KR20060080282A - Anthracene based organic light-emitting compound and organic light-emitting diode including the same - Google Patents
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Abstract
고효율 및 고품위의 발광을 하며, 열적 안정성이 우수한 안트라센계 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드가 개시된다. 상기 유기 발광 화합물은 하기 화학식을 가지며, 상기 유기 발광 다이오드는 높은 일함수를 갖는 제1 전극, 낮은 일함수를 갖는 제2 전극, 및 상기 유기 발광 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기 화합물층을 포함한다.Disclosed are an anthracene-based organic light emitting compound that emits high efficiency and high quality and has excellent thermal stability, and an organic light emitting diode including the same. The organic light emitting compound has the following formula, and the organic light emitting diode includes a first electrode having a high work function, a second electrode having a low work function, and the organic light emitting compound, At least one organic compound layer located between.
상기 화학식에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R2 내지 R11은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, 할로겐, CO2R, OR, NR2, SR (R은 H, 알킬, 알켄, 알킨, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기, 헤테로아릴기, 헤테로사이클릭기 또는 접합 고리기이다.In the above formula, R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group having 4 to 60 carbon atoms or a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 2 to R 11 may be the same or different from each other, H, CN , Halogen, CO 2 R, OR, NR 2 , SR (R is H, alkyl, alkene, alkyne, aryl group, heteroaryl group or heterocyclic group), substituted or unsubstituted aryl having 4 to 24 carbon atoms Group, heteroaryl group, heterocyclic group or conjugated ring group.
청색, 발광 유기 화합물, 유기 발광 다이오드, 내열성, 안정성Blue, light emitting organic compound, organic light emitting diode, heat resistance, stability
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도.1 is a cross-sectional view of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도.2 is a cross-sectional view of an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting diode: OLED)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열적 안정성 및 성막 가공성이 우수한 안트라센계 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting compound and an organic light emitting diode (OLED) including the same, and more particularly to an anthracene-based organic light emitting compound having excellent thermal stability and film forming process, and an organic light emitting diode including the same. It is about.
일반적으로 EL(Electroluminescence device)이라고도 불리는 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display: FED) 등과 함께 대표적인 평판 표시 장치 중의 하나로서, 발광을 위한 백라이트가 필요 없고, 박막 및 구부릴 수 있는 형태로 소자 제작이 가능할 뿐만 아니라, 막 제작 기술에 의한 패턴 형성과 대량 생산이 용이한 장점이 있다. 또한 EL은 자발 발광 소자이므로 휘도 및 시야각 특성이 우수하고, 응답 속도가 빠를 뿐만 아니라, 구동 전압이 낮고, 이론적으로 가시 영역에서의 모든 색상의 발광이 가능한 장점이 있다.Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs), also commonly called EL (Electroluminescence Devices), are liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), field emission displays (Field Emissions). As one of the representative flat panel display devices with Display: FED, etc., it does not need a backlight for light emission, it is possible to manufacture a device in a thin film and bendable form, and it is easy to form patterns and mass production by film manufacturing technology. There is this. In addition, since EL is a spontaneous light emitting device, it has the advantage of excellent luminance and viewing angle characteristics, fast response speed, low driving voltage, and theoretically light emission of all colors in the visible region.
유기 발광 다이오드는 일함수가 큰 ITO 등의 투명전극 및 일함수가 작은 Mg 등의 금속 전극 사이에 발광 특성을 가지는 유기 발광층을 형성하고, 상기 전극에 전압을 인가하여, 각 전극에서 생성된 정공 및 전자가 유기 발광층에서 결합할 때, 유기 발광층이 빛을 발생시키는 성질을 이용한 것이다. 이와 같은 유기 발광층을 형성하기 위한 다양한 유기 화합물이 알려져 있으며, 예를 들면, 미국특허 제6,455,720호는 2,2-(디아릴)비닐포스핀(2,2-diaryl vinylphosphine)계 발광화합물을 개시하고 있고, 대한민국 특허공개 제2002-70333호는 중심부는 디페닐안트라센 구조를 가지며, 아릴기가 말단에 치환된 청색 발광 화합물을 개시하고 있다. 또한 J. Am. Chem. Soc. 2000. 122, pp. 5695-5109 (Shujun Wang, Warren J. Oldham Jr., Raymond A. Hudack, Jr. 및 Guillermo C. Bazan)에는 테트라헤드랄올리고(페닐렌비닐렌) 구조를 가지는 물질의 합성, 성상 및 광학적 특성이 개시되어 있으며, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, (21), pp. 4042-4045 (Jun Pang, Eric J. P. Marcotte, Corey Seward, R. Stephen Brown, Suning wang)에는 스타형 ZnII 콤플렉스 청색 발광물질이 개시되어 있고, Chem. Mater. 2004년, vol 16, 1896-1877 (Junghyun Lee, Qin-De Liu, Michael Motala, Justin Dane, Jun Gao, Youngjin Kang 및 Suning Wang)에는 N-7-아자인도릴 및 2,2'-디피리딜아미노 작용기 시로레스 (N-7-azaindolyl and 2,2'-dipyridylamino-functionalized Siloles) 화합물의 형광 및 전계발광 특성이 개시되어 있으며, Chem. Comn. 2002, pp 2424-2425. (Joseph Frey, Andrew D. Bond, 및 Andrew B. Holmes)에는 디티에노[3,2-b:2',3'd]티오펜 (dithieno[3,2-b:2',3'd] thiophene: DTT) 및 그 유도체의 합성 방법이 개시되어 있고, Macromolecules, 2001, 34, pp 5860-5867 (Jianping Lu, Kenji Miyatake, Antisar R. Hill 및 Allan S. Hay)에는 p-쿼터페닐(quaterphenyl) 또는 2,5-비스(4-페닐페닐)트리아졸기를 포함하는 폴리(아릴렌에테르) 수용성 형광물질이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 청색 유기 발광 화합물은 내열성이 충분하지 않고, 발광 색상의 조절이 용이하지 않거나 합성 과정이 복잡한 단점이 있다. 또한 미국특허 제5,130,603호 및 제6,251,531호에는 각각 아릴렌계 화합물 및 안트라센계 화합물이 개시되어 있으며, 상기 미국특허 제5,130,603호에 개시된 아릴렌계 화합물로서 이데미츠코산사의 상품명 IDE-102 및 IDE-105으로 표시되는 유기 화합물은 내열성 등 열적 안정성이 충분하지 못하고, 고효율 및 고품위의 청색발광을 낼 수 없다는 단점이 있다.The organic light emitting diode forms an organic light emitting layer having a light emitting property between a transparent electrode such as ITO having a large work function and a metal electrode such as Mg having a small work function, and applies a voltage to the electrode to generate holes and When the electrons combine in the organic light emitting layer, the organic light emitting layer uses the property of generating light. Various organic compounds for forming such an organic light emitting layer are known, for example, US Patent No. 6,455,720 discloses a 2,2- (diaryl) vinylphosphine-based light emitting compound In addition, Korean Patent Publication No. 2002-70333 discloses a blue light emitting compound in which a central portion has a diphenylanthracene structure and an aryl group is substituted at the terminal. See also J. Am. Chem. Soc. 2000. 122, pp. 5695-5109 (Shujun Wang, Warren J. Oldham Jr., Raymond A. Hudack, Jr., and Guillermo C. Bazan) describe the synthesis, properties, and optical properties of materials with tetrahedraloligo (phenylenevinylene) structures. And Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, (21), pp. 4042-4045 (Jun Pang, Eric JP Marcotte, Corey Seward, R. Stephen Brown, Suning wang) discloses a star Zn II complex blue luminescent material, Chem. Mater . In 2004,
따라서 본 발명의 목적은 열적 안정성 및 성막 가공성이 우수한 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic light emitting compound having excellent thermal stability and film forming processability and an organic light emitting diode including the same.
본 발명의 다른 목적은 발광 색상의 조절이 용이할 뿐만 아니라, 고효율로 고품위의 청색 발광을 하는 청색 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a blue organic light emitting compound and a light emitting organic light emitting diode including the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 신규한 유기 발광 화합물을 제공한다. 또한 본 발명은 높은 일함수를 갖는 제1 전극, 낮은 일함수를 갖는 제2 전극, 및 상기 유기 발광 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공한다. 여기서, 상기 유기 화합물층은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 수송층일 수 있으며, 상기 유기 화합물은 상기 발광층의 호스트 또는 도판트 물질로 사용될 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a novel organic light emitting compound having the structure of formula (1). The present invention also includes a first electrode having a high work function, a second electrode having a low work function, and the organic light emitting compound, and including at least one organic compound layer positioned between the first and second electrodes. It provides an organic light emitting diode. The organic compound layer may be a light emitting layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, or an electron transport layer, and the organic compound may be used as a host or dopant material of the light emitting layer.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R2 내지 R11은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, 할로겐, CO2R, OR, NR2, SR (R은 H, 알킬, 알켄, 알킨, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴기, 헤테로아릴기, 헤테로사이클릭기 또는 접합 고리기이다.In Formula 1, R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group having 4 to 60 carbon atoms or a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 2 to R 11 may be the same or different from each other, H, CN, halogen, CO 2 R, OR, NR 2 , SR (R is H, alkyl, alkene, alkyne, or substituted or unsubstituted aryl, heteroaryl or heterocyclic group having 4 to 24 carbon atoms.) , A substituted or unsubstituted aryl group, heteroaryl group, heterocyclic group or a conjugated ring group having 4 to 24 carbon atoms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 전자-정공의 재결합에 의하여 발생하는 에너지를 받아 발광하는 안트라센계 화합물로서 하기 화학식 1의 구조를 가진다.The organic light emitting compound according to the present invention is an anthracene-based compound which emits light by receiving energy generated by recombination of electron-holes, and has a structure represented by the following Chemical Formula 1.
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60, 바람직하게는 탄소수 6 내지 36의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이고, R2 내지 R11은 서로 같거나 다를 수 있고, H, CN, 할로겐, CO2R, OR, NR2, SR (R은 H, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 알켄 또는 알킨, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기, 헤테로아릴(heteroaryl)기 또는 헤테로사이클릭기이다.), 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 24의 아릴(aryl)기, 헤테로아릴(heteroaryl)기, 헤테로사이클릭기 또는 접합 고리(fused ring)기이다.In Formula 1, R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group having 4 to 60, preferably 6 to 36 carbon atoms or a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 2 to R 11 are May be the same or different, H, CN, halogen, CO 2 R, OR, NR 2 , SR (R is H, alkyl of 1 to 20 carbon atoms, alkene or alkyne, or substituted or unsubstituted aryl of 4 to 24 carbon atoms) (aryl) group, heteroaryl group or heterocyclic group), substituted or unsubstituted aryl group having 4 to 24 carbon atoms, heteroaryl group, heterocyclic group or conjugate ring (fused ring) group.
여기서, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 아릴옥시, 탄소수 1 내지 20의 알킬디옥시, 탄소수 1 내지 30의 알킬 또는 아릴아민기, 탄소수 6 내지 30의 알릴 티옥실기(allylthioxyl), 탄소수 7 내지 30의 아릴알킬기, 탄소수 5 내지 30의 단환기, 탄소수 10 내지 30의 접합고리기, 탄소수 5 내지 30의 헤테로사이클릭기 또는 헤테로아릴기, 탄소수 4 내지 40의 알케닐기 또는 시아노기(CN)로서, 치환 또는 비치환되어 있을 수 있다.Here, the substituent is an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxy having 1 to 30 carbon atoms, alkyldioxy having 1 to 20 carbon atoms, alkyl or arylamine group having 1 to 30 carbon atoms, 6 carbon atoms An allyl thioxyl group having 30 to 30 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms, a monocyclic group having 5 to 30 carbon atoms, a conjugated ring group having 10 to 30 carbon atoms, a heterocyclic group having 5 to 30 carbon atoms or a heteroaryl group, and carbon atoms As an alkenyl group or cyano group (CN) of 4-40, it may be substituted or unsubstituted.
본 발명에 따른 유기 발광 화합물의 바람직한 예는 하기 화학식 2 또는 3의 구조를 가지는 것이다.Preferred examples of the organic light emitting compound according to the present invention are those having the structure of Formula 2 or 3.
상기 화학식 2에서, R*은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이며, R2 내지 R11 및 치환기는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다. 상기 화학식 2로 표시되는 유기 발광 화합물의 구체적인 예로는 , , , , , , , 등을 예시할 수 있다. In Formula 2, R * is a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylamine group having 6 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 2 to R 11 and the substituents are as defined in the formula (1). Specific examples of the organic light emitting compound represented by Formula 2 , , , , , , , Etc. can be illustrated.
상기 화학식 3에서, R2 내지 R11은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, L은 연결기로서 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60, 바람직하게는 6 내지 36의 아릴기, 헤테로아릴기 또는 접합고리기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기이며, 필요에 따라 S, O, N 등의 이종 원소를 포함할 수 있고, n은 2 내지 4의 정수이다. 상기 화학식 3로 표시되는 발광 유기화합물의 구체적인 예로 는 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , (상기 식들에서, R은 H, 또는 포화 또는 불포화 탄화수소로서, 탄소수는 바람직하게는 1 내지 20개이다.) 등을 예시할 수 있다.In Chemical Formula 3, R 2 to R 11 are the same as defined in Chemical Formula 1, and L is a substituted or unsubstituted aryl group, heteroaryl group or conjugated ring having 4 to 60 carbon atoms, preferably 6 to 36 carbon atoms, as a linking group. Or a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, and may include heterogeneous elements such as S, O, and N as necessary, and n is an integer of 2 to 4. Specific examples of the light emitting organic compound represented by Formula 3 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , (In the above formula, R is H, or a saturated or unsaturated hydrocarbon, carbon number is preferably 1 to 20.) and the like.
본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 치환되는 치환체 또는 연결체의 종류에 따라 발광 파장 및 전자/정공의 주입/수송 특성이 변화하므로, 치환체 또는 연결체를 적절히 선정함으로서 원하는 발광 파장, 전하 전달 특성 등의 물성을 가지는 유기 화합물층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 내열성이 우수하여 발광 소자의 수명과 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 고효율, 고품위의 발광을 한다. 본 발명에 따른 발광 안트라센계 화합물은 미국특허 제5,130,603호 등에 개시된 바와 같은 위티그(wittig) 반응, 그리그나드(grignard) 반응 등의 공지된 다양한 유기합성법에 의하여 제조될 수 있다.The organic light emitting compound according to the present invention changes the emission wavelength and the electron / hole injection / transport characteristics according to the type of the substituent or linker substituted in the compound represented by the formula (1), so that by selecting the appropriate substituent or linker An organic compound layer having physical properties such as emission wavelength, charge transfer characteristics, and the like can be formed. The organic light emitting compound according to the present invention has excellent heat resistance and not only improves lifespan and productivity of the light emitting device, but also emits light of high efficiency and high quality. The luminescent anthracene-based compound according to the present invention can be prepared by various known organic synthesis methods, such as the Wittig reaction, the Grignard reaction as disclosed in US Patent No. 5,130,603, and the like.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 유기 발광 다이오드는 기판(10)상부에 높은 일함수를 갖는 제1 전극(12)이 정공 주입 전극(hole injection electrode, 애노드)으로서 형성되어 있고, 상기 제1 전극(12) 상부에는 본 발명에 따른 발광 유기 화합물을 포함 하는 발광층(14)이 형성되어 있다. 또한 상기 발광층(14)은 본 발명에 따른 발광 유기 화합물과 함께 통상의 호스트(host), 통상의 발광 화합물, 형광염료(fluorescent dye) 및/또는 도판트(dopant)를 포함할 수도 있다. 본 발명의 화합물이 9,10-디(2-나프틸)안트라센 (9,10-di(2-naphthyl)anthracene: ADN)과 같은 통상의 호스트 물질과 함께 도판트로 사용되는 경우에는, 상기 도판트의 함량은, 호스트/도판트 전체에 대하여, 바람직하게는 1 내지 20중량%이고, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량%이다. 상기 발광층(14)의 상부에는 낮은 일함수를 가지는 제2 전극(16)이 전자 주입 전극(electron injection electrode, 캐쏘오드)으로서 상기 제1 전극(12)에 대향되도록 형성되어 있다. 이와 같은 유기 발광 다이오드의 제1 및 제2 전극(12, 16)에 전압을 인가하면, 제1 및 제2 전극(12, 16)에서 생성된 정공 및 전자가 발광층(14)으로 주입되고, 발광층(14)의 분자 구조 내에서 전자와 정공이 결합하면서 빛을 발산하게 되며, 발산된 빛은 투명한 재질로 이루어진 제1 전극(12) 및 기판(10)을 통과하여 화상을 표시한다. 상기 유기 발광 다이오드의 기판(10)은 전기적으로 절연성이고, 특히 제1 전극(12) 방향으로 발광하는 소자를 제작할 경우에는 투명한 물질로 이루어져야 하며, 바람직하게는 유리 또는 투명 플라스틱 필름으로 이루어진다. 상기 제1 전극(12)은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 폴리아닐린, 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극(16)은 Al, Mg, Ca 등의 금속 또는 LiAl, Mg-Ag 등의 금속합금 등으로 이루어질 수 있다. 1 is a cross-sectional view of an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an organic light emitting diode has a hole formed in a
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 구성 단면도로 서, 도 2에 도시된 유기 발광 다이오드는 제1 및 제2 전극(12, 16)에서 각각 생성된 정공과 전자가 발광층(14)으로 용이하게 주입되도록, 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및 전자 주입 및 수송층(25, 26)이 더욱 형성되어 있는 것이 도 1에 도시된 유기 발광 다이오드와 상이한 점이다. 상기 정공 주입 및 수송층(21, 22)은 정공 주입 전극(12)으로부터 정공의 주입을 용이하게 하는 기능 및 정공을 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 상기 정공 주입층(21)은 비한정적으로 미국특허 제4,356,429호에 개시된 프탈로시아닌 구리 등의 포피리닉(porphyrinic) 화합물, 예를 들면 m-MTDATA(4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민)으로 이루어질 수 있고, 상기 정공 수송층(22)은 NPB (N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-비페닐)-4,4'-디아민), 트리페닐디아민 유도체, 스티릴아민 유도체, α-NPD (N,N'-디페닐-N,N'-비스(α-나프틸)-[1,1'-바이페닐]4,4'-디아민) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 전자 주입 및 수송층(25, 26)은 전자 주입 전극(16)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능 및 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 비한정적으로 키놀린 유도체, 특히, 트리스(8-키놀리노레이트)알루미늄 (알루미나퀴논, Alq3), LiF 등 통상의 전자 주입 및 수송성 화합물이 상기 전자 수송층(26)을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 층(21, 22, 25, 26)은 발광층(14)에 주입되는 정공과 전자를 증대, 감금 및 결합시키고, 발광효율을 개선하는 기능을 한다. 상기 발광층(14), 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및 전자 주입 및 수송층(25, 26)의 두께는 특별히 제한되는 것이 아니고, 형성 방법에 따라서도 다르지만 통상 5 내지 500nm정도의 두께를 가진다. FIG. 2 is a cross-sectional view of an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention. In the organic light emitting diode illustrated in FIG. 2, holes and electrons generated in the first and
본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 발광층(14)의 호스트 또는 도판트 물질로서 사용될 수 있으며, 다른 층과의 포텐셜 차이에 따라, 상기 정공 주입 및 수송층(21, 22) 및/또는 전자 주입 및 수송층(25, 26)에 포함되어, 전자 및 정공을 주입/수송하는 기능을 할 수도 있고, 특히 전공 주입층으로서 유용하다. 상기 유기층들은 유기 전계발광 소자의 제작에 통상적으로 사용되는 진공 증착법이나 스핀 코팅법 등에 의하여 형성될 수 있고, 바람직하게는 진공 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 본 발명의 발광 유기화합물은 도 1 또는 2에 도시된 구조의 유기 발광 다이오드 뿐 만 아니라, 정공-전자 결합에 의한 발광 현상을 나타내는 다양한 구조의 유기 전계발광 소자 및 다양한 반도체 소자에 적용될 수 있다. 이와 같은 다양한 유기 발광 다이오드의 구조는, 예를 들면, 미국 특허 제4,539,507호, 제5,151,629호, 제6,214,481호, 제6,387,544호 등에 개시되어 있다.The organic light emitting compound according to the present invention may be used as a host or dopant material of the
다음으로 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 하기 실시예에서 모든 실험은 질소 분위기 등의 불활성(inert) 분위기에서 수행되었다.Next, preferred examples are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are intended to illustrate the invention, not to limit the invention. In the examples below all experiments were performed in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere.
[실시예 1] 유기 발광 화합물의 합성 Example 1 Synthesis of Organic Light Emitting Compound
A. 7-(4-브로모-벤질리덴)-7H-벤조[데]안트라센 (7-(4-Bromo-benzylidene) -7H-benzo[de]anthracene: BBA)의 합성A. Synthesis of 7- (4-bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene (7- (4-Bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene: BBA)
테트라히드로퓨란(THF) 100ml에 Mg 6.26g(257.43mmol)을 용해시킨 용액에, THF 300ml에 4-브로모벤질브로마이드 64.34g(257.43mmol)을 용해시킨 용액을 적하(dropwise)한 다음, 55℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 다음으로, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 벤즈안트론 29.64g(128.71mmol, benzanthrone)을 THF 300ml에 녹여 적하(dropwise)하고, 벤즈안트론의 적하가 완료되면 40℃에서 14시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면, 반응액의 온도를 상온으로 낮추고, 여과(filtering)한 다음, 여과된 고체를 차가운 10% NH4Cl 용액 1L에서 3시간 동안 교반하였다. 고체를 다시 여과하고, 톨루엔 100ml에 p-톨루엔설폰산 모노하이드레이트(p-toluenesulfonic acid monohydrate) 0.1g과 함께 투입한 다음, 3시간 동안 환류하고, 반응액의 온도를 상온으로 낮춘 다음, 2% Na2CO3로 세척하고, 건조하여, 7-(4-브로모-벤질리덴)-7H-벤조[데]안트라센을 50%의 수율로 얻었다. To a solution of 6.26 g (257.43 mmol) of Mg in 100 ml of tetrahydrofuran (THF), a solution of 64.34 g (257.43 mmol) of 4-bromobenzylbromide in 300 ml of THF was dropped dropwise, followed by 55 ° C. The reaction was carried out for 1 hour at. Next, as shown in Scheme 1 below, benzanthrone 29.64 g (128.71 mmol, benzanthrone) was dissolved in 300 ml of THF and dropped dropwise, and reaction was performed at 40 ° C. for 14 hours when the dropping of benzanthrone was completed. After the reaction was completed, the temperature of the reaction solution was lowered to room temperature, filtered, and the filtered solid was stirred in 1 L of cold 10% NH 4 Cl solution for 3 hours. The solid was filtered again, and 100 ml of toluene was added with 0.1 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, followed by reflux for 3 hours, and the reaction solution was cooled to room temperature, followed by 2% Na. It was washed with 2 CO 3 and dried to give 7- (4-bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene in a yield of 50%.
B. 7-(4-보로닉산-벤질리덴)-7H-벤조[데]-안트라센 (7-(4-boronic acid- benzylidene)-7H-benzo[de]anthracene)의 합성B. Synthesis of 7- (4-boronic acid-benzylidene) -7H-benzo [de] -anthracene (7- (4-boronic acid-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene)
하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 단계 A에서 얻어진 7-(4-브로모-벤 질리덴)-7H-벤조[데]안트라센 2.7g(7.12mmol)을 THF 40ml에 용해시키고, -90℃에서 n-부틸리튬(BuLi) 5.34ml을 첨가한 다음, 동일한 온도에서 30분 동안 교반하였다. 상기 용액에 트리메틸보레이트(trimethyl borate) 2.2ml (21.36mmol)을 적하(dropwise)한 다음, -90℃에서 20분 동안 교반하였다. 다음으로, 에테르/물(부피비: 50/50) 혼합물을 투입하고, 바로 유기층을 분리하여 다음 반응에 사용하였으며, 이때 7-(4-보로닉산-벤질리덴)-7H-벤조[데]-안트라센의 수율은 70%였다.As shown in Scheme 2 below, 2.7 g (7.12 mmol) of 7- (4-bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene obtained in Step A was dissolved in 40 ml of THF, and 5.34 ml of n-butyllithium (BuLi) was added and then stirred at the same temperature for 30 minutes. 2.2 ml (21.36 mmol) of trimethyl borate was added dropwise to the solution, followed by stirring at −90 ° C. for 20 minutes. Next, an ether / water (volume ratio: 50/50) mixture was added, and the organic layer was immediately separated and used in the next reaction, wherein 7- (4-boronic acid-benzylidene) -7H-benzo [de] -anthracene The yield of was 70%.
C. 유기 발광 화합물(BBA-dimer)의 합성C. Synthesis of Organic Light Emitting Compound (BBA-dimer)
하기 반응식 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단계 A에서 얻어진 7-(4-브로모-벤질리덴)-7H-벤조[데]안트라센 3.3g(8.64mmol), 상기 단계 B에서 얻어진 7-(4-보로닉산-벤질리덴)-7H-벤조[데]-안트라센 3.61g(10.37mmol), Pd(PPh3)4 0.36g(0.3mmol) 및 2M Na2CO3 수용액 6.5ml을 톨루엔 24ml와 에탄올 4ml의 혼합용액에 넣고, 90℃에서 8시간 동안 반응시킨 다음, 생성된 고체를 여과(filtering)하고, 메틸렌클로라이드 용액으로 세척하여, 유기 발광 화합물을 75%의 수율로 합성하였다.As shown in Scheme 3 below, 3.3 g (8.64 mmol) of 7- (4-bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene obtained in Step A, 7- (4-boro obtained in Step B) Nixane-benzylidene) -7H-benzo [de] -anthracene 3.61 g (10.37 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.36 g (0.3 mmol) and 6.5 ml of 2M Na 2 CO 3 aqueous solution were mixed with 24 ml of toluene and 4 ml of ethanol. The solution was placed in a solution, reacted at 90 ° C. for 8 hours, and then the resulting solid was filtered and washed with a methylene chloride solution to synthesize an organic light emitting compound in a yield of 75%.
[실시예 2] 유기 발광 화합물(Spiro-BBA)의 합성 Example 2 Synthesis of Organic Light Emitting Compound (Spiro-BBA)
2-브로모-스피로-9,9-플루오렌 0.5g (1.26mmol), Pd(PPh3)4 0.072g 및 (t-Bu)3P 0.05g을 디메틸에테르(DME) 20ml에 녹이고, 상온에서 30분 동안 교반한 다음, 하기 반응식 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 단계 B에서 얻어진 7-(4-보로닉산-벤질리덴)-7H-벤조[데]-안트라센 0.57g (1.51mmol)을 천천히 투입하고, 2M Na2CO3 수용액 0.6ml을 첨가한 다음, 밤새 환류(reflux)시켰다. 반응이 완료된 후, 반응액의 온도를 상온으로 낮추고, 에틸아세테이트(EA)/헥산(Hexane) 용출액으로 컬럼크로마토그래피를 수행하여 연한 녹색의 목적 화합물(고체)을 80%의 수율로 수득하였다. 0.5 g (1.26 mmol) of 2-bromo-spiro-9,9-fluorene, 0.072 g of Pd (PPh 3 ) 4 and 0.05 g of (t-Bu) 3 P are dissolved in 20 ml of dimethyl ether (DME), and at room temperature. After stirring for 30 minutes, 0.57 g (1.51 mmol) of 7- (4-boronic acid-benzylidene) -7H-benzo [de] -anthracene obtained in Step B of Example 1, as shown in Scheme 4 below. Was slowly added, 0.6 ml of a 2M Na 2 CO 3 aqueous solution was added, and then refluxed overnight. After the reaction was completed, the temperature of the reaction solution was lowered to room temperature, and column chromatography was performed with ethyl acetate (EA) / hexane (Hexane) eluent to obtain a pale green target compound (solid) in a yield of 80%.
[실시예 3] 유기 발광 화합물(BBA-diphenyl amine)의 합성 Example 3 Synthesis of Organic Light Emitting Compound (BBA-diphenyl amine)
하기 반응식 5에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 단계 A에서 얻어진 7-(4-브로모-벤질리덴)-7H-벤조[데]안트라센 0.48g(1.25mmol), 디페닐아민 0.25g (1.50mmol), 및 (CH3)3CONa 0.14g(1.5mmol)을 o-크실렌(xylene) 20ml에 용해시킨 다음, 상온에서 5분 동안 교반하였다. 다음으로, Pd(OAc)2 0.02g(0.07mmol) 및 트리-t-부틸포스핀 0.056g(0.28mmol)을 첨가하고, 5시간 동안 환류시킨 다음, 반응이 완료되면, 물과 메틸렌클로라이드(MC)를 첨가하여 반응을 중단(quenching)하고, 추출한 다음, 에틸아세테이트(EA)/헥산(Hexane) 용출액으로 컬럼크로마토그래피를 수행하여 연한 노란색의 목적 화합물(고체)을 60%의 수율로 수득하였다. As shown in Scheme 5 below, 0.48 g (1.25 mmol) of 7- (4-bromo-benzylidene) -7H-benzo [de] anthracene obtained in Step A of Example 1, 0.25 g (1.50) of diphenylamine mmol), and 0.14 g (1.5 mmol) of (CH 3 ) 3 CONa were dissolved in 20 ml of o-xylene and stirred at room temperature for 5 minutes. Next, 0.02 g (0.07 mmol) of Pd (OAc) 2 and 0.056 g (0.28 mmol) of tri-t-butylphosphine were added and refluxed for 5 hours, and when the reaction was completed, water and methylene chloride (MC) were added. ) Was added to quench the reaction, followed by extraction, and then subjected to column chromatography with ethyl acetate (EA) / hexane (Hexane) eluent to give the title compound (solid) as a pale yellow in 60% yield.
[실시예 4] 유기 발광 다이오드의 제조 Example 4 Fabrication of Organic Light Emitting Diode
인듐틴옥사이드(ITO)가 코팅된 유리 기판을 초음파 세정하고, 다시 탈이온수로 세정한 후, 톨루엔 기체로 탈지하고 건조하였다. 다음으로, 상기 ITO 전극 상부에 m-MTDATA를 500Å두께로 진공 증착하여 정공주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상부에 α-NPD을 200Å두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층의 상부에 실시예 1에서 합성한 유기 발광 화합물을 호스트로서 300Å 두께로 증착한 다음, 전자 수송층으로서 Alq3를 200Å 두께로 증착하였다. 상기 전자 수송층 상부에 10Å의 두께로 LiF를 진공 증착하여 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층의 상부에 1200Å두께로 Al을 증착하여 음극을 형성하여 유기 발광 다이오드를 제조하였다. 제조된 유기 발광 다이오드의 발광 색좌표는 (0.19, 0.24)였고, 발광 효율은 10mA/cm2에서 1.54cd/A로서, 제조된 유기 발광 다이오드는 고품위의 청색 발광을 하며, 우수한 발광 효율을 나타내었다.The glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) was ultrasonically cleaned, washed again with deionized water, then degreased with toluene gas and dried. Next, a hole injection layer was formed by vacuum evaporation of m-MTDATA on the ITO electrode at a 500 kW thickness, and a hole transport layer was formed by vacuum evaporation of α-NPD at a thickness of 200 kW on the hole injection layer. The organic light emitting compound synthesized in Example 1 was deposited on the hole transport layer to a thickness of 300 kHz as a host, and then Alq3 was deposited to a thickness of 200 Å as the electron transport layer. An electron injection layer was formed by vacuum depositing LiF to a thickness of 10 μm on the electron transport layer, and then an Al was deposited to a thickness of 1200 μm on the electron injection layer to form a cathode, thereby manufacturing an organic light emitting diode. The light emitting color coordinates of the manufactured organic light emitting diodes were (0.19, 0.24), and the light emitting efficiency was 1.54 cd / A at 10 mA / cm 2. The organic light emitting diodes produced high quality blue light, and showed excellent light emitting efficiency.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 내열성, 열적 안정성 및 발광 효율이 우수할 뿐만 아니라, 치환체에 따라 고품위 및 다양한 파장의 청색 발광을 나타내는 장점이 있다. 본 발명에 따른 유기 발광 화합물은 칼라(Full Color) 유기 발광 다이오드의 제작에 유용하며, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor), 포토다이오드(Photodiode), 광전지(Photovoltanic cell, Solar Cell), 유기 레이저(Organic Laser), 레이저 다이오드(Laser Diode) 등의 각종 유기 반도체 소자에 광범위하게 적용될 수 있다.As described above, the organic light emitting compound according to the present invention is not only excellent in heat resistance, thermal stability and luminous efficiency, but also has an advantage of displaying blue light of high quality and various wavelengths depending on substituents. The organic light emitting compound according to the present invention is useful for the production of full color organic light emitting diodes, and is a field effect transistor, a photodiode, a photovoltaic cell, a solar cell, and an organic laser. It can be widely applied to various organic semiconductor devices such as a laser and a laser diode.
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