KR20090072152A - Pyrene derivatives and organic electroluminescent devices employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피렌 유도체 및 이를 이용한 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정공 및 전자 수송특성이 동시에 우수하여 고휘도의 전계발광소자에 사용가능한 화합물 및 이를 이용하여 풀 컬러 및 대형 디스플레이의 구현이 가능한 유기전계발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a pyrene derivative and an organic light emitting device using the same, and more particularly, a compound which can be used for a high brightness electroluminescent device having excellent hole and electron transporting properties simultaneously, and a full color and a large display using the same. It relates to a possible organic electroluminescent device.
유기전계발광소자(OLED)는 유기물(고분자 또는 저분자) 박막에 전압을 가하면 유기물질 스스로 발광을 하여, 다양한 색상의 문자나 영상을 구현할 수 있는 디스플레이로서, LCD에 비하여 자체발광형, 초박형(LCD의 1/3), 빠른 응답속도(LCD의 1000배), 낮은 소비전력(LCD의 1/2), 고선명도 및 유연성의 특징을 나타내므로 휴대폰, PDA등의 소형 모바일 디스플레이로서 각광을 받고 있다. 또한 향후에는 노트북 PC, 벽걸이 TV를 비롯하여 2010년 이후에는 종이처럼 간편하고 더 선명한 두루마리 TV의 디스플레이로 발전할 것으로 예상하고 있다.An organic light emitting diode (OLED) is a display that can emit characters or images of various colors by emitting light by organic materials by applying a voltage to an organic (polymer or low molecular) thin film. 1/3), fast response speed (1000 times of LCD), low power consumption (1/2 of LCD), high sharpness and flexibility, and are attracting attention as small mobile displays such as mobile phones and PDAs. In the future, it is expected to develop into notebook PCs, wall-mounted TVs, and displays of simpler and clearer scroll TVs like paper after 2010.
유기층에 저분자 화합물을 이용한 유기전계발광소자는 일반적으로 양극(anode)/정공주입층(HIL; Hole Injection Layer)/정공수송층(HTL; Hole Transporting Layer)/발광층(Emissive Layer)/전자수송층(ETL; Electron Transporting Layer)/전자주입층(EIL; Electron Injection Layer)/음극(cathode)로 구성된다.Organic electroluminescent devices using low molecular weight compounds in the organic layer generally include an anode / hole injection layer (HIL) / hole transporting layer (HTL) / emissive layer / electron transport layer (ETL); Electron Transporting Layer (EIL) / Electron Injection Layer (EIL) / cathode (cathode).
저전압에서 유기전계발광소자를 동작시키기 위해 유기 박막층의 전체 두께는 100~200nm 정도로 유지하며, 각 층의 표면이 균일한 박막이 형성되도록 공정을 제어하는 것이 매우 중요하다. 많은 양의 전하(정공 및 전자)가 주입되면서, 주입된 전자와 정공의 양이 균형을 이룰 때 발광층에서의 엑시톤(exciton) 형성효율이 높아지므로 발광효율을 높일 수 있다. 다시 말해서 HIL과 EIL은 각각 양극 및 음극으로부터 정공과 전자주입의 양을 증가시키는 역할을 수행하며, HTL과 ETL은 HIL 및 EIL로부터 정공과 전자를 받아서 빠르게 발광층에 전달함과 동시에, 발광층 내에 정공과 전자를 가두어 두는 역할을 수행하게 된다. 즉 HIL, HTL, ETL, EIL에 의해 발광층에 많은 양의 정공과 전자가 모이게 되고, 발광층 내에서 많은 양의 엑시톤을 형성하도록 유도한다. 이로써 발광효율이 증가하게 되는 것이다.In order to operate the organic light emitting diode at low voltage, the overall thickness of the organic thin film layer is maintained at about 100 to 200 nm, and it is very important to control the process so that the surface of each layer is formed with a uniform thin film. As a large amount of charges (holes and electrons) are injected, when the amount of injected electrons and holes is balanced, exciton formation efficiency in the light emitting layer is increased, thereby improving luminous efficiency. In other words, HIL and EIL increase the amount of holes and electrons injected from the anode and cathode, respectively, and HTL and ETL receive holes and electrons from HIL and EIL and transfer them to the light emitting layer quickly. It will serve to trap the former. That is, a large amount of holes and electrons are collected in the light emitting layer by HIL, HTL, ETL, and EIL, leading to formation of a large amount of excitons in the light emitting layer. As a result, the luminous efficiency is increased.
발광효율을 높이는 또 다른 방법으로 EML층을 2개의 물질 즉 호스트(host)와 도펀트(dopant)라는 물질을 혼합함으로써 발광효율의 극적인 상승을 유도할 수 있다. 즉 호스트를 90~99%, 도펀트를 1~10% 수준으로 성막할 경우 도펀트로의 에너지 전달이 집중적으로 이루어져, 도펀트에서 엑시톤 형성확률이 급격히 증가하여 발광효율이 상승하게 된다.As another method of increasing luminous efficiency, a dramatic increase in luminous efficiency may be induced by mixing the EML layer with two materials, that is, a host and a dopant. In other words, when 90 to 99% of the host and 1 to 10% of the dopant are deposited, energy transfer to the dopant is concentrated, and thus the emission efficiency is increased by rapidly increasing the exciton formation rate in the dopant.
현재 유기전계발광소자는 소형 애플리케이션에 응용되고 있으며, 타 디스플레이와 마찬가지로 그 응용분야의 확대 및 이를 통한 대규모 유기전계발광소자 시 장형성의 일환으로 대면적 유기전계발광소자 구현에 연구개발이 집중되고 있다. 대면적 유기전계발광소자의 응용분야 중에서 가장 핵심이 되는 분야는 TV 분야이다.Currently, organic light emitting diodes are being applied to small-scale applications, and like other displays, R & D is focused on realizing large-area organic light emitting diodes as part of the expansion of their application fields and the formation of large-scale organic light emitting diodes. . The most important field of application of large-area organic light emitting diode is TV field.
상술한 바와 같이 유기전계발광소자의 발광에 관여하는 HIL, HTL, EML(host & dopant), HBL(정공속박층, hole blocking layer), ETL, EIL용 재료는 현재 휴대폰용으로서의 성능구현에는 큰 문제가 없으나, TV 애플리케이션을 위한 휘도, 소비전력, 색재현 범위 및 수명은 개선을 요하고 있다. 이와 같이 대면적 유기전계발광소자를 구현하여 TV 시장에 진입하기 위해서는 각 재료의 성능향상이 필수적인 상황으로서, 다양한 기관에서 다양한 재료를 개발하여 발표하고 있으나 TV 시장에의 응용에 적합한 재료는 개발되지 못하고 있다.As described above, the materials for HIL, HTL, EML (host & dopant), HBL (hole blocking layer), ETL, and EIL, which are involved in the light emission of the organic light emitting device, are a big problem for the performance of mobile phones. However, brightness, power consumption, color gamut and lifetime for TV applications need improvement. As such, it is essential to improve the performance of each material in order to enter the TV market by implementing large-area organic light emitting diodes. Various materials have been developed and announced by various institutes, but materials suitable for application to the TV market cannot be developed. have.
한편 유기전계발광소자의 발광재료 중에서 인광성 물질은 형광물질에 비해 이론적으로 효율이 4배 높으며, 최근 녹색 및 적색인광 재료는 상업화 적용 수준에까지 도달하였다. 유기전계발광소자에 있어서 인광물질을 이용할 경우 EML과 ETL 사이에 HBL(정공저지층, hole blocking layer)의 형성이 요구되며, 또한 삼중항(triplet) 상태에서 발광이 이루어지므로 형광성 유기전계발광소자에 적용되고 있는 종래의 호스트재료는 인광소자에는 적용할 수 없는 문제가 있다. 즉 삼중항 상태에서 인광 도펀트로의 에너지 전이가 이루어질 수 있는 신규한 재료의 개발을 요하고 있다.Phosphorescent materials are theoretically four times more efficient than fluorescent materials among the light emitting materials of organic electroluminescent devices. Recently, green and red phosphorescent materials have reached the level of commercialization. In the case of using the phosphor in the organic light emitting device, the formation of a hole blocking layer (HBL) is required between the EML and the ETL, and since the light is emitted in the triplet state, the fluorescent organic light emitting device is applied to the organic light emitting device. There is a problem that the conventional host material applied is not applicable to phosphorescent devices. In other words, the development of a novel material capable of energy transfer to a phosphorescent dopant in a triplet state is required.
이상에서 언급된 종래 유기전계발광소자 재료 및 인광소자용 재료와 관련된 기술분야에서 종래 기술로는 EP 1 571 193 A1, EP 1 551 206, 한국특허공개번호 제2005-0099270호, 한국특허공개번호 제2003-0041968호, 한국특허등록번호 제0392972 호, 한국특허등록번호 제0387166호, JP 특개평7-252474 등을 예로 들 수 있다. 이러한 기존 유기전계발광소자용 재료의 소개 및 문제점을 요약하면 다음과 같다.In the technical field related to the conventional organic EL device and the phosphor material mentioned above,
상기 유기전계발광소자에서, 전자수송층은 전자전달 화합물을 함유하며, 음극으로부터 전자가 주입되었을 때 생성되는 음이온 라디칼을 안정화할 수 있는 전자당김체를 보유하고 있는 화합물이나 전자를 잘 수용할 수 있는 금속화합물이 주로 사용된다. 전자당김체를 보유하고 있는 화합물로는 시안기, 옥사디아졸, 트리아졸과 같이 공명에 의해 전자를 잡아당기는 작용기(-C=N-)를 포함하고 있는 화합물들이 있다. 대표적으로 전자전달과 정공속박의 역할을 하는 Alq3, PBD(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), 스피로-PBD 등이 있으나, 현재에는 Alq3가 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 Alq3는 유기전계발광소자가 상업적 가치를 인정받게 된 1980년대 말부터 사용되었으며, 현재에도 이를 사용하고 있다. 그러나 Alq3는 수분이나 산소에 취약하여 TV 응용을 위한 최소 2만 시간의 수명확보 측면에서 문제가 많은 상황이며, 개선을 필요로 하고 있다.In the organic electroluminescent device, the electron transport layer contains an electron transport compound, and a metal having a electron pulling body capable of stabilizing anion radicals generated when electrons are injected from the cathode, or a metal capable of well receiving electrons. Compounds are mainly used. Compounds having an electron-gripping body include compounds containing functional groups (-C = N-) that resonate electrons by resonance, such as cyan groups, oxadiazoles, and triazoles. Representative examples include Alq3, PBD (2-biphenyl-4-yl-5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole) and Spiro-PBD, which serve as electron transport and hole binding. Alq3 is the most commonly used. Alq3 has been used since the late 1980s when the organic light emitting device was recognized for commercial value, and is still used. Alq3, however, is vulnerable to moisture and oxygen and is problematic in terms of longevity of at least 20,000 hours for TV applications and needs improvement.
정공주입층 및 정공수송층은 정공전달 화합물을 함유하며, 양극으로부터 정공주입을 용이하게 해주어 궁극적으로는 소자의 전력효율을 개선시키며 디바이스의 수명을 증가시키는 재료이다. 정공주입 장벽을 낮추기 위해서는 이온화에너지가 양극인 ITO의 일함수(work function)와 비슷해야 하고, ITO와의 계면접착력이 높아야 한다. 정공수송층은 주입된 정공을 발광층으로 쉽게 운반시킬 뿐만 아니라 전자를 발광영역에 속박함으로서 엑시톤 형성확률을 높여주어야 하며, 정공이동도가 높은 물질이어야 한다. 그러나, 상기 통상의 유기전계발광소자에 이용되는 재료들은 실 용화 특히 TV 응용에 있어 필요한 충분한 성능을 나타내지 못하고 있다. 이의 주요한 이유 하나는 정공주입/수송 재료의 내열성이 낮다는 것이다. 유기전계발광소자 동작중에 발생하는 주울열로 인해 정공수송재료의 결정화가 일어나 암점(dark spot)을 형성하게 된다. 따라서, 정공주입 재료 혹은 정공수송 재료는 통상적으로 내열성이 우수하면서 무정형의 상태가 바람직하다. 종래 사용되고 있는 정공주입/수송재료는 주로 정공 주입시 생성되는 라디칼들이 안정화될 수 있는 방향족 아민(aromatic amine)이 많이 사용되고 있으며 바이페닐아민(biphenyl diamine) 유도체, 스타버스트(starburst)형 화합물, 스피로(spiro)기를 갖는 바이페닐아민(biphenyl diamine) 유도체, 사다리형 화합물 등이 알려져 있지만 실용상 극소수만이 적당하다고 알려져 있었다. 가장 널리 사용되는 정공수송층 재료로는 NPD (N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)는 약 95℃의 유리전이온도(Tg)를 보여주고 있으며, 현재 2"급 유기전계발광소자 제품에 이용되고 있다. 따라서 이 재료를 TV 분야에 응용하는 유기전계발광소자에 사용하게 된다면 발열에 의해 결정화가 일어나서 결국 TV 휘도저하, 수명저하를 초래하게 된다. The hole injection layer and the hole transport layer contain a hole transport compound, which facilitates hole injection from the anode, and ultimately improves the power efficiency of the device and increases the life of the device. In order to lower the hole injection barrier, the ionization energy should be similar to the work function of the anode ITO, and the interface adhesion with the ITO should be high. The hole transport layer should not only easily transport the injected holes to the light emitting layer, but also increase the probability of forming exciton by binding electrons to the light emitting area, and should be a material having high hole mobility. However, the materials used in the conventional organic electroluminescent devices do not exhibit sufficient performance required for practical application, especially TV applications. One of the main reasons for this is the low heat resistance of the hole injection / transport material. Joule heat generated during the operation of the organic light emitting device causes crystallization of the hole transport material to form a dark spot. Therefore, the hole injection material or the hole transport material is preferably in an amorphous state while excellent in heat resistance. Conventionally used hole injection / transport material is mainly used aromatic amine that can stabilize the radicals generated during hole injection (biphenyl diamine derivatives, starburst type compound, spiro ( Biphenyl diamine derivatives and ladder type compounds having spiro groups are known, but only a few are known to be suitable for practical use. NPD (N, N'-bis (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) is the most widely used hole transport layer material. It shows the transition temperature (Tg) and is currently used in 2 "grade organic light emitting device products. Therefore, if this material is used in organic light emitting devices that are applied in TV field, crystallization occurs due to heat generation, and eventually TV brightness is achieved. Deterioration and lifespan will be caused.
발광재료 측면에서 보았을 때 녹색 및 적색 재료는 어느 정도 특성이 우수한 재료들이 많이 개발되어 있으나, 아직 TV 응용수준에는 미치지 못하고 있다. 특히 밴드갭이 큰 청색재료의 경우는 타 재료 대비 어려운 기술로 인식되고 있다. 그 예로서 저분자형의 인광 청색재료는 발표된 예가 극히 적으며, 고분자형의 청색재료 역시 상업화 제품에 적용이 어려울 정도로 수명이 짧은 것이 문제로 지적되고 있다. 또한 현재 상업화된 저분자형의 청색 형광재료의 경우 NTSC 색좌표(blue; 0.14, 0.08)에 근접하는 재료가 거의 없는 상황이며, 몇몇 재료업체 및 연구기관에서 고색순도의 청색재료를 발표하고 있으나 수명 및 휘도가 낮아 상업적 응용 가능성이 적다는 것으로 알려져 있다.In terms of light emitting materials, many green and red materials have been developed with some characteristics, but have not yet reached the level of TV application. In particular, blue materials with a large band gap are recognized as more difficult technologies than other materials. As an example, there are very few published examples of low molecular weight phosphorescent blue materials, and high molecular weight blue materials are also pointed out as a problem that their lifespan is too short to be applied to commercial products. In addition, commercially available low-molecular blue fluorescent materials rarely come close to NTSC color coordinates (blue; 0.14, 0.08). Some material companies and research institutes have announced high-purity blue materials, but they have long life and luminance. It is known that the low commercial potential is low.
앞서 언급된 바와 같이 인광소자의 경우 새로운 호스트 물질의 개발이 요구되며, 종래에는 플루오렌(fluorene)계 재료의 적용이 검토되었으나, 삼중항 상태의 에너지 레벨이 도펀트의 에너지 레벨과 상호작용을 하기에 적합하지 않은 문제점이 있다.As mentioned above, in the case of phosphorescent devices, the development of a new host material is required, and in the past, the application of fluorene-based materials has been considered, but since the triplet energy level interacts with the energy level of the dopant, There is an unsuitable problem.
이상과 관련하여 종래기술에 의한 재료 및 현재 산업적으로 사용 중인 재료에 대해 본 연구자들이 다양한 연구 및 실험을 토대로 검토한 결과 이들은 소형 유기전계발광소자에는 적합하나, 중대형 즉 TV 응용을 위한 유기전계발광소자에는 효율, 색좌표 및 수명 측면에서 그 특성이 현저히 부족하다는 문제점을 발견하였다.In connection with the above, the present inventors have reviewed the materials of the prior art and the materials currently being used industrially based on various researches and experiments, and they are suitable for small organic light emitting devices, but they are organic light emitting devices for medium and large sized TV applications. It has been found that there is a significant lack of characteristics in terms of efficiency, color coordinates and lifetime.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고효율, 고색순도를 갖는 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention to solve the problems of the prior art as described above is to provide a novel compound having a high efficiency, high color purity and an organic electroluminescent device comprising the same.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention to achieve the above object,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.It provides a compound represented by the following formula (1).
<화학식 1> <
여기서, A는 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이고, 중심기인 피렌(pyrene)의 탄소원자와 상기 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있으며, 또한 k는 상기 피렌에 치환된 A의 개수로 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고, k가 2 이상인 경우 각 A는 서로 같거나 다를 수 있다.Here, A is an amine cyclic compound having a nitrogen atom (N) and a CN double bond (> C = N-) at the same time, the carbon atom of pyrene as the central group and the nitrogen atom of the amine cyclic compound are covalently bonded. And k is selected from 1, 2, 3, and 4 as the number of As substituted in the pyrene, and when k is 2 or more, each A may be the same as or different from each other.
또한 상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면,In addition, according to another aspect of the present invention to achieve the above object,
제1전극, 발광층을 비롯한 1층 이상으로 이루어진 유기물층 및 제2전극이 순차적으로 적층된 형태의 유기전계발광소자에 있어서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.In an organic light emitting device having a first electrode, an organic material layer consisting of one or more layers including a light emitting layer and a second electrode sequentially stacked, at least one of the organic material layer comprises a compound of the formula (1) An electroluminescent device is provided.
본 발명에 따른 화합물인 피렌 유도체는 정공수송성의 아민기와 전자수송성의 CN 이중결합을 동시에 포함하고 있으므로 정공 및 전자 수송특성이 동시에 우수하여 고휘도의 전계발광소자용 재료로서 응용될 수 있다. 또한 그 치환체의 종류에 따라 다양한 특성을 구비할 수 있어서 정공주입재료, 정공수송재료, 전자주입재료, 전자수송재료, 정공저지재료 및 발광재료로 응용이 가능하다. 즉 고효율, 고색순도가 가능한 신규 전계발광소자용 재료 및 이를 포함하는 유기전계발광소자의 제공이 가능하여 고휘도, 색재현 범위가 우수한 풀 컬러 디스플레이의 구현이 가능할 뿐만 아니라 유기전계발광소자 TV 구현에도 기여하여 유기전계발광소자 TV의 조기 상업화가 기대된다.Since the pyrene derivative, which is a compound according to the present invention, contains both a hole transporting amine group and an electron transporting CN double bond at the same time, it has excellent hole and electron transporting properties and can be applied as a material for high brightness electroluminescent devices. In addition, it can be provided with a variety of characteristics according to the type of the substituent, it is possible to apply to the hole injection material, hole transport material, electron injection material, electron transport material, hole blocking material and light emitting material. In other words, it is possible to provide a new electroluminescent device material having high efficiency and high color purity and an organic electroluminescent device including the same, thereby realizing a full color display having excellent luminance and color gamut and contributing to the realization of an organic electroluminescent device TV. Therefore, the early commercialization of organic light emitting diode TV is expected.
본 발명의 일 측면에 따른 피렌 유도체 화합물은 하기 화학식 1과 같다.The pyrene derivative compound according to one aspect of the present invention is represented by the following
<화학식 1> <
여기서, A는 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이고, 중심기인 피렌(pyrene)의 탄소원자와 상기 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있으며, 또한 k는 상기 피렌에 치환된 A의 개수로 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고, k가 2 이상인 경우 각 A는 서로 같거나 다를 수 있다.Here, A is an amine cyclic compound having a nitrogen atom (N) and a CN double bond (> C = N-) at the same time, the carbon atom of pyrene as the central group and the nitrogen atom of the amine cyclic compound are covalently bonded. And k is selected from 1, 2, 3, and 4 as the number of As substituted in the pyrene, and when k is 2 or more, each A may be the same as or different from each other.
본 발명에 의한 화학식 1을 보다 구체적으로 설명하기 위해서 피렌에 결합되는 화합물, 즉 질소원자와 CN 이중결합을 포함하는 아민계 고리화합물의 치환체 종류를 화학식 2에 대표적으로 나타내었으며, 여기서 제시하는 치환체들인 S-1 내지 S-11 외에도 그 예는 무수히 많을 수 있다.In order to explain the formula (1) according to the present invention in more detail, the substituents of the compound bound to pyrene, that is, the amine-based cyclic compound including a nitrogen atom and a CN double bond are represented in the formula (2). In addition to S-1 to S-11, examples may be numerous.
<화학식 2> <
여기서, Y1 내지 Y18은 서로에 관계없이 각각 수소기, 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 복소환기로 이루어진 군 중에서 선택된다.Wherein Y 1 to Y 18 are each independently a hydrogen group, a halogen group, an alkyl group, an alkoxy group, a cyano group, a nitro group, an acyl group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substitution. Or an unsubstituted heterocyclic group.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 피렌을 중심으로 하고 있으며, CN 이중 결합을 갖는 화학식 2와 같은 아민계 고리화합물들이 치환된 것으로서 현재까지 알려지지 않은 새로운 구조이다. 또한 치환체에 전자당김 특성의 CN 이중결합과 전자주기 특성의 아민기를 동시에 포함하고 있다는 것이 핵심적인 특징이다. 이러한 치환체는 1개가 도입될 수도 있고, 2개, 3개 및 4개까지 도입이 가능하다.The compound of
예로서 k=1인 경우 그 치환체(A1)의 위치는 피렌의 1~9번 위치 모두가 가능하며, 그 예를 제시하면 화학식 3과 같다.For example, in the case of k = 1, the position of the substituent (A 1 ) may be all
<화학식 3><
여기서, A1은 같거나 다를 수 있으며, 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이며, 중심기인 피렌의 탄소원자와 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있다.Here, A 1 may be the same or different and is an amine ring compound having a nitrogen atom (N) and a CN double bond (> C = N-) at the same time, and the carbon atom of the central group pyrene and the nitrogen atom of the amine ring compound It is connected by covalent bond.
또한 k=2인 경우 2개의 치환체(A2, A3)의 위치는 합성 방법에 따라 피렌의 1, 2, 3, 6, 7, 8번 탄소 중에서 선택될 수 있다. 즉 질소원자 및 CN 이중결합을 포함하는 아민계 고리화합물이 2개가 도입될 경우 배열 가능한 구조는 7개(1,3/1,6/1,8/3,6/3,8/6,8/2,7)가 될 수 있으며, 하기에 몇 가지 예를 제시하면 화학식 4와 같다.In addition, when k = 2, the positions of the two substituents (A 2 , A 3 ) may be selected from
<화학식 4><
여기서, A2와 A3는 서로에 관계없이 같거나 다를 수 있고, 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이며, 중심기인 피렌의 탄소원자와 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있다.Here, A 2 and A 3 may be the same or different irrespective of each other, and are an amine cyclic compound having a nitrogen atom (N) and a CN double bond (> C = N-) at the same time. The nitrogen atom of the amine cyclic compound is covalently linked.
또한, k=3인 경우 본 발명은 질소원자와 CN 이중결합을 동시에 갖는 치환체(화학식 2)가 3개 도입된 형태의 피렌 유도체를 제공한다.In addition, when k = 3, the present invention provides a pyrene derivative having a form in which three substituents (Formula 2) having a nitrogen atom and a CN double bond are simultaneously introduced.
다양한 위치에 3개의 치환체(A4, A5, A6)가 치환될 수 있지만 하기 화학식 5와 같이 피렌의 1, 3 및 6번 위치에 도입된 것이 가장 보편적이라 할 수 있다.Although three substituents (A 4 , A 5 , A 6 ) may be substituted at various positions, the most common ones may be introduced at
<화학식 5><Formula 5>
여기서, A4 내지 A6은 서로에 관계없이 같거나 다를 수 있으며, 피렌과 직접적으로 결합하고 있는 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이며, 중심기인 피렌의 탄소원자와 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있다.Here, A 4 to A 6 may be the same or different irrespective of each other, and are an amine cyclic compound having both nitrogen atom (N) and CN double bond (> C = N-) which are directly bonded to pyrene, The carbon atom of the central group pyrene and the nitrogen atom of the amine ring compound are covalently linked.
또한 k=4인 경우, 본 발명은 질소원자와 CN 이중결합을 동시에 갖는 치환체(화학식 2)가 4개 도입된 형태의 피렌 유도체를 제공한다.In addition, when k = 4, the present invention provides a pyrene derivative in the form of four substituents (Formula 2) having a nitrogen atom and a CN double bond at the same time.
다양한 위치에 4개의 치환체(A7, A8, A9, A10)가 치환될 수 있지만 하기 화학식 6과 같이 피렌의 1, 3, 6 및 8번 위치에 도입된 것이 가장 보편적이라 할 수 있다.Four substituents (A 7 , A 8 , A 9 , A 10 ) may be substituted at various positions, but the most common ones may be introduced at
<화학식 6><Formula 6>
여기서, A7 내지 A10은 서로에 관계없이 같거나 다를 수 있으며, 질소원자(N)와 CN 이중결합(>C=N-)을 동시에 가지는 아민계 고리화합물이며, 중심기인 피렌의 탄소원자와 아민계 고리화합물의 질소원자가 공유결합으로 연결되어 있다.Here, A 7 to A 10 may be the same or different irrespective of each other, and are an amine ring compound having a nitrogen atom (N) and a CN double bond (> C = N-) at the same time, and a carbon atom of pyrene as a central group. The nitrogen atom of the amine cyclic compound is covalently linked.
본 발명에 따른 화학식 1로 나타낸 화합물은 촉매존재 하에서 디할로피렌과 화학식 2에 제시된 질소원자 및 CN 이중결합을 동시에 갖는 아민계 고리화합물과의 반응에 의해 제조될 수 있다. 이때 디할로피렌으로는 디브로모피렌, 디요오도피렌, 디클로로피렌 등을 예로 들 수 있다. 디할로피렌과 반응하는 아민계 고리화합물로는 화학식 2에 제시된 구조에서 질소원자에 수소원자가 결합된 화합물이면 가능하다.The compound represented by
여기서 디할로-피렌의 제조는 피렌으로부터 브롬화, 염화 등의 반응에 의해 제조가 가능하며, 피렌을 사염화탄소에 용해시킨 후 브롬을 적하시켜 제조할 수 있다. 하지만 생성된 물질이 1,6-디브로모피렌, 1,8-디브로모피렌, 1,6,8-트리브로모피렌의 세 가지 물질로 생성되는데 이러한 물질의 분리가 용이하지 않으므로 이러한 세 물질을 분리하기 위해서 먼저 톨루엔 하에서 재결정을 통해서 1,6-디브로모피렌을 분리한 뒤, 10-5 torr의 고진공 하에서 승화정제를 실시하면 원하는 물질을 확보할 수 있다.The dihalo-pyrene can be prepared by pyrolysis, bromination, or the like from pyrene, and can be prepared by dropping bromine after dissolving pyrene in carbon tetrachloride. However, the resulting material is made up of three substances: 1,6-dibromopyrene, 1,8-dibromopyrene, and 1,6,8-tribromopyrene. In order to separate the material, 1,6-dibromopyrene is separated through recrystallization under toluene, and then sublimation purification is performed under high vacuum of 10 -5 torr to obtain a desired material.
이와 반대로 2,7-디브로모피렌의 경우는 먼저 피렌을 Pd/C 촉매 하에서 수소반응을 통해서 4,5,9,10-테트라하이드로피렌을 만들고 여기에 FeCl3·H2O 촉매 하에서 수용액 상태의 브롬용액을 천천히 적하시켜 2,7-디브로모-4,5,9,10-테트라하이 드로피렌을 만든 뒤, CS2 하에서 브롬을 다시 적하시켜서 원하는 2,7-디브로모피렌을 만들 수 있다.On the contrary, in the case of 2,7-dibromopyrene, pyrene was first formed into a 4,5,9,10-tetrahydropyrene by hydrogen reaction under a Pd / C catalyst, and in aqueous solution under FeCl 3 · H 2 O catalyst. Bromine solution was slowly added dropwise to make 2,7-dibromo-4,5,9,10-tetrahydrodroprene, followed by CS 2 Bromine is then added dropwise to produce the desired 2,7-dibromopyrene.
본 발명자들이 화학식 1로 나타낸 화합물의 예로서 다양한 구조의 치환체를 갖는 화합물을 합성하여 평가한 결과 치환체에 따라서 전자친화도는 3.3~1.9 eV의 영역에서 나타났으며, 이온화 포텐셜은 6.2~5.0 eV, 밴드갭 에너지는 2.0~3.4 eV에서 나타났다. 이로부터 본 발명에 의한 화학식 1로 나타낸 화합물은 그 치환체 및 연결기에 따라 청색 발광재료로서의 응용뿐만 아니라, 정공주입/수송층, 전자주입/수송층, 인광소자의 호스트재료(적, 녹, 청색용), 형광소자의 호스트 재료로서의 적용도 가능함이 확인되었다.The inventors synthesized and evaluated compounds having substituents of various structures as examples of the compound represented by
이하, 본 발명의 다른 측면으로서 상술한 화학식 1의 화합물을 유기층에 포함하는 유기전계발광소자에 관해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an organic light emitting display device including the compound of
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an organic light emitting display device according to the present invention.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 제1전극, 발광층을 비롯한 1층 이상으로 이루어진 유기물층 및 제2전극을 순차적으로 적층된 형태로서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 화학식 1의 화합물을 포함한다.The organic electroluminescent device according to the present invention is a form in which a first electrode, an organic material layer including one or more layers including a light emitting layer, and a second electrode are sequentially stacked, and one or more layers of the organic material layers include the compound of
본 발명의 화학식 1의 화합물을 발광층에 포함하는 유기전계발광소자의 구체적인 구현방법을 설명하면 다음과 같다.The specific implementation method of the organic light emitting device comprising the compound of
기판 상에 제1전극으로서 투명전극 패턴을 형성시키고, 이어서 정공주입층, 정공수송층, 화학식 1의 화합물을 포함한 발광층, 전자수송층, 전자주입층을 순차 적으로 형성시킨 후 제2전극인 음극전극을 형성시킴으로서 유기전계발광소자를 구현할 수 있다.A transparent electrode pattern was formed on the substrate as a first electrode, and then a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer including the compound of
여기서 투명전극은 전기전도성을 가지면서 투명성을 동시에 갖는 ITO(indium tin oxide)가 주로 사용된다. 또한 기판은 TFT(thin film transistor)를 구비한 것일 수도 있으며, TFT를 구비한 경우 능동구동형(active matrix type) 전계발광소자를 제작할 수 있고, TFT를 구비하지 않은 경우는 수동구동형(passive matrix type) 전계발광소자를 제작할 수 있다. 본 발명에 있어서는 능동구동형이나 수동구동형 어느 것이든 상관이 없다. 또한 기판은 유리, 플라스틱, 금속 호일 등 어느 것이나 사용가능하며 특별히 제한되지 않는다.In this case, indium tin oxide (ITO) having electrical conductivity and transparency at the same time is mainly used. In addition, the substrate may be provided with a thin film transistor (TFT), and when the TFT is provided, an active matrix type electroluminescent device may be manufactured, and when the TFT is not provided, the passive matrix may be passive. type) Electroluminescent device can be manufactured. In the present invention, either an active drive type or a passive drive type may be used. In addition, the substrate can be used, such as glass, plastic, metal foil, and is not particularly limited.
정공주입층은 특별히 제한이 없으며, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 이용될 수도 있고, 종래 종래기술에 알려진 재료를 사용할 수도 있다. 정공주입층은 투명전극 표면의 스무딩(smoothing) 기능을 담당하면서 투명전극과의 계면특성이 우수하고, 전자를 투명전극에 쉽게 줄 수 있는 재료이면 바람직하다. 종래 알려진 대표적인 정공주입재료는 하기 화학식 7(DNTPD)과 같으며, 약 300~1200 Å 두께를 형성하면 바람직하다.The hole injection layer is not particularly limited, and the compound of
<화학식 7><Formula 7>
정공수송층은 정공주입층과 물리화학적으로 유사성이 큰 재료로서, 정공주입층과 마찬가지로 전자를 쉽게 줄 수 있는 재료, 즉 정공을 쉽게 수송할 수 있는 재료면 바람직하며 특별히 제한을 받지 않는다. 이러한 정공주입층은 본 발명에 의한 신규화합물이 이용될 수도 있고, 종래 기술에 알려진 재료를 사용할 수도 있다. 종래 기술에 의한 대표적 정공수송재료는 화학식 8(NPD)과 같으며, 진공 하에서 가열증착에 의해 약 300~500 Å 두께로 형성하면 바람직하다.The hole transport layer is a material that has a high physical and chemical similarity to the hole injection layer, and like the hole injection layer, a material that can easily give electrons, that is, a material that can easily transport holes, is not particularly limited. The hole injection layer may be a novel compound according to the present invention, or may be a material known in the art. Representative hole transport material according to the prior art is the same as the formula (8) (NPD), it is preferable to form a thickness of about 300 ~ 500 kPa by heat deposition under vacuum.
<화학식 8><Formula 8>
다음으로 발광층의 형성이 요구된다. 풀 컬러 디스플레이의 경우는 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 픽셀 내에 형성되어야 한다. 즉 정공수송층이 형성된 기판을 10-6 torr의 진공챔버 내에 배치시키고 본 발명의 화합물을 가열하여 5 Å/sec의 속도로 증착하여 300 Å 두께의 발광층을 형성하는 것이 바람직하다.Next, formation of the light emitting layer is required. In the case of a full color display, a red light emitting layer, a green light emitting layer and a blue light emitting layer should be formed in the pixel. That is, it is preferable that the substrate having the hole transport layer formed is disposed in a vacuum chamber of 10 −6 torr, and the compound of the present invention is heated to be deposited at a rate of 5 kW / sec to form a light emitting layer having a thickness of 300 kW.
여기서 발광층은 화학식 1의 화합물이 단독으로 사용될 수도 있고 이외에 제2의 성분이 포함될 수도 있다.The light emitting layer may be a compound of
이 경우 본 발명의 화학식 1의 화합물은 호스트 재료일 수도 있고, 도펀트 재료일 수도 있으며, 호스트 및 도펀트 모두 본 발명에 따른 화합물을 이용할 수도 있다. 만약 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 도펀트로 이용될 경우 호스트 재료는 앞서 제시한 종래 기술에 기술된 다양한 재료를 사용하면 된다. 또한 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 호스트 재료로 응용될 경우 도펀트 재료로 다음이 이용될 수 있다.In this case, the compound of
즉 녹색 도펀트로는 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노[6,7,8-ij]퀴놀이진-11-온과 그 유도체, 퀴나크리돈(quinacridone) 유도체가 가능하고, 적색 도펀트로는 Kodak사의 DCJTB와 그 유도체, Sony사의 1,1'-디시아노-치환된 비스스티릴 나프탈렌 등이 사용가능하며, 청색 도펀트로는 디페닐아미노-디(스티릴)아릴렌 등이 이용될 수 있다.Green dopant is 10- (2-benzothiazolyl) -1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H, 11H- [1] benzopyrano [ 6,7,8-ij] quinolzin-11-one, its derivatives and quinacridone derivatives are possible; red dopants include Kodak's DCJTB and its derivatives, Sony's 1,1'-dicyano -Substituted bisstyryl naphthalene or the like can be used, and as blue dopant, diphenylamino-di (styryl) arylene can be used.
인광성 도펀트로는 Ir 혹은 Pt 계 유기 금속 착체가 가능하며, Ir 혹은 Pt과 착체를 이루는 리간드의 종류에 따라서 녹색, 청색 및 적색 발광이 가능하다. 예로서 적색 인광재료인 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-12H,23H-포르피린플래티늄(II)(PtOEP), 녹색 인광재료인 fac-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3], 적색 인광재료인 비스(2-(2'-벤조[4,5-a]티에닐) 피리디나토-N,C2 ’)이리듐(아세틸아세토 네이트)(Btp2Ir(acac), 청색인광재료인 fac-트리스[2-(4,5'-디플루오로페닐)피리딘-N,C'3]이리듐(III)(FIrppy) 등이 있다.As the phosphorescent dopant, Ir or Pt-based organometallic complexes can be used, and green, blue and red light can be emitted depending on the type of the ligand constituting the Ir or Pt complex. Examples include 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-12H, 23H-porphyrinplatinum (II) (PtOEP), a red phosphorescent material, and fac-tris (2-phenylpyridine), a green phosphorescent material. ) Iridium (Ir (ppy) 3 ], bis (2- (2'-benzo [4,5-a] thienyl) pyridinato-N, C 2 ' ) iridium (acetylacetonate), a red phosphorescent material ( and the like Btp 2 Ir (acac), a blue phosphorescent material fac- tris [2- (4,5'- difluoro-phenyl) pyridine -N, C '3] iridium (III) (FIrppy).
이상의 청색, 적색 및 녹색 도펀트의 대표적인 구조를 화학식 9, 화학식 10, 및 화학식 11에 각각 나타내었다.Representative structures of the blue, red, and green dopants described above are shown in
<화학식 9><Formula 9>
<화학식 10><
<화학식 11><Formula 11>
만약 도펀트로서 인광성 도펀트를 사용할 경우에는 발광층과 전자수송층 사이에 정공저지층(hole blocking layer: HBL)이 추가될 수도 있다. 정공저지층을 형성하면 보다 우수한 효율을 얻을 수 있다. 이러한 정공저지층은 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 이용될 수도 있고, 종래 기술에 알려진 재료를 사용할 수도 있다. 정공저지층 재료로는 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (BCP) 등과 같은 물질을 예로 들 수 있다.If a phosphorescent dopant is used as a dopant, a hole blocking layer (HBL) may be added between the light emitting layer and the electron transport layer. If the hole blocking layer is formed, more excellent efficiency can be obtained. The hole blocking layer may be a compound of the formula (1) according to the present invention, it may be used a material known in the prior art. Examples of the hole blocking layer material include 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) and the like.
발광층 상부 혹은 정공저지층 상부에는 전자수송층의 형성이 필요하며, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 이용될 수 있고 혹은 공지된 다양한 재료의 사용이 가능하다. 즉 전자수용성 그룹을 포함하고 있어서 전자를 발광층으로 용이하게 전달할 수 있으면 바람직하며, 하기 화학식 12(Alq3)가 종래 알려진 대표적인 재료이다. 전자수송층은 그 두께에 따라서 엑시톤의 형성위치가 영향을 받게 되므로 성막두께를 적절히 조절하여야 한다. 즉 전자수송층이 너무 두꺼우면 발광영역이 전자수송층으로 치우치게 되어 전자수송층에서도 일부 발광이 이루어지므로 색좌표가 저하하는 문제가 있다. 반면에 너무 얇게 형성하면 수명이 저하한다는 단점이 있으므로 약 200~400 Å이면 적당하다.Formation of an electron transport layer is required on the light emitting layer or on the hole blocking layer, and the compound of
<화학식 12><Formula 12>
전자수송층 상부에는 전자주입층이 형성되며, 산업적으로 LiF를 많이 사용하고 있다. 전자주입층 상부에는 제2전극인 음극이 형성된다. 음극전극으로는 Al, Ma, Ag 등 단독 금속을 이용하기도 하며, 전자주입층인 LiF와 음극전극인 Al 사에에 Ca, Ba 등을 수십 nm 두께로 형성하여 LiF/Ca(혹은 Ba 등)/Al 구조의 음극을 활용하기도 한다. 음극형성 후에는 대기와의 차단을 위해 인캡슐레이션 공정을 거쳐 전계발광소자가 완성된다.An electron injection layer is formed on the electron transport layer, and LiF is used a lot in industry. A cathode, which is a second electrode, is formed on the electron injection layer. Al, Ma, Ag, or the like can be used as a single metal, and LiF / Ca (or Ba) / It also uses a cathode of Al structure. After cathode formation, the electroluminescent device is completed through an encapsulation process to block the atmosphere.
이상과 같이 본 발명에 의한 화학식 1의 화합물의 구조적 특징과 제조방법 및 이를 이용한 전계발광소자의 구현방법에 대해서 기술하였으나 본 발명이 상술한 범위에 한정되는 것은 아니다. 즉 화학식 1에 있어서 치환체의 종류에 따라서 녹색 발광재료, 발광층의 호스트 재료, 정공수송재료 및 전자수송재료의 구현도 가능하다.As described above, the structural features and manufacturing method of the compound of
이하 본 발명에 따른 신규화합물의 제조방법 및 이를 포함한 유기전계발광소자의 구현방법을 실시예를 통하여 구체화하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for preparing a novel compound according to the present invention and a method for implementing an organic light emitting display device including the same are described in detail by way of examples. However, the present invention is only limited to the following examples, which are presented to aid the understanding of the present invention. no.
실시예 1Example 1
먼저, 피렌 (20g)을 CCl4 (carbon tetrachloride, 500mL)에 용해시킨 뒤, CCl4 (500mL)에 용해시킨 브롬 (10mL)을 천천히 적하시켜주고 상온에서 12시간 동안 반응시켰다. 반응종결 후 반응중에 생성된 석출물 (14g)을 정제된 톨루엔 하에서 재결정을 실시하여 1,6-디브로모피렌을 얻었고, 순수한 물질을 확보하기 위해서 1,6-디브로모피렌 (1a)을 진공건조기로 건조한 후 터보펌프가 부착된 승화(sublimation) 정제장비를 이용하여 고순도 1a를 확보하였다. 수득한 1a (2.0g, 5.56mmol)와 질소원자 함유 헤테로사이클릭 화합물로서 9H-피리도[3,4-b]인돌 (2.34g, 13.9mmol), K2CO3 (3.1g, 22.3mmol)를 니트로벤젠 (20mL)에 용해시킨 뒤, 160℃에서 12 시간 동안 환류, 교반시켰다. TLC로 반응종결 확인 후, 니트로벤젠은 감압 하에서 제거하고 물과 EtOAc를 이용하여 생성물을 추출하고, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 생성물을 실리카겔 컬럼을 이용하여 분리 정제해서 순수한 1,6-디(9H-피리도[3,4-b]인돌-9-일)피렌 (화합물 1)을 얻었다. 이상의 합성과정을 도 2에 나타내었다. 합성된 화합물 1을 진공건조기로 건조한 후 터보펌프가 부착된 승화(sublimation) 정제장비를 이용하여 약 99.8%의 고순도 재료를 확보하였다. 화합물 1의 1H NMR 스펙트럼을 도 3에 나타내었다.First, pyrene (20 g) was dissolved in CCl 4 (carbon tetrachloride, 500 mL), and bromine (10 mL) dissolved in CCl 4 (500 mL) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the precipitate produced during the reaction (14 g) was recrystallized under purified toluene to obtain 1,6-dibromopyrene, and 1,6-dibromopyrene ( 1a ) was vacuumed to obtain a pure substance. After drying with a dryer using a sublimation (sublimation) purification equipment equipped with a turbopump to obtain a high purity 1a . 9H-pyrido [3,4- b ] indole (2.34g, 13.9mmol), K 2 CO 3 (3.1g, 22.3mmol) as 1a (2.0 g, 5.56 mmol) and the nitrogen atom-containing heterocyclic compound obtained Was dissolved in nitrobenzene (20 mL) and then refluxed and stirred at 160 ° C. for 12 hours. After confirming the reaction termination by TLC, nitrobenzene was removed under reduced pressure, the product was extracted using water and EtOAc, and water was removed with anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure. The product was separated and purified using a silica gel column to give pure 1,6-di (9H-pyrido [3,4- b ] indol-9-yl) pyrene (Compound 1 ). The synthesis process is shown in FIG. Synthesized
면저항(sheet resistance)이 30 Ω/㎠이고, 1.08 mm의 두께를 가지며 광투과율이 80 % 이상인 ITO 유리를 2 ㎝×2 ㎝의 크기로 자른 후, 질산(70%), 염산 그리고 증류수를 9 : 210 : 80의 비율로 혼합한 식각액을 이용하여 ITO 층을 일부분 제거하였다. 또한 식각된 ITO 유리를 아세톤이 담긴 비이커에 넣고 15분간 초음파 세정기로 세척 후 ITO 유리 전용 세정액인 CA-40(Cyantek Co.)에 넣어서 15분간 세정하였다. 이어서 마지막으로 탈이온수로 수회 세척하고 120℃에서 1시간 건조하였 다. ITO glass having a sheet resistance of 30 Ω /
투명전극 패턴형성 및 세정이 완료된 기판 상부에 정공주입재료로서 DNTPD를 진공가열 증착법으로 700 Å 두께로 형성시켰으며, 정공수송재료로는 NPD를 300 Å 두께로 형성시켰다. 이어서 발광층으로서 상술한 방법으로 합성, 정제된 화합물 1과 녹색의 인광 도펀트로서 화학식 11을 95:5의 비율로 성막하여 300 Å 두께로 형성시킨 후 정공저지층으로서 BCP를 100 Å 두께로 형성시켰다. 이어서 전자수송층인 Alq3를 250 Å 두께로 형성시켰으며, 전자수송층 상부에 LiF를 10 Å 두께로 형성시키고, 그 상부에 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 전계발광소자는 유리캡을 이용하여 대기와 차단시켰다.DNTPD was formed on the substrate on which the transparent electrode pattern formation and cleaning was completed as a hole injection material to a thickness of 700 Å by vacuum heating evaporation method, and NPD was formed to a thickness of 300 Å as the hole transport material. Subsequently, the
ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 1과 인광도펀트로 구성된 발광층으로부터 색좌표 x=0.31, y=0.55의 녹색발광을 얻을 수 있었다. 이때 화합물 1에 의한 발광은 관찰되지 않았으며, 이로부터 화합물 1에서 인광 도펀트로의 에너지 전달이 용이하게 일어남을 알 수 있었다. 이상의 녹색발광 스펙트럼을 도 4에 나타내었다.When a direct current was applied by connecting a positive electrode to ITO and a negative electrode to Al, green light emission of color coordinates x = 0.31 and y = 0.55 was obtained from the light emitting layer composed of
실시예 2Example 2
먼저, 실시예 1에서 제시한 방법으로 만들어진 1a (2.0g, 5.56mmol)와 벤조이미다졸 (1.68g, 13.9mmol), K2CO3 (3.1g)를 니트로벤젠 (20mL)에 용해시킨 뒤, 160 oC에서 12 시간 동안 환류, 교반시켰다. TLC로 반응종결 확인 후, 니트로벤젠은 감압 하에서 제거하고 물과 EtOAc를 이용하여 생성물을 추출하고, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 생성물을 실리카겔 컬럼을 이용하여 분리 정제해서 순수한 1-(1-(1H-벤조[d]이미다졸-1-일)피렌-6-일)-1H-벤조[d]이미다졸 (화합물 2)을 얻었다. 합성된 화합물 2를 진공건조기로 건조한 후 터보펌프가 부착된 승화(sublimation) 정제장비를 이용하여 약 99.8%의 고순도 재료를 확보하였다. 화합물 2의 합성 과정을 도 5에 나타내었으며, 이의 1H NMR 분석결과를 도 6에 나타내었다.First, 1a (2.0 g, 5.56 mmol), benzoimidazole (1.68 g, 13.9 mmol), and K 2 CO 3 (3.1 g) made by the method described in Example 1 were dissolved in nitrobenzene (20 mL), The mixture was refluxed and stirred at 160 ° C. for 12 hours. After confirming the reaction termination by TLC, nitrobenzene was removed under reduced pressure, the product was extracted using water and EtOAc, and water was removed with anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure. The product was separated and purified using a silica gel column to obtain pure 1- (1- (1 H -benzo [d] imidazol-1-yl) pyren-6-yl) -1 H -benzo [d] imidazole (Compound 2 )
실시예 1에서 제시된 방법으로 ITO 유리를 세정한 후 정공주입재료로서 DNTPD를 진공가열 증착법으로 700 Å 두께로 형성시켰으며, 정공수송재료로는 NPD를 300 Å 두께로 형성시켰다. 이어서 발광층으로서 상술한 방법으로 합성, 정제된 화합물 2를 300 Å 두께로 형성시킨 후 전자수송층인 Alq3를 250 Å 두께로 형성시켰다. 전자수송층 상부에 LiF를 10 Å 두께로 형성시키고, 그 상부에 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 전계발광소자는 유리캡을 이용하여 대기와 차단시켰다.After the ITO glass was cleaned by the method described in Example 1, DNTPD was formed to have a thickness of 700 kPa by the vacuum heating evaporation method as a hole injection material, and NPD was formed to have a thickness of 300 kPa as the hole transport material. Subsequently,
ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 2로부터 고색순도의 청색발광(x=0.14, 0.15)이 얻어졌으며, 이의 청색 발광 스펙트럼을 도 7에 나타내었다.When a direct current was applied by connecting a positive electrode to ITO and a negative electrode to Al, a high color purity blue light emission (x = 0.14, 0.15) was obtained from
실시예 3Example 3
실시예 1에서 제시한 방법으로 만들어진 1a (2.0g, 5.56mmol)와 이미다졸 (960mg, 13.9mmol), K2CO3 (3.1g)를 니트로벤젠 (20mL)에 용해시킨 뒤, 160 ℃에서 12 시간 동안 환류, 교반시켰다. TLC로 반응종결 확인 후, 니트로벤젠은 감압 하에서 제거하고 물과 EtOAc를 이용하여 생성물을 추출하고, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 생성물을 실리카겔 컬럼을 이용하여 분리 정제해서 순수한 1-(1-(1H-이미다졸-1-일)피렌-6-일)-1H-이미다졸 (화합물 3)을 얻었다. 합성된 화합물 3을 진공건조기로 건조한 후 터보펌프가 부착된 승화(sublimation) 정제장비를 이용하여 약 99.8%의 고순도 재료를 확보하였다. 화합물 3의 합성과정을 도 8에 나타내었으며, 이의 1H NMR 분석결과를 도 9에 나타내었다. 합성된 화합물 3을 발광층으로 이용하여 실시예 2에서 제시된 방법과 동일하게 전계발광소자를 제작하였다. ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 3으로부터 색순도가 우수한 청색발광(x=0.15, 0.15)이 얻어졌으며, 이의 청색 발광 스펙트럼을 도 10에 나타내었다. 1a (2.0 g, 5.56 mmol), imidazole (960 mg, 13.9 mmol), and K 2 CO 3 (3.1 g) prepared by the method described in Example 1 were dissolved in nitrobenzene (20 mL), followed by 12 at 160 ° C. It was refluxed and stirred for hours. After confirming the reaction termination by TLC, nitrobenzene was removed under reduced pressure, the product was extracted using water and EtOAc, and water was removed with anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure. The product was separated and purified using a silica gel column to give pure 1- (1- (1 H -imidazol-1-yl) pyren-6-yl) -1 H -imidazole (Compound 3 ). Synthesized
실시예 4Example 4
화합물 4를 만들기 위해서 먼저 피렌 (4.2g)을 에틸 아세테이트 (50mL)에 용해시킨 뒤, 레이니 니켈(Raney nickel) (2.0g)을 넣고 상온에서 48 시간 동안 반응시켰다. TLC로 반응종결 확인후 셀라이트 칼럼을 이용해서 촉매를 제거시킨 뒤, pd/C (1.0g) 촉매를 넣고 100 psi 정도의 수소압 하에서 상온에서 72시간 동안 다 시 수소반응시켰다. 반응 종결 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 생성물을 실리카겔 컬럼을 이용하여 분리 정제해서 순수한 4,5,9,10-테트라하이드로피렌 (4a, 3.2g)을 얻었다. 이렇게 얻어진 4,5,9,10-테트라하이드로피렌 (3.2g, 15.5 mmol)과 FeCl3·H2O (52mg) 촉매를 증류수 (310mL)에 넣은 뒤 증류수 (166mL)에 용해시킨 브롬 (1.6mL)을 4시간 동안 천천히 넣어주고 상온에서 24시간 동안 반응을 진행시켰다. 반응종결 확인 후 석출물을 여과하여 벤젠 하에서 재결정을 실시하여 순수한 2,7-디브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌 (4b 4.7g)을 얻었다. 2,7-디브로모피렌을 만들기 위해서 4b (4.4g)를 CS2 (300mL)에 용해시킨 뒤 CS2 (300mL)에 용해시킨 브롬 (1.37mL)를 다시 천천히 적하시킨 뒤 상온에서 72시간 동안 반응시켰다. 반응종결 후 용매는 감압 하에서 제거하고 생성된 수득물은 클로로벤젠 하에서 재결정을 실시해 순수한 2,7-디브로모피렌 (4c, 3.07g)을 얻었다.In order to make
4c (2.0g, 5.56mmol)와 이미다졸 (960mg), K2CO3 (3.1g)를 니트로벤젠 (20mL)에 용해시킨 뒤, 160℃에서 12시간 동안 환류, 교반시켰다. TLC로 반응종결 확인 후, 니트로벤젠은 감압 하에서 제거하고 물과 EtOAc를 이용하여 생성물을 추출하고, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후, 감압 하에서 용매를 제거하였다. 생성물을 실리카겔 컬럼을 이용하여 분리 정제해서 순수한 1-(2-(1H-이미다졸-1-일)피렌-7-일)-1H-이미다졸 (화합물 4)을 얻었다. 화합물 4의 합성과정을 도 11에 나타내었다. 합성된 화합물 4를 진공건조기로 건조한 후 터보펌프가 부착된 승화(sublimation) 정제장비를 이용하여 약 99.8%의 고순도 재료를 확보하였다. 화합 물 4는 실시예 3에서 합성한 화합물 3과 이성질체 관계에 있으며, 전계발광소자의 특성도 유사하게 나타났다. 4c (2.0 g, 5.56 mmol), imidazole (960 mg), and K 2 CO 3 (3.1 g) were dissolved in nitrobenzene (20 mL), and then refluxed and stirred at 160 ° C. for 12 hours. After confirming the reaction termination by TLC, nitrobenzene was removed under reduced pressure, the product was extracted using water and EtOAc, and water was removed with anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure. The product was separated and purified using a silica gel column to give pure 1- (2- (1 H -imidazol-1-yl) pyren-7-yl) -1 H -imidazole (Compound 4 ). Synthesis of
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an organic light emitting display device according to the present invention.
도 2는 화합물 1의 합성과정을 나타낸 반응식이다. 2 is a scheme showing the synthesis of
도 3은 합성된 화합물 1의 1H NMR 스펙트럼이다.3 is a 1 H NMR spectrum of
도 4는 화합물 1과 인광도펀트를 함유한 발광층을 가진 유기전계소자의 발광 스펙트럼이다.4 is a light emission spectrum of an organic field device having a light emitting
도 5는 화합물 2의 합성과정을 나타낸 반응식이다.5 is a scheme showing the synthesis of
도 6은 합성된 화합물 2의 1H NMR 스펙트럼이다.6 is a 1 H NMR spectrum of
도 7은 화합물 2를 함유한 발광층을 가진 유기전계소자의 발광 스펙트럼이다.7 is a light emission spectrum of an organic field device having a light emitting
도 8은 화합물 3의 합성과정을 나타낸 반응식이다. 8 is a scheme showing the synthesis of
도 9는 합성된 화합물 3의 1H NMR 분석결과를 도 9에 나타내었다.9 shows the results of 1 H NMR analysis of the synthesized
도 10은 화합물 3을 함유한 발광층을 가진 유기전계소자의 발광 스펙트럼이다.10 is an emission spectrum of an organic field device having an emission
도 11은 화합물 4의 합성과정을 나타낸 반응식이다.11 is a scheme showing the synthesis of
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