KR20140028136A

KR20140028136A - 옥사디아졸 유도체, 및 상기 옥사디아졸 유도체를 사용하는 발광 소자, 발광 장치 및 전자 장치

Info

Publication number: KR20140028136A
Application number: KR1020147002506A
Authority: KR
Inventors: 히로코 무라타; 하루에 나카시마; 사치코 가와카미; 노부하루 오사와; 료지 노무라; 사토시 세오
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2014-03-07
Also published as: US20140299822A1; KR101506142B1; EP1976838B1; US8389735B2; EP1976838A1; KR101418266B1; KR101477490B1; EP1976838A4; US9048436B2; KR20080081998A; KR20130109260A; WO2007074893A1; US20070149784A1; US20130200344A1; US8686159B2

Abstract

본 발명에 따르면, 화학식 G1의 옥사디아졸 유도체가 합성되어 발광 소자에 적용된다.
화학식 G1

위의 화학식 G1에서,
A_m은 화학식

(Am1), 화학식

(Am2) 또는 화학식

(Am3)의 치환체이고,
α, β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,
A_r ¹ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,
R¹ 내지 R³은 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,
R⁴는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.

Description

옥사디아졸 유도체, 및 상기 옥사디아졸 유도체를 사용하는 발광 소자, 발광 장치 및 전자 장치{OXADIAZOLE DERIVATIVE, AND LIGHT EMITTING ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE USING THE OXADIAZOLE DERIVATIVE}

본 발명은 옥사디아졸 유도체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 옥사디아졸 유도체를 사용하는 발광 소자, 발광 장치 및 전자 장치에 관한 것이다.

무기 화합물에 비해 유기 화합물의 종류가 더욱 많다. 그러므로, 유기 화합물에서 다양한 기능을 갖는 물질을 설계하고 합성할 가능성이 있다. 이러한 측면으로부터, 최근 유기 화합물을 사용하는 전자 장치가 관심을 끌어왔다. 예를 들면, 기능성 재료로서 유기 화합물을 사용하는 태양 전지, 발광 소자, 트랜지스터 등이 전형적인 예이다.

이들 예는 유기 화합물의 전기 특성과 광학 특성을 사용하는 장치이며, 무엇보다 발광 물질로서 유기 화합물을 사용하는 발광 소자의 연구 및 개발이 두드러지게 진보되어 왔다.

발광 소자는 발광물질인 유기 화합물을 함유하는 발광층이 전극 사이에 제공되는 단순한 구조를 가지며, 박형, 경량, 고속 응답성 및 직류 저전압 구동과 같은 특성 때문에 차세대 평면 패널 디스플레이 소자로서 관심을 끌어왔다. 또한, 이러한 발광 소자를 사용하는 디스플레이는 콘트라스트와 화질이 우수하고 시야각이 넓은 특징을 갖는다.

발광 물질로서 유기 화합물을 사용하는 발광 소자의 발광 메카니즘은 캐리어 주입형이다. 환언하면, 발광층이 삽입되어 있는 전극들 사이에 전압이 인가되는 경우, 전극으로부터 주입된 정공 및 전자가 재결합하여 발광 물질이 여기 상태가 되고, 여기 상태가 기저 상태로 돌아올 때 발광이 일어난다. 여기 상태의 유형으로서, 일중항 여기 상태(S^*) 및 삼중항 여기 상태(T^*)가 있다. 발광 소자에서 이의 통계학적 생성 비는 S^*:T^* = 1:3으로서 간주된다.

일중항 여기 상태를 발광으로 전환시키는 화합물(이후, 형광성 화합물이라고 함)에서, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 실온에서 관찰되지 않으며, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관찰된다. 그러므로, 형광성 화합물을 사용하는 발광 소자에서, 내부 양자 효율(주입된 캐리어에 대한 생성된 광자(photon)의 비)의 이론적 한계치는 S^*:T^* = 1:3을 근거로 하여 25%인 것으로 간주된다.

한편, 삼중항 여기 상태를 발광으로 전환시키는 화합물(이후, 인광성 화합물이라고 함)이 사용되는 경우, 내부 양자 효율은 이론적으로 75 내지 100%일 수 있다. 환언하면, 발광 효율은 형광성 화합물의 3배 내지 4배 정도로 높을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 고효율 발광 소자를 달성하기 위해, 인광성 화합물을 사용하는 발광 소자가 최근 활발하게 개발되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1을 참조한다).

발광 소자의 발광층이 상기 인광성 화합물을 사용하여 형성되는 경우, 인광성 화합물의 농도 소광 또는 삼중항-삼중항 소멸로 인한 소광을 억제하기 위해, 발광층은 인광성 화합물이 또 다른 물질의 매트릭스 중에 분산되도록 형성되곤 한다. 이때, 매트릭스로서 작용하는 물질은 호스트 재료라고 하고, 인광성 물질과 같이 매트릭스 중에 분산된 물질은 게스트 재료라고 한다.

상기 인광성 화합물이 게스트 재료로서 사용되는 경우, 호스트 재료는 인광성 화합물에 비해 더 높은 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태 사이의 에너지 차)를 가져야 한다. 비특허문헌 1에서 호스트 재료로서 사용되는 CBP는 녹색광 내지 적색광을 발광하는 인광성 화합물에 비해 삼중항 여기 에너지가 더 높고 인광성 화합물의 호스트 재료로서 널리 사용되는 것으로 공지되어 있다.

그러나, CBP는 삼중항 여기 에너지가 높음에도 불구하고 정공 또는 전자를 수용하는 능력이 불량하므로, 구동 전압이 보다 높아지는 문제가 있다. 따라서, 인광성 화합물의 호스트 재료로서, 삼중항 여기 에너지가 높고 정공 및 전자를 둘 다 용이하게 수용하거나 수송할 수 있는 물질(즉, 쌍극성 물질)이 요구된다.

또한, 일중항 여기 에너지(기저 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 차)가 삼중항 여기 에너지보다 높으므로, 삼중항 여기 에너지가 높은 물질이 일중항 여기 에너지도 높다. 그러므로, 상술한 바와 같이 삼중항 여기 에너지가 높고 쌍극성인 물질은 발광 물질로서 형광성 화합물을 사용하는 발광 소자에서도 효과적이다.

[비특허문헌 1]

M. A. Baldo, and four others, Applied Physics Letters, vol. 75, No. 1, 4-6(1999)

상술한 바에 비추어 볼 때, 본 발명의 목적은 여기 에너지가 높은 물질, 특히 삼중항 여기 에너지가 높은 물질을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 쌍극성 물질을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 발광 소자에 상기 물질을 적용함으로써 발광 효율이높고 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것이다.

추가로, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 발광 소자를 사용하여 발광 장치를 제조함으로써 소비 전력이 낮은 발광 장치를 제공하는 것과, 전자 장치에 상기 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 낮은 전자 장치를 제공하는 것이다.

끈질긴 연구의 결과로서, 본 발명자들은 상기 문제점들이 화학식 G1의 옥사디아졸 유도체에 의해 해결될 수 있음을 발견하였다. 그러므로, 본 발명의 한 가지 구조는 화학식 G1의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G1]

위의 화학식 G1에서,

A_m은 화학식

(Am1), 화학식

(Am2) 또는 화학식

(Am3)의 치환체이고,

α, β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R¹ 내지 R³은 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R⁴는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.

상기 화학식 G1에서, 상기 화학식(Am1)이 치환체 A_m으로서 사용되는 경우, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 화학식 G2로 나타낸다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G2의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G2]

위의 화학식 G2에서,

α및 β¹은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 및 A_r ²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R¹ 및 R²는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.

본원에서, 화학적 안정성 뿐만 아니라 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위하여, 화학식 G2에서 β¹은 바람직하게는 페닐렌 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 구조는 화학식 G3의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G3]

위의 화학식 G3에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 및 A_r ²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

또한, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지가 수득될 수 있으며 합성이 용이하므로, A_r ¹은 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G4의 옥사디아졸 유도체이다. 합성이 저렴하고 높은 수율로 수행될 수 있으므로, α는 1,2-페닐렌 그룹, 1,3-페닐렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹인 것이 바람직하다.

[화학식 G4]

위의 화학식 G4에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ²는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R¹ 및 R²는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R⁵ 내지 R⁹는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹 또는 페닐 그룹이다.

또한, 화학적 안정성 및 높은 캐리어 수송 특성이 수득될 수 있으므로, α는 바람직하게는 1,4-페닐렌 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G5의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G5]

위의 화학식 G5에서,

A_r ²는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

추가로, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위해, A_r ²는 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G6의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G6]

위의 화학식 G6에서,

R⁵ 내지 R⁹는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹 또는 페닐 그룹이고,

R¹⁰내지 R¹⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.

후속적으로, 상기 화학식 G1에서, 화학식(Am2)이 치환체 A_m으로서 사용되는 경우, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 화학식 G7로 나타낸다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G7의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G7]

위의 화학식 G7에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 및 A_r ³은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R³은 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

본원에서, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지가 수득될 수 있으며 합성이 용이하므로, A_r ¹은 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G8의 옥사디아졸 유도체이다. 합성이 저렴하고 높은 수율로 수행될 수 있으므로, α는 1,2-페닐렌 그룹, a 1,3-페닐렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹인 것이 바람직하다.

[화학식 G8]

위의 화학식 G8에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ³은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R⁴는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

또한, 화학적 안정성 및 높은 캐리어 수송 특성이 수득될 수 있으므로, α는 바람직하게는 1,4-페닐렌 그룹이다. 추가로, 합성이 용이하므로, R³은 바람직하게는 수소이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G9의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G9]

위의 화학식 G9에서,

A_r ³은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

추가로, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위해, A_r ³은 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G10의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G10]

위의 화학식 G10에서,

R¹⁰ 내지 R¹⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.

후속적으로, 상기 화학식 G1에서, 화학식(Am3)이 치환체 A_m으로서 사용되는 경우, 본 발명의 상기 옥사디아졸 유도체는 화학식 G11으로 나타낸다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G11의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G11]

위의 화학식 G11에서,

α및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 및 A_r ⁴내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.

본원에서, 화학적 안정성 뿐만 아니라 훨씨 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위해, 화학식 G11에서 β¹은 바람직하게는 페닐렌 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 구조는 화학식 G12의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G12]

위의 화학식 G12에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

또한, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위해, A_r ⁵ 및 A_r ⁶은 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G13의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G13]

위의 화학식 G13에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 및 A_r ⁴는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

R¹⁵내지 R²⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.

또한, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지가 수득될 수 있으며 합성이 용이하므로, A_r ¹은 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G14의 옥사디아졸 유도체이다. 합성이 저렴하고 높은 수율로 수행될 수 있으므로, α는 1,2-페닐렌 그룹, 1,3-페닐렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹인 것이 바람직하다.

[화학식 G14]

위의 화학식 G14에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ⁴는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

또한, 화학적 안정성 및 높은 캐리어 수송 특성이 수득될 수 있으므로, α는 바람직하게는 1,4-페닐렌 그룹이다. 추가로, 합성이 용이하므로, R₁₅ 내지 R₂₄는 각각 바람직하게는 수소이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G15의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G15]

위의 화학식 G15에서,

A_r ⁴는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

또한, 훨씬 높은 삼중항 여기 에너지를 수득하기 위해, A_r ⁴는 바람직하게는 치환되거나 치환되지 않은 페닐 그룹이다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 화학식 G16의 옥사디아졸 유도체이다.

[화학식 G16]

위의 화학식 G16에서,

화학식 G1 내지 G16으로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체에서, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹으로서, 메틸 그룹, 에틸 그룹, 이소프로필 그룹, 이소부틸 그룹 및 3급-부틸 그룹 등이 주어진다. 또한, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹으로서, 메톡시 그룹, 에톡시 그룹, 이소프로폭시 그룹, 이소부톡시 그룹, 3급-부톡시 그룹 등이 주어진다. 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹으로서, 페닐 그룹, o-톨릴 그룹, m-톨릴 그룹, p-톨릴 그룹, 4-3급-부틸페닐 그룹, 1-나프틸 그룹, 2-나프틸 그룹, 2-바이페닐 그룹, 3-바이페닐 그룹, 4-바이페닐 그룹, 9,9-디메틸플루오렌-2-일 그룹, 스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일 그룹 등이 주어진다. 또한, 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹으로서, 1,2-페닐렌 그룹, 1,3-페닐렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹, 2,5-디메틸-1,4-페닐렌 그룹, 1,4-나프틸렌 그룹, 1,5-나프틸렌 그룹, 4,4'-바이페닐렌 그룹, 9-디메틸플루오렌-2,7-디일 그룹, 스피로-9,9'-바이플루오렌-2,7-디일 그룹 등이 주어진다.

화학식 G1 내지 화학식 G16으로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체가 발광 특성을 가지므로, 이들은 발광 소자에 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 상술한 바와 같은 옥사디아졸 유도체를 함유하는 발광 소자이다.

또한, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 여기 에너지가 높고 정공과 전자를 둘 다 수송할 수 있으므로 발광 소자에서 발광층의 호스트 재료로서 적합하다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 구조는 상술한 바와 같이 발광 물질과 옥사디아졸 유도체를 함유하는 발광층을 포함하는 발광 소자이다.

특히, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 삼중항 여기 에너지가 높은 특징을 가지므로, 상기 인광성 화합물은 발광 물질에 적합하다. 이러한 구조에 의해, 발광 효율과 구동 전압이 우수한 발광 소자가 수득될 수 있다.

추가로, 본 발명의 한 양태는, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 층이 발광층과 접촉하도록 제공된 발광 소자이다. 본 발명의 옥사디아졸 유도체의 여기 에너지가 높으므로, 발광층에서 발생하는 여기는 상기 구조에 의해 또 다른 층으로의 확산을 막을 수 있다. 결과적으로, 발광 효율이 높은 발광 소자가 수득될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 수득된 본 발명의 발광 소자는 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮다. 그러므로, 상기 발광 소자를 사용하는 발광 장치(화상 디스플레이 장치 또는 발광 장치)는 낮은 소비 전력을 달성할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 발광 소자를 사용하는 발광 장치와, 이러한 발광 장치를 사용하는 전자 장치를 포함한다.

본 명세서에서의 발광 장치는 발광 소자를 사용하는 화상 디스플레이 장치 또는 발광 장치를 포함함을 유의한다. 또한, 상기 발광 장치는, 발광 소자에 이방성 전도성 필름, TAB(테이프 자동화 결합) 테이프 또는 TCP(테이프 캐리어 팩키지)와 같은 커넥터(connector)를 제공한 모듈; TAB 테이프 또는 TCP의 상부에 인쇄 회로판을 제공한 모듈; 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass; 유리상 칩) 방법에 의해 IC(집적 회로)를 직접 설치한 모듈을 포함한다. 추가로, 조명 설비에 사용되는 발광 장치가 포함될 수도 있다.

본 발명을 실시함으로써, 여기 에너지가 높은 물질, 특히 삼중항 여기 에너지가 높은 물질이 수득될 수 있다. 또한, 쌍극성 물질이 수득될 수 있다.

발광 소자에 상기 물질을 적용함으로써, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮은 발광 소자가 제공될 수 있다.

추가로, 상술한 바와 같은 발광 소자를 사용하는 발광 장치를 제조함으로써, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 제공할 수 있다. 더욱이, 전자 장치에 상기 발광 장치를 적용함으로써, 소비 전력이 낮은 전자 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 옥사디아졸 유도체를 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 상기 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하여 발광 소자를 제조하는 경우, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다. 그러므로, 본 발명을 실행함으로써 소비 전력이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 발광 소자의 소자 구조를 설명하는 도이다.
도 2는 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 발광 소자의 소자 구조를 설명하는 도이다.
도 3은 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 발광 소자의 소자 구조를 설명하는 도이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 발광 소자를 사용하는 발광 장치를 설명하는 도이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 발광 장치를 사용하는 전자 장치를 설명하는 도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11의 CV 곡선을 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 1Oa 및 도 1Ob는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11의 CV 곡선을 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11의 CV 곡선을 도시한 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 각각 양태 2와 비교 실시예 1의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 16은 양태 2와 비교 실시예 1의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 각각 양태 2와 비교 실시예 1의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 양태 3의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 19a 및 도 19b는 각각 양태 3의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 2Oa 및 도 2Ob는 각각 양태 4의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 21a 및 도 21b는 각각 양태 4의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 22a 및 도 22b는 각각 양태 5의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 각각 양태 5의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 각각 양태 6과 비교 실시예 2의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 25는 양태 6과 비교 실시예 2의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 26a 및 도 26b는 각각 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 27은 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 28은 양태 2와 비교 실시예 1의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 29a 및 도 29b는 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11의 ¹H-NMR 차트를 도시한 도면이다.
도 30은 각각 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 31a 및 도 31b는 각각 양태 10의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 32는 양태 10의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.
도 33은 양태 10의 발광 소자의 작동 특성을 도시한 도면이다.

이후, 본 발명의 실시양태 및 양태는 첨부된 도면을 참조로 하여 상세하게 설명될 것이다. 본 발명은 다음 설명에 제한되지는 않음을 유의하며, 당업자라면 이의 양태 및 세부사항이 본 발명의 목적 및 요지를 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변형될 수 있음을 용이하게 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 실시양태 및 양태의 다음 설명에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.

[실시양태 1]

실시양태 1은 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 설명할 것이다. 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 화학식 G1로 나타낸다.

화학식 G1

위의 화학식 G1에서,

A_m은 화학식

(Am1), 화학식 (Am2) 또는 화학식

(Am3)의 치환체이고,

α, β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

상기 화학식 G1로 나타낸 옥사디아졸 유도체는 화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체를 금속 촉매 등을 사용하여 화학식 Am1', Am2' 또는 Am3'의 2급 아민에 커플링시켜 수득할 수 있다. 이후, 화학식 OXD1의 합성 방법을 먼저 설명할 것이다.

[화학식 OXD1]

위의 화학식 OXD1에서,

α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

X¹은 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[화학식 Am1']

[화학식 Am2']

[화학식 Am3']

위의 화학식 Am1' 내지 화학식 Am3'에서,

β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ² 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

≪a. 화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체의 합성방법≫

화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체는 다음 반응식 a에서 도시한 바와 같이 합성할 수 있다. 즉, 우선, 할로겐화 아릴 카복실산의 에스테르(A)를 하이드라진과 반응시켜 할로겐화 아릴 하이드라지드(B)를 합성하였다. 후속적으로, 할로겐화 그룹 하이드라지드(B)를 아릴 카복실산 할라이드(C)와 반응시켜 디아실 하이드라진 유도체(D)를 수득하였다. 추가로, 탈수제를 사용한 탈수에 의해 상기디아실 하이드라진 유도체(D)를 폐환시켜 1,3,4-옥사디아졸 환을 형성하며, 이로써 화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체를 수득할 수 있다. 반응식 a에서, R은 알킬 그룹이고, α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고, A_r ¹은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, X¹ 및 X²는 각각 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[반응식 a]

포스포릴 클로라이드, 티오닐 클로라이드 등을 탈수제로서 사용할 수 있음을 유의한다.

또한, 화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체의 합성방법은 상기 반응식 a에 국한되지 않으며, 기타 공지된 방법도 사용할 수 있다.

≪b. 화학식 Am1', Am2' 및 Am3'의 2급 아민의 합성방법≫

이후, 상기 화학식 Am1', Am2' 및 Am3'의 2급 아민 각각의 합성 방법을 설명할 것이다.

<b1. 화학식 Am1'의 2급 아민의 합성방법>

화학식 Am1'의 2급 아민은 반응식 b1에 도시한 바와 같이 합성할 수 있다. 즉, 우선, 이할로겐화 아렌(E)과 카바졸 유도체(F)를 금속 촉매를 사용하여 염기의 존재하에 커플링시켜 할로겐화 그룹 카바졸 유도체(G)를 합성한다. 이어서, 할로겐화 그룹 카바졸 유도체(G)와 아릴아민(H)을 금속 촉매를 사용하여 염기의 존재하에 커플링시켜 화학식 Am1'의 2급 아민을 수득하였다. 하기 반응식 b1에서, β¹은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고, A_r ²는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, R¹ 및 R²는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, X³ 및 X⁴는 각각 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[반응식 b1]

염기로서 탄산칼륨 또는 탄산나트륨과 같은 무기 염기나 나트륨 3급-부톡사이드와 같은 금속 알콕사이드로 대표되는 유기 염기가 사용될 수 있음을 유의한다. 또한, 금속 촉매로서, 팔라듐 촉매 또는 1가 구리가 사용될 수 있다. 구체적으로, 팔라듐 아세테이트, 팔라듐 클로라이드, 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0) 구리(I) 요오다이드 등이 사용될 수 있다.

또한, 화학식 Am1'의 2급 아민의 합성 방법은 상기 반응식 b1로 한정되지 않으며, 기타 공지된 방법들도 사용될 수 있다.

<b2. 화학식 Am2'의 2급 아민의 합성방법>

화학식 Am2'의 2급 아민은 하기 반응식 b2에 도시한 바와 같이 합성될 수 있다. 즉, 카바졸 유도체(I)의 3번 위치를 할로겐화제에 의해 할로겐화시켜 할로겐화 카바졸 유도체(J)를 합성한다. 이어서, 할로겐화 카바졸 유도체(J) 및 아릴아민(K)을 금속 촉매를 사용하여 염기의 존재하에 커플링시켜 화학식 Am2'의 2급 아민을 수득한다. 하기 반응식 b2에서, A_r ³은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, R³은 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, R⁴는 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, X⁵는 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[반응식 b2]

할로겐화제로서, N-브로모석신이미드(NBS) 또는 N-요오도석신이미드(NIS) 등을 사용할 수 있다. 또한, 염기 및 금속 촉매로서, 상기 <b1. 화학식 Am1'의 2급 아민의 합성방법> 에서 언급된 물질들을 사용할 수 있다.

또한, 화학식 Am2'의 2급 아민의 합성 방법은 상기 반응식 b2로 한정되지 않으며, 기타 공지된 방법들도 사용될 수 있다.

<b3. 화학식 Am3'의 2급 아민의 합성방법>

화학식 Am3'의 2급 아민은 반응식 b3에 도시한 바와 같이 합성할 수 있다. 즉, 우선, 트리아릴아민(L)을 할로겐화제에 의해 할로겐화시켜 모노할로겐화 트리아릴아민(M)을 합성한다. 이어서, 모노할로겐화 트리아릴아민(M) 및 아릴아민(N)을 금속 촉매를 사용하여 염기의 존재하에 커플링시켜 화학식 Am3'의 2급 아민을 수득한다. 하기 반응식 b3에서, β²는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고, A_r ⁴ 내지 A_r ⁶은 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, X⁶은 각각 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[반응식 b3]

또한, 화학식 Am3'의 2급 아민의 합성 방법은 상기 반응식 b3으로 한정되지 않으며, 기타 공지된 방법들도 사용될 수 있다.

≪c. 화학식 G1로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체의 합성방법≫

반응식 a에서 수득한 화학식 OXD1의 할로겐화 옥사디아졸 유도체 및 반응식 b1, b2 또는 b3에서 수득한 화학식 Am1', Am2' 또는 Am3'의 2급 아민을 금속 촉매를 사용하여 염기의 존재하에 커플링시켜 화학식 G1로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 수득한다. 반응식은 하기 반응식 c에 나타내었다. 하기 반응식 c에서, A_m은 화학식(Am1), (Am2) 또는 (Am3)로 나타낸 치환체이고, α, β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고, A_r ¹ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, R¹ 내지 R³은 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, R⁴는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고, X¹은 할로겐 그룹, 바람직하게는 브로모 그룹 또는 요오도 그룹이다.

[반응식 c]

또한, 염기 및 금속 촉매로서, 상기 <b1. 화학식 Am1'의 2급 아민의 합성방법> 에서 언급된 물질들을 사용할 수 있다.

화합물(OXD1)와 화합물(Am1')을 커플링시켜 수득한 물질은 화학식 G2의 옥사디아졸 유도체에 상응하고, 화합물(OXD1)와 화합물(Am2')을 커플링시켜 수득한 물질은 화학식 G7의 옥사디아졸 유도체에 상응하며, 화합물(OXD1)와 화합물(Am3')을 커플링시켜 수득한 물질은 화학식 G11의 옥사디아졸 유도체에 상응한다.

≪화학식 G1로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체의 특정한 구조식≫

이제, 본 발명의 옥사디아졸 유도체의 특정 구조는 하기 화학식 G1을 사용하여 설명할 것이다.

화학식 G1

위의 화학식 G1에서,

A_m은 화학식

(Am1), 화학식

(Am2) 또는 화학식

(Am3)의 치환체이고,

α, β¹ 및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,

A_r ¹ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,

화학식 G1에서 아릴렌 그룹 α의 구조로서, 보다 구체적으로, 다음 화학식 그룹(α)에서의 임의 구조가 사용될 수 있다. 본 발명이 이에 제한되지 않음을 유의한다.

또한, 화학식 G1에서 아릴 그룹 A_r ¹의 구조로서, 보다 구체적으로, 하기 화학식 A_r에서의 임의 구조가 사용될 수 있다. 본 발명이 이러한 예로 한정되지 않음을 유의한다.

이어서, 화학식 G1에서 치환체 Am을 설명할 것이다. 치환체 A_m은 화학식 G1에서 도시한 (Am1), (Am2) 또는 (Am3)으로 나타낸다. 보다 구체적으로, 화학식 그룹 (Am1-1) 내지 (Am1-10), 화학식 그룹 (Am2-1) 내지 (Am2-5), 또는 화학식 그룹(Am3-1) 내지 (Am3-9)에서의 임의 구조를 사용할 수 있다. 본 발명이 이러한 구조에 한정되지는 않는다.

상술한 화학식 그룹(α), 화학식 그룹(A_r), 화학식 그룹(Am1-1) 내지 (Am1-10), 화학식 그룹 (Am2-1) 내지 (Am2-5), 또는 화학식 그룹(Am3-1) 내지 (Am3-9)을 적절하게 조합하여 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 형성한다. 이후, 본 발명의 옥사디아졸 유도체의 화학식을 제시할 것이지만[화학식 (1) 내지 (140)], 본 발명이 이에 제한되지는 않는다.

(실시양태 2)

실시양태 2는 도 1을 참조하여 발광층의 호스트 재료로서 실시양태 1에서 설명된 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 사용하는 발광 소자의 양태를 설명할 것이다.

도 1은 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 발광층(113)을 포함하는 발광 소자를 도시한 도면이다. 상기 발광층(113)은 본 발명의 옥사디아졸 유도체 및 발광 물질을 함유한다. 실시양태 2에서, 발광층(113)에서 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 호스트 재료이고 발광 물질은 게스트 재료이다.

이러한 발광 소자에 전압을 인가함으로써, 제1 전극(101)쪽으로부터 주입된 정공과 제2 전극(102)쪽으로부터 주입된 전자는 발광층(113)에서 재결합되며, 따라서 상기 발광 물질은 여기 상태에 있다. 여기 상태에서의 발광 물질이 기저 상태로 돌아올 때 발광이 일어난다. 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 쌍극성 물질이므로, 상기 옥사디아졸 유도체는 정공 뿐만 아니라 전자도 효율적으로 수용할 수 있으며 이들을 발광 물질로 수송할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 구동 전압으로 발광 물질의 여기 상태를 발생시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 옥사디아졸 유도체가 높은 여기 에너지를 가지므로, 여기 상태에서의 상기 발광 물질은 소광되지 않으면서 효율적으로 발광할 수 있다. 실시양태 2의 발광 소자에서, 제1 전극(101)이 애노드로서 작용하고 제2 전극(102)이 캐소드로서 작용함을 유의한다.

발광 물질(즉, 게스트 재료)은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명의 옥사디아졸 유도체가 높은 삼중항 여기 에너지를 가지므로, 인광성 화합물이 게스트 재료로서 바람직하다. 구체적으로, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C^2']이리듐(III)피콜리네이트(약어: FIrpic), 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)(약어: Ir(PPy)₃), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약어: Ir(ppy)₂(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸레이토-N,C^2')이리듐(IH)아세틸아세토네이트(약어: Ir(bt)₂(acac)), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)(약어: Ir(pq)₃), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약어: Ir(pq)₂(acac)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이토-N,C^2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약어: Ir(btp)₂(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C^2')이리듐(HI)아세틸아세토네이트(약어: Ir(pic)₂(acac)),(아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약어: Ir(Fdpq)₂(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약어: PtOEP) 등이 사용될 수 있다.

발광 물질로서, 형광성 화합물도 사용될 수 있다. 특히, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(3급-부틸)페릴렌(약어: TBP), 4,4'-비스[2-(N-에틸카바졸-3-일)비닐]바이페닐(약어: BCzVBi), 5,12-디페닐테트라센, N,N'-디메틸퀴나크리돈(약어: DMQd), N,N'-디페닐퀴나크리돈(약어: DMQd), 4-디시아노메틸렌-2-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(약어: DCJTl), 루브렌, 쿠마린 6, 쿠마린 30 등이 사용될 수 있다.

제1 전극(101)용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 제1 전극(101)이 실시양태 2에서 애노드로서 작용하는 경우, 일 함수(work function)가 높은 물질이 바람직하게 사용된다. 특히, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 등이 산화인듐주석(ITO), 산화규소 함유 산화인듐주석(ITSO), 2 내지 20중량%의 산화아연 함유 산화인듐(IZO)에 추가해서 사용될 수 있다. 제1 전극(101)을, 예를 들면, 스퍼터링법 또는 증착법 등을 사용하여 형성할 수 있음을 유의한다.

제2 전극(102)용 물질은 특정하게 한정되지 않는다. 그러나, 제2 전극(102)이 실시양태 2에서 캐소드로서 사용되는 경우, 일 함수가 낮은 물질이 바람직하게 사용된다. 특히, 리튬(Ii) 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속; 마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca)과 같은 알칼리 토금속; 에르븀(Er) 또는 이테르븀(Yb)과 같은 희토류 금속이 알루미늄(Al) 또는 인듐(In)에 추가해서 사용될 수 있다. 또한, 알루미늄-리튬 합금(AlU) 또는 마그네슘-은 합금(MgAg)과 같은 합금도 사용될 수 있다. 제2 전극(102)을, 예를 들면, 스퍼터링법 또는 증착법 등을 사용하여 형성할 수 있음을 유의한다.

발광을 외부로 끌어내기 위하여, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 중의 하나 또는 이들 둘 다는 각각 바람직하게는 가시광선을 투과하는 전도성 필름(예: ITO)을 사용하여 형성된 전극이거나 가시광선을 투과하도록 수 nm 두께로 형성된 전극이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 정공 수송층(112)은 제1 전극(101)과 발광층(113) 사이에 제공될 수 있다. 정공 수송층은 발광층(113)에 제1 전극(101)로부터 주입된 정공을 수송하는 기능을 갖는다. 이러한 방식으로, 제1 전극(101)과 발광층(113)이 서로 분리되도록 정공 수송층(112)이 제공되는 경우, 발광은 금속으로 인한 소광을 방지한다. 정공 수송층(112)이 항상 필요한 것은 아님을 유의한다.

정공 수송층(112)용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 전형적으로, 방향족 아민 화합물, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(l-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: NPB), 4,4'-비스[-N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: TPD), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약어: DFLDPBi), 4,4',4"-트리스(N-디페닐아미노)트리페닐아민(약어: TDATA) 또는 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약어: m-MTDATA)이 사용될 수 있다. 또한, 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약어: PVTPA)과 같은 고분자량 화합물도 사용될 수 있다.

정공 수송층(112)이 2층 이상의 층들이 적층된 다중층을 가질 수 있음을 유의한다. 또한, 정공 수송층(112)은 또한 두 종류 이상의 물질에 의해 형성될 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 전자 수송층(114)은 제2 전극(102)과 발광층(113) 사이에 제공된다. 전자 수송층은 발광층(113)에 제2 전극(102)으로부터 주입된 전자를 수송하는 기능을 갖는다. 이러한 방식으로, 제2 전극(102)과 발광층(113)이 서로 분리되도록 전자 수송층(114)이 제공되는 경우, 발광은 금속으로 인한 소광을 방지한다. 전자 수송층(114)이 항상 필요한 것은 아님을 유의한다.

전자 수송층(114)용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 전형적으로, 금속 착물, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약어: Alq₃), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약어: Almq₃), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(약어: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(약어: BAlq), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤족사놀레이토]아연(약어: Zn(BOX)₂) 또는 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸레이토]아연(약어: Zn(BTZ)₂)이 사용될 수 있다. 또한, 헤테로방향족 화합물, 예를 들면, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약어: PBD), 1,3-비스[5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약어: OXD-7), 3-(4-3급-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약어: TAZ), 3-(4-3급-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약어: p-EtTAZ), 바토페나트롤린(약어: BPhen), 바토쿠프로인(약어: BCP) 또는 4,4'-비스(5-메틸벤족사졸-2-일)스틸벤(약어: BzOs)도 사용될 수 있다. 추가로, 고분자량 화합물, 예를 들면, 폴리(2,5-피리딘-디일)(약어: PPy)도 사용될 수 있다.

전자 수송층(114)이 2층 이상의 층들이 적층된 다중층을 가질 수 있음을 유의한다. 또한, 전자 수송층(114)은 또한 두 종류 이상의 물질을 혼합시켜 형성할 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 정공 주입층(111)은 제1 전극(101)과 정공 수송층(112) 사이에 제공될 수 있다. 정공 주입층은 정공 수송층(112)에 대한 애노드로서 작용하는 전극으로부터 정공의 주입을 돕는 작용을 한다. 정공 주입층(111)이 항상 필요한 것은 아님을 유의한다.

정공 주입층(111)용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 산화바나듐(VO_x), 산화니오븀(NbO_x), 산화탄탈륨(TaO_x), 산화크롬(CrO_x), 산화몰리브덴(MoO_x), 산화텅스텐(WO_x), 산화망간(MnO_x), 산화레늄(ReO_x) 또는 산화루테늄(RuO_x)과 같은 금속 산화물이 사용될 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약어: H₂Pc) or 구리 프탈로시아닌(약어: CuPC)과 같은 프탈로시아닌 화합물이 사용될 수 있다. 추가로, 정공 수송층(112)용 물질도 사용될 수 있다. 추가로, 폴리(에틸렌디옥시티오펜)과 폴리(스티렌설폰산의 혼합물(약어: PEDOT/PSS)와 같은 고분자량 화합물도 사용될 수 있다.

또는, 정공 주입층(111)을 위해, 유기 화합물과 전자 수용체를 혼합하여 수득한 복합 재료도 사용될 수 있다. 정공이 전자 수용체에 의해 유기 화합물에서 발생하므로, 상기 복합 재료는 정공 주입 특성과 정공 수송 특성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서, 발생된 정공을 수송하는 데 있어서 탁월한 재료, 예를 들면, 상술한 바와 같은 정공 수송층(112)(방향족 아민 화합물 등)용 물질이 바람직하게 사용된다. 전자 수용체로서, 유기 화합물에 대한 전자 수용 특성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 특히, 전이금속 산화물이 바람직하다. 예를 들면, 산화바나듐(VO_x), 산화니오븀(NbO_x), 산화탄탈륨(TaO_x), 산화크롬(CrO_x), 산화몰리브덴(MoO_x), 산화텅스텐(WO_x), 산화망간(MnO_x), 산화레늄(ReO_x), 산화루테늄(RuO_x) 등을 사용할 수 있다. 또한, 철(III) 클로라이드 또는 알루미늄(III) 클로라이드과 같은 루이스산도 사용할 수 있다. 추가로, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약어: F4-TCNQ)과 같은 유기 화합물도 사용할 수 있다.

정공 주입층(111)이 2층 이상의 층들이 적층된 다중층을 가질 수 있음을 유의한다. 또한, 정공 주입층(111)은 또한 두 종류 이상의 물질을 혼합시켜 형성할 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 전자 주입층(115)은 제2 전극(102)과 전자 수송층(114) 사이에 제공될 수 있다. 전자 주입층은 전자 수송층(114)에 대한 캐소드로서 작용하는 전극으로부터 전자의 주입을 돕는 작용을 한다. 전자 주입층(115)이 항상 필요한 것은 아님을 유의한다.

전자 주입층(115)용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 불소화리튬(LiF), 불소화세슘(CsF), 불소화칼슘(CaF₂) 또는 산화리튬(LiO_x)과 같은 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 불소화에르븀(ErF₃)과 같은 희토류 금속 화합물도 사용될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 전자 수송층(114)용 물질도 사용될 수 있다.

또는, 전자 주입층(115)을 위해, 유기 화합물과 전자 공여체를 혼합하여 수득한 복합 재료도 사용될 수 있다. 전자가 전자 공여체에 의해 유기 화합물에서 발생하므로, 상기 복합 재료는 전자 주입 특성과 전자 수송 특성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서, 발생된 전자를 수송하는 데 있어서 탁월한 재료, 구체적으로, 예를 들면, 상술한 바와 같은 전자 수송층(114)(금속 착물 또는 헤테로방향족 화합물 등)용 물질이 바람직하게 사용된다. 전자 공여체로서, 유기 화합물에 대한 전자 공여 특성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 특히, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속이 바람직하다. 예를 들면, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀 또는 이테르븀 등이 사용될 수 있다. 또한, 산화리튬(UO_x), 산화칼슘 (CaO_x), 산화바륨(BaO_x) 또는 탄산세슘(CS₂CO₃)과 같은 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물이 사용될 수 있다. 추가로, 산화마그네슘과 같은 루이스산이나 테트라티아풀발렌(약어: TTF)과 같은 유기 화합물도 사용할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 발광 소자에서, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)은 각각 증착법, 잉크젯법 또는 피복법 등 중의 임의의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)은 스퍼터링법, 증착법, 잉크젯법 또는 피복법 등 중의 임의의 방법을 사용하여 형성할 수 있다.

(실시양태 3)

실시양태 3은 도 2 및 도 3을 참조로 하여 여기자 차단층으로서 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 사용하여 발광 소자의 양태를 설명할 것이다. 여기자 차단층은 발광층과 접촉하도록 제공된 정공 수송층 또는 전자 수송층의 일종이며, 특히 발광층보다 높은 여기 에너지를 가지며 발광층의 여기자가 또 다른 층으로 이동하는 것을 차단하는 기능을 가짐을 유의한다.

도 2에 도시한 발광 소자에서, 발광층(213)은 애노드로서 작용하는 제1 전극(201)과 캐소드로서 작용하는 제2 전극(202) 사이에 제공된다. 추가로, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 여기자 차단층(220a)은 발광층(213)의 애노드측과 접촉하도록 제공된다. 그러므로, 도 2에서, 상기 여기자 차단층(220a)은 정공 수송층의 일종이다.

또한, 도 3에 도시한 발광 소자에서, 발광층(213)은 애노드로서 작용하는 제1 전극(201)과 캐소드로서 작용하는 제2 전극(202) 사이에 제공된다. 추가로, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 여기자 차단층(220b)은 발광층(213)의 캐소드측과 접촉하도록 제공한다. 그러므로, 도 3에서, 상기 여기자 차단층(220b)은 전자 수송층의 일종이다.

도 2 또는 도 3의 구조에 의해, 발광층(213)에 발생한 여기자는 발광층(213)에 효과적으로 유지될 수 있으며, 이로써 발광 효율이 개선된다. 또한, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 쌍극성 물질이므로, 발광층의 애노드측 또는 캐소드측의 층은 여기자 차단층으로서 사용될 수 있다. 따라서, 도 2 및 도 3에 도시되지 않았지만, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유하는 여기자 차단층은 발광층(213)의 양쪽 측면상에 제공될 수도 있다.

본원에서, 발광층(213)은 다양한 구조를 사용할 수 있다. 예를 들면, 발광층(213)은 호스트 재료와 게스트 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 호스트 재료의 특정 예로서, 4,4'-디(9-카바졸릴)바이페닐(약어: CBP), 2-3급-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약어: t-BuDNA), 9-[4-(9-카바졸릴)페닐]-10-페닐안트라센(약어: CzPA) 등이 NPB, DFLDPBi, ALq₃, BAJq 등에 추가해서 사용될 수 있다. 추가로, 게스트 재료의 특정 예로서, 9-(4-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-l0-페닐안트라센(약어: YGAPA) 등이 실시양태 2에서 기술된 인광성 화합물 및 형광성 화합물에 추가해서 사용될 수 있다.

제1 전극(201)이 실시양태 2에서 기술한 제1 전극(101)과 동일한 구조를 가짐을 유의한다. 또한, 제2 전극(202)은 실시양태 2에서 기술한 제2 전극(102)과 동일한 구조를 가진다.

추가로, 실시양태 3에서, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 정공 주입층(211), 정공 수송층(212), 전자 수송층(214) 및 전자 주입층(215)이 제공된다. 이들 층의 구조로서, 실시양태 2에 기술된 각각의 층의 구조를 사용할 수 있다. 이들 층이 항상 필요한 것은 아니며, 소자의 특성에 따라 적절하게 제공될 수 있다.

(실시양태 4)

실시양태 4는 도 4a 내지 4c를 참조로 하여 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 설명할 것이다. 도 4a 내지 도 4c는 상기 발광 장치의 횡단면도이다.

도 4a 내지 도 4c에서, 직사각형의 점선으로 둘러싸인 부분은 본 발명의 발광 소자(12)를 구동하기 위해 제공된 트랜지스터(11)이다. 발광층을 포함하는 층(15)이 제1 전극(13)과 제2 전극(14) 사이에 제공된 본 발명의 발광 소자(12)는 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 함유한다. 구체적으로, 상기 발광 소자(12)는 실시양태 2 또는 3에 도시된 구조를 갖는다. 트랜지스터(11)의 드레인 영역은 제1 중간 절연 필름(16)(16a, 16b 및 16c)을 통과하는 배선(17)에 의해 제1 전극(13)에 전기 접속된다. 발광 소자(12)는 격벽층(18)에 의해 인접하게 제공된 기타 발광 소자로부터 분리된다. 이러한 구조를 갖는 발광 장치는 실시양태 4에서 기판(10) 상에 제공된다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 트랜지스터들(11)은 각각 게이트 전극이 기판과 반대측에 제공되고 중심에 반도체층을 갖는 상부 게이트 형태이다. 그러나, 트랜지스터(11)의 구조는 특정하게 한정되지 않으며, 예를 들면, 하부 게이트 형태가 사용될 수 있다. 하부 게이트 형태의 경우, 상기 트랜지스터(11)는 보호 필름이 채널을 형성하는 반도체 층 위에 형성되는 구조(채널 보호형)를 갖거나 채널을 형성하는 반도체층의 일부가 오목한 구조(채널 에칭형)를 가질 수 있다.

또는, 트랜지스터(11)에 포함된 반도체층은 결정성이거나 비결정성일 수 있다. 추가로, 이는 반비결정성 등일 수 있다.

비결정성 반도체의 특징이 다음과 같음을 유의한다. 반비결정 반도체는 비정질 구조와 결정 구조(단결정과 다결정 포함) 사이의 중간 구조이고, 자유 에너지의 견지에서 안정한 제3의 상태이며, 단거리 질서와 격자 변형을 갖는 결정질 영역을 포함한다. 필름 중의 영역의 적어도 일부가 직경이 0.5 내지 20nm인 결정 입자를 함유한다. L-O 포논(phonon)으로부터 유도된 라만 스펙트럼은 520cm^-1보다 낮은 파수측으로 이동한다. Si 결정 격자에 의해 유도되는 (111)과 (220)의 회절 피크가 X선 회절에서 관찰된다. 1원자% 이상의 수소 또는 할로겐을 함유하여 미결합수(dangling bond)을 종결짓는다. 비결정성 반도체는 일명 미결정(microcrystalline) 반도체라고도 하며, 규화물 함유 기체에 대해 글로우 방전 분해(플라즈마 CVD)를 수행함으로써 형성된다. SiH₄는 규화물 함유 가스로서 주어진다. 또한, Si₂H₆, SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiCl₄ 및 SiF₄ 등이 또한 규화물 함유 기체로서 사용될 수도 있다. 상기 규화물 함유 기체는 H₂로 희석되거나 H₂와 He, Ar, Kr 및 Ne 중의 하나 이상의 희가스로 희석될 수 있다. 이의 희석 비는 2배 내지 1,000배의 범위이고, 압력은 약 0.1 내지 133Pa이며, 전력 공급 주파수는 1 내지 120MHz, 바람직하게는, 13 내지 60MHz이다. 기판 가열 온도는 3,00℃ 이하, 바람직하게는, 100 내지 25O℃일 수 있다. 필름 중의 분순물 원소로서 산소, 질소 또는 탄소와 같은 대기 불순물 성분의 농도는 바람직하게는 1 × 10²⁰원자/cm³ 이하이고, 특히 산소의 농도는 5 × 10¹⁹ 원자/cm³ 이하, 바람직하게는 1 × 10¹⁹원자/cm³ 이하이다. 비결정질 반도체를 사용하는 TFT(박막 트랜지스터)의 이동도가 약 1 내지 10cm²/Vsec임을 유의한다.

결정성 반도체층의 특정 예로서, 단결정 또는 다결정질 규소, 규소 게르마늄 등으로 형성된 층이 주어질 수 있다. 이는 레이저 결정화에 의해 형성되거나, 예를 들면, 니켈 등을 사용하는 고체상 성장 방법을 통한 결정화에 의해 형성될 수 있다.

반도체층이 비정질 물질, 예를 들면, 비정질 규소를 사용하여 형성되는 경우, 발광 장치는 바람직하게는 트랜지스터(11) 및 모든 기타 트랜지스터들(발광 소자를 구동하기 위한 회로에 포함된 트랜지스터)이 모두 n 채널 트랜지스터인 회로를 갖는다. 이외에, 상기 발광 장치는 n 채널 트랜지스터 또는 p 채널 트랜지스터를 포함하는 회로를 가질 수 있거나 상기 발광 장치는 상기 두 유형의 트렌지스터를 모두 포함하는 회로를 가질 수 있다.

추가로, 제1 중간 절연 필름(16; 16a 내지 16c)은 도 4a 및 도 4c에 도시한 바와 같은 다중층이거나 단일층일 수 있다. 제1 중간 절연 필름(16a)가 산화규소 또는 질화규소와 같은 무기 물질을 사용하여 형성되고, 제2 중간 절연 필름(16b)이 아크릴, 실록산(골격 구조가 규소(Si)와 산소(O)의 결합으로 구성되고 치환체로서 적어도 수소가 함유되는 유기 그룹), 또는 피복에 의해 형성될 수 있는 산화규소와 같은 자가 평탄성 물질을 사용하여 형성됨을 유의한다. 또한, 제1 중간 절연 필름(16c)은 아르곤(Ar) 함유 질화규소 필름을 사용하여 형성된다. 각각의 층을 형성하는 물질은 특정하게 한정되지 않으며, 상술한 물질 이외의 물질도 사용될 수 있음을 유의한다. 또는, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여 형성한 층이 추가로 배합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 중간 절연 필름(16; 16a 내지 16c)은 무기 필름, 유기 필름 또는 이들 둘 다를 사용하여 형성할 수 있다.

격벽층(18)은 바람직하게는 가장자리에서 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 형태를 갖는다. 또한, 격벽층(18)은 아크릴, 실록산, 레지스트 또는 산화규소 등을 사용하여 형성한다. 상기 격벽층(18)이 무기 필름, 유기 필름 또는 이들 둘 다를 사용하여 형성할 수 있음을 유의한다.

도 4a 및 도 4c에서, 제1 중간 절연 필름(16; 16a 내지 16c)만이 트랜지스터(11)와 발광 소자(12) 사이에 제공된다. 그러나, 도 4b에 도시한 바와 같이 제2 중간 절연 필름(19; 19a 및 19b)도 제1 중간 절연 필름(16; 16a 및 16b)에 추가해서 제공될 수 있다. 도 4b에 도시한 제1 발광 장치에서, 제1 전극(13)은 제2 중간 절연 필름(19)을 통해 배선(17)에 접속된다.

제2 중간 절연 필름(19)은 제1 중간 절연 필름(16)과 같은 다중층이거나 단일층일 수 있다. 제2 중간 절연 필름(19a)은 아크릴, 실록산(골격 구조가 규소(Si) 및 산소(O)의 결합으로 구성되고 치환체로서 적어도 수소가 함유되는 유기 그룹), 또는 피복에 의해 형성될 수 있는 산화규소와 같은 자가 평탄성 물질을 사용하여 형성됨을 유의한다. 또한, 제2 중간 절연 필름(19b)은 아르곤(Ar) 함유 질화규소 필름을 사용하여 형성된다. 각각의 층을 형성하는 물질은 특정하게 한정되지 않으며, 상술한 물질 이외의 물질도 사용될 수 있음을 유의한다. 또는, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여 형성한 층이 추가로 배합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 중간 절연 필름(19)은 무기 필름, 유기 필름 또는 이들 둘 다를 사용하여 형성할 수 있다.

제1 전극(13)과 제2 전극(14)이 둘 다 발광 소자(12)에서 발광 물질을 사용하여 형성되는 경우, 발광(400)은 도 4a에서 화살표에 의해 지시된 바와 같은 제1 전극(13)과 제2 전극(14)을 통해 추출될 수 있다. 제2 전극(14)만이 발광 물질을 사용하여 형성되는 경우, 발광(401)은 도 4b에서 화살표에 의해 지시된 제2 전극(14)를 통해서만 추출될 수 있다. 이 경우, 고반사성 물질을 사용하여 제1 전극(13)을 형성하거나 제1 전극(13) 아래에 고반사성 물질(반사성 필름)을 사용하여 형성된 필름을 제공하는 것이 바람직하다. 추가로, 제1 전극(13)만을 투광 물질을 사용하여 형성하는 경우, 발광(402)은 도 4c에서 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 오직 제1 전극(13)을 통해서만 추출될 수 있다. 이 경우, 고반사성 물질을 사용하여 제2 전극(14)을 형성하거나 제2 전극(14) 아래에 고반사성 물질(반사성 필름)을 사용하여 형성된 필름을 제공하는 것이 바람직하다.

발광 소자(12)에서, 층(15)을 전압 인가시 발광 소자(12)가 작동하도록 적층시켜 제2 전극(14)의 전위를 제1 전극(13)의 전위보다 더 높이거나, 층(15)을 전압 인가시 발광 소자(12)가 작동하도록 적층시켜 제2 전극(14)의 전위를 제1 전극(13)의 전위보다 더 낮춘다. 전자의 경우, 트랜지스터(11)는 n 채널 트랜지스터이고, 후자의 경우, 트랜지스터(11)는 p 채널 트랜지스터이다.

상술한 바와 같이, 실시양태 4는 트랜지스터에 의한 발광 소자의 구동을 제어하는 능동형 발광 장치를 기술한다. 또한, 특히 트랜지스터와 같은 구동용 소자를 제공하지 않으면서 발광 소자를 구동시키는 수동형 발광 장치도 사용될 수 있다.

실시양태 4에 도시된 발광 소자에서, 본 발명의 발광 소자를 사용하면, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮다. 그러므로, 낮은 소비 전력을 특징으로 한다.

(실시양태 5)

본 발명의 발광 소자를 사용하는 발광 장치는 양호한 화상을 표시할 수 있다. 그러므로, 우수한 화상을 제공할 수 있는 전자 장치는 전자 장치의 디스플레이부에 본 발명의 발광 장치를 적용하여 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치는 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮기 때문에 소비 전력이 낮게 구동될 수 있다. 그러므로, 전력 소모가 낮은 전자 장치는 전자 장치의 디스플레이부에 본 발명의 발광 장치를 적용하여 수득할 수 있으며, 예를 들면, 배터리 사용 시간이 긴 전화기 세트 등을 수득할 수 있다. 이하, 본 발명의 발광 소자가 적용된 발광 소자가 제공된 전자 장치의 예들을 제시할 것이다.

도 5a는 본 발명을 사용하여 제조한 컴퓨터이며, 상기 컴퓨터는 본체(511), 프레임체(512), 디스플레이부(513) 및 키보드(514) 등을 포함한다. 상기 컴퓨터는 디스플레이부로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 내장시켜 완성할 수 있다.

도 5b는 본 발명을 사용하여 제조한 전화기 세트이며, 본체(522)는 디스플레이부(521), 오디오 출력부(524), 오디오 입력부(525), 작동 스위치(526 및 527) 및 안테나(523) 등을 포함한다. 상기 전화기 세트는 디스플레이부로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 내장시켜 완성할 수 있다.

도 5c는 본 발명을 사용하여 제조한 텔레비젼 세트이며, 상기 텔레비젼 수상기는 디스플레이부(531), 프레임체(532) 및 스피커(533) 등을 포함한다. 상기 텔레비젼 수상기는 디스플레이부로서 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 내장시켜 완성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 발광 장치는 다양한 종류의 전자 장치의 디스플레이부로서 사용하기에 매우 적합하다.

컴퓨터 등이 실시양태 5에 기술되어 있으나, 본 발명의 발광 소자를 포함하는 발광 소자는 네비게이션 시스템, 조명 기기 등에도 탑재될 수 있다.

[양태 1]

≪합성 실시예 1≫

합성 실시예 1은 실시양태 1에서 화학식 1로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체인 2-(4-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: YGAO11)의 합성 실시예를 구체적으로 나타낼 것이다.

<단계 1: 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어:O11Br)의 합성>

단계 1에서, O11Br은 하기 (i) 내지 (iii)에 따라 합성하였다.

(i) 4-브로모벤조하이드라지드의 합성

우선, 3.0g(13.9mmol)의 메틸-4-브로모벤조에이트를 100mL 3구 플라스크 속에 넣고, 10mL의 에탄올을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 이어서, 4.0mL의 하이드라진 1수화물을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 가열한 다음, 78℃에서 5시간 동안 교반하였다. 수득된 고체를 물로 세척하고 흡인여과에 의해 수집하여, 2.0g의 백색 고체인 목적하는 4-브로모벤조하이드라지드를 수득하였다(수율: 67%).

(ii) 1-벤조일-2-(4-브로모벤조일)하이드라진의 합성

후속적으로, 위의 (i)에서 수득한 2.0g(13.9mmol)의 4-브로모벤조하이드라지드를 300mL 3구 플라스크 속에 넣고, 7mL의 N-메틸-2-피롤리돈(약어: NMP)을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 이어서, 2.5mL의 N-메틸-2-피롤리돈과 2.5mL(21.5mmol)의 벤조일 클로라이드의 혼합물을 50mL 적하 깔대기를 통해 적하하고, 상기 혼합물을 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 수득된 고체를 물 및 탄산나트륨 수용액으로 언급된 순서대로 세척하고 흡인여과에 의해 수집하였다. 이어서, 상기 고체를 아세톤으로 재결정화하여, 3.6g의 백색 고체인 목적하는 1-벤조일-2-(4-브로모벤조일)하이드라진을 수득하였다(수율: 80%).

(iii) O11Br의 합성

추가로, 상기 (ii)에서 나타낸 방법에 의해 수득된 15g(47mmol)의 1-벤조일-2-(4-브로모벤조일)하이드라진을 200mL 3구 플라스크 속에 넣고, 100mL의 포스포릴 클로라이드를 그 속에 첨가한 후, 상기 혼합물을 가열하고, 100℃에서 5시간 동안 교반하였다. 반응 후, 포스포릴 클로라이드를 완전히 증류 제거시켜 수득한 고체를 물 및 탄산나트륨 수용액으로 언급한 순서대로 세척하고, 흡인여과에 의해 수집하였다. 이어서, 수집한 고체를 메탄올로 재결정화하여, 단계 1의 목적물인 13g의 백색 고체인 O11Br를 수득하였다(수율: 89%). 상술한 단계 1의 반응식은 하기 반응식 a-1로 나타내었다.

[반응식 a-1]

<단계 2: 4-(카바졸-9-일)디페닐아민(약어: YGA)의 합성>

단계 2에서, YGA는 하기 (i) 및 (ii)에 따라 합성하였다.

(i) 9-(4-브로모페닐)카바졸의 합성

우선, 56g(240mmol)의 p-디브로모벤젠, 31g(180mmol)의 카바졸, 4.6g(24mmol)의 구리 요오다이드, 66g(480mmol)의 탄산칼륨 및 2.1g(8mmol)의 18-크라운-6-에테르를 300mL 3구 플라스크 속에 넣고, 플라스크 속의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 8mL의 N,N'-디메틸프로필렌우레아(약어: DMPU를 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 180℃에서 6시간 동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 침전물을 흡인 여과에 의해 제거하였다. 상기 여액을 묽은 염산, 탄산수소나트륨 포화 수용액 및 염수 포화 용액으로 언급된 순서대로 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조시킨 후, 상기 용액을 자연스럽게 여과하고 농축시키고, 수득된 오일성 물질을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:에틸 아세테이트 = 9:1)에 의해 정제하고 클로로포름 및 헥산으로 재결정화하여, 21g의 담갈색 판상 결정인 목적하는 9-(4-브로모페닐)카바졸을 수득하였다(수율: 35%).

(ii) YGA의 합성

후속적으로, 상기 (i)에서 수득한 5.4g(17mmol)의 9-(4-브로모페닐)카바졸, 1.8mL(20mmol)의 아닐린, 0.1g(0.2mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 및 3.9g(40mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드를 200mL 3구 플라스크 속에 넣고, 플라스크 속의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 트리(3급-부틸)포스핀의 10% 용액 0.1mL 및 톨루엔 50mL를 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 80℃에서 6시간 동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 플로리실(Florisil), 셀라이트(Celite) 및 알루미나를 통해 여과한 후, 여액을 물 및 염수 포화 용액으로 세척하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조시킨 후, 상기 용액을 자연스럽게 여과하고 농축시키고, 수득한 오일성 물질을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:에틸 아세테이트 = 9:1)에 의해 정제하여, 단계 2의 목적물인 4.1g의 YGA를 수득하였다(수율: 73%). 상술한 바와 같은 단계 2의 반응식은 하기 반응식 b-1에 나타내었다.

[반응식 b-1]

<단계 3: 2-(4-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: YGAO11)의 합성>

단계 1에서 수득한 3.0g(10.0mmol)의 O11Br, 단계 2에서 수득한 3.4g(10.0mmol)의 YGA, 및 1.9g(19.9mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드를 100mL 3구 플라스크 속에 넣고, 플라스크 속의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 톨루엔 45mL, 트리(3급-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.3mL, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.3g(0.6mmol)을 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 가열한 다음, 120℃에서 5시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 상기 혼합물을 셀라이트를 통해 여과한 다음, 여액을 물로 세척하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조시킨 후, 상기 용액을 여과하고, 여액을 농축시켰다. 수득한 고체를 톨루엔 속에 용해시키고, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 컬럼 크로마토그래피에 의한 정제는 현상 용매로서 톨루엔을 사용한 다음, 현상 용매로서 톨루엔:에틸 아세테이트 = 1:1의 혼합 용매를 사용하여 수행하였다. 정제된 고체를 클로로포름 및 헥산으로 재경정화하여, 합성 실시예 1의 목적물인 4.7g의 담황색 고체 YGAO11을 수득하였다(수율: 85%). 상술한 바와 같은 단계 3의 반응식은 하기 반응식 c-1에 나타내었다.

[반응식 c-1]

핵 자기 공명 분광법(¹H-NMR)에 의해 수득한 YGAO11의 분석 결과를 하기에 나타내었다. 도 6a은 ¹H-NMR 차트를 나타내며, 도 6b는 이의 확대 차트를 나타낸다. 따라서, 화학식 1로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11은 합성 실시예 1에서 수득되었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 300MHz): δ = 7.14 - 7.53(m, 19H), δ = 8.03(d, J = 8.7, 2H), δ = 8.11 - 8.15(m, 4H)

또한, 수득된 YGAO11의 승화 정제는 트레인 승화 방법에 의해 수행되었다. 7Pa의 감압하에, 승화 정제는 265℃에서 12시간 동안 수행하며, 아르곤 유속은 3mL/min으로 설정하였다. 승화 정제가 4.5g의 YGAO11 상에서 수행되는 경우, 수율은 3.4g 및 76%이었다.

이어서, YGAO11의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 상기 흡수 스펙트럼은 자외선-가시광선 분광계(V-550, 제조원: JASCO Corporation)를 사용하여 측정하며, 발광 스펙트럼은 형광분광계(FS920, 제조원: Hamamatsu Photonics K.K.)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정은 톨루엔 용액 및 증착된 필름에 대해 실온에서 수행하였다. 도 7a는 톨루엔 용액의 측정 결과를 나타내며, 도 7b는 증착된 필름의 측정 결과를 나타낸다. 수평축은 파장을 나타내고, 수직축은 흡수 및 발광의 세기를 나타낸다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11은 톨루엔 용액을 사용하여 362nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(700a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 발광 스펙트럼(700b)는 431nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 362nm의 파장에서 YGAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

또한, 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11의 증착된 필름은 369nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(701a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 발광 스펙트럼(701b)는 456nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 369nm의 파장에서 YGAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

도 7b에서 흡수 스펙트럼 상의 데이타를 사용하여 타우크 플롯(Tauc plot)에 의해 흡수 엣지를 수득하였다. 추가로, 흡수 엣지의 에너지는 YGAO11의 에너지 갭이 3.06eV임을 발견하기 위한 에너지 갭으로서 사용되었다. 따라서, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11은 높은 여기 에너지를 갖는 것으로 밝혀졌다.

또한, 박막 상태에서 YGAO11의 이온화 전위는 공기 중에서 광전자 분광계(AC-2, 제조원: RIKEN KEIKI CO., LTD.)에 의해 측정하며, 상기 이온화 전위는 5.49eV이었다. 결과적으로, HOMO 수준은 -5.49eV이었다. 추가로, LUMO 수준이 에너지 갭의 수치로부터 계산되고 HOMO 수준이 상술한 바와 같이 수득된 경우, LUMO 수분은 -2.43eV이었다.

추가로, 기저 상태에서 YGAO11의 최적 분자 구조는 밀도 함수 이론(DFT)의 B3LYP/6-311(d,p)를 사용하여 계산하였다. DFT의 계산의 정확도는 전자 상호관계를 고려하지 않는 하트리-폭(Hartree-Fock) 방법(HF 방법)에 비해 높다. 또한, DFT에 대한 계산 비용은, DFT와 동일한 정도의 정확도를 갖는 섭동법(MP)보다 낮다. 그러므로, 이러한 계산을 위해 DFT를 사용하였다. 계산은 고성능 컴퓨터(HPC)(Altix 3700 DX, 제조원: SGI Japan, Ltd.)를 사용하여 수행하였다. YGAO11의 일중항 여기 에너지(에너지 갭)은 DFT 에 의해 최적화된 분자 구조 중의 시간 의존성 밀도 함수 이론(TDDFT)의 B3LYP/6-311(d,p)를 사용하여 계산하며, 상기 일중항 여기 에너지는 3.18eV이었다. 또한, YGAO11의 삼중항 여기 에너지가 계산되는 경우, 이는 2.53eV이었다. 상기 결과에 따르면, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 여기 에너지가 높은 물질, 특히 삼중항 여기 에너지가 높은 물질인 것으로 이해된다.

추가로, 유리 전이 온도는 시차 스캐닝 열량계(Pyris 1 DSC, 제조원: PerkinElmer Inc.)로 측정하였다. 샘플을 40℃/min으로 300℃까지 가열시킨 후, 이를 40℃/min으로 실온으로 냉각시켜다. 이후, 상기 온도를 10℃/min으로 330℃로 승온시키고, 샘플을 40℃/min에서 실온으로 냉각시킨 다음, 유리 전이 온도를 측정하였다. 그 결과, YGAO11의 유리 전이 온도(Tg)는 99℃인 것으로 밝혀졌다.

후속적으로, YGAO11의 산화 특성과 환원 특성을 순환식 전압-전류법(CV)에 의해 조사하였다. 전기화학적 분석기(ALS 모델 600A, 제조원: BAS Inc.)을 측정 장치로서 사용하였다. CV 측정용 용액은 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)를 사용하고 테트라-n-부틸암모늄 퍼클로레이트(n-Bu₄NCl0₄)의 지지 전해질을 100mM의 농도로 용해시키고, 측정 대상인 YGAO11을 1mM의 농도로 용해시켜 제조하였다. 백금 전극(PTE 백금 전극, 제조원: BAS Inc.)을 작용 전극으로서 사용하고, 또 다른 백금 전극(VC-3에 대한 Pt 대전극(5cm), 제조원: BAS Inc.)을 보조 전극으로서 사용하고, Ag/Ag⁺ 전극(RE5 비수성 용매 기준 전극, 제조원: BAS Inc.)을 기준 전극으로서 사용하였다.

산화 특성은 -0.11 내지 0.90V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, 0.90 내지 -0.11V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. 또한, 환원 특성은 -0.07 내지 -2.60V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, -2.60 내지 -0.07V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. CV 측정의 스캐닝 속도는 O.1V/s로 설정하였다.

도 8a는 YGAO11의 산화 특성에 대한 CV 곡선을 나타내며, 도 8b는 환원 특성에 대한 CV 곡선을 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에서, 수평축은 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 나타내며, 수직축은 작용 전극과 보조 전극 사이에 유동하는 전류 값을 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, YGAO11의 산화 피크(800a)와 환원 피크(800b)가 분명하게 관찰되었다. 구체적으로, (Ag/Ag⁺ 전극에 대한) 산화를 나타내는 전류는 0.87V 부근에서 관찰되며, (Ag/Ag⁺ 전극에 대한) 환원을 나타내는 전류는 -2.40V 부근에서 관찰된다. 따라서, YGAO11은 정공과 전자를 둘 다 용이하게 수용할 수 있는 물질이다.

≪합성 실시예 2≫

합성 실시예 2는 실시양태 1의 화학식 51로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체인 2-페닐-5-{(4-[N-페닐-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: PCAO11)의 합성 실시예를 구체적으로 나타낼 것이다.

<단계 1: 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: O11Br)의 합성>

상기 합성은 합성 실시예 1의 단계 1에서 기술되었으며, 여기서는 생략할 것이다.

<단계 2: N-페닐-(9-페닐카바졸-3-일)아민(약어: PCA)의 합성>

단계 2에서, PCA는 후술하는 (i) 및 (ii)에 따라 합성된다.

(i) 3-브로모-9-페닐카바졸의 합성

우선, 24.3g(100mmol)의 N-페닐카바졸을 600mL의 빙초산 속에 용해시키고, 17.8g(100mmol)의 N-브로모석신이미드를 그 속에 서서히 첨가하고, 수득된 혼합물을 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 상기 반응 용액을 교반하면서 1L의 빙수에 적가하고, 침전된 백색 고체를 물로 3회 세척하였다. 수득된 고체를 150mL의 디에틸 에테르 속에 용해시키고, 탄산수소나트륨 포화 수용액 및 물로 세척하였다. 세척시킨 후, 유기 층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 여과 후, 여액을 농축시켰다. 이어서, 약 50mL의 메탄올을 상기 수득한 고체에 첨가하고, 상기 고체를 초음파로 방사시켜 균일하게 용해시켰다. 상기 용액을 정치시키고, 백색 침전물을 수득하였다. 상기 침전물을 여과에 의해 수집하고 건조시켜, 28.4g의 백색 분말인 목적하는 3-브로모-9-페닐카바졸을 수득하였다(수율: 88%).

(ii) PCA의 합성

후속적으로, 질소하에, 110mL의 탈수 크실렌 및 7.0g(75mmol)의 아닐린을 19g(60mmol)의 상기 (i)에서 수득한 3-브로모-9-페닐카바졸, 340mg(0.6mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 1.6g(3.0mmol)의 1,1-비스(디페닐포스피노)페로센(DPPF) 및 13g(180mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드의 혼합물에 첨가하였다. 상기 혼합물을 가열하고 질소 대기하에 90℃에서 7.5시간 동안 교반시켰다. 반응이 종결된후, 50℃로 가열된 약 500mL의 톨루엔을 상기 수득된 현탁액에 첨가하며, 상기 현탁액을 플로리실, 알루미나 및 셀라이트를 통해 여과하였다. 이와 같이 수득한 여액을 농축시키고, 침전된 고체에 헥산 및 에틸 아세테이트를 첨가하고, 초음파 방사를 수행하였다. 이와 같이 수득한 현탁액을 여과시키고, 잔사를 건조시켜, 크림색 분말인 단계 2의 목적물 PCA 15g을 수득하였다(수율: 75%). 상술한 단계 2의 반응식은 하기 반응식 b-2에 나타내었다.

[반응식 b-2]

<단계 3: 2-페닐-5-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]페닐}-1,3,4-옥사디아졸(약어: PCAO11)의 합성>

우선, 1.0g(3.3mmol)의 단계 1에서 수득한 O11Br, 1.1g(3.3mmol)의 단계 2에서 수득한 PCA, 및 0.6g(6.7mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드를 100mL 3구 플라스크 속에 넣고 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 톨루엔 15mL 및 트리(3급-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.1mL을 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 80℃에서 5시간 동안 교반하였다. 상기 반응을 종결시킨 후, 수득된 고체를 클로로포름 속에 용해시키고, 물로 세척한 다음, 셀라이트를 통해 여과하고, 여액을 물로 세척하였다. 수득한 유기 층을 황산마그네슘으로 건조시키고, 여과하며, 여액을 농축시켰다. 수득한 고체를 톨루엔 속에 용해시키고, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 컬럼 크로마토그래피에 의한 정제는 현상 용매로서 톨루엔을 사용한 다음, 현상 용매로서 톨루엔:에틸 아세테이트 = 1:1의 혼합 용매를 사용하여 수행하였다. 정제된 고체를 클로로포름 및 헥산으로 재경정화하여, 합성 실시예 2의 목적물인 0.99g의 황색 고체 PCAO11을 수득하였다(수율: 54%). 상술한 바와 같은 단계 3의 반응식은 하기 반응식 c-2에 나타내었다.

[반응식 c-2]

핵 자기 공명 분광법(¹H-NMR)에 의해 단계 3에서 수득한 PCAO11의 분석 결과를 하기에 나타내었다. 도 9a은 ¹H-NMR 차트를 나타내며, 도 9b는 이의 확대 차트를 나타낸다. 따라서, 화학식 51로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11은 합성 실시예 2에서 수득되었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 300MHz): δ = 7.11 - 7.65(m, 20H), 6 - 7.93(d, J = 9.0, 2H), δ = 8.03 - 7.98(m, 2H), δ = 8.12(m, 2H)

또한, 수득된 PCAO11의 승화 정제는 트레인 승화 방법에 의해 수행되었다. 7Pa의 감압하에, 승화 정제는 270℃에서 12시간 동안 수행하며, 아르곤 유속은 3mL/min으로 설정하였다. 승화 정제가 0.99g의 PCAO11 상에서 수행되는 경우, 수율은 0.71g 및 72%이었다.

이어서, PCAO11의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 상기 흡수 스펙트럼은 자외선-가시광선 분광계(V-550, 제조원: JASCO Corporation)를 사용하여 측정하며, 발광 스펙트럼은 형광분광계(FS920, 제조원: Hamamatsu Photonics K.K.)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정은 톨루엔 용액 및 증착된 필름에 대해 실온에서 수행하였다. 도 10a는 톨루엔 용액의 측정 결과를 나타내며, 도 10b는 증착된 필름의 측정 결과를 나타낸다. 수평축은 파장을 나타내고, 수직축은 흡수 및 발광의 세기를 나타낸다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11은 톨루엔 용액을 사용하여 366nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(1000a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 흡수 스펙트럼(1000b)는 456nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 366nm의 파장에서 PCAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

또한, 도 10b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11의 증착된 필름은 377nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(1001a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 발광 스펙트럼(1001b)는 483nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 356nm의 파장에서 PCAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

도 10b에서 흡수 스펙트럼 상의 데이타를 사용하여 타우크 플롯에 의해 흡수 엣지를 수득하였다. 추가로, 흡수 엣지의 에너지는 PCAO11의 에너지 갭이 2.97eV임을 발견하기 위한 에너지 갭으로서 사용되었다. 따라서, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 PCAO11은 높은 여기 에너지를 갖는 것으로 밝혀졌다.

또한, 박막 상태에서 PCAO11의 이온화 전위는 공기 중에서 광전자 분광계(AC-2, 제조원: RIKEN KEIKI CO., LTD.)에 의해 측정하며, 상기 이온화 전위는 5.30eV이었다. 결과적으로, HOMO 수준은 -5.30eV이었다. 추가로, LUMO 수준이 에너지 갭의 수치로부터 계산되고 HOMO 수준이 상술한 바와 같이 수득된 경우, LUMO 수분은 -2.33eV이었다.

추가로, 기저 상태에서 PCAO11의 최적 분자 구조는 밀도 함수 이론(DFT)의 B3LYP/6-311(d,p)를 사용하여 계산하였다. DFT의 계산의 정확도는 전자 상호관계를 고려하지 않는 하트리-폭 방법(HF 방법)에 비해 높다. 또한, DFT에 대한 계산 비용은, DFT와 동일한 정도의 정확도를 갖는 섭동법(MP)보다 낮다. 그러므로, 이러한 계산을 위해 DFT를 사용하였다. 계산은 고성능 컴퓨터(HPC)(Altix 3700 DX, 제조원: SGI Japan, Ltd.)를 사용하여 수행하였다. PCAO11의 일중항 여기 에너지(에너지 갭)은 DFT 에 의해 최적화된 분자 구조 중의 시간 의존성 밀도 함수 이론(TDDFT)의 B3LYP/6-311(d,p)를 사용하여 계산하며, 상기 일중항 여기 에너지는 3.11eV이었다. 또한, PCAO11의 삼중항 여기 에너지가 계산되는 경우, 이는 2.50eV이었다. 상기 결과에 따르면, 본 발명의 옥사디아졸 유도체는 여기 에너지가 높은 물질, 특히 삼중항 여기 에너지가 높은 물질인 것으로 이해된다.

추가로, 유리 전이 온도는 시차 스캐닝 열량계(Pyris 1 DSC, 제조원: PerkinElmer Inc.)로 측정하였다. 샘플을 40℃/min으로 280℃까지 가열시킨 후, 이를 40℃/min으로 실온으로 냉각시켜다. 이후, 상기 온도를 10℃/min으로 280℃로 승온시키고, 샘플을 40℃/min에서 실온으로 냉각시킨 다음, 유리 전이 온도를 측정하였다. 그 결과, PCAO11의 유리 전이 온도(Tg)는 103℃인 것으로 밝혀졌다.

후속적으로, PCAO11의 산화 특성과 환원 특성을 순환식 전압-전류법(CV)에 의해 조사하였다. 측정 장치와 CV 측정을 위한 용액 및 농도는 합성 실시예 1에서와 동일하다.

산화 특성은 -0.22 내지 0.80V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, 0.80 내지 -0.22V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. 또한, 환원 특성은 -0.60 내지 -2.70V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, -2.70 내지 -0.60V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. CV 측정의 스캐닝 속도는 O.1V/s로 설정하였다.

도 11a는 PCAO11의 산화 특성에 대한 CV 곡선을 나타내며, 도 11b는 환원 특성에 대한 CV 곡선을 나타낸다. 도 11a 및 도 11b에서, 수평축은 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 나타내며, 수직축은 작용 전극과 보조 전극 사이에 유동하는 전류 값을 나타낸다. 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, PCAO11의 산화 피크(1100a)와 환원 피크(1100b)가 분명하게 관찰되었다. 따라서, PCAO11은 정공과 전자를 둘 다 용이하게 수용할 수 있는 물질이다.

≪합성 실시예 3≫

합성 실시예 3은 실시양태 1의 화학식 91로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체인 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: DPAOH)의 합성 실시예를 구체적으로 나타낼 것이다.

<단계 2: N,N,N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약어: DPA)의 합성>

단계 2에서, DPA는 후술하는 (i) 및 (ii)에 따라 합성된다.

(i) 4-브로모트리페닐아민의 합성

우선, 25g(100mmol)의 트리페닐아민, 18g(100mmol)의 N-브로모석신이미드, 및 400mL의 에틸 아세테이트를 1000mL 엘렌메이어 플라스크 속에 넣고, 수득된 혼합물을 공기 중의 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된후, 상기 혼합물을 탄산나트륨 포화 수용액으로 2회 세척하여 유기 층 및 수성 층을 수득한다. 이어서, 상기 수성 층을 에틸 아세테이트로 2회 세척하고, 추출물을 유기 층과 혼합하고 염수 포화 용액으로 세척하였다. 상기 용액을 황산마그네슘으로 건조시키고 자연스럽게 여과한 다음, 여액을 농축시켰다. 수득된 무색 고체를 에틸 아세테이트-헥산으로 재결정화하여, 22g의 무색 고체 4-브로모트리페닐아민을 수득하였다(수율: 66%).

(ii) N,N,N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약어: DPA)의 합성

후속적으로, 상기 (i)에서 수득한 0.56g(6mmol)의 4-브로모트리페닐아민, 0.35g(0.6mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 및 0.58g(6mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드를 100mL 3구 플라스크 속에 넣고, 5mL의 톨루엔를 그 속에 가한 다음, 플라스크 속의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 아닐린 0.56g(6mmol) 및 트리-3급-부틸포스핀의 10% 헥산 용액 0.37mL(1.8mmol)를 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 가열한 다음, 8O℃에서 5시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 염수 포화 용액을 첨가하여 반응을 종결시키고, 수성 층을 약 100mL의 에틸 아세테이트로 추출하였다. 상기 추출물을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과하였다. 상기 여액을 농축시키고 에틸 아세테이트:헥산 = 1:20의 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여, 단계 2의 목적물인 담황색 분말상 고체 0.24g을 수득하였다(수율: 42%). 상술한 단계 2의 반응식은 하기 반응식 b-3에 나타내었다.

[반응식 b-3]

<단계 3: 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: DPAO11)의 합성>

단계 1에서 수득한 0.61g(2.0mmol)의 O11Br, 단계 2에서 제시한 방법에 의해 수득한 0.67g(2.0mmol)의 DPA, 1.0g(10.4mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드, 및 0.014g(0.02mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 50mL 3구 플라스크 속에 넣고 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 톨루엔 7mL 및 트리(3급-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.1mL을 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 80℃에서 8시간 동안 교반하였다. 상기 반응을 종결시킨 후, 수득된 고체를 클로로포름 속에 용해시키고, 물과 염수 포화 용액으로 언급된 순서대로 세척한 다음, 셀라이트를 통해 여과하였다. 상기 여액을 농축시키고, 수득한 고체를 톨루엔 속에 용해시키고, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 컬럼 크로마토그래피에 의한 정제는 현상 용매로서 톨루엔을 사용한 다음, 현상 용매로서 톨루엔:에틸 아세테이트 = 1:1의 혼합 용매를 사용하여 수행하였다. 정제된 고체를 클로로포름 및 헥산으로 재경정화하여, 합성 실시예 3의 목적물인 0.65g의 황색 고체 DPAO11을 수득하였다(수율: 58%). 상술한 바와 같은 단계 3의 반응식은 하기 반응식 c-3에 나타내었다.

[반응식 c-3]

핵 자기 공명 분광법(¹H-NMR)에 의해 단계 3에서 수득한 DPAO11의 분석 결과를 하기에 나타내었다. 도 12a은 ¹H-NMR 차트를 나타내며, 도 12b는 이의 확대 차트를 나타낸다. 따라서, 화학식 91로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11은 합성 실시예 3에서 수득되었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 300MHz): δ = 7.00 - 7.37(m, 21H), δ = 7.52(m, 3H), δ = 7.95(d, J = 9.0, 2H), δ = 8.10 - 8.13(m, 2H).

이어서, DPAO11의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 상기 흡수 스펙트럼은 자외선-가시광선 분광계(V-550, 제조원: JASCO Corporation)를 사용하여 측정하며, 발광 스펙트럼은 형광분광계(FS920, 제조원: Hamamatsu Photonics K.K.)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정은 톨루엔 용액 및 증착된 필름에 대해 실온에서 수행하였다. 도 13a는 톨루엔 용액의 측정 결과를 나타내며, 도 13b는 증착된 필름의 측정 결과를 나타낸다. 수평축은 파장을 나타내고, 수직축은 흡수 및 발광의 세기를 나타낸다.

도 13a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11은 톨루엔 용액을 사용하여 369nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(1300a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 흡수 스펙트럼(1300b)는 498nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 369nm의 파장에서 DPAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

또한, 도 13b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11의 증착된 필름은 373nm에서 흡수 피크를 갖는다. 참조 기호(1301a)는 흡수 스펙트럼이다. 또한, 발광 스펙트럼(1301b)는 504nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 373nm의 파장에서 DPAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

도 13b에서 흡수 스펙트럼 상의 데이타를 사용하여 타우크 플롯에 의해 흡수 엣지를 수득하였다. 추가로, 흡수 엣지의 에너지는 DPAO11의 에너지 갭이 2.99eV임을 발견하기 위한 에너지 갭으로서 사용되었다. 따라서, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11은 높은 여기 에너지를 갖는 것으로 밝혀졌다.

또한, 박막 상태에서 DPAO11의 이온화 전위는 공기 중에서 광전자 분광계(AC-2, 제조원: RIKEN KEIKI CO., LTD.)에 의해 측정하며, 상기 이온화 전위는 5.41eV이었다. 결과적으로, HOMO 수준은 -5.41eV이었다. 추가로, LUMO 수준이 에너지 갭의 수치로부터 계산되고 HOMO 수준이 상술한 바와 같이 수득된 경우, LUMO 수분은 -2.42eV이었다.

추가로, 유리 전이 온도는 시차 스캐닝 열량계(Pyris 1 DSC, 제조원: PerkinElmer Inc.)로 측정하였다. 샘플을 40℃/min으로 280℃까지 가열시킨 후, 이를 40℃/min으로 실온으로 냉각시켜다. 이후, 상기 온도를 10℃/min으로 280℃로 승온시키고, 샘플을 40℃/min에서 실온으로 냉각시킨 다음, 유리 전이 온도를 측정하였다. 그 결과, DPAO11의 유리 전이 온도(Tg)는 72℃인 것으로 밝혀졌다.

후속적으로, DPAO11의 산화 특성과 환원 특성을 순환식 전압-전류법(CV)에 의해 조사하였다. 측정 장치와 CV 측정을 위한 용액 및 농도는 합성 실시예 1에서와 동일하다.

산화 특성은 -0.35 내지 0.60V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, 0.60 내지 -0.35V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. 또한, 환원 특성은 -0.32 내지 -2.60V의 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 먼저 스캐닝한 다음, -2.60 내지 -0.32V의 전위를 연속적으로 스캐닝함으로써 측정하였다. CV 측정의 스캐닝 속도는 O.1V/s로 설정하였다.

도 14a는 DPAO11의 산화 특성에 대한 CV 곡선을 나타내며, 도 14b는 환원 특성에 대한 CV 곡선을 나타낸다. 도 14a 및 도 14b에서, 수평축은 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 나타내며, 수직축은 작용 전극과 보조 전극 사이에 유동하는 전류 값을 나타낸다. 도 14a 및 도 14b에 도시한 바와 같이, DPAO11의 산화 피크(1400a)와 환원 피크(1400b)가 분명하게 관찰되었다. 따라서, DPAO11은 정공과 전자를 둘 다 용이하게 수용할 수 있는 물질이다.

[양태 2]

양태 2는 양태 1의 합성 실시예 1에서 합성된 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11을 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 녹색 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자의 한 예를 구체적으로 나타낼 것이다. 도 1은 소자 구조를 도시한다.

≪양태 2의 발광 소자의 제조≫

상부에 질화규소 함유 산화인듐주석(ITSO)이 형성되어 있는 두께가 110nm인 유리 기판을 준비한다. ITSO 표면의 둘레를 절연 필름으로 덮어서 2mm ×2mm의 표면을 노출시켰다. ITSO가 발광 소자의 애노드로서 작용하는 제1 전극(101)임을 유의한다. 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판의 표면을 다공성 수지 브러쉬로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 베이킹하고, 370초 동안 UV 오존 처리하였다.

후속적으로, 상기 기판을 증착 장치에 제공된 홀더에 고정시켜, ITSO가 제공된 표면이 아래쪽을 향하게 하였다.

증착 장치에서의 압력을 10^-4Pa로 감압시킨 후, 화학식 i의 NPB 및 산화몰리브덴(VI)을 NPB:산화몰리브덴(VI) = 4:1(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 정공 주입층(111)을 형성한다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 공증착방법은, 다수의 상이한 물질들이 각각 상이한 증발 공급원으로부터 동시에 증발되는 증착방법이다. 이어서, NPB를 10nm 두께로 증착함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 추가로, 정공 수송층(112) 위에, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11 및 화학식 ii의 Ir(ppy)₂(acac)를 YGAO11:Ir(ppy)₂(acac) = 1:0.08(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 발광층(113)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 이어서, 화학식 iii의 BCP를 10nm 두께로 증착시켜 전자 수송층(114)을 형성하였다. 추가로, 전자 수송층(114) 위에, 화학식 iv의 Alq₃ 및 리튬(Li)을 Alq₃:Li = 1:0.01(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 전자 주입층(115)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 최종적으로, 알루미늄을 캐소드로서 작용하는 제2 전극(102)으로서 200nm 두께로 형성시킴으로써, 본 발명의 발광 소자를 수득하였다. 위의 증착방법에서, 모든 증착은 내열방법에 의해 수행됨을 유의한다.

[화학식 i]

[화학식 ii]

[화학식 iii]

[화학식 iv]

≪비교 실시예 1의 발광 소자의 제조≫

비교용으로, 양태 2와 유사하게, 비교 실시예 1의 발광 소자는 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11 대신 화학식 v의 CBP를 사용하여 제조하였다. 환원하면, 비교 실시예 1의 발광 소자의 발광층(113)은 CBP:Ir(ppy)₂(acac) = 1:0.08(질량 비)를 충족하도록 공증착시켜 형성하였다. CBP는 인광성 화합물의 호스트 재료로서 널리 사용되는 공지된 화합물임을 유의한다.

[화학식 v]

≪양태 2 및 비교 실시예 1의 발광 소자의 작동 특성≫

상술한 바와 같이 수득한 양태 2 및 비교 실시예 1의 발광 소자들을 질소 대기를 갖는 글로브 박스 속에 밀봉시켜 상기 발광 소자가 공기에 노출되지 않도록 한 후, 이들 발광 소자들의 작동 특성을 측정하였다. 이러한 측정이 실온(25℃로 유지되는 대기)에서 수행됨을 유의한다.

도 15a 및 도 15b는 각각 양태 2 및 비교 실시예 1의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 도 15a 및 도 15b에 따르면, 전류 밀도-휘도 특성은 대등하지만, 전압-휘도 특성의 경우, 양태 2의 발광 소자가 우수한 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 4.0V의 전압이 인가되는 경우를 비교하면, 양태 2의 발광 소자에서는 4.76mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 2080cd/m²의 휘도에서 발광하는 반면, 비교 실시예 1에서는 단지 1.16mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 568cd/m²의 휘도에서 발광한다. 그러므로, 양태 2의 발광 소자의 구동 전압이 비교 실시예 1의 발광 소자의 구동 전압보다 낮은 것으로 밝혀졌다. 도 16은 양태 2와 비교 실시예 1의 발광 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타낸다. 이러한 도면에 따르면, CBP에 비해 본 발명의 옥사디아졸 유도체에서 전류가 보다 용이하게 흐르는 것으로 밝혀졌으며, 이는 구동 전압의 감소를 유도하는 것으로 사료된다. 추가로, 도 28은 1mA의 전류가 인가되는 경우 양태 2 및 비교 실시예 1의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다. 4.0V의 전압이 인가되는 경우, 양태 2의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.32, 0.65)이고, 비교 실시예1의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.33, 0.64)이며, 게스트 재료인 Ir(ppy)₂(acac)로부터의 녹색광의 발광이 어느 경우에나 수득된다.

또한, 도 17a는 이들 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다. 도 17b에서, 도 17a의 수직축은 외부 양자 효율로 전환된다. 도 17a 및 도 17b에 따르면, 양태 2의 발광 소자는 1000cd/m²에서 40cd/A를 초과하는 높은 전류 효율을 갖는다. 또한, 양태 2의 발광 소자의 1000cd/m²에서의 외부 양자 효율은 12%이다. 추가로, 양태 2의 발광 소자의 1000cd/m²에서의 전력 효율은 391m/V으로서, 전력 효율이 높다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 상기 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하여 발광 소자를 제조하는 경우, 구동 전압을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 발광 효율을 수득할 수 있다. 그러므로, 본 발명을 실행함으로써 소비 전력이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다.

[양태 3]

양태 3은 양태 1의 합성 실시예 1에서 합성된 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11을 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 적색 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자의 한 예를 구체적으로 나타낼 것이다. 도 1은 소자 구조를 도시한다.

우선, 상부에 질화규소 함유 산화인듐주석(ITSO)이 형성되어 있는 두께가 110nm인 유리 기판을 준비한다. ITSO 표면의 둘레를 절연 필름으로 덮어서 2mm ×2mm의 표면을 노출시켰다. ITSO가 발광 소자의 애노드로서 작용하는 제1 전극(101)임을 유의한다. 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판의 표면을 다공성 수지 브러쉬로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 베이킹하고, 370초 동안 UV 오존 처리하였다.

증착 장치에서의 압력을 10^-4Pa로 감압시킨 후, NPB 및 산화몰리브덴(VI)을 NPB:산화몰리브덴(VI) = 4:1(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 정공 주입층(111)을 형성한다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 이어서, NPB를 10nm 두께로 증착함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 추가로, 정공 수송층(112) 위에, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11 및 화학식 vi의 Ir(Fdpq)₂(acac)를 YGAO11:Ir(Fdpq)₂(acac) = 1:0.05(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 발광층(113)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 이어서, 화학식 vii의 BAlq를 10nm 두께로 증착시켜 전자 수송층(114)을 형성하였다. 추가로, 전자 수송층(114) 위에, Alq₃ 및 리튬(Li)를 Alq₃:Li = 1:0.01(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 전자 주입층(115)을 형성하였다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 최종적으로, 알루미늄을 캐소드로서 작용하는 제2 전극(102)으로서 200nm 두께로 형성시킴으로써, 본 발명의 발광 소자를 수득하였다. 위의 증착방법에서, 모든 증착은 내열방법에 의해 수행됨을 유의한다.

[화학식 vi]

[화학식 vii]

상기 발광 소자를 질소 대기를 갖는 글로브 박스 속에 밀봉시켜 상기 발광 소자가 공기에 노출되지 않도록 한 후, 상기 발광 소자의 작동 특성을 측정하였다. 이러한 측정이 실온(25℃로 유지되는 대기)에서 수행됨을 유의한다.

도 18a 및 도 18b는 각각 상기 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 5.8V의 전압이 인가되는 경우, 양태 3의 발광 소자에서 18.0mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 1020cd/m²의 휘도에서 발광한다. 그러므로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 전압에서 작동하는 것으로 밝혀졌다. 5.8V의 전압이 인가되는 경우, 양태 3의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.71, 0.29)이고, 게스트 재료인 Ir(Fdpq)₂(acac)로부터의 암적색광의 발광이 수득된다.

또한, 도 19a는 상기 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다. 도 19b에서, 도 19a의 수직축은 외부 양자 효율로 전환된다. 도 19a 및 도 19b에 따르면, 양태 3의 발광 소자는 휘도가 낮은 암적색광의 발광을 나타냄에도 불구하고, 최대 발광 효율은 6.63cd/A로서, 발광 효율이 매우 높다. 또한, 이때의 외부 양자 효율은 13.9%이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 상기 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하여 발광 소자를 제조하는 경우, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다. 그러므로, 본 발명을 실행함으로써 소비 전력이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다.

[양태 4]

양태 4에서, 전자 수송층(114)에 대해 BAlq 대신 Alq를 사용하는 점을 제외하고는 양태 3에서와 동일한 방식으로 발광 소자를 제조하였다.

도 20a 및 도 20b는 각각 상기 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 5.4V의 전압이 인가되는 경우, 양태 4의 발광 소자에서 25.7mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 824cd/m²의 휘도에서 발광한다. 그러므로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 전압에서 작동하는 것으로 밝혀졌다. 5.4V의 전압이 인가되는 경우, 양태 4의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.70, 0.30)이고, 게스트 재료인 Ir(Fdpq)₂(acac)로부터의 암적색광의 발광이 수득된다.

또한, 도 21a는 상기 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다. 도 21b에서, 도 21a의 수직축은 외부 양자 효율로 전환된다. 도 21a 및 도 21b에 따르면, 양태 4의 발광 소자는 휘도가 낮은 암적색광의 발광을 나타냄에도 불구하고, 최대 발광 효율은 4.87cd/A로서, 발광 효율이 매우 높다. 또한, 이때의 외부 양자 효율은 11.3%이다.

[양태 5]

양태 5는 양태 1의 합성 실시예 3에서 합성된 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11을 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 적색 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자의 한 예를 구체적으로 나타낼 것이다. 도 1은 소자 구조를 도시한다.

증착 장치에서의 압력을 10^-4Pa로 감압시킨 후, NPB 및 산화몰리브덴(VI)을 NPB:산화몰리브덴(VI) = 4:1(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 정공 주입층(111)을 형성한다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 이어서, NPB를 10nm 두께로 증착함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 추가로, 정공 수송층(112) 위에, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 DPAO11 및 Ir(Fdpq)₂(acac)를 DPAO11:Ir(Fdpq)₂(acac) = 1:0.10(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 발광층(113)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 이어서, BCP를 10nm 두께로 증착시켜 전자 수송층(114)을 형성하였다. 추가로, 전자 수송층(114) 위에, Alq₃ 및 리튬(Li)를 Alq₃:Li = 1:0.01(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 전자 주입층(115)을 형성하였다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 최종적으로, 알루미늄을 캐소드로서 작용하는 제2 전극(102)으로서 200nm 두께로 형성시킴으로써, 본 발명의 발광 소자를 수득하였다. 위의 증착방법에서, 모든 증착은 내열방법에 의해 수행됨을 유의한다.

도 22a 및 도 22b는 각각 상기 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 7.0V의 전압이 인가되는 경우, 양태 5의 발광 소자에서 42.1mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 965cd/m²의 휘도에서 발광한다. 그러므로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 전압에서 작동하는 것으로 밝혀졌다. 7.0V의 전압이 인가되는 경우, 양태 5의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.70, 0.29)이고, 게스트 재료인 Ir(Fdpq)₂(acac)로부터의 암적색광의 발광이 수득된다.

또한, 도 23a는 상기 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다. 도 23b에서, 도 23a의 수직축은 외부 양자 효율로 전환된다. 도 23a 및 도 23b에 따르면, 양태 5의 발광 소자는 휘도가 낮은 암적색광의 발광을 나타냄에도 불구하고, 최대 발광 효율은 2.99cd/A로서, 발광 효율이 매우 높다. 또한, 이때의 외부 양자 효율은 7.10%이다.

[양태 6]

양태 6은 양태 1의 합성 실시예 1에서 합성된 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11을 여기자 차단층으로서 사용하는 청색 발광 소자의 한 예를 구체적으로 나타낼 것이다. 도 2는 소자 구조를 도시한다.

≪양태 6의 발광 소자의 제조≫

우선, 상부에 질화규소 함유 산화인듐주석(ITSO)이 형성되어 있는 두께가 110nm인 유리 기판을 준비한다. ITSO 표면의 둘레를 절연 필름으로 덮어서 2mm ×2mm의 표면을 노출시켰다. ITSO가 발광 소자의 애노드로서 작용하는 제1 전극(201)임을 유의한다. 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판의 표면을 다공성 수지 브러쉬로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 베이킹하고, 370초 동안 UV 오존 처리하였다.

증착 장치에서의 압력을 10^-4Pa로 감압시킨 후, NPB 및 산화몰리브덴(VI)을 NPB:산화몰리브덴(VI) = 4:1(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 정공 주입층(211)을 형성한다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 이어서, NPB를 10nm 두께로 증착함으로써, 정공 수송층(212)을 형성하였다. 추가로, 정공 수송층(212) 위에, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 YGAO11를 2nm 두께로 증착시킴으로써 여기자 차단층(220a)를 형성하였다. 또한, 화학식 viii의 CzPA 및 화학식 ix의 YGAPA를 CzPA:YGAPA = 1:0.04(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 발광층(213)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 이어서, Alq₃을 10nm 두께로 증착시켜 전자 수송층(214)을 형성하였다. 추가로, 전자 수송층(214) 위에, Alq₃ 및 리튬(Li)을 Alq₃:Li = 1:0.01(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 전자 주입층(215)을 형성하였다. 이의 두께는 20nm로 설정하였다. 최종적으로, 알루미늄을 캐소드로서 작용하는 제2 전극(202)으로서 200nm 두께로 형성시킴으로써, 본 발명의 발광 소자를 수득하였다. 위의 증착방법에서, 모든 증착은 내열방법에 의해 수행됨을 유의한다.

[화학식 viii]

[화학식 ix]

≪비교 실시예 2의 발광 소자의 제조≫

비교용으로, 양태 6의 발광 소자에서 여기자 차단층(220a)가 제공되지 않는 점을 제외하고는 양태 6과 유사한 방식으로 비교 실시예 2의 발광 소자를 제조하였다.

≪양태 6 및 비교 실시예 2의 발광 소자의 작동 특성≫

상술한 바와 같이 수득한 양태 6 및 비교 실시예 2의 발광 소자들을 질소 대기를 갖는 글로브 박스 속에 밀봉시켜 상기 발광 소자가 공기에 노출되지 않도록 한 후, 이들 발광 소자들의 작동 특성을 측정하였다. 이러한 측정이 실온(25℃로 유지되는 대기)에서 수행됨을 유의한다.

도 24a 및 도 24b는 각각 양태 6 및 비교 실시예 2의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 도 24a 및 도 124b에 따르면, 전류 밀도-휘도 특성은 대등하지만, 전압-휘도 특성의 경우, 양태 6의 발광 소자가 우수한 것으로 밝혀졌다. 환언하면, 도 25의 휘도-전류 효율 특성에 나타낸 바와 같이, 양태 6의 발광 소자에서의 전류 효율이 더 높다. 5.2V의 전압이 인가되는 경우(양태 6의 발광 소자의 휘도는 546cd/m²이고, 비교 실시예 2의 발광 소자의 휘도는 421cd/m²이다), 양태 6의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.15, 0.13)이고, 게스트 재료인 YGAPA로부터의 청색광의 발광이 어느 경우에나 수득된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체를 여기자 차단층으로서 사용하는 경우, 발광 효율이 높은 발광 소자를 수득할 수 있다. 그러므로, 본 발명을 실행함으로써 소비 전력이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다.

[양태 7]

본 양태는 다른 양태에서 제조된 발광 소자에 사용되는 화학식 201의 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약어: YGAPA)의 합성을 설명할 것이다.

[단계 1]

9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약어: PA)의 합성방법을 설명할 것이다.

(i) 9-페닐안트라센의 합성

다음은, 9-페닐안트라센의 반응식 f-1이다.

[반응식 f-1]

5.4g(21.1mmol)의 9-브로모안트라센, 2.6g(21.1mmol)의 페닐보론산, 60mg(0.21mmol)의 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)₂), 1OmL(20mmol)의 탄산칼륨(K₂CO₃) 수용액(2mol/L), 263mg(0.84mmol)의 트리(o-톨릴)포스핀(P(o-톨릴)₃) 및 20mL의 1,2-디메톡시에탄(약어: DME)을 혼합하고 80℃에서 9시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 상기 침전된 고체를 흡인 여과에 의해 수집하고, 톨루엔 속에 용해시키며, 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통해 여과하였다. 상기 여액을 물 및 염수 포화 용액으로 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하고, 여액을 농축시켜, 21.5g의 목적하는 담갈색 고체 9-페닐안트라센를 수득하였다(수율: 85%).

(ii) 1O-브로모-9-페닐안트라센의 합성

다음은, 10-브로모-9-페닐안트라센의 반응식 f-2이다.

[반응식 f-2]

6.0g(23.7mmol)의 9-페닐안트라센을 80mL의 사염화탄소에 용해시킨 후, 10mL의 사염화탄소 속에 용해된 3.80g(21.1mmol)의 브롬의 용액을 적하 깔대기를 통해 반응 용액에 적하하였다. 적하 후, 상기 용액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 나트륨 티오설페이트 수용액을 첨가하여 반응을 중지시켰다. 유기 층을 수산화나트륨(NaOH) 수용액 및 염수 포화 용액으로 세척하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하고, 상기 여액을 농축시킨 다음, 톨루엔 속에 용해시킨 후, 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통해 여과시켰다. 상기 여액을 농축시키고 디클로로메탄 및 헥산으로 재결정화시켜 목적물인 7.0g의 담황색 고체 10-브로모-9-페닐안트라센을 수득하였다(수율: 89%).

(iii) 9-요오도-10-페닐안트라센의 합성

다음은, 9-요오도-10-페닐안트라센의 합성 반응식 f-3이다.

[반응식 f-3]

3.33g(10mmol)의 9-브로모-10-페닐안트라센을 80mL의 테트라하이드로푸란(약어: THF)에 용해시키고 -78℃로 냉각시킨 후, 7.5mL(12.0mmol)의 n-BuLi(1.6 mol/L)을 적하 깔대기를 통해 반응 용액에 적하하고, 상기 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 후속적으로, 20mL의 THF 중에 용해된 5g(20.0mmol)의 용액을 적가하고, 상기 용액을 -78℃에서 2시간 동안 추가로 교반하였다. 상기 반응 후, 나트륨 티오설페이트 수용액을 첨가하여 반응을 중지시켰다. 유기 층을 나트륨 티오설페이트 수용액 및 염수 포화 용액으로 세척하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하고, 상기 여액을 농축시킨 다음, 에탄올로 재결정화시켜 목적물인 3.1g의 담황색 고체 9-요오도-10-페닐안트라센을 수득하였다(수율: 83%).

(iv) 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약어: PA)의 합성

다음은, 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약어: PA)의 합성 반응식 f-4이다.

[반응식 f-4]

1.0g(2.63mmol)의 9-요오도-10-페닐안트라센, 542mg(2.70mmol)의 p-브로모페닐보론산, 46mg(0.03mmol)의 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Pd(PPh₃)₄), 3mL(6mmol)의 탄산칼륨(K₂CO₃) 수용액(2mol/L) 및 10mL의 톨루엔을 80℃에서 9시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 톨루엔을 그 속에 첨가하고, 상기 혼합물을 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통해 여과하였다. 상기 여액을 물 및 염수 포화 용액으로 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하고, 여액을 농축시키고 클로르포름 및 헥산으로 재결정화하여, 562mg의 담갈색 고체인 목적하는 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센을 수득하였다(수율: 45%).

[단계 2]

9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약어: YGAPA)의 합성방법을 설명할 것이다. 다음은, 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약어: YGAPA)의 합성 반응식 f-5이다.

[반응식 f-5]

409mg(1.0mmol)의 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센, 합성 실시예 1의 단계 2에서 합성한 339mg(1.0mmol)의 YGA, 6mg(0.01mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약어: Pd(dba)₂), 500mg(5.2mol)의 나트륨-3급-부톡사이드(3급-BuONa), 0.1mL의 트리(3급-부틸)포스핀(P(3급)-Bu)₃) 및 10mL의 톨루엔을 80℃에서 4시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 상기 용액을 물로 세척하고, 수성 층을 톨루엔으로 추출하고, 수성 층 뿐만 아니라 유기 층도 염수 포화 용액으로 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하여 농축시키고, 수득된 오일성 물질을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:톨루엔 = 7:3)으로 정제하고 디클로로메탄 및 헥산으로 재결정화하였다. 이어서, 534mg의 황색 분말상 고체인 목적하는 YGAPA를 수득하였다(수율: 81%). 상기 화합물을 핵 자기 공명 분광법(NMR)에 의해 측정하는 경우, 상기 화합물은 9-(4-{N-[4-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센(약어: YGAPA)인 것으로 확인된다. 도 26a 및 도 26b는 YGAPA의 ¹H-NMR 차트를 나타낸다.

[양태 8]

본 양태는 다른 양태에서 제조된 발광 소자에 사용되는 화학식 202의 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약어: CzPA)의 합성방법을 설명할 것이다.

(i) 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약어: CzPA)의 합성

다음은, 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약어: CzPA)의 합성 반응식 h-1이다.

[반응식 h-1]

1.3g(3.2mmol)의 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센, 578 mg(3.5mmol)의 카바졸, 50 mg(0.017mmol)의 비스(di벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 1.0 mg(0.010mmol)의 t-부톡시나트륨, 0.1mL의 트리(t-부틸포스핀) 및 30mL의 톨루엔의 혼합물을 가열하고, 110℃에서 10시간 동안 환류시켰다. 상기 반응 후, 상기 용액을 물로 세척하고, 수성 층을 톨루엔으로 추출하고, 수성 층 뿐만 아니라 유기 층도 염수 포화 용액으로 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 용액을 자연스럽게 여과하여 농축시키고, 수득된 오일성 물질을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:톨루엔 = 7:3)으로 정제하고 디클로로메탄 및 헥산으로 재결정화하였다. 이어서, 1.5g의 목적하는 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약어: CzPA)을 수득하였다(수율: 93%). 5.50g의 수득된 CzPA를 270℃의 온도 및 6.7Pa의 압력의 조건하에서 20시간 동안 승화 및 정제시키는 경우, 3.98g의 CzPa가 72%의 수율로 수집되었다.

수득된 CzPa의 NMR 데이타는 다음과 같다.

¹H-NMR(300MHz, CDCl₃): δ = 8.22(d, J = 7.8 Hz, 2H), δ = 7.86 - 7.82(m, 3H), 및 δ = 7.61 - 7.36(m, 20H).

또한, 도 27은 ¹H-NMR 차트를 도시한다.

[양태 9]

≪합성 실시예 4≫

합성 실시예 4는 실시양태 1의 화학식 68로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체인 2-(3-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: mYGAO11)의 합성 실시예를 구체적으로 나타낼 것이다.

<단계 1: 2-(3-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: mO11Br)의 합성>

단계 1에서, mO11Br은 하기 (i) 내지 (iii)에 따라 합성하였다.

(i) 3-브로모벤조하이드라진의 합성

우선, 10.0g(44mmol)의 에틸-3-브로모벤조에이트를 200mL 3구 플라스크 속에 넣고, 50mL의 에탄올을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 이어서, 12mL의 하이드라진 1수화물을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 가열한 다음, 78℃에서 5시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응시킨 후, 물을 반응 용액에 첨가하고, 고체를 침전시켰다. 침전된 고체를 흡인여과에 의해 수집하였다. 수득된 고체를 대략 500mL의 물 속에 넣고, 세척한 다음, 다시 흡인 여과에 의해 수집하여, 8.1g의 목적하는 백색 고체를 수득하였다(수율: 86%).

(ii) 1-벤조일-2-(3-브로모벤조일)하이드라진의 합성

후속적으로, 위의 (i)에서 수득한 5.0g(23mmol)의 3-브로모벤조하이드라진을 300mL 3구 플라스크 속에 넣고, 10mL의 N-메틸-2-피롤리돈을 그 속에 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 이어서, 10mL의 N-메틸-2-피롤리돈과 3.2mL(28mmol)의 벤조일 클로라이드의 혼합 용액을 50mL 적하 깔대기를 통해 상기 혼합물에 적하하고, 상기 혼합물을 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 적하 후, 상기 혼합물을 가열하고 80℃에서 3시간 동안 교반하여 반응시켰다. 상기 반응 후, 물을 반응 용액에 첨가하고, 고체를 침전시켰다. 침전된 고체를 흡인 여과에 의해 수집하여 또 다른 고체를 수득하였다. 수득된 고체를 대략 1L이 물로 세척하고 흡인 여과에 의해 수집하였다. 수집된 고체를 메탄올로 세척하고 흡인 여과에 의해 수집하여 7.1g의 목적하는 고체를 수득하였다(수율: 96%)

(iii) mO11Br의 합성

추가로, 상기 (ii)에서 나타낸 방법에 의해 수득된 7.1g(22mmol)의 1-벤조일-2-(4-브로모벤조일)하이드라진을 300mL 3구 플라스크 속에 넣고, 100mL의 포스포릴 클로라이드를 그 속에 첨가한 후, 상기 혼합물을 가열하고, 100℃에서 5시간 동안 교반하였다. 반응 후, 플라스크 속에서 포스포릴 클로라이드를 완전히 증류 제거함으로써 고체를 수득하였다. 수득한 고체를 물 및 탄산나트륨 수용액으로 언급한 순서대로 세척하고, 흡인여과에 의해 수집하였다. 이어서, 수집한 고체를 메탄올로 재결정화하여, 4.9g의 목적하는 백색 고체를 수득하였다(수율: 73%). 상술한 단계 1의 반응식은 하기 반응식 a-4로 나타내었다.

[반응식 a-4]

<단계 2: 2-(3-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: mYGAO11)의 합성>

단계 1에서 수득한 2.0g(6.6mmol)의 2-(3-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(약어: mO11Br), 합성 실시예1의 단계 2에서 수득한 2.2g(6.6mmol)의 4-(카바졸-9-일)디페닐아민(약어: YGA), 1.3g(13mmol)의 나트륨-3급-부톡사이드 및 0.1g(0.2mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 100mL 3구 플라스크 속에 넣고, 플라스크 속의 공기를 질소로 대체하였다. 이어서, 톨루엔 40mL 및 트리(3급-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.1mL을 상기 혼합물에 첨가하고, 상기 혼합물을 가열한 다음, 80℃에서 5시간 동안 교반하였다. 상기 반응 후, 톨루엔을 상기 반응 혼합물에 첨가하고, 상기 현탁액을 셀라이트를 통한 흡인 여과에 의해 수집하였다. 수득한 여액을 물, 탄산수소나트륨 포화 용액 및 염수 포화 용액으로 언급한 순서대로 세척하였다. 유기 층 및 수성 층을 분리하고, 유기 층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 상기 혼합물을 흡인 여과에 의해 수집하고, 황산마그네슘을 제거하고, 여액을 농축시켜 고체를 수득하였다. 수득한 고체를 톨루엔 속에 용해시키고 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 컬럼 크로마토그래피에 의한 정제는 현상 용매로서 톨루엔을 사용한 다음, 현상 용매로서 톨루엔:에틸 아세테이트 = 1:4의 혼합 용매를 사용하여 수행하였다. 수득한 분획을 농축시켜 고체를 수득하였다. 수득한 고체를 클로로포름과 헥산의 혼합 용매로 재경정화하여, 2.6g의 목적하는 백색 고체를 수득하였다(수율: 71%). 상술한 바와 같은 단계 3의 반응식은 하기 반응식 c-4에 나타내었다.

[반응식 c-4]

핵 자기 공명 분광법(¹H-NMR)에 의해 수득한 mYGAO11의 분석 결과를 하기에 나타내었다. 도 29a은 ¹H-NMR 차트를 나타내며, 도 29b는 이의 확대 차트를 나타낸다. 따라서, 화학식 68로 나타낸 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11은 합성 실시예 4에서 수득되었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 300MHz): δ = 7.11 - 7.19(m, IH), δ = 7.20 - 7.55(m, 19H), 7.80(d, J = 7.3 Hz, IH), 7.98(s, IH), 8.07 - 8.19(m, 4H)

또한, 수득된 백색 고체의 승화 정제는 트레인 승화 방법에 의해 수행되었다. 7.0Pa의 감압하에, 승화 정제는 272℃에서 3시간 동안 수행하며, 아르곤 유속은 3.0mL/min으로 설정하였다. 승화 정제가 1.6g의 mYGAO11 상에서 수행되는 경우, 수율은 1.0g 및 63%이었다.

이어서, mYGAO11의 흡수 스펙트럼(3000a) 및 발광 스펙트럼(3000b)을 측정하였다. 상기 흡수 스펙트럼은 자외선-가시광선 분광계(V-550, 제조원: JASCO Corporation)를 사용하여 측정하며, 발광 스펙트럼은 형광분광계(FS920, 제조원: Hamamatsu Photonics K.K.)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정은 톨루엔 용액 및 증착된 필름에 대해 실온에서 수행하였다. 도 30은 톨루엔 용액의 측정 결과를 나타낸다. 수평축은 파장을 나타내고, 수직축은 흡수 및 발광의 세기를 나타낸다.

도 30에 도시한 바와 같이, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11은 톨루엔 용액을 사용하여 293nm에서 흡수 피크를 갖는다. 또한, 발광 스펙트럼은 448nm에서 피크를 갖는다. 발광 스펙트럼은 314nm의 파장에서 mYGAO11의 여기를 통해 측정됨을 유의한다.

[양태 10]

양태 10은 양태 9의 합성 실시예 4에서 합성된 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11을 발광층의 호스트 재료로서 사용하고 적색 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자의 한 예를 구체적으로 나타낼 것이다. 도 1은 소자 구조를 도시한다.

증착 장치에서의 압력을 10^-4Pa로 감압시킨 후, NPB 및 산화몰리브덴(VI)을 NPB:산화몰리브덴(VI) = 4:1(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 정공 주입층(111)을 형성한다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 이어서, NPB를 10nm 두께로 증착함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다. 추가로, 정공 수송층(112) 위에, 본 발명의 옥사디아졸 유도체 mYGAO11 및 Ir(Fdpq)₂(acac)를 mYGAO11:Ir(Fdpq)₂(acac) = 1:0.06(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 발광층(113)을 형성하였다. 이의 두께는 30nm로 설정하였다. 이어서, 화학식 vii의 BAlq를 10nm 두께로 증착시켜 전자 수송층(114)을 형성하였다. 추가로, 전자 수송층(114) 위에, Alq₃ 및 리튬(Li)를 Alq₃:Li = 1:0.01(질량 비)이 되도록 공증착시킴으로써 전자 주입층(115)을 형성하였다. 이의 두께는 50nm로 설정하였다. 최종적으로, 알루미늄을 캐소드로서 작용하는 제2 전극(102)으로서 200nm 두께로 형성시킴으로써, 본 발명의 발광 소자를 수득하였다. 위의 증착방법에서, 모든 증착은 내열방법에 의해 수행됨을 유의한다.

도 31a 및 도 31b는 각각 상기 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성 및 전압-휘도 특성을 나타낸다. 5.2V의 전압이 인가되는 경우, 양태 10의 발광 소자에서 37.5mA/cm²의 전류 밀도에서 전류가 흐르고 1110cd/m²의 휘도에서 발광한다. 그러므로, 본 발명의 발광 소자는 낮은 전압에서 작동하는 것으로 밝혀졌다. 5.2V의 전압이 인가되는 경우, 양태 10의 발광 소자의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.70, 0.30)이고, 게스트 재료인 Ir(Fdpq)₂(acac)로부터의 암적색광의 발광이 수득된다.

또한, 도 32는 상기 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다. 도 32에 따르면, 양태 10의 발광 소자는 휘도가 낮은 암적색광의 발광을 나타냄에도 불구하고, 최대 발광 효율은 4.42cd/A로서, 발광 효율이 매우 높다. 또한, 이때의 외부 양자 효율은 8.1%이다.

또한, 도 33은 상기 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시한다. 도 33에 따르면, 전류는 본 발명의 옥사디아졸 유도체에서 용이하게 흐르는 것으로 밝혀졌으며, 이는 구동 전압을 감소시키는 것으로 사료된다.

10: 기판, 11: 트랜지스터, 12: 발광 소자, 13: 제1 전극, 14: 제2 전극, 15: 발광층을 포함하는 층, 16: 중간 절연 필름, 17: 배선, 18: 격벽층, 19: 중간 절연 필름, 101: 제1 전극, 102: 제2 전극, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 113: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 201: 제1 전극, 202: 제2 전극, 211: 정공 주입층, 212: 정공 수송층, 213: 발광층, 214: 전자 수송층, 215: 전자 주입층, 220a: 여기자(exciton) 차단층, 220b: 여기자 차단층, 400: 발광, 401: 발광, 402: 발광, 511: 본체, 512: 프레임체, 513: 디스플레이부, 514: 키보드, 521: 디스플레이부, 522: 본체, 523: 안테나, 524: 오디오 출력부, 525: 오디오 입력부, 526: 작동 스위치, 531: 디스플레이부, 532: 프레임체, 533: 스피커, 700a: 흡수 스펙트럼, 700b: 발광 스펙트럼, 701a: 흡수 스펙트럼, 701b: 발광 스펙트럼, 800a: 산화 피크, 800b: 환원 피크, 1000a: 흡수 스펙트럼, 1000b: 발광 스펙트럼, 1001a: 흡수 스펙트럼, 1001b: 발광 스펙트럼, 1100a: 산화 피크, 1100b: 환원 피크, 1300a: 흡수 스펙트럼, 1300b: 발광 스펙트럼, 1301a: 흡수 스펙트럼, 1301b: 발광 스펙트럼, 1400a: 산화 피크, 1400b: 환원 피크, 3000a: 흡수 스펙트럼, 3000b: 발광 스펙트럼.

Claims

화학식 G11의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G11

위의 화학식 G11에서,
α및 β²는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,
A_r ¹ 및 A_r ⁴ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.
화학식 G12의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G12

위의 화학식 G12에서,
α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,
A_r ¹ 및 A_r ⁴ 내지 A_r ⁶은 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이다.
화학식 G13의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G13

위의 화학식 G13에서,
α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,
A_r ¹ 및 A_r ⁴는 각각 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,
R¹⁵ 내지 R²⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.
화학식 G14의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G14

위의 화학식 G14에서,
α는 탄소수 6 내지 25의 아릴렌 그룹이고,
A_r ⁴는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,
R⁵ 내지 R⁹는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹 또는 페닐 그룹이고,
R¹⁵ 내지 R²⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.
제4항에 있어서, 상기 α가 1,2-페닐렌 그룹, 1,3-페닐렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹인, 화학식 G14의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G15의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G15

위의 화학식 G15에서,
A_r ⁴는 탄소수 6 내지 25의 아릴 그룹이고,
R⁵ 내지 R⁹는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹 또는 페닐 그룹이다.
화학식 G16의 옥사디아졸 유도체.
화학식 G16

위의 화학식 G16에서,
R⁵ 내지 R⁹는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹 또는 페닐 그룹이고,
R¹⁰ 내지 R¹⁴는 각각 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹 또는 페닐 그룹이다.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재된 옥사디아졸 유도체를 포함하는 발광 소자.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재된 옥사디아졸 유도체와 발광 물질을 포함하는 발광층을 포함하는 발광 소자.
제9항에 있어서, 상기 발광 물질이 인광성 화합물인 발광 소자.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재된 옥사디아졸 유도체를 함유하는 층이 발광층과 접촉하도록 제공되는 발광 소자.
제8항에 기재된 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
제9항에 기재된 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
제10항에 기재된 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
제11항에 기재된 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
제12항에 기재된 발광 장치를 포함하는 전자 장치.
제13항에 기재된 발광 장치를 포함하는 전자 장치.
제14항에 기재된 발광 장치를 포함하는 전자 장치.
제15항에 기재된 발광 장치를 포함하는 전자 장치.