KR20070103529A

KR20070103529A - 디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자

Info

Publication number: KR20070103529A
Application number: KR1020060035186A
Authority: KR
Inventors: 박찬석; 강상욱; 정재호; 이종찬
Original assignee: 주식회사 동진쎄미켐
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-10-24
Also published as: KR101307497B1; WO2007119998A1

Abstract

본 발명은 디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 디이미다졸계 화합물은 청색 발광 특성 및 홀 전달 특성이 우수하며, 동시에 청색 발광 재료로 사용하거나 적색, 녹색, 청색, 백색 등과 같은 다양한 인광 또는 형광 도펀트에 대하여 호스트로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 유기발광소자에 적용하여 고효율 발광이 가능하며, 저전압, 고휘도, 장수명의 특성을 부여할 수 있는 디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것이다.

디이미다졸계 화합물, 유기발광소자, 청색 발광

Description

디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자 {BENZYL DIIMIDAZOLE COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DISPLAY DIVICE}

본 발명은 디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청색 발광 특성 및 홀 전달 특성이 우수하며, 동시에 청색 발광 재료로 사용하거나 적색, 녹색, 청색, 백색 등과 같은 다양한 인광 또는 형광 도펀트에 대하여 호스트로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 유기발광소자에 적용하여 고효율 발광이 가능하며, 저전압, 고휘도, 장수명의 특성을 부여할 수 있는 디이미다졸계 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것이다.

유기발광소자는 일반적으로 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 여기에서 홀 수송층, 발광층, 및 전자 수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.

상기와 같은 구조를 갖는 유기 EL 소자의 구동 원리는 다음과 같다.

먼저, 상기 애노드 및 캐소드간에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 홀은 홀 수송층을 경유하여 발광층에 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자수 송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층의 형광성 분자가 발광함으로서 화상이 형성된다. 이때, 여기상태가 일중항 여기상태를 통하여 기저상태로 떨어지면서 발광하는 것을 형광이라 하며, 삼중항 여기상태를 통하여 기저상태로 떨어지면서 발광하는 것을 인광이라 한다. 상기 형광의 경우 일중항 여기상태의 확률이 25 %(삼중항 상태 75 %)이며, 발광 효율의 한계가 있는 반면 이노강을 사용하면 삼중항 75 %와 일중항 여기상태 25 %까지 이용할 수 있으므로 이론적으로는 내부 양자 효율 100 %까지도 가능하다.

한편, 스핀-퀘도 결합이 큰 Ir, Pt와 같은 무거원 원소를 중심에 갖는 인광 색소인 It(ppy)₃와 PtOEP를 도판트로 사용하여 삼중항 상태(인광)에서도 효과적으로 빛을 내도록 함으로서 녹색과 적색의 고효율 유기발광소자를 개발했다. 이때, 호스트로서 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl)를 사용하였다.

그러나, CBP의 유리전이온도가 100 ℃ 이하로 낮고, 결정화가 쉽게 일어나기 때문에 상기 유기발광소자의 수명은 150 시간 이하로 짧기 때문에 상업적 사용측면에서 볼 때 불충분하다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 청색 발광 특성 및 홀 전달 특성이 우수하며, 동시에 청색 발광 재료로 사용하거나 적색, 녹색, 청색, 백색 등과 같은 다양한 인광 또는 형광 도펀트에 대하여 호스트로 사용할 수 있는 디이미다졸계 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 디이미다졸계 화합물을 유기발광소자에 적용하여 고효율 발광이 가능하며, 저전압, 고휘도, 장수명의 특성을 부여할 수 있는 유기발광소자, 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물을 제공한다.

[화학식 1]

R-X

상기 화학식 1에서,

R은

이고,

X는 탄소수 1 내지 50의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기, 또는 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 복소환기이다.

또한 본 발명은 상기 디이미다졸계 화합물로 형성된 유기발광소자의 유기박막층을 제공한다.

또한 본 발명은 애노드와 캐소드 사이에 하나 이상의 유기박막층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 상기 유기박막층을 적어도 1 개층 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 유기발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물은 청색 발광 특성 및 홀 전달 특성이 우수하며, 청색 발광 재료 및 인광, 형광 호스트 재료로 사용하기에 적합하다.

상기 화학식 1의 식에서 -X-는 탄소수 1 내지 50의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기, 또는 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 복소환기일 수 있으며, 상기 탄소수 1 내지 50의 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있으며, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 인돌, 아지인돌, 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 탄소수 1 내지 50의 알케닐기, 탄소수 1 내지 50의 알키닐기, 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 탄소수 7 내지 50의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 또는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있으며, 이 중 2 이상은 서로 결합 및 융합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.

또한, 상기에서 비치환된 아릴기는 단독 또는 조합하여 사용되어 하나 이상의 고리를 포함하는 탄소수 6 내지 50의 카보사이클 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 팬던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합될 수 있다. 상기 아릴은 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸과 같은 방향족 라디칼을 포함하며, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

또한 상기 비치환된 헤테로고리기는 N, O, P, 또는 S 중에서 선택된 1, 2, 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 C인 고리원자수 6 내지 50의 1가 모노사이클릭 또는 비사이클릭 방향족 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로 아릴기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

또한, 상기 비치환된 복소환기란 상기 정의된 바와 같이 아릴기 또는 헤테로고리기를 이루는 2 이상의 고리가 서로 융합한 형태의 고리형 모이어티를 의미하며, 상기 복소환기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

더욱 바람직하게, 상기 화학식 1의 식에서 -X-는

,

,

,

,

,

,

, 또는

인 것이 좋다.

본 발명의 디이미다졸계 화합물의 바람직한 구체적인 예는 하기 화학식 1-1 내지 1-8의 화합물이 있다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

[화학식 1-3]

[화학식 1-4]

[화학식 1-5]

[화학식 1-6]

[화학식 1-7]

[화학식 1-8]

상기와 같은 본 발명의 디이미다졸계 화합물은 이미다졸과 수산화포타슘을 반응시킨 후, 상기 반응 용액에 디브로모메틸을 가지는 화합물을 첨가하여 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 이때, 상기 디브로모메틸로는 4,4'-비스(디브로모메틸)비페닐, 1,4-비스(디브로모메틸)벤젠, 1,3,5-트리스(브로모메틸)벤젠, 또는 2,4,6-트리스(디브로모메틸)-1,3,5-트라이진 등을 사용할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 디이미다졸계 화합물은 하기 반응식 1 내지 4의 방법 으로 제조할 수 있으나, 이는 본 발명에 따른 디이미다졸계 화합물의 일예에 대한 반응식일 뿐 디이미다졸계 화합물의 제조방법이 하기 반응식에 한정되는 것은 아니다.

[반응식 1]

[반응식 2]

[반응식 3]

[반응식 4]

또한 본 발명은 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물로 형성된 유기발광소자의 유기박막층 및 이 유기박막층을 적어도 1 개층 이상 포함하는 유기발광소자를 제공하는 바, 상기 유기발광소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

일반적인 유기발광소자는 애노드(anode)와 캐소드(cathod) 사이에 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등의 유기박막층을 1 개 이상 포함할 수 있다.

먼저, 기판 상부에 높은 일함수를 갖는 애노드(anode) 전극용 물질을 증착시켜 애노드를 형성한다. 이때, 상기 기판은 통상의 유기발광소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있으며, 특히 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면평활성, 취급용이성, 및 방수성이 우수한 유기기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용하는 것이 좋다. 또한, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO) 등을 사용할 수 있다. 상기 애노드 전극용 물질은 통상의 애노드 형성방법에 의해 증착할 수 있으며, 구체적으로 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 증착할 수 있다.

그 다음, 상기 애노드 전극 상부에 정공주입층(HIL) 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 방법에 의해 형성할 수 있지만, 균일한 막질을 얻기 쉽고, 또한 핀정공이 발생하기 어렵다는 등의 점에서 진공증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 진공증착법에 의해 정공주입층을 형성하는 경우 그 증착조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 정공주입층의 구조 및 열적특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 50∼500 ℃의 증착온도, 10^-8∼10^-3 torr의 진공도, 0.01∼100 Å/sec의 증착속도, 10 Å∼5 ㎛의 막두께 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.

상기 정공주입층 물질은 특별히 제한되지 않으며, 미국특허 제4,356,429호에 개시된 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 스타버스트형 아민 유도체류인 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB(Advanced Material, 6, p677(1994)) 등의 정공주입층 물질로 사용할 수 있다.

다음으로 상기 정공주입층 상부에 정공수송층(HTL) 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 형성할 수 있지만, 균일한 막질을 얻기 쉽고, 핀정공이 발생하기 어렵다는 점에서 진공증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 진공증착법에 의해 정공수송층을 형성하는 경우 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다.

또한, 상기 정공수송층 물질은 특별히 제한되지는 않으나, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물을 사용하거나, 정공수송층에 사용되고 있는 통상의 공지 물질 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 정공수송층 물질은 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물 이외에 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N.N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상의 아민 유도체 등이 사용될 수 있다.

그 후, 상기 정공수송층 상부에 발광층(EML) 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법에 의해 형성할 수 있지만, 균일한 막질을 얻기 쉽고, 핀정공이 발생하기 어렵다는 점에서 진공증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 진공증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다. 또한, 상기 발광층 재료는 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독으로 사용하거나 또는 호스트로 사용할 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물을 발광 호스트로 사용하는 경우, 인광 또는 형광 도펀트를 함께 사용하여 발광층을 형성할 수 있다. 이때, 형광 도펀트로는 이데미츠사(Idemitsu사)에서 구입 가능한 IDE102 또는 IDE105를 사용할 수 있으며, 인광 도펀트로는 녹색 인광 도판트 Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine) iridium), 청색 인광 도펀트인 F2Irpic(iridium(Ⅲ)bis[4,6-di- fluorophenyl)-pyridinato-N,C2']picolinate), UDC사의 적색 인광 도펀트 RD61 등이 공통 진공증착(도핑) 될 수 있다.

도펀트의 도핑농도는 특별히 제한되지 않으나, 호스트 대비 100 중량부 대비 도펀트의 농도는 0.01∼15 중량부인 것이 바람직하다. 만약 도펀트의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우에는 도펀트량이 충분치 못하여 발색이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 있으며, 15 중량부를 초과할 경우에는 농도 소광 현상으로 인해 효율이 급격히 감소된다는 문제점이 있다. 발광층에 인광 도펀트와 함께 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층(HTL)으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공억제재료(HBL)를 추가로 진공증착법 또는 스핀코팅법에 의해 적층시키는 것이 바람직하다. 이때 사용 할 수 있는 정공억제물질은 특별히 제한되지는 않으나, 정공억제재료로 사용되고 있는 공지의 것에서 임의의 것을 선택해서 이용할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 또는 일본특개평 11-329734(A1)에 기재되어 있는 정공억제재료 등을 들 수 있으며, 대표적으로 Balq, 페난트롤린(phenanthrolines)계 화합물(예: UDC사 BCP) 등을 사용할 수 있다.

상기와 같이 형성된 발광층 상부에는 전자수송층(ETL) 재료를 형성되는데, 이때 상기 전자수송층은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성되며, 특히 진공증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전자수송층 재료는 전자주입전극(Cathode)으로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 그 종류가 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3)을 사용할 수 있다. 또한, 전자수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자주입층(EIL)이 적층될 수 있으며, 전자주입층 물질로는 LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.

또한, 상기 전자수송층(ETL)의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위에서 선택하는 것이 좋다.

그 뒤, 상기 전자수송층 상부에 전자주입층(EIL) 물질을 형성할 수 있으며, 이때 상기 전자수송층은 통상의 전자주입층 물질을 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 등의 방법으로 형성되며, 특히 진공증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

마지막으로 전자주입층 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법에 의해 형성하고 음극(cathode)으로 사용한다. 여기서 캐소드 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 있다. 또한 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수도 있다.

본 발명의 유기발광소자는 애노드(anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL), 캐소드(cathode) 구조 의 유기발광소자 뿐만 아니라, 다양한 구조의 유기발광소자의 구조가 가능하며, 필요에 따라 한층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 따라 형성되는 유기박막층의 두께는 요구되는 정도에 따라 조절할 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 1,000 ㎚이며, 더욱 바람직하게는 20 내지 150 ㎚인 것이 좋다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1. 4,4'-비스(디(1H-디이미다졸-1-일)메틸)비스페닐(4,4'-(bis(di(1H-dimidazol-1-yl)methyl)bisphenyl) 제조

상기 반응식 1에 따라 디메틸설폭사이드(DMSO) 40 mL를 투입한 플라스크에 이미다졸 1.36 g(20 mmol)을 넣은 후, 수산화포타슘 1.24 g(22 mmol)을 상온에서 적가하고 18∼20 ℃ 온도에서 30 분간 반응시켰다. 이 용액에 4,4'-비스(디브로모메틸)비페닐(4,4'-bis(dibromomethyl)bisphenyl) 2.46 g(5 mmol)을 0 ℃에서 천천히 적가하고, 상온에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응 후 플라스크에 있는 용액을 분별깔때기에 넣고 증류수 300 mL와 클로로포름 50 mL를 넣어 유기층만 추출하고, 이 과정을 5 회 더욱 반복하였다. 상기 추출한 클로로포름을 다시 증류수와 같이 넣고 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출하였으며, 상기 과정을 2 회 반복하였다. 그 다음, 클로로포름에 황산마그네슘을 넣어 수분을 제거하고 걸러 클로로포 름을 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 분리하여 최종 4,4'-비스(디(1H-디이미다졸-1-일)메틸)비스페닐을 제조하였다.

실시예 2. 1,4-비스(디(1H-이미다졸-1-일)메틸)벤젠(1,4-bis(di(1H-imidazol-1-yl)methyl)benzene) 제조

상기 반응식 1에 따라 디메틸설폭사이드(DMSO) 40 mL를 투입한 플라스크에 이미다졸 1.36 g(20 mmol)을 넣은 후, 수산화포타슘 1.24 g(22 mmol)을 상온에서 적가하고 18∼20 ℃ 온도에서 30 분간 반응시켰다. 이 용액에 1,4-비스(디브로모메틸)벤젠(1,4-bis(dibromomethyl)benzene) 2.10 g(5 mmol)을 0 ℃에서 천천히 적가하고, 상온에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응 후 플라스크에 있는 용액을 분별깔때기에 넣고 증류수 300 mL와 클로로포름 50 mL를 넣어 유기층만 추출하고, 이 과정을 5 회 더욱 반복하였다. 상기 추출한 클로로포름을 다시 증류수와 같이 넣고 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출하였으며, 상기 과정을 2 회 반복하였다. 그 다음, 클로로포름에 황산마그네슘을 넣어 수분을 제거하고 걸러 클로로포름을 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 분리하여 최종 1,4-비스(디(1H-디이미다졸-1-일)메틸)벤젠을 제조하였다.

실시예 3. 1,3,5-트리스(디(1H-이미다졸-1-일)메틸)벤젠(1,3,5-tris(di(1H-imidazol-1-yl)methyl)benzene) 제조

상기 반응식 1에 따라 디메틸설폭사이드(DMSO) 40 mL를 투입한 플라스크에 이미다졸 1.36 g(20 mmol)을 넣은 후, 수산화포타슘 1.24 g(22 mmol)을 상온에서 적가하고 18∼20 ℃ 온도에서 30 분간 반응시켰다. 이 용액에 1,3,5-트리스(디브 로모메틸)벤젠(1,3,5-tris(dibromomethyl)benzene) 1.98 g(3.33 mmol)을 0 ℃에서 천천히 적가하고, 상온에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응 후 플라스크에 있는 용액을 분별깔때기에 넣고 증류수 300 mL와 클로로포름 50 mL를 넣어 유기층만 추출하고, 이 과정을 5 회 더욱 반복하였다. 상기 추출한 클로로포름을 다시 증류수와 같이 넣고 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출하였으며, 상기 과정을 2 회 반복하였다. 그 다음, 클로로포름에 황산마그네슘을 넣어 수분을 제거하고 걸러 클로로포름을 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 분리하여 최종 1,3,5-트리스(디(1H-디이미다졸-1-일)메틸)벤젠을 제조하였다.

실시예 4. 2,4,6-트리스(디(1H-이미다졸-1-일)메틸)-1,3,5-트리아진(2,4,6-tris(di(1H-imidazol-1-yl)methyl)-1,3,5-triazine) 제조

상기 반응식 1에 따라 디메틸설폭사이드(DMSO) 40 mL를 투입한 플라스크에 이미다졸 1.36 g(20 mmol)을 넣은 후, 수산화포타슘 1.24 g(22 mmol)을 상온에서 적가하고 18∼20 ℃ 온도에서 30 분간 반응시켰다. 이 용액에 2,4,6-트리스(디브로모메틸)-1,3,5-트리아진(2,4,6-tris(dibromomethyl)-1,3,5-triazine) 1.99 g(3.33 mmol)을 0 ℃에서 천천히 적가하고, 상온에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응 후 플라스크에 있는 용액을 분별깔때기에 넣고 증류수 300 mL와 클로로포름 50 mL를 넣어 유기층만 추출하고, 이 과정을 5 회 더욱 반복하였다. 상기 추출한 클로로포름을 다시 증류수와 같이 넣고 분별깔때기를 이용하여 유기층만을 추출하였으며, 상기 과정을 2 회 반복하였다. 그 다음, 클로로포름에 황산마그네슘을 넣어 수분을 제거하고 걸러 클로로포름을 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 분 리하여 최종 2,4,6-트리스(디(1H-디이미다졸-1-일)메틸)-1,3,5-트리아진을 제조하였다.

본 발명에 따른 디이미다졸계 화합물은 청색 발광 특성 및 홀 전달 특성이 우수하며, 동시에 청색 발광 재료로 사용하거나 적색, 녹색, 청색, 백색 등과 같은 다양한 인광 또는 형광 도펀트에 대하여 호스트로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 유기발광소자에 적용하여 고효율 발광이 가능하며, 저전압, 고휘도, 장수명의 특성을 부여할 수 있는 효과가 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 디이미다졸계 화합물:

[화학식 1]

R-X

상기 화학식 1에서,

R은
이고,

X는 탄소수 1 내지 50의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 아릴기, 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 헤테로고리기, 또는 탄소수 6 내지 50의 치환 또는 비치환된 복소환기인 것을 특징으로 하는 디이미다졸계 화합물.
제1항에 있어서,

상기 화학식 1의 X가
,
,
,
,
,
,
, 또는
인 것을 특징으로 하는 디이미다졸계 화합물.
제1항에 있어서,

상기 화합물이 하기 화학식 1-1 내지 1-8로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 디이미다졸계 화합물:

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

[화학식 1-3]

[화학식 1-4]

[화학식 1-5]

[화학식 1-6]

[화학식 1-7]

[화학식 1-8]
이미다졸과 수산화포타슘을 반응시킨 후, 상기 반응 용액에 디브로모메틸을 가지는 화합물을 첨가하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 제1항 기재의 디이미다졸계 화합물의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 디브로모메틸이 4,4'-비스(디브로모메틸)비페닐, 1,4-비스(디브로모메틸)벤젠, 1,3,5-트리스(브로모메틸)벤젠, 또는 2,4,6-트리스(디브로모메틸)-1,3,5-트라이진인 것을 특징으로 하는 디이미다졸계 화합물의 제조방법.
제1항 기재의 디이미다졸계 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 유기박막층.
제6항에 있어서,

상기 유기박막층이 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 또는 발광층(EML)인 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 유기박막층.
애노드와 캐소드 사이에 하나 이상의 유기박막층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 제6항 기재의 유기박막층을 적어도 1 개층 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
제8항 기재의 유기발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.