KR100937808B1 - 유기 전계발광소자 및 그의 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호스트 물질, 및 상기 호스트 물질을 이용한 유기 전계발광소자를 제공한다. 호스트 물질은 하기 화학식 1에 의해 표시된다:
화학식 1
Figure 112007090024242-pat00001
상기 화학식에서,
Ar1은 페닐 또는 1-나프틸을 나타내고,
L1 및 L2는 독립적으로 2,6-나프탈렌일, 1,4-나프탈렌일, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1-나프틸 또는 2-나프틸을 나타내며,
Ar2는 수소 또는 C6-C20의 방향족 환을 나타낸다.
호스트 물질, 도판트 방출제, 유기 전계발광소자,

Description

유기 전계발광소자 및 그의 물질{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND MATERIAL THEREOF}
본 발명은 호스트 물질에 관한 것이며, 또한 상기 호스트 물질을 이용한 유기 전계발광소자에 관한 것으로, 상기 소자는 높은 전류효율 및 연장된 수명을 갖는다.
근래에, 유기 반도체들 및 유기 전도성 물질들이 예의 연구되고 있다. 특히 유기 반도체를 비롯한 광 방출성분을 포함하는 유기 전계발광소자는 급속도로 개발되고 있다. 이른바 유기 전계발광(OEL)은, 전기장 안에 놓여진 유기물질이 상응하는 전기에너지에 의해 여기될 때 일어나는 현상이다. 1963년에, 포프(Pope) 등은 10-20 ㎛ 두께의 안트라센 단결정에 400 volts의 전위를 인가했을 때 그 단결정에서 청색광이 방출되는 것을 관측하였다. 이것이 유기 전계발광 연구들의 시작이었다. 그러나, 상기한 단결정을 성장시키거나 단결정의 표면적을 충분히 크게 하는 것이 곤란하며, 그 단결정이 높은 전압을 가지면서도 그 전류효율은 무기물질보다도 낮아서 이러한 단결정은 실용적으로 부적합한 문제점이 있었다. 이어서, 헬프리치(Helfrich)와 월리웜스(Williams)는 구동전압을 약 100 volts로 낮추면서 외부 양자효율, 즉 양자/전자 비율을 약 5% 높였다. 하지만 이러한 헬프리치 등의 결정은 여전히 너무 두꺼웠으며 구동 전압이 높고 전기에너지로부터 발광에너지로의 전달효율도 낮았다. 1982년에, 빈세트(Vincett) 등은 진공증착에 의해 두께가 50 nm에 불과한 안트라센 필름을 제조하였으며, 구동전압을 30 volts로 하였을 때 청색발광이 관측되었다. 그러나 상기 필름의 외부 양자효율은, 전자 주입효율이 낮고 안트라센의 성막 특성이 좋지 않았기 때문에 단지 0.03%에 불과하였다. 그 후 1987년까지는 유기 전계발광에 있어서 중요한 발전은 없었다.
1987년에 미국 소재의 이스트맨 코닥 캄파니(Eastman Kodak company)의 탕(Tang) 및 반 실케(Van Slyke)는 처음으로 유기 전계발광 다이오드(OLED)를 발표하였다. 상기 OLED에서는, 방향족 디아민, HTM-2가 정공 수송층으로 사용되었으며 성막 특성이 양호한 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄(Ⅲ), Alq3이 전자 수송층으로 사용되었고; 광 방출물질이 진공증착에 의해서 60-70 nm 두께의 필름이 준비되었으며, 또한 전자 및 정공 주입효율을 높일 목적으로 캐쏘드에는 낮은 일함수를 가지는 마그네슘 은 합금이 사용되었다. 그들은 같은 팀에서 개발한 작은 유기분자 광 방출물질을 두 전극 사이에 위치시킨 후, 전기장을 인가하여 530 nm의 파장을 가지는 녹색광을 방출시켰다. 이 광 방출물질은 낮은 구동 전압, 높은 양자효율(〉1%) 및 탁월한 소자 안정성(element stability) 등의 장점을 나타내었으며, 또한 상기 작은 유기분자 광 방출물질의 이용이 증진되었다.
이후, 1990년에는 영국 소재의 캠브리지 대학의 프렌드(Friend) 등은 중합체 광 방출 다이오드(PLED)를 발표했다. 이들은 컨쥬게이트된 중합체 폴리(p-페닐렌 비닐렌), PPV를 스핀 코팅해서 광 방출층을 만들었고 단일 층 구조를 가지는 중합체 전계발광소자를 만들었다. 이 소자는 제조가 간단하고, 컨쥬게이트된 중합체는 좋은 기계적 특징을 가지고 있으며 반도체와 유사한 특징들을 가지고 있으므로, 컨쥬게이트된 중합체 광 방출물질들이 이후에 극적으로 개발되었다.
FPD(평판 디스플레이;Flat Panel Display) 기술에서, 현재 가장 두드러진 제품은 LCD이지만, OLED는, 자기-발광성(self-luminescent), 백라이트 모듈이 불필요하다는 점, 낮은 구동 전압, 높은 휘도, 높은 콘트라스트, 넓은 시야각, 짧은 응답시간, 단순한 구조, 초 박막, 경량 등의 보다 경쟁력 있는 장점들을 갖는다는 점에서 주목되어야 한다. 또한, OLED는 조명장치, 디스플레이, 광전자 커플러 등에 이용될 수 있다. 그것들이 플라스틱 기판과 같은 부드러운 안감에 장착되는 경우, 이들 조합은 가요성이고, 접힐 수 있으며 운반이 용이할 것이다. 게다가, OLED의 생산 과정은 단순해서, 비용이 획기적으로 감소될 수 있다. 오늘날, 80개 이상의 회사가 유기 전계발광 디스플레이 기술에 대한 투자 및 개발에 관심을 가지고 있으며 이것은 디스플레이 기술에서 또 다른 획기적인 제품이 되고 있다.
1997년에는, 일본 소재의 파이오니아 캄파니에서 저분자 단색(녹색)의 수동 디스플레이를 선보였고, 차량의 계기판에 유기 전계발광 디스플레이 기술이 성공적으로 적용되었다. 이후에, 유기 전계발광 디스플레이가 시장에 출현하기 시작하였고, 작은 사이즈의 패널(예를 들어, 1998년에 TDK에서, 2002년에는 릿디스플레이(RiTdisplay), 삼성 및 NTT 도코모(NTT Do Co Mo)에서 생산한 컬러 스크린을 가지는 이동전화 및 2003년에는 코닥에서 생산한 디지털 카메라)이 생산되었다. 파 이오니아(Pioneer)는 코닥(Kodak)과 제휴하여 소규모의 OLED 단색 및 다색의 디스플레이를 생산하였다. 그리고 이러한 디스플레이는 모토롤라(Motorola)에 의해 생산된 이동전화에 공식적으로 적용되었고 구매자들의 반응은 고무적이었다. 또한 산요(Sanyo)는 코닥(Kodak)과 제휴하여 작은 크기의 풀 칼러(full color) OLED 샘플을 생산하였으며, 2001년 이후에는 대규모로 생산할 것을 선언하였다. 치메이(Chimei)는 10 inch 이상의 크기를 갖는 능동 컬러 디스플레이를 발표했고 이 제품으로 인해 유기 전계발광기술이 새롭게 도약하게 되었다. 그러나 현재 OLED는 색농도(color saturation), 안정성, 전류효율, 수명 등에 있어서 여전히 개선되어야 할 문제점들이 있다. 위에 언급한 특성들은 소재 자체 및 제조과정과 밀접하게 관련되어 있으며 이러한 문제점들을 개선하는 것이 앞으로의 경향을 선도할 것으로 예상되고 있다.
광 방출물질은 유기 전계발광성분 중에서 가장 중요한 물질이다. 우수한 발광물질은 (1) 높은 양자효율로 발광해야 하며 상기한 발광 스펙트럼은 400-700 nm의 가시광선영역에 주로 분포해야 하고; (2) 전자 및/또는 정공을 운반하는 높은 전도성 등의 양호한 반도체 특성을 가져야 하며; (3) 양호한 성막 특성을 가짐으로써 수십 ㎚(nanometer) 두께의 필름에서 핀홀(pinhole) 형성이 없어야 하고; (4) 양호한 열 안정성을 가져야 한다.
대부분의 전자 수송층들과 정공 수송층들이 가시광선을 방출하는 광 방출물질로서 사용될 수 있다. 대부분의 유기물질들은 자기-켄칭(self-quenching) 또는 유기물질의 농도가 너무 높을 때, 특히 고체 상태에서는 농도 켄칭(concentration quenching)의 문제를 가져서 방사되는 피이크를 넓어지게 하거나 피이크로 하여금 적색편이를 유발하게 한다. 따라서 이들 유기물질들은 일반적으로 호스트 물질 캐리어(host material carrier) 속에 낮은 농도로 불순물이 첨가되어 도판트 방출제로 작용하게 된다. 유기 전계발광물질로 적용될 호스트 물질과 도판트 방출제의 디자인은 다음과 같은 요구를 만족시켜야 한다: (1) 도판트 방출제는 높은 전류효율을 가져야 한다; (2) 도판트 방출제의 흡수 스펙트럼과 호스트 물질의 방출 스펙트럼이 잘 겹쳐서 호스트 물질로부터 도판트 방출제로 에너지를 효율적으로 전달해야 한다; (3) 도판트의 방출 피이크들이 붉은색, 청색, 녹색 또는 노란색 영역에 위치해야 하며 이들 피이크들이 충분히 첨예(sharp)해서 광원색의 순도가 좋아야 한다; (4) 호스트 물질과 도판트 방출제는 안정성이 높고 증발될 수 있어야 한다.
최근에, 유기 전계발광물질들의 연구는 뛰어난 결과들을 내고 있다. 빛의 삼원색은 붉은색, 청색, 녹색이고 이들 색의 좋은 효율과 순도가 풀 칼러 디스플레이들에서는 중요하다. 일본 소재의 이데미쓰고산(주)(Idemitsu Kosan Co.)의 일본특허 제2001335516호는, 유기 전계발광소자를 개시하였고 이의 광 방출층의 호스트 물질은 하기 화학식에 의해 표시된다.
Figure 112007090024242-pat00002
코닥(미국)의 미국특허 제 2005089717호는 OLED 소자를 개시하고 있으며, 여기서 광 방출층은 하기 화학식에 의해 표시되는 호스트 물질을 포함한다.
Figure 112007090024242-pat00003
상기 특허의 호스트 물질들은 그 구조와 광전자 성질(opto-eletronic properties)이 본 발명에 개시된 호스트 물질들과 다르다.
그 밖에, 코비온 오가닉 세미컨덕턴스(Covion Organic Semiconductors)의 유럽특허 제1655359호는 더 짧은 파장의 광을 방출하는 남색 호스트 물질을 개시하고 있으며, 호스트 물질이 도판트 방출제와 함께 사용될 때 상기 도판트 방출제의 전류효율이 증진하고 수명이 연장될 수 있다. 그러나, 상기 특허에 개시된 호스트 물질은 상기 호스트 물질과 그의 이성질체의 분리 및 정제가 어려운 반면 그 이성질체 중의 하나만이 보다 짧은 파장을 갖는다는 단점이 있다.
Figure 112007090024242-pat00004
종래기술에 개시된 물질들의 단점들의 견지에서, 본 발명의 발명자들은 높은 전류효율 및 연장된 수명을 가지며, 용이하게 제조되고 상용화될 수 있으며, 산업적 적용성을 가지는 호스트 물질을 개발하고자 한다.
발명의 요약
본 발명의 목적 중의 하나는 도판트 방출제의 전류효율을 증진시키고, 도판트 방출제의 수명을 연장시키며, 합성 및 정제가 용이한 것 등의 장점을 가지는 호스트 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 전류 효율 및 연장된 수명을 가지는 유기 전계발광소자를 제공하는 것으로, 상기 유기 전계발광소자의 광 방출층은 전술한 호스트 물질을 포함한다.
이들 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하기 화학식 1에 의해 표시되는 호스트 물질을 제공한다.
Figure 112007090024242-pat00005
상기 화학식에서,
Ar1은 페닐 또는 1-나프틸을 나타내고,
L1 및 L2는 독립적으로 2,6-나프탈렌일, 1,4-나프탈렌일, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1-나프틸 또는 2-나프틸을 나타내며,
Ar2는 수소 또는 C6-C20의 방향족 환을 나타낸다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명의 호스트 물질은 하기 화학식에 의해 표시된다.
Figure 112007090024242-pat00006
Figure 112007090024242-pat00007
본 발명은 또한, 투명 기판, 애노드 층, 정공 수송층, 광 방출층, 전자 수송층 및 캐쏘드 층을 순서대로 정렬시킨 층들을 포함하며, 이때 상기 애노드 층 및 상기 캐쏘드 층은 각각 외부전원과 접촉하여 전기회로를 형성하고, 상기 광 방출층은 상기 호스트 물질을 포함하는 것에 의해 특징 지워지는 유기 전계발광소자를 제공한다.
바람직한 양태에 있어서, 상기 광 방출층은 추가적으로 도판트 방출제, 바람직하게는 남색 도판트 방출제를 포함하고, 상기 남색 도판트 방출제의 CIE(국제조명위원회) x,y 좌표는 CIEx≤0.15 및 CIEy≤0.18를 만족하는 범위로 한정된다.
바람직한 양태에 있어서, 상기 남색 도판트 방출제는 하기 화학식에 의해 표시되는 화합물이다:
Figure 112007090024242-pat00008
바람직한 양태의 상세한 설명
본 발명의 호스트 물질은 하기 화학식 1에 의해 표시된다.
화학식 1
Figure 112007090024242-pat00009
상기 화학식에서,
Ar1은 페닐 또는 1-나프틸을 나타내고,
L1 및 L2는 독립적으로 2,6-나프탈렌일, 1,4-나프탈렌일, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1-나프틸 또는 2-나프틸을 나타내며,
Ar2는 수소 또는 C6-C20의 방향족 환을 나타낸다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명의 호스트 물질은 하기 화학식들에 의해서 표시된다:
Figure 112007090024242-pat00010
Figure 112007090024242-pat00011
본 발명의 호스트 물질은 도판트 방출제의 전류효율을 향상시키고, 도판트 방출제의 수명을 연장시키며, 합성 및 정제가 용이한 등의 이점을 가진다.
본 발명의 유기 전계발광소자는 투명 기판, 애노드 층, 정공 수송층, 광 방출층, 전자 수송층 및 캐쏘드 층을 순서대로 정렬시킨 층들을 포함하며, 이때 상기 애노드 층 및 상기 캐쏘드 층은 각각 외부전원과 접촉하여 전기회로를 형성한다. 광 방출층 이외의 상기 층들의 선택은 이 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 투명 기판는 광 투과성이며 비가요성인 유리 기판 또는 투과성이며 가요성인 중합체 물질일 수 있으며, 애노드 층은 산화인듐주석(ITO) 등 일 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광소자는 광 방출층이 상기 호스트 물질을 포함하는 것에 의해 특징 지워진다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명의 유기 전계발광소자는 추가적으로, 상기 애노드 층과 상기 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 포함하고/하거나 상기 전자 수송층과 상기 캐쏘드 층 사이에 전자 주입층을 포함한다. 정공 주입층 및 전자 주입층에 사용된 물질은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있으며 특별히 제한될 것을 요구하지 않는다.
유기 전계발광소자의 광 방출층에 사용된 물질들을 선택할 때 통상 하나의 호스트 물질과 하나의 도판트 방출제를 결합시켜서 원하는 전계발광을 얻는다. 그에 따라 본 발명의 유기 전계발광소자의 광 방출은 추가적으로 도판트 방출제를 포함한다. 본 발명의 호스트 물질은 적색, 녹색 또는 청색 형광 도판트의 효율을 향상시키도록 한정될 뿐만 아니라 바람직하게는 청색 도판트와 결합시켜서 광 방출층 을 형성한다. 청색 형광 도판트는 공지의 상이한 종류의 청색 형광 도판트일 수 있으며, 제한되지는 않지만 하기 화합물을 포함한다:
Figure 112007090024242-pat00012
하기 양태는 본 발명의 장점을 명확하게 이해할 목적으로만 사용되어야 하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니 된다.
실시예 : 본 발명의 호스트 물질의 합성
6-페닐-나프탈렌-2-붕소산의 합성
Figure 112007090024242-pat00013
2-브로모-6-페닐-나프탈렌 10.52g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 100ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 20ml를 적가한다. 1시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 10ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 25ml를 첨가하고 30분동안 교반시킨다. 유기 층 을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고 건조하여 고체 생성물 5.9g을 수득한다. 수율: 64.0%
9-나프탈렌-1-일-10-(6-페닐-나프탈렌-2-일)-안트라센(Inv-1)의 합성
Figure 112007090024242-pat00014
9-브로모-10-나프탈렌-1-일-안트라센 19.15g, 6-페닐-나프탈렌-2-붕소산 14.80g, 탄산칼륨 27.6g, 물 35ml, 테트라하이드로푸란 200ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.5g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시킨 다음, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 16.4g을 수득한다. 순도: 99.1%, 수율: 65.0%, 승화에 의해 정제된 후의 순도: 99.5%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0ml/min, CH3CN:H2O=90:10
1H NMR (400MHz) 스펙트럼 데이터: δ 8.05-8.09 (d, 1H), 7.96-8.10 (m, 5H), 7.76-7.91 (m, 3H), 7.60-7.70 (m, 5H), 7.40-7.59 (m, 4H), 7.25-7.35 (m, 6H)
6'- 붕소산 -[1,2'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00015
6-브로모-[1,2']비나프탈렌일 16.0g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 120ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 22ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 12ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 30ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 8.3g을 수득한다. 수율: 56.0%
6'-(10- 페닐 -안트라센-9-일)-[1,2'] 비나프탈렌일 ( Inv -2)의 합성
Figure 112007090024242-pat00016
9-브로모-10-페닐-안트라센 16.6g, 6'-붕소산-[1,2']비나프탈렌일 17.80g, 탄산칼륨 27.6g, 물 35ml, 테트라하이드로푸란 200ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.6g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 15.7g을 수득한다. 순도: 99.1%, 수율: 62.0%, 승화에 의해 정제된 후의 순도: 99.7%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0ml/min, CH3CN:100%
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.26 (d, 1H), 7.86-8.04 (m, 10H), 7.37-7.78 (m, 11H), 7.23-7.27 (m, 4H)
4- 붕소산 -6'- 페닐 -[1,2'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00017
4-브로모-6'-페닐-[1,2']비나프탈렌일 10.2g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 120ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 22ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 12ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 30ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 8.3g을 수득한다. 수율: 56.0%
6'- 페닐 -4-(10- 페닐 -안트라센-9-일)-[1,2'] 비나프탈렌일 ( Inv -3)의 합성
Figure 112007090024242-pat00018
9-브로모-10-페닐-안트라센 16.6g, 4-붕소산-6'-페닐-[1,2']비나프탈렌일 21.6g, 탄산칼륨 27.6g, 물 40ml, 테트라하이드로푸란 250ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.5g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 16.3g을 수득한다. 순도: 99.2%, 수율: 56.0%, 승화에 의해 정제된 순도: 99.5%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0 ml/min, CH3CN:100%
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.33-8.42 (m, 2H), 8.06-8.11 (m, 2H), 7.94 (s, 1H), 7.55-7.79 (m, 7H), 7.43-7.52 (m, 4H), 7.12-7.41 (m, 14H)
4- 붕소산 -[1,1'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00019
4-브로모-[1,1']비나프탈렌일 16.5g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 100ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 20ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 11ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 25ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 8.05g을 수득한다. 수율: 54.0%
4-(10- 페닐 -안트라센-9-일)-[1,1'] 비나프탈렌일 ( Inv -4)의 합성
Figure 112007090024242-pat00020
9-브로모-10-페닐-안트라센 16.6g, 4-붕소산-[1,1']비나프탈렌일 17.9g, 탄산칼륨 27.6g, 물 40ml, 테트라하이드로푸란 270ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.6g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 14.7g을 수득한다. 순도: 99.1%, 수율: 58.0%, 승화에 의해 정제된 순도: 99.7%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0 ml/min, CH3CN:H2O=90:10
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.30-8.39 (m, 2H), 8.28-8.30 (d, 1H), 8.10-8.12 (d, 1H), 7.75-7.78 (m, 1H), 7.60-7.71 (m, 7H), 7.19-7.55 (m, 14H)
4- 붕소산 -[1,2'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00021
4-브로모-[1,2']비나프탈렌일 16.5g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 100ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 20ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 11ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 25ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 7.6g을 수득한다. 수율: 51.0%
4-(10- 페닐 -안트라센-9-일)-[1,2'] 비나프탈렌일 ( Inv -5)의 합성
Figure 112007090024242-pat00022
9-브로모-10-페닐-안트라센 16.6g, 4-붕소산-[1,2']비나프탈렌일 17.9g, 탄 산칼륨 27.6g, 물 40ml, 테트라하이드로푸란 270ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.6g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 17.2g을 수득한다. 순도: 99.1%, 수율: 68.0%, 승화에 의해 정제된 순도: 99.5%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0 ml/min, CH3CN:H2O=90:10
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.33-8.39 (m, 2H), 7.89-7.92 (d, 2H), 7.79-7.81 (d, 1H), 7.57-7.74 (m, 8H), 7.13-7.50 (m, 13H)
6'- 붕소산 -4- 페닐 -[1,2'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00023
6'-브로모-4-페닐-[1,2']비나프탈렌일 10.2g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 120ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 22ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 12ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 30ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 7.6g을 수득한다. 수율: 51.0%
6'-(10-나프탈렌-1-일-안트라센-9-일)-4- 페닐 -[1,2'] 비나프탈렌일 ( Inv -6)의 합성
Figure 112007090024242-pat00024
9-브로모-10-나프탈렌-1-일-안트라센 19.1g, 6'- 붕소산 -4- 페닐 -[1,2'] 비나프탈렌일 22.4g, 탄산칼륨 27.6g, 물 40ml, 테트라하이드로푸란 250ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.5g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 20.9g을 수득한다. 순도: 99.2%, 수율: 66.0%, 승화에 의해 정제된 순도: 99.6%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0 ml/min, CH3CN: 100%
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.37-8.42 (m, 2H), 8.27-8.29 (d, 1H), 7.94-8.11 (m, 5H), 7.71-7.82 (m, 3H), 7.57-7.70 (m, 7H), 7.11-7.51 (m, 14H)
4-비페닐-3-일-6'- 붕소산 -[1,2'] 비나프탈렌일의 합성
Figure 112007090024242-pat00025
4-비페닐-3-일-6'-브로모-[1,2']비나프탈렌일 12.1g을 질소 분위기 하에 테트라하이드로푸란 150ml에 넣어서 용해시키고, -78℃로 냉각시킨 다음, n-부틸 리튬 22ml를 적가한다. 1 시간 경과 후, 트리에틸 보레이트 12ml를 첨가하고, 그 혼합물이 0℃로 가온될 때 1시간 경과 후 희석된 염산 30ml를 첨가한 다음, 30분 동안 교반시킨다. 유기 층을 분리시키고 농축시켜서 고체를 석출하고, 고체를 여과하고, n-헥산으로 세척하고, 건조시켜서 고체 생성물 5.4g을 수득한다. 수율: 48.0%
4-비페닐-3-일-6'-(10-나프탈렌-1-일-안트라센-9-일)-[1,2'] 비나프탈렌일 ( Inv -7)의 합성
Figure 112007090024242-pat00026
9-브로모-10-나프탈렌-1-일-안트라센 19.1g, 4-비페닐-3-일-6'- 붕소산 - [1,2']비 나프 탈렌일 22.4g, 탄산칼륨 27.1g, 물 40ml, 테트라하이드로푸란 280ml 및 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐 1.7g을 질소 분위기 하에 위치시키고, 환류 하에 밤새(20시간) 반응시키고, 냉각시킨 다음, 물을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하고, 건조시키고, 톨루엔으로 재결정화시키고, 여과하고 재차 건조시켜서 고체 생성물 19.1g을 수득한다. 순도: 99.1%, 수율: 54.0%, 승화에 의해 정제된 순도: 99.5%
[HPLC 조건] 칼럼: RP-8, 유속: 1.0 ml/min, CH3CN: 100%
1H NMR (400㎒) 스펙트럼 데이터: δ 8.37-8.42 (m, 2H), 8.27-8.29 (d, 1H), 7.97-8.14 (m, 5H), 7.75-7.86 (m, 4H), 7.48-7.71 (m, 11H), 7.10-7.38(m, 13H)
본 발명의 전계발광소자에 대한 시험 데이터
본 발명의 실시예들의 청색 광방출 소자는, (1) 유리 기판, (2) ITO, (3) 정공 주입층(HIL), (4) 정공 수송층(HTL), (5) 호스트 물질 및 형광 도판트 방출제를 포함하는 광 방출층, (6) 전자 수송층 및 (7) 캐쏘드를 포함하며, 이때 상기 캐쏘드는 0.7 ㎚의 LiF 및 150 ㎚의 Al로 구성된다.
도 1에서 도시된 유기 전계발광소자는 진공증착에 의해 준비된다. 비교예에서 사용된 청색 호스트 물질은 ADN이며, 사용된 도판트 방출제는 BD-1이고, 이들 화합물은 하기 화학식에 의해 표시된다:
Figure 112007090024242-pat00027
Figure 112007090024242-pat00028
정공 주입층, 정공 수송층, 광 방출층 및 전자 수송층의 구성성분 및 두께, 그리고 상기 층들을 포함하는 구성요소들에 대한 시험 데이터가 하기 표 1에 제시되어있다:
Figure 112007090024242-pat00029
상기 표 1로부터, 본 발명의 호스트 물질은 도판트 방출제의 전류효율을 증진시키고, 도판트 방출제의 수명을 연장시키며, 합성 및 정제가 용이한 장점을 가지며, 산업적 적용을 위한 상용화될 수 있는 잠재성을 가진다.
기타 양태
본원 명세서에 개시된 모든 기술적 특징들은 다른 공정들과 결합될 수 있고, 모든 기술적 특징은 목적하는 특징들과 동일하거나, 동등하거나 또는 유사한 특징들에 의해 선택적으로 대체될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 각 기술적 특징들은 단지 목적하는 특징들과 동등하거나 유사한 일례에 불과하다.
본 발명의 보다 바람직한 양태가 기술되었지만 본 발명이 상기 양태들로 제한되는 것은 아니다. 당해 기술분야의 숙련가들은 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 기술된 발명에 다양한 변화와 개량을 가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 개시된 유기 전계발광소자의 설명도이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 투명 기판, 애노드 층, 정공 수송층, 광 방출층, 전자 수송층 및 캐쏘드 층을 순서대로 정렬시킨 층들을 포함하며, 이때 상기 애노드 층 및 상기 캐쏘드 층이 각각 외부전원과 접촉하여 전기회로를 형성하고, 상기 광 방출층이, 하기 화학식 1에 의해 표시되는 호스트 물질을 포함하는 것에 의해 특징 지워지는,
    유기 전계발광소자.
    화학식 1
    Figure 112009048293368-pat00037
    상기 화학식에서,
    Ar1은 페닐을 나타내고,
    L1은 1,4-나프탈렌일을 나타내며,
    L2는 2,6-나프탈렌일, 1,4-나프탈렌일, 1,4-페닐렌 또는 1,3-페닐렌을 나타내고,
    Ar2는 C6-C20의 방향족 환을 나타낸다.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 애노드 층과 상기 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 추가적으로 포함하는 유기 전계발광소자.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자 수송층과 상기 캐쏘드 층 사이에 전자 주입층을 추가적으로 포함하는 유기 전계발광소자.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 방출층이 도판트 방출제를 추가적으로 포함하는 유기 전계발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도판트 방출제가 남색(deep blue) 형광 도판트 방출제이고, 남색 형광 도판트 방출제의 CIE(국제조명위원회) xy 좌표가 CIEx≤0.15 및 CIEy≤0.18를 만족하는 범위로 한정되는 유기 전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 남색 형광 도판트 방출제가 하기 화학식에 표시되는 화합물인 유기 전계발광 소자.
    Figure 112007090024242-pat00033
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 호스트 물질이 하기 화학식에 의해 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계발광소자.
    Figure 112009048293368-pat00038
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