KR20020030857A - 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기전계 발광 소자 - Google Patents

유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 하기 화학식 1 내지 3으로 표현되는 화합물 중 1종의 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 제공함과 동시에 이를 사용한 유기 전계 발광 소자를 제공함으로써 고휘도이고 열적 안정성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
[화학식 1]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
[화학식 2]
상기식에서, R1, R2, R3는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴기, 및 헤테로 고리 형태의 치환기이다.
[화학식 3]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, Y는 N 또는 CR7이고 R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.

Description

유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기 전계 발광 소자{A red dopant for organic electroluminscene device and the organic electroluminscene device using the same}
[산업상 이용분야]
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열안정성과 휘도가 뛰어난 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 및 이를 사용한 유기 전계 발광 소자(Organic Electroluminscenece Divece; OELD)에 관한 것이다.
[종래 기술]
최근 정보 통신 산업의 발달이 가속화됨에 따라 가장 중요한 분야의 하나인 디스플레이 소자 분야에 있어서 보다 고도의 성능이 요구되고 있다. 이러한 디스플레이는 발광형과 비발광형으로 나눌 수 있다. 발광형에 속하는 디스플레이로는음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 전계 발광 소자(Electroluminescene Display: ELD), 전기 발광 다이오우드(Light Emitting Diode: LED), 플라즈마 소자 패널(Plazma Display Panel: PDP) 등이 있다. 그리고, 비발광형 디스플레이로는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 등이 있다.
상기한 발광형 및 비발광형 디스플레이는 작동 전압, 소비 전력, 밝기 즉 휘도, 콘트라스트, 응답속도, 수명 그리고 표시색 등의 기본 성능을 가지고 있다. 그런데, 이 중에서 현재까지 많이 쓰이고 있는 액정 디스플레이는 상기한 기본 성능 중에서 응답속도, 콘트라스트 및 시가 의존성에 대하여 문제점을 가지고 있다. 이러한 상황 속에서 발광 다이오우드를 이용한 디스플레이는 응답속도가 빠르며, 자기 발광형이기 때문에 배면광(back light)이 필요 없으며, 휘도가 뛰어날 뿐만 아니라 여러 가지 장점을 가지고 있어 액정 디스플레이의 문제점을 보완한 차세대 디스플레이 소자로서의 자리를 차지할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
발광 다이오우드는 주로 결정 형태를 갖는 무기 재료가 사용되기 때문에 대면적의 전계 발광 소자에 적용하기가 어렵다. 또한, 무기 재료를 이용한 전계 발광 소자의 경우 구동 전압이 200 V 이상 필요하고, 가격 또한 고가인 단점이 있다. 그러나, 1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)에서 알루미나 퀴논(alumina quinone)이라는 π-공액 구조를 갖는 재료로 제작된 소자가 발표된 이래로 유기물을 이용한 전계 발광 소자의 연구가 활발해졌다.
유기 전계 발광 소자는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기하여 발광시키는 자발광형 소자이다.
이 소자는 수볼트의 저전압 직류 인가에서 발광하는 전도체 소자로 고휘도, 고속 응답, 광시야각, 면발광, 박형으로서 다색 발광이 가능하다는 우수한 특징을 가지고 있다.
유기 EL 소자는 다른 디스플레이어에서는 찾아볼 수 없는 특징을 가지고 있어 풀칼라 플랫 패널 디스플레이어에서 응용이 기대되고 있다.
유기 EL 현상은 1963년부터 알려져 있었지만 1987년 Tang 등이 유기 초박막을 이중 적층하여 10볼트 이하의 직류 전압 인가로 1000 cd/㎡ 이상의 고휘도 유기 EL 소자의 발표를 계기로 새로운 디스플레이 개발을 목표로 하는 연구가 활발하게 이루어지게 되었다.
유기 EL 소자의 발광층 물질의 대표적인 화합물은 Alq3이다. 지금까지 퀴놀린(quinoline) 착물 유도체에 관해서는 많은 연구가 되어져 있고, 아울러 청색 발광층 재료로 DTRBi를 찾아내었다.
도핑 재료는 발광 효율의 향상뿐만 아니라 소자의 내구성에 큰 영향을 주는 재료이다. 유기 분자는 레이저 색소로 대표되는 희박 용액 중에서 100 %에 가까운 형광 양자 수율을 띠는 경우가 많이 알려져 있다.
이와 같은 형광 양자 수율이 높은 미량의 형광성 이 물질을 캐리어 재결합 영역에서 도핑하고 호스트 분자 위에 생성된 일중항 여기자로부터의 에너지 이동에 의해 이 물질 분자를 여기하든가 또는 이 물질 분자 상에서 직접 캐리어 트랩, 재결합시킴으로써 발광 효율이 대폭 향상될 수 있음을 기대할 수 있게 되었다.
레이저 색소로 알려져 있는 쿠마린 유도체, DCM, 퀴나크리딘(quinacridine),루브렌(rubrene) 등이 적색 도판트로서 알려져 잇다.
1996년 말에 파이오니어사에서 유기 EL 디스플레이(256×64 픽셀, 녹색)의 상품화에 성공하였고, 칼라 유기 EL 디스플레이도 파이오니어사, 이데미츠(idemitsu)사, NEC사 등에서 각각 발표하는 데에 성공한 이래 실용화 단계에 도달하였다.
그러나, 이러한 유기 전계 발광 소자에 사용되는 적색 유기 도판트는 푸른색이나 초록색의 발광 물질에 비하여 낮은 발광 양자 효율(quantum efficiency)과 농도에 따른 효율의 저하 그리고 넓은 파장에서의 발광 범위와 다른 발광 호스트 물질고의 불일치(mismatching)의 이유로 적색 유기 발광 도판트의 개발이 어려웠다는 문제점이 있었다.
그리고, 높은 Tg 값을 갖는 유기 단분자를 이용하여 열적 안정성이 뛰어난 EL을 만드는 방향으로 연구가 진행되어져 왔다.
적색 유기 발광 도판트의 개발은 현재 여러 가지 방향에서 연구가 진행되어지고 있으며 대표적으로 코닥(Kodak)사에서는 DCM 계열의 DCJTB를 적색 도판트로 이용하고 있고 프린스턴 대학에서는 백금 포피린(PtOEP)을 적색 도판트로 사용하고 있다.
본 발명의 목적은 고휘도 유기 전계 발광 소자용 쿠마린 유도체를 함유하는 새로운 도판트 물질 및 그 합성 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고휘도 유기 전계 발광 소자용 DCM 유도체를 함유하는 새로운 도판트 물질 및 그 합성 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 전압에서 구동되며, 상기 도판트를 사용하는 전계 발광 소자를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
하기 화학식 1로 표시되는 쿠마린 유도체를 함유하는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 DCM 유도체를 함유하는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
상기식에서, R1, R2, R3는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴기, 및 헤테로 고리 형태의 치환기이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 제공한다.
[화학식 3]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, Y는 N 또는 CR7이고 R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종의 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 고휘도 유기 전계 발광 소자용 쿠마린 유도체 또는 DCM 유도체를 함유하는 적색 계열의 도판트 물질 및 그 합성 방법에 관한 것으로, 분자 구조의 설계와 합성을 통하여 열적 안정성과 휘도가 우수한 붉은색의 적색 도판트 물질을 개발하고자 하는 것이다.
붉은색 계열이 유기 발광체가 가지고 있는 낮은 형광 양자 효율, 농도 의존성 켄칭(queching), 넓은 파장 범위에서의 발광 현상, 호스트 물질과의 미스매칭(mismatching)과 같은 문제점을 해결하기 위하여 붉은색 유기 단분자를 제공하기 위하여 고안된 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종의 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 제공한다.
[화학식 1]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
[화학식 2]
상기식에서, R1, R2, R3는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴기, 및 헤테로 고리 형태의 치환기이다.
[화학식 3]
상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, Y는 N 또는 CR7이고 R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
상기 화학식 1에서는 쿠마린 유도체를 적색 도판트에 도입함으로써 더욱 고휘도의 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 얻을 수 있다.
상기 화학식 1에서 R1내지 R4는 H, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기,이소프로필기, t-부틸기, sec-부틸기, t-아밀기, 네오펜틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 퍼플루오로알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, 페닐기, 및 퓨릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 치환기인 것이 바람직하다.
한편, 상기 화학식 1로 표현되는 적색 도판트 물질은 다음과 같은 방법으로 합성할 수 있다.
[반응식 1]
[반응식 2]
[반응식 3]
반응식 1에서 메탄설폰산(methanesulfoniacid)과 프로피올린산(propiolic acid)을 투입하여 피페리딘과 반응시킨다. 이 때 반응 온도는 약 850 ℃에서 10 시간 동안 교반하여 반응시킨다.
반응식 1에서 제조된 화합물을 반응식 2와 같이 POCl3와 DMF(Dimethylformamide)를 투입하여 약 6 시간 동안 반응시킨다.
3과 4를 피페리딘(piperidine)과 에탄올(EtOH) 용매 하에서 약 20 시간 동안 반응시켜 본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 얻을 수 있다.
한편, 상기 화학식 2에서는 쿠마린 유도체를 적색 도판트에 도입함으로써 더욱 고휘도의 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트를 얻을 수 있다.
상기 화학식 2에서 R1은 C1내지 C20의 알킬기인 것이 바람직하고, R2및 R3는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, 이소프로필기, t-부틸기, sec-부틸기, t-아밀기, 네오펜틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 퍼플루오로알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, 페닐기, 류릴기, 티에닐기, 및 피리딜기로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 치환기인 것이 바람직하다.
상기 R2는 상기 화학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, X에 치환되어 있다. 상기 X는 O 또는 S인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트의 제조 방법은 다음과 같다.
[반응식 4]
[반응식 5]
[반응식 6]
상기 반응식 4에서 알 수 있는 바와 같이, 먼저 DMF, POCl3등을 첨가하여 피페리딘과 반응시킨다. 이 때, 반응 온도는 약 65 ℃에서 6시간 동안 반응시킨다.
반응식 4에서 얻은 반응 생성물을 반응식 5에 의해 메틸아이오다이드(MeI), K2CO3, DMF 등을 첨가하여 50 ℃를 유지하며 약 10 시간 동안 교반한다.
그리고 나서, 반응식 6과 같이, 피페리딘, 아세트산을 넣어주고 질소하에서20시간 동안 환류 교반시켜 상기 화학식 2의 화합물을 얻는다.
이상과 같이, 본 발명에서는 적색 파장 범위에서 발광하는 유기 EL용 도판트 물질을 얻을 수 있으며 상기 화합물들은 높은 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다. 따라서, 상기 화합물들은 열적 안정성을 기대할 수 있다.
한편, 상기 화학식 3에서 R1내지 R4는 H, 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-부틸기, 이소프로필기, t-부틸기, sec-부틸기, t-아밀기, 네오펜틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 퍼플루오로알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, 페닐기, 및 퓨릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 치환기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 3의 화합물은 상기 화학식 1의 화합물의 제조 공정과 동일한 공정으로 진행된다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종의 화합물을 적색 도판트로 사용하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 유기 전계 발광 소자는 적색 발광 화합물로는 Alq3를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
사용된 시약
프로피오린산(propiolic acid), 메탄설폰산(methanesulfonic acid), 포스포릴옥시클로라이드(phosphoryl oxychloride), N,N-디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 피페리딘(piperidine)은 알드리치(Aldrich)사 제품을 사용하였다. N,N-디메틸포름아마이드는 건조제를 넣고 환류시킨 후, 감압 증류를 하였으며, 또한 톨루엔, 테트라하이드로퓨란(THF) 등을 비롯한 모든 용매는 문헌에 나온 방법으로 정제한 후 사용하였다. 메틸렌클로라이드, 에틸아세테이트, 하이드로염소산, 아세톤, 마그네슘 설페이트 등은 덕산 화학 제품을 사용하였다.
본 발명에서 제조된 화합물의 구조 확인
본 발명에서 제조된 화합물은 1H-NMR, 13C-NMR 그리고 FT-IR로 구조를 확인하였다. 1H-NMR은 부르커(Bruker) AM-30 분광기를 사용하여 기록하였고, 모든 화학적 이동도는 용매를 기준으로 ppm 단위로 기록하였다. IR 스펙트럼은 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer) 스펙트로미터를 사용하여 KBr 펠렛으로 측정하였다.
쿠말린 유도체를 도입한 적색 도판트의 제조
실시예 1
합성 단계 1(상기 반응식 1에서 1인 화합물의 제조; R 1 은 메틸기, R 2 는 H, R 3 는 H)
실온에서 CH3SO3H 10 ㎖에 상기 반응식 1에서 1인 화합물 9 mmol, 프로피올린산 9 mmol을 넣고 850 ℃를 유지하며 10시간 동안 교반하였다. TLC로 반응을 확인한 후 H2O 100 ㎖에 반응 용액을 부은 후 에틸아세테이트를 추출하였다. 추출된 에틸아세테이트 층을 포화된 Na2CO3수용액으로 세척하였다. 에틸아세테이트 용액을 MgSO4건조제로 물을 제거한 후 감압 증류로 용매를 제거하였다. 이 농축된 용액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하면 연노랑의 형광을 띠는 상기 반응식 1에서 2의 화합물을 얻었다. 수득율은 30 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.31(S, 6H), 1.44(s, 6H), 1.74 내지 1.83(m, 4H), 3.22(t, 2H), 3.30(t, 2H), 6.02(d, 1H), 7.08(s, 1H), 7.50(d, 1H)
단계 2(상기 반응식 2에서 3인 화합물의 제조; R 1 은 메틸기, R 2 는 H, R 3 는 H)
0 ℃에서 DMF 5 ㎖에 POCl31 ㎖를 주사기로 넣어주었다. 이 용액을 실온에서 1시간 교반시키면 노랑색의 용액이 되었다. 이 용액으로 단계 1에서 제조된 물질 0.5 g을 넣어준 후 실온에서 6시간 동안 교반시켰다. 이 용액을 H2O 50 ㎖에 부어주면 고체가 형성되었다. 이 고체를 감압 필터하여 물로 여러번 씻어주었다. 이 고체를 진공 펌프 하에 3시간 동안 건조하여 청색의 형광을 띠는 상기 반응식 2에서의 3인 물질을 얻었다. 수득률은 95 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.30(s, 6H), 1.54(s, 6H), 1.73 내지 1.82(m, 4H), 3.28(t, 2H), 3.38(t, 2H), 7.17(d, 1H), 8.35(s, 1H), 9.75(s, 1H)
단계 3(상기 반응식 3에서 5인 화합물의 제조)
상기 반응식에서 3과 4로 표현되는 물질을 10 ㎖의 에탄올 용액 안으로 피페리딘 5 방울과 함께 넣어주고 질소 하에서 20 시간 동안 환류 교반시킨 후 TLC로 반응을 확인하였다. 반응 용액을 냉각시킨 후 형성된 고체를 감압 여과하여 분리하였다. 이 고체를 에탄올로 여과세척하고 H2O 10 ㎖와 디에틸에테르 10 ㎖로 연속적으로 감압 여과하여 세척한 후 고체를 진공 펌프 하에서 건조시키면 깨끗한 물질 5를 얻었다. 수득률은 80 %이었다.
1H-NMR(DMSO-d6, 300 MHz): δ(ppm) 1.32(s, 6H), 1.60(s, 6H), 1.76 내지 1.84(m, 4H), 2.40(t, 2H), 3.31 내지 3.40(t, 2H), 6.52(s, 1H), 6.67(s, 1H), 7.14(s, 1H), 7.28(s, 1H), 7.34(s, 1H)
DCM 유도체를 도입시킨 적색 도판트의 제조
합성 단계 1 (상기 반응식 4에서 2인 화합물의 제조; R 1 은 메틸기)
0 ℃에서 DMF 5 ㎖에 POCl31 ㎖를 주시기로 넣어주었다. 이 용액을 실온에서 1시간 교반시키면 노랑색의 용액이 되었다. 이 용액 안으로 상기 반응식 4에서 1인 물질을 10 mmol 넣어주고 65 ℃에서 6시간 동안 교반하였다. 이 용액을 H2O 50 ㎖에 부어준 후 에틸아세테이트로 추출하였다. 에틸아세테이트 용액을 MgSO4건조제로 물을 제거한 후 감압 증류로 용매를 제거하였다. 이 농축된 용액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하여 흰색의 물질을 얻었다. 수득률은 80 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.28(s, 6H), 1.46(s, 6H), 1.71 내지 1.77(m, 4H), 3.24(t, 2H), 3.34(t, 2H), 7.06(s, 1H), 9.40(s, 1H)
단계 2(상기 반응식 5에서 3인 물질의 제조; R 1 은 메틸기, R 2 는 메틸기)
DMF 5 ㎖에 단계 1에서 제조된 물질 10 mmol, 메틸아이오다이드 13 mmol,K2CO320 mmol을 넣고 50 ℃를 유지하며, 10시간 동안 교반하였다. TLC로 반응을 확인하고, 진공 펌프를 이용한 로타리 증류기로 반응 용액 안의 휘발성 물질을 제거하였다. 농축된 반응 혼합물 안으로 H2O 100 ㎖를 넣어준 후 메틸렌클로라이드 용매로 추출하였다. 메틸렌클로라이드 용액을 MgSO4건조제로 물을 제거한 후 감압 증류로 용매를 제거하였다. 이 농축된 용액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하여 흰색의 물질을 얻었다. 수득률은 80 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.26(s, 6H), 1.41(s, 6H), 1.67 내지 1.74(m, 4H), 3.22(t, 2H), 3.31(t, 2H), 3.90(s, 1H), 7.55(s, 1H), 9.94(s, 1H)
단계 3(상기 반응식 6에서 물질 5의 제조; R 1 , R 2 , R 3 모두 메틸기)
상기 반응식 6에서 물질 3 5 mmol과 물질 4 5 mmol을 10 ㎖의 에탄올 용액 안으로 피페리딘 5 방울과 아세트산 5 방울을 함께 넣어주고, 질소 하에서 20 시간 동안 환류 교반시킨 후 TLC로 반응을 확인하였다. 반응 용액의 용매를 로타리 증류기로 제거하고, H2O 50 ㎖에 부어준 후 메틸렌클로라이드로 추출하였다. 메틸렌클로라이드 용액을 MgSO4건조제로 제거한 후 감압 증류로 용매를 제거하였다. 이 농축된 용액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하여 본 발명의 적색 도판트를 얻었다. 수득률은 30 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.35(s, 6H), 1.49(s, 6H), 1.76 내지 1.84(m, 4H), 2.42(s, 2H), 3.31 내지 3.40(m, 2H), 3.81(s, 1H), 6.666(d, 1H),6.72(s, 1H), 6.92(s, 1H), 7.40(s, 1H), 7.57(d, 1H), 7.79(s, 1H)
단계 3-1(반응식 6에서 물질 5의 제조; R 1 , R 2 는 메틸기, R 3 는 t-부틸기)
상기 반응식 6에서 물질 3 5 mmol과 물질 4 5 mmol을 10 ㎖의 에탄올 용액 안으로 피페리딘 5 방울과 아세트산 5 방울을 함께 넣어주고, 질소 하에서 20 시간 동안 환류 교반시킨 후 TLC로 반응을 확인하였다. 반응 용액의 용매를 로타리 증류기로 제거하고 H2O 50 ㎖에 부어준 후 메틸렌클로라이드로 추출하였다. 메틸렌클로라이드 용액을 MgSO4건조제로 물을 제거한 후 감압 증류로 용매를 제거하였다. 이 농축된 용액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 본 발명의 적색 도판트를 제조하였다. 수득률은 85 %이었다.
1H-NMR(CDC13, 300 MHz): δ(ppm) 1.34(s, 6H), 1.40(s, 6H), 1.45(s, 6H), 1.80 내지 1.84(m, 4H), 2.40(s, 2H), 3.21 내지 3.32(m, 2H), 3.81(s, 1H), 6.50(d, 1H), 6.57(s, 1H), 6.62(s, 1H), 7.33(s, 1H), 7.65(d, 1H)
전계 발광 소자의 제조
전계 발광소자의 구조에 관한 것으로 양전극으로 ITO(1)를 사용하고 그 위에 ITO의 표면을 보상해주며 정공의 주입과 흐름을 도와주기 위한 버퍼(buffer) 층(2)이 있다. 버퍼(buffer)로 사용되는 물질은 고분자 물질로는 도핑된 폴리아닐린(PANI)과 도핑된 폴리에틸렌다이옥시티오펜(PEDOT)을 사용하고 저분자 물질은 alpha-CuPc를 사용하였다. PANI와 PEDOT는 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 두께가 20 nm 내지 150 nm 범위의 박막을 만들고 alpha-CuPc는 진공 증착으로두께 20 nm 내지 100 nm 범위의 박막을 만들었다. 정공 이동층(HTL)(3)으로 NPB를 진공 증착시킨 후에 발광층(EML)(4)으로 AlQ3와 본 발명에서 제조된 적색 도판트 물질을 혼합하여 진공 증착시켰다.
이 박막 위에 같은 방법으로 전자수송층(ETL)(5)(예; AlQ3 : 두께 5 nm 내지 80 nm 범위)과 전자 주입을 돕는 LiF(6)(0.5 nm)와 음극용 알루미늄 금속(>100 nm)을 진공 증착시켜 발광 다이오우드를 제조하였다. 증착시 막 두께 및 막의 성장 속도는 막 두께 모니터를 이용하여 조절하였다. 광학현미경과 전자현미경으로 조사해 본 결과 발색 화합물의 발광층은 우수한 필름 표면 특성을 나타내었다.
전계 발광 소자의 특성 조사
상기와 같이 제조된 전계 발광 소자에 전기장을 걸어주어 발광 다이오우드Ⅰ-Ⅴ 특성을 측정하였으며, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 적색 도판트를 사용한 경우 턴-온(turn-on) 전압은 5V 이었다. 색순도는 (O.65, O.34)이었으며, 휘도 효율은 모두 4 cd/㎡이었다.
본 발명의 전계 발광 소자용 적색 도판트는 적색 파장 범위에서 발광할 수 있고, 이러한 적색 도판트는 높은 유리전이온도(Tg)를 갖게 되어 열적으로 안정한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 쿠마린 유도체를 함유하는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물:
    [화학식 1]
    상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 R1, R2, R3및 R4가 H, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 이소프로필, t-부틸, sec-부틸, t-아밀, 네오펜틸, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 퍼플루오로알킬, 헤테로아릴, 아릴, 페닐, 퓨릴, 티에닐, 및 피리딜로 이루어진 군에서 선택되는 치환기인 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물.
  3. 하기 화학식 2로 표시되는 DCM 유도체를 함유하는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물:
    [화학식 2]
    상기식에서, R1, R2, R3는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴기, 및 헤테로 고리 형태의 치환기이다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 R1은 C1내지 C20의 알킬기이고, 상기 R2및 R3는 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 이소프로필, t-부틸, sec-부틸, t-아밀, 네오펜틸, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 퍼플루오로알킬, 헤테로아릴, 아릴, 페닐, 퓨릴, 티에닐, 및 피리딜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 치환기인 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물.
  5. 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물:
    [화학식 3]
    상기식에서, R1, R2, R3및 R4는 C1내지 C20의 알킬기, 탄소 고리, 아릴, 및 헤테로 고리 형태로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이고, a는 1 내지 5의 수이고, X는 O 또는 NR2이고, 여기에서 R은 H 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, Y는 N 또는 CR7이고 R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 R1, R2, R3및 R4가 H, 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 이소프로필, t-부틸, sec-부틸, t-아밀, 네오펜틸, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 퍼플루오로알킬, 헤테로아릴, 아릴, 페닐, 퓨릴, 티에닐, 및 피리딜로 이루어진 군에서 선택되는 치환기인 유기 전계 발광 소자용 적색 도판트 화합물
  7. 제 1항, 제 3항 또는 제 5항 중 어느 한 항의 적색 도판트 화합물을 포함하는 전계 발광 소자.
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