KR20130135247A - 유기 전계발광 소자 - Google Patents

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제임스 매튜 맥도널
가즈노리 우에노
칼 피터 웨버
다다히코 히라이
주오-하오 워커 리
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커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션
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Abstract

유기 전계발광 소자는 애노드 및 캐소드를 포함하는 한 쌍의 전극들과 이 한 쌍의 전극들 사이에 배치되는 하나 이상의 유기화합물 층을 포함하며, 유기 화합물 층 또는 하나 이상의 유기화합물 층은 치환 이미다졸(substituted imidazole)로 표시되는 화합물을 포함한다. 이미다졸 고리 상의 치환기는 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 시아노기를 포함하는 적합한 치환기의 범위로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 적어도 하나의 치환기는 치환 또는 비치환 이미다졸 또는 티오펜 기일 수 있다.

Description

유기 전계발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 종종 유기 발광 다이오드(OLED)라고도 칭하는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다. 유기 전계발광 소자는 단층 또는 다층의 유기 화합물(유기물질층)에 전기장이 가해지면 빛을 방출한다. 본 발명은 또한 이러한 소자에 사용하기에 적합한 유기 화합물에 관한 것이다.
유기 전계발광 소자는 일반적으로 애노드(anode)와 캐소드(cathode)를 형성하는 한 쌍의 전극들과, 정공 주입층(hole injection layer), 발광층(emission layer)(형광 또는 인광 물질을 함유) 및 전자 수송층을 포함하는 단층 또는 다층으로 구성된다. 정공 및 전자는 각각 애노드 및 캐소드로부터 유기층(들)으로 주입되고 그럼으로써 발광물질 내에서 엑시톤(excitons)이 형성된다. 엑시톤이 기저상태로 전이되면 유기 발광 소자는 빛을 방출한다.
Eastman Kodak Co. ("Appl. Phys. Lett", vol. 51, pp. 913 (1987)의 최초 연구에 따르면, 알루미늄 퀴놀리놀 착물(전자수송 및 발광 물질로서)층과 트리페닐아민 유도체(정공수송 물질로서)층으로 구성된 유기 전계발광 소자는 10V의 전압 인가시 약 1,000 cd/m2의 발광을 갖는다. 관련 미국 특허의 예는 미국 특허 제4,539,507호, 제4,720,432호 및 제4,885,211호를 포함한다.
이후의 Baldo 외(Baldo et al.)의 연구에서 도펀트(dopant)로서 인광 물질을 사용하는 유망한 OLED가 발표되었다. 이 인광 OLED의 수율(quantum yield)은 현저하게 향상되었다(미국 특허 제 6,830,828호).
상기 언급한 OLED 이외에도, 공액 폴리머 물질을 사용하는 폴리머 유기 전계발광 소자(PLED)가 캠브리지 대학의 그룹에 의해 보고되어 있다(Nature, vol.347, pp.539- (1990), 미국 특허 제5,247,190호; 제5,514,878호 및 제5,672,678호).
PLED는 프린팅 방법으로서 소자 제조에 가용성 폴리머 물질이 채택될 수 있다는 점에서 장점을 가진다.
과거 20년간 OLED 및 PLED는 그 성능 면에서 상당한 진전을 보여왔으나, 여전히 해결해야 할 문제점이 존재한다.
예를 들어, 상술한 유기 전계발광 소자는 여전히 장시간 사용하는 경우 내구성(durability) 면에서 불충분한 성능을 보인다. 유기 전계발광 소자의 성능은 정공주입 물질, 전공수송 물질, 호스트 물질(host material), 발광 물질 및 일부 다른 물질과 같은 신규 물질을 연구함으로써 더 개선될 수 있다. 또한 소자 제조 공정의 개선도 필요하다.
유기 전계발광 소자 성능을 개선시키는데 있어 중요한 고려사항은 소자 수명을 향상시키기 위해 소자 내의 구동 전류(driving current)를 더 감소시키는 것이다. 예를 들어, 이와 관련하여 몇몇 물질들이 제안되었다(US 6,436,559, JP 3571977, JP 36114405). 이러한 물질을 이용한 유기 전계발광 소자의 개선에도 불구하고, 여전히 안정성 및 성능 면에서 추가적 개선이 필요하다.
본 발명은 앞서 언급한 바와 같은 유기 전계발광 소자에서 직면하는 문제점에 대한 개선방안을 제공하거나 유용한 대안을 제공한다.
특정 구현예는 고효율성 및 긴 수명을 갖는 유기 전계발광 소자를 제공할 수 있다.
특정 구현예는 또한 저전류 범위에서 전류누설(current leakage)을 감소시키는 안정한 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면,
- 애노드 및 캐소드를 포함하는 한 쌍의 전극들과,
- 전극들 사이에 배치되는 하나 이상의 유기화합물 층을 포함하는 유기 전계 발광 소자가 제공되며,
이 때 유기화합물 층 또는 하나 이상의 유기화합물 층은 하기 일반 화학식(1)로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pct00001
이 화학식에서,
R1 내지 R2는 같거나 다르며, 각각 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기(heterocyclic group)로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 시아노기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
n = 1이면, R1 또는 R2는 치환 또는 비치환 티오펜기(thiophene group)이다.
n = 2이면, R2는 존재하지 않는다.
상기 발명의 한 구현예에서, R1은 티오펜기이다. 이 구현예에서, 본 발명은 화합물이 하기 화학식(1a)을 갖는 소자를 제공한다.
Figure pct00002
R2는 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
상기 발명의 또 다른 구현예에서, 화학식(1)의 R2기는 티오펜기이다. 이 구현예에서, 본 발명은 화합물이 하기 화학식(1b)를 갖는 소자를 제공한다.
Figure pct00003
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
상기 발명의 또 다른 구현예에서, 화학식(1)의 R2기는 이미다졸기(imidazole group)이다. 이 구현예에서, 본 발명은 화합물이 하기 화학식(1c)를 갖는 소자를 제공한다.
Figure pct00004
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 하기 일반 화학식(1)로 표시되는 전계발광 소자에 사용되는 화합물이 제공된다.
Figure pct00005
이 화학식에서,
R1 내지 R2는 같거나 다르며, 각각 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 시아노기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
n = 1이면, R1 또는 R2는 치환 또는 비치환 티오펜기이다.
n = 2이면, R2는 존재하지 않는다.
상기 발명의 한 구현예에서, 화학식(1)의 R1기는 티오펜기이다. 이 구현예에서, 본 발명은 하기 화학식(1a)의 전계발광 소자에 사용되는 화합물을 제공한다.
Figure pct00006
R2는 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
상기 발명의 또 다른 구현예에서, 화학식(1)의 R2기는 티오펜기이다. 이 구현예에서, 본 발명은 하기 화학식(1b)의 전계발광 소자에 사용되는 화합물을 제공한다.
Figure pct00007
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
상기 발명의 추가적 구현예에서, R2는 이미다졸기이다. 이 구현예에서, 본 발명은 하기 화학식(1c)의 전계발광 소자에 사용되는 화합물을 제공한다.
Figure pct00008
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
추가적 양태에 있어서, 본 발명은 전계발광 소자에 사용되는 상기 화학식(1), (1a), (1b), (1c)로 표시되는 화합물의 용도를 제공한다.
상기 구현예의 바람직한 형태에서, R3은 수소 원자, 치환 또는 비치환 알킬기, 2개 이상의 부착 자리를 갖는 치환 또는 비치환 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 방향족 화합물, 및 2개 이상의 부착 자리를 갖는 치환 또는 비치환 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 화합물의 군으로부터 선택된다.
R1 내지 R3이 아릴기인 경우, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭일 수 있다.
상술한 바와 같이, R1 내지 R6은 각각 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 헤테로사이클릭기는 폴리헤테로사이클릭일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따르는 유기 전계발광 소자의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 구현예에 따르는 유기 전계발광 소자의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따르는 유기 전계발광 소자의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따르는 유기 전계발광 소자의 기본 구조를 도시한 개략도이다.
표 1은 두 선택된 물질 53 및 5와, 참조 목적을 위한 상업용 물질(NPD)에 기반하는 소자 특성의 개요이다.
본 발명에 따르는 유기 전계발광 소자는 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 유기화합물 층(들)을 포함한다.
유기 층(들)은
- 화학식(1)의 화합물로 도핑된 단층, 또는
- 적어도 한 층이 화학식(1)의 화합물로 도핑될 수 있거나, 또는 적어도 한 층이 별도의 도펀트로 도핑된 화학식(1)의 화합물을 포함하는 층인 다층, 또는
- 적어도 한 층이 전적으로 화학식(1)의 화합물만을 포함할 수 있는 다층으로 구성될 수 있다.
"화합물"이라는 용어는 화학식(1)의 어떠한 화학물질도 포함하는 광범위한 의미로 사용되며, 폴리머, 모노머 등을 포함한다. 화학식(1)의 화합물의 일부 형태는 폴리머 형태라는 것을 이해하게 될 것이다.
화학식(1)
화학식(1)의 화합물은 이미다졸 고리 구조(imidazole ring structure)를 갖는다. R1 내지 R2는 같거나 다르며, 각각 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 시아노기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
n = 1이면, R1 또는 R2는 치환 또는 비치환 티오펜기이다.
n = 2이면, R2는 존재하지 않는다.
본 발명의 특정 구현예의 화합물은 용융점이 100℃ 보다 높고, 유리 전이온도가 100℃ 보다 높을 것이다. 또한 이 화합물의 밴드 갭(band gap)은 2.5 내지 3.5eV 사이일 것으로 예측된다.
"아릴"이라는 용어는 화학 분야에서 잘 알려져 있으며, 방향족 치환기를 의미하는 것으로 사용된다. 방향족 치환기는 하나 이상의 고리, 예컨대 1 내지 4개의 축합 방향족 고리(fused aromatic ring), 및 5 내지 50개의 고리 원자를 함유하는 것이 바람직하다. 방향족 치환기는 비편재화된(delocalized) 공액 π 시스템, 통상적으로 대부분 단일 결합과 이중 결합이 교대로 위치하는 배열과 공유결합된 원자; 모든 기여 원자들이 동일한 평면 내에 있는 코플래너 구조(coplanar structure); 하나 이상의 고리 내에 위치하는 시스템의 원자, 및 짝수의 π 비편재화 전자, 그러나 4배수가 아닌 π 전자(따라서, n = 0 또는 양의 정수이면, 4n + 2 π 전자)를 함유한다.
이 법칙에 부합하는 방향족 기는 아릴의 정의 내에 속한다. 아릴기는 카르보사이클릭(즉, 탄소와 수소만을 함유)일 수도 있고, 헤테로방향족(즉, 탄소, 수소 및 적어도 하나의 헤테로원자를 함유)일 수도 있다. 아릴기는 페닐과 같은 모노사이클릭일 수도 있고, 나프틸 또는 안트릴과 같은 폴리사이클릭 아릴기일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 비페닐기, 테르페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기 등이 포함된다.
"헤테로사이클릭" 및 유사한 "헤테로사이클릭기"또는 "헤테로사이클릭 고리"라는 용어는 화학 분야에서 잘 알려져 있으며, 하나 이상의 고리, 예컨대 1 내지 4개의 고리, 및 적어도 한 원자가 헤테로원자인 5 내지 50개(바람직하게는 5 내지 20개)의 고리 원자를 함유하는 사이클릭기를 의미하는 것으로 사용된다. 헤테로원자는 O, N, S 및 Si 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 화학식(1)의 헤테로사이클릭기는 다음 원자들, 즉 질소, 산소, 황 및 규소 중 하나 이상의 원자와 함께 탄소 원자를 함유하는 5 또는 6 멤버 헤테로사이클릭 고리, 예컨대 피롤릴, 티에닐, 피리딜 또는 피리다지닐일 수 있다. 헤테로사이클릭기는 단일 헤테로사이클릭 고리, 또는 헤테로원자를 함유하는 적어도 하나의 고리와 하나 이상 링크되거나 축합된 고리를 포함할 수 있다. 헤테로사이클릭기의 한 서브클래스(subclass)는 헤테로방향족(또는 헤테로아릴)기로, O, N 및 S 중 하나 이상으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 방향족 기이다. 이러한 헤테로방향족기도 또한 아릴기의 정의 내에 속한다. 헤테로사이클릭기의 몇몇 특정 예로는 피롤, 트리아졸, 아미다졸, 피라졸, 1,2,5-옥사티아졸, 이속사졸, 옥사졸, 푸란, 피란, 피론, 티아졸, 이소티아졸, 피롤리딘, 피롤린, 이미다졸리딘, 피라졸리딘이 있다. 다른 예로는 벤지미다졸, 티오펜, 벤조티오펜, 옥사디아졸린, 인돌린, 카바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조퀴논, 피라졸린, 이미다졸리딘, 피페리딘 등의 모이어티(moiety)가 포함된다.
헤테로사이클릭기는 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭일 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 헤테로사이클릭기는 폴리사이클릭이다. 이 클래스의 폴리사이클릭 헤테로사이클릭기의 예는 카바졸이다.
화학식(1)에서, R3는 알킬기일 수 있으며, 비치환되거나 적합한 치환기에 의해 치환될 수도 있다. 화학식(1)의 알킬기는 직선형 또는 가지형 알킬기 또는 사이클릭 알킬기일 수 있으며, 1과 20개 사이의(및 이를 포함하는) 탄소 원자를 함유한다. 직선형 알킬기의 예로는 메틸, 프로필 또는 데실이 포함되며, 가지형 알킬기의 예로는 이소-부틸, tert-부틸 또는 3-메틸-헥실이 포함된다. 사이클릭 알킬기의 예로는 모노 사이클로헥실 및 축합 알킬 사이클릭 고리계가 포함된다.
화학식(1)에서, 아릴 또는 알킬 또는 헤테로사이클릭기는 당해 분야에 알려져 있는 적합한 치환기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기를 추가로 가질 수 있다. 적합한 치환기는 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 또 다른 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기로부터 선택될 수 있으며, 이 때 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기 각각은 하나 이상의 추가적 치환기에 의해 추가로 치환될 수 있다. 따라서, 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기 치환기 상의 추가적 치환기는 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기 및 아릴아미노기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
치환기는 하나의 원자에 의해 직접 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기에 링크되거나, 하나 이상의 원자에 의해 또는 질소, 산소, 황 및 규소와 같은 헤테로원자를 통해 축합될 수 있다. 일부 경우, 치환기는 2가(divalent) 알킬기, 또는 에틸렌디옥시기(즉, -O-CH2CH2-O-)의 경우에서와 같이, 2개 이상의 부착 포인트에 의해 링크될 수 있다.
"할로겐"또는 할로라는 용어는 불소, 염소, 브롬 등을 의미한다. 니트로는 -NO2를 의미한다. 케톤은 -C(=O)-알킬 또는 -C(=O)-아릴 기를 함유하는 화합물을 의미하며, 이 때 알킬 및 아릴은 앞서 정의한 바와 같다. 아세틸 (-C(=O)-CH3는 한 특정예이다.
아미드라는 용어는 -C(O)NR'R"기를 함유하는 치환기를 의미하며, 이 때 R 및 R" 앞서 정의한 바와 같은 H, 알킬, 아릴 또는 알킬-아릴기로부터 선택된다. "이미드(imide)"라는 용어는 -C(O)NR'C(O)R"기를 함유하는 치환기를 의미하며, 이 때 R 및 R"는 H, 알킬, 아릴 또는 알킬-아릴기로부터 선택된다. "이민(imine)"이라는 용어는 -C(=NR')R"기를 함유하는 치환기를 의미하며, 이 때 R 및 R"는 H, 알킬, 아릴 또는 알킬-아릴기로부터 선택된다. "아미딘(imidine)"이라는 용어는 -C(=NR')NR"R∼기를 함유하는 치환기를 의미하며, 이 때 R', R" 및 R∼는 H, 알킬, 아릴 또는 알킬-아릴기로부터 선택된다.
시아노는 -C≡N을 의미한다. 하이드록실은 -OH를 의미한다. 카르복실레이트는 카르복실레이트 음이온 -CO2R-을 의미하며, 카르복실산, 에스테르 및 그 염을 포함한다. 설포네이트기는 설폰산, 에스테르 및 그 염을 의미한다. 알콕시는 -O-알킬 기를 의미하며, 이 때 알킬은 앞서 정의한 바와 같다. 아릴옥시는 -O-아릴 기를 의미하며, 이 때 아릴은 앞서 정의한 바와 같다.
"아미노"라는 용어는 아미노기 -NH2를 의미한다. 알킬아미노라는 용어는 질소 원자 상에 하나 또는 2개의 알킬기를 함유하는 2차 및 3차 알킬아미노기를 의미한다. "알킬아미노기"의 예를 들면, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디헥실아미노기 등이 포함된다. 아릴아미노라는 용어는 질소 원자 상에 하나 또는 2개의 아릴기를 함유하는 2차 및 3차 아릴아미노기를 의미한다. "아릴아미노기"의 예를 들면, 디페닐아미노기, 디톨릴아미노기, 이소프로필디페닐아미노기, t-부틸디페닐아미노기, 디이소프로필디페닐아미노기, 디-t-부틸디페닐아미노기, 디나프틸아미노기, 나프틸페닐아미노기 등이 포함된다.
화학식(1)에서, R1 내지 R3 중 하나 이상은 시아노기일 수 있다. 시아노는 -C≡N을 의미한다.
화학식(1a)
화학식(1a)에서, 화학식(1)의 R1은 티오펜기이다. "티오펜"이라는 용어는 유기화학 분야에서 잘 알려져 있다. 티오펜기는 고리 내에 황 원자를 함유하는 5 멤버 불포화 헤테로사이클릭 고리이다.
R2는 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
용어 아릴기, 헤테로사이클릭기, 알킬기, 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기는 앞서 화학식(1)에서 정의한 바와 같으며, 그 정의는 본 명세서에서 동일하게 적용된다.
알킬, 아릴 및 헤테로사이클릭기 상의 임의의 치환기는 앞서 화학식(1)에서 기술한 바와 같으며, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 모노머 또는 폴리머 사슬 및 또 다른 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기를 포함하며, 이 때 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기 각각은 하나 이상의 추가적 치환기에 의해 추가로 치환될 수 있다. 마찬가지로, 아릴, 알킬 및 헤테로사이클릭기 상의 추가적 치환기는 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기 및 아릴아미노기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
치환기는 하나의 원자에 의해 직접 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기에 링크되거나, 하나 이상의 원자에 의해 또는 헤테로원자를 통해 축합될 수 있다. 일부 경우, 치환기는 2가 알킬기, 또는 에틸렌디옥시기(즉, -O-CH2CH2-O-)의 경우에서와 같이, 2개 이상의 부착 포인트에 의해 링크될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 치환기 쌍 R4와 R5, 또는 R5와 R6은 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성한다. "사이클릭기"라는 용어는 사이클릭 고리 및 링크 또는 축합된 고리계를 포함하는 광범위한 의미로 사용되며, 카르보사이클릭 또는 헤테로사이클릭일 수 있고, 지방족, 방향족, 포화 또는 불포화일 수 있다. 고리는 카르보사이클릭기(고리 원자 모두가 탄소 원자인 기로, 예컨대 사이클로헥실), 헤테로사이클릭기(앞서 기술한 바와 같음), 및 방향족 또는 아릴기(탄소계 방향족기 또는 헤테로방향족기일 수 있음)일 수 있다. 사이클릭기는 단일 고리, 또는 3개 이하의 링크 또는 축합된 고리를 포함할 수 있다.
화학식(1b)
화학식(1b)에서, 화학식(1)의 R2는 티오펜기이다.
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6가 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍이다.
용어 아릴기, 헤테로사이클릭기, 알킬기, 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기는 상기 화학식(1)에서 정의한 바와 같으며, 그 정의는 본 명세서에서 동일하게 적용된다.
알킬, 아릴 및 헤테로사이클릭기 상의 임의의 치환기는 상기 화학식(1)에서 기술한 바와 같으며, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 모노머 또는 폴리머 사슬 및 또 다른 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기를 포함하며, 이 때 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기 각각은 하나 이상의 추가적 치환기에 의해 추가로 치환될 수 있다. 마찬가지로, 아릴, 알킬 및 헤테로사이클릭기 상의 추가적 치환기는 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기 및 아릴아미노기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
치환기는 하나의 원자에 의해 직접 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기에 링크되거나, 하나 이상의 원자에 의해 또는 헤테로원자를 통해 축합될 수 있다. 일부 경우, 치환기는 2가 알킬기, 또는 에틸렌디옥시기(즉, -O-CH2CH2-O-)의 경우에서와 같이, 2개 이상의 부착 포인트에 의해 링크될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 치환기 쌍 R4와 R5, 또는 R5와 R6은 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성한다. "사이클릭기"라는 용어는 사이클릭 고리 및 링크 또는 축합된 고리계를 포함하는 광범위한 의미로 사용되며, 카르보사이클릭 또는 헤테로사이클릭일 수 있고, 지방족, 방향족, 포화 또는 불포화일 수 있다. 고리는 카르보사이클릭기(고리 원자 모두가 탄소 원자인 기로, 예컨대 사이클로헥실), 헤테로사이클릭기(앞서 기술한 바와 같음), 및 방향족 또는 아릴기(탄소계 방향족기 또는 헤테로방향족기일 수 있음)일 수 있다. 사이클릭기는 단일 고리, 또는 3개 이하의 링크 또는 축합된 고리를 포함할 수 있다.
화학식(1c)
화학식(1c)에서, 화학식(1)의 R2기는 이미다졸기이다.
R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택된다.
R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 수소 원자로 구성되는 군으로부터 선택된다.
알킬, 아릴 및 헤테로사이클릭기 상의 임의의 치환기는 상기 화학식(1)에서 기술한 바와 같으며, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 모노머 또는 폴리머 사슬 및 또 다른 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기를 포함하며, 이 때 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기 각각은 하나 이상의 추가적 치환기에 의해 추가로 치환될 수 있다. 마찬가지로, 아릴, 알킬 및 헤테로사이클릭기 상의 추가적 치환기는 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기 및 아릴아미노기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
치환기는 하나의 원자에 의해 직접 아릴, 알킬 또는 헤테로사이클릭기에 링크되거나, 하나 이상의 원자에 의해 또는 헤테로원자를 통해 축합될 수 있다. 일부 경우, 치환기는 2가 알킬기, 또는 에틸렌디옥시기(즉, -O-CH2CH2-O-)의 경우에서와 같이, 2개 이상의 부착 포인트에 의해 링크될 수 있다.
용어 아릴기, 헤테로사이클릭기, 알킬기, 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기는 상기 화학식(1)에서 정의한 바와 같으며, 그 정의는 본 명세서에서 동일하게 적용된다.
화학식(1)로 표시된 화합물의 특정 예는 하기에 예시되는 전형적 예의 화합물 No. (2) 내지 (62)를 포함할 수 있으나, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015

상술한 바와 같이, 유기 층(들)은
- 화학식(1)의 화합물로 도핑된 단층, 또는
- 적어도 한 층이 화학식(1)의 화합물로 도핑될 수 있거나, 또는 적어도 한 층이 별도의 도펀트로 도핑된 화학식(1)의 화합물을 포함하는 층인 다층, 또는
- 적어도 한 층이 전적으로 화학식(1)의 화합물만을 포함할 수 있는 다층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에 있어서, 앞서 언급한 화학식(1)의 화합물을 포함하는 유기 화합물 층은 한 쌍의 전극(캐소드와 애노드) 사이에서 별도로, 또는 다른 층과 함께(다른 층이 존재하는 경우) 형성될 수 있다. 적합한 형성 방법은 진공 증착 또는 용액 공정을 포함한다.
유기 화합물 층의 두께는 바람직하게는 10㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.5㎛ 일 수 있다.
이제 본 발명의 특정 구현예는 본 발명의 소자를 위한 가능한 구성 범위를 설명해 주는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다. 이들 구현예는 단지 실례를 통해 제공되는 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 의도는 아니라는 점을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 구현예의 전계발광 소자는 도 1에 도시된 바와 같이 화학식(1)에서 정의된 바와 같은 화합물만으로 구성되는 단층 구조를 가질 수도 있고, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 2개 이상의 층의 다층 구조일 수도 있다.
보다 상세히 설명하자면, 도 1은 본 발명의 유기 전계발광 소자의 제1 구현예의 개략적인 단면도이다. 도 1에서, 유기 전계발광 소자는 기판(1), 애노드(2)(기판(1) 상에 증착), 발광층(3)(애노드(2) 상에 증착) 및 캐소드(4)(발광층(3) 상에 증착)를 포함한다. 이 구현예에서, 발광층(3)은 단일 유기화합물 타입-층을 형성한다. 이 단일층은 그 고유 특성에 기반하여 또는 호스트 화합물의 정공수송 기능, 전자수송 기능 및 발광 기능의 성능을 향상시키는 도펀트와의 조합을 통해서 정공수송 기능, 전자수송 기능 및 발광 기능(전자와 정공의 재조합과 관련됨)을 갖는 화합물로만 구성될 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 화학식(1)의 화합물은 도펀트와 함께 정공 수송층으로서 역할을 할 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 화학식(1)의 화합물은 도펀트로서 역할을 할 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 화학식(1)의 화합물은 이후에 더 기술되는 바와 같이, 별도의 정공 주입층으로서 역할을 할 수 있다.
도 1에서, 발광층(3)은 바람직하게 5nm 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다.
도 2는 정공 수송층(5) 및 전자 수송층(6)을 포함하는 다층-타입 소자 형태의 본 발명의 유기 전계발광 소자의 또 다른 구현예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 유기 발광 소자는 기판(1), 애노드(2)(기판(1) 상에 증착), 정공 수송층(5)(애노드(2) 상에 증착), 전자 수송층(6)(정공 수송층(5) 상에 증착) 및 캐소드(전자 수송층(6) 상에 증착)를 포함한다. 이 구현예에서, 정공 수송층(5) 및 전자 수송층(6) 중 하나 또는 둘 다는 발광층(3) 형성을 위한 도펀트(들)로서 발광 화합물을 포함할 수 있다. 이 경우, 정공 수송층(5) 및 전자 수송층(6)은 각각 비-발광 화합물(들)을 포함할 수 있다. 화학식(1)의 화합물은 정공 수송층(5), 또는 정공 수송층의 성분을 형성할 수 있다.
도 2의 구현예에서, 정공 수송층(5) 및 전자 수송층(6) 각각은 5nm 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 5nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다.
도 3은 정공 수송층(5), 발광층(3), 전자 수송층(6)을 포함하는 다층-타입 소자 형태의 본 발명의 유기 전계발광 소자의 또 다른 구현예를 보여준다. 도 3에서, 유기 발광 소자는 기판(1), 애노드(2)(기판(1) 상에 증착), 정공 수송층(5)(애노드(2) 상에 증착), 발광층(3)(정공 수송층(5) 상에 증착), 전자 수송층(6)(발광층(3) 상에 증착) 및 캐소드(전자 수송층(6) 상에 증착)를 포함한다. 이 구현예에서, 각각의 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층은 정공 수송 화합물, 발광 화합물 및 전자 수송 화합물을 각각 또는 이들 종류의 화합물의 혼합물로서 사용함으로써 형성될 수 있다. 화학식(1)의 화합물은 정공 수송층(5), 또는 정공 수송층의 성분을 형성할 수 있다.
도 4는 정공 주입층(7), 정공 수송층(5), 발광층(3) 및 전자 수송층(6)을 포함하는 다층을 갖는 본 발명의 유기 전계발광 소자의 또 다른 구현예를 보여준다. 도 4에서, 유기 발광 소자는 기판(1), 애노드(2)(기판(1) 상에 증착), 정공 주입층(7)(애노드(2) 상에 증착), 정공 수송층(5)(정공 주입층 상에 증착), 발광층(3)(정공 수송층(5) 상에 증착), 전자 수송층(6)(발광층(3) 상에 증착) 및 캐소드(전자 수송층(6) 상에 증착)를 포함한다. 이 구현예에서, 각각의 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층은 정공 주입 화합물, 정공 수송 화합물, 발광 화합물 및 전자 수송 화합물을 각각 또는 이들 종류의 화합물의 혼합물로서 사용함으로써 형성될 수 있다. 화학식 1의 화합물은 정공 주입층(7) 및/또는 정공 수송층(5)(또는 그 성분)을 형성할 수 있다.
도 1, 2, 3 및 4에서, (3), (5), (6) 및 (7) 각 층은 저분자 또는 폴리머 화합물 혹은 저분자 및 폴리머 화합물의 혼합물을 사용하여 진공 증착 또는 습식 공정(wet process)에 의해 형성될 수 있다. (3), (5) 및 (6)층의 각 두께는 바람직하게 1nm 내지 1㎛의 범위일 수 있다. 캐소드 및 애노드의 각 두께는 바람직하게 100 내지 200nm일 수 있다.
도 1, 2, 3 및 4에 도시된 소자의 유기층 구조는 각각 기본 구조를 나타낸 것으로, 이 구조는 요구되는 특성에 따라 최적화될 수 있다. 적합한 변경의 예를 들면 하나 이상의 추가 층을 포함시키는 것이다.
예를 들어, 정공 수송층은 정공 주입층(애노드 상에 증착)과 정공 수송층(정공 주입층 상에 증착)을 포함하도록 변경될 수 있다.
도 1, 2 및 4에 도시된 것과 다른 소자 구조의 보다 특정한 구현예가 하기에 기재되어 있으나, 이들 소자 구조에 한정되는 것은 아니다.
(1) 애노드/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드
(2) 애노드/정공 주입층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드
(3) 애노드/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/캐소드
(4) 애노드/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/캐소드
(5) 애노드/무기 반도체/절연체/정공 수송층/발광층/절연체/캐소드
(6) 애노드/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/ 캐소드
(7) 애노드/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층 /캐소드
(8) 애노드/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/절연층/캐소드
상기 기재된 구현예에서, 보다 바람직한 소자 구조는 (1), (2), (3), (7) 및 (8)이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 구현예에 따르면, 화학식(1)의 화합물은 정공 주입층 또는 정공 생성층으로서 형성될 수 있다. 이 경우, 정공 주입층 또는 정공 생성층은 1nm 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 50nm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에 따르면, 정공 주입 물질 또는 정공 생성 물질로서, 정공 주입층 또는 정공 생성층으로서, 혹은 정공 수송층의 도펀트로서 화학식(1)의 화합물의 용도를 제공한다.
일부 구현예에서, 화학식(1)의 화합물은 정공 수송 화합물(또는 물질), 전자 수송 화합물 및/또는 발광 화합물과 함께 사용될 수 있으며, 그 예는 하기의 물질을 포함할 수 있다.
정공 수송 물질/화합물:
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
전자 수송 물질/화합물:
Figure pct00019
Figure pct00020
발광 물질/화합물:
Figure pct00021
Figure pct00022
애노드(예컨대, 도 1 내지 도 4에서 2)에 사용되는 물질로는 높은 일함수(large work function)를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 물질의 예는 금, 백금, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀레늄, 바나듐 및 이들의 합금과 같은 금속; 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐 아연(IZO) 및 산화 인듐 주석(ITO)과 같은 금속 산화물; 및 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리티오펜 및 그 유도체와 같은 전도성(electroconductive) 폴리머를 포함할 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다.
캐소드(예컨대, 도 1 내지 도 4에서 4)에 사용되는 물질로는 통상적으로 4.0eV 미만의 낮은 일함수를 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 물질의 예는 나트륨, 마그네슘, 리튬, 칼륨, 알루미늄, 인듐, 은, 납, 크롬 및 이들의 합금과 같은 금속, 또는 그 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물의 경우, 산화 인듐(ITO), 산화 인듐 아연(IZO) 및 산화 아연과 같은 물질이 적합하다.
절연층은 구현예 (3) 내지 (8)에 기재된 바와 같이 전류 누설을 방지하기 위해서 전극에 인접해서 증착될 수 있다. 절연 물질로는 무기 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 그 예는 산화 알루미늄(aluminium oxide), 불화 리튬(lithium fluoride), 산화 리튬, 산화 세슘, 산화 마그네슘, 불화 마그네슘, 산화 칼슘, 불화 칼슘, 질화 알루미늄(aluminium nitride), 산화 티타늄, 산화 규소, 질화 규소, 질화 붕소, 산화 바나듐을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 소자용 기판(예컨대, 도 1 내지 도 4에서 1)은 금속이나 세라믹과 같은 적합한 물질로부터 제조된 불투명 기판, 혹은 유리, 석영, 플라스틱 등과 같은 적합한 투명 재료로부터 제조된 투명 기판을 포함할 수 있다. 컬러필터막, 형광색변환막, 유전반사막(dielectric reflection film) 등을 구비하는 기판을 형성함으로써, 이러한 발광되는 빛의 양상을 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 소자는 적층형 유기 전계발광(EL) 소자의 형태로 제공될 수 있다. 또한 본 발명의 적용영역은 디스플레이 및 광원을 포함하여 본 발명의 유기 전계발광 소자를 구비하는 전자 장치까지 확장된다.
본 발명은 이하 제조 방법 실시예 및 소자 실시예를 통해 보다 상세히 설명될 것이나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
Figure pct00023
4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸 1
H2O(20mL) 및 디옥산(100mL) 속의 4-요오도-1-트리틸-1H-이미다졸(7.95g, 18.2mmol), 5-메틸티오펜-2-보론산 피나콜 에스테르(4.90g, 21.9mmol), Na2CO3(7.66g, 73.0mmol)의 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4 (500mg)를 가하고, 이 혼합물을 4시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 혼합물을 CH2Cl2 및 H2O로 희석시키고 유기상(organic phase)을 분리하였다. 수성상(aqueous phase)을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 고체 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(flash chromatography)(EtOAc/CH2Cl2/헥산 4:50:50 그 다음 6:50:50 그 다음 8:50:50)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸(6.15g, 83%)을 수득하였다. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.46 (d, J 0.9 Hz, 3H), 6.62 - 6.65 (m, 1H), 6.94 (d, J 1.4 Hz, 1H), 6.99 (d, J 3.5 Hz, 1H), 7.15 - 7.21 (m, 6H), 7.31 - 7.37 (m, 9H), 7.41 (d, J 1.4 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.3, 75.5, 116.1, 121.7, 125.5, 128.1, 128.1, 129.8, 135.6, 136.4, 137.8, 138.9, 142.2; HRMS(EI) m/z 406.1496 C27H22N2S [M]+-은 406.1498을 필요로 함.
실시예 2
Figure pct00024
2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸 2
THF(100mL) 속의 4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸(2.20g, 5.42mmol)의 혼합물을 -78℃로 냉각하였다. nBuLi(헥산 중의 1.6M 용액 3.9mL, 6.2mmol)를 한 방울씩 가하고(~2분) 엷은 황색 용액을 -50℃(~1시간 초과)로 승온한 다음, -78℃로 재냉각하였다. I2(2.74g, 10.4mmol)를 가하고, 이 혼합물을 실온으로 승온되게 한 다음(~4시간 초과), 밤새 교반하였다. 포화 수성 NH4Cl(2mL)을 가하고 이 혼합물을 ~10mL로 농축하였다. 이 혼합물을 EtOAc, H2O, 포화 수성 Na2S2O3으로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(EtOAc), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 5:95 그 다음 15:85)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸 2(1.72g, 60%)를 수득하였다. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.45 (s, 3H), 6.60 - 6.64 (m, 1H), 6.94 (s, 1H), 6.99 (d, J 3.5 Hz, 1H), 7.19 - 7.39 (m, 15H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.3, 90.6, 120.4, 122.3, 125.5, 125.6, 127.2, 128.1, 130.8, 134.2, 138.1, 138.2, 141.4, 146.8; HRMS (EI) m/z 532.0459 C27H21N2IS [M]+은 532.0465를 필요로 함.
실시예 3 및 4
Figure pct00025
2,5-비스(4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸-2-일)티오펜 4
MeOH(120mL) 속의 2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1-트리틸-1H-이미다졸 2(2.57g, 4.83mmol) 및 AcOH(3mL)의 혼합물을 환류 하에 가열하였다(2시간). 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음, 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 톨루엔 속에 흡수시키고 5배로 농축하였다. 이 잔류물을 CH2Cl2, H2O, 포화 수성 NaHCO3으로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 15:85 그 다음 30:70 그 다음 40:60)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 3(1.2g, 86%)을 수득하였다. 1H NMR(CDCl3, 400 MHz)□ 2.48 (d, J 1.0 Hz, 3H), 6.65 - 6.68 (m, 1H), 7.03 (d, J 3.5 Hz 1H), 7.14 (s, 1H).
H2O(5mL) 및 DMF(40mL) 속의 2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 3(940mg, 3.25mmol), 티오펜-2,5-디보론산(250mg, 1.46mmol), Na2CO3(780mg, 7.40mmol)의 일부를 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4(85mg)를 가하고, 이 혼합물을 3시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 혼합물을 EtOAc 및 H2O로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(EtOAc), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4) 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 35:65 그 다음 50:50 그 다음 75:25)에 의해 정제함으로써 엷은 갈색 고체로서 2,5-비스(4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸-2-일)티오펜 4(1.65g, 27%)를 수득하였다. 1H NMR [(CD3)2SO , 400 MHz] δ2.44 (s, 6H), 6.75 (s, 2H), 7.11 (d, J 3.0 Hz, 2H), 7.51 (br s, 4H), 12.65 - 12.85 (br s, 2H); HRMS (EI) m/z 408.0539 C20H16N4S3 [M]+은 408.0532를 필요로 함.
실시예 5
Figure pct00026
1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 5
0℃에서 THF(220mL) 속의 4(5)-요오도이미다졸(12.1g, 67.7mmol)에 NaH(광유 중의 60% 분산액 2.77g, 69.0mmol)를 가하였다(나누어서, 5분 초과). 이 혼합물을 0℃에서 교반(15분)한 다음, 실온에 두었다(20분). 이 혼합물을 0℃로 재냉각한 다음, Mel(4.49mL, 72.0mmol)을 가하고 이 혼합물을 교반(10분)한 다음, 실온에 두었다(1시간). H2O(5mL)를 조심스럽게 가하고 이 혼합물을 농축하였다(~10mL). 이 혼합물을 CH2Cl2 및 H2O로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4) 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 DMF(100mL) 속에 흡수시키고 몇 방울의 Mel을 가하였다. 이 혼합물을 75℃(14시간)로 가열하였다. H2O(3mL)를 가하고 이 혼합물을 농축함으로써 잔류물(12.9g)을 수득하였다. 이 잔류물(12.9g)에 H2O(5mL) 및 DMF(200mL) 속의 5-메틸티오펜-2-보론산 피나콜 에스테르(16.1g, 72.0mmol), Na2CO3(20.8g, 0.198mol)을 가하고 이 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4(1.0g)를 가하고, 이 혼합물을 3시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 혼합물을 CH2Cl2 및 H2O로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4) 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피 (EtOAc/헥산 40:50 그 다음 50:50 그 다음 60:40 그 다음 70:30)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 5(4.23g, 38%)을 수득하였다. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.45 (s, 3H), 3.64 (s, 3H), 6.62 - 6.656 (m, 1H), 6.97 (s, 1H), 7.02 (d, J 3.5 Hz, 1H), 7.40 (s, 1H); HRMS (EI) m/z 178.0556 C9H10N2S [M]+은 178.0559를 필요로 함.
실시예 6
Figure pct00027
2-요오도-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 6
THF(100mL) 속의 1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 5(2.36g, 13.3mmol)의 혼합물을 -78℃로 냉각하였다. nBuLi(헥산 중의 1.6M 용액 9.53mL, 15.2mmol)를 한 방울씩 가하고(~2분) 엷은 황색 용액을 -40℃(~1시간 초과)로 승온되게 한 다음, -78℃로 재냉각하였다. I2(2.74g, 10.4mmol)를 가하고, 이 혼합물을 실온으로(~2시간 초과) 승온되게 한 다음, 밤새 교반하였다. 포화 수성 NH4Cl(2mL)을 가하고 이 혼합물을 ~10mL로 농축하였다. 이 혼합물을 CH2Cl2, H2O, 포화 수성 Na2S2O3으로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 10:90 그 다음 15:85 그 다음 25:75)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 2-요오도-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 6(3.37g, 84%)을 수득하였다. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.46 (d, J 0.8 Hz, 3H), 3.59 (s, 3H), 6.62 - 6.66 (m, 1H), 7.04 (d, J 3.5 Hz, 1H), 7.11 (s, 1H) ; 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.3, 36.8, 91.0, 118.7, 122.2, 125.5, 134.3, 138.1, 140.5; HRMS (EI) m/z 303.9533 C9H9N2IS [M]+은 303.9526을 필요로 함.
실시예 7
Figure pct00028
1-메틸-2,4-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 7
H2O(10mL) 및 DMF(40mL) 속의 2-요오도-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 6(1.31g, 4.31mmol), 5-메틸티오펜-2-보론산 피나콜 에스테르(1.35g, 6.03mmol), Na2CO3(1.80g, 17.2mmol)의 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4(125mg)를 가하고, 이 혼합물을 5시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 혼합물을 EtOAc 및 H2O로 희석시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(EtOAc), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 10:90 그 다음 15:85 그 다음 20:80)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 1-메틸-2,4-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 7(930mg, 79%)을 수득하였다. 이 물질의 일부를 첫째로 재결정화(EtOAc/헥산)에 의해, 두번째로 승화(130℃, 10-6 mBar)에 의해 추가 정제하였다: m.p. 138 - 140℃ 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.48 (d, J 0.7 Hz, 3H), 2.51 (d, J 0.7 Hz, 3H), 3.76 (s, 3H), 6.64 - 6.67 (m, 1H), 6.73 - 6.77 (m, 1H), 7.00 (s, 1H), 7.10 (d, J 3.4 Hz, 1H), 7.14 (d, J 3.4 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.2, 15.3, 34.5, 117.0, 122.1, 125.5, 125.6, 126.7, 136.3, 137.7, 141.5, 142.4; HRMS (EI) m/z 274.0589 C14H14N2S2 [M]+은 274.0593을 필요로 함.
실시예 8
Figure pct00029
1,1'-디메틸-4,4'-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H,1H'-2,2'-비이미다졸 8
DMF(12mL) 속의 2-요오도-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 6(1.78g, 5.86mmol), 1,10-페난트롤린(1.11g, 6.16mmol) 및 Cs2CO3(4.01g, 12.3mmol)의 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Cul(1.17g, 6.16mmol)을 가하고 이 혼합물을 40시간 동안 105℃로 가열하고 난 다음, 실온으로 냉각되게 하였다. 이 혼합물을 EtOAc로 세척한 셀라이트를 통해 여과하고, 혼합된 여과물과 세척액을 농축하였다. 이 잔류물을 CH2Cl2 및 H2O 속에 흡수시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/CH2Cl2 0:100 그 다음 2:98 그 다음 4:96)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 1,1'-디메틸-4,4'-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H,1H'-2,2'-비이미다졸 8(501mg, 48%)을 수득하였다. 이 물질의 일부를 승화(180℃, 10-6 mBar)에 의해 추가 정제하였다: m.p. 220 - 228 ? (DSC) 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.49 (d, J 0.8 Hz, 6H), 4.09 (s, 6H), 6.66 - 6.69 (m, 2H), 7.07 (s, 2H), 7.08 (d, J 3.4 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.3, 35.6, 117.4, 121.7, 125.6, 135.4, 135.9, 137.8, 137.9; HRMS (EI) m/z 354.0963 C18H18N4S2 [M]+은 354.0967을 필요로 함.
실시예 9
Figure pct00030
2-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 9
H2O(10mL) 및 DMF(40mL) 속의 2-요오도-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 6(1.26g, 4.16mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보론산(1.19g, 5.00mmol), Na2CO3(2.20g, 20.8mmol)의 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4(120mg, 0.10mmol)를 가하고, 이 혼합물을 2시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 혼합물을 CH2Cl2로 세척한 셀라이트를 통해 여과한 다음, 혼합된 여과물과 세척액을 농축하였다. 이 잔류물을 CH2Cl2 및 H2O 속에 흡수시키고 유기상을 분리하였다. 수성상을 재추출하고(CH2Cl2), 혼합 유기물을 세척한 다음(포화 수성 NaCl), 건조시키고(MgSO4), 여과한 후에 농축함으로써 잔류물을 수득하였다. 이 잔류물을 플래시 크로마토그래피(EtOAc/헥산 5:95 그 다음 10:90 그 다음 12:88)에 의해 정제함으로써 무색 고체로서 2-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-1-메틸-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸 9(1.19g, 76%)를 수득하였다. 이 물질의 일부를 첫째로 재결정화(EtOAc/헥산)에 의해, 두번째로 승화(180℃, 10-6 mBar)에 의해 추가 정제하였다: m.p. 188 - 191 ? (DSC) 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ1.53 (s, 6H), 2.50 (d, J 0.6 Hz, 3H), 3.76 (s, 3H), 6.68 - 6.71 (m, 1H), 7.11 (s, 1H), 7.13 - 7.19 (m, 1H), 7.32 - 7.40 (m, 2H), 7.43 - 7.49 (m, 1H), 7.58 (dd, J 1.4, 8.0 Hz, 1H), 7.73 - 7.81 (m, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.3, 27.1, 34.6, 47.0, 117.1, 119.8, 120.3, 122.1, 122.7, 123.6, 125.6, 127.0, 127.7, 137.8, 138.5, 139.9, 148.3, 153.9, 154.0; HRMS (EI) m/z 370.1490 C24H22N2S [M]+은 370.1498을 필요로 함.
실시예 10
Figure pct00031
3-(2,4-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸-1-일)-9-메틸-9H-카르바졸 11
H2O(5mL) 및 DMF(20mL) 속의 3-(2-요오도-4-(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸-1-일)-9-메틸-9H-카르바졸 10(920g, 2.0mmol), 5-메틸티오펜-2-보론산 피나콜 에스테르(880mg, 3.9mmol), Na2CO3(1.03g, 9.81mmol)의 혼합물을 탈가스화하였다(N2 버블링). Pd(PPh3)4(60mg)를 가하고, 이 혼합물을 8시간 동안 환류되도록 가열하였다. 이 혼합물을 실온으로 냉각되게 한 다음 농축하였다. 이 잔류물을 H2O(3회) 및 EtOAc(1회)로 세척하였다. 고체 물질을 속슬렛 장치로 이송시키고 이 물질을 EtOAc로 추출하였다. 유기 추출물을 ~10mL로 농축시키고 고체 물질을 수집하여 재결정화(EtOAc)시킴으로써 무색 결정으로서 3-(2,4-비스(5-메틸티오펜-2-일)-1H-이미다졸-1-일)-9-메틸-9H-카르바졸 11(1.19g, 76%)를 수득하였다. 이 물질의 일부를 승화(220℃, 10-6 mBar)에 의해 추가 정제하였다: m.p. 248 - 255 ℃ (DSC) 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ2.33 (s, 3H), 2.51 (d, J 0.6 Hz, 3H), 3.94 (s, 3H), 6.48 (br s, 1H), 6.72 (d, J 2.5 Hz, 1H), 7.22 (s, 1H), 7.30 (t, 7.6 Hz, 1H), 7.43 (dd, J 2.0, 8.6 Hz, 1H), 7.49 (d, 8.5 Hz, 2H), 7.57 (dt, J 1.0, 7.6 Hz, 1H), 8.08 (d, 7.7Hz, 1H), 8.10 (d, J 1.8 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.1, 15.4, 109.0, 109.2, 117.9, 119.2, 119.8, 120.8, 122.2, 123.3, 124.5, 125.9, 126.1, 126.9, 141.1, 141.8, 142.6; HRMS (EI) m/z 439.1163 C24H22N2S [M]+은 439.1171을 필요로 함.
실시예 11
소자 특성
소자 특성은 두 선택된 물질 53 및 5와, 참조 목적을 위한 상업용 물질(NPD)에 기반한다. 명시된 발광 소자에 관한 개요는 표 1에 기재되어 있다.
소자는 하기와 같이 제조되었다.
소자 A; 구조: 도 4에 따라서, 145nm ITO(애노드)/40nm PEDOT:PSS(정공 주입층)/30nm 물질 53(정공 수송층)/30nm Alq3(발광층)/1nm LiF(전자 수송층)/100nm Al(캐소드)
공정: 대기 중에서 사전세정된 ITO 기판의 상부에 정공 주입층으로서 PEDOT:PSS층을 스핀 코팅처리하였다. 150℃에서 15분 동안 베이킹(baking)한 후에, 기판을 1x10-5Pa의 진공 압력 하에 정공 수송층, 발광층 및 캐소드를 포함하는 나머지 층의 열증착을 위해 진공 챔버(vacuum chamber)로 이송시켰다. 또 다른 커버 글라스를 이용한 인캡슐레이션(encapsulation) 공정에는 소자 내부에 제습제를 사용하였으며 산소 및 수분과의 접촉을 피하기 위해 UV 경화 에폭시로 밀봉하였다.
소자 B; 소자 B는 소자 A와 동일한 조건 하에서 화합물 53 대신에 화합물 5를 사용하여 제조되었다.
소자 C; 소자 C는 소자 A와 동일한 조건 하에서 화합물 53 대신에 화합물 NPD를 사용하여 제조되었다.
소자 성능 데이터는 표 1에 기재되어 있다. 물질 53의 경우, 발광 소자는 전류밀도 25.0mA/cm2에서 최대전류효율 0.4cd/A 및 휘도 100cd/m2을 보여주었다. 물질 5의 경우, OLED는 전류밀도 5.1mA/cm2에서 최대전류효율 2.1cd/A 및 휘도 100cd/m2을 보여주었다. NPD 물질의 경우, OLED는 물질 NPD에 대해 전류밀도 5.6mA/cm2에서 최대전류효율 1.8cd/A 및 휘도 100cd/m2을 보여주었다. 색상은 녹색이며, CIE 색도좌표는 각각 (0.34, 0.54), (0.33, 0.56), 및 (0.34, 0.55)이다.
실시예
물질 		CIE 효율 ( cd /A) 휘도 ( cd /m 2 ) 전압
(V) 		전류밀도
( mA / cm 2 )
타입 1
소자 A 53 (0.34, 0.54) 0.4 100.0 5.0 25.0
소자 B 5 (0.33, 0.56) 2.0 100.0 7.5 5.1
소자 C NPD (0.34, 0.55) 1.8 100.0 3.0 5.6
소자 A, B 및 C는 동일한 소자 구조를 공유하지만, 실시예에서와 같이 상이한 물질을 사용한다.
구조: 도 4에 따라서, 145nm ITO(애노드)/40nm PEDOT:PSS(정공 주입층)/30nm 물질 53 또는 물질 5 또는 NPD(정공 수송층)/30nm Alq3(발광층)/ 1nm LiF(전자 수송층)/100nm Al(캐소드)

Claims (20)

  1. 유기 전계발광 소자에 있어서,
    - 애노드 및 캐소드를 포함하는 한 쌍의 전극들과,
    - 한 쌍의 전극들 사이에 배치되는 하나 이상의 유기화합물 층을 포함하며,
    이 때 유기화합물 층 또는 하나 이상의 유기화합물 층은 하기 일반 화학식(1)로 표시되는 화합물을 포함하고,
    Figure pct00032

    상기 화학식에서,
    R1 내지 R2는 같거나 다르며, 각각 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기(heterocyclic group)로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    R3는 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기 혹은 시아노기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    n = 1이면, R1 또는 R2는 치환 또는 비치환 티오펜기(thiophene group)이고,
    n = 2이면, R2는 존재하지 않는 유기 전계발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    화합물은 하기 화학식(1a)를 가지며,
    Figure pct00033

    R2는 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6이 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍인 유기 전계발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    화합물은 하기 화학식(1b)를 가지며,
    Figure pct00034


    R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    R4 내지 R6은 같거나 다르며, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 케톤기, 아미드기, 시아노기, 카르복실레이트기, 설포네이트기, 치환 또는 비치환 아릴기, 치환 또는 비치환 알킬기 및 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R4와 R5 또는 R5와 R6이 함께 치환 또는 비치환 사이클릭기를 형성하는 치환기 쌍인 유기 전계발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    화합물은 하기 화학식(1c)를 가지며,
    Figure pct00035

    R1은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로 구성되는 군으로부터 선택되고,
    R3은 치환 또는 비치환 아릴기 혹은 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기, 치환 또는 비치환 알킬기로 구성되는 군으로부터 선택되는 유기 전계발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R3은 수소 원자인 유기 전계발광 소자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    아릴기는 모노사이클릭인 유기 전계발광 소자.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    아릴기는 폴리사이클릭인 유기 전계발광 소자.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R1 내지 R6은 각각 치환 또는 비치환 헤테로사이클릭기로부터 독립적으로 선택되는 유기 전계발광 소자.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    헤테로사이클릭기는 폴리헤테로사이클릭인 유기 전계발광 소자.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R3은 치환 또는 비치환 알킬기인 유기 전계발광 소자.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R3은 "n"= 2 이상인 2개 이상의 부착 자리를 갖는 치환 또는 비치환 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 방향족 화합물인 유기 전계발광 소자.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R3은 "n"= 2 이상인 2개 이상의 부착 자리를 갖는 치환 또는 비치환 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 화합물인 유기 전계발광 소자.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    소자는 적층형 유기 EL 소자인 유기 전계발광 소자.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    소자는 디스플레이를 포함하는 유기 전계발광 소자.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    소자는 광원을 포함하는 유기 전계발광 소자.
  16. 화학식(1), (1a), (1b), (1c)의 화합물.
  17. 전계발광 소자에 사용되는 화합물(1), (1a), (1b), (1c)의 용도.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광층은 호스트 물질 및 인광 물질을 포함하고, 이 때 호스트 물질은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 유기 전계발광 소자용 물질을 포함하는 유기 전계발광 소자.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광층은 호스트 물질 및 인광 물질을 포함하고, 이 때 인광 물질은 이리듐 금속, 오스뮴 금속 또는 백금 금속을 포함하는 유기 전계발광 소자.
  20. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광층은 호스트 물질 및 인광 물질을 포함하고, 이 때 인광 물질은 금속-카르벤 결합(metal-carbene bond)을 가진 발광 물질인 유기 전계발광 소자.
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