KR20090005128A - 신규 화합물 및 그것을 이용한 유기 발광 소자 - Google Patents

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마사시 하시모토
케이지 오키나카
치카 네기시
아키히토 사이토
타카오 타키구치
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Abstract

신규의 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물은 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치 내지 9번 위치의 어느 것에 3환 이상인 축합환 방향족기를 적어도 1개 함유하는 분자 구조를 가진다. 또, 유기 발광 소자는 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극과 유기 화합물로 이루어진 층을 포함하되, 상기 층은 이하의 구조식으로 표시되는 화합물을 함유한다. 또한, 유기 발광 소자는 상기 층이 발광층인 것을 특징으로 한다:
Figure 112008075742478-PCT00050
.

Description

신규 화합물 및 그것을 이용한 유기 발광 소자{NOVEL COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE USING THE COMPOUND}
본 발명은 신규 화합물 및 해당 화합물을 이용한 유기 발광 소자에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 상기 신규 화합물을 발광층에 이용한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는, 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 삽입된, 형광성 유기 화합물 또는 인광성 유기 화합물을 함유하는 박막을 포함한다. 각 전극으로부터 전자 및 정공이 주입된다. 그 결과, 유기 발광 소자는 형광성 유기 화합물 또는 인광성 유기 화합물의 여기자를 생성시킨다. 상기 소자는 이 여기자가 기저 상태로 돌아올 때에 방사되는 광을 이용한다. 유기 발광 소자에 있어서의 최근의 진보는 현저하다. 해당 유기 발광 소자는 저인가 전압에서 고휘도를 제공하고, 발광 파장의 다양성 및 고속 응답성을 가지는 박형·경량의 발광 소자화가 가능한 그러한 특징을 가진다. 이 특징은 발광 소자가 광범위한 용도에서 사용될 수 있는 것을 시사한다.
그러나, 종래의 유기 발광 소자는 부가적으로 보다 높은 휘도의 광출력 혹은 보다 높은 전환 효율을 필요로 한다. 또, 상기 유기 발광 소자는 장시간의 사용에 의한 경시 변화나 예를 들어 산소를 함유하는 분위기 기체 혹은 습기에 의한 열화 등의 내구성의 면에서 여전히 많은 문제를 내포한다. 또, 상기 소자가 풀 컬러 디스플레이 등에 응용된 것을 가정한 경우, 색순도가 양호한 청색 광, 녹색 광 및 적색 광의 발광이 필요하다. 그러나, 이러한 발광에 관한 문제도 아직 충분히 해소된 것은 아니다.
또, 벤조[k]플루오란텐 골격을 가진 화합물을 기재한 특허 문헌의 예로는 일본국 공개 특허 평10-189247호 공보, 일본국 공개 특허 제2005-235787호 공보, 일본국 공개 특허 제2000-007587호 공보, 일본국 공개 특허 제2000-007594호 공보 및 일본국 공개 특허 제2005-068087호 공보 등을 들 수 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치 내지 9번 위치의 어느 것에 3환 이상인 축합환 방향족기를 적어도 1개 함유하는 분자 구조로 이루어진 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 화합물을 이용해서 매우 고효율로 매우 고휘도의 광출력을 가지는 유기 발광 소자를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 매우 높은 내구성을 가진 유기 발광 소자를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 비교적 저비용으로 용이하게 제조가능한 유기 발광 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 하기 일반식 I로 표시되는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다:
[일반식 I]
Figure 112008075742478-PCT00001
식 중, R1 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내지만, 단, 적어도 R7, R8 및 R9 중 하나 이상은 3환 이상인 치환 혹은 무치환의 축합환 방향족기를 나타낸다.
또, 본 발명에 따르면, 상기 일반식 I 중의 R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 각각 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 일반식 I 중의 R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 각각 3환 이상인 치환 혹은 무치환의 축합환 방향족기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다.
또, 본 발명에 따르면, 상기 일반식 I 중의 R7은 치환 혹은 무치환의 플루오레닐기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 하기 일반식 II로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다:
[일반식 II]
Figure 112008075742478-PCT00002
식 중,
R1 내지 R6 및 R8 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
R21 및 R22는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고, R21 및 R22는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
R23 및 R24는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내고;
a는 1 내지 3의 정수를 나타내며, b는 1 내지 4의 정수를 나타내고;
R23 및 R24의 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R23들 또는 R24들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 하기 일반식 III으로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다:
[일반식 III]
Figure 112008075742478-PCT00003
식 중,
R1 내지 R6 및 R8 내지 R11은 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
R21, R22, R25 및 R26는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내며, R21, R22, R25 및 R26는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있고;
R23, R24, R27 및 R28은 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
a 및 c는 각각 1 내지 3의 정수를 나타내고, b 및 d는 각각 1 내지 4의 정수를 나타내며;
R23, R24, R27 및 R28 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R23들, R24들, R27들 또는 R28들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 일반식 I 중의 R7은 치환 혹은 무치환의 플루오란테레닐기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다.
또, 본 발명에 따르면, 하기 일반식 IV로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다:
[일반식 IV]
Figure 112008075742478-PCT00004
식 중,
R1 내지 R6 및 R8 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
R29 및 R30는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
e는 1 내지 5의 정수를 나타내고, f는 1 내지 4의 정수를 나타내며;
R29 및 R30 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R29들 또는 R30들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하기 일반식 V로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물이 제공된다:
[일반식 V]
Figure 112008075742478-PCT00005
식 중,
R1 내지 R6 및 R8 내지 R11은 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
R29 내지 R32는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
e 및 g는 각각 1 내지 5의 정수를 나타내고, f 및 h는 각각 1 내지 4의 정수를 나타내며;
R29, R30, R31 및 R32 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R29들, R30들, R31들 또는 R32들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
상기 일반식 I, II, III, IV 및 V에 있어서의 치환기의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예는 단지 대표예이며, 본 발명은 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 옥틸기, 사이클로헥실기, 트라이플루오로메틸기 등을 들 수 있다.
아릴기의 예로서는, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 플루오란테닐기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기 등을 들 수 있다.
복소환기로서는, 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 티아졸릴기, 티아다이아졸릴기 등을 들 수 있다.
치환 아미노기로서는, 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이벤질아미노기, 다이페닐아미노기, 다이톨릴아미노기, 다이아니솔아미노기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있다.
3환 이상인 축합환 방향족기로서는, 플루오레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 벤조플루오란테닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기, 크리세닐기 등을 들 수 있다.
4환 이상인 축합환 방향족 골격으로서는, 피렌 골격, 플루오란텐 골격, 벤조플루오란텐 골격, 테트라센 골격, 트라이페닐렌 골격, 크리센 골격 등을 들 수 있다.
상기 치환기가 가질 수도 있는 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기; 페닐기, 바이페닐기 등의 아릴기; 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기 등의 복소환기; 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이벤질아미노기, 다이페닐아미노기, 다이톨릴아미노기, 다이아니솔아미노기 등의 아미노기; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자 등을 들 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극; 및 해당 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물 층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층은 상기 일반식 I로 표시되는 화합물을 적어도 1종 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 유기 화합물층이 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다. 또, 본 발명에 의하면, 상기 발광층이 호스트와 게스트를 포함하는 적어도 2종의 화합물로 구성되는 유기 발광 소자가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극; 및 1쌍의 전극 사이에 배치된 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층은 벤조[k]플루오란텐 골격을 가지는 제1 화합물과 상기 제1 화합물보다 에너지 갭이 큰 4환 이상인 축합환 방향족 골격을 가지는 제2 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또, 상기 4환 이상인 축합환 방향족 골격이 피렌 골격 또는 플루오란텐 골격인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또한, 상기 제1 화합물이 상기 일반식 I로 표시되는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물이 동일한 축합환 방향족 골격을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또한, 상기 축합환 방향족 골격이 플루오렌 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
또, 상기 1쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광하는 전계 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 화합물은 높은 유리 전이 온도를 가지며, 또, 본 발명의 화합물을 발광층의 호스트 또는 게스트에 이용하는 본 발명의 발광소자는, 색순도가 양호한 고효율 발광을 실현할 수 있다. 또, 상기 소자는 높은 열적 안정성을 갖고, 종래 이용되고 있는 화합물을 이용할 경우보다 긴 기간 고휘도를 유지하므로, 우수한 소자이다.
본 발명의 추가의 특성은 첨부 도면을 참조한 이하의 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
유기 발광 소자에 있어서의 발광층이 캐리어 수송성의 호스트 재료와 게스트로 이루어진 경우, 발광을 위한 주된 과정은 이하의 몇개의 단계를 포함한다.
1. 발광층 내에서의 전자 혹은 정공의 수송;
2. 호스트 재료의 여기자의 생성;
3. 호스트 재료 분자 간의 여기 에너지 전달.
4. 호스트 재료로부터 게스트로의 여기 에너지의 이동.
각 단계에 있어서의 바람직한 에너지 이동 및 발광은 다양한 실활(deactivation) 단계와 경쟁적으로 일어난다.
유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 발광 중심 재료 그 자체의 발광 양자수율이 클 필요가 있는 것은 말할 필요도 없다. 그러나, 호스트 분자와 호스트 분자 사이 혹은 호스트 분자와 게스트 분자 사이의 에너지 이동이 어떻게 효율적으로 수행될 수 있을지도 큰 관건이 된다. 또, 통전에 의한 발광 열화는 현재 그 열화의 원인은 분명하지 않지만, 적어도 발광 중심 재료 그 자체 또는 그 발광 중심 재료의 주변 분자에 의한 발광재료의 환경 변화에 관련된 것으로 상정된다.
이상의 내용을 감안해서, 본 발명자들은 여러 가지의 검토를 실시한 결과, 상기 일반식 I로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트 또는 게스트로서 이용한 소자가 고효율로 발광하고, 긴 기간 동안 고휘도를 유지하여, 통전으로 인한 발광 열화가 작은 것을 찾아내었다.
통전으로 인한 발광 열화의 원인의 하나로서, 발광층의 박막 형상의 열화를 들 수 있다. 이 박막 형상의 열화는 예를 들어 소자 구동 환경의 온도, 소자 구동시의 발열 등에 의한 유기 박막의 결정화에 기인할 수도 있다. 이 결정화는, 박막용 재료의 유리 전이 온도의 낮음에 유래될 수 있어, 유기 EL재료는 높은 유리 전이 온도를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 상기 일반식 I로 표시되는 화합물은 높은 유리 전이 온도를 가지므로, 해당 화합물로부터 유기 발광 소자의 내구성의 개선을 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 화합물에 대해서 설명한다.
벤조[k]플루오란텐은 희박 용액 중에서의 양자수율이 1.0인 화합물로서 알려져 있다(J. Photochem. 18, 9-17(1982)). 그러나, 이 화합물은 매우 농도 소광하기 쉽고, 벤조[k]플루오란텐 박막은 발광하지 않는다. 그 때문에, 벤조[k]플루오란텐이 유기 EL 소자에 이용될 경우 벤조[k]플루오란텐 자체로부터 높은 효율이 얻어지지 않을 수도 있다. 또, 최대 발광 파장 400 nm를 각각 가진 자외 발광 성분을 다량 함유하고; 이 파장은 벤조[k]플루오란텐을 청색 발광 재료로서 이용하는 데 충분히 최적은 아니다. 벤조[k]플루오란텐이 발광소자 내의 발광재료로서 이용될 경우, 상기 소자는 호스트 재료에 대해서 약 0.1 내지 20 중량%의 비교적 높은 농도의 발광 재료로 도핑된다. 따라서, 발광 재료의 농도가 낮은 상태와 달리, 고체 막 중의 발광 재료의 발광 특성은 매우 중요하다. 또, 상기 화합물이 디스플레이용의 청색 발광 재료로서 사용될 경우, 450 내지 460 nm의 최대 발광 파장을 각각 가진 발광 성분을 다량 가지는 화합물이 고효율인 동시에 색순도가 양호한 청색광을 발광할 것으로 예상된다.
본 발명의 화합물은, 분자 내에 벤조[k]플루오란텐 부위를 1개 가진다. 따라서, 발광소자의 화합물이 분산되어 있는 막 중에서의 벤조[k]플루오란텐 부위가 서로 충돌할 가능성이 저하될 수 있고, 농도 소광이 억제될 수 있으며, 고효율 발광이 기대될 수 있다. 또한, 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치 내지 9번 위치의 어느 것에 비교적 큰 3환 이상인 축합환 방향족기를 도입하므로, 치환기의 입체 장해로 인해 농도 소광의 억제를 기대할 수 있다. 또한, 벤조[k]플루오란텐의 10번 위치 내지 12번 위치의 어느 것에 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기의 존재는, 상기 화합물의 합성 용이성뿐만 아니라 화합물의 안정성도 향상될 수 있다. 또, 특히 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치는 치환기에 의해 큰 입체 장해를 보일 수 있기 때문에, 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치에 3환 이상인 축합환 방향족기를 가지는 화합물이 특히 바람직하다. 또한, 마찬가지로 벤조[k]플루오란텐의 12번 위치도 치환기에 의해 큰 입체 장해를 보일 수 있기 때문에, 벤조[k]플루오란텐의 7번 위치와 12번 위치의 각각에 3환 이상인 축합환 방향족기를 가지는 화합물도 바람직하다. 또, 발광 파장의 관점으로부터, 벤조[k]플루오란텐에 전자를 공여하는 특성으로부터 장파장화를 기대할 수 있다. 또한, 양자 수율의 관점으로부터, 진동자 강도가 큰 3환 이상인 축합환 방향족 구조를 치환기로서 가지는 화합물이 높은 양자 수율을 실현하기 위해서 바람직하다. 또, 각각 3환 이상인 축합환 방향족기 중에서, 플루오레닐기는 해당 기의 9번 위치의 탄소 원자에 부착된 치환기에 의해 입체 장해를 보일 것으로 기대될 수 있기 때문에 특히 바람직한 3환 이상인 축합환 방향족기이다. 또, 벤조[k]플루오란텐이 벤조[k]플루오란텐과 유사한 골격을 가진 플루오란테닐기에 의해 치환된 경우, 얻어지는 화합물의 분자의 최고 점유 분자 궤도(HOMO: highest occupied molecular orbital)와 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: lowest unoccupied molecular orbital)가 분자 전체에 퍼져, 분자의 안정성의 향상을 기대할 수 있기 때문에, 플루오란테닐기도 특히 바람직하다.
또, 전술한 바와 같이, 유기 EL 소자에 이용되는 화합물은 높은 유리 전이 온도를 지닐 것이 요구되고 있다. 일반적으로, 분자량이 큰 재료는 유리 전이 온도가 높다. 벤조[k]플루오란텐에 도입하는 치환기가 페닐기 혹은 톨릴기 등의 작은 방향환으로 제한될 경우, 얻어지는 화합물은 분자량이 작으므로, 높은 유리 전이 온도를 기대할 수 없다. 또, 알킬기만의 도입은, 얻어지는 화합물의 분자량은 증가하지만, 해당 화합물의 유리 전이 온도는 저하해 버릴 수 있다. 따라서, 벤조[k]플루오란텐에 도입하는 치환기로서는, 본 발명에 사용되는 3환 이상인 축합환 방향족기가 유리 전이 온도의 관점으로부터도 바람직하다.
따라서, 본 발명의 화합물은 하기 일반식 I 내지 V로 표시되는 화합물이다:
[일반식 I]
Figure 112008075742478-PCT00006
[일반식 II]
Figure 112008075742478-PCT00007
[일반식 III]
Figure 112008075742478-PCT00008
[일반식 IV]
Figure 112008075742478-PCT00009
[일반식 V]
Figure 112008075742478-PCT00010
식 중, R1 내지 R12, R21 및 R22, R25 및 R26는 각각 독립적으로 수소 원자; 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 옥틸기, 사이클로헥실기, 트라이플루오로메틸기 등의 알킬기; 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 플루오란테닐기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기 등의 아릴기; 또는 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 티아졸릴기, 티아다이아졸릴기 등 복소환기를 나타내며, 단, R7, R8 또는 R9의 적어도 하나는 플루오레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 벤조플루오란테닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기, 크리세닐기 등의 3환 이상인 축합환 방향족기를 나타내고, R10, R11 및 R12의 하나 이상은 각각 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 플루오란테닐기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기 등의 아릴기; 또는 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 티아졸릴기, 티아다이아졸릴기 등의 복소환기를 나타낸다.
R21 및 R22, R25 및 R26는 각각 플루오레닐기의 9번 위치의 탄소 원자의 라디칼에 대한 안정성의 관점으로부터 알킬기를 나타내는 것이 바람직하다. 또, 플루오렌닐기의 9번 위치의 알킬쇄의 길이의 증가는 유리 전이 온도를 저하시킬 수 있다. 따라서, R21 및 R22, R25 및 R26는 각각 메틸기, 에틸기 등의 짧은 탄소쇄를 가진 알킬기를 나타내는 것이 더욱 바람직하다. 또, R21 및 R22, R25 및 R26는 서로 동일하거나 상이할 수 있지만, 해당 화합물의 합성의 용이성의 관점으로부터 서로 동일한 것이 바람직하다.
R23 및 R24, R27 및 R28, R29 내지 R32는 각각 수소 원자; 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 옥틸기, 사이클로헥실기, 트라이플루오로메틸기 등의 알킬기; 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 플루오란테닐기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 트라이페닐레닐기, 페릴레닐기 등의 아릴기; 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 티아졸릴기, 티아다이아졸릴기 등의 복소환기; 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이벤질아미노기, 다이페닐아미노기, 다이톨릴아미노기, 다이아니솔아미노기 등의 아미노기; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자를 나타낸다. a 및 c는 각각 1 내지 3의 정수를 나타내고, b 및 d는 각각 1 내지 4의 정수를 나타내며, e 및 g는 각각 1 내지 5의 정수를 나타내고, f 및 h는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. R23 및 R24, R27 및 R28, 그리고 R29 내지 R32 중의 어느 하나의 개수가 2개 이상 존재할 경우, R23들, R24들, R27들, R28들, R29들, R30들, R31들 또는 R32들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이하, 본 발명에 이용되는 유기 화합물의 구조식의 구체예를 이하에 나타낸다. 단, 이들 예는 단지 대표예일 뿐, 본 발명은 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008075742478-PCT00011
Figure 112008075742478-PCT00012
Figure 112008075742478-PCT00013
Figure 112008075742478-PCT00014
Figure 112008075742478-PCT00015
Figure 112008075742478-PCT00016
Figure 112008075742478-PCT00017
Figure 112008075742478-PCT00018
Figure 112008075742478-PCT00019
다음에, 본 발명의 유기 발광 소자에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 유기 발광 소자는, 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극과 해당 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하되, 상기 유기 화합물층은 상기 일반식 I로 표시되는 화합물을 함유한다.
본 발명의 유기 발광 소자는, 상기 유기 화합물층에 부가해서 다른 유기 화합물층을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층은 상기 일반식 I로 표시되는 화합물에 부가해서 다른 화합물을 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기 화합물을 각각 함유하는 층 중에서 적어도 발광층이 상기 화합물의 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 또, 발광층이 호스트와 게스트를 포함하는 2종 이상의 화합물로 이루어진 유기 발광 소자에 있어서, 해당 호스트 또는 게스트는 상기 화합물인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 사용되는 바와 같은 "게스트"란 용어는, 유기 발광 소자의 발광 영역에 있어서 정공과 전자 간의 재결합에 응해서 주로 광을 발하는 화합물이다. 게스트는 발광 영역을 형성하는 다른 화합물(호스트) 내에 혼입된다.
게스트로서 이용되는 본 발명에 의한 상기 일반식 I로 표시되는 화합물의 함유량은 50 중량% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 이상 30 중량% 이하이며, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이상 15 중량% 이하이다.
호스트로서 이용되는 본 발명에 의한 상기 일반식 I로 표시되는 화합물의 함유량은 50 중량% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 70 중량% 이상 99.9 중량% 이하이며, 특히 바람직하게는, 85 중량% 이상 99.9 중량% 이하이다.
한편, 본 발명에 따른 상기 일반식 I로 표시되는 화합물을 호스트 화합물로서 이용할 경우, 게스트는 특히 제한은 없고, 예를 들어, 원하는 발광색 등에 따라서 후술하는 화합물 등을 적절하게 이용할 수 있다. 또, 발광층에는 게스트와 함께 필요에 따라서, 정공 수송성 화합물, 전자 수송성 화합물 등을 도핑시킬 수 있다.
유기 화합물층 중 발광층에만 본 발명의 화합물을 이용해도 되지만, 필요에 따라서, 발광층에 부가해서, 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 장벽층에도 본 발명의 화합물을 이용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에 있어서는, 상기 일반식 I로 표시되는 화합물을 진공 증착법이나 용액 도포법에 의해 양극과 음극 사이에 형성한다. 그 유기층의 두께는 10㎛보다 얇고, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상 0.5㎛ 이하일 수 있다.
도 1 내지 도 6은 각각 본 발명의 유기 발광 소자의 바람직한 예를 나타낸다.
우선, 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4), 정공 수송층(5), 전자 수송층(6), 정공 수송층(7) 및 정공/여기자 차단층(8)이 구비되어 있다.
도 1은 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 유기 발광 소자는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)이 이 순서로 설치된 구성을 가진다. 본 실시예에서는, 정공 수송성, 전자 수송성 및 발광성의 특성을 모두 가진 화합물을 포함하거나, 또는, 각각의 특성을 가진 화합물을 포함하는 발광 장치가 유용하다.
도 2는 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 유기 발광 소자는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 수송층(5), 전자 수송층(6) 및 음극(4)를 이 순서로 설치한 구성을 가진다. 이 실시예에 있어서는 이하의 경우가 유용하다. 즉, 재료가 정공 수송성과 전자 수송성의 적어도 하나를 가진 발광 물질이 각 층에 이용되고, 또, 상기 발광 물질은 발광성이 없는 정공 수송 물질 혹은 전자 수송 물질과 조합해서 이용된다. 이 경우, 발광층(3)은 정공 수송층(5) 혹은 전자 수송층(6)으로 형성된다.
도 3은 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 유기 발광 소자는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 수송층(5), 발광층(3), 전자 수송층(6) 및 음극(4)이 이 순서로 설치된 구성을 가진다. 이 유기 발광 소자는 캐리어 수송 기능과 발광 기능이 분리된 것이다. 이 소자는 정공 수송성, 전자 수송성 또는 발광성의 각 특성을 가진 화합물과 적절하게 조합해서 이용됨으로써, 이용되는 재료 선택의 자유도가 상당히 증가할 수 있다. 또한, 발광 파장을 달리하는 여러 가지 화합물을 사용할 수 있어, 발광 색상의 다양화가 증가될 수 있다. 게다가, 소자의 중앙에 설치된 발광층에 각 캐리어 혹은 여기자를 유효하게 포획시킴으로써 발광 효율을 향상시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 4의 유기 발광 소자는, 정공 주입층(7)을 양극 쪽에 삽입한 이외에는 도 3에 나타낸 구성을 가진다. 이 구성은 양극과 정공 수송층 간의 밀착성을 개선하거나 혹은 정공 주입성을 개선하는 데 효과적이며, 따라서, 소자에 인가하는 전압의 저전압화에 효과적이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 5의 유기 발광 소자는, 정공 혹은 여기자가 음극 쪽으로 이동하는 것을 차단하는 층(정공/여기자 차단층(8))을 발광층과 전자 수송층 사이에 삽입한 이외에는 도 3에 나타낸 구성을 가진다. 도 6의 유기 발광 소자는, 정공 혹은 여기자가 음극 쪽으로 이동하는 것을 차단하는 층(정공/여기자 차단층(8))을 발광층과 전자 수송층 사이에 삽입한 이외에는 도 4에 나타낸 구성을 가진다. 이들 구성은 각각 이온화 포텐셜이 매우 높은 화합물을 정공/여기자 차단층(8)으로서 이용하므로, 발광 효율의 향상에 효과적이다.
그러나, 도 1 내지 도 6은 각각 기본적인 소자 구성을 나타내며, 본 발명의 화합물을 이용한 유기 발광 소자의 구성은 전술한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극과 유기층 사이의 계면에 절연층을 설치한 구성; 접착층 혹은 간섭층을 설치한 구성; 및 정공 수송층이 이온화 포텐셜이 다른 2층으로 구성된 구성을 비롯한 각종 층 구성의 어느 하나를 가질 수 있다.
본 발명의 일반식 I로 표시되는 화합물은 도 1 내지 도 6에 나타낸 구성의 어느 것에도 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 발광층의 구성 성분으로서 일반식 I로 표시되는 화합물을 이용하고; 종래 공지된 정공 수송성 화합물, 발광성 화합물 혹은 전자 수송성 화합물 등을 상기 화합물과 함께 필요에 따라서 사용할 수도 있다.
이하, 이들 화합물의 예를 나타낸다.
정공 수송성 화합물:
Figure 112008075742478-PCT00020
정공 수송성 화합물:
Figure 112008075742478-PCT00021
전자 수송성 발광 재료:
Figure 112008075742478-PCT00022
전자 수송성 발광 재료:
Figure 112008075742478-PCT00023
발광 재료:
Figure 112008075742478-PCT00024
발광 재료:
Figure 112008075742478-PCT00025
발광층 기질 재료 및 전자 수송성 재료:
Figure 112008075742478-PCT00026
발광층 기질 재료 및 전자 수송성 재료:
Figure 112008075742478-PCT00027
폴리머계 정공 수송성 재료:
Figure 112008075742478-PCT00028
폴리머계 정공 수송성 재료:
Figure 112008075742478-PCT00029
폴리머계 발광 재료 및 전하 수송성 재료:
Figure 112008075742478-PCT00030
본 발명에 의한 유기 발광 소자에 있어서, 일반식 I로 표시되는 화합물을 함유하는 층 및 다른 유기 화합물을 함유하는 층은, 일반적으로는 진공 증착법에 의해, 혹은 해당 화합물을 적당한 용매에 용해시켜 도포법에 의해 형성시켜도 된다. 특히 도포법에 의해 막을 형성하는 경우, 적당한 결착 수지(binder resin)와 조합해서 상기 화합물을 이용해서 막을 형성할 수도 있다.
상기 결착 수지로서는 광범위한 결착성 수지로부터 선택될 수 있다. 이 결착 수지의 예로서는, 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리스타이렌 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 부티랄 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 다이알릴 프탈레이트 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리설폰 수지, 요소 수지 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이들 수지는 단독으로, 또는 단독 중합체 혹은 공중합체로서 적어도 2종을 조합해서 이용해도 된다.
양극 재료는 가능한 한 큰 일함수를 지닐 수 있고, 그 예로는, 금, 백금, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀렌, 바나듐 등의 금속 단체; 이들의 합금; 산화 주석, 산화 아연, 산화 주석 인듐(ITO), 산화 아연 인듐 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 또, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 설파이드 등의 도전성 폴리머도 사용할 수 있다. 이러한 전극 재료는 각각 단독으로 이용될 수 있고, 또는, 2종 이상 조합해서 이용될 수도 있다.
한편, 음극 재료로서는 작은 일함수를 가질 수 있고, 그 예로는 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 인듐, 은, 납, 주석, 크롬 등의 금속 단체; 혹은 이들의 2종 이상의 합금을 들 수 있다. 산화 주석 인듐(ITO) 등의 금속 산화물을 이용하는 것도 가능하다. 또, 음극은 단층 구성 또는 다층 구성을 지닐 수도 있다.
본 발명에 이용하는 기판은 특히 한정되는 것은 아니고, 그 예로는 금속제 기판, 세라믹스제 기판 등의 불투명성 기판; 및 유리 기판, 석영 기판 혹은 플라스틱 시트 기판 등의 투명성 기판을 들 수 있다. 또, 기판은 컬러 필터막, 형광색 변환 필터막, 유전체 반사막 등을 이용해서 발색광을 제어하는 것도 가능하다.
또한, 제작한 소자에 대해서 산소나 수분 등과의 접촉을 방지할 목적으로 보호층 혹은 밀봉층을 형성하는 것도 가능하다. 보호층의 예로는, 다이아몬드 박막; 금속 산화물, 금속 질화물 등의 무기 재료로 이루어진 막; 불소 수지, 폴리파라자일렌, 폴리에틸렌, 실리콘 수지, 폴리스타이렌 수지 등으로 이루어진 고분자막; 및 광경화성 수지 등을 들 수 있다. 또, 유리, 기체 불투과성 필름, 금속 등을 커버해서, 적당한 밀봉 수지에 의해 소자 자체를 패키징할 수도 있다.
또, 본 발명은, 발광 영역에 게스트 재료로서 벤조[k]플루오란텐 골격을 가지는 화합물과 호스트 재료로서 4환 이상인 축합환 탄화수소 골격을 가지는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다. 4환 이상인 축합환 탄화수소 골격의 예로는, 피렌 골격, 플루오란텐 골격, 벤조플루오란텐 골격, 테트라센 골격, 트라이페닐렌 골격, 크리센 골격 등을 들 수 있다. 이들 중, 밴드 갭이나 캐리어 수송성의 관점으로부터, 피렌 골격 혹은 플루오란텐 골격이 바람직하다.
피렌 골격을 가지는 화합물의 예로는 이하의 재료를 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112008075742478-PCT00031
Figure 112008075742478-PCT00032
또, 본 발명에 이용된 게스트로서의 벤조[k]플루오란텐 골격을 가지는 화합물은 특히 제한은 없지만, 이 화합물로서는 본 발명의 상기 일반식 I 내지 V로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 호스트와 게스트는 동일한 축합환 방향족 구조를 가지고 있는 것이 바람직하다. 재료의 분자 구조에 동일한 축합환 방향족 구조를 도입함으로써, 호스트와 게스트는 해당 호스트와 게스트 간의 상용성이 높아져, 결과적으로 내구성이 양호한 발광소자를 얻을 수 있다. 상기 축합환 방향족 구조의 예로는, 나프탈렌 골격, 플루오렌 골격, 피렌 골격, 플루오란텐 골격, 벤조플루오란텐 골격, 테트라센 골격, 트라이페닐렌 골격, 크리센 골격 등을 들 수 있다. 이들 중, 밴드 갭이나 진동자 강도의 관점으로부터, 플루오렌 골격이 특히 바람직하다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자의 일례를 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명의 유기 발광 소자의 다른 예를 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 유기 발광 소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도;
도 4는 본 발명의 유기 발광 소자의 다른 예를 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 유기 발광 소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도;
도 6은 본 발명의 유기 발광 소자의 다른 예를 나타낸 단면도;
도 7은 본 발명의 화합물 번호 A-1과 비교 화합물 13의 각각의 1×10-5mol/ℓ의 농도를 가진 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 화합물 번호 A-1과 비교 화합물 13의 각각의 1×10-5mol/ℓ의 농도를 가진 박막의 발광 스펙트럼과 흡수스펙트럼을 나타낸 도면.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 한층 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
또, 일반식 I로 표시되는 벤조[k]플루오란텐 유도체는, 이하에 나타낸 제조 방법에 따라, 예를 들어, 화합물 1과 화합물 2 사이의 딜스-알더 반응(Diels-Alder reaction) 및 화합물 3과 화합물 4 사이의 딜스-알더 반응에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112008075742478-PCT00033
실시예 1
예시 화합물 번호 A-1의 합성
(1-1) 합성 중간체 화합물 6의 합성
Figure 112008075742478-PCT00034
1ℓ 반응 용기에 2-카복시벤즈알데하이드(화합물 5) 41 g(0.273 mol), 다이옥산 410 ㎖, 요오드메탄 80 ㎖ 및 4N 수산화 나트륨 수용액 82 ㎖(0.328 mol)를 첨가하였다. 이 용액을 70℃에서 16시간 격렬하게 교반하였다. 감압하에 다이옥산을 제거하고, 이 용액에 증류수 200 ㎖를 가하고 나서, 아세트산 에틸(200 ㎖×2회)에 의한 추출을 행하였다. 유기층을 회수하여, 포화 중조수, 증류수 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 MgSO4로 건조시켰다. 그 후, 이 용액을 농축시켜, 무색의 액체 43 g을 얻었다. 이 액체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(이동상: 헥산:아세트산 에틸 = 3:1)로 정제함으로써, 무색 액체로서의 화합물 6을 37.7 g(0.230 mol, 수율 = 84%) 얻었다.
(1-2) 합성 중간체 화합물 7의 합성
Figure 112008075742478-PCT00035
1ℓ 반응 용기에 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 58.5 g(183 mmol) 및 다이에틸 에터 600 ㎖를 첨가하였다. 이 용액을 -78℃까지 냉각시키고, 농도 1.57mol/ℓ의 n-부틸 리튬 헥산 용액 116 ㎖(183 mmol)를 10분에 걸쳐 가하였다. 이 용액을 동일 온도에서 30분간 교반한 후, 이 용액에, 다이에틸 에터 100 ㎖에 용해시켜 -20℃까지 냉각시킨 화합물 6(15 g, 91.3 mmol)을 한 번에 가하였다. 이 용액을 냉각조를 부착한 채로 실온까지 가열하고, 이 현탁액에 10% 암모니아수 300 ㎖를 가하고 나서, 아세트산 에틸(200 ㎖×2회)로 추출하였다. 유기층을 회수하여 증류수 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 MgSO4로 건조시켰다. 그 후, 이 용액을 농축시키고, 고진공 중에서 건조시켜 담갈색의 고체 화합물 7을 53.6 g 얻었다.
(1-3) 예시 화합물 번호 A-1의 합성
Figure 112008075742478-PCT00036
고체로서의 화합물 7을 1ℓ 반응 용기에 넣고, 이 용기에 자일렌 600 ㎖, p-톨루엔 설폰산 5.2 g(27.3 mol), 아세나프틸렌 13.9 g(91.3 mmol)을 첨가하였다. 이 용액을 150℃에서 36시간 격렬하게 교반하였다. 감압 하에 자일렌을 제거하고, 이 용액에 포화 중조수 100 ㎖ 및 증류수 400 ㎖를 가하고, 클로로포름(500 ㎖×2회)으로 추출하였다. 유기층을 회수하여 포화 중조수, 증류수 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 MgSO4로 건조시켰다. 그 후, 건조제를 여과에 의해 분별하였다. 이 여과액에 실리카 겔 600 g을 가하고, 용매를 농축 제거함으로써, 흑색의 실리카 겔 담체(carrier)를 얻었다. 이 담체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(이동상: 클로로포름:헥산=1:3 내지 클로로포름:헥산=1:1)로 정제하여, 적갈색의 고체를 얻었다. 이 고체를 소량의 클로로포름에 현탁시키고, 이 현탁액에 다이에틸 에터를 가하여 결정을 석출시켰다. 이 결정을 여과에 의해 취하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(이동상: 클로로포름:헥산=1:3 내지 클로로포름:헥산=1:2)로 재차 정제하여, 적갈색의 고체를 얻었다. 이 고체 소량의 클로로포름에 현탁시키고, 이 현탁액에 다이에틸 에터를 가한 후, 여과시켰다. 그 후, 얻어진 결정을 진공 건조 후, 승화 정제를 실시하여, 예시 화합물 번호 A-1을 23.6 g(36.3 mmol, 수율 40%) 얻었다.
MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행 시간형 질량 분석: matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry)에 의해 이 화합물의 M+가 636.3인 것을 확인하였다.
퍼킨엘머사 제품인 DSC(Pyris 1)를 이용해서 유리 상태의 화합물에 대해서 실온으로부터 20℃/분의 승온 속도로 유리 전이 온도를 측정하였다. 그 결과, 그 유리 전이 온도는 196℃였다. 또, 이 화합물을 융점까지 가열하였으나, 재결정화는 관측되지 않았으므로, 이 화합물은 유리 성질이 높은 재료인 것을 확인하였다.
또, NMR 측정에 의해 이 화합물의 구조를 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 400 ㎒) σ(ppm): 8.04(d, 2H, J=7.6 ㎐), 7.90(d, 2H, J=6.7 ㎐), 7.79(m, 2H), 7.67(m, 4H), 7.55(m, 4H), 7.47-7.39(m, 6H), 7.24(m, 2H), 6.71(m, 2H), 1.59(s, 6H), 1.57(s, 6H).
또, 1×10-5mol/ℓ 농도의 상기 화합물의 묽은 톨루엔 용액을 준비하고, 히타치사 제품인 분광 형광 광도계 F-4500을 이용해서 상기 용액의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 또, 자외 가시 분광 광도계 V-560을 이용해서 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 0.1중량%로 농도 조정된 클로로포름 중 상기 화합물의 용액을 유리 기판상에 스핀 코팅에 의해 도포하고, 해당 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정해서, 박막 중에서의 해당 화합물의 양자 수율을 측정하였다. 또, 비교 물질로서 벤조[k]플루오란텐의 발광 파장도 측정하였다.
1.0×10-5mol/ℓ의 농도를 가진 용액 중
발광 파장
화합물 번호 A-1 431㎚
벤조[k]플루오란텐 410㎚
박막
발광 파장
화합물 번호 A-1 449㎚
벤조[k]플루오란텐 발광 없음
또, 상기 화합물의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지는 광전자 분광법(측정 기기명: AC-1(리켄키키사(RIKENKIKI CO., LTD) 제품))을 이용해서 측정하였다. 상기 화합물의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지는 에너지 갭에 대한 측정치와 상기 HOMO 에너지로부터 산출하였다. HOMO 에너지는 -5.89 eV였고, LUMO 에너지는 -2.98 eV였다.
비교예 1
비교 화합물 13의 합성
Figure 112008075742478-PCT00037
100 ㎖ 3구 플라스크에, 화합물 8을 1.82 g(10.0 mmol), 화합물 9를 2.62 g(12.5 mmol), 그리고 에탄올을 50 ㎖ 넣었다. 질소 분위기 중, 이 혼합물을 75℃로 가열하고, 2시간 교반하였다. 얻어진 용액을 냉각시키고 나서 여과하였다. 얻어진 흑색 고체를 메탄올 10 ㎖로 세정함으로써, 흑녹색 고체로서의 화합물 10을 1.91 g(수율 53.8%) 얻었다.
100 ㎖ 3구 플라스크에, 화합물 10을 1.0 g(2.91 mmol), 화합물 11을 0.55 g(4.00 mmol), 아이소아밀 나이트라이트 화합물 12를 3.0 ㎖ 그리고 테트라하이드로퓨란을 50 ㎖ 넣었다. 질소 분위기 중, 이 혼합물을 55℃로 가열하고, 4시간 교반하였다. 반응 후, 얻어진 용액을 농축시키고, 실리카 겔 칼럼(헵탄＋톨루엔 혼합 전개 용매)으로 정제시켜, 비교 화합물 13(흰색을 띤 황색 결정)을 0.840 g(수율 71.5%) 얻었다.
또, NMR 측정에 의해 이 화합물의 구조를 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 400 ㎒) σ(ppm): 7.63-7.70(m, 10H), 7.57(d, 4H), 7.40(m, 2H), 7.32(t, 2H), 7.61(d, 2H).
퍼킨엘머사 제품인 DSC(Pyris 1)를 이용해서 유리 상태의 상기 화합물에 대해서 실온으로부터 20℃/분의 승온 속도로 유리 전이 온도를 측정한 바, 해당 유리 전이 온도는 96℃였다.
또, 실시예 1과 같은 수법으로 상기 화합물의 발광 파장을 측정하였다.
1.0×10-5mol/ℓ의 농도를 가진 용액 중
발광 파장
화합물 번호 A-1 431㎚
비교 화합물 13 420㎚
벤조[k]플루오란텐 410㎚
도 7은 용액 중에서의 발광 스펙트럼을 나타낸다.
본 발명의 화합물은 비교 화합물 13 및 벤조[k]플루오란텐의 각각보다 긴 발광 파장을 지닌다. 따라서, 상기 화합물은, 해당 화합물을 디스플레이에 이용할 경우 고효율로 색순도가 양호한 발광소자에 적합한 파장을 가진 청색 발광 화합물일 수 있다.
박막
발광 파장 발광 강도
화합물 번호 A-1 449㎚ 1.93
비교 화합물 13 429㎚ 1.00
벤조[k]플루오란텐 발광 없음
도 8은 박막 중에서의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 2종의 재료, 즉, 화합물 A-1 및 비교 화합물 13의 발광 강도는, 재료가 동일한 흡광도를 가지는 해당 재료의 흡수 곡선의 교점으로 표시되는 354㎚의 파장을 여기 파장으로 이용함으로써 비교하였다. 또, 벤조[k]플루오란텐의 박막에서는 발광은 관찰되지 않았다.
본 발명의 화합물이 발광소자에 있어서 발광 재료로서 사용될 경우, 해당 소자는 호스트 재료에 대해서 약 0.1 내지 20 중량%의 농도로 상기 발광 재료를 도핑하고 있다. 따라서, 발광 재료의 고체막 중에서의 발광 특성은 매우 중요하다.
박막 중에서의 비교 화합물 13의 발광 강도를 1.0으로 설정한 경우, 본 발명의 화합물 번호 A-1은 1.93의 발광 강도를 지니며, 화합물 번호 A-1은 비교 화합물 13보다 약 2배 높은 양자 수율을 지닌다.
또, 실시예 1과 같은 수법으로 화합물 번호 A-1 및 비교 화합물 13의 각각의 HOMO 에너지와 LUMO 에너지를 측정하였다.
HOMO LUMO
화합물 번호 A-1 -5.89eV -2.98eV
비교 화합물 13 -5.91eV -2.96eV
본 발명의 화합물 번호 A-1은, 비교 화합물 13보다 HOMO 에너지가 크기 때문에 정공의 주입성이 향상될 수 있는 것으로 여겨진다. 또, 화합물 번호 A-1은 비교 화합물 13보다 LUMO 에너지가 작기 때문에 전자 주입성도 향상될 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 화합물 번호 A-1은 비교 화합물 13보다 전계 발광소자에 더욱 적합한 화합물일 수 있는 것으로 여겨진다.
실시예 2
유리 기판상에, 양극으로서의 산화 주석 인듐(ITO)을 스퍼터링법으로 120 nm 두께의 막을 형성하고, 이와 같이 해서 얻어진 것을 투명 도전성 지지 기판으로서 이용하였다. 이것을 아세톤 및 아이소프로필 알코올(IPA)로 차례로 초음파 세정하였다. 그 후, 상기 기판을 IPA로 자비 세정 후 건조시켰다. 이 기판을 더욱 UV/오존 세정한 것을 투명 도전성 지지 기판으로서 사용하였다.
투명 도전성 지지 기판상에 이하에 표시된 화합물 14로 표시되는 화합물의 클로로포름 용액을 스핀 코트법에 의해 20 ㎚ 두께의 막으로 형성함으로써, 정공 수송층을 형성하였다.
또, 이하의 유기층과 전극층을 10-5 ㎩의 압력의 진공실 내에서 저항 가열에 의거한 진공 증착에 의해 연속적으로 형성함으로써, 소자를 제작하였다.
발광층(20 ㎚): 예시 화합물 번호 A-1(중량비 2%): 화합물 15
전자 수송층(30 ㎚): Bphen(도진도 연구소(DOJINDO LABORATORIES) 제품)
금속 전극층 1(0.5 ㎚): LiF
금속 전극층 2(150 ㎚): Al
Figure 112008075742478-PCT00038
얻어진 EL 소자의 전류-전압 특성은 휴렛-패커드사 제품인 마이크로전류계 4140 B로 측정하였고, 해당 소자의 발광 휘도는 탑콘사(TOPCON CORPORATION) 제품인 BM 7로 측정하였다. 본 실시예의 소자는 4.5V의 인가 전압으로, 발광 휘도 957 cd/㎡, 발광 효율 2.9 lm/W의 발광이 관측되었다. 또, 상기 소자는 CIE 색도 좌표 (x, y)가 (0.15, 0.10)이고 양호한 색순도를 가진 청색의 발광이 관측되었다.
또, 이 소자에 질소 분위기하, 100시간 전압을 인가하였다. 그 결과, 상기 소자는 연속적으로 양호한 방식으로 발광하는 것이 관찰되었다.
실시예 3
실시예 2의 화합물 15 대신에 화합물 16을 이용한 이외에는 실시예 2와 같은 방법으로 소자를 작성하였다. 본 실시예의 소자는 4.5V의 인가 전압으로, 발광 휘도 980 cd/㎡, 발광 효율 2.7 lm/W의 발광이 관측되었다. 또, 상기 소자는 CIE 색도 좌표 (x, y)가 (0.15, 0.10)이고 양호한 색순도를 가진 청색의 발광이 관측되었다.
또, 이 소자에 질소 분위기하, 100시간 전압을 인가하였다. 그 결과, 상기 소자는 연속적으로 양호한 방식으로 발광하는 것이 관찰되었다.
실시예 2 및 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 벤조[k]플루오란텐 골격과 플루오렌 골격을 조합해서 얻어진 골격을 가지는 재료를 이용한 발광 소자는, 발광 특성(발광 파장, 발광 효율) 및 열적 안정성의 관점으로부터 우수하였다. 또, 상기 게스트와 피렌 골격과 플루오렌 골격을 조합한 골격을 가지는 재료를 호스트로서 이용한 발광소자는, 발광 특성(발광 파장, 발광 효율) 및 내구성의 관점으로부터 우수한 것으로 판명되었다.
실시예 4
예시 화합물 번호 A-2의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 2-아이오도-9,9-다이에틸플루오렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-2를 합성할 수 있다.
실시예 5
예시 화합물 번호 A-3의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 2-아이오도-9,9-다이아이소프로필플루오렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-3을 합성할 수 있다.
실시예 6
예시 화합물 번호 A-54의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 3-브로모플루오란텐을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-54를 합성하였다(합성수율 15%).
MALD-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행 시간형 질량 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 652.2인 것을 확인하였다.
또, NMR 측정에 의해 이 화합물의 구조를 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 400 ㎒) σ(ppm): 8.26(dd, 2H, J=7.5 ㎐), 8.09(m, 2H), 8.02(m, 4H), 7.91(dd, 2H, J=15.7 ㎐), 7.59(m, 4H), 7.54-7.43(m, 8H), 7.32(m, 2H), 7.10(t, 2H, J=8 ㎐), 6.37(d, 2H, J=7 ㎐).
또, 1×10-5mol/ℓ 농도의 상기 화합물의 묽은 톨루엔 용액을 준비하고, 히타치사 제품인 분광 형광 광도계 F-4500을 이용해서 상기 용액의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 최대 발광 파장 447 ㎚, 반값폭 70 ㎚의 색순도가 양호하고, 반값폭이 좁은 청색 발광이 확인되었다.
실시예 7
예시 화합물 번호 A-55의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 브로모피렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-55를 합성할 수 있다.
실시예 8
예시 화합물 번호 A-56의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 7-tert-부틸브로모피렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-56을 합성할 수 있다.
실시예 9
예시 화합물 번호 A-5의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 2-아이오도-7-tert-부틸-9,9-다이메틸플루오렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-5를 합성할 수 있다.
실시예 10
예시 화합물 번호 A-44의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 화합물 17을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-44를 합성할 수 있다.
Figure 112008075742478-PCT00040
실시예 11
R7과 R12가 상이하고 각각 수소 원자 이외의 치환기를 나타내는 것인 일반식 I로 표시되는 화합물의 제조 방법의 일례를 이하에 나타낸다.
Figure 112008075742478-PCT00041
식 중, X는 할로겐 원자를 나타낸다. 이와 같이 해서 얻어진 화합물 20을 실시예 1의 (1-3)부분과 같은 방법으로 반응시켜, 목적물을 얻을 수 있다.
예시 화합물 번호 A-20은 상기 반응식 중의 화합물 18로서 브로모 벤젠을, 화합물 19로서 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌을 이용해서 합성할 수 있다.
실시예 12
예시 화합물 번호 A-22의 합성
실시예 11의 브로모 벤젠 대신에 3-브로모톨루엔을 이용한 이외에는 실시예 11과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-22를 합성할 수 있다.
실시예 13
예시 화합물 번호 A-24의 합성
실시예 11의 브로모 벤젠 대신에 2-브로모바이페닐을 이용한 이외에는 실시예 11과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-24를 합성할 수 있다.
실시예 14
예시 화합물 번호 A-27의 합성
실시예 11의 브로모 벤젠 대신에 1-브로모나프탈렌을 이용한 이외에는 실시예 11과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-27을 합성할 수 있다.
실시예 15
예시 화합물 번호 A-32의 합성
실시예 11의 브로모 벤젠 대신에 5-브로모페난트렌을 이용한 이외에는 실시예 11과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-32를 합성할 수 있다.
실시예 16
예시 화합물 번호 A-35의 합성
실시예 11의 브로모 벤젠 대신에 화합물 17을 이용한 이외에는 실시예 11과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-35를 합성할 수 있다.
실시예 17
실시예 2의 화합물 15 대신에 화합물 21을 이용한 이외에는 실시예 2와 같은 방법에 의해 소자를 작성하였다.
Figure 112008075742478-PCT00042
본 실시예의 소자에서는 청색의 발광이 관측되었다.
실시예 18
예시 화합물 번호 A-70의 합성
실시예 1의 2-아이오도-9,9-다이메틸플루오렌 대신에 2-브로모-9-메틸-9-트라이플루오로메틸플루오렌을 이용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 예시 화합물 번호 A-70을 합성하였다(합성수율 9%).
MALD-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행 시간형 질량 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 744.2인 것을 확인하였다.
또, NMR 측정에 의해 이 화합물의 구조를 확인하였다.
1H NMR(CDCl3, 400 ㎒) σ(ppm): 8.07(d, 2H, J=7.6 ㎐), 7.92(m, 2H), 7.88(m, 2H), 7.78-7.65(m, 8H), 7.56(m, 2H), 7.46(m, 4H), 7.26(m, 2H), 6.69(m, 2H), 1.83(s, 3H), 1.82(s, 3H).
또, 1×10-5mol/ℓ 농도의 상기 화합물의 묽은 톨루엔 용액을 준비하고, 히타치사 제품인 분광 형광 광도계 F-4500을 이용해서 상기 용액의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 최대 발광 파장 448 ㎚, 반값폭 61 ㎚의 색순도가 양호하고, 반값폭이 좁은 청색 발광이 확인되었다.
실시예 19
실시예 2의 예시 화합물 번호 A-1 대신에 예시 화합물 번호 A-54를 이용한 이외에는 실시예 2와 같은 방법에 의해 소자를 작성하였다. 본 실시예의 소자는 4.5V의 인가 전압으로, 발광 휘도 130 cd/㎡의 발광이 관측되었고, 발광 효율은 4.0 cd/A, 전력 효율은 2.7 lm／W였다. 또, 상기 소자는 CIE 색도 좌표 (x, y)가 (0.15, 0.13)이고 양호한 색순도를 가진 청색의 발광이 관측되었다.
또, 이 소자에 질소 분위기하, 100시간 전압을 인가하였다. 그 결과, 상기 소자는 연속적으로 양호한 방식으로 발광하는 것이 관찰되었다.
실시예 20
실시예 2의 예시 화합물 번호 A-1 대신에 예시 화합물 번호 A-70을 이용한 이외에는 실시예 2와 같은 방법에 의해 소자를 작성하였다. 본 실시예의 소자는 4.5V의 인가 전압으로, 발광 휘도 570 cd/㎡의 발광이 관측되었고, 발광 효율은 3.7 cd/A, 전력 효율은 2.4 lm／W였다. 또, 상기 소자는 CIE 색도 좌표 (x, y)가 (0.15, 0.09)이고 양호한 색순도를 가진 청색의 발광이 관측되었다.
또, 이 소자에 질소 분위기하, 100시간 전압을 인가하였다. 그 결과, 상기 소자는 연속적으로 양호한 방식으로 발광하는 것이 관찰되었다.
실시예 21
예시 화합물 번호 A-33의 합성
Figure 112008075742478-PCT00043
300ℓ 반응 용기에 3-브로모플루오란텐 5.97 g(18.3 mmol) 및 다이에틸 에터 200 ㎖를 가하였다. 이 용액을 -78℃까지 냉각시키고, 농도 1.57mol/ℓ의 n-부틸 리튬 헥산 용액 11.6 ㎖(18.3 mmol)를 10분에 걸쳐 가하였다. 동일 온도에서 30분간 교반한 후, 이 용액에 다이에틸 에터 50 ㎖에 분산시킨 화합물 22(5.15 g, 18.3 mmol)를 한 번에 가하였다. 이 용액을 냉각조를 부착한 채로 실온까지 승온시키고, 이 현탁액에 10%염화 암모늄 수용액 100 ㎖를 가하고, 아세트산 에틸(100 ㎖×2회)로 추출하였다. 유기층을 회수하여 증류수 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 MgSO4로 건조시켰다. 그 후, 이 용액을 농축시키고, 고진공 중에서 건조시켜 담갈색의 고체 화합물을 얻었다.
얻어진 고체 화합물을 500 ㎖ 반응 용기에 넣고, 이 용기에 자일렌 100 ㎖, p-톨루엔 설폰산 1.56 g(8.19 mol) 및 아세나프틸렌 4.17 g(27.4 mmol)을 가하였다. 이 용액을 150℃에서 36시간 격렬하게 교반하였다. 감압하에 자일렌을 제거하고, 이 용액에 포화 중조수 100 ㎖ 및 증류수 100 ㎖를 가하고, 클로로포름(100 ㎖×2회)으로 추출하였다. 유기층을 회수하여 포화 중조수, 증류수 및 포화 식염수로 세정하고, 무수 MgSO4로 건조시켰다. 그 후, 건조제를 여과에 의해 분별하였다. 이 여과액을 농축시킨 후, 흑색 실리카겔 담체를 얻었다. 이 담체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(이동상: 클로로포름:헥산=1:3 내지 클로로포름:헥산=1:1)로 정제시켜, 적갈색의 고체를 얻었다. 이 고체를 소량의 클로로포름에 현탁시키고, 이 현탁액에 다이에틸 에터를 가하여 결정을 석출시켰다. 이 결정을 여과에 의해 취해서, 재차 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(이동상: 클로로포름:헥산=1:3으로부터 클로로포름:헥산=1:2)로 정제시켜, 적갈색의 고체를 얻었다. 이 고체를 소량의 클로로포름에 현탁시키고, 이 현탁액에 다이에틸 에터를 가하고 나서 여과하였다. 그 후, 얻어진 결정을 진공 중 건조시키고 나서, 승화 정제를 실시하여, 예시 화합물 번호 A-33을 2.5 g(3.88 mmol, 수율 21%) 얻었다.
MALD-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행 시간형 질량 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 644.3인 것을 확인하였다.
본 발명의 일반식 I로 표시되는 화합물은 높은 유리 전이 온도 및 높은 박막 안정성을 가진다. 따라서, 이 화합물은 낮은 인가 전압에서 고화도 및 양호한 색 순도를 가진 청색 발광이 가능한 유기 발광 소자의 발광층의 게스트로서 이용될 수 있다.
이상, 본 발명을 예시적인 실시형태를 참조해서 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 이하의 클레임의 범위는 이러한 모든 변형과 등가 구성 및 기능을 망라하도록 최광의의 해석을 따를 필요가 있다.
본 출원은 일본국 특허 출원 제2006-099896호(출원일: 2006년 3월 31일) 및 일본국 특허 출원 제2006-334986호(출원일: 2006년 12월 12일)의 우선권의 이득을 주장하는 것이며, 이들 특허 출원은 참고로 본 명세서에 그들의 전문이 원용되어 있다.

Claims (19)

  1. 하기 일반식 I로 표시되는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물:
    [일반식 I]
    Figure 112008075742478-PCT00044
    (식 중, R1 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내지만, 단, 적어도 R7, R8 및 R9 중 하나 이상은 3환 이상인 치환 혹은 무치환의 축합환 방향족기를 나타냄).
  2. 제1항에 있어서, 상기 일반식 I 중의 R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 각각 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일반식 I 중의 R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 각각 3환 이상인 치환 혹은 무치환의 축합환 방향족기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일반식 I 중의 R7은 치환 혹은 무치환의 플루오레닐기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 하기 일반식 II로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물:
    [일반식 II]
    Figure 112008075742478-PCT00045
    (식 중,
    R1 내지 R6 및 R8 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
    R21 및 R22는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고, R21 및 R22는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
    R23 및 R24는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내고;
    a는 1 내지 3의 정수를 나타내며, b는 1 내지 4의 정수를 나타내고;
    R23 및 R24의 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R23들 또는 R24들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있음).
  6. 제1항에 있어서, 하기 일반식 III으로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물:
    [일반식 III]
    Figure 112008075742478-PCT00046
    (식 중,
    R1 내지 R6 및 R8 내지 R11은 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
    R21, R22, R25 및 R26는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내며, R21, R22, R25 및 R26는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있고;
    R23, R24, R27 및 R28은 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
    a 및 c는 각각 1 내지 3의 정수를 나타내고, b 및 d는 각각 1 내지 4의 정수를 나타내며;
    R23, R24, R27 및 R28 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R23들, R24들, R27들 또는 R28들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있음).
  7. 제1항에 있어서, 상기 일반식 I 중의 R7은 치환 혹은 무치환의 플루오란테레닐기인 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물.
  8. 제1항에 있어서, 하기 일반식 IV로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물:
    [일반식 IV]
    Figure 112008075742478-PCT00047
    (식 중,
    R1 내지 R6 및 R8 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
    R29 및 R30는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
    e는 1 내지 5의 정수를 나타내고, f는 1 내지 4의 정수를 나타내며;
    R29 및 R30 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R29들 또는 R30들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있음).
  9. 제1항에 있어서, 하기 일반식 V로 표시되는 것을 특징으로 하는 모노(벤조[k]플루오란텐) 화합물:
    [일반식 V]
    Figure 112008075742478-PCT00048
    (식 중,
    R1 내지 R6 및 R8 내지 R11은 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내고;
    R29 내지 R32는 각각 수소 원자, 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소환기, 치환 아미노기 또는 할로겐 원자를 나타내며;
    e 및 g는 각각 1 내지 5의 정수를 나타내고, f 및 h는 각각 1 내지 4의 정수를 나타내며;
    R29, R30, R31 및 R32 중 어느 하나의 개수가 2개 이상인 경우, R29들, R30들, R31들 또는 R32들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있음).
  10. 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극과 해당 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층은 제1항에 따른 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유기 화합물층은 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제10항에 있어서, 상기 유기 화합물층은 호스트와 게스트를 포함하는 적어도 2종의 화합물로 형성된 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  13. 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극과 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층은 벤조[k]플루오란텐 골격을 가지는 제1 화합물과 상기 제1 화합물보다 에너지 갭이 큰 4환 이상인 축합환 방향족 골격을 가지는 제2 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 4환 이상인 축합환 방향족 골격은 피렌 골격 또는 플루오란텐 골격인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 화합물은 하기 일반식 I로 표시되는 모노(벤 조[k]플루오란텐) 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [일반식 I]
    Figure 112008075742478-PCT00049
    (식 중, R1 내지 R12는 각각 수소 원자, 직쇄 혹은 분지쇄의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 복소환기를 나타내지만, 단, 적어도 R7, R8 및 R9 중의 하나 이상은 3환 이상인 치환 혹은 무치환의 축합환 방향족기를 나타냄).
  16. 제13항에 있어서, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 동일한 축합환 방향족 골격을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  17. 제13항에 있어서, 상기 축합환 방향족 골격은 플루오렌 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  18. 제10항에 있어서, 상기 1쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광하는 전계 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  19. 제13항에 있어서, 상기 1쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광하는 전계 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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