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KR101580357B1 - 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자 - Google Patents

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자 Download PDF

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KR101580357B1
KR101580357B1 KR1020130044496A KR20130044496A KR101580357B1 KR 101580357 B1 KR101580357 B1 KR 101580357B1 KR 1020130044496 A KR1020130044496 A KR 1020130044496A KR 20130044496 A KR20130044496 A KR 20130044496A KR 101580357 B1 KR101580357 B1 KR 101580357B1
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천민승
홍성길
이동훈
김동헌
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 이용한 유기 전자소자를 제공한다. 본 명세서에 따른 유기 전자소자는 효율, 구동전압 및 수명 면에서 우수한 특성을 나타낸다.

Description

함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자{NITROGEN-CONTAINING HETEROCYCLIC COMPOUNDS AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 새로운 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자에 관한 것이다. 본 출원은 2012년 6월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2012-0064915호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
유기 전자소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기 전자소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전기소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기물 반도체에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전자소자다.
유기 전자소자의 예로는 유기 발광소자, 유기 태양전지, 유기 감광체(OPC), 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들은 모두 소자의 구동을 위하여 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질을 필요로 한다. 이하에서는 주로 유기발광소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기 전자소자들에서는 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질이 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광소자는 통상 애노드와 캐소드 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 애노드에서는 정공이, 캐소드에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광소자에서 유기물층으로 사용되는 물질은 기능에 따라, 발광 물질과 전하 수송 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다. 또한, 발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 한편, 발광 물질로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 물질로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다.
유기 발광소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기 발광소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기 전자소자에서도 마찬가지이다.
한국 공개특허공보: 10-2006-0051606
본 발명자들은 새로운 구조를 갖는 함질소 헤테로환 화합물을 밝혀내었다. 또한, 상기 새로운 함질소 헤테로환 화합물을 포함하여 유기 전자소자의 유기물층을 형성하는 경우 소자의 효율 상승, 구동 전압 하강 및 안정성 상승 등의 효과를 나타낼 수 있다는 사실을 밝혀내었다.
이에 본 명세서는 함질소 헤테로환 화합물 및 이를 포함한 유기 전자소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 구현예는 하기의 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013035417615-pat00001
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 R1 내지 R5 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 -L-A로 표시되며,
L은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리기 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 2가기이고,
A는 N을 1이상 포함하는 치환 또는 비치환된 단환의 헤테로고리기이며,
R1 내지 R5 중 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 및 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
a, b, d 및 e는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, c는 0 내지 3의 정수이다.
또한, 본 명세서의 일 구현예는 하기의 화학식 2로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112013035417615-pat00002
상기 화학식 2에 있어서,
X는 C 또는 Si이고,
R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 N을 1 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 단환의 헤테로고리기이며,
R6 내지 R10 중 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 및 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
a', b', d' 및 e'는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, c'는 0 내지 3의 정수이다.
또한, 본 명세서의 일 구현예는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자를 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 구현예는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 위에 상기 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 항에 따른 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전자소자의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 열적 안정성이 우수하다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 깊은 HOMO 준위를 가진다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 높은 삼중항(triplet) 상태를 가진다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 높은 정공 안정성을 가진다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물은 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자에서 순수하게 사용하거나, 불순물을 섞어 사용 가능하다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물을 포함한 유기 전자소자는 효율이 우수한 특성을 나타낸다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물을 포함한 유기 전자소자는 구동전압이 우수한 특성을 나타낸다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물을 포함한 유기 전자소자는 수명이 우수한 특성을 나타낸다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물을 포함한 유기 전자소자는 향상된 광 효율을 가질 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 함질소 헤테로환 화합물을 포함한 유기 전자소자는 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판 (1), 양극 (2), 발광층 (3), 음극 (4)으로 이루어진 유기 발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극 (2), 정공주입층 (5), 정공수송층 (6), 발광층 (7), 전자수송층 (8) 및 음극 (4)으로 이루어진 유기 발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 제조예 1에 의하여 합성된 화학식 2-16의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 제조예 2에 의하여 합성된 화학식 2-14의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 상기 제조예 3에 의하여 합성된 화학식 2-6의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 상기 제조예 4에 의하여 합성된 화학식 2-8의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은 상기 제조예 5에 의하여 합성된 화학식 2-10의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 상기 제조예 6에 의하여 합성된 화학식 2-12의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9는 상기 제조예 7에 의하여 합성된 화학식 1-19의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112013035417615-pat00003
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, "치환 또는 비치환"은 할로겐기, 니트릴기, 니트로기, 히드록시기, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴옥시기, 티올기, 알킬티오기, 알릴티오기, 술폭시기, 알킬술폭시기, 아릴술폭시기, 실릴기, 붕소기, 아릴아민기, 아랄킬아민기, 알킬아민기, 아릴기, 플루오레닐기, 카바졸기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기, 헤테로고리기 및 아세틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나, 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "헤테로고리기"는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2-60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "할로겐기"의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, "알킬기"는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, iso-펜틸기, neo-펜틸기, n-헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "시클로알킬기"는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3-60인 것이 바람직하며, 특히 시클로펜틸기, 시클로헥실기가 바람직하다.
본 명세서에 있어서, "알케닐기"로는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수 2 내지 40의 알케닐기가 바람직하며, 구체적으로 스틸베닐기(stylbenyl), 스티레닐기(styrenyl) 등의 아릴기가 치환된 알케닐기가 바람직하나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, "알콕시기"는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시기, 에톡시기, n-프로필옥시기, iso-프로필옥시기, n-부틸옥시기, 시클로펜틸옥시기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "아릴기"는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 25의 알콕시기가 치환되는 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서 내에서의 아릴기는 방향족고리를 의미할 수 있다.
상기 아릴기가 "단환식 아릴기"인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 스틸베닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 "다환식 아릴기"인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "플루오레닐기"는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조이다.
상기 플루오레닐기는 열린 플루오레닐기의 구조를 포함하며, 여기서 열린 플루오레닐기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자를 통하여 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물의 연결이 끊어진 상태의 구조이다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112013035417615-pat00004
,
Figure 112013035417615-pat00005
,
Figure 112013035417615-pat00006
및
Figure 112013035417615-pat00007
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "아릴 아민기"의 예로는 치환 또는 비치환된 단환식의 디아릴아민기, 치환 또는 비치환된 다환식의 디아릴아민기 또는 치환 또는 비치환된 단환식 및 다환식의 디아릴아민기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, "터페닐기"는 하기의 치환기로 표시될 수 있다. 또한, 하기의 치환기는 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013035417615-pat00008
본 명세서에 있어서, "페난트렌기"는 하기의 치환기로 표시될 수 있다. 또한, 하기의 치환기는 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112013035417615-pat00009

본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 a, b, c 및 d 중 하나 또는 둘은 1이고, 나머지는 0일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 피리딘기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리딘기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00010
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 피리미딘기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리미딘기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00011
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 피리다진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리다진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00012
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 피라진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피라진기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피라진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00013
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 트리아진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 트리아진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00014
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 테트라진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 테트라진기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 테트라진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00015
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 펜타진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디페닐피리딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디페닐피리미딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디페닐피리다진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디페닐피라진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디페닐트리아진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리미딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리다진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피라진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 A는 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일트리아진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 페닐렌기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 페닐렌기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00016
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 L은 치환 또는 비치환된 바이페닐기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 바이페닐기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 바이페닐기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00017
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 L은 치환 또는 비치환된 나프탈렌기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 나프탈렌기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 나프탈렌기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00018
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 L은 치환 또는 비치환된 안트라센기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 안트라센기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 안트라센기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00019
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 -L-A는 표 1의 하기 치환기 1-1 내지 1-21 중 어느 하나의 치환기가 될 수 있다.
치환기 1-1 치환기 1-2 치환기 1-3
Figure 112013035417615-pat00020
Figure 112013035417615-pat00021
Figure 112013035417615-pat00022
치환기 1-4 치환기 1-5 치환기 1-6
Figure 112013035417615-pat00023
Figure 112013035417615-pat00024
Figure 112013035417615-pat00025
치환기 1-7 치환기 1-8 치환기 1-9
Figure 112013035417615-pat00026
Figure 112013035417615-pat00027
Figure 112013035417615-pat00028
치환기 1-10 치환기 1-11 치환기 1-12
Figure 112013035417615-pat00029
Figure 112013035417615-pat00030
Figure 112013035417615-pat00031
치환기 1-13 치환기 1-14 치환기 1-15
Figure 112013035417615-pat00032
Figure 112013035417615-pat00033
Figure 112013035417615-pat00034
치환기 1-16 치환기 1-17 치환기 1-18
Figure 112013035417615-pat00035
Figure 112013035417615-pat00036
Figure 112013035417615-pat00037
치환기 1-19 치환기 1-20 치환기 1-21
Figure 112013035417615-pat00038
Figure 112013035417615-pat00039
Figure 112013035417615-pat00040
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R1은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R2는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R3은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R4는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R5는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R1은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 바이페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R2는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 바이페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R3은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 바이페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R4는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 바이페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R5는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 바이페닐기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R1은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 나프탈렌기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R2는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 나프탈렌기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R3은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 나프탈렌기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R4는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 나프탈렌기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R5는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 나프탈렌기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R1은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 안트라센기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R2는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 안트라센기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R3은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 안트라센기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R4는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 안트라센기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R5는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 치환된 안트라센기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체예로는 표 2의 하기 화학식 1-1 내지 1-35로 표시되는 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
화학식 1-1 화학식 1-2
Figure 112013035417615-pat00041
Figure 112013035417615-pat00042
화학식 1-3 화학식 1-4
Figure 112013035417615-pat00043
Figure 112013035417615-pat00044
화학식 1-5 화학식 1-6
Figure 112013035417615-pat00045
Figure 112013035417615-pat00046
화학식 1-7 화학식 1-8
Figure 112013035417615-pat00047
Figure 112013035417615-pat00048
화학식 1-9 화학식 1-10
Figure 112013035417615-pat00049
Figure 112013035417615-pat00050
화학식 1-11 화학식 1-12
Figure 112013035417615-pat00051
Figure 112013035417615-pat00052
화학식 1-13 화학식 1-14
Figure 112013035417615-pat00053
Figure 112013035417615-pat00054
화학식 1-15 화학식 1-16
Figure 112013035417615-pat00055
Figure 112013035417615-pat00056
화학식 1-17 화학식 1-18
Figure 112013035417615-pat00057
Figure 112013035417615-pat00058
화학식 1-19 화학식 1-20
Figure 112013035417615-pat00059
Figure 112013035417615-pat00060
화학식 1-21 화학식 1-22
Figure 112013035417615-pat00061
Figure 112013035417615-pat00062
화학식 1-23 화학식 1-24
Figure 112013035417615-pat00063
Figure 112013035417615-pat00064
화학식 1-25 화학식 1-26
Figure 112013035417615-pat00065
Figure 112013035417615-pat00066
화학식 1-27 화학식 1-28
Figure 112013035417615-pat00067
Figure 112013035417615-pat00068
화학식 1-29 화학식 1-30
Figure 112013035417615-pat00069
Figure 112013035417615-pat00070
화학식 1-31 화학식 1-32
Figure 112013035417615-pat00071
Figure 112013035417615-pat00072
화학식 1-33 화학식 1-34
Figure 112013035417615-pat00073
Figure 112013035417615-pat00074
화학식 1-35
Figure 112013035417615-pat00075
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 a', b', c' 및 d' 중 하나 또는 둘은 1이고, 나머지는 0일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딘기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리딘기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00076
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리미딘기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리미딘기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00077
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리다진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피리다진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00078
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피라진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피라진기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 피라진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00079
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 트리아진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 피리미딘기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 트리아진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00080
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 테트라진기가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 치환 또는 비치환된 테트라진기는 하기와 같이 표시될 수 있으며, 테트라진기의 탄소는 치환 또는 비치환될 수 있다.
Figure 112013035417615-pat00081
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 펜타진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐피리딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐피리미딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐피리다진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐피라진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디페닐트리아진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리미딘기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피리다진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일피라진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 디나프탈렌일트리아진기가 될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 표 3의 하기 치환기 2-1 내지 2-21 중 어느 하나의 치환기가 될 수 있다.
치환기 2-1 치환기 2-2 치환기 2-3
Figure 112013035417615-pat00082
Figure 112013035417615-pat00083
Figure 112013035417615-pat00084
치환기 2-4 치환기 2-5 치환기 2-6
Figure 112013035417615-pat00085
Figure 112013035417615-pat00086
Figure 112013035417615-pat00087
치환기 2-7 치환기 2-8 치환기 2-9
Figure 112013035417615-pat00088
Figure 112013035417615-pat00089
Figure 112013035417615-pat00090
치환기 2-10 치환기 2-11 치환기 2-12
Figure 112013035417615-pat00091
Figure 112013035417615-pat00092
Figure 112013035417615-pat00093
치환기 2-13 치환기 2-14 치환기 2-15
Figure 112013035417615-pat00094
Figure 112013035417615-pat00095
Figure 112013035417615-pat00096
치환기 2-16 치환기 2-17 치환기 2-18
Figure 112013035417615-pat00097
Figure 112013035417615-pat00098
Figure 112013035417615-pat00099
치환기 2-19 치환기 2-20 치환기 2-21
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Figure 112013035417615-pat00101
Figure 112013035417615-pat00102
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R6은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R7은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R8은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R9는 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 2로 표시되는 화합물의 X는 탄소이고, R10은 N을 1이상 포함하는 단환의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며, 나머지 R은 수소이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 구체예로는 표 4의 하기 화학식 2-1 내지 2-25 중 어느 하나로 표시되는 화합물이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
화학식 2-1 화학식 2-2
Figure 112013035417615-pat00103
Figure 112013035417615-pat00104
화학식 2-3 화학식 2-4
Figure 112013035417615-pat00105
Figure 112013035417615-pat00106
화학식 2-5 화학식 2-6
Figure 112013035417615-pat00107
Figure 112013035417615-pat00108
화학식 2-7 화학식 2-8
Figure 112013035417615-pat00109
Figure 112013035417615-pat00110
화학식 2-9 화학식 2-10
Figure 112013035417615-pat00111
Figure 112013035417615-pat00112
화학식 2-11 화학식 2-12
Figure 112013035417615-pat00113
Figure 112013035417615-pat00114
화학식 2-13 화학식 2-14
Figure 112013035417615-pat00115
Figure 112013035417615-pat00116
화학식 2-15 화학식 2-16
Figure 112013035417615-pat00117
Figure 112013035417615-pat00118
화학식 2-17 화학식 2-18
Figure 112013035417615-pat00119
Figure 112013035417615-pat00120
화학식 2-19 화학식 2-20
Figure 112013035417615-pat00121
Figure 112013035417615-pat00122
화학식 2-21 화학식 2-22
Figure 112013035417615-pat00123
Figure 112013035417615-pat00124
화학식 2-23 화학식 2-24
Figure 112013035417615-pat00125
Figure 112013035417615-pat00126
화학식 2-25
Figure 112013035417615-pat00127
본 명세서의 일 구현예는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자를 제공한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 태양전지, 유기 발광소자, 유기 트랜지스터 및 유기 감광체로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 전자소자를 만들 수도 있다(국제 특허 출원 공개 제2003/012890호). 다만, 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 차단층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 발광소자일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 발광층과 정공수송층, 정공차단층, 전자차단층, 전자수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 호스트는 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 발광과 전자 수송 및/또는 전자 주입을 동시에 하는 층을 포함한다.
상기 유기 발광소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 태양전지일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층과 전자 주개(electron donor) 및 전자 받개(electron acceptor)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 광활성층으로서 전자 주개 및/또는 전자 받개를 동시에 가지는 층이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 태양전지가 외부 광원으로부터 광자를 받으면 전자 주개와 전자 받개 사이에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 정공은 전자 도너층을 통하여 애노드로 수송된다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 2종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 유기 태양전지는 부가적인 유기물층을 더 포함한다. 상기 유기 태양전지는 여러 가지 기능을 동시에 갖는 유기물을 사용하여 유기물층의 수를 감소시킬 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 것인 유기 트랜지스터를 제공한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 트랜지스터일 수
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 트랜지스터는 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층은 기판과 게이트 위에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 유기 감광체일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 유기 감광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 감광체로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 자외선 광안정제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 감광체는 예를 들어 플레이트, 유연성 벨트, 디스크, 단단한 드럼, 단단한 또는 유연성 드럼 주위의 시트의 형태일 수 있으며, 단단한 드럼은 일반적으로 상업적 용도로 사용되는 것이다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 감광체는 예를 들어 하나 이상의 층들의 형태로 전기 도전성 지지체 및 광도전성 요소를 포함할 수도 있다. 상기 유기 감광체는 폴리머 바인더 중에 전하 수송 화합물 및 전하 발생 화합물 양자 모두를 포함할 수 있으며, 이는 동일한 층 내에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 이와 유사하게, 전자 수송 화합물도 전하 발생 화합물과 동일한 층일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 만일 전자 수송 화합물이 전하 발생 화합물과 다른 층에 존재하는 경우에는, 전자 수송 화합물은 오버코트, 즉 전기 도전성 지지체의 반대 편에 있을 수 있고, 또는 언더코트, 즉 전기 도전성 지지체와 같이 전하 발생층과 같은 편에 있을 수 있다.
상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 전자소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 제 1 전극은 애노드가 될 수 있고, 제 2 전극은 캐소드가 될 수 있다.
상기 제 1 전극은 캐소드가 될 수 있고, 제 2 전극은 애노드가 될 수 있다.
상기 애노드로는 통상 유기물층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 소스, 드레인 및 게이트의 경우, 상기 애노드 또는 캐소드로 예시한 재료를 사용할 수 있다.
상기 정공 주입층 물질로는 낮은 전압에서 애노드로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 애노드 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물; 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물; 페릴렌(perylene) 계열의 유기물; 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 물질로는 애노드나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤즈옥사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌; 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층 물질로는 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따른 유기 전자소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 명세서의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예 및 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 1> 화학식 2-16의 제조
Figure 112013035417615-pat00128
[화합물 A] [화합물 B] [화학식 2-16]
화합물 A(20 g, 47.7 mmol)과 화합물 B (11.6 g, 43.3 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(300 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(180 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(1.5g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-16 (11.0 g, 40 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 637
도 3은 상기 제조예 1에 의하여 합성된 화학식 2-16의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 2> 화학식 2-14의 제조
Figure 112013035417615-pat00129
[화합물 C] [화합물 B] [화학식 2-14]
화합물 C(20 g, 47.7 mmol)과 화합물 B (11.6 g, 43.3 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(300 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(180 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(1.5 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-14 (9.0 g, 65 %)를 얻었다.
MS: [M+H]+= 637
도 4는 상기 제조예 2에 의하여 합성된 화학식 2-14의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 3> 화학식 2-6의 제조
Figure 112013035417615-pat00130
[화합물 C] [화합물 D] [화학식 2-6]
화합물 C(6.8 g, 15.1 mmol)과 화합물 D (4.4 g, 16.6 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.35 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-6 (4.0 g, 52 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 636
도 5는 상기 제조예 3에 의하여 합성된 화학식 2-6의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 4> 화학식 2-8의 제조
Figure 112013035417615-pat00131
[화합물 A] [화합물 D] [화학식 2-8]
화합물 A(5.2 g, 11.6 mmol)과 화합물 D (3.4 g, 12.7 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.4 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-8 (4.6 g, 48 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 636
도 6는 상기 제조예 4에 의하여 합성된 화학식 2-8의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 5> 화학식 2-10의 제조
Figure 112013035417615-pat00132
[화합물 C] [화합물 E] [화학식 2-10]
화합물 C(6.8 g, 15.1 mmol)과 화합물 E (4.4 g, 16.6 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.35 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-10 (4.8 g, 50 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 636
도 7은 상기 제조예 5에 의하여 합성된 화학식 2-10의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 6> 화학식 2-12의 제조
Figure 112013035417615-pat00133
[화합물 A] [화합물 E] [화학식 2-12]
화합물 A(5.2 g, 11.6 mmol)과 화합물 E (3.4 g, 12.7 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.4 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 2-12 (4.6 g, 48 %)를 얻었다.
MS: [M+H]+= 636
도 8은 상기 제조예 6에 의하여 합성된 화학식 2-12의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 7> 화학식 1-19의 제조
Figure 112013035417615-pat00134
[화합물 F] [화합물 G] [화학식 1-19]
화합물 F(7.0 g, 14.5 mmol)와 화합물 G (6.3 g, 14.5 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.5 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 1-19 (5.5 g, 53 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 713
도 9는 상기 제조예 7에 의하여 합성된 화학식 1-19의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
< 제조예 8> 화학식 1-20의 제조
Figure 112013035417615-pat00135
[화합물 F] [화합물 H] [화학식 1-20]
화합물 F(7.0 g, 14.5 mmol)와 화합물 H (6.3 g, 14.5 mmol)를 테트라하이드로퓨란(THF)(100 mL)에 완전히 녹인 후 2 M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 Pd(PPh3)4(0.5 g, 3 mol%)을 넣은 후 24시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고, 유기층을 여과하였다. 고체를 실리카 겔(silica gel)에 흡착하여 컬럼하여 화학식 1-20 (5.5 g, 53 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+= 713
< 실시예 1> 발광층
ITO(indium tin oxide)가 500 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT)를 500 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT] [NPB]
Figure 112013035417615-pat00136
Figure 112013035417615-pat00137
상기 정공 주입층 위에 상기 화학식의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (250Å), 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(HAT) (50Å) 및 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노] 비페닐(NPB) (400Å)을 순차적으로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 300Å으로 상기 제조한 화학식 1-19의 화합물과 아래와 같은 도펀트 화합물 GD를 10:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[GD] [ET-A] [LiQ]
Figure 112013035417615-pat00138
Figure 112013035417615-pat00139
Figure 112013035417615-pat00140
상기 발광층 위에 전자수송층물질로써 상기 화학식 ET-A의 화합물과 상기 화학식 LiQ(Lithium Quinalate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다.
상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 15Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하여, 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 2> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 1-20의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 3> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-6의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 4> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-8의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 5> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-10의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 6> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-12의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 7> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-14의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 8> 발광층
상기 실시예 1의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-16의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 비교예 1>
상기 실시예 1의 화학식 2-1의 화합물 대신, 하기 화학식 GH-A의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
[GH-A]
Figure 112013035417615-pat00141
상기 실시예 및 비교예 1에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류(10 mA/cm2)를 인가하였을 때, 하기 표 5의 결과를 얻었다.
화합물 전압
(V)		 효율
(cd/A)
실시예 1 화학식 1-19 3.50 67.3
실시예 2 화학식 1-20 3.80 67.1
실시예 3 화학식 2-6 3.93 50.6
실시예 4 화학식 2-8 3.55 56.8
실시예 5 화학식 2-10 3.88 60.1
실시예 6 화학식 2-12 3.50 62.3
실시예 7 화학식 2-14 3.30 67.5
실시예 8 화학식 2-16 3.30 68.3
비교예 1 GH-A 6.12 15.26
상기 표 5의 결과로부터, 본 발명에 따른 신규한 화합물은 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자의 발광층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 이용한 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자는 효율, 구동전압, 안정성 등에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 특히, 구동전압을 하강시키고, 효율 상승을 유도하여 소비전력을 개선시킬 수 있다.
< 실시예 9> 전자수송층( ETL )
ITO(인듐주석산화물)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판 (corning 7059 glass)을 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2 차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후, 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
상기 ITO 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(500 Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (400 Å), Alq3 (300 Å) 및 상기 제조예 에서 제조된 화학식 1-19의 화합물(200 Å)을 순차적으로 열 진공 증착하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 차례로 형성시켰다.
상기 전자 수송층 위에 순차적으로 12 Å의 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 2000 Å의 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 전자 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 x 10-7 ~ 5 x 10-8 torr를 유지하였다.
상기와 같이 제작된 소자에 6 V의 순방향 전계를 가하였을 때, 하기 표 2의 결과를 얻었다.
< 실시예 10> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 1-20의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 11> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-6의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 12> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-8의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 13> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-10의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 14> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-12의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 15> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-14의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 실시예 16> 전자수송층( ETL )
상기 실시예 9의 화학식 1-19의 화합물 대신, 상기 제조한 화학식 2-16의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광소자를 제작하였다.
< 비교예 2>
ITO(인듐주석산화물)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판 (corning 7059 glass)을 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2 차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후, 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
상기 ITO 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(500 Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (400 Å), Alq3 (300 Å) 및 Alq3 (200 Å) 을 순차적으로 열 진공 증착하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 차례로 형성시켰다.
상기 전자 수송층 위에 순차적으로 12 Å의 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 2000 Å의 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 전자 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 x 10-7 ~ 5 x 10-8 torr를 유지하였다.
상기와 같이 제작된 소자에 6 V의 순방향 전계를 가하였을 때, 하기 표 6의 결과를 얻었다.
화합물 전압
(V)		 효율
(cd/A)
실시예 9 화학식 1-19 4.50 7.3
실시예 10 화학식 1-20 5.80 6.1
실시예 11 화학식 2-6 4.90 6.0
실시예 12 화학식 2-8 5.05 6.8
실시예 13 화학식 2-10 4.08 6.1
실시예 14 화학식 2-12 5.10 6.3
실시예 15 화학식 2-14 5.30 6.5
실시예 16 화학식 2-16 4.30 7.3
비교예 2 Alq3 8.7 4.7
상기 표 6의 결과로부터, 본 발명에 따른 신규한 화합물은 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자의 발광층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 이용한 유기 발광소자를 비롯한 유기 전자소자는 효율, 구동전압, 안정성 등에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 특히, 구동전압을 하강시키고, 효율 상승을 유도하여 소비전력을 개선시킬 수 있다.
1: 기판
2: 양극(애노드)
3, 7: 발광층
4: 음극(캐소드)
5: 정공주입층
6: 정공수송층
8: 전자수송층

Claims (20)

  1. 하기의 화학식 1로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112015080477275-pat00142

    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 C이고,
    R1 내지 R5 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 -L-A로 표시되며,
    L은 방향족고리기 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 2가기이고,
    A는 아릴기로 치환 또는 비치환되고, N을 1이상 포함하는 단환의 헤테로고리기이며,
    R1 내지 R5 중 나머지는 수소; 및 N을 1이상 포함하는 단환의 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    a, b, d 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고, c는 1 내지 3의 정수이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 A는 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리딘기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리미딘기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리다진기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피라진기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 트리아진기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 테트라진기; 및 펜타진기로 이루어진 군에서 선택되는 것인 함질소 헤테로환 화합물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 L은 페닐렌기; 바이페닐기; 나프탈렌기; 및 안트라센기로 이루어진 군에서 선택되는 것인 함질소 헤테로환 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 -L-A는 하기의 치환기 1-1 내지 1-21 중 어느 하나의 치환기인 것인 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure 112013035417615-pat00143

    Figure 112013035417615-pat00144

    Figure 112013035417615-pat00145
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-35 중 어느 하나로 표시되는 것인 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure 112013035417615-pat00146

    Figure 112013035417615-pat00147

    Figure 112013035417615-pat00148

    Figure 112013035417615-pat00149

    Figure 112013035417615-pat00150

    Figure 112013035417615-pat00151

    Figure 112013035417615-pat00152

    Figure 112013035417615-pat00153

    Figure 112013035417615-pat00154

    Figure 112013035417615-pat00155

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    Figure 112013035417615-pat00158

    Figure 112013035417615-pat00159

    Figure 112013035417615-pat00160

    Figure 112013035417615-pat00161

    Figure 112013035417615-pat00162

    Figure 112013035417615-pat00163
  6. 하기의 화학식 2로 표시되는 함질소 헤테로환 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112015080477275-pat00164

    상기 화학식 2에 있어서,
    X는 C이고,
    R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리딘기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리미딘기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피리다진기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 피라진기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 테트라진기; 및 펜타진기로 이루어진 군에서 선택되며,
    R6 내지 R10 중 나머지는 수소; 및 아릴기로 치환 또는 비치환되고, N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    a', b', d' 및 e'는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이고, c'는 1 내지 3의 정수이다.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 화학식 2의 R6 내지 R10 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 하기의 치환기 2-1 내지 2-4, 2-8 내지 2-11, 2-15 내지 2-17, 2-19 및 2-20 중 어느 하나의 치환기인 것인 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure 112015080477275-pat00184

    Figure 112015080477275-pat00185
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 2-12 및 2-17 내지 2-19 중 어느 하나로 표시되는 것인 함질소 헤테로환 화합물:
    Figure 112015080477275-pat00186

    Figure 112015080477275-pat00187

    Figure 112015080477275-pat00188
  10. 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 6, 8 및 9 중 어느 하나의 항에 따른 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기 전자소자는 유기 태양전지, 유기 발광소자, 유기 트랜지스터 및 유기 감광체로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것인 유기 전자소자.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유기물층은 정공수송층, 정공차단층, 전자차단층, 전자수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 유기 전자소자.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층 또는 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층인 것인 유기 전자소자.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 광활성층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 태양전지로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자.
  16. 청구항 15에 있어서,
    유기물층은 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 유기 전자소자.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 광활성층으로서 전자 주개 및 전자 받개로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 동시에 포함하는 것인 유기 전자소자.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기 전자소자는 소스, 드레인, 게이트 및 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 트랜지스터로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 유기 전자소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 구비되고 유기 감광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 감광체로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 것인 유기 전자소자.
  20. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 위에 상기 청구항 1 내지 6, 8 및 9 중 어느 하나의 항에 따른 함질소 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전자소자의 제조방법.
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