KR20130135162A - 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 - Google Patents

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20130135162A
KR20130135162A KR1020130062389A KR20130062389A KR20130135162A KR 20130135162 A KR20130135162 A KR 20130135162A KR 1020130062389 A KR1020130062389 A KR 1020130062389A KR 20130062389 A KR20130062389 A KR 20130062389A KR 20130135162 A KR20130135162 A KR 20130135162A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
organic
electronic device
Prior art date
Application number
KR1020130062389A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101628438B1 (ko
Inventor
박태윤
장준기
홍성길
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20130135162A publication Critical patent/KR20130135162A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101628438B1 publication Critical patent/KR101628438B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 명세서는 유기 전자 소자의 수명, 효율, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 함질소 헤테로환 화합물 및 상기 화합물이 유기물층에 함유되어 있는 유기 전자 소자를 제공한다.

Description

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 {NITROGEN-CONTAINING HETEROCYCLIC COMPOUNDS AND ORGANIC ElECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다.
본 명세서는 2012년 5월 31일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0058692호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
유기 전자 소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기 전자 소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전기소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기물 반도체에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전자소자이다.
유기 전자 소자의 예로는 유기 발광 소자, 유기 태양전지, 유기 감광체(OPC), 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들은 모두 소자의 구동을 위하여 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질을 필요로 한다. 이하에서는 주로 유기발광소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기 전자 소자들에서는 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질이 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 물질은 기능에 따라, 발광 물질과 전하 수송 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다. 또한, 발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 한편, 발광 물질로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 물질로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다.
유기 발광 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기 발광 소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기 전자 소자에서도 마찬가지이다.
한국 공개특허공보 2007-0078724
이에 본 발명자들은 상기와 같은 이유로 치환기에 따라 유기 전자 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서는 하기 화학식 1로 표시되는 새로운 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
l 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이고,
n 및 o는 1 내지 4의 정수이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 치환 또는 비치환된 알케닐렌기; 또는 이종 원소로 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 또는 치환 또는 비치환된 알키닐기이고,
R11 및 R12는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
또한, 본 명세서는 제1 전극, 제 2전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서에 따른 새로운 함질소 헤테로환 화합물은 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 이용한 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자는 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1 내지 도 5는 본 명세서에 따른 유기 전자 소자의 구조를 예시한 단면도이다.
도 6은 본 명세서에 따른 화합물 4의 질량스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 7은 본 명세서에 따른 화합물 12의 질량스펙트럼을 나타낸 도이다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 l 및 m은 0 내지 3의 정수이다. 또 하나의 실시상태에 있어서, l+m≥1이다.
상기 화학식 1의 Ar은 하기의 구조에서 선택될 수 있다.
Figure pat00002
Ar에서 연결기가 아닌 기는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기가 치환될 수 있다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기 및 헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 스틸베닐기(stylbenyl), 스티레닐기(styrenyl)기 등의 아릴기가 치환된 알케닐기가 바람직하나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 에티닐, 프로피닐, 2-메틸-2프로피닐, 2-부티닐, 2-펜티닐 등의 알키닐기가 바람직하나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다.
화합물 중에 포함되어 있는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 및 알콕시기의 길이는 화합물의 공액 길이에는 영향을 미치지 않고, 다만 부수적으로 화합물의 유기 전자 소자에의 적용 방법, 예컨대 진공 증착법 또는 용액 도포법의 적용에 영향을 미칠 뿐이므로 탄소수의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 특히 시클로펜틸기, 시클로헥실기가 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 6 내지 60인 것이 바람직하다. 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 비페닐기, 트라이페닐기, 터페닐기, 스틸벤기 등의 단환식 방향족 및 나프틸기, 비나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오란텐(fluoranthene)기 등의 다환식 방향족등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종원자로 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조로서, 예로는
Figure pat00003
,
Figure pat00004
등이 있다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 열린 플루오레닐기의 구조를 포함하며, 여기서 열린 플루오레닐기는 2개의 고리 화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물이 연결이 끊어진 상태의 구조로서, 예로는
Figure pat00005
및
Figure pat00006
등이 있다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 50인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 6 내지 50인 것이 바람직하다. 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 단환식의 디아릴아민기, 치환 또는 비치환된 다환식의 디아릴아민기 또는 치환 또는 비치환된 단환식 및 다환식의 디아릴아민기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 6 내지 50인 것이 바람직하다. 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 알킬아민기 및 아랄킬아민기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기 중의 헤테로 아릴기는 전술한 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기, 알케닐렌기, 플루오레닐렌기, 및 헤테로아릴렌기는 각각 아릴기, 알케닐기, 플루오레닐기, 및 헤테로아릴기의 2가기이다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는, 전술한 아릴기, 알케닐기, 플루오레닐기, 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 치환된 아릴렌기라 함은, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 파이레닐기, 페난트레닐기, 페릴렌기, 테트라세닐기, 안트라세닐기 등이 다른 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 치환된 헤테로 아릴렌기라 함은, 피리딜기, 티오페닐기, 트리아진기, 퀴놀린기, 페난트롤린기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 카바졸기 및 이들의 축합헤테로고리기, 예컨대 벤조퀴놀린기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 디벤조티오페닐기 등이 다른 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 실릴기; 아릴알케닐기; 아릴기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 붕소기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 아릴아민기; 헤테로아릴기; 카바졸기; 아릴아민기; 아릴기; 플루오레닐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 시아노기 및 N, O, S 또는 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다. 이와 같은 화합물은 구조적 특이성으로 인하여 유기 전자 소자에서 유기물층으로 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시 상태에 있어서, R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 또는 치환 또는 비치환된 알키닐기인 것인 함질소 헤테로환 화합물이다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 메틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 에틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 시클로펜틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R9는 치환 또는 비치환된 시클로헥실기일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, R10은 치환 또는 비치환된 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R10은 치환 또는 비치환된 메틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R10은 치환 또는 비치환된 에틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R10은 치환 또는 비치환된 시클로펜틸기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, R10은 치환 또는 비치환된 시클로헥실기일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, R1 내지 R4는 수소일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, R5 내지 R8은 수소일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 나프틸렌기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은 메틸기로 치환된 플루오레닐렌기일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은
Figure pat00007
일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은
Figure pat00008
일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은
Figure pat00009
일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, Ar은
Figure pat00010
일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, l은 0 내지 3의 정수일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, l은 2일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, l은 1일 수 있다.
본 명세서의 실시 상태에 있어서, m은 0 내지 3의 정수일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, m은 2일 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, m은 1일 수 있다.
본 명세서에 따른 함질소 헤테로환 화합물은 하기 화합물 1 내지 화합물 18 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
또한, 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 전자 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송용 물질, 발광층 물질 및 전자 수송층 물질에 주로 사용되는 치환기를 상기 코어 구조에 도입함으로써 각 유기물층에서 요구하는 조건들을 충족시키는 물질을 합성할 수 있다.
상기 화학식 1의 함질소 헤테로환 화합물은 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물은 벤조이미다졸 화합물에 할로겐기가 치환된 Ar을 반응시켜 제조할 수 있다. 벤조이미다졸 화합물의 치환기 및 Ar을 필요에 따라 선택하여 상기 화합물 1 내지 화합물 18 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다.
본 명세서는 또한 상기 화학식 1의 함질소 헤테로환 화합물을 이용하는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 유기 전자 소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 유기 전자 소자는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시 상태에 있어서, 제1 전극, 제 2전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 주입 및 정공수송을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 주입층을 포함할 수 있고, 상기 정공 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 수송층을 포함할 수 있고, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 정공 수송층 및 정공 주입층을 포함할 수 있고, 상기 정공 수송층 및 정공 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물은 발광층의 호스트로서 포함될 수 있다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기 화합물, 금속 또는 금속화합물을 도판트로 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송 및 전자 주입을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 예에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 수송층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 예에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송층 및 전자 주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
이와 같은 다층 구조의 유기물층에서 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물은 발광층, 정공 주입/정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 또는 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층 등에 포함될 수 있다.
또 하나의 실시 상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층 이외에, 아릴아미노기, 카바졸기, 또는 벤조카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 태양전지일 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제 2전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 태양전지가 제공된다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 광활성층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 광활성층과 전자주개(electron donor) 및 전자 받개(electron acceptor)를 포함할 수 있으며, 상기 광활성층과 전자주개 또는 전자 받개는 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 정공은 전자 도너층을 통하여 양극으로 수송된다.
본 명세서의 실시상태에 있어서, 상기 유기 태양 전지는 부가적인 유기물층을 더 포함할 수 있다. 상기 유기 태양 전지는 여러 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기 트랜지스터일 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터가 제공된다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 트랜지스터는 전하발생층을 포함할 수 있고, 상기 전하발생층은 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 트랜지스터는 절연층을 포함할 수 있고, 상기 절연층은 기판과 게이트 위에 위치할 수 있다.
상기 유기 전자 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 전자 소자의 실시상태에 있어서, 도 1 내지 도 5에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(6), 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 3은 기판(1), 양극(2), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(6), 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 4는 기판(1), 양극(2), 발광층(5), 전자수송층(6), 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 5는 기판(1), 양극(2), 발광층(5), 음극(7)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다.
본 명세서의 유기 전자 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 함질소 헤테로환 화합물, 즉 상기 화학식 1의 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 전자 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 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 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호)
또한, 상기 화학식 1의 함질소 헤테로환 화합물은 유기 전자 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 전자 소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 명세서에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(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](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 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; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 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 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌 및 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따른 유기 전자 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물의 제조 방법 및 이들을 이용한 유기 전자 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예1 . 화합물 4의 제조
[화합물 A] [화합물 4]
Figure pat00014
화합물 A(20g, 75.2mmol)과 2,7-디브로모-1-나프탈렌(2,7-dibromo-1-naphthalene)(10.2g, 35.8mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 300ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 180ml를 첨가하고, Pd(PPh3)4(824mg, 2mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카겔에 흡착하여 컬럼하여 화학식 4(9.1g, 45%)얻었다.
MS:[M+H]+=568
제조예 2. 화합물 12의 제조
[화합물 A] [화합물 12]
Figure pat00015
화합물 A(20g, 75.2mmol)과 1,5-디브로모-1-나프탈렌(1,5-dibromo-1-naphthalene)(0.2g, 35.8mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 300ml에 완전히 녹인 후 2M의 탄산칼륨수용액 180ml를 첨가하고, Pd(PPh3)4(824mg, 2mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카겔에 흡착하여 컬럼하여 화학식 12(13.0g, 64%)을 얻었다.
MS:[M+H]+=569
실험예 1
ITO(인듐주석산화물)가 1000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fisher Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
상기 ITO 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(500Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (400Å), Alq3 (300Å) 및 제조예 1에서 제조된 화합물 4(200Å)를 순차적으로 열진공 증착하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자수송층을 차례로 형성시켰다.
상기 전자 수송층 위에 순차적으로 12Å의 두께의 리튬플루오라이드(LiF)와 2000Å의 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 전자 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착 시 진공도는 2 x 10-7~5 x 10-8 torr를 유지하였다.
상기와 같이 제작된 소자에 6V의 순방향 전계를 가하였을 때, 3200nit에 해당하는 녹색발광이 관측되었다.
실험예 2
상기 실험예 1의 화합물 4 대신, 상기 제조예 2에서 제조한 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
ITO(인듐주석산화물)가 1000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fisher Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
상기 ITO 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(500Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (400Å), Alq3 (300Å) 및 제조예 1에서 제조된 하기 화학식 B의 화합물 (200Å)을 순차적으로 열진공 증착하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자수송층을 차례로 형성시켰다.
[화학식 B]
Figure pat00016
상기 전자 수송층 위에 순차적으로 12Å의 두께의 리튬플루오라이드(LiF)와 2000Å의 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 전자 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착 시 진공도는 2 x 10-7~5 x 10-8 torr를 유지하였다.
상기와 같이 제작된 소자에 6V의 순방향 전계를 가하였을 때, 3200nit에 해당하는 녹색발광이 관측되었다.
하기 표 1에 상기 실험예 1, 실험예 2 및 비교예 1의 전압과 효율을 측정하여 비교한 결과를 나타내었다.
화합물 전압 (V) 효율 (cd/A)
실험예 1 화합물 4 4.35 7.05
실험예 2 화합물 12 4.80 7.10
비교예 1 화학식 B 5.12 4.30
상기 표 1에서 보는 바와 같이, R9 및 R10이 알킬기인 경우, R9 및 R10이 알릴기인 경우보다 낮은 구동전압 및/또는 높은 효율을 갖는다.
1 : 기판
2 : 양극
3 : 정공주입층
4 : 정공수송층
5 : 발광층
6 : 전자수송층
7 : 음극

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00017

    상기 화학식 1에 있어서,
    l 및 m은 각각 0 내지 3의 정수이고,
    n 및 o는 1 내지 4의 정수이며,
    Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 치환 또는 비치환된 알케닐렌기; 또는 이종 원소로 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    R1 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 또는 치환 또는 비치환된 알키닐기이고,
    R11 및 R12는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar은 하기의 구조에서 선택되는 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure pat00018

    Ar에서 연결기가 아닌 기는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 및 P 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기가 치환될 수 있다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 또는 치환 또는 비치환된 알키닐기인 것인 함질소 헤테로환 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 시클로알킬기인 것인 함질소 헤테로환 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 함질소 헤테로환 화합물은 하기의 화합물 1 내지 화합물 18 중 어느하나인 것인 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure pat00019

    Figure pat00020

    Figure pat00021

    .
  6. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 5 중 어느 하나의 항에 따른 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기발광소자, 유기태양전지, 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기 전자 소자.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 전자수송층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층 이외에, 아릴아미노기, 카바졸기, 또는 벤즈카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도판트로 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  14. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양 전지로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 광 활성층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  16. 청구항 14 있어서, 상기 유기물층은 전자 주개 및 전자 받개를 포함할 수 있으며, 상기 전자 주개 또는 전자 받개는 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기 전자 소자.
  17. 청구항 6에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 유기물층은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 전하 발생층을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
KR1020130062389A 2012-05-31 2013-05-31 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 KR101628438B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120058692 2012-05-31
KR20120058692 2012-05-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130135162A true KR20130135162A (ko) 2013-12-10
KR101628438B1 KR101628438B1 (ko) 2016-06-08

Family

ID=49982598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130062389A KR101628438B1 (ko) 2012-05-31 2013-05-31 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101628438B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031610A (ko) 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
JP2017178832A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 Jnc株式会社 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機ｅｌ素子
KR20200127860A (ko) 2019-05-02 2020-11-11 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200127858A (ko) 2019-05-03 2020-11-11 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210031369A (ko) * 2019-09-11 2021-03-19 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210106645A (ko) 2020-02-21 2021-08-31 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210131639A (ko) 2020-04-24 2021-11-03 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070078724A (ko) 2006-01-27 2007-08-01 주식회사 엘지화학 신규한 안트라센 유도체, 이의 제조방법 및 이를 이용한유기전기소자
KR20090072152A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 재단법인대구경북과학기술원 피렌 유도체 및 이를 이용한 유기전계발광소자
CN101875637A (zh) * 2009-11-13 2010-11-03 昆山维信诺显示技术有限公司 一种有机材料及其在有机电致发光器件中的应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070078724A (ko) 2006-01-27 2007-08-01 주식회사 엘지화학 신규한 안트라센 유도체, 이의 제조방법 및 이를 이용한유기전기소자
KR20090072152A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 재단법인대구경북과학기술원 피렌 유도체 및 이를 이용한 유기전계발광소자
CN101875637A (zh) * 2009-11-13 2010-11-03 昆山维信诺显示技术有限公司 一种有机材料及其在有机电致发光器件中的应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031610A (ko) 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
US10323006B2 (en) 2015-09-11 2019-06-18 Lg Chem, Ltd. Heterocyclic compound and organic light emitting element using same
JP2017178832A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 Jnc株式会社 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機ｅｌ素子
KR20170113125A (ko) * 2016-03-30 2017-10-12 제이엔씨 주식회사 자기 조직화 가능한 다환식 방향족 화합물 및 이를 사용한 유기 el 소자
KR20200127860A (ko) 2019-05-02 2020-11-11 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20200127858A (ko) 2019-05-03 2020-11-11 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210031369A (ko) * 2019-09-11 2021-03-19 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210106645A (ko) 2020-02-21 2021-08-31 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20210131639A (ko) 2020-04-24 2021-11-03 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR101628438B1 (ko) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101412437B1 (ko) 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR101739612B1 (ko) 플루오란텐 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR101380060B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR101503134B1 (ko) 새로운 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR101170666B1 (ko) 비스카바졸 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101245243B1 (ko) 스피로 카바졸 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101144358B1 (ko) 오원자 헤테로 고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101592085B1 (ko) 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR101305934B1 (ko) 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR20110066766A (ko) 오원자 헤테로 고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101657015B1 (ko) 유기 전자 소자 재료 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR20110095482A (ko) 인돌 유도체를 핵심으로 하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR20130142064A (ko) 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자
KR101560061B1 (ko) 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR20110103141A (ko) 인돌로아크리딘 유도체를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101628438B1 (ko) 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR101094691B1 (ko) 카바졸에 방향족 고리를 가지는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR102032599B1 (ko) 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR101219485B1 (ko) 다이벤조카바졸을 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전자소자, 그 단말
KR101147318B1 (ko) 카바졸 골격에 헤테로 고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR20110061792A (ko) 다이벤조카바졸을 가지는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101146929B1 (ko) 2개 이상의 오원자 헤테로고리 가지는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101077841B1 (ko) 방향족 고리 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR101163050B1 (ko) 복소환 고리를 이루는 벤조안트라센을 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
KR20140007759A (ko) 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4