KR20150055356A - 인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인광 호스트 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00215

[화학식 2]
Figure pat00216

상기 화학식 1 및 2에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로사이클로 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 이형고리 그룹 및 치환되거나 치환되지 않은 지방족 그룹으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.

Description

인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{PHOSPHORESCENE HOST COMPOUNDS AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는 용액 공정이 가능하고 고휘도 및 고효율을 구현할 수 있는 인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근, 표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등과 같은 여러 가지의 디스플레이가 실용화되고 있다.
이들 중, 유기전계발광소자는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 유기발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 자발광소자이다. 유기전계발광소자는 플라스틱 같은 유연한 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널이나 무기전계발광 디스플레이에 비해 10V 이하의 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 전력소모가 비교적 적으며 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 또한, 유기전계발광소자는 적색, 녹색 및 청색의 3가지 색을 나타낼 수 있어 풍부한 색을 표현하는 차세대 디스플레이 소자로 많은 사람들의 관심의 대상이 되고 있다.
유기전계발광소자의 경쟁력 확보를 위해서는 제조 공정의 대면적화가 필요하다. 투입되는 기판의 크기 증가는 생산성과 생산되는 제품군의 다양화를 이루어낼 수 있다. 이를 위해서는 제조 장비의 대면적화와 이에 따른 공정 기술 개발 및 재료 개발이 필요하다.
진공 증착으로 대면적화를 위해서는 유기물 또는 금속의 소스, 메탈마스크, 글래스 기판 및 마스크 이송시스템, 장비의 구성 등에 있어서 많은 개선이 필요하다. 용액공정의 경우 다양한 방법들이 제시되고 있지만 용액 공정의 소재, 장비, 공정 모두 낮은 수준에 불과하고 이를 위해서는 각각 기술에 대한 연구가 더욱 진행되어야 할 것으로 보인다.
저분자에 기초한 유기전계발광소자는 진공증착(vacuum deposition)을 통해 한 층씩(layer by layer) 증착하여 적층이 가능하다. R, G, B 픽셀 패터닝(patterning)을 위해선 마스크를 필요로 하는데, 대면적으로 갈수록 미세금속마스크(Fine Metal Mask, FMM)의 사이즈도 커져서 마스크 처짐 발생이 큰 문제가 된다. 용액공정은 잉크젯프린팅이나 노즐프린팅 등을 통해 마스크 없이 대면적에 패터닝 코팅이 가능하며, 재료 사용률이 10% 이하인 진공증착에 비해 재료 사용률이 50 내지 80%정도로 매우 높다. 또한 진공증착 박막에 비해서 유리전이온도(glass transition temperature)가 높아 열안정성과 모폴로지(morphology) 특성이 우수하다.
유기전계발광소자는 발광층에 사용되는 호스트 물질에 따라 발광소자의 효율과 성능이 달라지고, 용액 공정에 적용이 가능한 호스트 물질이 많치 않다. 따라서, 고휘도 및 고효율의 유기전계발광소자를 구현하기 위한 새로운 구조의 호스트 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 용액 공정이 가능하고 고휘도 및 고효율을 구현할 수 있는 인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 인광 호스트 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 1 및 2에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로사이클로 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 이형고리 그룹 및 치환되거나 치환되지 않은 지방족 그룹으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
상기 치환되거나 치환되지 않은 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 피리딘(pyridine), 바이피리딘(bipyridinel), 퀴놀린(quinoline),아이소퀴놀린(isoquinoline) 페난스롤린(phenanthrolline), 터피리딘(terpyrine) 및 이들의 치환체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 알킬(alkyl), 알콕시(alkoxy), 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 메틸(methyl), 애틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), 부틸(t-butyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 부톡시(butoxy), 트리메틸실릴 (trimethylsilyl), 불소, 염소로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 하기 표시되는 화합물들 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 1 또는 2로 나타나는 인광 호스트 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서, 전술한 인광 호스트 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인광 호스트 화합물은 적색 및 녹색 발광층에 포함되는 것을 특징으로한다.
상기 인광 호스트 화합물은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 슬릿 코팅 및 스크린 프린팅 중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자는 전압, 휘도, 전류효율 및 전력효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 인광 호스트 화합물을 나타낸 모식도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 인광 호스트 화합물을 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자(100)는 양극(110), 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150), 전자주입층(160) 및 음극(170)을 포함할 수 있다.
상기 양극(110)은 정공을 주입하는 전극으로 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 양극(110)이 반사 전극일 경우에 양극(110)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 정공주입층(120)은 양극(110)으로부터 발광층(140)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 정공주입층(120)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 정공주입층(120)의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공주입층(120)의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 정공수송층(130)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 정공수송층(130)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 정공수송층(130)의 두께가 5nm 이상이면, 정공 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공수송층(130)의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 발광층(140)은 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 물질로 이루어질 수 있으며, 인광 화합물을 이용하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 적색을 발광하는 인광 호스트 화합물에 대해 설명한다.
본 발명의 인광 호스트 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00065
[화학식 2]
Figure pat00066
상기 화학식 1 및 2에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로사이클로 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 이형고리 그룹 및 치환되거나 치환되지 않은 지방족 그룹으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
상기 치환되거나 치환되지 않은 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 피리딘(pyridine), 바이피리딘(bipyridinel), 퀴놀린(quinoline),아이소퀴놀린(isoquinoline) 페난스롤린(phenanthrolline), 터피리딘(terpyrine) 및 이들의 치환체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 알킬(alkyl), 알콕시(alkoxy), 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어진다. 상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 메틸(methyl), 애틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), 부틸(t-butyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 부톡시(butoxy), 트리메틸실릴 (trimethylsilyl), 불소, 염소로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어진다.
상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 하기 표시되는 화합물들 중 어느 하나로 이루어진다.
Figure pat00067
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따라서, 상기 화학식 1 또는 2로 나타나는 인광 호스트 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나로 이루어진다.
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도 2를 참조하면, 코어부는 트위스트된 바이페닐 구조로 높은 일중항 에너지(ET1)를 가지고, 높은 입체 장애(high steric hindrance)로 유리전이온도(Tg)를 높이고 열안정성과 용해성(solubility)를 향상시킨다. 코어부는 래더(ladder) 타입으로 이동도(mobility)를 개선시킨다. 그리고, 코어부에 카바졸을 결합하고 전자친화도를 가지는 모이어티(electron affinity moiety)를 도입함으로써, 양극성(bipolar) 특성을 부여하고 높은 루모(LUMO) 레벨과 전자 이동도(electron mobility)를 개선시킨다.
상기와 같이, 본 발명의 인광 호스트 화합물은 트위스트된 바이페닐(twisted biphenyl)과 카바졸(carbazole)을 도입하고 카바졸에 전자 친화도가 높은 모이어티를 도입함으로써, 유기전계발광소자의 발광층의 호스트로 사용시 휘도, 발광효율, 색순도를 향상시킬 수 있다.
한편, 발광층(140)은 호스트 100 중량%에 대해 도펀트가 0.1 내지 50 중량%으로 포함될 수 있다.
상기 전자수송층(150)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층(150)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 상기 전자수송층(150)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자수송층(150)의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 전자주입층(160)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 전자주입층(160)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 상기 전자주입층(160)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자주입층(150)의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 음극(170)은 전자 주입 전극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 양극(170)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 인광 호스트 화합물의 합성예 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관하여 하기 합성예 및 실시예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예
1) 2,2'-바이페닐다이브로닉산(2,2’-biphenydilboronic acid)의 합성
Figure pat00129
2구 플라스크에 2,2'-다이브로모바이페닐(2,2’-dibromobiphenyl)(10g, 0.03mol)과 100mL의 에테르(ether)를 넣고 스터링(stirring)한다. 드라이아이스 배쓰(Dry-ice bath)로 온도를 -78℃로 내린 다음, 2.5M n-BuLi(26.9mL, 0.067mol)를 천천히 적가하고 상온에서 1시간 동안 스터링 한다. 다시 드라이아이스 배쓰로 온도를 -78℃로 내린 다음 트리에틸보레이트(triethylborate)(19.5g, 0.13mol)를 천천히 적가하고 상온에서 4시간 동안 스터링 한다. 100mL의 2N HCl를 넣고 퀀칭(quenching)한 다음, 용매를 증발시킨다. 생성된 고체를 필터하고, 증류수와 헥산으로 3-4회 세척하여 2,2'-바이페닐다이브로닉산(5.4g, yield :70%)을 얻었다.
2) 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(3’-bromophenyl)biphenyl)의 합성
Figure pat00130
2구 플라스크에 2,2'-바이페닐다이브로닉산(5g, 0.02mol), 1-브로모-3-아이오도벤젠(1-bromo-3-iodobenzene12.9g, 0.045mol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(0.1g, 0.9mmol), 포타슘카보네이트(K2CO3)과 90mL의 톨루엔/에탄올(3:1)을 넣고 12시간 동안 환류(reflux)한다. 온도를 상온으로 쿨링(cooling)한 다음, 메틸렌 클로라이드(methylene chloride)로 추출하고 용매를 증발시키고, 실리카겔 컬럼으로 정제하여 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(7.8g, yield :80%)을 얻었다.
3) A-01 화합물의 합성
Figure pat00131
Figure pat00132
2구 플라스크에 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(3’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-2'-피리딜카바졸(3-2’-pyridylcarbazole)(1.3g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-01(1g, yield :60%)을 얻었다.
4) A-02 화합물의 합성
Figure pat00133
Figure pat00134
2구 플라스크에 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(3’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-3'-피리딜카바졸(3-3’-pyridylcarbazole)(1.3g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-09(1.2g, yield :60%)을 얻었다.
5) A-26 화합물의 합성
Figure pat00135
Figure pat00136
2구 플라스크에 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(3’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-6'-디-3'-피리딜카바졸(3-6’-di-3'-pyridylcarbazole)(1.7g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-26(1.2g, yield :60%)을 얻었다.
6) A-49 화합물의 합성
Figure pat00137
Figure pat00138
2구 플라스크에 2,2'-비스(3'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(3’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 2-2'-피리딜카바졸(2-2’-pyridylcarbazole)(1.3g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-49(1g, yield :60%)을 얻었다.
7) 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(2,2'-bis(4'-bromophenyl)biphenyl)의 합성
Figure pat00139

2구 플라스크에 2,2'-바이페닐디브로닉산(5g, 0.02mol), 1-브로모-4-아이오도벤젠(1-bromo-4-iodobenzene(12.9g, 0.045mol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4)(0.1g, 0.9mmol), 포타슘카보네이트(K2CO3)와 90mL의 톨루엔/에탄올(3:1)을 넣고 12시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 추출하고 용매를 증발시키고, 실리카겔 컬럼으로 정제하여 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(7.8g, yield :80%)을 얻었다.
8) A-61 화합물의 합성
Figure pat00140
Figure pat00141
2구 플라스크에 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(4’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-2'-피리딜카바졸(3-2’-pyridylcarbazole)(1.3g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-61(1g, yield :60%)을 얻었다.
9) A-69 화합물의 합성
Figure pat00142
Figure pat00143
2구 플라스크에 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(4’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-2'-피리딜카바졸(3-2’-pyridylcarbazole)(1.7g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-69(1.2g, yield :60%)을 얻었다.
10) A-86 화합물의 합성
Figure pat00144
Figure pat00145
2구 플라스크에 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(4’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 3-3'-피리딜카바졸(3-3’-pyridylcarbazole)(1.7g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-86(1.2g, yield :60%)을 얻었다.
11) A-109 화합물의 합성
Figure pat00146
Figure pat00147
2구 플라스크에 2,2'-비스(4'-브로모페닐)바이페닐(2,2’-bis(4’-bromophenyl)biphenyl)(1g, 2.1mmol), 2-2'-피리딜카바졸(2-2’-pyridylcarbazole)(1.3g, 5.4mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(Pd2(dba)3), P(t-Bu)3, NaOBu(0.6g, 6mmol)와 톨루엔을 넣고 130℃에서 18시간 동안 환류한다. 온도를 상온으로 쿨링한 다음, 메틸렌 클로라이드로 정제하고, 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 A-109(1g, yield :60%)을 얻었다.
실시예
이하, 전술한 A-01, A-02, A-26, A-49, A-61, A-69, A-86 및 A-109로 표시되는 본 발명의 인광 호스트 화합물을 발광층의 호스트로 사용하여 유기전계발광소자를 제작한 실시예를 개시한다.
<실시예 1>
ITO 글래스의 발광 면적이 3mm × 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10-6torr가 되도록 한 후 양극 ITO위에 정공주입층인 CuPc를 650Å의 두께로 성막하고, 정공수송층인 NPD를 400Å의 두께로 성막하고, 발광층으로 호스트인 A-01 200Å을 성막하고 도펀트인 RD-01 물질을 5% 농도로 도핑하였다. 그 다음 전자수송층으로 Alq3를 350Å의 두께로 성막하고, 전자주입층인 LiF를 5Å의 두께로 성막하고, 음극인 Al을 1000Å의 두께로 성막하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 2>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-02로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 3>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-26으로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 4>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-49로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 5>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-61로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 6>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-69로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 7>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-86으로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 8>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, A-109로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 9>
ITO 글래스의 발광 면적이 3mm × 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 스핀 코터에 장착한 후 ITO위에 PEDOT:PSS(800Å, 스핀코팅 : 3000 rpm, 건조 조건 : 120 ℃, 60분)을 스핀 코팅한 후 건조한다. 호스트로 A-02 화합물과 도펀트로 RD-1 화합물(2%)를 (250Å, 3000 rpm, 건조 조건 : 100 ℃, 30분)으로 스핀 코팅한 후 건조한다. 진공 챔버에 장착한 후 압력(base pressure)이 1×10-6torr가 되도록 한 후, Alq3(350Å), LiF(5Å) , Al(1000Å)의 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실시예 10>
전술한 실시예 9와 동일한 조건 하에, A-69로 표시되는 화합물로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
<비교예>
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, CBP로 발광층의 호스트만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
Figure pat00148
Figure pat00149
Figure pat00150
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예에 따라 제조된 유기전계발광소자의 전압, 전류, 휘도, 전류효율, 전력효율 및 색좌표를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

전압(V)
 전류(mA)
 휘도
(Cd/㎡)		 전류효율
(cd/A)		 전력효율
(lm/W)		 색좌표
CIE_x CIE_y
실시예1 5.7 0.9 1200 12.0 6.6 0.649 0.339
실시예2 5.6 0.9 1240 12.4 6.9 0.649 0.340
실시예3 5.5 0.9 1260 12.6 7.2 0.650 0.338
실시예4 5.6 0.9 1210 12.1 6.8 0.650 0.340
실시예5 5.8 0.9 1180 11.8 6.4 0.649 0.338
실시예6 5.7 0.9 1210 12.1 6.7 0.650 0.340
실시예7 5.6 0.9 1260 12.6 7.1 0.650 0.336
실시예8 5.9 0.9 1150 11.5 6.1 0.651 0.330
실시예9 6.5 0.9 920 9.2 4.4 0.649 0.340
실시예10 6.5 0.9 890 8.9 4.3 0.650 0.340
비교예 7.5 0.9 780 7.8 3.3 0.659 0.329
상기 표 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 인광 호스트 화합물을 이용하여 증착 공정으로 유기전계발광소자를 제조한 실시예 1 내지 8은 비교예와 동등 수준의 색좌표를 나타내면서, 전압을 낮추고 휘도, 전류효율, 전력효율이 현저하게 향상되었다. 또한, 본 발명의 인광 호스트 화합물을 이용하여 용액 공정으로 유기전계발광소자를 제조한 실시예 9 및 10도 비교예와 동등 수준의 색좌표를 나타내면서, 전압을 낮추고 휘도, 전류효율, 전력효율이 현저하게 향상되었다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자는 종래 유기전계발광소자에 비해 전압, 휘도, 전류효율 및 전력효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 유기전계발광소자 110 : 양극
120 : 정공주입층 130 : 정공수송층
140 : 발광층 150 : 전자수송층
160 : 전자주입층 170 : 음극

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pat00151

    [화학식 2]
    Figure pat00152

    상기 화학식 1 및 2에서, R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로사이클로 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 이형고리 그룹 및 치환되거나 치환되지 않은 지방족 그룹으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 치환되거나 치환되지 않은 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 피리딘(pyridine), 바이피리딘(bipyridinel), 퀴놀린(quinoline),아이소퀴놀린(isoquinoline) 페난스롤린(phenanthrolline), 터피리딘(terpyrine) 및 이들의 치환체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 알킬(alkyl), 알콕시(alkoxy), 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R8이 치환된 경우, 상기 R1 내지 R8의 치환기는 각각 독립적으로 메틸(methyl), 애틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), 부틸(t-butyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 부톡시(butoxy), 트리메틸실릴 (trimethylsilyl), 불소, 염소로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 하기 표시되는 화합물들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
    Figure pat00153

    Figure pat00154
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 화학식 1 또는 2로 나타나는 인광 호스트 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 인광 호스트 화합물.
    Figure pat00155

    Figure pat00156

    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

    Figure pat00163

    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    Figure pat00167

    Figure pat00168

    Figure pat00169

    Figure pat00170

    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

    Figure pat00176

    Figure pat00177

    Figure pat00178

    Figure pat00179

    Figure pat00180

    Figure pat00181

    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184

    Figure pat00185

    Figure pat00186

    Figure pat00187

    Figure pat00188

    Figure pat00189

    Figure pat00190

    Figure pat00191

    Figure pat00192

    Figure pat00193

    Figure pat00194

    Figure pat00195

    Figure pat00196

    Figure pat00197

    Figure pat00198

    Figure pat00199

    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209

    Figure pat00210

    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

  7. 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 인광 호스트 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 인광 호스트 화합물은 적색 및 녹색 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 인광 호스트 화합물은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 슬릿 코팅 및 스크린 프린팅 중 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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