KR20150002243A - 유기 전기 발광 조성물 및 이를 포함하는 유기 전기 발광 소자 - Google Patents

유기 전기 발광 조성물 및 이를 포함하는 유기 전기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 전기발광 소자에 사용되는 화합물 유도체와 이를 이용한 유기 전기발광 소자에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 방향족 화합물을 제조하고, 이를 유기 전기발광 소자의 정공전달물질로 사용하여 소자의 수명을 증가시키며, 발광 휘도와 발광 효율이 우수한 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다.

Description

유기 전기 발광 조성물 및 이를 포함하는 유기 전기 발광 소자{Organic Light Emitting Material and Organic Light Emitting Diode Having The Same}
본 발명은 유기 전기 발광 소자에 대한 것으로, 특히 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용되는 방향족 화합물에 대한 것이며, 더욱 자세하게는 방향족 화합물을 제조하고 이를 유기 전기발광 소자에 이용하여 소자의 수명을 증가시키며, 발광 휘도와 발광 효율이 우수한 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다.
저 전압구동, 자기발광, 경량 박형, 광 시야각 그리고 빠른 응답속도 등의 여러 가지 장점을 가진 유기 전기발광 소자는 LCD를 대체할 차세대 평판 디스플레이 중의 하나로서 최근 가장 연구가 활발히 이루어지고 있는 분야이다.
미국 특허 제 4,356,429 호에서, 탕(Tang) 등은 양극과 음극 사이에 놓인 2개의 유기층(정공전달층과 발광층)을 포함하는 이층구조의 유기 전기발광 소자를 개시하였다. 즉, 양극에 인접한 정공전달층은 정공전달물질을 함유하며 유기 전기발광 소자 장치 내에서 단지 정공(hole)만을 주로 발광층에 전달하는 기능을 갖는다. 이와 유사하게, 음극에 인접한 전자수송층은 전자전달물질을 함유하며 유기 전기발광 소자 장치 내에서 단지 전자만을 주로 전달하도록 선택된 이층구조의 유기 전기발광 소자 장치는 높은 발광 효율을 달성하여 상당부분 유기 전기발광 소자의 기술을 개선시켰다. 따라서, 발광효율적인 면에서 정공주입층(hole injection layer)과 정공수송층(hole transporting layer) 같은 정공전달층, 전자수송층(electron transporting layer), 정공차단층(hole blocking layer) 등을 포함하는 다층 구조(multilayer system)를 이용하지 않으면 고효율 및 고휘도의 발광특성을 기대하기는 불가능하다.
유기 전기발광 소자 장치를 실용화하기 위해서는 위의 다층 구조에서 소자의 수명을 증가시키고 구동 전압을 낮추며 발광 효율을 높이기 위하여 발광층은 호스트에 도판트를 도핑하여 사용하는 것이 효과적이다. 이때 도판트로는 주로 인광 물질을 사용하고 호스트로는 4,4`-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)나 카바졸 유도체들이 알려져있지만, 구동전압과 발광 효율이 여전히 만족할만한 수준이 되지 못하기 때문에, 유기 전기발광 소자의 구동전압을 낮추며, 발광효율을 향상시키고, 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 우수한 재료에 대한 개발이 절실히 요구된다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 방향족 화합물과 이것을 포함하는 유기 전기 발광 조성물, 유기 전기 발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적은 유기 전기발광 소자의 발광 효율을 향상시키고 소자의 수명을 증가시킬 수 있는 우수한 열안정성을 가진 유기 전기발광 소자용 정공전달 물질 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 높은 발광 효율을 나타내는 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 연장된 수명을 갖는 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다.
먼저, 본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물이다. 이러한 화합물은 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용될 수 있고, 본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 조성물일 수 있다.
[화학식 I]
Figure pat00001
(상기 화학식 I에서, L은 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오렌일렌기, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 치환 또는 비 치환된 알케닐렌기이고,
A, B, C는 각각 서로 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기이며,
A, B, C 및 L 중 적어도 하나는 헤테로아릴렌기 또는 헤테로아릴기이고, L이 페닐렌기이면 A는 페닐기가 아니다.)
본 발명의 다른 실시형태는 상술한 유기 전기 발광 조성물을 포함하여 이루어진 유기층을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자이다. 여기서, 상기 유기 전기 발광 소자는 유기 발광 다이오드, 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 박막 트랜지스터, 유기 레이저 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 발광 전기화학 전지 또는 유기 집적 회로를 포함하고, 본 발명은 상기한 유기 발광 다이오드 등에 다양하게 적용될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 보통의 지식을 가진자에게 명백하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 방향족 화합물을 사용하여 유기 전기발광 소자를 제작하면, 기존의 유기 전기발광 소자의 가장 큰 단점인 발광 휘도와 발광 효율이 낮은 문제를 동시에 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 구동 전압을 낮출 수 있기 때문에 유기 전기발광 소자의 열적 안정성까지 뛰어나므로, 고성능의 유기 전기발광 소자의 제작이 가능할 뿐만 아니라 고효율, 고휘도 및 장수명이 요구되는 총천연색의 유기 전기발광 소자의 상용화에 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향족 화합물을 이용하여 제작된 유기 전기발광 소자의 다층 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 유기 전기 발광 소자에서 정공전달물질 또는 유기 전기 발광 재료로써 사용하기에 유용한 하기 화학식 I로 표시되는 화합물이다. 이러한 화합물은 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용될 수 있고, 본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 조성물일 수 있다.
[화학식 I]
Figure pat00002
(상기 화학식 I에서, L은 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오렌일렌기, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 치환 또는 비 치환된 알케닐렌기이고,
A, B, C는 각각 서로 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기이며,
A, B, C 및 L 중 적어도 하나는 헤테로아릴렌기 또는 헤테로아릴기이고, L이 페닐렌기이면 A는 페닐기가 아니다.)
상기 화학식 I 에서, 치환 또는 비치환된이라 함은 이 기술분야에서 알려진 어떤 작용기에 의해 치환되거나 또는 어떠한 작용기에 의해서도 치환되지 않은 것을 뜻하고, 여기서 작용기라 함은 공통된 화학적 특성을 지니는 한 무리의 유기화합물에서 그 특성의 원인이 되는 공통된 원자단이거나 그것의 결합양식을 의미한다.
또한, 상기 플루오렌일렌기는 플루오렌(fluorene)의 양단의 탄소원자에서 수소원자가 하나씩 빠진 형태인 플루오레닐렌(fluorenylene)일 수 있고, 상기 알킬렌(alkylene)기는 알케인(alkane)의 양단의 탄소원자에서 수소원자가 하나씩 빠진 형태(-CnH2n-)가 가능하며(예를 들면, 프로필렌(propylene)), 상기 알케닐렌(alkenylene)기는 알켄(alkene)의 양단의 탄소원자에서 수소원자가 하나씩 빠진 형태일 수 있다.
이에 따라, 상기 화학식 I의 구조를 갖는 방향족 화합물로서, 특별히 높은 발광 효율과 긴 수명의 유기 전기 발광 소자를 가능하게 하는 구체적인 예는 하기 화합물 11 내지 화합물 25로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 하지만 본 발명은 이들로 한정되지는 않는다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007

본 발명은 상기와 같이 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용될 수 있는 방향족 화합물이거나 이를 포함하는 유기 발광 조성물 또는 유기 발광 재료일 수 있다. 이러한 화합물, 조성물 또는 재료를 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용하면 고 발광효율을 얻을 수 있다, 상기 방향족 화합물은 발광층 뿐만 아니라 전하주입층이나 전하수송층, 도펀트 등으로 사용이 가능하므로 특별한 층에 국한되는 것은 아니다. 하지만 바람직하게는, 발광층이나 전자수송층으로 사용될 때 가장 효과가 우수하다.
본 발명에 따른 유기 발광 조성물 및 이를 포함하는 유기 전기 발광 소자는 유기 발광 다이오드 뿐만 아니라 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 박막 트랜지스터, 유기 레이저 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 발광 전기화학 전지 및 유기 집적 회로 등의 분야에서도 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 방향족 화합물들은 고순도를 요구하는 유기 전기 발광 소자의 특성상 재결정과 승화법을 이용하여 정제를 하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명자들은 하기 반응식 1과 같은 합성 경로에 의하여, 출발물질로부터 중간체를 제조한 후 최종적으로 상기 화학식 I로 표시되는 다양한 형태의 방향족 화합물을 제조하였다. 그러나, 본 발명은 여기에 제한되지 않고, 각각의 치환기들은 상기 합성 경로의 출발단계, 중간단계 또는 최종단계에 도입될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00008

[ 실시예 1] 화합물 11의 제조
Figure pat00009

1-1. 화합물 11-1의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 질소분위기 하에서 화합물 카바졸 9.7 g (0.058 mol)을 투입하고 다이메틸설폭사이드 200 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 1,2-디브로모벤젠 15 g, 구리 분말 3.7 g, 탄산 칼륨 12 g을 투입하고 30분 동안 실온에서 교반하였다. 반응액을 가열하여 20시간 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각시키고 디클로로메탄과 증류수를 이용하여 추출하였다. 추출액을 건조시킨 후 감압 농축하여 화합물 11-1 10.3 g (수율 55%)을 얻었다.
1-2. 화합물 11-2의 제조
3000-mL, 4구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-1에서 제조한 화합물 11-1 22 g (0.069 mol)에 팔라디움 아세테이트(II) 1.6 g, 트리페닐포스핀 3.6 g, 탄산칼륨 43 g 테트라부틸암모니움 브로마이드 11 g 그리고 디메틸아세타미드 2200 mL를 투입하였다. 반응액을 150℃ 에서 20시간 동안 교반 시킨 후 디메틸아세타미드를 감압 농축하였다. 이 농축액을 디클로로메탄으로 희석시킨 후 디클로로메탄과 증류수를 이용하여 추출하였다. 추출액을 건조시킨 후 감압 농축하여 얻어진 조생성물을 컬럼 분리하여 화합물 11-2 7.8 g (수율 47%)을 얻었다.
1-3. 화합물 11-3의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-2에서 제조한 화합물 11-2 6.5 g (0.027 mol)를 투입하고 클로로포름 162 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 0로 냉각 후 N-브로모숙신이미드(NBS) 4.8 g을 서서히 투입하고 상온에서 12시간동안 교반시켰다. 반응액에 증류수 160 mL를 투입 후 30분간 교반한 다음 유기층을 분리하였다. 분리된 유기층을 건조 후 농축한 다음 아세토나이트릴과 에틸 아세테이트로 재결정하고 진공건조하여 화합물 11-3 5.4 g(수율 63%)을 얻었다.
1-4. 화합물 11-4의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크을 완전히 건조시킨 후 질소 분위가 하에서 실시예 1-3에서 제조한 화합물 11-3 5.4 g (0.017 mol), 비스(파나콜라토)디보론 4.8 g과 아세트산 칼륨 5.1 g, [1,1′-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라디움(II) 0.38 g을 디옥산 100 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 9시간 동안 80 ℃에서 교반 후 실온으로 냉각시켰다. 이 혼합액에 디클로로메탄과 물을 투입하여 목적화합물을 추출하고 수분을 제거시킨 후 농축시켰다. 얻어진 고체를 에테르에서 현탁 교반시킨 후 여과하고 진공건조하여 화합물 11-4 5.2 g (수율 83%)을 얻었다.
1-5. 화합물 11의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-4에서 제조한 화합물 11-4 4.8 g (0.013 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 120 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5,-트리아진 3.2 g, 3M-탄산칼륨 수용액 12 mL, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 0.5 g, 에탄올 35 mL 그리고 물 20 mL을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조한 다음 에틸 아세테이트와 톨루엔으로 재결정하여 화합물 11 3.7 g (수율 61%)을 얻었다.
[ 실시예 2] 화합물 17의 제조
Figure pat00010

2-1. 화합물 17-1의 제조
1000-mL, 4구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-3에서 제조한 화합물 11-3 17.3 g (0.054 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 350 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 4-클로로페닐보론 산 10.1 g, 3M-탄산칼륨 수용액 54 mL 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 1.2 g을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조하여 화합물 17-1 16.5 g (수율 87%)을 얻었다.
2-2. 화합물 17-2의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크을 완전히 건조시킨 후 질소 분위가 하에서 실시예 2-1에서 제조한 화합물 17-1 6.0 g (0.017 mol), 비스(파나콜라토)디보론 4.8 g과 아세트산 칼륨 5.1 g, [1,1′-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라디움(II) 0.38 g을 디옥산 100 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 9시간 동안 80 ℃에서 교반 후 실온으로 냉각시켰다. 이 혼합액에 디클로로메탄과 물을 투입하여 목적화합물을 추출하고 수분을 제거시킨 후 농축시켰다. 얻어진 고체를 에테르에서 현탁 교반시킨 후 여과하고 진공건조하여 화합물 17-2 5.3 g (수율 70%)을 얻었다.
2-3. 화합물 17의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 2-2에서 제조한 화합물 17-2 5.8 g (0.013 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 140 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5,-트리아진 3.2 g, 3M-탄산칼륨 수용액 12 mL, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 0.5 g, 에탄올 30 mL 그리고 물 23 mL을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조한 다음 에틸 아세테이트와 톨루엔으로 재결정하여 화합물 17 4.0 g (수율 56%)을 얻었다.
[ 실시예 3] 화합물 18의 제조
Figure pat00011
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-3에서 제조한 화합물 11-3 10.2 g (0.032 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 200 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 4-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐보론 산 11.1 g, 3M-탄산칼륨 수용액 32 mL 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 1.1 g을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조한 다음 컬럼으로 분리하여 화합물 18 9.0 g (수율 55%)을 얻었다.
[ 실시예 4] 화합물 19의 제조
Figure pat00012

4-1. 화합물 19-1의 제조
1000-mL, 4구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-3에서 제조한 화합물 11-3 17.3 g (0.054 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 350 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 3.5-디클로로페닐보론 산 12.3 g, 3M-탄산칼륨 수용액 54 mL 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 1.2 g을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조하여 화합물 19-1 16.9 g (수율 81%)을 얻었다.
4-2. 화합물 19-2의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크을 완전히 건조시킨 후 질소 분위가 하에서 실시예 4-1에서 제조한 화합물 19-1 6.6 g (0.017 mol), 비스(파나콜라토)디보론 9.6 g과 아세트산 칼륨 10.2 g, [1,1′-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라디움(II) 0.76 g을 디옥산 100 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 9시간 동안 80 ℃에서 교반 후 실온으로 냉각시켰다. 이 혼합액에 디클로로메탄과 물을 투입하여 목적화합물을 추출하고 수분을 제거시킨 후 농축시켰다. 얻어진 고체를 에테르에서 현탁 교반시킨 후 여과하고 진공건조하여 화합물 19-2 6.3 g (수율 65%)을 얻었다.
4-3. 화합물 19의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 4-2에서 제조한 화합물 19-2 7.4 g (0.013 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 200 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5,-트리아진 6.4 g, 3M-탄산칼륨 수용액 24 mL, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 1.0 g, 에탄올 45 mL 그리고 물 33 mL을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조한 다음 에틸 아세테이트와 톨루엔으로 재결정하여 화합물 19 4.9 g (수율 48%)을 얻었다.
[ 실시예 5] 화합물 23의 제조
Figure pat00013

5-1. 화합물 23-1의 제조
2000-mL, 4구 둥근바닥플라스크에 실시예 1-2에서 제조한 화합물 11-2 19.5 g (0.081 mol)를 투입하고 클로로포름 600 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 0℃로 냉각 후 N-브로모숙신이미드(NBS) 37 g을 서서히 투입하고 상온에서 12시간동안 교반시켰다. 반응액에 증류수 600 mL를 투입 후 30분간 교반한 다음 유기층을 분리하였다. 분리된 유기층을 건조 후 농축한 다음 아세토나이트릴과 에틸 아세테이트로 재결정하고 진공건조하여 화합물 23-1 22.6 g(수율 70%)을 얻었다.
5-2. 화합물 23-2의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크을 완전히 건조시킨 후 질소 분위가 하에서 실시예 5-1에서 제조한 화합물 23-1 6.8 g (0.017 mol), 비스(파나콜라토)디보론 9.6 g과 아세트산 칼륨 10.2 g, [1,1′-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라디움(II) 0.76 g을 디옥산 100 mL로 희석시켰다. 이 희석액을 9시간 동안 80 ℃에서 교반 후 실온으로 냉각시켰다. 이 혼합액에 디클로로메탄과 물을 투입하여 목적화합물을 추출하고 수분을 제거시킨 후 농축시켰다. 얻어진 고체를 에테르에서 현탁 교반시킨 후 여과하고 진공건조하여 화합물 23-2 5.8 g (수율 69%)을 얻었다.
5-3. 화합물 23의 제조
500-mL, 3구 둥근바닥플라스크에 실시예 5-2에서 제조한 화합물 23-2 6.4 g (0.013 mol)을 투입하고 테트라하이드로퓨란 200 mL로 희석시켰다. 이 희석액에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5,-트리아진 6.4 g, 3M-탄산칼륨 수용액 24 mL, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라디움(0) 1.0 g, 에탄올 45 mL 그리고 물 33 mL을 투입 후 반응액을 1일 동안 환류시켰다. 반응액을 실온으로 냉각 후 테트라하이드로퓨란을 농축한 다음 메탄올을 가하여 석출된 고체를 진공 여과하였다. 모아진 고체 화합물을 진공건조한 다음 에틸 아세테이트와 톨루엔으로 재결정하여 화합물 23 4.9 g (수율 54%)을 얻었다.
[ 실시예 6] 화합물 11를 사용한 유기 전기발광 소자 제작
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 크기의 유리 기판 상에 막 두께가 750Å인 인듐 주석 산화물(ITO)의 투명성 양극을 형성시켰다. 상기 유리 기판을 진공 증착장치에 넣어 약 10-7 torr로 감압하였다. 이어서 하기 화학식 1의 2-TNATA를 두께가 600Å이 되도록 증착시켜 정공주입층을 형성시켰다. 이어서 하기 화학식 2의 NPB를 두께가 400Å이 되도록 증착시켜 정공수송층을 형성하였다. 이어서 본 발명의 상기 화합물 11과 하기 화학식 3의 Ir(ppy)3를 중량비 95 : 5 비율로 동시에 증착하여 두께가 300Å이 되도록 발광층을 형성하였다. 이어서 하기 화학식 4의 Alq3를 두께가 300Å이 되도록 증착시켜 전자수송층을 형성하였다. 이어서 리튬 프루오라이드 (LiF)를 두께가 10Å이 되도록 증착시켜 전자주입층을 형성하였다. 최종적으로 알루미늄을 두께가 1000Å이 되도록 증착하여 음극을 형성시켰다. 상기와 같이 제작된 유기 전기발광 소자에 전압을 인가하여 발광시험을 실시하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00014
Figure pat00015
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00016
Figure pat00017

[ 실시예 7] 화합물 17을 사용한 유기 전기발광 소자 제작
상기 실시예 6에서, 발광층으로 화합물 11 대신 화합물 17를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 유기 전기발광 소자를 제작하고 평가하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
[ 실시예 8] 화합물 19을 사용한 유기 전기발광 소자 제작
상기 실시예 6에서, 발광층으로 화합물 11 대신 화합물 19를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 유기 전기발광 소자를 제작하고 평가하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
[ 실시예 9] 화합물 23을 사용한 유기 전기발광 소자 제작
상기 실시예 6에서, 발광층으로 화합물 11 대신 화합물 23를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 유기 전기발광 소자를 제작하고 평가하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
[ 실시예 10] 화합물 18를 사용한 유기 전기발광 소자 제작
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 크기의 유리 기판 상에 막 두께가 750Å인 인듐 주석 산화물 (ITO)의 투명성 양극을 형성시켰다. 상기 유리 기판을 진공 증착장치에 넣어 약 10-7 torr로 감압하였다. 이어서 상기 화학식 1의 2-TNATA를 두께가 600Å이 되도록 증착시켜 정공주입층을 형성시켰다. 이어서 상기 화학식 2의 NPB를 두께가 400Å이 되도록 증착시켜 정공수송층을 형성하였다. 이어서 하기 화학식 5의 CBP와 상기 화학식 3의 Ir(ppy)3를 중량비 95 : 5 비율로 동시에 증착하여 두께가 300Å이 되도록 발광층을 형성하였다. 이어서 본 발명의 화합물 상기 화학식 18을 두께가 300Å이 되도록 증착시켜 전자수송층을 형성하였다. 이어서 리튬 프루오라이드 (LiF)를 두께가 10Å이 되도록 증착시켜 전자주입층을 형성하였다. 최종적으로 알루미늄을 두께가 1000Å이 되도록 증착하여 음극을 형성시켰다. 상기와 같이 제작된 유기 전기발광 소자에 전압을 인가하여 발광시험을 실시하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
[화학식 5]
Figure pat00018

[ 비교예 1] CBP 를 사용한 유기 전기발광 소자 제작
상기 실시예 6에서, 발광층으로 화합물 11 대신 상기 화학식 5의 CBP를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 유기 전기발광 소자를 제작하고 평가하였다. 측정된 최고 휘도, 최대 발광 효율 그리고 발광색을 표 1에 나타내었다.
실시예 발광층
재료		 전자수송층
재료		 구동전압
(V)		 발광효율
(cd/A)		 발광색
실시예 6 화합물 11 Alq3 5.0 41.1 녹색
실시예 7 화합물 17 Alq3 4.8 47.9 녹색
실시예 8 화합물 19 Alq3 5.8 39.3 녹색
실시예 9 화합물 23 Alq3 5.9 42.2 녹색
실시예 10 CBP 화합물 18 6.2 35.1 녹색
비교예 1 CPB Alq3 6.3 33.8 녹색
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 6 내지 10에 따른 유기 전기발광 소자는 비교예 1 보다 낮은 구동전압 및 높은 효율을 가지고 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims (4)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 화합물.
    [화학식 I]
    Figure pat00019

    (상기 화학식 I에서, L은 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 플루오렌일렌기, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 치환 또는 비 치환된 알케닐렌기이고,
    A, B, C는 각각 서로 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알콕시카보닐기, 시아노기이며,
    A, B, C 및 L 중 적어도 하나는 헤테로아릴렌기 또는 헤테로아릴기이고, L이 페닐렌기이면 A는 페닐기가 아니다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I은 하기 화합물 11 내지 화합물 25로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure pat00020

    Figure pat00021

    Figure pat00022

    Figure pat00023

    Figure pat00024

  3. 제1항 또는 제2항에 따른 화합물을 포함하고, 유기 전기 발광 소자의 발광 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 조성물.
  4. 제3항에 따른 유기 전기 발광 조성물을 포함하여 이루어진 유기층을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
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