KR100863906B1 - 카바졸계 화합물 및 이를 포함한 유기막을 구비한 유기발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 및 이를 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자에 관한 것이다:
<화학식 1>
상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 및 R14는 발명의 상세한 설명을 참조한다. 상기 카바졸계 화합물은, 우수한 전기적 특성 및 전하 수송 능력을 갖는 바, 적색, 녹색, 청색, 흰색 등의 모든 칼라의 형광 및 인광 유기 발광 소자의 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 발광층 형성 재료로 유용하다. 상기 실란일아민계 화합물을 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자는 고효율, 저전압, 고휘도를 가질 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명은 카바졸계 화합물 및 이를 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기적 안정성과 높은 전하 수송 능력을 가지며 유리전이온도가 높고 결정화를 방지할 수 있는 재료인 카바졸계 화합물 및 이를 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자 (organic light emitting diode)는 자발광형 소자로 시야각이 넓으며 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답시간이 빠르다는 장점을 가지고 있기 때문에 커다란 주목을 받고 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점에서 많은 연구가 이루어지고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 애노드/발광층/캐소드의 적층 구조를 갖고, 상기 애노드와 발광층 사이 또는 발광층과 캐소드 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 주입층을 추가로 적층하여 애노드/정공 수송층/발광층/캐소드 및, 애노드/정공 수송층/발광층/전자 주입층/캐소드 등의 구조를 갖는다.
상기 정공 수송층 형성 재료로서 예를 들면, 플루오렌 유도체 또는 안트라센 유도체가 알려져 있다 (미국 특허 제6,596,415호 및 제6,465,115호).
그러나, 종래의 정공 수송층 형성 재료로 이루어진 정공 수송층을 구비한 유기 발광 소자는 수명, 효율 및 소비전력 특성이 만족할 만한 수준에 이르지 못하였는 바, 이의 개선이 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 전기적인 안정성과 높은 전하 수송 능력을 가지며 유리전이온도가 높고 결정화를 방지 할 수 있는 재료로서, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 모든 칼라의 형광 및 인광 유기 발광 소자에 적합한 유기막 형성 재료 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이를 포함한 유기막을 구비하여 고효율, 저전압, 고휘도을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 제공한다:
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 및 R14는, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기이고,
상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 및 R14 중 인접한 기가 서로 결합하여 포화 또는 불포화 탄소 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 본 발명은 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 카바졸계 화합물을 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 포함한 유기막을 구비한 유기 발광 소자는 저구동전압, 고휘도, 고효율, 고전류밀도 등을 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명을 따르는 카바졸계 화합물은 하기 화학식 1을 갖는다:
<화학식 1>
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 및 R14는, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기이고,
상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 및 R14 중 인접한 기가 서로 결합하여 포화 또는 불포화 탄소 고리를 형성할 수 있다.
상기 본 발명의 카바졸계 화합물은 전기적인 안정성과 높은 전하 수송 능력을 갖고 있고 유리전이온도가 높고 결정화를 방지할 수 있는 재료로서, 비페닐기에 4개의 카발졸기가 연결된 구조를 갖는다. 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물은 정공주입재료, 정공수송재료 및/또는 발광재료로서 유용하며, 이를 이용하여 고효율, 저전압, 고휘도의 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
바람직하게는 상기 화학식 1의 카바졸계 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 중 하나로 표시된다.
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기이다.
바람직하게는, 특히 상기 R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C12 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C12 아릴옥시기 또는 C3-C12 헤테로아릴기이다. 더욱 바람직하게는, 상기 R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로, C1-C10 알킬기, 페닐기, 할로페닐기, 시아노페닐기, C1-C10 알킬페닐기, C1-C10 알콕시페닐기, 비페닐기, 할로비페닐기, 나프틸기, 할로나프틸기, C1-C10 알킬나프틸기 또는 C1-C10 알콕시나프틸기이다.
본 발명의 화학식에서 사용된 비치환된 C1-C20의 알콕시기의 구체적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 페닐옥시, 시클로헥실옥시, 나프틸옥시, 이소프로필옥시, 디페닐옥시 등이 있고, 이들 알콕시기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.
본 발명의 화학식에서 사용된 비치환된 C6-C20 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 탄소 고리를 의미하며 상기 고리들은 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합될 수 있다. 상기 아릴기중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 아릴기로서는 페닐기, 에틸페닐기, 에틸비페닐기, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기, 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, o-, m-, 및 p-토릴기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 메틸나프틸기, 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐렌기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기, 카르바졸릴기 등을 들 수 있다.
본 발명의 화학식에서 사용된 비치환된 아릴옥시기의 예로는 페닐옥시, 나프틸렌옥시, 디페닐옥시 등이 있다. 상기 아릴옥시기중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명에서 사용하는 비치환된 헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 고리원자수 6 내지 30의 1가 모노사이클릭 또는 비사이클릭 방향족 2가 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 헤테로아릴기의 예에는, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 티아졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 인돌일기 등을 들 수 있다.
이하 본 발명의 상기 화학식 1로 표현되는 카바졸계 화합물의 구체적인 예로 서, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 1 내지 27을 들 수 있다. 그러나 본 발명의 카바졸계 화합물이 이들 화합물들로 한정되어서는 안 된다.
본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전술한 바와 같은 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 포함한 유기막을 구비한다. 상기 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 포함한 유기막은 정공 주입층 또는 정공 수송층일 수 있으며, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 모두 갖는 단일막일 수도 있다. 또는 상기 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 포함한 유기막은 발광층일 수도 있다. 상기 발광층은 인광 재료 또는 형광 재료를 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드일 수 있는데, 이와 반대의 경우도 물론 가능하다.
전술한 바와 같은 유기 발광 소자는 필요에 따라, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 이상의 층을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 제1 전극/정공 주입층/발광층/제2 전극, 제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/제2 전극 또는 제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/제2 전극 구조를 가질 수 있다. 또는 상기 유기 발광 소자는 제1 전극/정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일막 /발광층/전자 수송층/제2 전극 또는 제1 전극/정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일막/발광층/전자 수송층/전자 주입층/제2 전극 구조를 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 제조 방법을 도 1에 도시된 유기 발광 소자를 참조하여, 살펴보기로 한다. 도 1의 유기 발광 소자는 기판, 제1 전극 (애노드), 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 제 2 전극 (캐소드)를 구비하고 있다.
먼저 기판 상부에 높은 일함수를 갖는 제1 전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성하여 제1 전극을 형성한다. 상기 제1 전극은 애노드 (Anode) 또는 캐소드 (cathode)일 수 있다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 제1 전극용 물질로는 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), Al, Ag, Mg 등을 이용할 수 있으며, 투명 전극 또는 반사 전극으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 전극 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 주입층(HIL)을 형성할 수 있다.
진공증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착온도 100 내지 500℃, 진공도 10-8 내지 10-3torr, 증착속도 0.01 내지 100Å/sec, 막 두께는 통상 10Å 내지 5㎛ 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
스핀코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거 를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
상기 정공 주입층 물질로는 전술한 바와 같은 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 이용할 수 있다. 또는, 공지된 정공 주입층 물질을 사용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 Advanced Material, 6, p.677(1994)에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류인 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB, 용해성이 있는 전도성 고분자인 Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly (4-styrene- sulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있다.
상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 10000Å, 바람직하게는 100Å 내 지 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 100Å 미만인 경우, 정공주입 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공 주입층의 두께가 10000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
다음으로 상기 정공주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 정공 수송층 물질은 전술한 바와 같은 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물일 수 있다. 또는, 공지된 정공 수송층 물질을 이용할 수도 있는데, 예를 들면, N-페닐카르바졸, 폴리비닐카르바졸 등의 카르바졸 유도체, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체 등이 사용된다.
α-NPD
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 600Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 50Å 미만인 경우, 정공수송 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공 수송층의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
다음으로 상기 정공 수송층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층 (EML)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 발광층은 전술한 바와 같은 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물을 포함할 수 있다. 또는, 상기 발광층은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수도 있다. 상기 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
예를 들어, 호스트로서는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)) 또는 DSA(디스티릴아릴렌), IDE215(이데미쯔사) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도펀트의 경우, 형광 도펀트로는 이데미츠사 (Idemitsu사)에서 구입 가능한 IDE102, IDE105, IDE118를 사용할 수 있으며, 인광 도펀트로는 Ir(ppy)3 (ppy는 페닐피리딘의 약어임)(녹색), (4,6-F2ppy)2Irpic (참조문헌: Chihaya Adachi etc. Appl. Phys. Lett., 79, 2082-2084, 2001), 코비온사의 TEB002, PtOEP(platinum(II) octaethylporphyrin), 하기 화학식 6를 갖는 화합물(대한민국 특허 공개번호 2005-0078472 참조), Firpric, UDC사의 적색 인광 도펀트인 RD 61 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화학식 6> Firpic
상기 도펀트의 함량은 발광층 형성재료 100 중량부 (즉, 호스트와 도펀트의 총중량은 100중량부로 함)를 기준으로 하여 0.1 내지 20 중량부, 특히 0.5 ~ 12 중량부인 것이 바람직하다. 도펀트의 함량이 0.1 중량부 미만이면 도펀트 부가에 따른 효과가 미미하고 20 중량부를 초과하면 인광이나 형광 모두 다 농도 켄칭 (quenching)과 같은 농도 소광이 일어나 바람직하지 못하다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 1000Å, 바람직하게는 200Å 내지 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 100Å 미만인 경우, 발광 특성이 저하될 수 있으며, 상기 발광층의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
발광층이 인광 도펀트를 포함할 경우, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공 저지층 (HBL)을 발광층 상부에 형성 할 수 있다 (도 1에는 미도시됨). 이 때 사용할 수 있는 정공 저지층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 공지된 정공 저지층 물질 중에서 임의로 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 또는 JP 11-329734(A1)에 기재되어 있는 정공저지재료, Balq, BCP 등을 이용할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 50Å 미만인 경우, 정공저지 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공저지층의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
다음으로 전자수송층(ETL)을 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자수송층 물질은 특별히 한정되지 않으며, 공지된 전자 수송층 형성 재료 중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들면, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ 등과 같은 공지의 재료를 이용할 수 있다.
상기 전자수송층의 두께는 약 100Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 500Å일 수 있다. 상기 전자수송층의 두께가 100Å 미만인 경우, 전자수송 특성이 저하될 수 있으며, 상기 전자수송층의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
또한 전자수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자주입층 (EIL)이 적층될 수 있다.
전자 주입층으로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자주입층의 두께는 약 1Å 내지 100Å, 바람직하게는 5Å 내지 90Å일 수 있다. 상기 전자주입층의 두께가 1Å 미만인 경우, 전자주입 특성이 저하될 수 있으며, 상기 전자주입층의 두께가 100Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
마지막으로 전자주입층 상부에 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법을 이용하여 제2 전극을 형성할 수 있다. 상기 제2 전극은 캐소드 또는 애노드로 사용될 수 있다. 상기 제2 전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 들 수 있다. 또한, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용한 투명 캐소드를 사용할 수도 있다.
이하에서, 본 발명을 화합물 1, 화합물 13, 화합물 18, 화합물 20 및 화합물 23의 바람직한 합성예 및 실시예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
실시예
합성예
1: 화합물 1의 제조
하기 화학 반응식 1의 반응 경로를 거쳐 화합물 1을 합성하였다.
중간체 A의 합성
1,3,5-트리브로모벤젠 6.3g (20mmol)을 디에틸에테르 50mL에 녹이고 -78℃로 냉각한 후 노말 부틸리튬 8.8mL (22mmol, 2.5M 헥산 용액)을 천천히 첨가하였다. -78℃에서 1시간 정도 교반한 후 염화구리(II) 2.96g (22mmol)을 같은 온도에서 첨가하였다. 5시간 동안 교반한 후 상온에서 증류수와 에틸아세테이트로 세척하였다. 세척된 에틸아세테이트층을 MgSO4로 건조시킨 후 감압 건조하여 조 생성물을 얻고 실리카젤관 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 A를 흰색고체로 3.74g (수율 80%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 7.69 (s, 2H), .7.58 (s, 4H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 141.7, 133.8, 128.9, 123.5.
중간체 B의 합성
카바졸 16.7g (100mmol), 요오도메탄 18.5g (130mmol), K2CO3 138g (1.0mol) 을 DMF (Dimethylformamide) 500mL에 녹인 후 상온에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후, 반응 혼합물을 상온으로 식힌 후 고체물질을 여과하고 디에틸에테르 (300mL)로 세 번 추출하였다. 모아진 디에틸에테르층을 다량의 증류수로 씻어준 후 MgSO4로 건조, 여과한 후 감압 건조하여 조생성물을 얻고 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 B를 15.8g(수율 87%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.22 (d, 2H), 7.41 (d, 2H), 7.35-7.28 (m, 4H), 3.71 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 140.5, 125.6, 122.5, 120.0, 118.7, 109.5, 29.5.
중간체 C의 합성
카바졸 2.433g (10mmol)을 80% 아세트산 100mL에 넣은 후, 여기에 요오드 (I2) 1.357g (5.35mmol)과 오르토-페리오디닉산 (H5IO6) 0.333g (1.46mmol)을 고체상태에서 가한 후, 질소분위기에서 80℃, 3시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 에틸에테르(50mL)로 세 번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 C를 2.61g (수율 85%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.32 (s, 1H), 7.95 (d, 1H), 7.62-7.55 (m, 2H), 7.38 (d, 1H), 7.31-7.45 (m, 2H), 3.66 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 141.5, 138.9, 129.2, 126.4, 124.9, 123.1, 122.3, 119.2, 118.8, 113.2, 108.5, 85.8, 30.5.
중간체 D의 합성
THF (50mL)에 중간체 C 2.25g (7.34mmol)을 첨가하고 -78℃에서 노르말 부틸리튬 (2.5M 헥산 용액) 3.9mL (9.55mmol)를 한 방울씩 첨가한 후 1시간 동안 교반하였다. 트리메틸보레이트 2.5mL (22.0mmol)를 반응 혼합물에 첨가하고 온도를 상온으로 하고 1시간 동안 교반한 후 2N 염산 수용액으로 가수분해시켰다. 수용액층은 에틸아세테이트 20mL로 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 D를 흰색 고체로 0.89g(수율 54%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.11 (d, 1H), 8.09 (s, 2H), 7.93 (dd, 1H), 7.67 (dd, 1H), 7.58 (d, 1H), 7.44-7.37 (m, 1H), 7.32-7.25 (m, 2H), 30.7; 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 144.2, 140.1, 131.2, 130.6, 129.8, 129.5, 128.4, 127.2, 126.4, 125.8, 120.4, 119.7, 109.3, 100.1, 95.5, 86.5, 31.1.
화합물 1의 합성
중간체 D 1.0g (4.4 mmol), 중간체 A 0.47g (1 mmol)을 THF 10mL에 녹인 후 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 92mg (0.08 mmol)을 가하고 포타슘 카르보네이트 1.4g (10 mmol)을 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 가하고 75℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응액을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 1을 흰색 고체로 0.583g (수율 67%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.04 (d, 4H), 7.88 (d, 4H), 7.86-7.83 (m, 6H), 7.40 (d, 2H), 7.38 (d, 2H), 7.36-7.32 (m, 10H), 7.28-7.24 (m, 4H), 3.71 (s, 12H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 145.9, 140.3, 134.5, 130.4, 130.2, 127.4, 126.9, 126.8, 125.2, 121.3, 121.1, 119.1, 118.5, 117.6, 110.2, 109.0, 31.1.
합성예
2: 화합물 13의 제조
하기 화학 반응식 2의 반응 경로를 거쳐 화합물 13을 합성하였다.
중간체 E의 합성
카바졸 16.7g (100 mmol), 요오도벤젠 26.5g (130 mmol), CuI 1.9g (10 mmol), K2CO3 138g (1 mol), 그리고 18-Crown-6 530mg (2 mmol)을 DMPU (1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-(1H)-pyrimidinone) 500mL에 녹인 후, 170℃에서 8시간 동안 가열하였다. 상온으로 식힌 후 고체물질을 여과하고 여과액에 암모니아수 소량을 첨가한 후 디에틸에테르 300mL로 세 번 세척하였다. 세척된 디에틸에테르층을 마그네슘설페이트로 건조시킨 후 감압 건조하여 조 생성물을 얻었고, 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 E를 흰색고체로 22g (수율 90%) 을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.12 (d, 2H), 7.58-7.53 (m, 4H), 7.46-7.42 (m, 1H), 7.38 (d, 4H), 7.30-7.26 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 141.0, 137.9, 130.0, 127.5, 127.3, 126.0, 123.5, 120.4, 120.0, 109.9.
중간체 F의 합성
중간체 E 2.433g (10 mmol)을 80% 아세트산 100mL에 넣은 후, 여기에 요오드(I2) 1.357g (5.35 mmol)과 오르토-페리오디닉산 (H5IO6) 0.333g (1.46 mmol)을 고체 상태에서 가한 후, 질소분위기 80℃에서, 2시간 교반하였다. 반응 종료 후, 에틸에테르 50mL 로 세 번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 F를 흰색고체로 3.23g (수율 87%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.43 (d, 1H), 8.05 (d, 1H), 7.62 (dd, 1H), 7.61-7.75 (m, 2H), 7.51-7.43 (m, 3H), 7.41-7.35 (m, 2H), 7.27 (dd, 1H), 7.14 (d, 1H)
중간체 G의 합성
THF (50mL)에 중간체 F 2.71g (7.34 mmol)을 첨가하고 -78℃에서 노르말 부틸리튬(2.5M 헥산 용액) 3.9mL (9.55 mmol)를 한 방울씩 첨가한 후 1 시간 동안 교반하였다. 트리메틸보레이트 2.5mL (22.0 mmol)를 반응 혼합물에 첨가하고 온도를 상온으로 하고 1시간 동안 교반한 후, 2N 염산 수용액으로 가수분해시켰다. 수용액 층은 에틸아세테이트 20mL로 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 D를 흰색 고체로 1.07g (수율 51%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.11 (d, 2H), 8.09 (s, 2H), 7.67 (d, 2H), 7.52-7.47 (m, 4H), 7.38-7.31 (m, 4H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 143.2, 140.3, 137.6, 131.2, 130.6, 129.8, 129.5, 128.4, 127.4, 127.1, 126.3, 124.8, 119.2, 119.0, 109.6, 99.6, 95.3, 90.5.
화합물 13의 합성
중간체 G 1.26g (4.4 mmol), 중간체 A 0.47g (1 mmol)을 THF 10mL에 녹인 후, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 92mg (0.08 mmol)을 가하고, 포타슘 카르보네이트 1.4g (10 mmol)을 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 가하고 75℃에서 12시간 교반하였다. 반응액을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 13을 흰색 고체로 0.79g (수율 71%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.16 (d, 2H), 8.14 (s, 2H), 7.90-7.86 (m, 8H), 7.83 (t, 2H), 7.79 (d, 4H), 7.52-7.47 (m, 12H), 7.36-7.27 (m, 20H), 7.14 (dd, 4H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 144.8, 141.0, 137.0, 135.2, 131.9, 130.2, 129.8, 127.4, 127.1, 127.0, 126.8, 126.3, 125.2, 120.4, 119.9, 118.6, 118.3, 117.1, 114.2, 108.9.
합성예
3: 화합물 18의 제조
하기 화학 반응식 3의 반응 경로를 거쳐 화합물 18을 합성하였다.
중간체 H와 I의 합성
2,4,6-트리브로모톨루엔 3.3g (10mmol)을 디에틸에테르 30mL에 녹이고 -78℃ 로 냉각한 후, 노말부틸리튬 4.4mL (11mmol, 2.5M 헥산 용액)을 천천히 첨가하였다. -78℃에서 1시간 정도 교반한 후, 염화구리(II) 1.48g (11mmol)을 같은 온도에서 첨가하였다. 5시간 동안 교반한 후, 상온에서 증류수와 에틸아세테이트로 세척하였다. 세척된 에틸아세테이트층을 MgSO4로 건조시킨 후 감압 건조하여 조 생성물을 얻고 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하고 얻어진 생성물을 디클로로메탄과 헥산에서 재결정하여 흰색 고체로 각각 중간체 H 622mg (수율 25%)와 중간체 I 746mg(수율 30%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
중간체 H : 1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 7.74 (d, 4H), 7.18 (d, 4H), 2.06 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 142.8, 134.9, 134.5, 131.1, 126.4, 119.4, 19.9
중간체 I : 1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 7.60 (s, 4H), 2.61 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 138.3, 137.2, 129,9, 125.8, 23.5
화합물 18의 합성
중간체 G 1.26g (4.4 mmol), 중간체 H 0.5g (1 mmol)을 THF 10mL에 녹인 후 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 92mg (0.08 mmol)을 가하고, 포타슘 카르보네이트 1.4g (10 mmol)을 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 가하고 75℃에서 12시간 교반하였다. 반응액을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 18을 흰색 고체로 0.75g (수율 65%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.17 (d, 2H), 8.14 (s, 2H), 7.87 (d, 2H), 7.84 (d, 2H), 7.77 (d, 2H), 7.69 (s, 2H), 7.51-7.49 (m, 12H), 7.36-7.27 (m, 20H), 7.12 (dd, 2H), 7.04 (dd, 2H), 2.44 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 157.3, 145.7, 144.7, 144.3, 140.1, 136.9, 136.1, 135.4, 131.8, 130.2, 129.8, 129.6, 129.1, 127.4, 127.1, 126.3, 124.5, 120.4, 119.9, 118.6, 118.3, 117.5, 117.2, 114.9, 114.2, 113.4, 109.1, 18.2.
합성예
4: 화합물 20의 제조
하기 화학 반응식 4의 반응 경로를 거쳐 화합물 20을 합성하였다.
중간체 J의 합성
카바졸 (16.7g, 100mmol), 4-플루오로요오도벤젠 (28.9g, 130mmol), CuI (1.9g, 10mmol), K2CO3 (138g, 1.0mol), 및 18-크라운-6 (530mg, 2mmol)을 DMPU (1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-(1H)-pyrimidinone) (500mL)에 녹인 후 170℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후, 반응 혼합물을 상온으로 식힌 후 고체물질을 여과하고 여과액에 암모니아수 소량을 가한 후 디에틸에테르(300mL)로 세 번 추출하였다. 모아진 디에틸에테르층을 다량의 증류수로 씻어준 후 MgSO4로 건조, 여과한 후 감압 건조하여 생성물을 얻고 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 J를 흰색 고체로 23.5g (수율 90%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.09 (d, 2H), 7.56-7.52 (m, 2H), 7.34(d, 4H), 7.26-7.20 (m, 2H), 7.08-7.03 (m, 2H)8.09 (d, 2H), 7.56-7.52 (m, 2H), 7.34(d, 4H), 7.26-7.20 (m, 2H), 7.08-7.03 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 161.9, 155.4, 139.5, 136.8, 136.7, 126.2, 125.5, 125.3, 123.0, 123.4, 119.9, 113.8, 113.1, 109.6.
중간체 K의 합성
중간체 J 2.61g (10mmol)을 80% 아세트산 100mL에 넣은 후, 여기에 요오드 (I2) 1.357g (5.35mmol)과 오르토-페리오디닉산 (H5IO6) 0.333g (1.46mmol)을 고체 상태에서 가한 후, 질소분위기 80℃에서, 3시간 교반하였다. 반응 종료 후, 에틸에테르 (50mL)로 세 번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 K를 흰색 고체로 3.84g (수율 90%)을 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.08 (d, 2H), 7.55-7.52 (m, 2H), 7.35-7.32 (m, 4H), 7.27-7.20 (m, 2H), 7.08-7.03 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 163.2, 158.3, 139.5, 136.8, 126.4, 125.5, 125.3, 123.0, 120.4, 119.9, 113.8, 113.1, 109.6.
중간체 L의 합성
THF (50mL)에 중간체 K 3.13g (7.34mmol)을 첨가하고, -78℃에서 노르말 부틸리튬 (2.5M 헥산 용액) 3.9mL (9.55mmol)를 한 방울씩 첨가한 후, 1 시간 동안 교반하였다. 트리메틸보레이트 2.5mL (22.0mmol)를 반응 혼합물에 첨가하고 온도를 상온으로 하고 1시간 동안 교반한 후, 2N 염산 수용액으로 가수분해시켰다. 수용액층은 에틸아세테이트 20mL로 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 L을 흰색 고체로 1.07g(수율 48%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.11 (s, 4H), 8.09 (s, 2H), 7.66 (d, 2H), 7.56-7.52 (m, 2H), 7.36-7.31 (m, 4H), 7.08-7.03 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 162.9, 158.1, 142.2, 139.3, 136.8, 136.6, 131.2, 130.6, 129.5, 128.4, 127.3, 126.3, 125.5, 125.3, 124.8, 119.2, 119.0, 113.8, 113.1, 109.6, 99.9, 95.3, 90.5.
화합물 20의 합성
중간체 L 1.34g (4.4 mmol), 중간체 H 0.5g (1 mmol)을 THF 10mL에 녹인 후, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 92mg(0.08 mmol)을 가하고, 포타슘 카르보네이트 1.4g (10 mmol)을 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 가하고 75℃에서 12시간 교반하였다. 반응액을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 20을 흰색 고체로 0.89g (수율 73%) 얻었다. 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm) 8.16 (d, 4H), 8.14 (s, 2H), 7.87 (d, 2H), 7.84 (d, 2H), 7.77 (d, 2H), 7.69 (d, 2H), 7.56-7.51 (m, 8H), 7.36-7.26 (m, 14H), 7.12 (dd, 2H), 7.09-7.02 (m, 10H), 2.46 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 163.2, 158.4, 155.5, 145.7, 144.3, 143.8, 143.7, 140.0, 136.1, 136.1, 136.0, 135.4, 131.8, 130.1, 129.6, 129.1, 126.3, 125.5, 125.3, 124.5, 120.4, 119.9, 118.6, 118.3, 117.5, 117.1, 114.9, 114.2, 113.8, 113.4, 113.1, 108.9, 17.9.
합성예
5: 화합물 23의 제조
하기 화학 반응식 5의 반응 경로를 거쳐 화합물 23을 합성하였다.
화합물 23의 합성
중간체 G 1.26g (4.4 mmol), 중간체 I 0.5g (1 mmol)을 THF 20mL에 녹인 후, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 92mg(0.08 mmol)을 가하고 포타슘 카르보네이트 1.4g (10 mmol)을 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 가하고 75℃에서 12시간 교반하였다. 반응액을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출하였다. 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카젤관 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 23을 흰색 고체로 0.71g (수율 62%) 얻었다. 구 조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ (ppm)8.16 (d, 4H), 8.13 (s, 2H), 7.84 (d, 4H), 7.69 (s, 4H), 7.51-7.47 (m, 12H), 7.36-7.27 (m, 20H), 7.04 (dd, 4H), 2.63 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ (ppm) 146.6, 145.1, 144.7, 140.1, 137.0, 136.1, 132.1, 130.2, 129.8, 129.2, 127.4, 127.1, 126.3, 120.4, 119.9, 118.6, 117.5, 114.9, 113.5, 108.9, 23.2.
실시예
1
애노드는 코닝 (corning) 15Ωcm2 (1200Å ITO 유리 기판을 50mm × 50mm × 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공증착장치에 이 유리기판을 설치하였다.
상기 기판 상부에 우선 정공주입층으로서 본 발명의 화합물인 화합물 1을 진공 증착하여 600Å 두께로 형성한 후, 이어서 정공수송성 화합물로서 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(이하, NPB)을 300Å 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 상부에 공지의 청색 형광 호스트인 IDE215 (이데미츠사)와 공지의 청색 형광 도펀트인 IDE118 (이데미츠사)을 중량비 98 : 2로 동시 증착하여 200Å 두께로 발광층을 형성하였다.
이어서 상기 발광층 상부에 전자수송층으로 Alq3를 300Å 두께로 증착한 후, 이 전자수송층 상부에 할로겐화 알칼리금속인 LiF를 전자주입층으로 10Å 두께로 증착하고, Al를 3000Å 음극 전극)의 두께로 진공 증착하여 LiF/Al 전극을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
이 소자는 전류밀도 100mA/㎠에서 구동전압 7.53V, 발광 휘도 8,009cd/㎡의 고휘도를 나타냈으며, 색좌표는 (0.143, 0.238)이고 발광 효율은 8.01cd/A의 높은 값을 나타내었다.
실시예
2
정공주입층 형성시 화합물 1 대신 화합물 13을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
이 소자는 전류밀도 100mA/㎠에서 구동전압 7.45V, 발광 휘도 7,670cd/㎡의 고휘도를 나타냈으며, 색좌표는 (0.142, 0.240)이고 발광 효율은 7.67cd/A이었다.
비교예 1
정공주입층 형성시 상기 화합물 1 대신 IDE406 (이데미츠사)을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
이 소자는 전류밀도 100mA/㎠에서 구동전압 7.75V, 발광 휘도 6,219cd/㎡를 나타냈고, 색좌표는 (0.143, 0.243)으로 동일했으며 발광 효율은 6.22cd/A이었다.
본 발명에 의한 화학식 1의 구조를 가지는 화합물들을 정공주입재료로 유기발광 소자에 사용한 결과, 모두가 공지의 물질인 IDE406 대비 동등 이상의 우수한 I-V-L 특성을 나타내었으며 우수한 정공주입 및 정공수송능력을 바탕으로 한 저전압, 고효율, 고휘도의 유기발광 소자를 제작할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이 상기 화학식 1을 갖는 카바졸계 화합물은 우수한 전기적 특성 및 전하 수송 능력을 갖고 있어 적색, 녹색, 청색, 흰색 등의 모든 칼라의 형광과 인광 소자에 적합한 정공 주입 재료, 정공 수송 재료 및/또는 발광 재료로 유용하다. 이를 이용하면, 고효율, 저구동전압, 고휘도의 유기 발광 소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 대해 상기 합성예 및 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (14)
- 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물:<화학식 1>
상기 식에서,R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C7 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C7 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C7 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C7 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C7 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C7 아릴기이고,선택적으로, 상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 인접한 기가 서로 결합하여 포화 또는 불포화 탄소 고리를 형성하고,상기 열거된 기들이 치환되는 경우 치환기는 -F, -OCH3, -CN 및 -CH3로 이루어진 군으로부터 선택된다. - 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 카바졸계 화합물이 하기 화학식 2 내지 4 중 하나로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 카바졸계 화합물:<화학식 2>
<화학식 3>
<화학식 4>
상기 식에서,R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C7 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C7 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C7 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C7 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C7 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C7 아릴기이고, 상기 열거된 기들이 치환되는 경우 치환기는 -F, -OCH3, -CN 및 -CH3로 이루어진 군으로부터 선택된다. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로, C1-C7 알킬기, 페닐기, 플루오로페닐기, 시아노페닐기, 메틸페닐기, 메톡시페닐기, 비페닐기, 플루오로비페닐기, 나프틸기, 플루오로나프틸기, 메틸나프틸기 또는 메톡시나프틸기인 것을 특징으로 하는 카바졸계 화합물.
- 제1항에 있어서, 하기 화학식 5의 화합물인 것을 특징으로 하는 카바졸계 화합물.<화학식 5>
- 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재된 유기막을 구비한 유기 발광 소자로서, 상기 유기막이 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 카바졸계 화합물을 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 유기막이 정공 주입층 또는 정공 수송층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 유기막이 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일막인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제7항에 있어서, 상기 소자가 제1 전극/정공 주입층/발광층/제2 전극, 제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/제2 전극 또는 제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/발광층 /전자 수송층/전자 주입층/제2 전극 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제9항에 있어서, 정공 저지층 및 전자 저지층 중 하나 이상의 층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제8항에 있어서, 제1 전극/정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일막 /발광층/전자 수송층/제2 전극 또는 제1 전극/정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일막/발광층/전자 수송층/전자 주입층/제2 전극 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제11항에 있어서, 정공 저지층 및 전자 저지층 중 하나 이상의 층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 유기막이 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제13항에 있어서, 상기 발광층이 인광 또는 형광 재료를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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