KR101856512B1 - 피렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

피렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동전압, 전류효율 등의 발광 특성이 우수한 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 피렌 유도체인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure 112011100226142-pat00092

Description

피렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{Pyrene derivative compound and organic electroluminescent devices comprising the same}
본 발명은 피렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동전압, 전류효율 등의 발광 특성이 우수한 피렌 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 작은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 대표적인 평면표시소자인 액정 디스플레이는 기존의 CRT(cathode ray tube)에 비해 경량화가 가능하다는 장점은 있으나, 시야각(viewing angle)이 제한되고 배면 광(back light)이 반드시 필요하다는 등의 단점을 갖고 있다. 이에 반하여, 새로운 평면표시소자인 유기전계발광소자(organic light emitting diode; OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고, 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있으며, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있으며, 최근에는 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다.
유기 발광 현상을 이용하는 유기전계발광소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전계발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기전계발광소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기전계발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기전계발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하 수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 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 재료로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이 때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기전계발광소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기전계발광소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 당 기술분야에서는 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 구동전압, 전류효율 등의 발광 특성이 우수한 피렌 유도체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 피렌 유도체 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여,
하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 피렌 유도체를 제공한다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure 112011100226142-pat00001
상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]에서,
상기 X는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 2 내지 24치환 또는 비치환된 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 Ar1 내지 Ar2 및 R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 n 및 m은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고, 상기 p는 0 또는 1이며, n+q는 12이고, m+r은 14이며,
상기 A1 내지 A6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 24의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, Ar1 내지 Ar2, A1 내지 A6, X 및 R은 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 혹은 불포화 고리를 형성할 수 있고, 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 Ar1 내지 Ar2, A1 내지 A6, X 및 R은 의는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 24의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 실릴기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되어 치환될 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여,
애노드; 캐소드; 및 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재되며, 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 피렌 유도체를 포함하는 층을 구비한 유기전계발광소자를 제공한다.
본 발명에 따른 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 피렌 유도체는 안정적이고, 구동전압, 휘도 및 색순도 등의 발광특성이 우수하기 때문에 상기 피렌 유도체를 포함하는 유기전계발광소자는 디스플레이 및 조명 등에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기전계발광소자의 개략도이다.
도 2는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따른 유기전계발광소자에 대하여 측정 휘도가 초기 휘도 대비 80% 감소되는 데 소요되는 시간(T80)을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 5 내지 8 및 비교예 1에 따른 유기전계발광소자에 대하여 측정 휘도가 초기 휘도 대비 80% 감소되는 데 소요되는 시간(T80)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 피렌 유도체의 구조를 나타낸 대표도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 피렌 유도체는 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되고, 이에 다양한 치환기가 결합되어 구동 전압, 휘도, 색순도 및 수명에 있어서 우수한 발광 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피렌 유도체에 있어서, 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]의 치환기들을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 X는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 2 내지 24치환 또는 비치환된 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 Ar1 내지 Ar2 및 R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
또한, 상기 n 및 m은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이고, 상기 p는 0 또는 1이며, n+q는 12이고, m+r은 14이다.
상기 A1 내지 A6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 24의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 Ar1 내지 Ar2, A1 내지 A6, X 및 R은 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 혹은 불포화 고리를 형성할 수 있고, 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다.
상기 Ar1 내지 Ar2, A1 내지 A6, X 및 R은 의는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 24의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 실릴기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되어 치환될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 스테아릴기, 트리클로로메틸기, 트리플루오르메틸기 등을 들 수 있으며, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 실릴기(이 경우 "알킬실릴기"라 함), 치환 또는 비치환된 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), 여기서 R, R' 및 R"은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 24의 알킬기임(이 경우 "알킬아미노기"라 함)), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 5 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 3 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 3 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등을 들 수 있으며, 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 할로겐기의 구체적인 예로는 플루오르(F), 클로린(Cl), 브롬(Br) 등을 들 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, 4-메틸비페닐기, 4-에틸비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-메틸나프틸기, 2-메틸나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있으며, 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 인돌리닐기, 퀴놀린닐기, 피롤리디닐기, 피페리디닐기, 모폴리디닐기, 피페라디닐기, 카바졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 치아졸릴기, 치아디아졸릴기, 벤조치아졸릴기, 트리아졸릴기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸기 등이 있으며, 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다.
본 발명에 있어서, "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기, 헤테로알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 아릴옥시기, 실릴기, 중수소 및 수소로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되는 것을 의미한다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]에 따른 피렌 유도체에 대한 구체적인 예에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 하기 [화학식 3] 내지 [화학식 77]로 표시되는 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 3] [화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
Figure 112011100226142-pat00002
[화학식 7] [화학식 8] [화학식 9] [화학식 10]
Figure 112011100226142-pat00003
[화학식 11] [화학식 12] [화학식 13] [화학식 14]
Figure 112011100226142-pat00004
[화학식 15] [화학식 16] [화학식 17]
Figure 112011100226142-pat00005
[화학식 18] [화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
Figure 112011100226142-pat00006
[화학식 22] [화학식 23] [화학식 24] [화학식 25]
Figure 112011100226142-pat00007
[화학식 26] [화학식 27] [화학식 28] [화학식 29]
Figure 112011100226142-pat00008
[화학식 30] [화학식 31] [화학식 32] [화학식 33]
Figure 112011100226142-pat00009
[화학식 34] [화학식 35] [화학식 36]
Figure 112011100226142-pat00010
[화학식 37] [화학식 38] [화학식 39] [화학식 40]
Figure 112011100226142-pat00011
[화학식 41] [화학식 42] [화학식 43]
Figure 112011100226142-pat00012
[화학식 44] [화학식 45] [화학식 46] [화학식 47]
Figure 112011100226142-pat00013
[화학식 48] [화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
Figure 112011100226142-pat00014
[화학식 52] [화학식 53] [화학식 54] [화학식 55]
Figure 112011100226142-pat00015
[화학식 56] [화학식 57] [화학식 58] [화학식 59]
Figure 112011100226142-pat00016
[화학식 60] [화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
Figure 112011100226142-pat00017
[화학식 64] [화학식 65] [화학식 66] [화학식 67]
Figure 112011100226142-pat00018
[화학식 68] [화학식 69] [화학식 70] [화학식 71]
Figure 112011100226142-pat00019
[화학식 72] [화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
Figure 112011100226142-pat00020
[화학식 76] [화학식 77]
Figure 112011100226142-pat00021

본 발명에 따른 피렌 유도체의 제조방법은 후술하는 실시예에 구체적으로 나타내었다.
또한, 본 발명은 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재되며, 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되 피렌 유도체를 포함하는 층을 구비한 유기전계발광소자를 제공한다.
이 때, 상기 피렌 유도체가 함유된 층은 상기 애노드 및 캐소드 사이의 발광층인 것이 바람직하며, 애노드 및 캐소드 사이에는 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적인 예로서, 정공수송층(HTL: Hole Transport Layer)이 추가로 적층되어 있고, 상기 캐소드와 상기 유기발광층 사이에 전자수송층(ETL: Electron Transport Layer)이 추가로 적층되어 있는 것일 수 있는데, 상기 정공수송층은 애노드로부터 정공을 주입하기 쉽게 하기 위하여 적층되는 것으로서, 상기 정공수송층의 재료로는 이온화 포텐셜이 작은 전자공여성 분자가 사용되는데, 주로 트리페닐아민을 기본 골격으로 하는 디아민, 트리아민 또는 테트라아민 유도체가 많이 사용되고 있다.
본 발명에서도 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(a-NPD) 등을 사용할 수 있다.
상기 정공수송층의 하부에는 정공주입층(HIL: Hole Injecting Layer)을 추가적으로 더 적층할 수 있는데, 상기 정공주입층 재료 역시 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 CuPc(copper phthalocyanine) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA (4,4',4"-tri(N-carbazolyl) triphenyl-amine), m-MTDATA(4,4',4"-tris-(3-methylphenylpheny lamino)triphenylamine) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자에 사용되는 상기 전자수송층은 캐소드로부터 공급된 전자를 유기발광층으로 원활히 수송하고 상기 유기발광층에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제함으로써 발광층 내에서 재결합할 수 있는 기회를 증가시키는 역할을 한다. 상기 전자수송층 재료로는 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있음은 물론이며, 예를 들어 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 또는 Alq3 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 전자수송층의 상부에는 캐소드로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 파워효율을 개선 시키는 기능을 수행하는 전자주입층(EIL: Electron Injecting Layer)을 더 적층시킬 수도 있는데, 상기 전자주입층 재료 역시 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자 및 단색 또는 백색 조명용 소자 등에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면, 다음과 같다. 먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다. 이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자 및 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
<합성예 1> [화학식 3]을 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 1-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 1]에 의하여 [화학식 1-a]를 합성하였다.
[반응식 1]
Figure 112011100226142-pat00022
[화학식 1-a]
1,6-다이브로모파이렌 25.0 g(69 mmol)을 톨루엔 250 mL에 녹인 후, 비스피나콜라토다이보론 19.4 g(76 mmol), PdCl2(dppf) 1.13 g(1 mmol), 포타슘아세테이트 13.63 g(139 mmol)를 차례로 첨가한 후 24 시간 동안 환류시켰다. 반응종료 후, 톨루엔과 물로 추출하고 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후 감압하에서 용매를 제거하였다. 에틸아세테이트와 노르말-헥산으로 컬럼 분리한 뒤 진공 건조하여 24.7g(78.3%)의 노란색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 1-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 2]에 의하여 [화학식 1-b]를 합성하였다.
[반응식 2]
Figure 112011100226142-pat00023
[화학식 1-b]
상기 [반응식 1]에서 합성한 [화학식 1-a] 21.7 g (48 mmol)과 2-브로모벤조이트 24.7 g (115 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 {Pd(PPh3)4} 1.11 g (1 mmol), 탄산칼륨 13.21 g (96 mmol), 물 50 mL, 톨루엔 125 mL 및 테트라하이드로퓨란 125 mL를 투입하고 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 톨루엔으로 재결정하여 건조한 결과, 16.2 g(수율 72.1 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 1-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 3]에 의하여 [화학식 1-c]를 합성하였다.
[반응식 3]
Figure 112011100226142-pat00024
[화학식 1-c]
상기 [반응식 2]에서 합성한 [화학식 1-b] 16.2g(34 mmol)를 클로로포름 150 ml를 첨가하여 녹였다. 반응 용액을 0 ℃까지 냉각한 후, 브롬 11.55 g(72 mmol)을 천천히 적가하고, 24 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 5% 탄산수소나트륨 수용액을 이용하여 수 회 씻어주었다. 유기층을 층 분리하여 감압 농축하고, 올쏘-디클로로벤젠으로 재결정하여 건조한 결과 13.7 g(수율 63.3 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 1-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 4]에 의하여 [화학식 1-d]를 합성하였다.
[반응식 4]
Figure 112011100226142-pat00025
[화학식 1-d]
상기 [반응식 3]에서 합성한 [화학식 1-c] 13.7 g(22 mmol)를 테트라하이드로퓨란 140 ml를 첨가하여 녹였다. 반응 용액을 0 ℃까지 냉각한 후, 페닐 마그네슘 브로마이드 용액(3M-디에틸에테르용액) 43.6 mL(131 mmol)을 천천히 적가한 후, 서서히 온도를 올려 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 종료 후, 암모늄 클로라이드 수용액을 이용하여 수 회 씻어주고, 유기층을 농축하고 생성된 고체를 필터하였다. 테트라하이드로퓨란으로 재결정하여 건조한 결과, 11.5 g(수율 60.2 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 1-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 5]에 의하여 [화학식 1-e]를 합성하였다.
[반응식 5]
Figure 112011100226142-pat00026
[화학식 1-e]
상기 [반응식 4]에서 합성한 [화학식 1-d] 11.5 g(13 mmol)에 아세트산 120 mL를 첨가하여 녹였다. 반응 용액에 진한 염산을 소량 첨가하고, 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 종료 후, 생성된 결정을 필터 한다. 올쏘-디클로로벤젠으로 재결정하여 건조한 결과, 7.1 g(수율 64.4 %)의 갈색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 3]으로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 6]에 의하여 [화학식 3]을 합성하였다.
[반응식 6]
Figure 112011100226142-pat00027
[화학식 3]
상기 [반응식 5]에서 합성한 [화학식 1-e] 7.1 g(8 mmol), 디페닐아민 3.72 g(22 mmol), 팔라듐 아세테이트 0.07 g (1 mmol), 소듐 터셔리 부톡사이드 3.25 g (34 mmol), 트리 터셔리 부틸포스핀 (Tri-tert-butylphosphine) 0.07 g (1 mmol) 및 톨루엔 80 mL를 투입하고 100 ℃의 반응온도 하에서 2 시간 동안 반응시켰다. 반응이 종결되면, 온도를 상온으로 내리고 결정이 생성되면 결정을 여과 후 컬럼크로마토그래피로 분리한다. 생성된 고체를 여과 후 건조한 결과, 3.7 g(수율 43.1 %) 흰색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1016.41 [M]+
<실시예 2> [화학식 4]를 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 2-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 7]에 의하여 [화학식 2-a]를 합성하였다.
[반응식 7]
Figure 112011100226142-pat00028
[화학식 2-a]
[화학식 1-a]의 제조와 동일한 방법으로 합성하여 23.2 g(수율 73.6 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 2-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 8]에 의하여 [화학식 2-b]를 합성하였다.
[반응식 8]
Figure 112011100226142-pat00029
[화학식 2-b]
[화학식 1-b]의 제조와 동일한 방법으로 합성하여 16.5 g(수율 73.4 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 2-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 9]에 의하여 [화학식 2-c]를 합성하였다.
[반응식 9]
Figure 112011100226142-pat00030
[화학식 2-c]
[화학식 1-c]의 제조와 동일한 방법으로 합성하여 14.3 g(수율 66.1 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 2-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 10]에 의하여 [화학식 2-d]를 합성하였다.
[반응식 10]
Figure 112011100226142-pat00031
[화학식 2-d]
[화학식 1-d]의 제조와 동일한 방법으로 합성하여 11.1 g(수율 58.1 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 2-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 11]에 의하여 [화학식 2-e]를 합성하였다.
[반응식 11]
Figure 112011100226142-pat00032
[화학식 2-e]
[화학식 1-e]의 제조와 동일한 방법으로 합성하여 6.8 g(수율 61.7 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 5]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 12]에 의하여 [화학식 5]를 합성하였다.
[반응식 12]
Figure 112011100226142-pat00033
[화학식 5]
상기 실시예 1-(6)에서 다이페닐아민 대신 3-시아노 다이페닐아민을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 3.4 g(수율 39.6 %)의 노란색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1128.54 [M]+
<실시예 3> [화학식 15]를 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 3-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 13]에 의하여 [화학식 3-a]를 합성하였다.
[반응식 13]
Figure 112011100226142-pat00034
[화학식 3-a]
1,6-다이브로모파이렌 30.0 g (83 mmol)과 페닐 보론산 24.4 g (200 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 {Pd(PPh3)4} 3.86 g (3 mmol), 탄산칼륨 46.06 g (333 mmol), 물 60 mL, 톨루엔 150 mL 및 테트라하이드로퓨란 150 mL를 투입하고 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 톨루엔으로 재결정하여 건조한 결과, 20.0 g(수율 67.7 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 3-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 14]에 의하여 [화학식 3-b]를 합성하였다.
[반응식 14]
Figure 112011100226142-pat00035
[화학식 3-b]
상기 [반응식 3]에서 사용된 [화학식 1-b] 대신 [화학식 3-a]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여, 건조한 결과 19.8 g(수율 68.5 %)를 얻었다.
(3) [화학식 3-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 15]에 의하여 [화학식 3-c]를 합성하였다.
[반응식 15]
Figure 112011100226142-pat00036
[화학식 3-c]
상기 [반응식 1]에서 사용된 1,6-다이브로모파이렌 대신 [화학식 3-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여, 건조한 결과 14.9 g(수율 63.6 %)를 얻었다.
(4) [화학식 3-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 16]에 의하여 [화학식 3-d]를 합성하였다.
[반응식 16]
Figure 112011100226142-pat00037
[화학식 3-d]
상기 [반응식 13]에서 사용된 1,6-다이브로모파이렌 대신 메틸 5-브로모-2-아이오도벤조에이트를 페닐 보론산 대신 [화학식 3-c]를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 11.4 g(수율 59.4 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 3-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 17]에 의하여 [화학식 3-e]를 합성하였다.
[반응식 17]
Figure 112011100226142-pat00038
[화학식 3-e]
상기 [반응식 4]에서 [화학식 1-c] 대신 [화학식 3-d]를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 8.7 g(수율 57.9 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 3-f]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 18]에 의하여 [화학식 3-f]를 합성하였다.
[반응식 18]
Figure 112011100226142-pat00039
[화학식 3-f]
상기 [반응식 5]에서 [화학식 1-d] 대신 [화학식 3-e]를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 4.2 g(수율 50.0 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(7) [화학식 15]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 19]에 의하여 [화학식 15]를 합성하였다.
[반응식 19]
Figure 112011100226142-pat00040
[화학식 15]
상기 [반응식 6]에서 [화학식 1-e] 대신 [화학식 3-f]를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 2.0g(수율 40.4 %)의 노란색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1168.48 [M]+
<실시예 4> [화학식 21]를 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 4-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 20]에 의하여 [화학식 4-a]를 합성하였다.
[반응식 20]
Figure 112011100226142-pat00041
[화학식 4-a]
상기 [반응식 1]과 동일한 방법으로 합성하여 21.9 g(수율 69.4 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 4-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 21]에 의하여 [화학식 4-b]를 합성하였다.
[반응식 21]
Figure 112011100226142-pat00042
[화학식 4-b]
상기 [반응식 4]에서 [화학식 1-c] 대신 [화학식 4-a]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 17.8 g(수율 59.3 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 4-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 22]에 의하여 [화학식 4-c]를 합성하였다.
[반응식 22]
Figure 112011100226142-pat00043
[화학식 4-c]
상기 [반응식 4]에서 [화학식 1-c] 대신 [화학식 4-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 17.8 g(수율 59.3 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 4-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 23]에 의하여 [화학식 4-d]를 합성하였다.
[반응식 23]
Figure 112011100226142-pat00044
[화학식 4-d]
상기 [반응식 5]에서 [화학식 1-d] 대신 [화학식 4-c]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 10.8 g(수율 63.3 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 4-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 24]에 의하여 [화학식 4-e]를 합성하였다.
[반응식 24]
Figure 112011100226142-pat00045
[화학식 4-e]
상기 [반응식 14]에서 [화학식 3-a] 대신 [화학식 4-d]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 8.1 g(수율 63.1 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 21]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 25]에 의하여 [화학식 21]를 합성하였다.
[반응식 25]
Figure 112011100226142-pat00046
[화학식 21]
상기 [반응식 6]에서 [화학식 1-e] 대신 [화학식 4-e]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 3.7 g(수율 33.7 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1351.56 [M]+
<실시예 5> [화학식 26]을 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 5-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 26]에 의하여 [화학식 5-a]를 합성하였다.
[반응식 26]
Figure 112011100226142-pat00047
[화학식 5-a]
상기 [반응식 1]과 동일한 방법으로 합성하여 23.0 g(수율 72.9 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 5-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 27]에 의하여 [화학식 5-b]를 합성하였다.
[반응식 27]
Figure 112011100226142-pat00048
[화학식 5-b]
상기 [반응식 21]과 동일한 방법으로 합성하여 21.9 g(수율 68.8 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 5-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 28]에 의하여 [화학식 5-c]를 합성하였다.
[반응식 28]
Figure 112011100226142-pat00049
[화학식 5-c]
상기 [반응식 2]에서 메틸 2-브로모벤조에이트 대신 [화학식 4-b]를 [화학식 1-a] 대신 페닐 보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 16.3 g(수율 75.1 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 5-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 29]에 의하여 [화학식 5-d]를 합성하였다.
[반응식 29]
Figure 112011100226142-pat00050
[화학식 5-d]
상기 [반응식 24]에서 [화학식 4-d] 대신 [화학식 5-c]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 12.3 g(수율 60.2 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 5-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 30]에 의하여 [화학식 5-e]를 합성하였다.
[반응식 30]
Figure 112011100226142-pat00051
[화학식 5-e]
상기 [반응식 22]에서 [화학식 4-b] 대신 [화학식 5-d]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 10.3 g(수율 63.5 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 5-f]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 31]에 의하여 [화학식 5-f]를 합성하였다.
[반응식 31]
Figure 112011100226142-pat00052
[화학식 5-f]
상기 [반응식 5]에서 [화학식 1-d] 대신 [화학식 5-e]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 5.5 g(수율 55.3 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(7) [화학식 26]으로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 32]에 의하여 [화학식 26]을 합성하였다.
[반응식 32]
Figure 112011100226142-pat00053
[화학식 26]
상기 [반응식 6]에서 [화학식 1-e] 대신 [화학식 5-f]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 3.4 g(수율 52.5 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1168.48 [M]+
<실시예 6> [화학식 37]을 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 6-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 33]에 의하여 [화학식 6-a]를 합성하였다.
[반응식 33]
Figure 112011100226142-pat00054
[화학식 6-a]
상기 [반응식 2]에서 [화학식 1-a] 대신 1-파이렌 보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 15.0 g(수율 38.4 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 6-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 34]에 의하여 [화학식 6-b]를 합성하였다.
[반응식 34]
Figure 112011100226142-pat00055
[화학식 6-b]
상기 [반응식 3]에서 [화학식 1-b] 대신 [화학식 1-a]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 13.0 g(수율 50.9 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 6-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 35]에 의하여 [화학식 6-c]를 합성하였다.
[반응식 35]
Figure 112011100226142-pat00056
[화학식 6-c]
상기 [반응식 4]에서 [화학식 1-c] 대신 [화학식 6-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 9.5 g(수율 60.1 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 6-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 36]에 의하여 [화학식 6-d]를 합성하였다.
[반응식 36]
Figure 112011100226142-pat00057
[화학식 6-d]
상기 [반응식 5]에서 [화학식 1-d] 대신 [화학식 6-c]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 6.0 g(수율 64.8 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 37]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 37]에 의하여 [화학식 37]를 합성하였다.
[반응식 37]
Figure 112011100226142-pat00058
[화학식 37]
상기 [반응식 6]에서 [화학식 1-e] 대신 [화학식 6-d]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 5.0 g(수율 49.3 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 943.39 [M]+
<실시예 7> [화학식 40]을 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 7-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 38]에 의하여 [화학식 7-a]를 합성하였다.
[반응식 38]
Figure 112011100226142-pat00059
[화학식 7-a]
상기 [반응식 33]과 동일한 방법으로 합성하여 17.8 g(수율 45.5 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 7-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 39]에 의하여 [화학식 7-b]를 합성하였다.
[반응식 39]
Figure 112011100226142-pat00060
[화학식 7-b]
상기 [반응식 34]와 동일한 방법으로 합성하여 13.0 g(수율 42.9 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 7-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 40]에 의하여 [화학식 7-c]를 합성하였다.
[반응식 40]
Figure 112011100226142-pat00061
[화학식 7-c]
상기 [반응식 35]와 동일한 방법으로 합성하여 9.5 g(수율 60.1 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 7-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 41]에 의하여 [화학식 7-d]를 합성하였다.
[반응식 41]
Figure 112011100226142-pat00062
[화학식 7-d]
상기 [반응식 36]과 동일한 방법으로 합성하여 6.0 g(수율64.8 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 40]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 42]에 의하여 [화학식 40]를 합성하였다.
[반응식 42]
Figure 112011100226142-pat00063
[화학식 40]
상기 [반응식 37]에서 다이페닐아민 대신 3-시아노다이페닐아민을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 4.8 g(수율 50.8 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1018.38[M]+
<실시예 8> [화학식 41]를 포함하는 유기전계발광소자
(1) [화학식 8-a]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 43]에 의하여 [화학식 8-a]를 합성하였다.
[반응식 43]
Figure 112011100226142-pat00064
[화학식 49]
상기 [반응식 33]에서 2-브로모벤조에이트 대신 메틸 5-브로모-2-아이오도벤조에이트를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 17.0 g(수율 69.8 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(2) [화학식 8-b]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 44]에 의하여 [화학식 8-b]를 합성하였다.
[반응식 44]
Figure 112011100226142-pat00065
[화학식 8-b]
상기 [반응식 43]에서 메틸 5-브로모-2-아이오도벤조에이트 대신 [화학식 8-a]를 1-파이렌 보론산 대신 페닐 보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 11.4 g(수율 67.5 %)의 흰색 고체를 얻었다.
(3) [화학식 8-c]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 45]에 의하여 [화학식 8-c]를 합성하였다.
[반응식 45]
Figure 112011100226142-pat00066
[화학식 8-c]
상기 [반응식 39]에서 [화학식 7-a] 대신 [화학식 8-b]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 12.0 g(수율 66.9 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(4) [화학식 8-d]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 46]에 의하여 [화학식 8-d]를 합성하였다.
[반응식 46]
Figure 112011100226142-pat00067
[화학식 8-d]
상기 [반응식 40]에서 [화학식 7-b] 대신 [화학식 8-c]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 9.8 g(수율 60.5 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(5) [화학식 8-e]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 47]에 의하여 [화학식 8-e]를 합성하였다.
[반응식 47]
Figure 112011100226142-pat00068
[화학식 8-e]
상기 [반응식 41]에서 [화학식 7-c] 대신 [화학식 8-d]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 6.5 g(수율 67.9 %)의 노란색 고체를 얻었다.
(6) [화학식 41]로 표시되는 화합물의 합성
하기 [반응식 48]에 의하여 [화학식 41]을 합성하였다.
[반응식 48]
Figure 112011100226142-pat00069
[화학식 41]
상기 [반응식 42]에서 3-시아노 다이페닐아민 대신 다이페닐아민을 [화학식7-d] 대신 [화학식 8-e]를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 3.7 g(수율 42.1 %)의 연녹색 고체를 얻었다.
MS (MALDI-TOF): m/z 1019.42[M]+
실시예 1
ITO 글래스의 발광면적이 2 ㎜ × 2 ㎜ 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10-7torr가 되도록 한 후 상기 ITO 상에 CuPc를 증착하여 800 Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 α-NPD를 증착하여 300 Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에 화합물 ADN 및 화합물 3(3중량%)을 진공 증착하여 250 Å 두께의 발광층을 형성한 다음, 상기 발광층 상에 Alq3를 증착하여 350 Å 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 이어서, 5 Å 두께의 LiF 전자 주입층 및 500 Å 두께의 Al 전극을 차례로 형성하여, 유기발광소자를 완성하였다.
실시예 2 내지 8
화합물 3 대신 화합물 5, 15, 21, 26, 37, 40 및 41을 각각 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
화합물 3 대신 하기 화합물 A를 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 A>
Figure 112011100226142-pat00070

평가예 1
실시예 1 내지 8 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 발광 소자에 대하여, 구동 전압, 전류, 휘도(0.4 mA에서 측정), 색 좌표 및 수명(T80)을 PR650 Spectroscan Source Measurement Unit.(PhotoResearch사 제품임)을 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 아울러, 수명 데이터는 도 2 및 도 3에 각각 나타내었다. T80은 측정 휘도가 초기 휘도에 비해 80%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미하며 7,000 nit에서 측정하였다.
　 V 전류밀도
(㎃/㎠)		 외부양자
효 율		 휘 도
(Cd/㎡)		 CIEx CIEy T80
실시예1 5.2 10 6.76 2148 0.276 0.639 272
실시에2 5.0 10 8.63 2843 0.329 0.629 310
실시예3 5.2 10 8.35 2766 0.333 0.629 306
실시에4 5.7 10 7.14 1824 0.481 0.504 208
실시예5 5.0 10 8.21 2702 0.336 0.625 260
실시예6 5.6 10 8.10 2270 0.231 0.592 228
실시에7 5.1 10 6.84 1643 0.191 0.477 196
실시에8 5.3 10 7.27 2274 0.261 0.645 249
비교예1 5.5 10 5.09 1589 0.2715 0.6251 78
상기 [표 1], 하기 도 2 내지 도 3에서, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 유기발광소자는 비교예 1의 유기발광소자에 비하여 우수한 외부 양자 효율, 휘도 및 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 [화학식 3] 내지 [화학식 77]로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 피렌 유도체:
    [화학식 3] [화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
    Figure 112017129625894-pat00072

    [화학식 7] [화학식 8] [화학식 9] [화학식 10]
    Figure 112017129625894-pat00073

    [화학식 11] [화학식 12] [화학식 13] [화학식 14]
    Figure 112017129625894-pat00074

    [화학식 15] [화학식 16] [화학식 17]
    Figure 112017129625894-pat00075

    [화학식 18] [화학식 19] [화학식 20] [화학식 21]
    Figure 112017129625894-pat00076

    [화학식 22] [화학식 23] [화학식 24] [화학식 25]
    Figure 112017129625894-pat00077

    [화학식 26] [화학식 27] [화학식 28] [화학식 29]
    Figure 112017129625894-pat00078

    [화학식 30] [화학식 31] [화학식 32] [화학식 33]
    Figure 112017129625894-pat00079

    [화학식 34] [화학식 35] [화학식 36]
    Figure 112017129625894-pat00080

    [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39] [화학식 40]
    Figure 112017129625894-pat00081

    [화학식 41] [화학식 42] [화학식 43]
    Figure 112017129625894-pat00082

    [화학식 44] [화학식 45] [화학식 46] [화학식 47]
    Figure 112017129625894-pat00083

    [화학식 48] [화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
    Figure 112017129625894-pat00084

    [화학식 52] [화학식 53] [화학식 54] [화학식 55]
    Figure 112017129625894-pat00085

    [화학식 56] [화학식 57] [화학식 58] [화학식 59]
    Figure 112017129625894-pat00086

    [화학식 60] [화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
    Figure 112017129625894-pat00087

    [화학식 64] [화학식 65] [화학식 66] [화학식 67]
    Figure 112017129625894-pat00088

    [화학식 68] [화학식 69] [화학식 70] [화학식 71]
    Figure 112017129625894-pat00089

    [화학식 72] [화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
    Figure 112017129625894-pat00090

    [화학식 76] [화학식 77]
    Figure 112017129625894-pat00091
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 애노드;
    캐소드; 및
    상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재되며, 제 1 항에 따른 피렌 유도체를 포함하는 층을 구비한 유기전계발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피렌 유도체는 상기 애노드 및 캐소드 사이의 발광층 중에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 애노드 및 캐소드 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자, 또는 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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