KR100596029B1

KR100596029B1 - 안트라센계 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기발광 다이오드

Info

Publication number: KR100596029B1
Application number: KR1020040067624A
Authority: KR
Inventors: 최성근; 김기석; 황하근; 김정수; 김영숙; 박재한; 백승환
Original assignee: 네오뷰코오롱 주식회사
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR20060019137A

Abstract

고효율 및 고품위의 청색 발광을 하며, 열적 안정성이 우수한 안트라센계 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드가 개시된다. 상기 청색 발광 유기화합물은 하기 화학식을 가지며, 상기 유기 발광 다이오드는 높은 일함수를 갖는 제1 전극, 낮은 일함수를 갖는 제2 전극, 및 상기 청색 발광 유기화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기 화합물층을 포함한다.

상기 화학식에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R₂ 내지 R₁₁은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, CO₂R, OR, NR₂, SR (R은 H, 할로겐, 알킬, 알켄, 알킨 등이다.), 아릴기 또는 헤테로아릴기, 헤테로사이클릭기, 또는 접합 고리기이다.

청색, 발광 화합물, 아릴렌, 유기 발광 다이오드, 내열성, 안정성

Description

안트라센계 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드{Anthracene based blue luminescent organic compound and organic light-emitting diode including the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도.

본 발명은 신규한 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고효율 및 고품위의 청색 발광을 하며, 열적 안정성이 우수한 안트라센계 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.

일반적으로 EL(Electroluminescence device)이라고도 불리는 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display: FED) 등과 함께 대표적인 평판 표시 장치 중의 하나로서, 발광을 위한 백라이트가 필요 없고, 박막 및 구부릴 수 있는 형태로 소자 제작이 가능할 뿐만 아니라, 막 제작 기술에 의한 패턴 형성과 대량 생산이 용이한 장점이 있다. 또한 EL은 자발 발광 소자이므로 휘도 및 시야각 특성이 우수하고, 응답 속도가 빠를 뿐만 아니라, 구동 전압이 낮고, 이론적으로 가시 영역에서의 모든 색상의 발광이 가능한 장점이 있다.

유기 발광 다이오드는 일함수가 큰 ITO 등의 투명전극 및 일함수가 작은 Mg 등의 금속 전극 사이에 발광 특성을 가지는 유기 발광층을 형성하고, 상기 전극에 전압을 인가하여 각 전극에서 생성된 정공 및 전자가 유기 발광층에서 결합할 때, 유기 발광층이 빛을 발생시키는 성질을 이용한 것이다. 이와 같은 유기 발광층을 형성하기 위한 다양한 유기화합물이 알려져 있으며, 예를 들면, 미국특허 제6,455,720호는 2,2-(디아릴)비닐포스핀 (2,2-diaryl vinylphosphine)계 발광화합물을 개시하고 있고, 대한민국 특허공개 제2002-70333호는 중심부는 디페닐안트라센 구조를 가지며, 아릴기가 말단에 치환된 청색 발광 화합물을 개시하고 있다. 또한 J. Am. Chem. Soc. 2000. 122, pp. 5695-5109 (Shujun Wang, Warren J. Oldham Jr., Raymond A. Hudack, Jr. 및 Guillermo C. Bazan)에는 테트라헤드랄올리고(페닐렌비닐렌) 구조를 가지는 물질의 합성, 성상 및 광학적 특성이 개시되어 있으며, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, (21), pp. 4042-4045 (Jun Pang, Eric J. P. Marcotte, Corey Seward, R. Stephen Brown, Suning wang)에는 스타형 Zn^II 콤플렉스 청색 발광물질이 개시되어 있고, Chem. Mater. 2004년, vol 16, 1896-1877 (Junghyun Lee, Qin-De Liu, Michael Motala, Justin Dane, Jun Gao, Youngjin Kang 및 Suning Wang)에는 N-7-아자인도릴 및 2,2'-디피리딜아미노 작용기 시로레스 (N-7-azaindolyl and 2,2'-dipyridylamino-functionalized Siloles) 화합물의 형광 및 전계발광 특성이 개시되어 있으며, Chem. Comn. 2002, pp 2424-2425. (Joseph Frey, Andrew D. Bond, 및 Andrew B. Holmes)에는 디티에노[3,2-b:2',3'd]티오펜 (dithieno[3,2-b:2',3'd] thiophene: DTT) 및 그 유도체의 합성 방법이 개시되어 있고, Macromolecules, 2001, 34, pp 5860-5867 (Jianping Lu, Kenji Miyatake, Antisar R. Hill 및 Allan S. Hay)에는 p-쿼터페닐(quaterphenyl) 또는 2,5-비스(4-페닐페닐)트리아졸기를 포함하는 폴리(아릴렌에테르) 수용성 형광물질이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 청색 유기 발광 화합물은 내열성이 충분하지 않고, 발광 색상의 조절이 용이하지 않거나 합성 과정이 복잡한 단점이 있다. 또한 미국특허 제5,130,603호 및 제6,251,531호에는 각각 아릴렌계 화합물 및 안트라센계 화합물이 개시되어 있으며, 상기 미국특허 제5,130,603호에 따른 아릴렌계 화합물인 이데미츠코산사의 상품명 IDE-102 및 IDE-105으로 표시되는 유기화합물은 내열성 등 열적안정성이 충분하지 못하고, 고효율 및 고품위의 청색발광을 낼 수 없다는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 열적 안정성 및 성막 가공성이 우수한 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발광 색상의 조절이 용이할 뿐만 아니라, 고효율로 고품위의 청색 발광을 하는 청색 발광 유기화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 신규한 청색 발광 유기 화합물을 제공한다. 또한 본 발명은 높은 일함수를 갖는 제1 전극, 낮은 일함수를 갖는 제2 전극, 및 상기 청색 발광 유기 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공한다. 여기서, 상기 유기 화합물층은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 수송층일 수 있으며, 상기 유기 화합물은 상기 발광층의 호스트 또는 도판트 물질로 사용될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R₂ 내지 R₁₁은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, CO₂R, OR, NR₂, SR (R은 H, 할로겐, 알킬, 알켄, 알킨, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기 또는 헤테로아릴(heteroaryl)기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기 또는 헤테로아릴(heteroaryl)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기, 또는 탄소수 4 내지 24의 접합 고리(fused ring)기이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 청색 발광 유기화합물은 전자-정공의 재결합에 의하여 발생하는 에너지를 받아 발광하는 안트라센계 화합물로서 하기 화학식 1의 구조를 가진다.

상기 화학식 1에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또 는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R₂ 내지 R₁₁은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, CO₂R, OR, NR₂, SR (R은 H, 할로겐, 알킬, 알켄, 알킨, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기 또는 헤테로아릴(heteroaryl)기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기 또는 헤테로아릴(heteroaryl)기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기, 또는 탄소수 4 내지 24의 접합 고리(fused ring)기이다.

여기서, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 아릴옥시, 탄소수 1 내지 20의 알킬디옥시, 탄소수 1 내지 20의 알킬 또는 아릴아민기, 탄소수 6 내지 30의 알릴 티옥실기(allylthioxyl), 탄소수 7 내지 30의 아릴알킬기, 탄소수 5 내지 30의 단환기, 탄소수 10 내지 30의 축합다환기, 탄소수 5 내지 30의 헤테로사이클릭기, 탄소수 4 내지 40의 알케닐기 또는 시아노기(CN)로서, 치환 또는 비치환되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 청색 발광 유기화합물의 바람직한 예는 하기 화학식 2 또는 3의 구조를 가지는 것이다.

상기 화학식 2에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이며, R₂ 내지 R₁₁ 및 치환기는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다. 상기 화학식 2로 표시되는 발광 유기화합물의 구체적인 예로는

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등을 예시할 수 있다.

상기 화학식 3에서, R₂ 내지 R₁₁은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, L은 연결기로서 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 접합고리기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기이며, 필요에 따라 S, O, N 등의 이종 원소를 포함할 수 있고, n은 2 내지 4의 정수이다.

상기 연결기 L이 탄화수소기로 이루어진 청색 발광 화합물의 구체적인 예로는

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등을 예시할 수 있다 (여기서, R은 H, 포화 또는 불포화 탄화수소이다.). 또한 상기 연결기 L이 이종 원소를 포함하고 있거나, 치환기로 치환되어 있는 발광 유기화합물의 구체적인 예로는

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등을 예시할 수 있다 (여기서, R은 H, 포화 또는 불포화 탄화수소이다.).

본 발명에 따른 청색 발광 유기화합물의 다른 바람직한 예는 하기 화학식 4의 구조를 가지는 것이다.

본 발명에 따른 청색 발광 유기화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 치환되는 치환체 또는 연결체의 종류에 따라 발광 파장 및 전자/정공 주입/수송 특성이 변화하므로, 치환체 또는 연결체를 적절히 선정함으로서 원하는 발광 파장, 전하 전달 특성 등의 물성을 가지는 유기 화합물층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 청색 발광 유기화합물은 내열성이 우수하여 발광 소자의 수명과 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 고효율, 고품위의 청색 발광을 한다. 본 발명에 따른 청색 발광 안트라센계 화합물은 미국특허 제5,130,603호 등에 개시된 바와 같은 위티그(wittig) 반응, 그리그나드(grignard) 반응 등의 공지된 다양한 유기합성법에 의하여 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 유기 발광 다이오드는 기판(10)상부에 높은 일함수를 갖는 제1 전극(12)이 정공 주입 전극(hole injection electrode, 애노드)으로서 형성되어 있고, 상기 제1 전극(12) 상부에는 본 발명에 따른 청색 발광 화합물을 포함하는 발광층(14)이 형성되어 있다. 또한 상기 발광층(14)은 본 발명에 따른 청색 발광 화합물과 함께 통상의 호스트(host), 유기 발광화합물, 형광염료(fluorescent dye) 및/또는 도판트(dopant)를 포함할 수도 있다. 본 발명의 화합물이 9,10-디(2-나프틸)안트라센 (9,10-di(2-naphthyl)anthracene: ADN)과 같은 통상의 호스트 물질과 함께 도판트로 사용되는 경우에는, 상기 도판트의 함량은, 호스트/도판트 전체에 대하여, 바람직하게는 1 내지 20중량%이고, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량%이다. 상기 발광층(14)의 상부에는 낮은 일함수를 가지는 제2 전극(16)이 전자 주입 전극(electron injection electrode, 캐쏘오드)으로서 상기 제1 전극(12)에 대향되도록 형성되어 있다. 이와 같은 유기 발광 다이오드의 제1 및 제2 전극(12, 16)에 전압을 인가하면, 제1 및 제2 전극(12, 16)에서 생성된 정공 및 전자가 발광층(14)으로 주입되고, 발광층(14)의 분자 구조 내에서 전자와 정공이 결합하면서 청색 빛을 발산하게 되며, 발산된 빛은 투명한 재질로 이루어진 제1 전극(12) 및 기판(10)을 통과하여 화상을 표시한다. 상기 유기 발광 다이오드의 기판(10)은 전기적으로 절연성이고, 특히 제1 전극(12) 방향으로 발광하는 소자를 제작할 경우에는 투명한 물질로 이루어져야 하며, 바람직하게는 유리 또는 투명 플라스틱 필름으로 이루어진다. 상기 제1 전극(12)은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 폴 리아닐린, 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극(16)은 Al, Mg, Ca 등의 금속 또는 LiAl, Mg-Ag 등의 금속합금 등으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도로서, 도 2에 도시된 유기 발광 다이오드는 제1 및 제2 전극(12, 16)에서 각각 생성된 정공과 전자가 발광층(14)으로 용이하게 주입되도록, 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및 전자 주입 및 수송층(25, 26)이 더욱 형성되어 있는 것이 도 1에 도시된 유기 발광 다이오드와 상이한 점이다. 상기 정공 주입 및 수송층(21, 22)은 정공 주입 전극(12)으로부터 정공의 주입을 용이하게 하는 기능 및 정공을 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 상기 정공 주입층(21)은 비한정적으로 미국특허 제4,356,429호에 개시된 프탈로시아닌 구리 등의 포피리닉(porphyrinic) 화합물, 예를 들면 m-MTDATA(4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민)으로 이루어질 수 있고, 상기 정공 수송층(22)은 NPB (N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-비페닐)-4,4'-디아민), 트리페닐디아민 유도체, 스티릴아민 유도체, α-NPD (N,N'-디페닐-N,N'-비스(α-나프틸)-[1,1'-바이페닐]4,4'-디아민) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 전자 주입 및 수송층(25, 26)은 전자 주입 전극(16)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능 및 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 본 발명에 따른 청색 발광 유기 화합물이 단독으로, 또는 비한정적으로 키놀린 유도체, 특히, 트리스(8-키놀리노레이트)알루미늄 (알루미나퀴논, Alq3), LiF 등 통상의 전자 주입 및 수송성 화합물 과 함께 상기 전자 수송층(26)을 형성하기 위하여 사용될 수도 있다. 이들 층(21, 22, 25, 26)은 발광층(14)에 주입되는 정공과 전자를 증대, 감금 및 결합시키고, 발광효율을 개선하는 기능을 한다. 상기 발광층(14), 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및 전자 주입 및 수송층(25, 26)의 두께는 특별히 제한되는 것이 아니고, 형성 방법에 따라서도 다르지만 통상 5 내지 500nm정도의 두께를 가진다.

본 발명에 따른 발광 유기화합물은 발광층(14)의 호스트 또는 도판트 물질로서 사용될 수 있으며, 다른 층과의 포텐셜 차이에 따라, 상기 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및/또는 전자 주입 및 수송층(25, 26)에 포함되어, 전자 및 정공을 주입/수송하는 기능을 할 수도 있고, 특히 전공 주입층으로서 유용하다. 상기 유기층들은 유기 전계발광 소자의 제작에 통상적으로 사용되는 진공 증착법이나 스핀 코팅법 등에 의하여 형성될 수 있고, 바람직하게는 진공 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 본 발명의 발광 유기화합물은 도 1 또는 2에 도시된 구조의 유기 발광 다이오드 뿐 만 아니라, 정공-전자 결합에 의한 발광 현상을 나타내는 다양한 구조의 유기 전계발광 소자 및 다양한 반도체 소자에 적용될 수 있다. 이와 같은 다양한 유기 발광 다이오드의 구조는, 예를 들면, 미국 특허 제4,539,507호, 제5,151,629호, 제6,214,481호, 제6,387,544호 등에 개시되어 있다.

다음으로 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니 다. 하기 실시예에서 모든 실험은 불활성(inert) 질소 분위기에서 수행되었다.

[실시예 1] 청색 발광 유기 화합물의 합성

A. 9-(4-브로모벤질리덴)-10H-안트라센의 합성

테트라히드로퓨란(THF) 100ml에 Mg 6.26g(257.43mmol)을 용해시킨 용액에, THF 300ml에 4-브로모벤질리덴브로마이드 64.34g (257.43mmol)을 용해시킨 용액을 적하(dropwise)한 다음, 55℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 다음으로, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 안트론 25g (128.71mmol, anthrone)을 THF 300ml에 녹여 적하(dropwise)하고, 안트론의 적하가 완료되면 40℃에서 14시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면, 반응액의 온도를 상온으로 낮추고, 여과(filtering)한 다음, 여과된 고체를 차가운 10% NH₄Cl 용액 1L에서 3시간 동안 교반하였다. 고체를 다시 여과하고, 톨루엔 100ml에 p-톨루엔설폰산 모노하이드레이트(p-toluenesulfonic acid monohydrate) 0.1g과 함께 투입한 다음, 3시간 동안 환류하고, 반응액의 온도를 상온으로 낮춘 다음, 2% Na₂CO₃로 세척하고, 건조하여, 9-(4-브로모벤질리덴)-10H-안트라센을 50%의 수율로 얻었다.

B. 9-(4-보로닉산벤질리덴)-10H-안트라센의 합성

하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 단계 A에서 얻어진 9-(4-브로모벤질리덴)-10H-안트라센 2.2g(7.12mmol)을 THF 40ml에 용해시키고, -90℃에서 n-부틸리튬(BuLi) 5.34ml을 첨가한 다음, 동일한 온도에서 30분 동안 교반하였다. 상기 용액에 트리메틸보레이트(trimethyl borate) 2.2ml (21.36mmol)을 적하(dropwise)한 다음, -90℃에서 20분 동안 교반하였다. 다음으로, 에테르/물(부피비: 50/50) 혼합물을 투입하고, 바로 유기층을 분리하여 다음 반응에 사용하였으며, 이때 9-(4-보로닉산벤질리덴)-10H-안트라센의 수율은 70%였다.

C. 청색 발광 유기 화합물의 합성

하기 반응식 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단계 A에서 얻어진 9-(4-브로모벤질리덴)-10H-안트라센 3g (8.64mmol), 상기 단계 B에서 얻어진 9-(4-보로닉산벤질리덴)-10H-안트라센 3.24g (0.37mmol), Pd(PPh₃)₄ 0.36g(0.3mmol) 및 2M Na₂CO₃ 수용액 6.5ml을 톨루엔 24ml와 에탄올 4ml의 혼합용액에 넣고, 90℃에서 8시간 동안 반응시킨 다음, 생성된 고체를 여과(filtering)하고, 메틸렌클로라이드 용액으로 세 척하여, 청색 발광 유기화합물을 75%의 수율로 합성하였다.

[실시예 2] 청색 발광 유기 화합물의 합성

2-브로모-스피로-9,9-플루오렌 0.5g (1.26mmol), Pd(PPh₃)₄ 0.072g 및 (t-Bu)₃P 0.05g을 디메틸에테르(DME) 20ml에 녹이고, 상온에서 30분 동안 교반한 다음, 하기 반응식 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 단계 B에서 얻어진 9-(4-보로닉산벤질리덴)-10H-안트라센 0.47g (1.51mmol)을 천천히 투입하고, 2M Na₂CO₃ 수용액 0.6ml을 첨가한 다음, 밤새 환류(reflux)시켰다. 반응이 완료된 후, 반응액의 온도를 상온으로 낮추고, 에틸아세테이트(EA)/헥산(Hexane) 용출액으로 컬럼크로마토그래피를 수행하여 연한 녹색의 목적 화합물(고체)을 80%의 수율로 수득하였다.

[실시예 3] 청색 발광 유기 화합물의 합성

하기 반응식 5에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 단계 A에서 얻어진 9-(4-브로모벤질리덴)-10H-안트라센 0.43g(1.25mmol), 디페닐아민 0.25g (1.50mmol), 및 (CH₃)₃CONa 0.14g(1.5mmol)을 크실렌(xylene) 20ml에 용해시킨 다음, 상온에서 5분 동안 교반하였다. 다음으로, Pd(OAc)₂ 0.02g(0.07mmol) 및 트리-t-부틸포스핀 0.056g(0.28mmol)을 첨가하고, 5시간 동안 환류시킨 다음, 반응이 완료되면, 물과 메틸렌클로라이드(MC)를 첨가하여 반응을 중단(quenching)하고, 추출한 다음, 에틸아세테이트(EA)/헥산(Hexane) 용출액으로 컬럼크로마토그래피를 수행하여 연한 노란색의 목적 화합물(고체)을 60%의 수율로 수득하였다.

[실시예 4] 청색 발광 유기 화합물의 합성

하기 반응식 6에 나타낸 바와 같이, 질소 조건 하에서 THF 30ml에 안트론(anthrone) 0.5g(2.57mmol) 및 티타늄클로라이드(titanium chloride, TiCl₂) 0.61g(5.15mmol)을 넣은 후, 70℃에서 24시간 동안 환류시키고, 환류된 반응물을 메틸렌클로라이드로 추출한 후, 메탄올로 재결정하여, 10H-10'H-[9,9']바이안트라 세닐리덴(10H,10'H-[9,9']Bianthracenylidene) 0.46g을 합성하였다(수율: 50%).

[실시예 6] 유기 발광 다이오드의 제조

인듐틴옥사이드(ITO)가 코팅된 유리 기판을 초음파 세정하고, 다시 탈이온수로 세정한 후, 톨루엔 기체로 탈지하고 건조하였다. 다음으로, 상기 ITO 전극 상부에 m-MTDATA를 500Å두께로 진공 증착하여 정공주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상부에 α-NPD을 200Å두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층의 상부에 실시예 1에서 합성한 청색 발광 유기 화합물을 호스트로서 300Å 두께로 증착한 다음, 전자 수송층으로서 Alq3를 200Å 두께로 증착하였다. 상기 전자 수송층 상부에 10Å의 두께로 LiF를 진공 증착하여 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층의 상부에 1200Å두께로 Al을 증착하여 음극을 형성하여 유기 발광 다이오드를 제조하였다. 제조된 유기 발광 다이오드의 발광 색좌표는 (0.19, 0.24)였고, 발광 효율은 10mA/cm²에서 1.54lm/W로서, 제조된 유기 발광 다이오드는 고품위의 청색 발광을 하며, 우수한 발광 효율을 나타내었다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 청색 발광 유기 화합물은 내열성, 열적 안정정 및 발광 효율이 우수할 뿐만 아니라, 치환체에 따라 고품위 및 다양한 파장의 청색 발광을 나타내는 장점이 있다. 본 발명에 따른 청색 발광 유기 화합물은 칼라(Full Color) 유기 발광 다이오드의 제작에 유용하며, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor), 포토다이오드(Photodiode), 광전지(Photovoltanic cell, Solar Cell), 유기 레이저(Organic Laser), 레이저 다이오드(Laser Diode) 등의 각종 반도체 소자에 광범위하게 적용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 구조를 가지는 청색 발광 유기 화합물.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R₂ 내지 R₁₁은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, CO₂R, OR, NR₂, SR (R은 H, 할로겐, 알킬, 알켄, 알킨, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기 또는 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기 또는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기, 또는 탄소수 4 내지 24의 접합 고리기이다
제1항에 있어서, 상기 유기 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 것인 청색 발광 유기 화합물.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이며, R₂ 내지 R₁₁은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
제2항에 있어서, 상기 유기 화합물은
,
.
,
및
로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 청색 발광 유기 화합물.
제1항에 있어서, 상기 유기 화합물은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 것인 청색 발광 유기 화합물.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, R₂ 내지 R₁₁은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, L은 연결기로서 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 접합고리기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기이며, n은 2 내지 4의 정수이다.
제4항에 있어서, 상기 유기 화합물은
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,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, 및
로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 청색 발광 유기 화합물.
제1항에 있어서, 상기 유기 화합물은 하기 화학식 4의 구조를 가지는 것인 청색 발광 유기 화합물.

[화학식 4]
높은 일함수를 갖는 제1 전극;

낮은 일함수를 갖는 제2 전극; 및

하기 화학식 1의 유기 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 다이오드.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R₂ 내지 R₁₁은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, CO₂R, OR, NR₂, SR (R은 H, 할로겐, 알킬, 알켄, 알킨, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기 또는 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기 또는 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 헤테로사이클릭기, 또는 탄소수 4 내지 24의 접합 고리기이다.