KR101154186B1

KR101154186B1 - 스틸벤 구조를 갖는 실란계 화합물, 이를 포함하는발광물질, 및 이 물질을 이용한 전기발광 소자

Info

Publication number: KR101154186B1
Application number: KR1020050043926A
Authority: KR
Inventors: 이종순; 이득상; 김형주
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2012-06-18
Also published as: JP4422121B2; TWI304808B; TW200712169A; KR20060122019A; JP2006328066A

Abstract

본 발명에 따른 실란계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는다.

[화학식 1]

상기 식에서, n은 1 내지 4의 정수이고; R₃ 및 R₄는 각각 수소, 메틸, 페닐 및 시아나이드기로부터 선택되며; Ar은 바이페닐, 나프탈, 퀴놀린, 카바졸, 플루오렌, 디페닐 바이페닐, 줄로리딘, 안트라센, 스파이롤, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다.

유기 EL 소자, 청색발광, 유기실란계 화합물, 인광

Description

스틸벤 구조를 갖는 실란계 화합물, 이를 포함하는 발광물질, 및 이 물질을 이용한 전기발광 소자{Organosilane Compounds Containing Stilbene Structure, Materials Comprising Thereof, and Electroluminiscent Device Containing the Materials}

도 1은 본 발명의 유기 전자발광소자를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 실리콘 화합물 1의 UV 및 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 실리콘 화합물 1의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 실리콘 화합물 2의 UV 및 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 5은 본 발명의 실시예 2에 따른 실리콘 화합물 2의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 실리콘 화합물 3의 UV 및 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 실리콘 화합물 3의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

도 8은 실시예 5에서 제작된 유기 EL 소자의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 9는 실시예 5에서 제작된 유기 EL 소자의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

도 10은 실시예 6에서 제작된 유기 EL 소자의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 11는 실시예 6에서 제작된 유기 EL 소자의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

도 12은 실시예 7에서 제작된 유기 EL 소자의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 13는 실시예 7에서 제작된 유기 EL 소자의 CIE 색좌표를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 부호에 대한 간단한 설명 *

1: 기판 2: 양극(anode)

3: 정공 수송층 4: 발광층

5: 전자 수송층 6: 음극(cathode)

발명의 분야

본 발명은 실란계 형광체 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스틸벤 구조를 갖는 실란을 도입하여 고체, 용액상태에서의 발광효율 및 색순도가 우수한 실란계 형광체 및 이를 사용한 유기 전기발광 소자에 관한 것이다.

발명의 배경

현재 가장 널리 사용되고 있는 액정 디스플레이(LCD)는 비발광형 표시소자로 소비전력이 적고 무게가 가볍지만, 소자 구동 시스템이 복잡하고 응답시간, 콘트라스트 등의 특성이 만족할 만한 수준에 이르지 못하고 있다. 따라서, 최근에 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있는 유기 전자발광 소자(Organic Electroluminiscence Device)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기 전자발광 소자는 자기발광형 소자로서 액정 디스플레이에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 등의 특성이 우수하고 시야각 의존성이 없는 여러 장점을 가지고 있다.

유기 EL 소자의 발광 매커니즘을 살펴보면 다음과 같다. 양극에서 정공 주입층(Hole Injection Layer: HIL)의 가전대(Valance Band 또는 Highest Occupied Molecular Orbital: HOMO)로 주입된 정공은 정공 전달층(Hole Transporting Layer: HTL)을 통하여 발광층(Emitting Layer)으로 진행하고, 동시에 음극에서 전자 주입층(Electron Injection Layer)을 통하여 발광층으로 전자가 이동하여 정공과 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성한다. 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어지면서 빛을 방출한다.

상기와 같은 유기 EL 소자의 원리를 이용하여 1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)사에서는 정공 전달층으로 TPD(N-N'-DiphenyI-N-N'-bis (methylphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)를 발광층으로 Alq₃(tris(8-hydroxy-quinoline) aluminium complex)을 사용한 전기발광 소자를 개발하였다(Appl. Phys. Lett., 51, 913, 1987). 이후에 유기물을 이용한 전기발광 소자에 대한 연구가 활발해지고 있다.

현재까지 녹색 발광 재료로는 이스트만 코닥사의 Alq3가 널리 사용되고 있으나, 청색 발광 재료와 적색 발광 재료는 발광효율이나 수명 등의 개선할 점이 많이 남아 있다.

이스트만 코닥사의 대한민국특허공개 제2000-48008호 및 제2000-48009호에서는 안트라센 유도체를 사용하여 정공 수송 물질 및 청색 발광 물질에 대하여 개시하고 있다.

또한, 이데미쓰사의 대한민국특허공개 제2002-26864호에서는 안트라센계 및 바이안트라센계를 사용하여 청색 발광을 하는 물질에 대하여 개시하고 있다.

유럽특허공개 제0 388 768호에서는 방향족 디메틸리딘 화합물을 사용하여 곁가지의 페닐기가 결정화를 방해하는 청색 발광 화합물에 대하여 개시하고 있다.

한편, 주사슬에 실리콘을 도입한 발광 재료도 개발되고 있다. 실리콘을 도입하면 여러 가지 우수한 특성을 가질 수 있다. 먼저, 실리콘의 도입으로 분자간의 입체 장애를 부여하게 되어 분자간의 패킹을 막아 농도 소광(concentration quenching)을 억제하여 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 이러한 실리콘을 도입하여 합성한 폴리(파라-페닐렌비닐렌)유도체도 공지된 바 있다(Chem. Mater., 6, 171, 1994, J. Electron. Mater., 23, 453, 1994). 여기서 실리콘은 전자 주게 그룹으로 작용하거나, 또는 전자 밴드갭을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 폴리(파라-페닐렌비닐렌)의 유도체로 알킬실릴 그룹을 도입하여 용해도와 밴드갭을 증가시킨 기술도 개시되어 있다(J. Am. Chem. Soc., 124, 22, 2002). 대한민국특허공개 제2001-18900호에서는 페닐 실리콘을 도입함으로써, 전극과의 계면특성 및 박막형성 능력이 우수한 전기발광 고분자에 대하여 개시하고 있다.

실리콘을 기본으로 한 물질은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)를 낮추고, 실리콘 원소의 d-궤도 관여로 상대적으로 짧은 π-컨쥬게이션 길이를 가지기 때문에, 밴드 갭을 증가시켜 청색 발광 물질을 만들 수 있다(Macromolecules Vol. 35, No. 18, 2002). 그리고, 방향족 발색단을 가진 유기 실리콘 화합물은 우수한 전하 수송 능력을 가지고 있어서, 매우 효과적인 유기 전계발광 소자를 만들 수 있다(Organometallics, 22, 321, 2003). 또한, 실리콘을 포함하는 π-전자 시스템에서 전자 수송 물질로 작용한다(Appl. Phys. Lett., 74, 865, 1999).

후지 포토 필름사의 미국특허 제6,307,083호에서는 실란과 비닐 그룹을 가지는 청색 발광 단분자 물질에 대하여 개시하고 있다. 한편, 옥사디아졸에 페닐실리 콘과 트리페닐 아민을 도입하여 청색 발광 화합물도 개발되어 있다(Ade. Mater., 13, No.21, 1636, 2001, J. Am. Chem. Soc., 124, 6469-6479, 2002).

본 발명자들은 스틸벤 구조를 갖는 실란을 도입함으로써, 실리콘 화합물의 곁가지가 모두 같은 평면상에 존재하지 않도록 하여 발광효율이 더욱 향상된 유기 발광소자용 물질을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 청색 발광 물질로 사용하기에 적합한 유기실란계 화합물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 청색 발광 효율이 우수한 유기실란계 화합물을 포함하는 발광 물질을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유기실란계 화합물을 포함한 물질로 이루어진 유기 EL 소자를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 유기실란계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는다.

[화학식 1]

이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 Ar의 구체적인 예로는 하기 구조를 갖는 화합물을 들 수 있다:

상기에서 R, R₁ 및 R₂는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 가지면서 탄소수 6 내 지 20 의 아릴기, 및 탄소수 1 내지 20의 알콕시기를 가지면서 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명에 따른 스틸벤 구조를 갖는 실란계 화합물은 실리콘을 도입함으로써 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)를 낮출 수 있고, 실리콘 원소가 d-오비탈에 관여하기 때문에 상대적으로 짧은 π-컨쥬게이션 길이를 가진다. 또한, 실릴 유도체가 전자 당김체로 작용하고 밴드갭(band gap)을 증가시킴으로써 청색 발광을 내는 발광체로 사용하기에 적합하다. 나아가, 실리콘을 도입함으로써 실리콘을 포함하는 π-전자시스템에서 효과적인 전자 수송 물질(electron transport material)로 작용할 수 있다.

본 발명에 따른 스틸벤 구조를 갖는 실란계 화합물은 실리콘 화합물의 곁가지가 모두 다른 평면 상에 존재하기 때문에 분자간의 패킹을 막아줌으로서 농도소광(concentration quenching)을 억제하여 발광 효율을 더욱 증가시키는 역할을 한다. 더구나 4가의 실리콘 화합물의 경우, 긴 알킬기나 페닐기를 도입함으로서 분자간의 상호작용(molecular interaction)을 억제하는 더 큰 효과를 가질 수가 있다. 또한, 2가의 실리콘부터 4가의 실리콘은 큰 분자량을 가지기 때문에 스핀코팅이 가능하다. 페닐의 곁가지에 플루오린이나 시아나이드 그룹을 도입하면 전자의 이동성을 향상시켜 발광층 내에서 균형된 전자와 정공의 만남을 유도함으로서 발광효율을 더욱 증가시킬 수가 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 스틸벤 구조를 갖는 실란계 화합물의 구체적인 예를 살펴본다.

상기 화학식 1에서 n이 1이고, R₃ 및 R₄가 각각 수소일 경우, 화학식 1-1의 구조를 갖는다.

[화학식 1-1]

상기 화학식에서 Ar은 바이페닐, 나프탈, 퀴놀린, 카바졸, 플루오렌, 디페닐 바이페닐, 줄로리딘, 안트라센, 스파이롤, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다.

상기 화학식 1-1의 구체적인 예로는 하기 구조를 갖는 화합물을 들 수 있다:

상기에서 R, R₁ 및 R₂는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 가지면서 탄소수 6 내지 20 의 아릴기, 및 탄소수 1 내지 20의 알콕시기를 가지면서 탄소수 6 내지 20의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.

또한, 상기 화학식 1에서 n이 2이고, R₃ 및 R₄가 각각 수소일 경우, 하기 화학식 1-2의 구조를 갖는다.

[화학식 1-2]

상기 화학식 1에서 n이 3이고, R₃ 및 R₄가 각각 수소일 경우, 하기 화학식 1-3의 구조를 갖는다.

[화학식 1-3]

상기 화학식 1에서 n이 4이고, R₃ 및 R₄가 각각 수소일 경우, 하기 화학식 1-4의 구조를 갖는다.

[화학식 1-4]

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1: 실리콘 화합물 1의 제조

(1) (4-브로모페닐)-트리페닐 실란의 제조

디브로모벤젠 9.6 g(34 mmol)을 에테르에 녹이고 온도를 낮추어 n-BuLi을 첨가하고 여기에 트리페닐실릴클로라이드 10 g을 첨가하여 상온에서 반응하였다. 반응이 끝난 후 반응물을 에테르로 반응물을 추출한 후 용매를 감압 하에서 제거하였다. 생성물은 칼럼으로 분리 한 후, 감압여과 하여 건조하였다: 80.7% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.54(m, 6H, Ar-H), 7.53(2H, Ar-H), 7.44(m, 2H, Ar-H), 7.36(9H, Ar-H). IR (KBr, cm^-1): 1568, 1477-1376, 1110, 810, 727, 698. MS (EI) (calcd for C₂₄H₁₉BrSi, 415.4 found, 416).

(2) 4-페닐보로닉 액시드-트리페닐 실란의 제조

(4-브로모페닐)-트리페닐 실란 8.3 g(20 mol)을 THF에 녹이고 온도를 낮추어 n-BuLi을 첨가한다. 여기에 트리메틸 보레이트를 첨가하고 상온에서 반응하였다. 묽은 HCl에 붓고 30분 교반하였다. 메틸렌클로라이드(MC)로 추출한 후 감압하에서 용매를 제거하고, 생성물은 칼럼으로 분리 한 후, 감압여과 하여 건조하였다 : 50% yield ; ¹H-NMR (CDCl₃): 7.54(6H, Ar-H), 7.5(2H, Ar-H), 7.4(2H, Ar-H), 7.36(9H, Ar-H), 2.0 (s, 2H, B-(OH)2). IR (KBr, cm^-1): 1589, 1491, 1374-1277, 829, 725, 695. MS (EI) (calcd for C₂₄H₂₁BO₂Si, 380.14 found, 381).

(3) 3',5'-비스-트리플루오로메틸-비페닐-4-카브알데히드의 제조

(3,5-비스(트리플루오로메틸)벤젠보릭산 6g(23.25 mmol)과 4-브로모페닐아세토니트릴 4.53g(23.25mmol) 을 THF와 2M-K2CO3 에 녹여서 2시간 환류하였다. 반응물을 냉각시킨 후, 묽은 HCl에 붓고 30분 교반하였다. 에틸에테르로 추출한 후 감압하에서 용매를 제거하고 컬럼크로마토그라피(실리카겔, n-헥산/에틸 아세테이트=7:1)로 정제하여 건조하였다. 85% yield, ¹H-NMR (CDCl₃): 10.1(s, 1H, -CHO), 8.06(s, 2H, Ar-H), 8.02(d, 2H, Ar-H), 7.935(s, 1H, Ar-H), 7.81(d, 2H, Ar-H), MS (EI) (calcd for C₁₅H₈OF₆, 318.05 found, 318).

(4) 4'-브로모페닐-3',5'-비스(트리플루오로메틸)바이페닐 에텐의 제조

브로모벤질트리페닐포스파인 염 17g와 소듐하이드라이드 4.5g을 톨루엔에 녹여서 6시간 동안 환류하였다. 여기에 상기에서 제조된 3',5'-비스-트리플루오로메틸-비페닐-4-카브알데히드 9g(28mmol)을 투입하고 3시간동안 환류하였다. 상온으로 냉각 후, 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 에탄올로 재결정하였다: 76% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.67(2H, Ar-H), 7.60(1H, Ar-H), 7.48(4H, Ar-H), 7.43(2H, Ar-H), 7.31(2H, Ar-H), 6.99(2H, CH=CH). IR (KBr, cm^-1): 1568, 1477-1376, 1110, 810, 727, 698. MS (EI) (calcd for C₂₂H₁₃BrF₆, 470.01 found, 471).

(5) 실리콘 화합물 1의 제조

4-페닐보로닉 액시드-트리페닐 실란 6.4g(14 mmol), 4'-브로모페닐-3',5'-비스(트리플루오로메틸)바이페닐 에텐, 2M-K₂CO₃, Pd(PPh₃)₄ 및 톨루엔을 넣고 10시간 동안 환류시켰다. 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 생성물은 칼럼으로 분리하고, 감압여과 하여 건조하였다: 85% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.67(2H, Ar-H), 7.60(3H, Ar-H), 7.58(2H, Ar-H), 7.54(6H, Ar-H), 7.48(8H, Ar-H), 7.36(9H, Ar-H), 6.99(2H, CH=CH). MS (EI) (calcd for C₄₆H₃₂F₆Si, 726.2 found, 727).

실리콘 화합물 1

상기에서 제조된 실리콘 화합물 1을 THF에 녹여서 용액을 만든 후, UV 흡수와 PL(photoluminescence)을 측정하여 도 2에 나타내었다. 실리콘 화합물 1의 최대 흡수 피크는 348 nm였고, 여기 파장을 348 nm로 하였을 때, 용액 상태에서 측정된 PL 스펙트럼의 최대 peak는 417 nm였다. CIE 색좌표를 도 3에 도시하였다.

실시예 2: 실리콘 화합물 2의 제조

비스-(4-브로모페닐)-디페닐 실란의 제조

디브로모벤젠 14.4 g(55.2mmol)을 에테르에 녹이고 온도를 낮추어 n-BuLi을 첨가하고, 여기에 디페닐디클로로실란 7 g을 첨가하여 상온에서 반응하였다. 반응이 끝난 후 반응물을 에테르로 반응물을 추출한 후 용매를 감압 하에서 제거하였다. 생성물은 칼럼으로 분리 한 후, 감압여과 하여 건조하였다 : 82% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.54(m, 8H, Ar-H), 7.44(4H, Ar-H), 7.36(6H, Ar-H). IR (KBr, cm-1): 1568, 1477-1376, 1110, 810, 727, 698. MS (EI) (calcd for C₂₄H₁₈Br₂Si, 494.29 found, 495).

비스(페닐보로닉액시드)-바이페닐 실란의 제조

상기에서 제조된 비스-(4-브로모페닐)-디페닐 실란 7.4 g (15mol)을 THF에 녹이고 온도를 낮추어 n-BuLi을 첨가하였다. 여기에 트리메틸 보레이트를 첨가하고 상온에서 반응하였다. 묽은 HCl에 붓고 30분동안 교반하였다. 메틸렌클로라이드로 추출한 후, 감압하에서 용매를 제거하고, 생성물은 칼럼으로 분리 한 후, 감압여과 하여 건조하였다: 23% yield; ¹H-NMR (CDCl₃): 7.54(4H, Ar-H), 7.5(4H, Ar-H), 7.4(4H, Ar-H), 7.36(6H, Ar-H), 2.0 (s, 4H, B-(OH)2). IR (KBr, cm-1): 1589, 1491, 1374-1277, 829, 725, 695. MS (EI) (calcd for C₂₄H₂₂B₂O₄Si, 424.15 found, 425).

실리콘 화합물 2의 제조

상기와 같이 제조된 비스(페닐보로닉액시드)-바이페닐 실란 0.8g(1.9mmol), 실시예 1의 (4)단계에서 제조된 4'-브로모페닐-3',5'-비스(트리플루오로메틸)바이페닐 에텐, 2M-K₂CO₃, Pd(PPh₃)₄ 및 톨루엔을 넣고 10시간 동안 환류시켰다. 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 생성물은 칼럼으로 분리 한 후, 감압여 과하여 건조하였다: 50% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.67(4H, Ar-H), 7.60(6H, Ar-H), 7.58(4H, Ar-H), 7.54 (4H, Ar-H), 7.48(16H, Ar-H), 7.36(6H, Ar-H), 6.99(4H, CH=CH). MS (EI) (calcd for C₆₈H₄₄F₁₂Si, 1116.3 found, 1117 ).

실리콘 화합물 2

상기에서 제조된 실리콘 화합물 2을 THF에 녹여서 용액을 만든 후, UV 흡수와 PL(photoluminescence)을 측정하되, 유리기판에 증착하여 PL을 측정하였다. UV 및 PL 스펙트럼의 측정 결과를 도 4에 나타내었으며, CIE 색좌표를 도 5에 도시하였다. 실리콘 화합물 2의 최대 흡수 피크는 실리콘 화합물 1과 똑같이 348 nm였고, 여기 파장을 348 nm로 하였을 때, 용액 상태에서 측정된 PL 스펙트럼의 최대 peak는 417 nm였다. 필름을 증착하여 측정한 실리콘 화합물 2 의 최대 PL peak는 460 nm 였다.

실시예 3: 실리콘 화합물 3의 제조

4-브로모페닐-바이페닐-에텐의 제조

브로모벤질트리페닐포스파인 염 17g와 소듐하이드라이드 4.5g을 톨루엔에 녹여서 6시간 동안 환류하였다. 여기에 비페닐-4-카브알데히드 5.1g(28mmol)을 투입하고 3시간동안 환류하였다. 상온으로 냉각 후, 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 에탄올로 재결정하였다: 71% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.67(2H, Ar-H), 7.60(1H, Ar-H), 7.48(4H, Ar-H), 7.43(2H, Ar-H), 7.31(2H, Ar-H), 6.99(2H, CH=CH). IR (KBr, cm^-1): 1568, 1477-1376, 1110, 810, 727, 698. MS (EI) (calcd for C₂₀H₁₅Br, 334.03 found, 334).

실리콘 화합물 3의 제조

실시예 1의 (2)단계에서 제조된 4-페닐보로닉 액시드-트리페닐 실란 6.1g(16mmol)에 상기에서 제조된 4'-브로모페닐-바이페닐 에텐 5.3g, 2M-K₂CO₃, Pd(PPh₃)₄ 및 톨루엔을 넣고 10시간 동안 환류시켰다. 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 생성물은 칼럼으로 분리하고, 감압여과 하여 건조하였다: 67% yield; ¹H-NMR (CDCl₃, ppm): 7.67(4H, Ar-H),7.60(6H, Ar-H), 7.58(4H, Ar-H), 7.54 (4H, Ar-H), 7.48(16H, Ar-H), 7.36(6H, Ar-H), 6.99(4H, CH=CH). MS (EI) (calcd for C₄₄H₃₄Si, 590.8 found, 591).

실리콘 화합물 3

상기에서 제조된 실리콘 화합물 3을 THF에 녹여서 용액을 만든 후, UV 흡수와 PL(photoluminescence)을 측정하되, 유리기판에 증착하여 PL을 측정하였다. UV 및 PL 스펙트럼의 측정 결과를 도 6에 나타내었으며, CIE 색좌표를 도 7에 도시하였다. 실리콘 화합물 3의 최대 흡수 피크는 345 nm였고, 여기파장을 345 nm로 하였을 때, 용액상태에서 측정된 PL 스펙트럼의 최대 피크는 411 nm였다. 필름을 증착하여 측정한 실리콘 화합물 3의 최대 PL peak는 460 nm였다.

실시예 4: 실리콘 화합물 4의 제조

4-브로모페닐-3-(N-에틸 카바졸)-에텐의 제조

브로모벤질트리페닐포스파인 염 17g와 소듐하이드라이드 4.5g을 톨루엔에 녹 여서 6시간 동안 환류하였다. 여기에 N-에틸 카바졸 카르복스 알데히드 6.7g을투입하고 3시간동안 환류하였다. 상온으로 냉각 후, 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 에탄올로 재결정하였다: 61% yield; IR (KBr, cm^-1): 1568, 1477-1376, 1110, 810, 727, 698. MS (EI) (calcd for C₂₂H₁₈BrN, 375.06 found, 375).

실리콘 화합물 4의 제조

4-페닐보로닉 액시드-트리페닐 실란 6.1g(16 mmol), 4-브로모페닐-3-(N-에틸 카바졸)-에텐, 2M-K₂CO₃, Pd(PPh₃)₄ 및 톨루엔을 넣고 10시간 동안 환류시켰다. 메틸렌클로라이드로 추출하고 용매를 제거한 후, 생성물은 칼럼으로 분리 한 다음, 감압여과 하여 건조하였다: 50% yield; MS (EI) (calcd for C₄₆H₃₇NSi, 631.27 found, 632).

실리콘 화합물 4

〈유기발광 소자의 제조〉

실시예 5: 실리콘 화합물 1을 발광층 물질로 사용한 청색 유기 발광 소자의 제조

도 5에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1) 상에 ITO 전극(2)을 형성한 다음, UV-오존 크리닝 혹은 산소 프라즈마 크리닝을 거친 후, 이 상부에 전공 주입층으로 CuPc(phthalocyanine copper complex)를 10 nm 두께로 증착 시켰다. 여기에 정공 전달층(3)으로 NPD(N,N-bis(naphthalene-1-yl)-N,N-bis(phenyl)benzidine)을 70 nm 두께로 증착 시킨 후, 상기 실시예 1에서 제조된 실리콘 화합물 1을 50 nm로 증착 시켰다. 그 후, 유기층 상부에 음극 층으로 LiF/Al을 진공증착하여 청색 유기 발광 소자를 제작하였다.

제작된 ITO/CuPc/NPD/발광층/LiF/Al의 소자로부터 전기발광 특성을 평가하였으며, EL 스펙트럼은 도 8에 나타내었으며, CIE 색좌표를 도 9에 도시하였다. 최대 발광 peak는 450 nm였고, 색좌표는(0.17, 0.20)이였다.

실시예 6: 실리콘 화합물 2을 발광층 물질로 사용한 청색 유기 발광 소자의 제조

유리 기판(1) 상에 ITO 전극(2)을 형성한 다음, UV-오존 크리닝 혹은 산소 프라즈마 크리닝을 거친후, 이 상부에 전공 주입층으로 CuPc(phthalocyanine copper complex)를 10 nm 두께로 증착 시켰다. 여기에 정공 전달층으로 NPD(N,N-bis(naphthalene-1-yl)-N,N-bis(phenyl)benzidine)을 40 nm 두께로 증착 시킨 후, 실시예 2에서 제조된 실리콘 화합물 2을 30 nm로 증착시켰다. 그 위에 전자 전달층 으로 Alq3을 30 nm두께로 증착시킨 후, 유기층 상부에 음극 층으로 LiF/Al을 진공 증착하여 청색 유기 발광 소자를 제작하였다.

제작된 ITO/CuPc/NPD/발광층/Alq3/LiF/Al의 소자로부터 전기발광 특성을 평가하였으며, EL 스펙트럼은 도 10에 나타내었으며, CIE 색좌표를 도 11에 도시하였다. 최대 발광 피크가 460 nm 였고, 색좌표는 (0.17, 0.18)이였다.

실시예 7: 실리콘 화합물 3을 발광층 물질로 사용한 청색 유기 발광 소자의 제조

유리 기판(1) 상에 ITO 전극(2)을 형성한 다음, UV-오존 크리닝 혹은 산소 프라즈마 크리닝을 거친 후, 이 상부에 전공 주입층으로 CuPc(phthalocyanine copper complex)를 10 nm 두께로 증착시켰다. 여기에 정공 전달층(3)으로 NPD(N,N-bis(naphthalene-1-yl)-N,N-bis(phenyl)benzidine)을 40 nm 두께로 증착시킨 후, 상기에서 제조된 실리콘 화합물 3을 35 nm로 증착시켰다. 그 위에 전자 전달층으로 Alq3을 30 nm두께로 증착시킨 후, 유기층 상부에 음극 층으로 LiF/Al을 진공증착하여 청색 유기 발광 소자를 제작하였다.

제작된 ITO/CuPc/NPD/발광층/Alq3/LiF/Al의 소자로부터 전기발광 특성을 평가하였으며, EL 스펙트럼은 도 12에 나타내었으며, CIE 색좌표를 도 13에 도시하였다. 최대 발광 피크가 465 nm였고, 색좌표는 (0.16, 0.16)이였다.

본 발명은 청색 발광 물질로 사용하기에 적합하며, 청색 발광 효율이 우수한 실란계 화합물과 이를 포함하는 발광 물질, 및 실란계 화합물을 포함한 물질로 이루어진 유기 EL 소자를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 구조를 갖는 실란계 화합물:

[화학식 1]

상기 식에서, n은 1 내지 4의 정수이고; R₃ 및 R₄는 각각 수소, 메틸, 페닐 및 시아나이드기로부터 선택되며; Ar은 바이페닐, 나프탈, 퀴놀린, 플루오렌, 디페닐 바이페닐, 줄로리딘, 안트라센, 스파이롤, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택됨.
제1항의 실란계 화합물을 포함하는 발광 물질.
양극, 음극 및 발광 층을 포함하는 유기 전기발광 소자에 있어서, 상기 발광층은 제2항의 발광 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.