KR20010008697A - 퀴나크리돈(Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ) 화합물을 발광물질로서사용하는 유기전계발광소자 - Google Patents

퀴나크리돈(Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ) 화합물을 발광물질로서사용하는 유기전계발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자, 더 상세히는 380nm-680nm의 발광대를 갖는 유기전계발광소자에 관한 것이며, 제1전극과 제2전극 사이에 종래의 퀴나크리돈 화합물의 벤젠환에 전자이동의 역할을 보다 강화시키는 여러개의 같은, 혹은 다양한 종류의 치환기들을 갖는 화합물 혹은 상기 화합물을 포함하는 혼합물을 함유하는 발광층을 포함하여 구성된 유기전계발광소자에 관한 것이다.

Description

퀴나크리돈(Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ) 화합물을 발광물질로서 사용하는 유기전계발광소자{Organic luminescent device with quinaquridone complex}
본 발명은 유기전계발광소자, 상세하게는 퀴나크리돈(Quinacridone) 화합물들을 발광물질로서 사용하여 다양한 파장대의 발광을 내는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근 표시장치(디스플레이)의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는 데, 이러한 평면표시소자중의 하나가 전계발광소자이다.
상기 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉜다.
상기 무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가함으로서 전자를 가속시키고, 이에 따라 가속된 전자가 발광중심에 충돌되는 것에 의해 발광중심이 여기됨으로써 발광하는 소자이다.
그리고 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100 - 200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면, 유기전계발광소자는 5 -20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
유기전계발광소자는 제1전극과 제2전극,유기전계발광매체로 구성될 수 있다. 상기 유기전계발광매체는 적어도 두 개의 분리된 유기층, 즉 소자에 있어서 전자를 주입하고 수송하는 하나의 층과 정공을 주입하고 수송하는 영역을 형성하는 하나의 층을 포함하며, 이외에도 얇은 유기 필름의 다중층이 더욱 포함될 수 있다. 상기 전자를 주입하고 수송하는 층과 정공을 주입하고 수송하는 층은 각각 전자 주입층, 전자 수송층 및 정공 주입층, 정공 수송층으로 나뉘어질 수도 있다.
또한 상기 유기전계발광매체는 상기 전자 주입·수송층과 상기 정공 주입·수송층외에 발광층을 더욱 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 구조의 유기전계발광소자의 제2전극은 전자 주입·수송층(혹은 각각 전자 주입층과 전자 수송층)을 통해 전자를 주입시켜주고, 제1전극은 정공 주입·수송층(혹은 각각 정공 주입층과 정공 수송층)을 통해 정공을 주입시켜줌으로써 발광층 안에서 전자와 정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지가 빛으로서 방출된다.
현재 유기전계발광소자에 적용되는 물질들에 대하여 많은 연구가 진행중에 있으며, 상기 소자에 사용되는 일반적인 물질들로서 다음과 같은 물질들이 있다.
정공수송층은 N, N'-디페닐-N, N'-비스(3-메틸페닐)-(1, 1'-비페닐)-4, 4'-디아민(TPD) 또는 N, N'-디나프틸-N, N'-페닐-(1, 1'-비페닐)-4, 4'-디아민(NPD) 등과 같은 트리페닐아민 유도체로 구성될 수 있다.
그리고 전자수송층은 트리스(8-히드록시-퀴놀레이트)알루미늄(Alq3) 등의 알킬금속착체 화합물들이 일반적으로 사용되어지고 있다.
나머지 유기전계발광소자의 구성요소로 사용되는 물질은 종전의 해당 구성요소로서의 기능을 수행한다고 알려진 물질들중에서 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 발광층은 정공과 전자가 주입될 때 빛을 방출하는 것으로 알려진 모체물질의 경우 단독으로 사용될 수 있으며, 또한 Alq3등을 그 모체물질로서 사용하여, 발광물질이 상기 모체물질에 도핑되어 발광색이 조절될 수 있다.
즉 상기 발광층은 정공과 전자의 주입을 지탱할 수 있는 유기 모체물질에서 정공과 전자의 결합시 빛을 방출하는데, 만약 발광물질을 소량 포함하게 유기모체물질을 구성하면 발광층으로부터 방출되는 빛의 색조의 변화가 발생한다.
물리적인 면에서 보면, 모체물질과 발광물질이 완전히 분산되어 물리적인 면에서 친화력을 가지는 혼합이 가능하다면 소자의 수명을 연장시키는 하나의 수단이 된다.
빛 방출시 바람직한 색조를 제공할 수 있는 발광물질을 선택하는 일은 필연적으로 발광물질의 성격과 모체물질의 성격과의 관계에 연관된다.
모체물질안에 존재하며, 빛 방출의 색조를 특정화시킬 수 있는 발광물질을 선택하기 위한 중요한 관계는 두 물질의 환원 전위를 비교함으로써 고찰될 수 있다. 빛 방출의 파장을 이동시킨다고 증명된 발광물질들은 모체물질보다 (-)의 환원전위를 나타낸다. eV로 측정된 환원전위를 측정하는 다양한 기술이 이미 문헌에 광범위하게 기술되어 있다. 여기서 요구되는 것은 두 물질의 절대값이라기 보다 환원전위의 차이이기 때문에, 발광물질과 모체물질의 환원전위가 동일한 방법으로 측정된다면 환원전위를 측정할 수 있는 어떠한 기술도 적용할 수 있다.
빛 방출의 기능을 발광물질로 이전시키는 것은 모체물질의 선택에 있어 더 엄격한 제한이 많다. 예를 들어 빛을 방출하도록 선택되어진 물질은 기본적으로 그 물질이 방출하는 파장의 빛이 내부 흡광을 피할 수 있는 낮은 흡광계수를 나타내는 것이 요청된다.
한편, 발광물질을 모체물질내로 분산시키는 데 편리한 어떠한 기술도 사용되는 것이 가능하나 발광물질은 모체물질과 함께 증착될 수 있는 것들이 바람직하다.
녹색발광소자의 경우 코우마린 6(coumarine 6) 혹은 퀴나크리돈(Quinacridone) 화합물들을 발광물질로서 사용하고 있다.
이중 상기 퀴나크리돈 화합물이 진공공증착에 의해 Alq3와 같은 모체물질에 분산되어졌을 때 그 혼합물의 발광 효율이 모체물질 Alq3단독으로 쓰여졌을 때 보다 매우 높아진다는 것이 밝혀져 있고, 이에 따라 혼합물의 전계발광효율은 크게 향상될 수 있다.
그러나 상술한 기존의 퀴나크리돈 발광물질을 이용한 유기전계발광소자에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째 기존의 퀴나크리돈의 분자식은 N-H기를 가지고 있어서 카보닐기와 다른 그룹을 가진 이웃하는 분자들과 불안정한 수소결합을 형성할 수 있다. 이같은 내부의 분자적 공동작용은 인접한 분자들간의 여기된 상태의 다이머 등을 생성하게 되어 전계발광의 작동에 바람직하지 않게 작용하게 된다.
둘째 종래의 N-알킬퀴나크리돈 역시 수소결합의 문제는 해결되었으나 전계발광효율 자체를 향상시켜야 할 필요가 계속적으로 제기되고 있으며, 전계발광소자 수명의 안정성을 개선해야 하는 문제점이 제기되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발광효율과 발광색을 개선하며 소자의 안정성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 녹색발광을 갖는 유기전계발광소자의 일실시예를 나타낸 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 녹색발광을 갖는 유기전계발광소자의 다른 실시예를 나타낸 구성도이며,
도 3은 본 발명에 따른 녹색발광을 갖는 유기전계발광소자의 또다른 실시예를 나타낸 구성도이며,
도 4는 본 발명에 따른 화합물의 광발광 세기 측정도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
101 : 투명한 절연성 지지체 201 : 투명한 절연성 지지체
103 : 제1전극 203 :유기전계발광매체
105 :유기전계발광매체 205 : 제2전극
107 : 제2전극 207 : 제1전극
109 : 정공주입층 209 : 정공주입층
111 : 정공수송층 211 : 정공수송층
113 : 전자주입·수송층 213 : 발광층(혹은 도핑된 발광층)
401 : 투명한 절연성 지지체 215 : 전자주입·수송층
403 : 제1전극
405 : 정공주입층
407 : 정공수송층
409 : 발광층(혹은 도핑된 발광층)
411 : 전자수송층
413 : 전자주입층
415 : 제2전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1전극과 제2전극 사이에 놓여지는, 하기 구조의 퀴나크리돈 유도체를 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자이다.
이때, 상기 R은 알킬기, 치환된 알킬기 및 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
상기 R1내지R3중 어느 하나, 및 R4내지 R6중 어느 하나는 수소기이고 상기 R1내지 R6중 수소기가 아닌 치환기는 각각 알킬기, 아릴기, 아릴옥실기, 알콕시기, 할로겐기 및 아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
상기 구조식에서의 R은 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 할로겐기가 치환된 메틸기, 할로겐기가 치환된 에틸기 또는 페닐기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 구조식에서의 R이 메틸, 플로로메틸, 클로로메틸, 에틸, 플로로에틸, 디플로로에틸 또는 프로필일 수 있다.
상기 구조식에서의 R1내지 R6중 수소기가 아닌 치환기로써, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 메톡시, 에톡시, 프로파녹시, 페녹시, 페닐, 불소 및 염소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자에 적용되며, 상기와 같은 치환기를 가짐을 특징으로 하는 화합물 중 몇 개를 구체적으로 예시하면 다음과 같다.
상기 구조식의 화합물에 있어서, 보다 바람직하게는 아래와 같이 그 치환기의 자리가 정해질 수 있다.
본 발명의 상기 화합물의 작용에 대하여 설명한다.
상기 치환기 R은 기존의 퀴나크리돈 구조를 변형하여 수소결합을 통한 분자간의 비발광전이 현상을 최대한 막아서 전계발광 작동효율의 퇴보를 막도록 하기 위한 것이고;
상기 양 옆의 벤젠환에 2개이상의 치환기를 가지는 구조는 분자간의 패킹(packing)현상을 막음으로써 비발광 전이 현상을 최대한 막고, 카르보닐기로의 전자공급효과를 증가시켜 전자공급기와 전자흡인기의 상호간의 교류를 증진시켜 발광 효율을 개선하게 한다.
또한 본 발명은 화학식 1과 동일한 구조식을 가지나, 치환기가 상이한 화합물을 제1전극과 제2전극 사이에 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자를 제공한다.
이때, N에 치환되는 상기 R은 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 벤질기, 알킬카르보닐기, 치환된 알킬카르보닐기, 아릴카르보닐기 및 치환된 아릴카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
각 벤젠링에 치환되는 상기 R1, R2, R3, R4및 R5는 각각 수소기, 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 알콕시기, 할로겐기, 알킬설퍼기(alkylsulfur), 아릴설퍼기(arylsulfur), 디알킬아미노기(dialkylamino), 디아릴아미노기(diarylamino), 아릴옥시기(aryloxyl), 치환된 아릴옥시기, 알킬케톤기(alkylketon), 아릴케톤기(arylketon), 알킬에스테르기(alkylester), 아릴에스테르기(arylester), 알킬아미드기(alkylamide), 아릴아미드기(arylamide), 헤테로아로메틱사이클릭기(heteroaromatic cyclic), 헤테로알리파틱사이클릭기(heteroaliphatic cyclic) 및 시아노기(cyano)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
벤젠링에 치환되는 상기 R6는 알킬설퍼기, 아릴설퍼기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 아릴옥시기, 치환된 아릴옥시기, 알킬케톤기, 아릴케톤기, 알킬에스테르기, 아릴에스테르기, 알킬아미드기, 아릴아미드기, 헤테로아로메틱사이클릭기, 헤테로알리파틱사이클릭기 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 화학식 1과 역시 동일한 구조식을 가지며, 후술할 치환기를 포함하는 화합물을 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자를 제공한다.
이때, 상기 R은 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 벤질기, 알킬카르보닐기, 치환된 알킬카르보닐기, 아릴카르보닐기 및 치환된 아릴카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
상기 R1, R2및 R3의 세 치환기중 인접한 두 개의 치환기가 상호 연결되어 알리파틱 고리를 형성하고, 상기 R1내지 R3중 알리파틱 고리를 형성하지 않는 치환기 및 상기 R4내지 R6는 각각 수소기, 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 알콕시기, 할로겐기, 알킬설퍼기, 아릴설퍼기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 아릴옥시기, 치환된 아릴옥시기, 알킬케톤기, 아릴케톤기, 알킬에스테르기, 아릴에스테르기, 알킬아미드기, 아릴아미드기, 헤테로아로메틱사이클릭기, 헤테로알리파틱사이클릭기 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 물질이다.
또한, 본 발명은 상기의 구조식에서 상기 R1, R2및 R3의 세 치환기중 인접한 두 개의 치환기가 상호 연결되어 알리파틱 고리를 형성하며; 동시에 상기 R4, R5및 R6의 세 치환기중 인접한 두 개의 치환기가 상호 연결되어 알리파틱 고리를 형성하는 화합물을 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자일 수 있다. 이때, 상기 R1내지 R6중에서 알리파틱 고리를 형성하지 않는 치환기 자리는 각각 수소기, 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 알콕시기, 할로겐기, 알킬설퍼기, 아릴설퍼기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 아릴옥시기, 치환된 아릴옥시기, 알킬케톤기, 아릴케톤기, 알킬에스테르기, 아릴에스테르기, 알킬아미드기, 아릴아미드기, 헤테로아로메틱사이클릭기, 헤테로알리파틱사이클릭기 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 형성된다.
본 발명의 상기 화합물의 작용에 대하여 설명한다.
상기의 산소, 황, 질소 또는 시아노기 중 선택되는 1개 이상의 치환기를 통하여 카르보닐기에 전자를 주거나 받는 효과가 증진될 수 있으므로 발광효율은 증가하게 된다.
또한 본 발명은 제1전극과 제2전극 사이에 놓여지는 하기의 구조식을 갖는 화합물을 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자이다.
상기 R은 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 벤질기, 알킬카르보닐기, 치환된 알킬카르보닐기, 아릴카르보닐기, 치환된 아릴카르보닐기중 선택되는 어느 하나이며;
상기 A1내지 A8은 탄소 또는 질소이며, 단, A1내지 A8이 모두 탄소인 경우는 제외된다.
본 발명의 상기 구조식의 화합물에 있어서, 벤젠환내에 헤테로 원자의 도입은 역시 전자간 상호 교류를 증진시켜 발광효율을 개선시키는 작용을 한다.
또한 본 발명은 제1전극과 제2전극 사이에 놓여지는 하기의 구조식을 갖는 화합물을 함유하는 발광층을 포함하여 구성되는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 R은 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 벤질기, 알킬카르보닐기, 치환된 알킬카르보닐기, 아릴카르보닐기, 치환된 아릴카르보닐기중 선택되는 어느 하나이며;
상기 B1내지 B8은 탄소 또는 질소이며, 단, B1내지 B8이 모두 탄소인 경우는 제외된다.
한편, 본 발명은 제1전극과 제2전극 사이에 놓여지는 하기의 구조식을 갖는 화합물을 함유하는 유기전계발광매체를 포함하여 구성되는 유기전계발광소자이다.
상기 R은 알킬기(탄소수 1 내지 20), 치환된 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 벤질기, 알킬카르보닐기, 치환된 알킬카르보닐기, 아릴카르보닐기, 치환된 아릴카르보닐기중 선택되는 어느 하나이며;
상기 C1내지 C8은 탄소 또는 질소이며, 단, C1내지 C8이 모두 탄소인 경우는 제외된다.
본 발명에서 언급된 상기의 화합물들은, 화합물에 포함된 다양한 상기의 치환기를 통하여 기존의 N-알킬퀴나크리돈보다 더욱 우수한 전자간 상호교류를 얻어 높은 발광효율을 얻을 수 있다.
상기 언급한 본 발명의 모든 화합물들은 상기와 같은 높은 발광효율 외에도 그 물질의 소프트한 성질로 인하여, Alq3와 같은 딱딱한 성질의 모체물질에 탄력적(flexible)으로 접착하여 유기전계발광소자의 안정성을 증진시켜 그 수명을 연장시킨다.
이러한 상기의 화합물들이 적용된 본 발명의 유기전계발광소자의 발광층은 소자에 있어서의 전자의 주입과 수송을 하는 층과 정공의 주입과 수송을 하는 층과 함께 유기전계발광매체를 형성한다.
그 밖에 본 발명이 적용되는 유기전계발광소자에 관하여는 실시예에서 상술하기로 하나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명의 범위내에서 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 화합물의 제조방법 및 소자 구성에 관한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
화합물의 제조방법
본 발명의 유기전계발광소자에 적용되는 화합물의 제조방법은 아래와 같이 나타내어질 수 있다.
제조방법은 크게 3단계로 나누어질 수 있다.
1. 1단계
2. 2단계
3. 3단계
상기와 같은 제조방법을 갖는 본 발명에 따른 화합물중에서 FM25의 합성방법은 구체적으로 아래와 같다.
FM25의 합성
1. 디에틸-2,5-비스(2-플루우로-5-메틸아닐리노)테레프탈레이트 (Diethyl-2,5-bis(2-fluoro-5-methylaniliano)terephtalate)의 합성
250ml 용량의 삼구 둥근 플라스크에 디에틸 1,4-시클로헥산디온-2,5-디카르복실레이트 4.0g(15.6mmol), 2-에톡시에탄올 85ml, 염산 1ml, 및 물 1ml를 넣고 80℃까지 가열한 후, 2-플루오로-5-메틸아닐린 6.25g(50.0mmol)을 첨가하였다. 4시간 환류시킨 다음, 공기를 주입하면서 3시간 더 반응을 시켰다. 에탄올, 물의 순서대로 넣어 침전을 얻은 뒤, 벤젠을 용매로 실리카겔이 들어 있는 칼럼 크로마토그래피로 정제한 후, 에탄올로 재결정하여 적색의 생성물 2.5g을 얻었다.
2. 4,11-디플루오로-1,8-디메틸퀴나크리돈(4,11-difluoro-1,8-dimethylquinacridone)의 합성
디에틸-2,5-비스(2-플루오로-5-메틸아니리노)테레프탈레이트 2.02g(4.24mmol)안에 다중인산(polyphosphoric acid) 46g을 넣은 뒤, 1.5시간 실온에서 165℃로 가열한 후, 1시간 동안 반응을 시켰다. 냉각후, 에탄올을 첨가하여 1시간 더 환류시켜 주었다. 다시 냉각시킨 후, 대량의 물을 넣어 중화시켰다. DMF로 재결정하여 자주색의 생성물 1.2g을 얻었다.
3. 4,11-디플루오로-1,8-디메틸-5,12-디메틸퀴나크리돈(4,11-Difloro-1,8-dimethyl-5,12-dimethylquinacridone : FM25)의 합성
건조시킨 THF 150ml안에 4,11-디플르오로-1,8-디메틸퀴나크리돈 2.0g(5.28mmol)을 넣은 뒤, NaH 0.85g(35.4mmol)을 천천히 첨가하였다. 혼합물을 두시간 동안 환류시켜준 다음, 메틸 요오드화물(methyl iodide)의 12g(84.5mmol)을 넣어주었다. 그리고, 반응 혼합물을 하루 정도 계속해서 환류시켰다. 과량의 THF와 메탄올에 반응 혼합물을 넣고 두시간 마그네틱바로 돌려주었다. 침전물을 여과하여 메탄올로 닦아 주었다. 생성물을 건조하여 1.7g을 얻었다.
제1실시례
도 1은 본 발명의 유기전계발광소자의 일 실시예의 예시로서, 이를 참조하여 본 발명의 유기전계발광소자의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
보통 유기전계발광소자에 있어 투명한 양극을 사용하는 것이 일반적이다. 이는 그 위에 양극을 형성하기 위하여 전도성의 빛이 투과되는 비교적 높은 일함수를 가진 금속과 금속 산화물층이 증착된 유리와 같은 투명한 절연성 지지체를 제공함으로서 가능하다.
상기 유기전계발광소자는 투명한 절연성 지지체(101)상의 제1전극(103)과 제2전극(107), 그리고 그 사이의 유기전계발광매체(105)로 구성되어 있다. 상기 유기전계발광매체(105)는 겹쳐 쌓여진 3개의 층(109, 111, 113)으로 구성되어 있다. 유기전계발광매체(105)의 정공주입층(109)은 제1전극(103)위에 형성되어 있고, 정공주입층(109)위의 층은 유기전계발광매체(105)의 정공수송층(111)을 형성하고 있다. 정공수송층(111)과 제2전극(107)사이에 놓여진 층은 전자를 주입하고 수송하는 층(113)이다. 제1전극(103)과 제2전극(107)은 외부의 에너지원에 각각 컨덕터로 연결되어 있다.(도면에는 나타나있지 않음)
상기 실시예에서 전자를 주입하고 수송하는 층(113)이 또한 발광층의 역할을 하고 있는 발광층 겸 전자 수송·주입층이며 본 발명의 화합물로 이루어진 층이다. 제2전극(107)은 유기전계발광매체(105)의 위층에 증착시킴으로서 편리하게 형성되어질 수 있다. 상기 정공주입층(109)과 정공수송층(111)은 각기 다른 층일 수도 있고, 하나의 층에서 그 기능이 수행되어지는 정공 주입·수송층일 수 있다.
제1실시례에서 특별히 설명되지 않은 제1전극, 정공 주입층, 정공 수송층(혹은 정공 주입·수송층), 제2전극에 사용되는 물질은 종래 기술에서 밝힌 바와 같이 본 발명의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 것이면 특히 제한되지 않으며 일반적으로 사용되어지는 물질들 중에서 편리하게 선택되어질 수 있을 것이다. 이하 다른 실시예에서도 동일하게 적용된다.
제2실시례
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예이다.
본 실시예는 투명한 절연성 지지체(201)상의 제1전극(207)과 제2전극(205)사이에 끼여진 얇은 유기필름의 유기전계발광매체(203)로 구성되어 있는 유기전계발광소자이다. 제1전극(207)위에 정공주입층(209)이 제공되며 그위에 이어서, 정공수송층(211), 도핑된 발광층(213)과 전자수송·주입층(215)이 제공된다. 상기 도핑된 발광층(213)에서, 도판트로서 본 발명의 화합물이 사용된다. 도핑된 발광층(213)이 유기전계발광소자의 스펙트럼 특성의 주요 원인이 된다.
제3실시례
제3실시례 역시 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예이다.
본 실시예는 도 2에 나타낸 유기전계발광소자에서, 도핑된 발광층(213)이, 본 발명의 화합물만으로 이루어진 발광층으로 대치된 유기전계발광소자이다. 그외에는 도 2에서 설명한 바와 같은 구성으로 이루어져 있다.
제4실시례
도 3는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예이다.
본 발명은 투명한 절연성 지지체(401)위에 놓여진 제1전극(403), 그 위에 순서대로 정공주입층(405), 정공수송층(407)이 놓이고, 그 위에 다시 발광층(409), 전자수송층(411)이 놓여져 있으며, 상기 전자수송층(411)위에 전자주입층(413)과 제2전극(415)이 순서대로 놓여져 있다. 상기 전자주입층(411)과 제2전극(415)사이에는 Li2O의 박막이 첨가될 수 있다. 또한 상기 발광층(409)은 모체물질에 본 발명의 화합물이 도판트로서 사용되는 도핑된 발광층이거나, 본 발명의 화합물로만 이루어진 발광층일 수 있다.
본 발명의 유기전계발광소자에 적용되는 화합물 중 하나인 하기 화합물을 FM25라고 명명한다.
상기 FM25를 365nm의 파장 근처에서 에틸아세테이트(ethylacetate)를 용매로 하여 여기시켰을 때 광발광(photoluminescence)세기를 측정한 결과를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 FM25는 524nm의 광발광 세기를 나타내었으며, 이러한 광발광 세기는 FM25가 유기전계발광소자의 발광층에 도핑되었을 때 높은 전계발광효율을 가질 수 있음을 나타낸다. 실험결과 상기 FM25는 녹는 점이 없고, 대신 350℃부근에서 분해가 일어나기 시작하는 것으로 나타났다.
본 발명의 화합물을 적용한 유기전계발광소자의 전계발광 평가를 위하여 제작된 유기전계발광소자의 구성은 도 3에 나타난 바와 기본적으로 유사하며, 이를 다시 나열해 보면 다음과 같다.
제1전극/정공주입층/정공수송층/도핑된 발광층/전자수송층/전자주입층/Li2O/제2전극
이때 발광층의 모체물질로 Alq3를 사용하였는데, 도핑된 발광물질은 상기 언급한 FM25를 발광물질로 하여 Alq3층에 1질량%로 공증착시킨다. 실험결과 10V의 전압을 걸었을 때, 휘도는 1,000cd/m2, 전류밀도(current density)는 1.42A/cm2을 나타내었으며, 이때 발광 스펙트럼은 최대 피크 535nm를 나타내었다.
또한 본 발명의 유기전계발광소자의 발광 물질로 사용되는 화합물들은 종래 사용된 화합물들보다 Alq3등의 모체물질과 더욱 잘 접착할 수 있는 반응성을 가지므로, 본 발명의 화합물들을 발광물질로 하여 모체물질에 도핑시켰을 때 유기전계발광소자의 안정성이 증가하여 결과적으로 소자의 수명이 연장되는 효과를 나타낸다.

Claims (9)

  1. 제1전극과 제2전극 사이에 놓여지는 하기의 구조식을 갖는 화합물을 함유하는 유기전계발광매체를 포함하여 구성되는 유기전계발광소자:
    이때, 상기 R은 알킬기, 치환된 알킬기 및 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
    상기 R1내지R3중 어느 하나, 및 R4내지 R6중 어느 하나는 수소기이고 상기 R1내지 R6중 수소기가 아닌 치환기는 각각 알킬기, 아릴기, 아릴옥실기, 알콕시기, 할로겐기 및 아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조식에서의 R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 할로겐기가 치환된 메틸기, 할로겐기가 치환된 에틸기 또는 페닐기임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구조식에서의 R은 메틸, 플로로메틸, 클로로메틸, 에틸, 플로로에틸, 디플로로에틸 또는 프로필임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구조식에서의 R1내지 R6중 수소기가 아닌 치환기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 메톡시, 에톡시, 프로파녹시, 페녹시, 페닐, 불소 및 염소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 제1항의 화합물이 도판트로써 사용된 발광층임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 제1전극, 정공 주입·수송층, 발광층, 전자 수송·주입층 및 제2전극으로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 제1전극, 정공 주입·수송층, 발광층 및 제2전극으로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 정공 주입·수송층이 정공 주입층과 정공 수송층으로 이루어진 2개의 층임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전자 수송·주입층이 전자 주입층과 전자 수송층으로 이루어진 2개의 층임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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