KR101027582B1 - 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자에 관한 발명으로서, 본 발명에 따르면, 유기 전기발광 소자용 화합물인 플루오렌계 포스핀 옥사이드 화합물을 제공함으로써, 기존의 유기 전기발광 소자용 화합물의 문제점인 불안정한 열안정성과 낮은 효율특성을 제거할 수 있는 유기 전기발광 소자용 화합물 및 유기 전기발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포스핀 옥사이드계 화합물이 제공되며, 이를 이용하여 열안정성과 높은 효율특성을 구현할 수 있는 유기 전기발광 소자를 제공할 수 있다

스파이로 플루오렌, 포스핀 옥사이드, 유기, 전기발광, 효율특성

Description

포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자 {Phosphine Oxide type Compound and Organic Light Emitting Device including the same}

본 발명은 기존 유기발광소자의 낮은 효율의 문제점을 극복하기 위한 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자에 관한 발명이다.

유기 전기발광 소자는 기존 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 그리고 전계 방출 디스플레이 (FED)등의 타 평판 표시 소자에 비해 구조가 간단하고, 제조 공정상 다양한 장점이 있으며 높은 휘도 및 시야각 특성이 우수하며, 응답속도가 빠르고 구동전압이 낮아 벽걸이 TV등의 평판 디스플레이 또는 디스플레이의 배면광, 조명, 광고판 등의 광원으로서 사용되도록 활발하게 개발이 진행되고 있다.

유기 전기발광 소자는 일반적으로 직류전압을 인가하였을 때 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 재결합하여 전자-정공 쌍인 엑시톤을 형성하며 이 엑시톤이 안정한 바닥 생태로 돌아오면서 그에 해당하는 에너지를 발광 재료에 전달함에 의해 빛으로 변환된다. 유기 전기발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위해 이스트만 코닥사의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 두 개의 반대 전극 사이에 적층형 유기물 박막을 구성하여 저전압 구동 유기 전기발광 소자가 보고(C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51권 913페이지, 1987년)된 이래, 다층 박막 구조형 유기 전기발광 소자용 유기 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 적층형 유기 전기발광 소자의 수명은 박막 및 재료의 안정성과 관련이 깊다. 예컨대, 재료의 열안정성이 떨어질 경우 고온 또는 구동온도에서 재료의 결정화가 이루어져 소자의 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.

기존의 유기 발광 소자의 호스트 및 전자 수송물질로서는 다양한 구조의 화합물이 알려져 있다. 특히 전자수송특성을 가진 호스트 및 전자수송물질로서는 알루미늄 배위 화합물, 아연(Zn) 배위 화합물, 베릴륨(Be) 배위 화합물 등이 알려져 있다. 또한 이 이외에도 트라이아진계 화합물, 옥사다이아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물 등이 알려져 있다. 그러나, 이러한 화합물들은 유기 발광 소자에서 우수한 효율 특성을 구현하지 못하는 문제점이 있으며, 이를 위하여 새로운 화합물의 개발이 요구되고 있다.

특히 기존 재료들은 인광 소자에서 효율 특성이 저하되는 문제점이 있으며, 청색 인광 소자에서 우수한 특성을 구현할 수 있는 호스트 물질은 매우 제한되어 있다. 따라서 이를 개선하기 위한 새로운 화합물이 요구된다.

본 발명은 기존의 유기 전기발광 소자가 갖는 열적 불안정성과 낮은 효율의 문제점을 해결하기 위하여 포스핀 옥사이드계 화합물을 사용함으로써, 열안정성이 높으며 전자수송 특성이 우수해 전자 수송층에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 적색 및 청색 인광까지의 모든 발광층에 적용할 수 있는 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 일반식1 또는 일반식2로 표시되는 화합물인 유기 전기발광 소자용 화합물이 제공된다.

[일반식1]

[일반식2]

상기 일반식1에서, Y₁은 산소, 황 또는 셀레늄일 수 있고, 상기 Ar₁ 또는 Ar₂는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또 는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기일 수 있고, 스파이로형 사슬분절인 SP₁의 구조는 하기 구조식1 내지 구조식4중 어느 하나일 수 있고,

상기 일반식2에서, Y₂ 또는 Y₃은 각각 독립적으로 산소, 황 또는 셀레늄일 수 있고, 상기 Ar₃ 내지 Ar₆는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기일 수 있고, 스파이로형 사슬분절인 SP₂의 구조는 하기 구조식1 내지 구조식4 중 어느 하나일 수 있고,

[구조식1]

[구조식2]

[구조식3]

[구조식4]

상기 구조식1 내지 구조식4에서,

X₁ 내지 X₄는 각각 독립적으로 스파이로 결합이 가능한 탄소, 규소, 게르마늄, 인 또는 황원자이고,

R₁ 내지 R₂₀는 각각 독립적으로 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있고,

또한, R₁ 내지 R₂₀는 각각 동일하거나 상이한 치환기로서, 할로겐원자, 사이아노기, 나이트로기이거나 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기, -CZ₁=CZ₂Z₃으로 표시되는 알켄일기, -C≡CZ₄로 표시되는 알킨일기, -COZ₅ 내지 -COOZ₆으로 표시되는 카보닐기, -OZ₇로 표시되는 옥시기, -NZ₈Z₉로 표시되는 아미노기, -SZ₁₀으로 표시되는 싸이오기, -SiZ₁₁Z₁₂Z₁₃으로 표시되는 실릴기 또는 -BZ₁₄Z₁₅로 표시 되는 보란일이고,

또한, Z₁ 내지 Z₁₅는 각각 수소원자, 할로겐원자, 사이아노기, 나이트로기이거나 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기, 치환 또는 비치환된 알켄일기, 치환 또는 비치환된 알킨일기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 싸이오기, 치환 또는 비치환된 실릴기 또는 치환 또는 비치환된 보란일이고,

또한, (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 에서 표시되는 m5은 1 또는 2의 정수이고, m10, m11, m15는 각각 독립적으로1 내지 3의 정수이고, m16는 1의 정수이고, m1 내지 m4, m6 내지 m9, m12 내지 m14, m17 내지 m20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 는 각각 독립적으로 또는 인접한 기와 같이 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 유기층을 포함하는 유기 전기발광 소자로되, 상기 유기층이 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물을 함유하는 유기 전기발광 소자를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포스핀 옥사이드계 화합물을 이용함으로써, 기 존의 유기 전기발광 소자의 문제점인 열적 불안정성 및 낮은 효율의 문제를 해결하여 안정적이고 고효율의 유기 전기발광 소자를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자의 바람직한 실시예를 일반식 또는 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 첨부도면을 참조함에 있어서 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 유기 메모리소자의 바람직한 실시예를 일반식 또는 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 하기 일반식1 또는 일반식2로 표시 되는 포스핀 옥사이드계 화합물, 포스핀 설파이드계 화합물 또는 포스핀 셀레나이드계 화합물(이하, 간단히 포스핀 옥사이드계 화합물이라 함)인 유기 전기발광 소자용 화합물이 제공될 수 있다.

[일반식1]

[일반식2]

상기 일반식1에서, Y₁은 산소, 황 또는 셀레늄일 수 있고, 상기 Ar₁ 또는 Ar₂는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기일 수 있고, 스파이로형 사슬분절인 SP₁의 구조는 하기 구조식1 내지 구조식4중 어느 하나일 수 있고, 상기 일반식2에서, Y₂ 또는 Y₃은 각각 독립적으로 산소, 황 또는 셀레늄일 수 있고, 상기 Ar₃ 내지 Ar₆는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기일 수 있고, 스파이로형 사슬분절인 SP₂의 구조는 하기 구조식1 내지 구조식4 중 어느 하나일 수 있고,

[구조식1]

[구조식2]

[구조식3]

[구조식4]

상기 구조식1 내지 구조식4에서, X₁ 내지 X₄는 각각 독립적으로 스파이로 결합이 가능한 탄소, 규소, 게르마늄, 인 또는 황원자이고, R₁ 내지 R₂₀는 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있고, 또한, R₁ 내지 R₂₀는 각각 동일하거나 상이한 치환기로서, 할로겐원자, 사이아노기, 나이트로기이거나 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환 기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기, -CZ₁=CZ₂Z₃으로 표시되는 알켄일기, -C≡CZ₄로 표시되는 알킨일기, -COZ₅ 내지 -COOZ₆으로 표시되는 카보닐기, -OZ₇로 표시되는 옥시기, -NZ₈Z₉로 표시되는 아미노기, -SZ₁₀으로 표시되는 싸이오기, -SiZ₁₁Z₁₂Z₁₃으로 표시되는 실릴기 또는 -BZ₁₄Z₁₅로 표시되는 보란일기이다.

또한, 여기서 Z₁ 내지 Z₁₅는 각각 수소원자, 할로겐원자, 사이아노기, 나이트로기이거나 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기, 치환 또는 비치환된 알켄일기, 치환 또는 비치환된 알킨일기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 싸이오기, 치환 또는 비치환된 실릴기 또는 치환 또는 비치환된 보란일기이다.

또한, 여기서 (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 에서 표시되는 m5은 1 또는 2의 정수이고, m10, m11, m15는 각각 독립적으로1 내지 3의 정수이고, m16는 1의 정수이고, m1 내지 m4, m6 내지 m9, m12 내지 m14, m17 내지 m20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 는 각각 독립적으로 또는 인접한 기와 같이 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 구조식1 내지 구조식4에서, R₁ 내지 R₂₀는 각각 독립적으로 동일 하거나 상이한 치환기로서, 하기 “치환기군”으로 구성되는 군으로부터 단일 또는 다중으로 선택된다. “치환기군”에는 할로겐원자, 사이아노기, 나이트로기이거나 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기, -CZ₁=CZ₂Z₃으로 표시되는 알켄일기, -C≡CZ₄로 표시되는 알킨일기, -COZ₅ 내지 -COOZ₆으로 표시되는 카보닐기, -OZ₇로 표시되는 옥시기, -NZ₈Z₉로 표시되는 아미노기, -SZ₁₀으로 표시되는 싸이오기, -SiZ₁₁Z₁₂Z₁₃으로 표시되는 실릴기 또는 -BZ₁₄Z₁₅로 표시되는 보란일기이거나, 일반적으로 공지된 스파이로 결합 함유기를 포함할 수 있다. 이하에서 언급되는 치환기는 상기 치환기군에서 언급한 것과 동일하다.

치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기

상기 Ar₁ 내지 Ar₆, 상기 R₁ 내지 R₂₀ 또는 Z₁ 내지 Z₁₅의 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기에서, 치환기로 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 치환기가 단일 또는 다중으로 치환될 수 있다. 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기로서의 구체적인 예로서는, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐일기, 3-바이페닐일기, 4-바이페닐일기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-tert-뷰틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4-메틸바이페닐일기 또는 4-tert-뷰틸-p-터페닐-4-일기 등을 들 수 있다.

치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기

상기 Ar₁ 내지Ar₆, 상기 R₁ 내지 R₂₀ 또는 Z1 내지 Z15의 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기에서, 치환기로 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 치환기가 단일 또는 다중으로 치환될 수 있다. 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기의 구체적인 예로서는 1-피롤릴기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라진일기, 피리미딜기, 피리다질기, 2-피리딘일기, 3-피리딘일기, 4-피리딘일기, 1-인돌릴기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-아이소인돌릴기, 2-아이소인돌릴기, 3-아이소인돌릴기, 4-아이소인돌릴기, 5-아이소인돌릴기, 6-아이소인돌릴기, 7-아이소인돌릴기, 2-퓨릴기, 3-퓨릴기, 2-벤조퓨란일기, 3-벤조퓨란일기, 4-벤조퓨란일기, 5-벤조퓨란일기, 6-벤조퓨란일기, 7-벤조퓨란일기, 1-아이소벤조퓨란일기, 3-아이소벤조퓨란일기, 4-아이소벤조퓨란일기, 5-아이소벤조퓨란일기, 6-아이소벤조퓨란일기, 7-아이소벤조퓨란일기, 퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-아이소퀴놀릴기, 3-아이소퀴놀릴기, 4-아이소퀴놀릴기, 5-아이소퀴놀릴기, 6-아이소퀴놀릴기, 7-아이소퀴놀릴기, 8-아이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살린일기, 5-퀴녹살린일기, 6-퀴녹살린일기, 1-페난트리딘일기, 2-페난트리딘일기, 3-페난트리딘일기, 4-페난트리딘일기, 6-페난트리딘일기, 7-페난트리딘일기, 8-페난트리딘일기, 9-페난트리딘일기, 10-페난트리딘일기, 1-아크리딘일기, 2-아크리딘일기, 3-아크리딘일기, 4-아크리딘일기, 9-아크리딘일기, 1,7-페난트롤린-2-일기, 1,7-페난트롤린-3-일기, 1,7-페난트롤린-4-일기, 1,7-페난트롤린-5-일기, 1,7-페난트롤린-6-일기, 1,7-페난트롤린-8-일기, 1,7-페난트롤린-9-일기, 1,7-페난트롤린-10-일기, 1,8-페난트롤린-2-일기, 1,8-페난트롤린-3-일기, 1,8-페난트롤린-4-일기, 1,8-페난트롤린-5-일기, 1,8-페난트롤린-6-일기, 1,8-페난트롤린-7-일기, 1,8-페난트롤린-9-일기, 1,8-페난트롤린-10-일기, 1,9-페난트롤린-2-일기, 1,9-페난트롤린-3-일기, 1,9-페난트롤린-4-일기, 1,9-페난트롤린-5-일기, 1,9-페난트롤린-6-일기, 1,9-페난트롤린-7-일기, 1,9-페난트롤린-8-일기, 1,9-페난트롤린-10-일기, 1,10-페난트롤린-2-일기, 1,10-페난트롤린-3-일기, 1,10-페난트롤린-4-일기, 1,10-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-1-일기, 2,9-페난트롤린-3-일기, 2,9-페난트롤린-4-일기, 2,9-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-6-일기, 2,9-페난트롤린-7-일기, 2,9-페난트롤린-8-일기, 2,9-페난트롤린-10-일기, 2,8-페난트롤린-1-일기, 2,8-페난트롤린-3-일기, 2,8-페난트롤린-4-일기, 2,8-페난트롤린-5-일기, 2,8-페난트롤린-6-일기, 2,8-페난트롤린-7-일기, 2,8-페난트롤린-9-일기, 2,8-페난트롤린일기, 2,7-페난트롤린-1-일기, 2,7-페난트롤린-3-일기, 2,7-페난트롤린-4-일기, 2,7-페난트롤린-5-일기, 2,7-페난트롤린-6-일기, 2,7-페난트롤린-8-일기, 2,7-페난트롤 린-9-일기, 2,7-페난트롤린-10-일기, 1-페나진일기, 2-페나진일기, 1-페노싸이아진일기, 2-페노싸이아진일기, 3-페노싸이아진일기, 4-페노싸이아진일기, 10-페노싸이아진일기, 1-페녹사진일기, 2-페녹사진일기, 3-페녹사진일기, 4-페녹사진일기, 10-페녹사진일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-싸이엔일기, 3-싸이엔일기, 2-메틸피롤-1-일기, 2-메틸피롤-3-일기, 2-메틸피롤-4-일기, 2-메틸피롤-5-일기, 3-메틸피롤-1-일기, 3-메틸피롤-2-일기, 3-메틸피롤-4-일기, 3-메틸피롤-5-일기, 2-tert-뷰틸피롤-4-일기, 3-(2-페닐프로필)피롤-1-일기, 2-메틸-1-인돌릴기, 4-메틸-1-인돌릴기, 2-메틸-3-인돌릴기, 4-메틸-3-인돌릴기, 2-tert-뷰틸-1-인돌릴기, 4-tert-뷰틸-1-인돌릴기, 2-tert-뷰틸-3-인돌릴기 또는 4-tert-뷰틸-3-인돌릴기 등을 들 수 있다.

치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기

상기 R₁ 내지 R₂₀ 또는 Z₁ 내지 Z₁₅의 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기에서, 치환기로 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 치환기가 단일 또는 다중으로 치환될 수 있다. 또한 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기에서에서 방향족성을 가지지 않는 불포화 고리 화합물도 포함될 수 있다. 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 알킬환기의 구체적인 예로서는 메틸, 에틸, n-프로필, n-펜틸기, n-뷰틸, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸 기, n-데카닐, n-에이코사닐 아이소프로필기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소뷰틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소뷰틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소뷰틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 아이오도메틸기, 1-아이오도에틸기, 2-아이오도에틸기, 2-아이오도아이소뷰틸기, 1,2-다이아이오도에틸기, 1,3-다이아이오도아이소프로필기, 2,3-다이아이오도-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이아이오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소뷰틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소뷰틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소뷰틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-tert-뷰틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 4-메틸사이클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노보닐기, 2-노보닐기 등을 들 수 있다.

- CZ ₁ = CZ ₂ Z ₃ 으로 표시되는 알켄일기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -CZ₁=CZ₂Z₃으로 표시되는 알켄일기를 도입할 수 있으며 Z₁ 내지 Z₃은 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있으며, 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 -CZ₁=CZ₂Z₃으로 표시되는 알켄일기의 구체적인 예로, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 2-메틸-에테닐, 2-메틸-프로페닐, 2-메틸-부테닐, 2-메틸-펜테닐 또는 2-메틸-헥세닐기 등을 들 수 있다.

-C≡ CZ ₄ 로 표시되는 알킨일기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -C≡CZ₄로 표시되는 알킨일기를 도입할 수 있으며 Z₄는 수소원자이거나, 상기 “치환기군”에서 선택된 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 -C≡CZ₄로 표시되는 알킨일기의 구체적인 예로, 2-메틸에티닐, 2-메틸프로피닐, 2-메틸부티닐, 3-메톡시헵티닐기 등을 들 수 있다.

- COZ ₅ 내지 - COOZ ₆ 으로 표시되는 카보닐기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 COZ₅ 내지 COOZ₆으로 표시되는 카보닐기를 도입할 수 있으며 Z₅ 내지 Z₆은 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있으며, 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 COZ₅ 내지 COOZ₆으로 표시되는 카보닐기의 구체적인 예로, 아세틸, 에타노일, 프로판오일기 등을 들 수 있다.

-OZ ₇ 로 표시되는 옥시기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -OZ₇로 표시되는 옥시기를 도입할 수 있으며 Z₇는 수소원자이거나, 상기 “치환기군”에서 선택된 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 OZ₇로 표시되는 옥시기의 구체적인 예로 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시, 펜톡시, 헥속시, 아이소프로폭시, 아이소뷰톡시 tert-뷰톡시, 네오-펜톡시, 페녹시, 나프톡시, 바이페녹시, 3-메틸-페녹시, 4-메틸-나프톡시 또는 2-메틸-바이페녹시기 등을 들 수 있다.

- NZ ₈ Z ₉ 로 표시되는 아미노기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -NZ₈Z₉로 표시되는 아미노기를 도입할 수 있으며 Z₈ 내지 Z₉은 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있으며, 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 NZ₈Z₉로 표시되는 아미노기의 구체적인 예로, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 뷰틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 아이소프로필아민, 아이소뷰틸아민, tert-뷰틸아민, 2-펜틸아민, 네오-펜틸아민, 페닐아민, 나프틸아민, 바이페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-바이페닐아민 또는 9-메틸-안트라세닐아민, 페닐메틸아민, 페닐에틸아민, 나프틸메틸아민, 나프틸에틸아민, 바이페닐메틸아민, 3-메틸-페닐메 틸아민, 페닐(아이소프로필)아민, 나프틸(아이소프로필)아민, 나프틸(아이소뷰틸)아민 또는 바이페닐(아이소프로필)아민기 등을 들 수 있다.

- SZ ₁₀ 로 표시되는 싸이오기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -SZ₁₀로 표시되는 싸이오기를 도입할 수 있으며 Z₁₀은 수소원자이거나, 상기 “치환기군”에서 선택된 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 SZ₁₀로 표시되는 싸이오기의 구체적인 예로, 메틸티오, 에틸티오, 프로필티오, 뷰틸티오, 펜틸티오, 헥실티오, 트라이(아이소프로필)티오, 트라이(아이소뷰틸)티오, 트라이(tert-뷰틸)티오, 트라이(2-뷰틸)티오, 페닐티오, 나프틸티오, 바이페닐티오, (3-메틸페닐)티오, (4-메틸나프틸)티오, (2-메틸바이페닐)티오기 등을 들 수 있다.

- SiZ ₁₁ Z ₁₂ Z ₁₃ 으로 표시되는 실릴기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -SiZ₁₁Z₁₂Z₁₃으로 표시되는 실릴기를 도입할 수 있으며 Z₁₁ 내지 Z₁₃은 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있으며, 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 SiZ₁₁Z₁₂Z₁₃으로 표시되는 실릴기의 구체적인 예로, 트라이메틸실릴, 트라이에틸실릴, 트라이뷰틸실릴, 트라이(아이소프로필)실릴, 트라이(아이소뷰틸)실릴, 트라이(tert-뷰틸)실릴, 트라이(2-뷰틸)실릴, 트라이페닐실릴, 트라이나프틸실릴, 트라이바이페닐실릴, 트라이(3-메틸페닐)실릴, 트라이(4-메틸나프틸)실릴, 트라이(2-메틸바이페닐)실릴, 페닐메틸실릴, 페닐에틸실릴, 나프틸메틸실릴, 나프틸에틸실릴, 바이페닐메틸실릴, 3-메틸-페 닐메틸실릴, 페닐(아이소프로필)실릴, 나프틸(아이소프로필)실릴 또는 바이페닐(아이소프로필)실릴기 등을 들 수 있다.

- BZ ₁₄ Z ₁₅ 로 표시되는 보란일기

상기 R₁ 내지 R₂₀에서 -BZ₁₄Z₁₅로 표시되는 보란일기를 도입할 수 있으며 Z₁₄ 내지 Z₁₅는 일부 또는 전부가 수소원자일 수 있으며, 상기 “치환기군”에서 선택된 동일하거나 상이한 기일 수 있다. R₁ 내지 R₂₀에 BZ₁₄Z₁₅로 표시되는 보란일기의 구체적인 예로, 다이메틸보라닐, 다이에틸보라닐, 다이프로필아민, 다이뷰틸아민, 다이펜틸아민, 다이(아이소프로필)보라닐, 다이(아이소뷰틸)보라닐, 다이(tert-뷰틸)보라닐, (아이소프로필)(아이소뷰틸)아민, 다이페닐보라닐, 다이나프틸보라닐, 다이바이페닐보라닐, 다이(3-메틸페닐)보라닐, 다이(4-메틸나프틸)보라닐, 다이(4-메틸나프틸)보라닐, 페닐메틸보라닐, 페닐에틸보라닐, 나프틸메틸보라닐, 나프틸에틸보라닐, 바이페닐메틸보라닐, 3-메틸-페닐메틸보라닐, 페닐(아이소프로필)보라닐기 등을 들 수 있다.

또한, 구조식1 내지 구조식4에 있어서, (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 에서 표시되는 m5은 1 또는 2의 정수이고, m10, m11, m15는 각각 독립적으로1 내지 3의 정수이고, m16는 1의 정수이고, m1 내지 m4, m6 내지 m9, m12 내지 m14 또는 m17 내지 m20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, (R₁)_m1 내지 (R₂₀)_m20 는 각각 독립적으로 또는 인접한 기와 같이 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.

이하에서, 본 발명의 유기 전기발광 소자용 화합물의 대표예 화합물 (1) 내지 (72)의 구조식을 표1에 예시하지만, 본 발명이 이들 대표예 화합물로 한정되는 것은 아니다.

유기전기발광소자용 화합물의 대표예 화합물

구조식	구조식

본 발명에 따른 유기 전기발광 소자의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기한 일반식 1 또는 2로 표시되는 유기 전기발광 소자용 화합물을 이용한 유기 전기발광 소자는 다양한 구조로 실현될 수 있다. 도1에서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극(110); 제2 전극(150); 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 적어도 하나의 발광층(130);을 갖는 단층 또는 복수층의 유기층(120, 130, 140)을 포함하는 유기 전기발광 소자에 있어서, 상기 유기층(120, 130, 140)이 상기에 기재된 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물을 일부 또는 전부 포함할 수 있는 유기 전기발광 소자를 제공한다.

기본적으로, 도 1에 도시된 구조와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 전기발광 소자는 제1전극으로서 양극(110)과 제2전극으로서 음극(150)의 사이에 발광층(130), 정공수송층(120) 및 전자수송층(140)이 적층된 구조를 갖는다. 또한, 상기 발광층(130), 정공수송층(120) 또는 전자수송층(140) 이외에 전자주입층, 정공주입층, 정공저지층, 또는 전자저지층을 일부 또는 전부 별도로 적층시켜 유기 전기발광 소자의 발광효율을 향상시킬 수 있다

유기 전기발광 소자는 바람직하게는 투명기판에 의하여 지지된다. 투명기판의 재료로는 양호한 기계적 강도, 열안정성 및 투명성을 갖는 한 특별한 제한은 없다. 구체적인 예를 들면, 유리, 투명 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 전기발광 소자의 양극재료로서는 4eV 이상의 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 금속인 Au 또는 CuI, ITO(인듐 주석 산화물), SnO₂ 및 ZnO와 같은 투명 전도성 재료를 들 수 있다. 양극 필름의 두께는 10 내지 200nm 가 바람직하다.

본 발명의 유기 전기발광 소자의 음극재료로서는 4eV 미만의 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, Na, Na-K 합금, 칼슘, 마그네슘, 리튬, 리튬 합금, 인듐, 알루미늄, 마그네슘 합금, 알루미늄 합금을 들 수 있다. 이외에, 알루미늄/AlO₂, 알루미늄/리튬, 마그네슘/은 또는 마그네슘/인듐 등도 사용될 수 있다. 음극필름의 두께는 10 내지 200nm 가 바람직하다. 유기 EL 소자의 발광효율을 높이기 위해서는 하나 이상의 전극은 바람직하게는 10% 이상의 광투과율을 가져야 한다. 전극의 쉬트저항은 바람직하게는 수백 Ω/mm 이하이다. 전극의 두께는 10nm 내지 1㎛, 바람직하게는 10 내지 400nm 이다. 이러한 전극은 화학적 기상증착(CVD), 물리적 기상증착(PVD) 등의 기상증착법 또는 스퍼터링법을 통하여 상기한 전극 재료를 박막으로 형성하여 제조할 수 있다.

정공수송물질 및 정공주입물질로서는 광전도성 재료중에서 정공수송물질로서 통상적으로 사용되는 재료 및 유기 EL 소자의 정공수송층 또는 정공주입층의 형성에 사용되는 공지된 재료로부터 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐(TPD), N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐, 코퍼(II)1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 등과 같은 포피린(porphyrin)화합물 유도체, 주쇄 또는 측쇄내에 방향족 3차아민을 갖는 중합체, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4, 4', 4'-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민과 같은 트리아릴아민 유도체, N-페닐카르바졸 및 폴리비닐카르바졸과 같은 카르바졸 유도체, 무금속 프탈로시아닌, 구리프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 유도체, 스타버스트 아민 유도체, 엔아민스틸벤계 유도체, 방향족 삼급아민과 스티릴 아민 화합물의 유도체, 및 폴리실란 등을 들 수 있다.

상기 본 발명의 일반식 1 또는 2의 화합물 이외에 전자수송층에는 공지의 전자수송물질, 예를 들면 AlQ3, 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), Octasubstituted cyclooctatetraene 화합물(COTs) 등이 혼합될 수 있다.

본 발명의 유기 전기발광 소자에 있어서, 정공주입층, 정공수송층, 정공주입층 및 전공수송층은 상기한 화합물의 하나 이상의 종류를 함유하는 단일 층으로 형성되거나, 또는 상호 적층된, 상이한 종류의 화합물을 함유하는 복수의 층으로 구성될 수 있다.

본 발명의 유기 전기발광 소자에 사용되는 다른 발광재료로서는 공지된 발광재료, 예를 들면 축광 형광재료, 형광증백제, 레이저 색소, 유기 신틸레이터 및 형광분석용 시약을 사용할 수 있다. 구체적으로는, AlQ3, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 코로넨, 루브렌 및 퀴나크리돈과 같은 폴리아로마틱 화합물, 퀴터페닐과 같은 올리고페닐렌 화합물, 1,4-비스 (2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸-5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 1,4-비스(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤즈옥사졸릴)티오펜, 1,4-디페닐-1,3-부타디엔, 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔,1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔과 같은 액체신틸레이션용 신틸레이터, 옥신 유도체의 금속착체, 쿠마린 색소, 디시아노메틸렌피란 색소, 디시아노메틸렌티오피란 색소, 폴리메틴 색소, 옥소벤즈안트라센 색소, 크산텐 색소, 카르보스티릴 색소, 페릴렌 색소, 옥사진 화합물, 스틸벤 유도체, 스피로 화합물, 옥사디아졸 화합물 등을 들 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자를 구성하는 각 층은 진공증착, 스핀코팅 또는 캐스팅과 같은 공지된 방법을 통하여 박막으로 형성시키거나, 각 층에서 사용되는 재료를 이용하여 제조할 수 있다. 이들 각층의 막두께에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 재료의 특성에 따라 알맞게 선택할 수 있으나, 보통 2nm 내지 5000nm의 범위에서 결정될 수 있다.

본 발명의 따른 일반식 1 및 2의 화합물은 진공증착법에 의하여 형성될 수 있으므로, 박막형성공정이 간편하고, 핀홀(pin hole)이 거의 없는 균질한 박막으로 용이하게 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광층이 본 발명에 따른 상기에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 발광층의 호스트 물질이 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물일 수 있으며, 상기 복수층의 전자 수송층이 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물을 포함할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.

본 발명에서 구현하고자 하는 유기 전기발광 소자용 화합물을 제조하였고, 이 화합물을 사용하여 유기전기발광 소자를 제조하였다. 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것으로, 이로써 본 발명이 제한되어서는 안 된다.

[ 제조예 ]

제조예 1. 중간체 합성

2-브로모바이페닐 7 g에 테트라하이드로퓨란 100 mL 을 넣고 녹인 후에 온도를 -78℃로 만들어 주었다. 그 후에 부틸리튬 22.4 mL 천천히 적가 시켜 주었다. 온도를 유지시켜 주며 2시간 동안 교반시켜 주고 2-브로모-9-플루오레논 9.3 g을 다시 천천히 적가한 후 상온으로 올려주었다. 반응이 끝난 후 차가운 염화암모늄 용액에서 교반하였고, 추출 후에 용매를 건조하였다. 이 고체에 초산을 넣고 환류 교반하면서, 소량의 염산을 넣으면 고체가 생성되었으며, 이 고체를 여과, 정제하여 중간체 2-브로모-9,9'-스파이로바이플루오렌 화합물을 얻을 수 있었다.

제조예2 . 중간체의 합성

나프탈렌-1-보릭산 10 g, 아이오도-2-브로모벤젠 6.6 g, 팔라듐 촉매 와 테트라하이드로퓨란 100 mL을 넣고 스즈키 반응을 통하여 중간체 1-(2-브로모페닐)나프탈렌 화합물을 물을 얻었다. 1-(2-브로모페닐)나프탈렌 10 g 에 테트라하이드로 퓨란 50 mL 을 넣고 녹인 후에 온도를 -78℃로 만들었다. 그 후에 부틸리튬 16.8 mL 천천히 적가 시켜주었다. 온도를 유지시켜주며 2시간 동안 교반시켜 주고 2-브로모-9-플루오레논 10.8 g을 다시 천천히 적가한 후 상온으로 올려주었다. 반응이 끝나면, 차가운 염화암모늄 용액에서 교반하였고, 추출 후에 용매를 건조하였다. 이 고체에 초산을 넣고 환류 교반하면서, 소량의 염산을 넣으면 고체가 생성되었고, 이 고체를 여과, 정제하면 2-브로모-9,11'-스파이로플루오렌벤조플루오렌 화합물을 얻을 수 있었다.

제조예3 . 대표예 화합물(1)의 합성

2-브로모-9,9'-스파이로바이플루오렌 5 g에 테트라하이드로퓨란 100 mL을 넣고 온도를 -78℃로 만들어 주었다. 그 후 에 부틸리튬 9.4 mL 천천히 적가 시켜주었다. 온도를 유지시켜주며 2시간 동안 교반시켜 주고 클로로다이페닐포스핀을 2.8 mL을 다시 천천히 적가한 후 상온으로 올려주었다. 반응이 끝나면, 메탄올을 넣고 교반하고, 추출 후에 용매를 건조하였다. 이 고체에 다이클로로메탄올을 넣고 교반하면서, 소량의 과산화수소를 넣으면 흰색의 하기 화학식의 구조를 갖는 상기 대표예 화합물(1)인 포스핀산화물인2-다이페닐포스핀옥사이드-9,9'-스파이로바이플루오렌(SPPO1이라 한다)을 얻을 수 있었다. 유리전이온도는 96℃, 녹는점은 236℃였다.

핵자기 공명분석, 자외선 분광 분석 및 질량분석을 하여 얻은 그래프를 도2 내지 도4에 나타내었고 분석자료는 아래와 같았다.

1H NMR-1H (200 MHz, CDCl₃) : δ7.88-7.84 (d, 2H, fluorine), 7.80-7.76 (d, 2H ), 7.58-7.44 (m, 6H), 7.40-7.29 (m, 6H), 7.19-7.03 (m, 6H), 6.76 (s, 1H), 6.72-6.66 (t, 2H). MS (FAB) m/z 516.16 [(M + 1)⁺].

제조예 4. 대표예 화합물(22)의 합성

2-브로모-9,11'-스파이로플루오렌벤조플루오렌 2 g에 테트라하이드로퓨란 15mL을 넣고 온도를 -78℃로 만들어 주었다. 그 후에 부틸리튬 0.53 mL 천천히 적가 시켜주었다. 온도를 유지시켜주며 2시간 동안 교반시켜주었고 클로로다이페닐포스핀을 0.99 mL을 다시 천천히 적가한 후 상온으로 올려주었다. 반응이 종결한 후, 메탄올을 넣고 교반하였고, 추출 후에 용매를 건조하였다. 이 고체에 다이클로로메탄올을 넣고 교반하면서, 소량의 과산화수소를 넣어 흰색의 포스핀산화물인 상기 대표예 화합물(22)의 구조를 갖는 2-다이페닐포스핀옥사이드-스파이로-9,11'-플루오렌벤조플루오렌(SPPO2라 한다)을 얻을 수 있었다. 유리전이온도는 118℃, 녹는점은 266℃였다.

핵자기 공명분석, 자외선 분광 분석 및 질량분석을 하여 얻은 그래프를 도5 내지 도7 나타내었고 분석자료는 아래와 같았다.

NMR-1H (200 MHz, CDCl₃) : δ8.81-8.77 (d, 1H), 8.40-8.36 (d, 1H), 7.92-7.88 (m, 3H), 7.72-7.60 (m, 2H), 7.56-7.22 (m, 10H), 7.18-7.08 (d, 2H), 6.78-6.70 (t, 2H). MS (FAB) m/z 566.63 [(M + 1)⁺].

실시예 1

본 발명의 제조예3에서 스파이로플루오렌 구조와 포스핀 옥사이드를 포함하는 화합물로서 스파이로플루오렌 구조를 포함하는 다이페닐포스핀 옥사이드 화합물(SPPO1)을 합성하였다. 본 화합물은 2.8 eV의 삼중항 에너지를 보였으며, 호모(HOMO) 에너지 준위 6.5 eV, 루모(LUMO) 에너지 준위 2.7 eV를 나타내었다. 본 화합물의 호스트로서의 적용을 위하여 청색 도펀트로서 널리 알려져 있는 FIrpic를 이용하여 청색 인광 소자를 구성하였다. 소자의 구조는 ITO/DNTPD(60 nm)/NPD(20 nm)/mCP(10 nm)/SPPO1:FIrpic(30 nm, 15 %)/BCP(5 nm)/Alq3(20 nm)/LiF/Al 이었다.

본 발명에서 제작한 청색 유기 전계 발광 소자는 1000 cd/m² 기준 전류 효율 21 cd/A를 보였다. 전류효율은 전류-전압 측정계 및 휘도 분광기를 이용하여 측정하였으며, 전류 효율값이 높을수록 같은 전류에서 높은 휘도를 나타내므로 소자의 전류를 광으로 변환하는 효율을 나타낸다. 도8에 데이터를 나타내었다. 도8에서 본 발명에서의 화합물이 비교예에 비하여 동일 휘도에서 높은 전류 효율을 보이는 것을 알 수 있으며 이를 통하여 본 발명에서의 화합물이 발광 재료로서 비교예에 비하여 우수한 특성을 보이는 것을 알 수 있었다.

실시예 2

본 발명의 제조예3에서 합성한 화합물(SPPO1)을 청색 인광 소자의 호스트로서뿐만 아니라 전자수송물질로서 적용하였다. 본 화합물의 호스트로 및 전자수송물질로서의 적용을 위하여 청색 도펀트로서 널리 알려져 있는 FIrpic를 이용하여 청색 인광 소자를 구성하였다. 소자의 구조는 ITO/DNTPD(60 nm)/NPD(20 nm)/mCP(10 nm)/SPPO1:FIrpic(30 nm, 15 %)/SPPO1(25 nm)/LiF/Al 이었다. 본 발명에서 제작한 청색 유기 전계 발광 소자는 1000 cd/m² 기준 전류 효율 27.5 cd/A를 보였다. 도8에 데이터를 나타내었다. 도8에서 본 발명에서의 화합물이 비교예에 비하여 동일 휘도에서 높은 전류 효율을 보이는 것을 알 수 있으며 이를 통하여 본 발명에서의 화합물이 발광 재료로서 비교예에 비하여 우수한 특성을 보이는 것을 알 수 있었다.

비교예 1.

비교예로서 일반적으로 알려져 있는 표준 소자 구조인 ITO/DNTPD(60 nm)/NPD(20 nm)/mCP(10 nm)/mCP:FIrpic(30 nm, 15 %)/BCP/Alq3(20 nm)/LiF/Al을 제작하였다. 본 구조의 청색 인광 소자는 1000 cd/m² 기준 전류 효율 9.9 cd/A를 보였다. 도8에 데이터를 나타내었다.

실시예 3.

본 발명의 제조예4에서 스파이로벤조플루오렌 구조와 포스핀 옥사이드를 포함하는 화합물로서 스파이로벤조플루오렌 구조를 포함하는 다이페닐포스핀 옥사이드 화합물(SPPO2)을 합성하였다. 화합물은 포스포닐 클로라이드와 브로모스파이로벤조플루오렌-플루오렌 구조를 반응한 후 산화반응을 통하여 합성하였다. 본 화합 물의 호모(HOMO) 에너지 준위 5.97 eV, 루모(LUMO) 에너지 준위 2.43 eV를 나타내었다. 본 화합물의 전자수송층으로서의 적용을 위하여 녹색 도펀트로서 널리 알려져 있는 Ir(ppy)₃를 이용하여 녹색 인광 소자를 구성하였다. 소자의 구조는 ITO/PEDOT(60 nm)/NPD(20 nm)/TCTA(10 nm)/CBP:Ir(ppy)₃(30 nm, 5 %)/BCP(5 nm)/SPPO2(20 nm)/LiF/Al 이었다. 본 발명에서 제작한 녹색 유기 전계 발광 소자는 전류밀도 50 mA/cm²에서 6.7 V로 낮게 나타났다.

도9에 데이터를 나타내었다. 도 9에서 실시예가 비교예에 비하여 동일 전압에서 높은 전류 밀도를 보이고 있으며, 이를 보면 본 발명의 화합물이 기존의 화합물에 비하여 전자 주입 및 수송 특성이 매우 우수함을 알 수 있다.

실시예 4

본 발명의 제조예4에서 합성한 화합물 SPPO2을 녹색 인광 소자의 전자수송층으로 단일물질로서 적용하였다. 본 화합물의 전자수송물질로서의 적용을 위하여 녹색 도펀트로서 널리 알려져 있는 Ir(ppy)₃를 이용하여 녹색 인광 소자를 구성하였다. 소자의 구조는 ITO/PEDOT(60 nm)/NPD(20 nm)/TCTA(10 nm)/CBP:Ir(ppy)3(30 nm, 5 %)/SPPO2(25 nm)/LiF/Al 이었다. 본 발명에서 제작한 녹색 유기 전계 발광 소자는 구동전압은 전류밀도 50 mA/cm²에서 7.7 V로 낮은 구동전압을 보였다. 도9에 데이터를 나타내었다.

비교예 2.

비교예로서 일반적으로 알려져 있는 표준 소자 구조인 ITO/PEDOT(60 nm)/NPD(20 nm)/TCTA(10 nm)/CBP:Ir(ppy)₃(30 nm, 5 %)/BCP(5 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF/Al 을 제작하였다. 도9에 데이터를 나타내었다. 본 구조의 녹색 인광 소자는 전류밀도 50 mA/cm²에서 9.1 V로 높게 나타났다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 핵자기 공명 분광 분석의 결과를 나타낸 그래프이다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 질량분석결과를 나타낸 그래프이다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 자외선 가시광선 분광 분석의 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 핵자기 공명 분광 분석 결과 나타낸 그래프이다.

도6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 질량분석결과를 나타낸 그래프이다.

도7는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자용 화합물의 자외선 가시광선 분광 분석의 결과를 나타낸 그래프이다.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예 및 비교예에 따른 유기 전기발광 소자의 효율특성을 나타낸 그래프이다.

도9는 본 발명의 또 다른 실시예 및 비교예에 따른 전압과 전류밀도 특성을 나타낸 그래프이다.

Claims (17)

1. 하기 일반식 1로 표시되는 화합물인 유기 전기발광 소자용 화합물:

   [일반식1]

   

   상기 일반식 1에서,

   Y₁은 산소원자이고,

   Ar₁ 및 Ar₂는 각각 독립적으로 C_6-14 아릴기이고,

   SP₁의 구조는 하기 구조식1과 같고,

   [구조식 1]

   

   상기 구조식 1에서,

   X₁은 탄소원자이고,

   R₁ 내지 R₄ 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 9,9′-스파이로바이플루오렌의 탄소원자와 함께 접합된 C_6-14 아릴기를 형성하고 나머지는 수소원자이고,

   m1 내지 m4는 1이다.
2. 제1항에 있어서,

   Ar₁ 및 Ar₂는 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기 또는 나프틸기이며,

   R₁ 내지 R₄ 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 9,9′-스파이로바이플루오렌의 탄소원자와 함께 접합된 페닐기, 접합된 바이페닐기 또는 접합된 나프틸기를 형성하고 나머지는 수소원자인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자용 화합물.
3. 제2항에 있어서,

   Ar₁ 및 Ar₂는 각각 독립적으로 페닐기 또는 바이페닐기이며,

   R₁ 내지 R₄ 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 9,9′-스파이로바이플루오렌의 탄소원자와 함께 접합된 페닐기 또는 접합된 바이페닐기를 형성하고 나머지는 수소원자인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자용 화합물.
4. 제3항에 있어서,

   Ar₁ 및 Ar₂는 페닐기이며,

   R₁ 내지 R₄ 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 9,9′-스파이로바이플루오렌의 탄소원자와 함께 접합된 페닐기를 형성하고 나머지는 수소원자인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자용 화합물.
5. 제4항에 있어서,

   R₁ 내지 R₄ 중 하나는 9,9′-스파이로바이플루오렌의 탄소원자와 함께 접합된 페닐기를 형성하고 나머지는 수소원자인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자용 화합물.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제1전극;

    제2전극; 및

    상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 적어도 하나의 발광층을 갖는 단층 또는 복수층의 유기층을 포함하는 유기 전기발광 소자에 있어서,

    상기 유기층이 제1항에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
15. 제14항에 있어서,

    상기 발광층이 제1항에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
16. 제14항에 있어서,

    상기 발광층의 호스트 물질이 제1항에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물인 유기 전기발광 소자.
17. 제14항에 있어서,

    상기 복수층의 전자 수송층이 제1항에 기재된 유기 전기발광 소자용 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.

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