고효율 청색 인광 유기 발광 다이오드의 상용화를 위한 연구가 계속 진행되고 있다. 그러나 현재의 청색 인광 소자는 짧은 수명 문제로 아직 상용화 요건을 충족시키지 못하고 있다. 따라서 청색 인광 소자의 수명을 향상시키는 연구는 유기 발광 다이오드 기술의 발전을 위한 중요한 과제 중 하나로 남아있다.

지금까지 트리아진 기반의 전자 수송형 호스트 재료가 청색 인광 소자에서 높은 삼중항 에너지를 제공하고 긴 수명의 소자 결과를 나타냈다. 하지만, 소자의 성능을 더욱 향상시키기 위해서는 새로운 호스트의 탐색이 필요하다. 신규 코어로 5,9-dioxa-13b-boranaphtho[3,2,1-de]anthracene (도브나) 기반의 열 활성 지연 형광 재료가 보고되었다. 이는 높은 삼중항 에너지를 갖는 단위체와 함께 보론 원자의 비어있는 p-오비탈로 인한 전자 수송 특성, 그리고 다중 공명 구조 효과를 갖는 구조를 통한 열 활성 지연 형광 특성을 갖는 것이 특징이다. 본 논문에서는 청색 인광 유기 발광 다이오드의 소자 수명을 향상시키기 위한 신규 코어 구조로 보론 기반의 전자 수송형 재료를 설계하고 합성하였다.

먼저, 보론 및 실란 기반의 전자 수송형 호스트 물질을 개발하였다. 도브나 유도체의 평면 구조로 인하여 발생하는 분자간 상호작용을 완화시키기 위해 트리페닐실릴 블로킹 단위체를 도입하였다. 그 결과 고체 상태에서도 높은 삼중항 에너지를 유지하며 전자 수송 특성과 함께 열 활성 지연 형광 특성을 나타냈다. 청색 인광 소자에서 전자 수송형 호스트로 사용될 때, 높은 효율과 긴 소자 수명을 달성하였다.

둘째, 인돌을 도브나 코어에 융합시켜 열 활성 지연 형광 특성과 분자의 강성을 향상시켰다. 높은 삼중항 에너지와 열 활성 지연 형광 특성을 기반으로 녹색 인광 소자의 전자 수송형 호스트 물질로 사용하였다. 기존의 트리아진 기반 호스트 물질과 비교하여 새롭게 개발된 도브나 기반 물질은 우수한 소자 수명 성능을 나타냈다.

셋째, 도브나 코어에 카바졸 단위와 테트라페닐실릴 단위가 결합된 입체적으로 변형된 구조를 갖는 호스트를 설계하였다. 이들은 청색 인광 소자에서 높은 효율과 안정적인 소자 특성을 위한 높은 삼중항 에너지 및 열 활성 지연 형광 특성을 보였다. 합성된 도브나 기반의 호스트는 Ir 및 Pt 인광체가 도핑 된 장치 모두에서 트리아진 기반의 호스트보다 우수한 소자 수명을 보여주었다.