KR20120134014A - 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자 - Google Patents

축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20120134014A
KR20120134014A KR1020120053496A KR20120053496A KR20120134014A KR 20120134014 A KR20120134014 A KR 20120134014A KR 1020120053496 A KR1020120053496 A KR 1020120053496A KR 20120053496 A KR20120053496 A KR 20120053496A KR 20120134014 A KR20120134014 A KR 20120134014A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound
light emitting
group
organic light
layer
Prior art date
Application number
KR1020120053496A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101586876B1 (ko
Inventor
히로끼 오오루이
히로노부 이와와끼
게이 다가미
마사노리 무라쯔바끼
류지 이시이
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20120134014A publication Critical patent/KR20120134014A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101586876B1 publication Critical patent/KR101586876B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/49—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton
    • C07C255/50—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton to carbon atoms of non-condensed six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/10—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms containing cyano groups and halogen atoms, or nitro or nitroso groups, bound to the same acyclic carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/49—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton
    • C07C255/50—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton to carbon atoms of non-condensed six-membered aromatic rings
    • C07C255/51—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton to carbon atoms of non-condensed six-membered aromatic rings containing at least two cyano groups bound to the carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01—Sulfonic acids
    • C07C309/28—Sulfonic acids having sulfo groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton
    • C07C309/33—Sulfonic acids having sulfo groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton of six-membered aromatic rings being part of condensed ring systems
    • C07C309/34—Sulfonic acids having sulfo groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of a carbon skeleton of six-membered aromatic rings being part of condensed ring systems formed by two rings
    • C07C309/35—Naphthalene sulfonic acids
    • C07C309/36—Naphthalene sulfonic acids substituted by alkyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D235/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings
    • C07D235/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D235/04—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles
    • C07D235/18—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles with aryl radicals directly attached in position 2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D498/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D498/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D498/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3441—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom
    • C09K19/345—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered aromatic ring containing two nitrogen atoms
    • C09K19/3458—Uncondensed pyrimidines
    • C09K19/3469—Pyrimidine with a specific end-group other than alkyl, alkoxy or -C*-
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/02—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems
    • C07C2603/54—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing more than five condensed rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 주로 청색 발광 소자의 구성재료로서 사용하기에 적합한 축합 다환 화합물, 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자를 제공한다. 축합 다환 화합물은 화학식 (1), (2), (8) 및 (9)로 표시된다.

Description

축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자{FUSED POLYCYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE USING THE COMPOUND}
본 발명은 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는, 한 쌍의 전극 간에 형광성 또는 인광성 유기 화합물을 포함하는 박막이 개재되어 있는 전자 소자이다. 각 전극으로부터 전자 및 정공(hole)을 주입하는 경우, 형광성 또는 인광성 화합물의 여기자가 생성되고, 이 여기자가 기저 상태로 복귀될 때에, 유기 발광 소자는 광을 방출한다.
유기 발광 소자에서의 최근의 진보는 현저하고, 예를 들어 이하의 특징이 있다. 즉, 유기 발광 소자는 저 인가 전압 및 다양한 발광 파장에서 고 휘도로 발광하고, 고속 응답성을 가지며, 박형 경량의 발광 디바이스화가 가능하다. 이것으로부터, 유기 발광 소자는 광범위한 용도에의 가능성을 시사하고 있다.
그런데, 유기 발광 소자의 구성재료로서 사용할 수 있는 형광성 또는 인광성 유기 화합물에 대해서도 활발히 연구가 진행되고 있다. 이들 화합물 중에서 청색 발광 재료에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2010-254610호 공보나 일본 특허 공개 제2010-270103호 공보에 기재되어 있는 유기 화합물이 제안되어 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제2010-254610호 공보 또는 일본 특허 공개 제2010-270103호 공보에 제안되어 있는 유기 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자는 이들의 실용화 관점에서 한층 개선의 여지가 있다.
구체적으로, 실용화에는 예를 들어 이하의 것이 요구된다. 보다 고 휘도의 광출력 또는 보다 고 변환 효율이 필요하고, 예를 들어 장시간의 사용에 의한 경시 변화 및 산소를 함유하는 분위기 기체, 습기 등에 의한 열화에 대한 내구성 면에서 개선이 필요하다. 또한, 풀컬러 디스플레이 등에의 응용을 상정했을 경우에, 사용되는 청색 발광하는 유기 발광 소자에는 색 순도가 양호하고 고 효율의 청색 발광이 요구된다. 그러나, 이들 문제는 아직 충분히 해결되지 않았다.
따라서, 청색 발광하는 유기 발광 소자에 대하여, 특히 색 순도, 발광 효율 및 내구성이 높은 유기 발광 소자 및 이 소자를 실현하기 위한 재료가 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2010-254610호 공보 일본 특허 공개 제2010-270103호 공보
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 주로 청색 발광 소자의 구성재료로서 사용하기에 적합한 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 축합 다환 화합물은 하기 화학식 (1), (2), (8) 및 (9) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00001
[화학식 (1), (2), (8) 및 (9)에서, R은 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타내고, Q는 하기 화학식 (3) 내지 (7)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전자 흡인성(electron-withdrawing) 치환기를 나타냄:
Figure pat00002
(화학식 (3) 및 (4)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 화학식 (7)에서, R5는 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타냄)]
본 발명의 축합 다환 화합물은, 발광 피크가 460nm 이하인 순도가 높은 청색 발광 색상(hue)을 나타낸다. 또한, 본 발명의 축합 다환 화합물을 사용한 유기 발광 소자는, 저 인가 전압에서 고 휘도로 발광하고, 내구성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따르면, 주로 청색 발광 소자의 구성재료로서 사용하기에 적합한 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태에 대한 기재로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자 및 이 유기 발광 소자에 전기 접속되는 스위칭 소자의 일례인 TFT 소자를 갖는 표시 장치의 예를 도시하는 단면 모식도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태는 첨부된 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 축합 다환 화합물로서 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 유도체는, 하기 화학식 (1), (2), (8) 및 (9) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00003
화학식 (1), (2), (8) 및 (9)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
화학식 (1), (2), (8) 및 (9)에서, Q는 하기 화학식 (3) 내지 (7)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전자 흡인성 치환기를 나타낸다.
Figure pat00004
화학식 (3) 및 (4)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타낸다.
R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, 이소-프로필기, 이소-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2-플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 퍼플루오로에틸기, 3-플루오로프로필기, 퍼플루오로프로필기, 4-플루오로부틸기, 퍼플루오로부틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기 등을 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
화학식 (7)에서, R5는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
여기서, 본 발명의 축합 다환 화합물이 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 화합물일 경우, 바람직하게는 하기 화학식 (10), (11), (30) 또는 (31)로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00005
화학식 (10) 및 (11)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타낸다.
R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, 이소-프로필기, 이소-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2-플루오로에틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 퍼플루오로에틸기, 3-플루오로프로필기, 퍼플루오로프로필기, 4-플루오로부틸기, 퍼플루오로부틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기 등을 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다.
화학식 (30) 및 (31)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
한편, 본 발명의 축합 다환 화합물이 화학식 (8) 또는 (9)로 표시되는 화합물인 경우, 바람직하게는 하기 화학식 (20) 또는 (21)로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00006
화학식 (20) 및 (21)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
(합성 루트의 설명)
본 발명의 축합 다환 화합물, 구체적으로는 화학식 (1), (2), (8) 또는 (9)로 표시되는 화합물은, 예를 들어 이하의 합성 루트에 따라서 합성할 수 있다.
Figure pat00007
이 합성 루트에서는, 기본 골격이 공통되지만 치환기 Ar의 치환 위치가 서로 다른 2종류의 화합물이 동시에 얻어진다. 구체적으로는, 화학식 (1)로 표시되는 화합물과 화학식 (2)로 표시되는 화합물의 혼합물, 또는 화학식 (8)로 표시되는 화합물과 화학식 (9)로 표시되는 화합물의 혼합물이 얻어지되, 단 화학식 (1)로 표시되는 화합물과 화학식 (2)로 표시되는 화합물과의 관계, 또는 화학식 (8)로 표시되는 화합물과 화학식 (9)로 표시되는 화합물과의 관계에 있어서는, Ar이 서로 동일하면, Ar의 치환 위치에 따라서는 화합물 간의 발광 특성에 대부분 차이가 없다. 이로 인해, 사용 전에 화합물을 재결정 등에 의해 서로 단리할 수 있거나, 또는 혼합물의 상태로 처리하지 않고 사용할 수 있다. 또한, 혼합물을 처리하지 않고 사용하더라도, 단체(single body)의 경우와 비교하여 발광 특성이 특별히 저하되지 않으므로, 혼합비는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 화합물을 혼합물의 상태로 사용하는 경우, 이들의 결정성을 억제할 수 있기 때문에, 농도 소광의 억제 등의 효과도 기대할 수 있다.
(화합물에 관한 고찰)
이하, 본 발명의 축합 다환 화합물에 대해서 보다 상세히 설명한다.
일반적으로, 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 발광 중심 자체의 발광 양자 수율이 큰 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 하기 조건 (A) 및 (B)가 요구된다: (A) 진동자 강도가 높은 것; 및 (B) 발광에 관계되는 골격의 진동 부분의 수가 적은 것.
조건 (A)에 대해서는, 분자의 발광에 관계되는 골격의 대칭성을 개선하는 것이 중요하지만, 단 고-대칭성 분자 특유의 금지된 전이 조건에 따라서는 전혀 발광하지 않게 될 경우도 있다. 그런데, 진동자 강도를 높게 하는 방법으로서, 가장 공액면이 긴 방향을 축으로 하여 공액을 연장하는 방법이 있다. 이 방법을 채용함으로써, 분자의 쌍극자 모멘트가 커져, 진동자 강도가 증가된다. 이 점에서는, 본 발명의 축합 다환 화합물, 특히 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 화합물이, 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 골격의 가장 공액면이 긴 방향을 축으로 하여, 공액 길이가 더욱 신장하는 위치에 특정한 치환기를 갖는다. 이러한 분자 설계를 행함으로써, 분자 전체의 진동자 강도가 증가되는 구조가 제공된다.
조건 (B)에 대해서는, 발광에 관계되는 골격이 회전 구조를 갖지 않는 경우에, 회전 진동에 의한 양자 수율의 저하를 억제할 수 있다. 여기서, 본 발명의 축합 다환 화합물의 기본 골격은 회전 구조를 갖지 않는다. 따라서, 회전 진동에 의한 양자 수율의 저하를 억제할 수 있다.
한편, 유기 EL 디스플레이에서 청색 발광에 적합한 재료에 요구되는 물성값중 하나인 재료 자체의 발광 피크가 430nm 내지 480nm의 범위에 존재하는 것은 중요하다. 특히, 색 순도가 양호한 청색 발광 재료에 대하여 발광 피크의 존재 범위로는 440nm 내지 460nm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 축합 다환 화합물이 갖는 기본 골격, 즉 아세나프토[1,2-k]벤조 [e]아세페난트렌 골격은 그 자체로 최대 발광 파장이 청색 영역에 존재한다. 이로 인해, 기본 골격에 치환기를 도입하는 위치 및 치환기의 종류를 적절하게 선택함으로써, 460nm 이하의 발광 피크를 갖는 청색 발광 재료가 되는 화합물을 제공할 수 있다. 구체적으로는, 화학식 (1), (2), (8) 또는 (9)로 표시되는 축합 다환 화합물은, 상술한 바와 같이 기본 골격 내에서 가장 공액 면이 긴 방향, 즉 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 골격의 12위치 또는 13위치에 특정한 치환기를 도입하여 얻어지는 화합물이다. 12위치 또는 13위치에 특정한 치환기, 구체적으로는 화학식 (3) 내지 (7) 중 어느 하나를 도입하는 경우, 공액 길이가 신장하여 진동자 강도가 향상된다. 또한, 이러한 분자 구조는 이것과 동시에, 청색 발광에 적합한 발광 파장으로서, 특히 460nm 이하의 양호한 색 순도를 만족시키도록 설계된다.
여기서, 발광 피크가 460nm 이하인 양호한 청색 발광을 높은 양자 수율로 출력시키기 위해서는, 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 골격의 12위치 또는 13위치에 도입하는 치환기로서, 화학식 (3) 내지 (7)로부터 선택되는 치환기가 바람직하다. 특히, 화학식 (3) 또는 화학식 (4)로 표시되는 치환기가 바람직하다.
또한, 본 발명의 축합 다환 화합물은, 골격 내에 2개의 5원환 구조를 갖기 때문에, HOMO-LUMO 에너지 레벨이 낮다. 여기서, 본 발명의 축합 다환 화합물의 기본 골격에 전자 흡인성 치환기, 구체적으로는 화학식 (3) 내지 (7)로부터 선택되는 임의의 치환기를 도입하는 경우, 분자 전체의 HOMO-LUMO 에너지 레벨이 보다 낮아진다. 한편, 산화 전위가 낮아진다는 것은, 산화에 필요한 에너지가 보다 많아지는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 축합 다환 화합물은 산화에 대하여 안정적이다.
본 발명의 축합 다환 화합물은, 유기 발광 소자의 구성재료로서 사용할 수 있다. 이 화합물을 소자의 발광층(이후, "방출층"이라함)의 구성재료로서 사용하는 경우, 층 내에서는 도펀트(게스트)로서 사용할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 축합 다환 화합물을 발광층의 구성재료로서 사용함으로써, 발광 효율이 높고, 장시간 고 휘도를 유지하고, 통전으로 인한 열화가 적은 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광층이 캐리어 수송성의 호스트 및 게스트로 이루어진 경우, 발광에 이르는 주된 과정은 이하의 과정 (a) 내지 (d)로 이루어진다: (a) 발광층 내에서의 전자 또는 정공의 수송; (b) 호스트의 여기자 생성; (c) 호스트 분자 간의 여기 에너지 전달; 및 (d) 호스트로부터 게스트로의 여기 에너지 이동.
각각의 과정에서의 원하는 에너지 이동 및 발광은 다양한 실활 과정과 경쟁적으로 일어난다.
유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는, 발광 중심 재료 자체의 발광 양자 수율을 크게 하는 것은 물론이다. 그러나, 호스트 분자와 다른 호스트 분자 간에 또는 호스트와 게스트 간의 에너지 이동을 어떻게 효율적으로 행할 수 있을지도 큰 문제가 된다. 통전에 의한 발광 열화는 지금으로서 원인은 명백하지 않으나, 적어도 발광 중심 재료 그 자체 또는 그 주변 분자에 의한 발광 재료를 둘러싼 환경 변화와 관련한 것이라고 상정된다.
상기의 관점에서, 본 발명자들은 다양한 검토를 행하여, 화학식 (1), (2), (8) 및 (9) 중 어느 하나로 표시되는 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 유도체에 착안하였다. 또한, 발명자들은 화학식 (1), (2), (8) 및 (9) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 특히 발광층의 게스트로서 사용한 소자가 고 효율로 발광하고, 장시간 고 휘도를 유지하며, 통전에 의한 열화가 적은 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 축합 다환 화합물은, 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌의 기본 골격의 12위치 또는 13위치에 페닐기를 개재해서 화학식 (3) 내지 (7)로부터 선택되는 전자 흡인성 치환기가 도입되어 있는 화합물이다. 또한, 이 화합물은 환원 전위가 높고 전자 수용성이 큰 것을 특징으로 하는 재료이다. 여기서, 화학식 (3) 내지 (7) 중 어느 하나로 표시되는 전자 흡인성 치환기를 적절하게 선택하여 환원 전위를 제어함으로써, 전자 이동도를 조절하는 것이 가능하다. 이에 의해, 본 발명자들은 다양한 호스트와 이러한 화합물의 조합이, 소자에 있어 구동 전압이 낮고, 장시간 고 휘도를 유지하며, 통전에 의한 열화를 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명은 이상의 고찰에 기초하여 분자 설계를 행하여 이루어진 것이다.
이하, 본 발명의 축합 다환 화합물로서 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 유도체의 구체예를 나타내지만, 이들은 단지 구체예를 나타내는 것이며, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(1) 화합물예 1: 하기 화학식 (10) 또는 (11)로 표시되는 화합물군
Figure pat00008
(화학식 (10) 및 (11)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기, 또는 시아노기를 나타냄)
Figure pat00009
Figure pat00010

(2) 화합물예 2: 하기 화학식 (12) 또는 (13)으로 표시되는 화합물군
Figure pat00011
(화학식 (12) 및 (13)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기, 또는 시아노기를 나타냄)
Figure pat00012

Figure pat00013
(3) 화합물예 3: 하기 화학식 (14) 또는 (15)로 표시되는 화합물군
Figure pat00014
(화학식 (14) 및 (15)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 또는 시아노기를 나타냄)
Figure pat00015

Figure pat00016
(4) 화합물예 4: 하기 화학식 (16) 또는 (17)로 표시되는 화합물군
Figure pat00017
(화학식 (16) 및 (17)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 메틸기 또는 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기, 또는 시아노기를 나타냄)
Figure pat00018

Figure pat00019
(5) 화합물예 5: 하기 화학식 (18) 또는 (19)로 표시되는 화합물군
Figure pat00020
(화학식 (18) 및 (19)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타냄)
Figure pat00021
(6) 화합물예 6: 하기 화학식 (20) 또는 (21)로 표시되는 화합물군
Figure pat00022
(화학식 (20) 및 (21)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타냄)
Figure pat00023
(7) 화합물예 7: 하기 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되며, 화학식 (1) 및 (2) 중의 Q가 하기 화학식 (5) 또는 (6)으로 표시되는 치환기인 화합물군
Figure pat00024
(화학식 (1), (2), (5) 및 (6)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타냄)
Figure pat00025
(8) 화합물예 8: 하기 화학식 (22) 또는 (23)으로 표시되며, 화학식 (22) 및 (23) 중의 Q가 하기 화학식 (5) 또는 (6)으로 표시되는 치환기인 화합물군
Figure pat00026
Figure pat00027
(유기 발광 소자의 설명)
이어서, 본 발명의 유기 발광 소자에 대해서 설명한다.
본 발명의 유기 발광 소자는, 한 쌍의 전극인 애노드 및 캐소드와, 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 유기 화합물층을 갖는다. 여기서, 유기 화합물층은 단층 또는 복수 층으로 이루어지는 적층체이며, 본 발명에서는 유기 화합물층을 구성하는 적어도 1층이 본 발명에 따른 축합 다환 화합물을 갖는다.
본 발명의 유기 발광 소자를 구성하는 유기 화합물층은 적어도 발광층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어지는 적층체이다. 유기 화합물층이 복수층으로 구성되는 적층체일 경우, 유기 화합물층은 발광층 이외에, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 정공/여기자 블로킹층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나를 갖는 적층체이다.
이하에 본 발명의 유기 발광 소자의 구체예를 나타낸다: (i) (애노드/)발광층(/캐소드); (ii) (애노드/)정공 수송층/전자 수송층(/캐소드); (iii) (애노드/)정공 수송층/발광층/전자 수송층(/캐소드); (iv) (애노드/)정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층(/캐소드); 및 (v) (애노드/)정공 수송층/발광층/정공-여기자 블로킹층/전자 수송층(/캐소드).
또한, 상기 (i) 내지 (v)의 구성은, 어디까지나 지극히 기본적인 소자 구성의 구체예를 나타내는 것이며, 본 발명의 유기 발광 소자에서의 유기 화합물층의 구성은 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 본 발명의 축합 다환 화합물은 유기 화합물층을 구성하는 임의의 층 중에 포함된다. 구체적으로는, 이 화합물은 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공/여기자 블로킹층 또는 전자 수송층에 포함된다. 이 화합물은 바람직하게는 발광층에 포함된다.
여기서, 본 발명의 축합 다환 화합물이 발광층에 포함되는 경우, 발광층은 본 발명의 축합 다환 화합물만으로 구성될 수 있거나, 또는 호스트와 게스트로 구성될 수 있다. 또한, 발광층이 호스트와 게스트로 구성되는 경우, 본 발명의 축합 다환 화합물은 게스트로서 사용할 수 있다.
여기서, 본 발명의 축합 다환 화합물이 게스트로서 사용되는 경우, 호스트에게 대한 게스트의 농도는 0.1중량％ 이상 30중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.5중량％ 이상 10중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유기 발광 소자에서는, 본 발명의 축합 다환 화합물 이외에도, 필요에 따라 종래 공지의 저분자계 및 고분자계 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 정공 주입성 재료, 정공 수송성 재료, 호스트, 전자 주입성 재료, 전자 수송성 재료 등은 구성재료로서 본 발명의 축합 다환 화합물과 조합하여 사용할 수 있다.
이하에, 이들 재료의 구체예를 든다.
정공 주입성 재료 또는 정공 수송성 재료는 정공 이동도가 높은 재료인 것이 바람직하다. 정공 주입 성능 또는 정공 수송 성능을 갖는 저분자계 및 고분자계 재료로서는, 트리아릴아민 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스틸벤 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 폴리(비닐카르바졸), 폴리(티오펜), 기타 도전성 고분자를 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다.
호스트로서는, 예를 들어 트리아릴아민 유도체, 페닐렌 유도체, 축합 환 방향족 화합물(예를 들어, 나프탈렌 유도체, 페난트렌 유도체, 플루오렌 유도체, 크리센 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체 등), 유기 금속 착체(예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄 등의 유기 알루미늄 착체, 유기 베릴륨 착체, 유기 이리듐 착체, 유기 백금 착체 등) 및 폴리(페닐렌비닐렌) 유도체, 폴리(플루오렌) 유도체, 폴리(페닐렌) 유도체, 폴리(티에닐렌비닐렌) 유도체, 폴리(아세틸렌) 유도체 등의 고분자 유도체를 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다.
전자 주입성 재료 또는 전자 수송성 재료는, 예를 들어 정공 주입성 재료 또는 정공 수송성 재료의 정공 이동도와의 밸런스 등을 고려하여 선택된다. 전자 주입 성능 또는 전자 수송 성능을 갖는 재료로서는, 옥사디아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 피라진 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체, 유기 알루미늄 착체 등을 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 유기 화합물층 이외의 부재의 구성재료에 대해서 설명한다.
애노드의 구성재료로서는, 일함수가 가능한 한 큰 것이 권장된다. 예를 들어, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀레늄, 바나듐, 텅스텐 등의 금속 원소, 또는 이들 금속 원소를 복수 종류 조합한 합금, 및 산화주석, 산화아연, 산화인듐, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자도 사용할 수 있다. 이들 전극 물질은 1종류를 단독으로 사용할 수 있거나, 또는 복수 종류를 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 애노드는 단층으로 구성될 수 있거나, 또는 복수층으로 구성될 수 있다.
한편, 캐소드의 구성재료로서는, 일함수가 작은 것이 권장된다. 재료의 예로는, 리튬 등의 알칼리 금속, 칼슘 등의 알칼리 토금속, 알루미늄, 티타늄, 망간, 은, 납, 크롬 등의 금속 원소를 들 수 있다. 다르게는, 이들 금속 원소를 복수 종류 조합한 합금도 사용할 수 있다. 예를 들어, 마그네슘-은, 알루미늄-리튬, 알루미늄-마그네슘 등을 사용할 수 있다. 산화주석인듐(ITO) 등의 금속 산화물의 이용도 가능하다. 이들 전극 물질은 1종류를 단독으로 사용하거나, 또는 2종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 캐소드는 단층으로 구성될 수 있거나, 또는 복수층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서, 본 발명의 축합 다환 화합물을 포함하는 층 및 그 밖의 유기 화합물로 형성되는 층은 이하의 방법에 의해 형성된다. 일반적으로는, 층은 진공 증착법, 이온화 증착법, 스퍼터링법 또는 플라즈마법에 의해 형성된다. 다르게는, 혼합물을 적당한 용매에 용해시키고 생성물을 공지의 코팅법(예를 들어, 스핀 코팅법, 침지법, 캐스트법, LB법, 잉크젯법 등)에 의해 층을 형성한다. 여기서, 진공 증착법, 용액 코팅법 등에 의해 층을 형성하는 경우, 층은 결정화 등이 일어나기 어렵고 경시 안정성이 우수하다. 또한, 코팅법에 의해 층을 형성하는 경우, 적당한 바인더 수지와 조합하여 막을 형성할 수도 있다.
바인더 수지로서는, 예를 들어 폴리(비닐카르바졸) 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 요소 수지 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들 바인더 수지는 1종 단독으로 단독중합체 또는 공중합체로서 사용할 수 있거나, 또는 2종류 이상을 혼합물로서 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 가소제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 등의 공지된 첨가제를 바인더 수지와 조합하여 사용할 수 있다.
(유기 발광 소자의 용도)
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 표시 장치 또는 조명 장치의 구성 부재로서 사용할 수 있다. 또한, 소자는 예를 들어, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 광원 또는 액정 표시 장치의 백라이트로서의 용도가 있다.
여기서, 표시 장치는 본 발명의 유기 발광 소자를 표시부에 포함하는 장치이다. 표시부는 복수의 화소를 포함한다. 화소는 각각 본 발명의 유기 발광 소자와, 본 발명의 유기 발광 소자의 발광 휘도를 제어하기 위한 TFT 소자 등의 스위칭 소자를 포함한다. 여기서, 스위칭 소자로서 TFT 소자가 사용되는 경우, 본 발명의 유기 발광 소자의 구성 부재인 애노드 또는 캐소드는, TFT 소자의 드레인 전극 또는 소스 전극에 전기적으로 접속된다. 또한, 표시 장치는 PC 등의 화상 표시 장치로서 사용할 수 있다.
표시 장치는 에리어 CCD, 리니어 CCD, 메모리 카드 등으로부터 정보를 입력하는 화상 입력부를 갖고, 입력된 화상을 표시부에 출력하는 화상 출력 장치일 수 있다. 또한, 촬상 장치 또는 잉크젯 프린터에 포함된 표시부는, 외부로부터 입력된 화상 정보에 기초하여 화상을 표시하는 화상 출력 기능 및 조작 패널로서 화상에 가공 정보를 입력하는 입력 기능의 양쪽을 구비할 수 있다. 또한, 표시 장치는 다기능 프린터의 표시부에 사용될 수 있다.
이어서, 본 발명의 유기 발광 소자를 사용한 표시 장치를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자와, 이 유기 발광 소자에 전기 접속되는 스위칭 소자의 일례인 TFT 소자를 포함한 표시 장치의 예를 도시하는 단면 모식도이다. 구조의 상세를 이하에 설명한다.
도 1의 표시 장치(20)은 유리 등으로 제조된 기판(1)과 기판 상의 TFT 소자 또는 유기 화합물층을 보호하기 위한 방습막(2)를 포함한다. 또한, 부호 3은 금속제 게이트 전극이고, 부호 4는 게이트 절연막이며, 부호 5는 반도체층이다.
TFT 소자(8)은 반도체층(5), 드레인 전극(6) 및 소스 전극(7)을 포함한다. TFT 소자(8)의 상부에는 절연막(9)이 설치된다. 유기 발광 소자의 애노드(11)은 콘택트 홀(관통-홀)(10)을 통해 소스 전극(7)에 접속되어 있다. 또한, 본 발명의 표시 장치는 도 1의 구성에 한정되지 않으며, 애노드 및 캐소드 중 어느 하나는 단지 TFT 소자 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나에 접속되기만 하면 된다.
도 1의 표시 장치(20)에서, 단층 또는 복수층 구조인 유기 화합물층(12)은 단층과 같이 도시된다. 캐소드(13) 상에는 유기 발광 소자의 열화를 억제하기 위한 제1 보호층(14) 및 제2 보호층(15)이 설치된다.
또한, 본 발명의 표시 장치에서, 표시 장치를 구성하는 스위칭 소자는 특별히 한정되지 않으며, 단결정 실리콘 기판, MIM 소자, a-Si형 소자 등을 사용할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명에 대해서 실시예를 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 전혀 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1) 예시 화합물 D1 및 D2의 합성
이하에 설명하는 합성 방법에 따라, 예시 화합물 D1 및 D2를 합성하였다.
(1) 중간체 화합물 M1의 합성
Figure pat00028
아르곤 분위기 하에서, 2L의 4구 플라스크에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
3-아미노플루오란텐: 45.4g (209mmol)
DMF: 910mL
이어서, 반응계 내부를 차광한 상태에서, 빙욕을 사용하여 반응 용액을 0℃까지 냉각하였다. 이어서, NBS(37.2g, 209mmol)를 반응 용액에 첨가하였다. 그 후, 빙욕을 제거한 후, 반응 용액의 온도를 실온으로 복귀시켰다. 이어서, 반응 용액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 빙수 2L 중에 주입할 때에 석출되는 결정(황녹색 결정)을 여과에 의해 취출하였다. 이어서, 여과에 의해 취출된 결정을 에틸 아세테이트 4L 중에 용해한 후, 황산마그네슘 50g 및 플로리실(Florisil) 500g에 순차적으로 통액하여 원료 물질을 제거하였다. 이어서, 여과액을 감압 농축했을 때에 발생된 슬러리 형상의 물질을 여과하였다. 이와 같이, 결정을 얻었다. 이어서, 얻어진 결정을 감압 건조하였다. 이와 같이, 2-브로모플루오란텐-3-아민 54.0g(수율: 87.1％)을 얻었다.
계속해서 아르곤 분위기 하에서, 5L의 4구 플라스크에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
2-브로모플루오란텐-3-아민: 55.6g (188mmol)
특급 시클로펜틸메틸에테르: 1.12L
이어서, 반응 용액을 교반하면서 빙욕을 사용하여 반응 용액을 내온 0℃로 냉각하였다. 이어서, n-BuLi의 1.65M 용액 596mL(939mmol, 5eq)를 30분에 걸쳐 반응 용액에 적하하였다. 이어서, 반응 용액의 온도를 실온으로 복귀시킨 후, 이 온도(실온)에서 3.5시간 동안 반응 용액을 교반하였다. 이어서, 반응계 내에 이산화탄소 가스를 불어 넣었다(이산화탄소 가스의 흡입의 결과로서 반응 용액의 내온이 18℃로부터 48℃로 상승). 그 후, 반응계에 가스 백을 부착한 후에, 반응 용액을 밤새 교반하였다. 이어서, 반응 용액 중에 5mol/L의 염산 수용액을 적하하였다. 여기서, 염산 수용액의 적하 시에 석출된 결정을 여과하였지만, 결정의 대부분이 목적물 이외의 화합물이었다. 이러한 상황에서, 여과 동안에 얻어진 여과액에 대해서 분액 조작을 행함으로써 얻어진 유기층을 플로리실 500g에 통액하였다. 이어서, 통액된 여과액을 농축 및 건조함으로써 얻어진 잔사를 THF/CHCl3 혼합 용매로 재석출하였다. 이와 같이, 조 결정 10.5g을 얻었다(HPLC 순도: 92％). 이어서, 얻어진 조 결정을 다시 THF/CHCl3 혼합 용매로 재석출하였다. 이와 같이, 결정 A 8.50g을 얻었다(HPLC 순도: 98％). 이어서, 2회째의 재석출 동안 얻어진 여과액을 칼럼 크로마토그래피(겔: 1kg, 용리액: 헵탄/에틸 아세테이트=1/1)로 정제하였다. 이와 같이, 결정 B 900mg을 얻었다(HPLC 순도: 98％). 이어서, 결정 A 및 결정 B를 배합하면서 THF에 용해하여 균일한 용액을 제조하였다. 그 후, 용액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 슬러리 형상의 물질을 얻었다. 이어서, 슬러리 형상의 물질에 클로로포름을 첨가하여 결정 C를 취출하였다. 이어서, 감압 하에 결정 C를 건조하였다. 이와 같이, 중간체 화합물 M1 9.23g(수율: 18.6％)을 얻었다.
(2) 중간체 화합물 M2의 합성
Figure pat00029
질소 분위기 하에서, 500mL의 3구 반응 용기에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
5-브로모-아세나프틸렌-1,2-디온: 15.0g (57.5mmol)
1,3-디페닐프로판-2-온: 12.1g (57.5mmol)
에탄올: 300mL
이어서, 실온에서 반응 용액 중에 6M의 수산화나트륨 수용액 20mL를 적하하였다. 적하 종료 후, 반응 용액을 60℃까지 가열한 후, 이 온도(60℃)에서 반응 용액을 약 2시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 실온까지 냉각할 때에 생성된 석출물을 여과한 후, 이 석출물을 물 및 에탄올로 순차 세정하였다. 이어서, 석출물을 80℃로 감압 하에 가열하여 건조하였다. 이와 같이, 중간체 화합물 M2를 진녹색 고체로서 22.0g(수율: 88％)을 얻었다.
(3) 중간체 화합물 M3(M3-1 및 M3-2)의 합성
Figure pat00030
질소 분위기 및 실온 하에서, 1L의 3구 반응 용기에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
중간체 화합물 M2: 18.0g (41.3mmol)
중간체 화합물 M1: 14.0g (53.8mmol)
이소아밀 니트라이트: 8.72g (74.4mmol)
톨루엔: 720mL
이어서, 반응 용액을 95℃까지 가열한 후, 이 온도(95℃)에서 반응 용액을 1.5시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 냉각한 후, 반응 용액을 물 1L로 3회 세정하였다. 이어서, 물을 사용한 세정에 의해 얻어진 유기층을 포화 식염수로 더 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조하였다. 이어서, 유기층을 여과하여 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 다갈색 액체를 얻었다. 이어서, 얻어진 다갈색 액체를 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/헵탄=1/3)로 정제하였다. 이어서, 정제 동안에 얻어진 용액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 결정을 얻었다. 이어서, 얻어진 결정에 메탄올 345mL를 첨가한 후, 혼합물을 가열에 의해 슬러리 세정하였다. 그 후, 세정물을 실온까지 방냉하였다. 냉각할 때에 생성된 결정을 여과하였다. 이와 같이, 황색 결정의 중간체 화합물 M3을 이성체의 혼합물(M3-1 및 M3-2)로서 21.9g(수율: 87％)을 얻었다.
(4) 중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2)의 합성
Figure pat00031
질소 분위기 하에서, 1L의 3구 용기에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
중간체 화합물 M3(M3-1 및 M3-2의 혼합물):
19.4g (31.9mmol)
비스-디옥사보로란: 16.2g (63.9mmol)
칼륨 아세테이트: 6.27g (63.9mmol)
테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐:
1.107g (0.96mmol)
DMSO: 388mL
이어서, 반응 용액을 100℃까지 가열한 후, 이 온도(100℃) 하에서 반응 용액을 1.5시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 30℃까지 냉각한 후에, 메탄올 400mL를 반응 용액에 첨가하였다. 이어서, 반응 용액을 10℃까지 냉각한 후에, 이 온도(10℃) 하에서 반응 용액을 1시간 동안 교반하였다. 그 후, 여과를 행하였다. 이어서, 여과에 의해 얻어진 케이크에 메탄올 800mL를 첨가한 후, 용매(메탄올)를 환류시키면서 혼합물을 가열에 의해 1시간 동안 슬러리 세정하였다. 그 후, 세정물을 실온까지 냉각한 후에, 여과하였다. 이와 같이, 중간체 화합물 M4의 조 결정 18.3g(수율: 87.5％)을 얻었다. 이어서, 얻어진 조 결정을 톨루엔 265mL에 용해하여 제조된 용액을 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/헵탄=1/2→톨루엔/헵탄=1/1)로 정제하였다. 이어서, 여과물을 톨루엔/메탄올 혼합 용매로 가열에 의해 슬러러 세정하였다. 이와 같이, 황색 결정의 중간체 화합물 M4를 이성체의 혼합물(M4-1 및 M4-2)로서 9.75g(수율: 46.6％)을 얻었다.
(5) 중간체 화합물 M5의 합성
Figure pat00032
질소 분위기 하에서, 200mL의 3구 용기에 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
4-브로모-3,5-디메틸페놀: 3.19g (16mmol)
피리딘: 5.65g (71mmol)
톨루엔: 65mL
이어서, 반응 용액을 교반하면서 0℃까지 냉각하였다. 이어서, 반응 용액을 교반하면서 트리플루오로메탄술폰산 무수물 13.43g(48mmol)을 반응 용액에 약 15분에 걸쳐 천천히 적하하였다. 적하 종료 후, 반응 용액의 온도를 실온까지 승온한 후, 실온 하에서 반응 용액을 추가로 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 물 100mL를 반응 용액에 첨가하여 반응을 정지시키고, 계속해서 톨루엔 40mL를 반응 용액에 첨가하였다. 그 후, 분액 조작을 행하여 유기층을 분리하였다. 이어서, 얻어진 유기층을 감압 농축한 후, 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔)로 정제하였다. 정제할 때에 얻어진 용액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 무색 투명 액체로서 4-브로모-3,5-디메틸페닐-트리플루오로메탄술폰산 에스테르 5.94g(수율: 97.1％)을 얻었다.
계속해서 질소 분위기 하에서, 500mL의 3구 플라스크에, 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
4-브로모-3,5-디메틸페닐-트리플루오로메탄술폰산 에스테르:
4.90g (14.7mmol)
4-시아노페닐보론산(boronic acid): 2.05g (14.0mmol)
디옥산: 245mL
탄산칼륨: 4.07g (29.4mmol)
테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐:
0.17g (0.15mmol)
이어서, 반응 용액을 80℃까지 가열한 후, 이 온도(80℃) 하에서 반응 용액을 1.5시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 실온까지 방냉하였다. 그 후, 톨루엔 100mL 및 물 100mL를 반응 용액에 첨가하여 분액 조작을 행하여, 유기층을 분리하였다. 이어서, 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 그 후, 유기층을 여과하여 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 중간체 화합물 M5의 조 결정 4.64g을 얻었다. 이어서, 얻어진 조 결정과 톨루엔을 혼합하여 제조된 용액을 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/헵탄=1/5→톨루엔/헵탄=1/4)로 정제하였다. 그 후, 정제물을 농축 및 건조하였다. 이와 같이, 백색 결정으로서 중간체 화합물 M5 1.54g(수율: 37％)을 얻었다.
(6) 예시 화합물 D1 및 D2의 합성
Figure pat00033
질소 분위기 하에서, 500mL의 3구 플라스크에, 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2의 혼합물):
4.40g (6.72mmol)
중간체 화합물 M5: 1.54g (5.38mmol)
톨루엔: 220mL
에탄올: 110mL
탄산나트륨: 1.42g (13.4mmol)
물: 100mL
테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐:
0.39g (0.34mmol)
이어서, 반응 용액을 70℃까지 가열한 후, 이 온도(70℃) 하에서 반응 용액을 3시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 실온까지 방냉하였다. 그 후, 반응 용액을 물 100mL로 2회 세정하였다. 이와 같이, 유기층을 얻었다. 이어서, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 그 후, 용액을 여과하여 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 황색 조 결정을 얻었다. 이어서, 조 결정을 톨루엔 60ml와 헵탄 60mL를 혼합하여 제조된 용매에 용해시킨 후, 이 용액을 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/헵탄=1/1→톨루엔/헵탄=2/1)로 정제하였다. 이어서, 이 용액을 감압 농축하였다. 그 후, 농축물에 메탄올을 첨가한 후, 혼합물을 가열에 의해 슬러리 세정하였다. 이와 같이, 황색 결정으로서 예시 화합물 D1 및 D2의 혼합물 3.26g(수율: 66％)을 얻었다. 또한, 예시 화합물 D1은 중간체 화합물 M4-1로부터 합성되는 것이며, 예시 화합물 D2는 중간체 화합물 M4-2로부터 합성되는 것이다.
질량 분석법에 의해, 이 화합물의 M+로서 733을 확인하였다. 또한, NMR 측정에 의해, 예시 화합물 D1과 D2의 혼합비가 1:1인 것을 확인하였다.
Figure pat00034
또한, 예시 화합물 D1 및 D2의 혼합물에 대해서, 농도 1.0×10-6mol/L의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 구체적으로는, 히타치, 리미티드(Hitachi, Ltd.)제의 F-5400을 사용하여, 여기 파장 418nm에서 광 발광의 측정을 행하였다. 그 결과, 발광 피크 450nm에서 최대 강도를 갖는 청색 발광 스펙트럼이 확인되었다.
(실시예 2) 예시 화합물 D87 및 D88의 합성
실시예 1(6)에서, 중간체 화합물 M5 대신에 하기에 나타내는 중간체 화합물M6을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 행하였다. 이와 같이, 예시 화합물 D87 및 D88(의 혼합물)을 얻었다. 이하에, 중간체 화합물 M6 및 예시 화합물 D87 및 D88의 구체적인 합성 방법에 대해서 설명한다.
(1) 중간체 화합물 M6의 합성
Figure pat00035
문헌[Chemistry of Materials, 2009, 21(12), 2452]에 기재된 방법에 따라서, 1-플루오로-2-니트로벤젠 및 1-브로모-4-아미노벤젠을 출발 물질로서 사용하여, 중간체 화합물 M6 30g을 합성하였다.
(2) 예시 화합물 D87 및 D88의 합성
Figure pat00036
질소 분위기 하에서, 200mL의 3구 플라스크에, 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2의 혼합물):
1.30g (1.99mmol)
중간체 화합물 M6:
1.54g (1.39mmol)
톨루엔: 39mL
에탄올: 13mL
탄산나트륨: 0.42g (3.97mmol)
물: 13mL
테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐:
0.12g (0.11mmol)
이어서, 반응 용액을 70℃까지 가열한 후, 이 온도(70℃) 하에서 반응 용액을 5시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 실온까지 방냉하였다. 그 후, 반응 용액을 물 100mL로 3회 세정하였다. 이와 같이, 유기층을 얻었다. 이어서, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 그 후, 용액을 여과하여 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 황색 조 결정을 얻었다. 이어서, 얻어진 조 결정과 톨루엔 19mL를 혼합하여 얻어진 용액을 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/에틸 아세테이트=9/1→톨루엔/에틸 아세테이트=5/1)로 정제하였다. 이어서, 용액을 농축하였다. 그 후, 농축물에 메탄올을 첨가한 후, 혼합물을 가열에 의해 슬러리 세정하였다. 이와 같이, 황색 결정으로서 예시 화합물 D87 및 D88의 혼합물 0.96g( 수율: 58％)을 얻었다. 또한, 예시 화합물 D87은 중간체 화합물 M4-1로부터 합성되는 것이며, 예시 화합물 D88은 중간체 화합물 M4-2로부터 합성되는 것이다.
질량 분석법에 의해, 이 화합물의 M+로서 796을 확인하였다. 또한, NMR 측정에 의해, 예시 화합물 D87과 D88의 혼합비가 1:1인 것을 확인하였다.
Figure pat00037
또한, 예시 화합물 D87 및 D88의 혼합물에 대해서, 농도 1.0×10-6mol/L의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 구체적으로는, 히타치, 리미티드제의 F-5400을 사용하여, 여기 파장 418nm에서 광 발광의 측정을 행하였다. 그 결과, 발광 피크 455nm에서 최대 강도를 갖는 청색 발광 스펙트럼이 확인되었다.
(실시예 3) 예시 화합물 D83 및 D84의 합성
실시예 1(6)에서, 중간체 화합물 M5 대신에 하기에 나타내는 중간체 화합물 M7을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 행하였다. 이와 같이, 예시 화합물 D83 및 D84(의 혼합물)을 얻었다. 이하에, 중간체 화합물 M7, 및 예시 화합물 D83 및 D84의 구체적인 합성 방법에 대해서 설명한다.
(1) 중간체 화합물 M7의 합성
Figure pat00038
문헌[Heterocycles, 2001, 55, 1329]에 기재된 방법에 따라, 3-히드록시-2-아미노피리딘과 3-요오도-1-카르복실벤젠을 출발 물질로서 사용하여, 중간체 화합물 M7 22g을 합성하였다.
(2) 예시 화합물 D83 및 D84의 합성
Figure pat00039
질소 분위기 하에서, 200mL의 3구 플라스크에, 하기의 시약 및 용매를 투입하였다.
중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2의 혼합물):
1.40g (2.10mmol)
중간체 화합물 M7 0.48g (1.39mmol)
톨루엔: 70mL
에탄올: 30mL
탄산나트륨: 0.17g (3.97mmol)
물: 30mL
테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐:
0.12g (0.11mmol)
이어서, 반응 용액을 70℃까지 가열한 후, 이 온도(70℃) 하에서 반응 용액을 2.5시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응 용액을 실온까지 방냉하였다. 그 후, 반응 용액을 물 100mL로 3회 세정하였다. 이와 같이, 유기층을 얻었다. 이어서, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 그 후, 용액을 여과하여 얻어진 여과액을 감압 농축하였다. 이와 같이, 황색 조 결정을 얻었다. 이어서, 얻어진 조 결정과 톨루엔 20mL를 혼합하여 얻어진 용액을, 칼럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/에틸 아세테이트=9/1)로 정제하였다. 이어서, 용액을 농축하였다. 그 후, 농축물에 메탄올을 첨가한 후, 혼합물을 가열에 의해 슬러리 세정하였다. 이와 같이, 황색 결정으로서 예시 화합물 D83 및 D84의 혼합물 0.93g(수율: 56％)을 얻었다. 또한, 예시 화합물 D83은 중간체 화합물 M4-1로부터 합성되는 것이며, 예시 화합물 D84는 중간체 화합물 M4-2로부터 합성되는 것이다.
질량 분석법에 의해, 이 화합물의 M+로서 722를 확인하였다.
또한, NMR 측정에 의해, 예시 화합물 D83과 D84의 혼합비가 1:1인 것을 확인하였다.
Figure pat00040
또한, 예시 화합물 D83 및 D84의 혼합물에 대해서, 농도 1.0×10-6mol/L의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 구체적으로는, 히타치, 리미티드제의 F-5400을 사용하여, 여기 파장 418nm에서 광 발광의 측정을 행하였다. 그 결과, 발광 피크 453nm에서 최대 강도를 갖는 청색 발광 스펙트럼이 확인되었다.
(비교예 1) 비교 화합물 R1 및 R2의 합성
Figure pat00041
실시예 1(6)에서, 중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2의 혼합물) 대신에 중간체 화합물 M3(M3-1 및 M3-2의 혼합물)을 사용하고, 중간체 화합물 M5 대신에 2,6-디메틸페닐보론산을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 행하였다. 이와 같이, 비교 화합물 R1 및 R2를 R1 및 R2의 혼합물로서 0.95g(수율: 75％)을 얻었다.
질량 분석법에 의해, 이 화합물의 M+로서 632를 확인하였다.
또한, 비교 화합물 R1 및 R2의 혼합물에 대해서, 농도 1.0×10-6mol/L의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 구체적으로는, 히타치, 리미티드제의 F-5400을 사용하여, 여기 파장 414nm에서 광 발광의 측정을 행하였다. 그 결과, 발광 피크 447nm에서 최대 강도를 갖는 청색 발광 스펙트럼이 확인되었다.
(비교예 2) 비교 화합물 R3 및 R4의 합성
Figure pat00042
실시예 1(6)에서, 중간체 화합물 M4(M4-1 및 M4-2의 혼합물) 대신에 중간체 화합물 M3(M3-1 및 M3-2의 혼합물)을 사용하고, 중간체 화합물 M5 대신에 4-시아노페닐보론산을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 합성을 행하였다. 이와 같이, 비교 화합물 R3 및 R4를 R3 및 R4의 혼합물로서 0.8g(수율: 70％)을 얻었다.
질량 분석법에 의해, 이 화합물의 M+로서 629를 확인하였다.
또한, 비교 화합물 R3 및 R4의 혼합물에 대해서, 농도 1.0×10-6mol/L의 톨루엔 용액에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 구체적으로는, 히타치, 리미티트제의 F-5400을 사용하여, 여기 파장 414nm에서 광 발광의 측정을 행하였다. 그 결과, 발광 피크 458nm에서 최대 강도를 갖는 청색 발광 스펙트럼이 확인되었다.
(형광 양자 수율 및 산화-환원 전위의 비교)
이하에 설명하는 방법으로, 실시예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 화합물(예시 화합물 D1, D2, D83, D84, D87 및 D88), 및 비교예 1 및 2에서 얻어진 화합물(비교 화합물 R1, R2, R3 및 R4)에 대해서 양자 수율 및 산화-환원 전위를 평가하였다.
(1) 형광 양자 수율
우선, 농도 10-6mol/l의 톨루엔 용액을 제조하였다. 이어서, 제조된 용액에 대해서, 절대 PL 양자 수율 측정계(하마마쯔 포토닉스 가부시키가이샤(Hamamatsu Photonics K.K.)제, 상품명: C9920)를 사용하여, 여기 파장을 414nm로 설정했을 때의 값을 측정하였다. 또한, 비교 화합물 R1 및 R2의 혼합물(혼합비=1:1)의 발광 양자 수율을 1로 설정했을 때의 발광 양자 수율의 상대값을 구하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(2) 산화-환원 전위
산화-환원 전위를 사이클릭 볼타메트리법에 의해 이하에 기재된 바와 같이 측정하였다. 구체적으로는, 0.1mol/L의 테트라부틸암모늄 퍼클로레이트를 지지 전해질로 하여 이하의 조건에서, 산화 전위 및 환원 전위를 측정하였다. 산화 전위는 각 화합물의 농도 1×10-6mol/L 이상 1×10-4mol/L 이하의 염화메틸렌 용액 중에서 측정하였다. 환원 전위는 각 화합물의 농도 1×10-6mol/L 이상 1×10-4mol/L 이하의 N,N-디메틸포름아미드 용액 중에서 측정하였다. 또한, 각 측정 시의 측정 온도를 25℃로 설정하고, Ag/AgNO3을 참조 전극으로, 백금 전극을 대향 전극으로, 글래시 카본을 작용 전극으로 사용하여 측정을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00043
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 유도체는, 비교 화합물 R1 및 R2와 비교하여 형광 양자 수율이 1.1배 이상 증가하였다.
또한, 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 골격의 12위치 또는 13위치에 직접 전자 흡인성의 4-시아노페닐기가 도입된 비교 화합물 R3 및 R4는 각각, 환원 전위가 가장 깊으므로, 4-시아노페닐기가 도입된 효과가 크다. 그러나 한편, 비교 화합물 R1 및 R2와 비교하여 형광 양자 수율이 저하되는 것을 알아내었다.
이상으로부터, 본 발명의 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 유도체는, 아세나프토[1,2-k]벤조[e]아세페난트렌 골격의 특정한 위치에 페닐기를 개재하여 특정한 전자 흡인성의 치환기를 도입한 결과, 깊은 환원 전위를 갖는 것과 동시에 높은 형광 양자 수율을 갖는 재료인 것을 보여준다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 기판 상에 애노드, 정공 수송층, 발광층, 정공/여기자 블로킹층, 전자 수송층 및 캐소드가 순차 형성되어 있는 유기 발광 소자를 제조하였다. 이하에, 본 실시예에서 사용한 재료의 일부를 나타낸다.
Figure pat00044
유기 발광 소자의 구체적인 제조 방법을 이하에 설명한다.
스퍼터링법에 의해, 유리 기판 상에 ITO를 성막하였다. 이와 같이, 애노드를 형성하였다. 이때, 애노드의 두께는 120nm로 설정하였다. 상기와 같이 ITO 전극이 형성되어 있는 기판을 투명 도전성 지지 기판(ITO 기판)으로서 이하의 공정에서 사용하였다. 이어서, ITO 기판 상에 하기 표 2에 나타내는 유기 화합물층 및 전극층을 1×10-5Pa의 진공 챔버 내에서 저항 가열에 의한 진공 증착에 의해 연속적으로 형성하였다. 이때, 대향 전극(금속 전극층 또는 캐소드)의 면적이 3mm2이 되도록 제조하였다.
Figure pat00045
얻어진 소자의 소자 특성을 측정 및 평가하였다. 구체적으로는, 전류-전압 특성을 휴렛 팩커드 컴퍼니(Hewlett-Packard Company)제의 미소 전류계 4140B로 측정하고, 발광 휘도는 탑콘 코포레이션(TOPCON CORPORATION)제의 BM7로 측정하였다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 5 및 6)
실시예 4에서 게스트를, 표 3에 나타내는 화합물로 적절히 변경하는 것 이외에는, 실시예 4에서와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 각각 제조하였다. 얻어진 소자의 특성을 실시예 4에서와 동일한 방식으로 측정 및 평가하였다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
(비교예 3)
실시예 4에서 게스트를, 비교 화합물 R1 및 R2(R1과 R2의 중량 혼합비는 1:1임)로 적절히 변경하는 것 이외에는, 실시예 4에서와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 얻어진 소자의 소자 특성을 실시예 4에서와 동일한 방식으로 측정 및 평가하였다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pat00046
(결과 및 고찰)
본 발명의 축합 다환 화합물은 높은 양자 수율과 청색 발광을 나타내는 유기 화합물이며, 이 화합물은 유기 발광 소자의 구성재료에 사용한 경우, 양호한 색도와 고 효율을 나타내고 동시에 특히 내구성이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
8: TFT 소자
11: 애노드
12: 유기 화합물층
13: 캐소드
본 발명은 예시적인 실시형태를 참조로 하여 기재되었지만, 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않는 것으로 이해해야 한다. 하기 특허청구범위의 범주는 이러한 모든 변형 및 등가 구조 및 기능을 포함하도록 최대한 넓게 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 (1), (2), (8) 및 (9) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 포함하는, 축합 다환 화합물.
    Figure pat00047

    [화학식 (1), (2), (8) 및 (9)에서, R은 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타내고, Q는 하기 화학식 (3) 내지 (7)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전자 흡인성(electron-withdrawing) 치환기를 나타냄:
    Figure pat00048

    (화학식 (3) 및 (4)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 화학식 (7)에서, R5는 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타냄)]
  2. 제1항에 있어서, 하기 화학식 (10) 및 (11) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 포함하는, 축합 다환 화합물.
    Figure pat00049

    (화학식 (10) 및 (11)에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자, 탄소수 1 이상 4 이하의 알킬기 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있음)
  3. 제1항에 있어서, 하기 화학식 (20) 및 (21) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 포함하는, 축합 다환 화합물.
    Figure pat00050

    (화학식 (20) 및 (21)에서, R은 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타냄)
  4. 제1항에 있어서, 하기 화학식 (30) 및 (31) 중 적어도 하나로 표시되는 화합물을 포함하는, 축합 다환 화합물.
    Figure pat00051

    (화학식 (30) 및 (31)에서, R은 수소 원자 및 메틸기 중 하나를 나타냄)
  5. 애노드;
    캐소드; 및
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되는 유기 화합물층
    을 포함하는 유기 발광 소자이며,
    상기 유기 화합물층 중 적어도 1층이 제1항에 따른 축합 다환 화합물을 갖는, 유기 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서, 축합 다환 화합물이 발광층에 포함되는, 유기 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서, 발광층이 호스트 및 게스트를 포함하는, 유기 발광 소자.
  8. 복수의 화소를 포함하는 표시 장치이며,
    상기 화소 각각은 제5항에 따른 유기 발광 소자 및 상기 유기 발광 소자에 접속되는 스위칭 소자를 갖는, 표시 장치.
  9. 화상을 입력하기 위한 입력부; 및
    화상을 표시하기 위한 표시부
    를 포함하는 화상 표시 장치이며,
    상기 표시부는 복수의 화소를 갖고,
    상기 화소 각각은 제5항에 따른 유기 발광 소자 및 상기 유기 발광 소자에 접속되는 스위칭 소자를 갖는, 화상 표시 장치.
KR1020120053496A 2011-05-30 2012-05-21 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자 KR101586876B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011120164A JP5777408B2 (ja) 2011-05-30 2011-05-30 縮合多環化合物及びこれを用いた有機発光素子
JPJP-P-2011-120164 2011-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120134014A true KR20120134014A (ko) 2012-12-11
KR101586876B1 KR101586876B1 (ko) 2016-01-19

Family

ID=46087536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120053496A KR101586876B1 (ko) 2011-05-30 2012-05-21 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8952873B2 (ko)
EP (1) EP2530071B1 (ko)
JP (1) JP5777408B2 (ko)
KR (1) KR101586876B1 (ko)
CN (1) CN102807509B (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5858653B2 (ja) * 2011-06-08 2016-02-10 キヤノン株式会社 ６，１２−ジナフチルクリセン誘導体及びこれを用いた有機発光素子
JP6244634B2 (ja) * 2013-03-07 2017-12-13 Tdk株式会社 芳香族化合物およびそれを用いた電界発光素子
JP2015218112A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 ▲いく▼▲雷▼光電科技股▲分▼有限公司 有機発光デバイスに用いられる化合物およびその化合物を有する有機発光デバイス
EP3422431B1 (en) * 2016-02-24 2021-11-03 Idemitsu Kosan Co., Ltd Organic electroluminescent element and electronic device
US20190013476A1 (en) * 2016-02-24 2019-01-10 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent element, and electronic device
TWI625326B (zh) * 2016-09-09 2018-06-01 昱鐳光電科技股份有限公司 有機電激發光元件
WO2018066536A1 (ja) 2016-10-03 2018-04-12 出光興産株式会社 化合物、組成物、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
JP6829583B2 (ja) * 2016-11-09 2021-02-10 出光興産株式会社 化合物、組成物、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器
KR102383315B1 (ko) 2018-03-30 2022-04-06 캐논 가부시끼가이샤 유기발광소자, 표시장치, 촬상 장치 및 조명 장치
JP7218261B2 (ja) 2019-09-05 2023-02-06 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子
CN112608253B (zh) 2019-10-03 2024-04-09 佳能株式会社 有机化合物、有机发光元件、显示设备、摄像设备、照明设备和移动物体
JP7218322B2 (ja) * 2019-10-03 2023-02-06 キヤノン株式会社 有機化合物、有機発光素子、表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
JP7379097B2 (ja) 2019-11-07 2023-11-14 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750893B2 (ja) * 1989-12-22 1995-05-31 山武ハネウエル株式会社 応答信号サンプリング方法
KR20100097189A (ko) * 2007-12-27 2010-09-02 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 질소 함유 헤테로환 유도체 및 그것을 이용한 유기 전기발광 소자
EP2243761A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Phenanthrene derivatives, light-emitting device and image display apparatus using the same
WO2010123153A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Canon Kabushiki Kaisha Novel organic compound, light-emitting device, and image display apparatus

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3829982B2 (ja) * 2002-02-19 2006-10-04 財団法人石油産業活性化センター 新規な縮合芳香族化合物及びそれを利用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2007308477A (ja) 2006-04-20 2007-11-29 Canon Inc 化合物および有機発光素子
JP4795268B2 (ja) 2006-04-20 2011-10-19 キヤノン株式会社 有機発光素子
JP4227628B2 (ja) 2006-04-25 2009-02-18 キヤノン株式会社 化合物および有機発光素子
CN101426882B (zh) 2006-08-04 2012-07-04 佳能株式会社 有机发光器件和苯并[k]荧蒽化合物
JP5089235B2 (ja) 2006-08-04 2012-12-05 キヤノン株式会社 縮合複素環化合物および有機発光素子
EP2085371B1 (en) 2006-11-15 2015-10-07 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Fluoranthene compound, organic electroluminescent device using the fluoranthene compound, and organic electroluminescent material-containing solution
JP5064787B2 (ja) 2006-12-26 2012-10-31 キヤノン株式会社 ベンゾフルオランテン化合物及びこれを使用した有機発光素子
JP5294650B2 (ja) 2007-03-12 2013-09-18 キヤノン株式会社 ナフタレン化合物及びこれを用いた有機発光素子
JP5252960B2 (ja) * 2007-04-02 2013-07-31 キヤノン株式会社 縮合環芳香族化合物及びこれを用いた有機発光素子
JP5414190B2 (ja) 2007-04-02 2014-02-12 キヤノン株式会社 有機発光素子
JP5159164B2 (ja) 2007-05-14 2013-03-06 キヤノン株式会社 ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体及びこれを用いた有機発光素子
JP5142589B2 (ja) 2007-05-28 2013-02-13 キヤノン株式会社 インデノクリセン誘導体及びそれを用いた有機発光素子
JP5424681B2 (ja) 2008-04-01 2014-02-26 キヤノン株式会社 有機発光素子
JPWO2010018842A1 (ja) 2008-08-12 2012-01-26 出光興産株式会社 ベンゾフルオランテン誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
JP4750893B1 (ja) 2010-03-30 2011-08-17 キヤノン株式会社 新規有機化合物および有機発光素子
JP5858653B2 (ja) * 2011-06-08 2016-02-10 キヤノン株式会社 ６，１２−ジナフチルクリセン誘導体及びこれを用いた有機発光素子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750893B2 (ja) * 1989-12-22 1995-05-31 山武ハネウエル株式会社 応答信号サンプリング方法
KR20100097189A (ko) * 2007-12-27 2010-09-02 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 질소 함유 헤테로환 유도체 및 그것을 이용한 유기 전기발광 소자
EP2243761A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Phenanthrene derivatives, light-emitting device and image display apparatus using the same
WO2010123153A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Canon Kabushiki Kaisha Novel organic compound, light-emitting device, and image display apparatus
JP2010254610A (ja) 2009-04-23 2010-11-11 Canon Inc 新規有機化合物および発光素子および画像表示装置
JP2010270103A (ja) 2009-04-23 2010-12-02 Canon Inc 新規有機化合物および発光素子および画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2530071B1 (en) 2013-12-04
JP5777408B2 (ja) 2015-09-09
US20120306727A1 (en) 2012-12-06
JP2012246258A (ja) 2012-12-13
CN102807509B (zh) 2014-12-17
KR101586876B1 (ko) 2016-01-19
EP2530071A1 (en) 2012-12-05
CN102807509A (zh) 2012-12-05
US8952873B2 (en) 2015-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101586876B1 (ko) 축합 다환 화합물 및 이 화합물을 사용한 유기 발광 소자
JP5868195B2 (ja) 新規スピロ化合物およびそれを有する有機発光素子
JP5669550B2 (ja) インドロフェノキサジン化合物及びこれを用いた有機発光素子
EP2243761A1 (en) Phenanthrene derivatives, light-emitting device and image display apparatus using the same
JP5713699B2 (ja) 有機化合物、有機発光素子及び画像表示装置
JP4470508B2 (ja) アダマンタン誘導体及びこれを用いた有機電界発光素子
JP2013067586A (ja) 新規有機化合物、それを有する有機発光素子及び表示装置
JP6084001B2 (ja) 新規有機化合物、有機発光素子及び画像表示装置
JP2012077069A (ja) ビス（アミノビフェニルエチニル）系化合物、青色蛍光色素および有機ｅｌ素子
JP5523016B2 (ja) 複素環化合物及びこれを用いた有機発光素子
RU2477266C1 (ru) Новое органическое соединение и органическое светоизлучающее устройство
WO2012086366A1 (en) Fused polycyclic compound and organic light emitting device using the same
JP2014086463A (ja) 新規縮合多環化合物
KR20120136288A (ko) 6,12-디나프틸크리센 유도체 및 이 유도체를 사용한 유기 발광 소자
JP6132580B2 (ja) 新規縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
JP2011037743A (ja) ピレン誘導体及びこれを用いた有機発光素子
JP5653179B2 (ja) フェナンスレン化合物及びこれを用いた有機発光素子
JP2011241184A (ja) 新規有機化合物
JP5645465B2 (ja) 新規有機化合物
JP5586981B2 (ja) 新規有機化合物および有機発光素子
JP5495665B2 (ja) 有機化合物及びこれを用いた有機発光素子
JP2010241755A (ja) 新規縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
EP2419391B1 (en) Novel fused polycyclic compound and organic light emitting device
JP2015214526A (ja) 新規有機化合物及びそれを有する有機発光素子
WO2024161905A1 (ja) 化合物、有機ｅｌ素子、表示装置および照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 5