닐렌), 폴리스파이로, 폴리플루오렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

정공 저지층 물질로는 발광의 HOMO 값보다 큰 물질이 적합하다. 또한 화학 구조적으로 열적 안정성이 높은 물질이 적합하다. 구체적인 예로 TPBi와 BCP가 주로 이용되며, CBP와 PBD 및 PTCBI, BPhen 등이 사용될 수 있으며, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 또한 화학 구조적으로 열적 안정성이 높은 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다. 본 발명에 따른 이미다졸 유도체 화합물은 평면 패널 디스플레이, 평면 발광체, 조명용 면발광 OLED의 발광체, flexible 발광체, 복사기, 프린터, LCD 백라이트, 계량기 광원, 디스플레이판, 유기태양전지(OSC), 전자종이(e-Paper), 유기감광체(OPC) 및 유기트랜지스터 (OTFT) 등을 비롯한 유기전자소자에서도 유기발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.

합성예 1 : 화합물 1의 제조

[화합물 A1]

건조된 둥근 플라스크에 벤젠-1,2-다이아민 (5g, 46.24mmol) 1.0eq, 증류수에 녹인 소듐 하이드로설파이트 (8g, 46.24mmol) 1.0eq, 다이메틸폼아이드 40mL를 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 벤즈알데하이드 (4.9mL, 46.24mmol) 1.0eq을 드랍하고 반응혼합물을 90?에서 12시간 환류 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 디클로로메탄과 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 에탄올로 재침전한 후 필터로 분리하여 화합물 A1 (6.7g,75%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃):σ2.81(s,1H,N-H),8.36(t,2H),7.70(t,2H),

7.48~7.50(t,3H),7.21(m,2H)

[화합물 A2]

건조된 둥근 플라스크에 화합물A1 (5g, 25.74mmol)1.0eq, 포타슘 터트-부톡사이드 (5.77g, 51.48mmol)2.0eq, 테트라히드로퓨란 100m를 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 1,6-다이브로모헥산 (20mL, 128.7mmol)5.0eq을 드랍하고 반응혼합물을 40?에서 12시간 환류 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 디클로로메탄과 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트와 헥산으로 여액층을 컬럼으로 분리하여 화합물 A2 (7.8g, 85 %)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃):σ7.62~7.69(m,2H),7.48~7.50(d,5H),

7.21~7.26(m,2H),3.73(q,2H),3.30(q,2H), 1.77~1.79(m, 4H), 1.29(m, 4H)

[화합물 1]

건조된 둥근플라스크에 화합물 A2 (5g, 14mmol) 1eq, 소듐아자이드 (1.950g, 30mmol) 1.5eq를 디메틸설폭사이드에 넣고 반응시킨다.

이후 감압증류하여 디메틸설폭사이드를 제거하고 리튬 알루미늄 하이드라이드 (1.128g, 30mmol) 1.5eq, 디-털트-부틸다이카보네이트 (6.548g, 30mmol) 1.5eq 를 테트라히드로퓨란에 넣고 반응시킨다.

반응이 종료되면 감압증류하여 테트라히드로퓨란을 제거하고 염산 3M, 과량의 디옥세인을 넣고 24시간 반응을 시킨 후 유기용매로 침전시켜 필터하여 화합물 1 (3.23g,70%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : 8.31(s,1H,NH3Cl), 7.62(m,2H), 7.5(m,5H), 7.1(m,2H), 3.73(m,2H), 3.33(m,2H), 2.03(m,2H), 1.77(m,2H), 1.29(m,4H)

합성예 2 : 화합물 2의 제조

[화합물 2]

건조된 플라스크에 화합물 A2 (5g, 14mmol) 1eq 와 과량의 트라이에틸 포스파이트를 넣고 140? 에서 16시간 환류 교반시킨다. 반응이 종료되면 감압증류하여 트라이에틸 포스파이트를 제거하고 감압 증류된 혼합물을 컬럼으로 분리한 뒤 브로모트라이메틸실렌 (8.5mL, 80mmol) 5.7eq 와 디스틸된 메틸렌 클로라이드 50mL를 넣고12시간 실온에서 반응시킨 후 감압증류하여 메틸렌 클로라이드를 제거하고 메탄올 50mL을 넣고 12시간 실온에서 다시 반응시킨다. 반응이 종료되면 감압증류하여 메탄올을 제거하고 물로 침전을 잡아 0.22um 의 셀롤로오스 필름으로 필터하여 화합물을 얻는다. 그 후 건조된 플라스크에 화합물과 소듐카보네이트 0.2M 수용액, 디메틸포름아마이드를 넣고 80? 에서 12시간 환류 교반시킨다.

이후 아세톤으로 세척한 뒤 50℃ 에서 24시간 감압증류하여 화합물 2 (5.35g, 95%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : σ7.62~7.69 (m,2H) , 7.5(m,5H), 7.21~7.26(m,2H), 3.73(m,2H), 1.77(m,2H), 1.29(m,8H)

합성예 3 : 화합물 3의 제조

[화합물 3]

건조된 플라스크에 화합물 A2 (5g, 14mmol) 1.0eq를 테트라히드로퓨란에 녹인 후 10mL의 트리메틸아민을 넣고 24시간 상온에서 반응시킨다. 반응 중간에 침전물이 생기는데 이 때 물을 30~40 mL 넣고 녹여 반응시킨다.

이후 감압증류하여 물과 테트라히드로퓨란을 제거한 후 메탄올에 녹여 에테르로 침전시켜 화합물 3 (5.25g, 90%) 를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : σ7.69 (m,1H) , 7.62(m,1H), 7.48~7.5 (m,5H), 7.21-7.26(m,2H), 3.73(m,2H), 3.24~3.30(m,10H), 1.73-1.77(m,4H), 1.29(m,4H)

합성예 4 : 화합물 5의 제조

[화합물 B1]

건조된 둥근플라스크에

2-브로모-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 (5g, 18.30mmol) 1.0eq, 4-아미노바이페닐 (4.65g, 27.45mmol)1.5eq, 트리스(다이벤질디네아세톤)다이팔라듐(0) (335mg, 0.366mmol) 0.02eq, 트라이-터트-뷰틸포스핀 (74mg, 0.366mmol) 0.02eq 소듐 터트-부톡사이드 (2.6g, 27.45mmol) 1.5eq 을 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 무수 톨루엔 50ml을 넣어 85?에서 3시간 환류 교반을 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 증류수를 넣어 반응을 종료하여 다이에틸 에테르와 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트와 헥산으로 여액층을 컬럼으로 분리하여 화합물 B1 (5.3g, 80%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): σ9.77 (s, 1H, N-H), 7.81 (q, 1H), 7.75 (q, 2H), 7.38~7.59 (m, 8H), 7.28 (m, 1H), 6.75 (d, 1H), 6.52~6.58 (m, 3H), 1.67 (s, 6H)

[화합물 B2]

건조된 둥근플라스크에 4-브로모벤즈알데하이드 (3.84g, 20.745mmol) 1.5eq, B1 (5g, 13.83mmol) 1.0eq, 트리스(다이벤질디네아세톤)다이팔라듐(0) (0.25g, 0.276mmol) 0.02eq, 트라이-터트-뷰틸포스핀 (0.17g, 0.83mmol) 0.06eq 소듐 터트-부톡사이드 (2g, 20.7mmol) 1.5eq 을 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 무수 톨루엔 100ml을 넣어 110?에서 6시간 환류 교반을 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 증류수를 넣어 반응을 종료하여 디클로로메탄과 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트와 헥산으로 여액층을 컬럼으로 분리하여 화합물 B2 (5g, 78%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) :σ 9.87 (s,1O=H) , 7.84(m,1H), 7.75 (m,2H), 7.3.~7.59(m,10H), 7.28(m,1H), 6.75(d,1H), 6.52~6.65(m,5H), 1.67(s,6H)

[화합물 B3]

벤젠-1,2-다이아민 (1.6g, 15.035mmol)1.0eq, B2 7g(15.035mmol)1.0eq를 넣고 B1과 같은 방법으로 합성하여 화합물 B3 (7.15g, 86%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : σ12.81 (s,1N-H) , 7.70~7.90(m,7H), 7.21~7.59 (m,11H), 6.75(d,1H), 6.52~6.58(m,5H), 1.67(s,6H)

[화합물 B4]

B3 (6g, 10.836mmol) 1.0eq, 1,6-다이브로모헥산 (8.26mL, 10.836mmol) 5.0eq를 넣고 A2와 같은 방법으로 합성하여 화합물 B4 (6g, 78%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : 7.84~7.90 (m,3H) , 7.69~7.75(m,3H), 7.48~7.62 (m,4H), 7.38~7.46(m,5H), 7.21~7.28(m,3H), 6.75(d,1H), 6.5~6.58(m,5H), 3.73(m,2H), 3.30(m,2H), 1.67~1.79(m,10H), 1.29(m,4H)

[화합물 5]

B4 (5g, 6.976mmol) 1eq 를 이용하여 화합물 2 방법과 동일한 방법으로 합성하여 화합물 5 (4.95g, 93%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) : σ7.84~7.90 (m,3H) , 7.69~7.75(m,3H), 7.48~7.62 (m,4H), 7.38~7.48(m,6H), 7.21~7.28(m,3H), 6.75(d,1H), 6.52~6.58(m,5H), 3.73(m,2H), 1.67~1.79(m,10H), 1.29~1.30(m,6H)

합성예 5 : 화합물(중간체) C-1의 제조

[화합물 C-1]

건조된 둥근플라스크에 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸(5.9g, 18.30mmol) 1.0eq, 아닐린 (2.56g, 27.45mmol)1.5eq, 트리스(다이벤질디네아세톤)다이팔라듐(0) (335mg, 0.366mmol) 0.02eq, 트라이-터트-뷰틸포스핀 (74mg, 0.366mmol) 0.02eq 소듐 터트-부톡사이드 (2.6g, 27.45mmol) 1.5eq 을 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 무수 톨루엔 50ml을 넣어 85?에서 3시간 환류 교반을 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 증류수를 넣어 반응을 종료하여 다이에틸 에테르와 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트와 헥산으로 여액층을 컬럼으로 분리하여 화합물 C-1 (5.8g, 81%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃):σ9.77(s,1H,N-H),8.19(m,1H),7.53~7.55(m,3H),

7.20~7.33(m,9H),6.98~7.08(m,2H),6.60(d,1H),6.20(q,1H)

합성예 6 : 화합물(중간체) C-2의 제조

[화합물 C-2]

건조된 둥근플라스크에 1-브로모나프탈렌 (3.79g, 18.30mmol) 1.0eq, 아닐린 (2.56g, 27.45mmol)1.5eq, 트리스(다이벤질디네아세톤)다이팔라듐(0) (335mg, 0.366mmol) 0.02eq, 트라이-터트-뷰틸포스핀 (74mg, 0.366mmol) 0.02eq 소듐 터트-부톡사이드 (2.6g, 27.45mmol) 1.5eq 을 넣고 질소를 충분히 충진 시킨 후 무수 톨루엔 50ml을 넣어 85?에서 3시간 환류 교반을 시킨다.

이후 상온으로 냉각시키고 증류수를 넣어 반응을 종료하여 다이에틸 에테르와 증류수로 추출한 뒤, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 여과된 유기층을 감압 농축하여 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트와 헥산으로 여액층을 컬럼으로 분리하여 화합물 C-2 (3.15g, 78%)를 얻었다.

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃):σ9.77(s,1H,N-H),8.03(t,1H),7.61(m,1H),

7.28~7.48(m,6H),7.15~7.16(t,2H),6.98(m,1H),6.55(m,1H)

실시예1 : 유기전계발광소자 제작

유리에 Indium-Tin-Oxide Substrate (ITO)가 코팅된 기판을 사용하였다. ITO 유리 기판으로 가로, 세로 크기가 각각 20 × 20 mm 이고 두께는 0.5mm, 코팅된 ITO의 두께는 80nm, 표면 저항은 30 Ω/sq, 평균 거칠기 (root mean square)는 2 nm 이었다. HIL, EML, ETL을 모두 스핀코팅으로 박막을 제작하였다.

패터닝된 ITO 기판 위에 PEDOT:PSS 박막은 스핀코팅에 의해서 제조된다. 그리고 본 실험에서는 더 좋은 효율을 얻기 위해 글리세롤을 소량 첨가하여 혼합한 G-PEDOT:PSS를 이용하였다. PEDOT:PSS (4 ml)에 글리세롤 (240 mg)을 혼합하여 24시간 동안 교반하여 균일하게 혼합되도록 하였다. 이 용액을 ITO 기판 위에 고르게 도포한 후, 5000 rpm에서 30초 동안 회전시켜 약 600Å두께로 코팅한 후 140 ℃의 핫플레이트에서 annealing하여 Roughness를 감소시켜 표면 막질을 개선시키는 것과 동시에 용매를 건조시켰다.

발광층은 스핀코팅 시에 점도 향상 및 소자 성능 향상을 위해 고분자 계열의 HIL, HTL로 사용되는 PVK (0.100 g)를 호스트로 하고 녹색 도펀트 (8 wt%)를 혼합하여 톨루엔 (10 ml)에 녹여 24시간 교반한 용액을 사용하였다. 형성된 박막의 두께는 1000 rpm에서 약 200Å으로 비교적 얇게 적층되었다. 박막이 형성된 기판을 핫플레이트를 이용해 130 ℃에서 10분간 annealing하였다.

전자수송층은 화합물 5(5 wt%)를 메탄올 (3 ml)에 녹여 24시간 동안 교반시킨 후, 1500 rpm에서 300Å으로 적층하고, 90 ℃에서 10분 동안 annealing하였다. 여기에서 메탄올에 녹는 전자수송층을 사용한 이유는 EML을 녹이지 않는 용매를 이용해 ETL을 적층하기 위함이였다.

전자주입층 형성은 증착기의 진공이 1×10^-6 torr 이하로 유지되는 조건에서 약 20Å의 두께로 증착하였다. 음극은 약 1200Å의 두께로 증착하였다.

실시예2 : 유기전계발광소자 제작

상기 실시예1과 같은 방식으로 제작되었으며, 전자 수송층에 화합물2를 사용하였다.

비교예 : ITO (120 nm ) / G- PEDOT : PSS (60 nm ) / EML ( PVK : 8 wt % dopant ) (40 nm ) / TPBi (30 nm ) / EIL ( LiF ) (2 nm ) / Al (120 nm ) 형태이다.

비교예는 실시예의 소자구조에서 전자수송층에 TPBi를 사용한 것을 제외하고는 같게 OLED를 제작하였으며, 전기적 발광특성을 표 1에 나타내었다.

비교예 및 실시예 1 내지 2에서 제조한 유기전기 발광소자를 이용하여 특성평가를 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

여기서 구동전압의 단위는 V이고, 전류밀도의 단위는 mA/cm², 발광파장은 nm, 효율은 휘도와 전류밀도를 이용하여 계산하였으며 단위는 cd/A 이다.

	구동전압(V)	휘도(cd/m²)	효율(cd/A)	발광 파장(nm)
비교예 1	6.41	2534	3.12	510
실시예 1	6.2	2548	3.33	509
실시예 2	6.32	2543	3.88	508

01 기판
02 양극
03 음극
04 정공주입층
05 정공수송층
06 발광층
07 정공저지층
08 전자수송층
09 전자주입층

Claims

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체를 제공한다.

화학식 1

1-a 1-b

상기 X1은 수소 원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 알릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기에서 선택되며 ;
상기 R1 및 R4 는 동일 또는 상이한 것으로, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기에서 선택되며 ;
상기 Ar1 은 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 염소, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 25의 아릴렌기 및 4내지 25의 헤테로아릴렌기 중에서 선택된 어느 하나이며 ;
상기 L1은 이온 또는 염으로 수소원자, 질소원자, 산소원자, 인원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 30의 알킬기에서 선택되어진다.
본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 이미다졸 유도체를 제공한다.

화학식 2

2-a 2-b

상기 R1 및 R12 는 동일 또는 상이한 것으로, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기에서 선택되며 ;
상기 Ar1 은 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 카복실기, 에스테르기, 수산화기, 싸이올기, 설포닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 60의 인, 황, 염소, 산소, 규소, 질소 중 하나를 포함하는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 60의 할로아릴기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 싸이오알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 싸이오아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 1 내지 50의 알킬카보닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 아릴카보닐기, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 4 내지 25의 아릴렌기 및 4내지 25의 헤테로아릴렌기 중에서 선택된 어느 하나이며 ;
상기 L1은 이온 또는 염으로 수소원자, 질소원자, 산소원자, 인원자, 할로젠 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 30의 알킬기에서 선택되어진다.
제 1, 2항에 있어서,
상기 화학식의 R1 내지 R12는 각각 수소, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 피리딜기 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 및 N,N-디페닐아미노기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체
제 1, 2항에 있어서,
상기 화학식의 Ar1은 각각 수소, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 피리딜렌기, 퀴놀리닐렌기 및 이소퀴놀리닐렌기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체
제 1, 2항에 있어서,
상기 화학식의 L1은 각각 이온 또는 염으로 수소원자, 질소원자, 산소원자, 인원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 30의 알킬기 일 수 있으며, 구체적으로 암모늄 클로라이드, 소듐(III)옥소포스페이트(I) 다이옥사이드, 트라이메틸암모늄 브로마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체
제 4항에 있어서,
상기 화학식의 Ar1 에 할로젠 원소, 산소, 인, 황 등을 포함 혹은 비포함으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체
제 1, 2항에 있어서,
상기 화학식 1내지 2의 화합물이 하기 화합물 1 내지 18 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 화합물이나 같은 화합물이 아닐수도 있다.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기화학식에 기재된 이미다졸 유도체를 포함하는 전자 전달 소자용 재료
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
평면 패널 디스플레이, 평면 발광체, 조명용 면발광 OLED의 발광체, flexible 발광체, 복사기, 프린터, LCD 백라이트, 계량기 광원, 디스플레이판, 유기전계 발광소자(OLED), 유기태양전지(OSC), 전자종이(e-Paper), 유기감광체(OPC) 및 유기트랜지스터 (OTFT) 중에서 선택된 어느 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체
제 1 전극, 제 2 전극 및 이들 전극 사이에 1 층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층의 적어도 1층 이상이 상기 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 이미다졸 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
제 10항에 있어서,
상기 1 층 이상의 유기물층은 발광층을 포함하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
제 10항에 있어서,
상기 화합물을 용액 공정(soluble process)에 의해 상기 전자 수송층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.