KR20130108635A - 인돌로페녹사진 화합물 및 이를 사용한 유기 발광 디바이스 - Google Patents

인돌로페녹사진 화합물 및 이를 사용한 유기 발광 디바이스 Download PDF

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Abstract

발광 효율이 높고 구동 내구성이 뛰어난 유기 발광 디바이스를 제공한다. 상기 유기 발광 디바이스는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기 화합물층을 포함하되, 여기서 상기 유기 화합물층이 하기 화학식 1로 나타내는 인돌로페녹사진 화합물을 포함한다:
<화학식 1>
Figure pct00030

(상기 식에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 중 하나를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다).

Description

인돌로페녹사진 화합물 및 이를 사용한 유기 발광 디바이스{INDOLOPHENOXAZINE COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 인돌로페녹사진 화합물 및 이를 사용한 유기 발광 디바이스에 관한 것이다.
유기 발광 디바이스는 애노드, 캐소드, 및 두 전극 사이에 배치된 유기 화합물층을 포함한 전자 디바이스이다. 각각의 전극으로부터 주입되는 홀 및 전자는 서로 유기 화합물층 (특히, 발광층) 내에서 재결합한다. 재결합에 의해 생성된 엑시톤이 바닥 상태로 돌아갈 때, 유기 발광 디바이스는 빛을 방출한다.
유기 발광 디바이스의 최근의 진보는 현저하고, 예를 들어 다음의 특징을 초래하였다. 즉, 유기 발광 디바이스는 낮은 구동 전압, 다양한 발광 파장, 및 고속 응답성을 갖고, 발광 디바이스의 박형화 및 경량화가 가능하다.
한편, 유기 발광 디바이스는 발광에 관여하는 엑시톤의 종류에 따라 형광 발광 디바이스와 인광 발광 디바이스로 대략적으로 분류된다. 특히, 인광 발광 디바이스는 삼중항 엑시톤이 발광에 관여한, 유기 발광 디바이스를 구성하는 유기 화합물층, 구체적으로는 발광층 중에 인광 발광 재료를 포함한 전자 디바이스이다. 여기서, 인광 발광 재료는 홀 및 전자의 재결합을 통해 삼중항 상태로 여기되고, 바닥 상태로 돌아갈 때 인광을 방출한다. 이와 같이, 인광 발광 디바이스는 삼중항 엑시톤으로부터 유래된 발광을 제공하는 유기 발광 디바이스이다.
또한, 인광 발광 디바이스의 내부 양자 효율이 이론상 형광 발광 디바이스의 내부 양자 효율의 4배나 크므로, 최근에는 인광 발광 디바이스에 주목하게 되었다. 그러나, 인광 발광 디바이스에서 발광 효율은 추가 개선의 여지가 있다.
한편, 인광 발광 디바이스에서 사용되는 재료에 관한 다양한 제안들이 있다. 여기서, 인광 발광 디바이스에 포함된 홀 수송층의 구성 재료에는 예를 들어 특허 문헌 1에 개시된 하기 화합물 A 및 B가 있다.
Figure pct00001
국제 특허 공보 WO2010/050778
그러나, 상기 화합물 A는 깊은(deep) HOMO 준위를 갖는다 (이온화 퍼텐셜이 크다). 이것은 화합물의 분자에서 기본 골격으로서 기능하는 인돌로아크리딘 자체가 깊은 HOMO 준위를 갖고, 그 외에 오직 하나의 인돌로아크리딘 고리만이 분자 내에 있기 때문이다. 한편, 상기 화합물 B는 아릴아미노기로 치환된 인돌로아크리딘 고리를 갖고, 따라서 얕은(shallow) HOMO 준위를 갖는다. 그러나, 아릴아민 모이어티는 자유 회전이 가능한 탄소-질소 결합을 포함하고, 이러한 탄소-질소 결합은 작은 결합 에너지와 낮은 화학 안정성을 갖는다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해 이루어져 왔다. 본 발명의 목적은 발광 효율이 높고 구동 내구성이 뛰어난 유기 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물이다:
<화학식 1>
Figure pct00002
(상기 식에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 중 하나를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다).
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 HOMO 준위가 얕고 화학 안정성이 높은 화합물이다. 따라서, 본 발명에 따르면, 발광 효율이 높고 구동 내구성이 뛰어난 유기 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 첨부한 도면을 참조하여 하기 예시적인 실시양태의 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 디바이스 및 이 유기 발광 디바이스에 연결된 스위칭 소자의 일례로서 TFT 소자를 포함한 표시 장치의 예를 도시한 단면 모식도이다.
우선, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 설명한다. 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물이다.
<화학식 1>
Figure pct00003
화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기 중 하나를 나타낸다.
각각의 R1 내지 R4가 나타내는 알킬기의 예에는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소-프로필기, n-부틸기, 이소-부틸기, sec-부틸기, 및 tert-부틸기가 포함된다.
상기 알킬기가 추가로 치환기를 가질 수도 있음을 주목해야 한다. 예를 들면, 알킬기는 추가로 치환기, 예컨대 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 또는 플루오레닐기와 같은 탄화수소 방향족 고리 기; 티에닐기, 피롤릴기, 또는 피리딜기와 같은 헤테로시클릭 방향족 고리 기; 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디벤질아미노기, 디페닐아미노기, 디톨릴아미노기, 또는 디아니솔릴아미노기와 같은 치환된 아미노기; 메톡시기 또는 에톡시기와 같은 알콕시기; 페녹시기 또는 나프톡시기와 같은 아릴옥시기; 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드와 같은 할로겐 원자; 히드록시기; 시아노기; 또는 니트로기를 가질 수 있다.
화학식 1에서, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물에서, 화학식 1의 모든 R1 내지 R4가 각각 수소 원자를 나타내는 것이 바람직하다. 인돌로페녹사진 화합물이 하기 화학식 2로 나타내는 화합물인 것이 더 바람직하다.
<화학식 2>
Figure pct00004
화학식 2에서, L은 단결합, m-페닐렌기, 및 p-페닐렌기 중 하나를 나타낸다.
다음은, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 합성 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 합성할 때, 우선 하기 반응식 3에 의해 제시된 합성 계획을 거쳐 인돌로페녹사진 보론산 에스테르를 합성한다.
<반응식 3>
Figure pct00005
반응식 3의 합성 체계에는 다음의 프로세스가 포함된다.
(3-1) 페녹사진과 디할로게노메톡시벤젠의 커플링
(3-2) 프로세스 (3-1)에서 합성된 화합물의 분자내 고리화 반응
(3-3) 메톡시기의 변환 프로세스 (-OMe→-OH→-OTf→보론산 에스테르)
상기 프로세스에서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 기본 골격으로서 기능하는 각각의 인돌로페녹사진 고리는 (3-2) 프로세스에 의해 형성된다. 주목해야 할 점은 미리 정해진 위치 (3-위치 및/또는 7-위치의 탄소 원자)에 출발 원료로 알킬기를 도입시킨 페녹사진을 사용하면 알킬기가 그 안에 도입된 인돌로페녹사진 유도체를 제공할 수 있다는 점이다.
반응식 3에 의해 제시된 합성 계획에 따라 인돌로페녹사진 보론산 에스테르를 합성한다. 그 후, 하기 반응식 4에 의해 제시된 합성 계획에 따라 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 얻어진다.
<반응식 4>
Figure pct00006
(반응식 4에서, X 및 Y는 각각 염소, 브롬, 및 요오드 중 하나를 나타내고, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)
여기서, 반응식 4에 의해 제시된 반응은 Pd 촉매를 사용한 반응식 3의 합성 계획에 따라 얻은 인돌로페녹사진 보론산 에스테르 (Bpin-치환된 인돌로페녹사진)와 할로겐화 올리고페닐렌과의 커플링 반응이다.
반응식 4에 의해 제시된 합성 계획에서, 할로겐화 올리고페닐렌을 적절히 선택함으로써 원하는 인돌로페녹사진 화합물을 합성할 수 있다. 여기서, 할로겐화 올리고페닐렌에 포함된 2 개의 할로겐 원자를 적절히 선택함으로써 비대칭 인돌로페녹사진 화합물을 또한 얻을 수 있다. 예를 들어, 각각 종류가 다른 Bpin-치환된 인돌로페녹사진은 1 당량씩 두 단계로 X가 브롬이고 Y가 염소인 할로겐화 올리고페닐렌에 작용한다. 그 결과, 브롬 및 염소와의 커플링 반응 간의 반응성 차이에 근거하여 비대칭 인돌로페녹사진 화합물을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 유기 발광 디바이스의 구성 재료로서 사용하는 경우, 사용 직전에 화합물에 승화 정제를 실시하는 것이 바람직하다. 이는 승화 정제가 유기 화합물의 순도를 높이는데 큰 정제 효과를 제공하기 때문이다. 그러나, 이와 관련하여, 일반적으로는 유기 화합물의 분자량이 클수록 더 높은 온도에서 승화 정제를 실시해야 한다. 이 경우, 유기 화합물은 더 높은 온도로 인해 더 쉽게 열 분해 등이 일어나게 된다. 따라서, 유기 발광 디바이스의 구성 재료로서 사용되는 유기 화합물이 과도한 가열 없이 승화 정제될 수 있도록 유기 화합물의 분자량은 1,000 이하인 것이 바람직하다.
화학식 1로 제시된 바와 같이, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 기본 골격으로서 두 개의 인돌로페녹사진 고리가 포함되고 인돌로페녹사진 고리가 단결합 또는 올리고페닐렌기를 통해 연결된 특정 기본 구조를 갖는다.
여기서, 화합물에서의 기본 골격은 화합물의 분자 내의 중심적인 부분 구조이다. 또한, 기본 골격은 화합물 전체의 최저 단일항 여기 상태 에너지 (S1 에너지), 최저 삼중항 여기 상태 에너지 (T1 에너지), HOMO 준위, 및 LUMO 준위와 같은 물성 값을 기본으로 결정하는 부분 구조이기도 하다. 여기서, 화합물의 분자 내 기본 골격의 수 또는 결합 위치와 같은 사용 양식이 특정된 기본 구조 (기본 골격)가 결정된 경우, 기본 구조를 가진 각각의 화합물은 거의 동일한 물성을 갖고 기본 골격의 특징이 강하게 반영된 물성을 공통적으로 가질 수 있다.
한편, 기본 골격에 대한 부수적 골격은 화합물의 분자 내의 보조적인 부분 구조이고, 화합물 전체의 물성에 어떠한 큰 영향도 미치지 않으며, 물성의 미세 조정에 이용된다. 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물에서, 화학식 1에 나타난 치환기 R1 내지 R4 및 올리고페닐렌기는 각각 부수적 골격에 해당한다.
한편, 기본 골격으로서 기능하는 인돌로페녹사진은 다음의 특징을 갖는다.
인돌로페녹사진은 9-페닐카르바졸을 각각 구성하는 벤젠 고리 및 카르바졸 고리가 하나의 에테르 결합 (-O-)을 통해 추가 가교된 구조를 갖는다. 일반적으로, 하기 나타낸 9-페닐카르바졸에서, 벤젠 고리와 카르바졸 고리를 연결하는 탄소-질소 결합 (이후, 카르바졸 타입 C-N 결합으로 지칭됨)은 결합 에너지가 작고 화학 안정성이 낮다고 한다. 즉, 9-페닐카르바졸의 여기 동안, 카르바졸 타입 C-N 결합은 끊어지기 쉽다. 또한, 일단 카르바졸 타입 C-N 결합이 끊어지면, 시스템 중에 페닐기가 카르바졸릴기로부터 해리되어 9-페닐카르바졸 구조를 유지하는 것이 어려워진다. 이는 카르바졸 타입 C-N 결합이 여기 에너지에 의해 라디칼 분해가 쉽게 일어나기 때문이다. 이러한 약한 결합을 가진 화합물을 유기 발광 디바이스의 유기 화합물층의 구성 재료로서 사용한 경우, 디바이스의 구동 동안 화합물의 열화가 생기기 쉬워, 디바이스의 구동 내구성이 낮아진다. 마찬가지로, 하기 나타낸 아릴아민 구조에서 탄소-질소 결합 (이후, 아릴아민 타입 C-N 결합으로 지칭됨) 또한 결합 에너지가 작고 화학 안정성이 낮다고 말할 수 있다.
Figure pct00007
한편, 에테르 결합을 통한 카르바졸 고리 및 벤젠 고리의 가교에 의해 카르바졸 타입 C-N 결합이 보강되기 때문에 본 발명의 인돌로페녹사진은 전체적으로 화학 안정성이 높다. 즉, 비록 인돌로페녹사진 골격에 포함된 카르바졸 타입 C-N 결합이 끊어진 경우에도, 벤젠 고리 및 카르바졸 고리는 여전히 에테르 결합을 통해 가교되어 있다. 따라서, 카르바졸 타입 C-N 결합이 끊어진 후에도, 벤젠 고리 및 카르바졸 고리는 서로 인접하게 존재한다. 따라서, 벤젠 고리 및 카르바졸 고리의 재결합을 통해 카르바졸 타입 C-N 결합이 더 쉽게 재생될 수 있게 되고, 따라서 화합물 자체가 열화되기 어려워진다. 따라서 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 화학 안정성이 높다고 말할 수 있다.
또한, 인돌로페녹사진은 HOMO 준위가 다른 유사한 화합물보다 얕은 특징을 갖는다. 하기 표 1은 인돌로페녹사진 및 그의 유사 화합물의 HOMO 준위를 나타낸다. 주목해야 할 점은 표 1에 나타낸 HOMO 준위가 분자 궤도 계산에 의해 얻어진 계산 값이라는 것이다.
Figure pct00008
표 1에서, 8,8'-디메틸인돌로아크리딘은 9-페닐카르바졸을 각각 구성하는 카르바졸 고리 및 벤젠 고리가 전자 공여성을 가진 하나의 공유 결합을 통해 가교된다는 점에서 인돌로페녹사진과 비슷하다. 그러나, 이와 관련하여 8,8'-디메틸인돌로아크리딘이 전자 공여성을 가진 알킬기를 통해 가교된 고리를 갖는 한편, 인돌로페녹사진은 더 큰 전자 공여성을 가진 산소 원자 (에테르 결합)를 통해 가교된 고리를 갖는다. 전자 공여성의 차이를 기준으로 인돌로페녹사진의 HOMO 준위는 8,8'-디메틸인돌로아크리딘의 HOMO 준위보다 얕다. 또한, 인돌로페녹사진을 기본 골격으로서 갖는 본 발명의 화합물은 기본 골격을 기준으로 얕은 HOMO 준위를 갖는 화합물이다.
일반적으로, 유기 발광 디바이스에서 홀 수송층에서 발광층을 향해 홀이 주입된 경우, 홀 수송층과 발광층 사이의 계면에서 HOMO 준위의 차이가 작을수록 디바이스의 구동 전압은 낮아진다. 한편, 발광층을 HOMO 준위가 깊은 호스트와 HOMO 준위가 얕은 게스트로 형성하고, HOMO 준위가 얕은 홀 수송층에서 발광층으로 홀을 주입한 경우, 알려진 바는 다음과 같다. 즉, 홀 수송층에 포함된 홀 수송성 재료와 발광층에 포함된 호스트 사이의 HOMO 준위의 차이가 큰 경우에도, 게스트가 충분히 발광층에 도핑될 때, 홀은 게스트에 직접 주입된다. 상기 서술된 바와 같이 HOMO 준위가 얕은 게스트로서, 인광 발광 재료로서 기능하는 이리듐 착체가 알려져 있다. 예를 들면, 녹색 광을 방출하는 인광 발광 재료인 Ir(ppy)3은, 약 -5.6 eV의 HOMO 준위를 갖는다. 이 경우, 홀 수송층의 구성 재료로서, HOMO 준위가 약 -5.6 eV 정도로 얕은 재료를 이용하는 것이 디바이스 구동 전압을 낮출 수 있기 때문에 유리하다. 여기서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 HOMO 준위가 얕아서, HOMO 준위가 얕은 인광 발광 재료를 발광층의 게스트로서 사용하는 유기 발광 디바이스에서 홀 수송층의 구성 재료 (홀 수송성 재료)로서 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 두 개의 인돌로페녹사진 고리가 단결합 또는 올리고페닐렌기를 통해 연결된 특정 기본 구조를 갖는다. 이 기본 구조 덕분에, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 하기 서술된 특징을 갖는다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 갖는 첫 번째 특징은 HOMO 준위가 얕은 것이다. 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 각각 기본 골격으로서 기능하는 두 개의 인돌로페녹사진 고리가 한 분자 중에 존재하는 기본 구조를 갖는다. 따라서, 화합물 자체의 HOMO 준위는 하나의 인돌로페녹사진 고리를 갖는 화합물의 HOMO 준위보다 얕다. 이는 화합물 전체 중에 차지하는 인돌로페녹사진 골격 (기본 골격)의 비율이 높아서, 인돌로페녹사진 기본 골격으로부터 유래된 HOMO 준위가 얕은 성질이 더욱 강조되기 때문이다. 그러나, 이와 관련하여, 분자 중에 세 개 이상의 인돌로페녹사진 고리를 갖는 화합물은 화합물의 분자량이 너무 커져서, 승화 정제 또는 진공 가열 증착을 수행하는 것이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 갖는 두 번째 특징은 홀 이동도가 높은 것이다. 이것은, 일반적으로 아릴아민-계 화합물에서 디아민 구조가 모노아민 구조보다 홀 이동도가 더 높은 사실과 관련이 있다. 즉, 비스(인돌로페녹사진) 구조는 모노(인돌로페녹사진) 구조보다 N 원자가 더 많아, 더 높은 홀 이동도를 나타낸다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 갖는 세 번째 특징은 최저 삼중항 여기 상태 에너지 (T1 에너지)가 높은 것이다. 이것은 두 개의 인돌로페녹사진 고리가 단결합 또는 올리고페닐렌기를 통해 연결된 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 기본 구조에 근거한 구조적 특징이다.
일반적으로, 인광 발광 디바이스에서, 디바이스의 발광 효율을 높이기 위해서는 발광층 내의 삼중항 엑시톤이 홀 수송층과 같은 주변층으로 새어나와 비방사성 불활성화가 일어나는 것을 막을 필요가 있다. 상기 목적을 위해, 발광층 이외의 임의의 주변층에 사용되는 재료의 T1 에너지가 또한 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 바람직하다. 구체적으로, 녹색 인광 발광 디바이스에서는, 발광 재료의 T1 에너지보다 높아지도록 주변층 재료의 T1 에너지가 파장 환산치로 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 인광 발광 디바이스에서는 T1 에너지가 높은 화합물이 큰 이점을 갖는다고 말할 수 있다.
한편, 일반적으로 방향족 화합물의 T1 에너지는 화합물의 π-콘쥬게이션면이 확대될수록 낮아진다. 하기 표 2는 인돌로페녹사진을 포함한 주요 방향족 화합물 자체의 T1 에너지 값을 나타낸다. 표 2는 T1 에너지 값을 파장 환산치로 나타낸 것임을 주목해야 한다.
Figure pct00009
표 2로부터 알 수 있듯이, 인돌로페녹사진은 π-콘쥬게이션면이 넓지만 T1 에너지가 460 ㎚로 비교적 높다. 이것은 인돌로페녹사진 고리가 탄소 이외의 헤테로 원자를 포함한 헤테로방향족 고리이기 때문이다. 인돌로페녹사진 고리가 아릴기에 의해 더 치환된 경우, 생성된 화합물은 π-콘쥬게이션면이 확대되고 T1 에너지가 저하된다. 이 경우, 인돌로페녹사진 고리에 도입되는 아릴기가 인돌로페녹사진 고리보다 낮은 T1 에너지를 갖고 화합물 자체가 π-콘쥬게이션면이 확대된 방향족 화합물에서 유래된 치환기인 경우, 생성된 화합물 자체의 T1 에너지는 현저히 더 낮아질 수 있다. 예를 들면, 표 2에 나타낸 나프탈렌, 크리센 등을 도입하면 생성된 화합물 자체의 T1 에너지를 현저히 낮출 수 있다.
앞서 말한 것을 고려하여, 본 발명에서 두 개의 인돌로페녹사진 고리를 치환된 아릴렌기를 통해 연결한 경우 T1 에너지의 저하가 작아지도록 π-콘쥬게이션의 확대가 더 적은 올리고페닐렌기를 사용한다. 올리고페닐렌기를 통한 두 개의 인돌로페녹사진 고리의 그러한 연결 때문에, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 T1 에너지는 파장 환산치로 500 ㎚ 이하로 비교적 높다. 따라서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 녹색 인광 발광 디바이스 구성 재료로서 사용한 경우에도, 디바이스의 발광 효율이 저하되지 않는다. 또한, 화합물의 T1 에너지가 460 ㎚ 이하인 경우, 상기 화합물을 또한 청색 인광 발광 디바이스 구성 재료로서 사용할 수 있다.
더욱이, 연결기로서 단결합을 두 개의 인돌로페녹사진 고리를 직접 연결하는데 사용한 경우에도, T1 에너지의 저하가 비교적 적고, 올리고페닐렌기를 통해 고리가 연결된 경우에 수득된 것만큼 T1 에너지가 높다. 이것은 전술한 바와 같이 헤테로방향족 고리인 인돌로페녹사진 고리 자체의 T1 에너지가 높기 때문이다.
또한, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 미리 정해진 위치에서 연결기에 의해 각각 치환된 인돌로페녹사진 고리를 갖는다. 여기서, 인돌로페녹사진 고리의 치환 위치 번호를 하기에 나타낸다.
Figure pct00010
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 10-위치에서 연결기에 의해 각각 치환된 인돌로페녹사진 고리를 갖는다.
여기서, 산소 원자를 제외하고 인돌로페녹사진 고리의 11 개의 치환 위치 중에, 위치선택성의 관점에서 합성이 용이한 위치는 네 개의 위치, 즉 3-, 7-, 10-, 및 11-위치이다. 이와 같이, 이들 위치에서 페닐기에 의해 치환된 화합물에 대해 그의 T1 에너지를 각각 결정했다. 하기 표 3은 결과를 나타낸다. 주목해야 할 점은 표 3에 나타낸 T1 에너지 값 (파장 환산치)은 분자 궤도 계산에 의해 결정된 계산 값이라는 점이다.
Figure pct00011
표 3으로부터 알 수 있듯이, 인돌로페녹사진 고리가 10-위치 (탄소 원자)에서 페닐기에 의해 치환된 경우, T1 에너지는 가장 높게 된다. 따라서, 인돌로페녹사진 고리의 10-위치의 탄소 원자에서 연결기를 갖는 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 임의의 다른 치환 위치에서 연결기를 갖는 화합물보다 T1 에너지가 더 높다고 말할 수 있다.
전술한 바와 같이, 화학식 1로 나타내는 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은, 각각의 인돌로페녹사진 고리의 10-위치에서 올리고페닐렌 연결기 또는 단결합을 통해 연결된, 각각 기본 골격으로서 기능하는 두 개의 인돌로페녹사진 고리를 갖는 화합물이다. 또한, 이러한 특정 분자 구조 때문에, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 화학 안정성이 높고, 유기 발광 디바이스 구성 재료로서 상기 화합물을 사용하면 재료 열화가 일어나기 어렵고, 긴 수명을 갖는 디바이스를 제공한다. 또한, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 HOMO 준위가 얕고 홀 수송성이 높다. 따라서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 유기 발광 디바이스를 구성하는 홀 수송층 또는 홀 주입층 (또는 홀 주입/수송층)의 구성 재료로서 사용하면 애노드로부터 주입되는 홀의 주입 및 수송이 쉬워진다. 그 결과, 디바이스 전체의 캐리어 간의 밸런스가 향상되어 높은 효율 및 긴 수명을 갖는 유기 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 T1 에너지가 높아서, 전술한 바와 같이 인광 발광 디바이스를 구성하는 홀 수송층 또는 홀 주입층 (또는 홀 주입/수송층)의 구성 재료로서 상기 화합물을 사용하면 발광 효율이 높은 유기 발광 디바이스가 얻어진다.
또한, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물에서, 화학식 1로 제시된 바와 같이, R1 내지 R4의 각각의 위치에 치환기로서 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 도입할 수 있다. 여기서, R1 내지 R4의 각각의 위치에 알킬기를 도입한 경우, 도입된 알킬기는 전자 공여기로서 작용하고, 생성된 화합물은 비치환된 화합물보다 HOMO 준위가 더 얕다. 주목해야 할 점은, 알킬기를 도입한 경우, 이 알킬기는 분자간 상호작용을 줄이기 위한 입체 장애 기로서 작용하고, 그 결과 생성된 화합물은 비치환된 화합물보다 홀 수송력이 저하될 수 있다는 점이다. 그러나, 각각의 치환기 R1 내지 R4로 나타내는 알킬기는 단지 보조 치환기이고, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 물성을 크게 바꾸지는 못하고, 단지 물성의 미세한 조정에만 사용된다.
마찬가지로, 물성 값을 크게 바꾸지 못하는 보조 모이어티로서, 화학식 1로 나타내는 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물에 포함된 올리고페닐렌기가 주어진다. 상기 올리고페닐렌기에 포함된 벤젠 고리의 수 (n 값)는 0 내지 3의 정수이다. 그러나, 이와 관련하여, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 물성은 임의의 n 값에 의해서도 크게 변하지 않는다. 즉, n 값은 단지 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 물성의 미세한 조정을 위해서만 사용된다. 주목해야 할 점은 분자량이 클수록 승화 정제 또는 진공 가열 증착을 수행하기가 어려워지므로, 페닐렌기의 수 (n 값)가 0 또는 1인 것이 바람직하다는 점이다. 한편, 올리고페닐렌기를 각각 구성하는 페닐렌기로서, 세 개의 페닐렌기, 즉 o-페닐렌기, m-페닐렌기, 및 p-페닐렌기, 또는 그의 조합이 주어진다. 물론, T1 에너지의 저하가 가장 적은 m-페닐렌기가 바람직하다.
하기에, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물의 구체적인 예를 나타낸다. 그러나, 이와 관련하여, 하기 열거된 화합물은 단지 구체적인 예이고, 본 발명은 어떠한 방식으로도 그들로 제한되지 않는다.
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
상기 언급한 예시 화합물 중 n0 군에 속하는 화합물, 즉 IP101 내지 IP106은 각각 화학식 1에서 n이 0을 나타내는 화합물이다. n0 군에 속하는 화합물은 각각 특히 HOMO 준위가 얕은 특징이 있다.
상기 언급한 예시 화합물 중 n1 군에 속하는 화합물, 즉 IP201 내지 IP204, IP301 내지 IP304, 및 IP401 내지 IP403은 각각 화학식 1에서 n이 1을 나타내는 화합물이다. 여기서, IP201 내지 IP204에서, 두 개의 인돌로페녹사진 고리는 p-페닐렌기를 통해 연결되어 있다. 또한, IP301 내지 IP304에서, 두 개의 인돌로페녹사진 고리는 m-페닐렌기를 통해 연결되어 있다. 한편, IP401 내지 IP403에서, 두 개의 인돌로페녹사진 고리는 o-페닐렌기를 통해 연결되어 있다. n1 군에 속하는 화합물 중에서, 특히 IP301 내지 IP304는 각각 T1 에너지가 높다.
상기 언급한 예시 화합물 중 n2 군에 속하는 화합물, 즉 IP501 내지 IP508은 각각 화학식 1에서 n이 2를 나타내는 화합물이다. 또한, 상기-언급한 예시 화합물 중 n3 군에 속하는 화합물, 즉 IP601 내지 IP605는 각각 화학식 1에서 n이 3을 나타내는 화합물이다. 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물에서 화학식 1 중의 n이 2 이상인 경우, n 값 및 다수의 페닐렌의 연결 형식 (o-, m-, 및 p-)의 조합에 의해 화합물 자체의 HOMO 준위와 T1 에너지를 미세하게 조정할 수 있다.
다음은, 본 발명의 유기 발광 디바이스를 설명한다.
본 발명의 유기 발광 디바이스는 서로 대향하는 한 쌍의 전극, 즉 애노드와 캐소드, 및 한 쌍의 전극 사이에 배치된 유기 화합물층을 포함한 발광 디바이스이다. 여기서, 유기 화합물층은 발광 재료를 포함한 층, 즉 발광층을 포함한다. 또한, 본 발명의 유기 발광 디바이스에서, 유기 화합물층은 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 포함한다.
본 발명의 유기 발광 디바이스의 구체적인 양태로서, 다음의 양태가 주어진다.
(i) (기판/)애노드/발광층/캐소드
(ii) (기판/)애노드/홀 수송층/전자 수송층/캐소드
(iii) (기판/)애노드/홀 수송층/발광층/전자 수송층/캐소드
(iv) (기판/)애노드/홀 주입층/홀 수송층/발광층/전자 수송층/캐소드
(v) (기판/)애노드/홀 수송층/발광층/홀-엑시톤 차단층/전자 수송층/캐소드
여기로, 홀 주입층은 예를 들면 (iv) 양태에 나타낸 바와 같이 다수의 홀 수송층 중 애노드에 인접한 홀 수송층으로 불릴 수 있다. 이와 같이, 홀 주입층으로서 또한 사용될 수 있는 홀 수송층은 홀 주입/수송층으로 불릴 수도 있다.
그러나, 이와 관련하여, 상기-언급한 양태 ((i) 내지 (v))는 단지 가장 기본적인 디바이스 구성이며, 본 발명은 어떠한 방식으로도 이들로 제한되지 않는다. 예를 들면, 하기 서술된 바와 같은 다양한 층 구성과 양태를 취할 수 있다. 즉, 각각의 전극과 유기 화합물층 사이의 계면에 절연층, 접착층, 또는 간섭층을 마련할 수 있거나, 전자 수송층 또는 홀 수송층을 이온화 퍼텐셜이 다른 두 층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 디바이스에서, 디바이스의 실시양태는 기판에 대해 반대 측 상의 전극에서 빛을 뽑아내는 것을 포함하는 이른바 전면 발광 방식일 수도 있고, 기판 측에서 빛을 뽑아내는 것을 포함하는 이른바 후면 발광 방식일 수도 있다. 대안적으로, 광 투과성을 갖는 재료로 각각 형성된 기판과 전극을 사용하여 양면에서 빛을 뽑아내는 구성을 취할 수도 있다.
본 발명의 유기 발광 디바이스에서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 디바이스를 구성하는 유기 화합물층에 포함된다. 보다 구체적으로, 상기 화합물은 홀 주입층 (홀 주입/수송층), 홀 수송층, 발광층, 홀-엑시톤 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 임의의 하나에 포함된다. 상기 화합물이 홀 주입층 (홀 주입/수송층) 또는 홀 수송층에 포함된 것이 바람직하다.
이 경우, 발광층은 여러 종류의 성분으로 구성될 수도 있고, 성분들을 주성분과 부성분으로 분류할 수도 있다. 여기서, 주성분은 발광층을 구성하는 모든 화합물 중 최대 중량비를 갖는 화합물을 지칭하고 호스트로 불릴 수 있다. 한편, 부성분은 주성분 이외의 화합물을 지칭하며, 그의 기능에 따라 게스트 (도판트), 발광 어시스트 재료, 전하 주입 재료 등으로 불릴 수 있다. 여기서, 게스트는 발광층 내에서 주된 발광을 담당하는 화합물을 지칭한다. 한편, 호스트는 발광층 내 게스트 주위에서 매트릭스로서 존재하는 화합물을 지칭하고, 주로 캐리어의 수송 및 게스트로의 여기 에너지의 공여를 담당하는 화합물이다.
호스트에 대한 게스트의 농도는 발광층의 구성 재료의 총량을 기준으로 0.01 중량% 이상 50 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하이다. 특히, 농도 소광을 막는 관점에서 게스트의 농도는 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 게스트는 호스트로 형성된 층 전체에 균일하게 포함될 수 있거나, 농도 구배를 가지고 포함될 수 있거나, 또는 특정 영역에 게스트를 부분적으로 도입시킴으로써 게스트가 없는 영역이 호스트층에 제공될 수 있다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 홀 주입층 (홀 주입/수송층) 또는 홀 수송층에 포함되는 홀 주입/수송성 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 화합물을 인광 발광 재료가 게스트로서 사용된 인광 발광 디바이스에 포함된 홀 주입/수송성 재료로서 사용하는 것이 더 바람직하다. 이 경우, 인광 발광 재료의 발광 색은 특별히 제한되지 않지만, 최대 발광 피크 파장이 500 ㎚ 이상 530 ㎚ 이하의 범위 내에 있는 녹색 발광 재료가 바람직하다.
본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 인광 발광 디바이스에 포함된 홀 주입/수송성 재료로서 사용된 경우, 발광층의 게스트로서 사용되는 인광 발광 재료는 금속 착체이다. 구체적으로는, 이리듐 착체, 백금 착체, 레늄 착체, 구리 착체, 유로퓸 착체, 및 루테늄 착체가 주어진다. 물론, 인광 발광성이 강한 이리듐 착체가 바람직하다. 또한, 엑시톤과 캐리어의 전달을 보조할 목적을 위해 발광층에 다수의 인광 발광 재료를 도입시킬 수도 있다.
하기에, 본 발명의 유기 발광 디바이스의 구성 재료로서 사용되는 인광 발광 재료로서 이리듐 착체의 구체적인 예를 나타낸다. 그러나, 이와 관련하여, 본 발명은 어떠한 방식으로도 그들로 제한되지 않는다.
Figure pct00015
여기서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물 외에도, 필요에 따라 통상적으로 공지된 저분자 또는 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 화합물을 홀 주입/수송성 재료, 발광층에 포함된 호스트, 발광성 화합물, 전자 주입/수송성 재료 등과의 조합으로 사용할 수 있다. 하기에 그러한 화합물의 예를 나타낸다.
홀 주입/수송성 재료는 애노드로부터의 홀의 주입이 용이하고 주입된 홀을 발광층으로 수송하도록 홀 이동도가 높은 재료가 바람직하다. 홀 주입/수송 성능을 각각 가진 저분자 및 고분자 재료의 예로는 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물 이외에, 트리아릴아민 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스틸벤 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 폴리(비닐카르바졸), 폴리(티오펜), 및 기타 도전성 중합체가 있다.
주로 발광 기능에 관련된 발광성 화합물의 예로는 앞서 말한 인광 발광 재료 및 그의 유도체 이외에, 접합 고리 화합물 (예를 들면, 플루오렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 테트라센 유도체, 안트라센 유도체, 또는 루브렌), 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 스틸벤 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄과 같은 유기 알루미늄 착체, 유기 베릴륨 착체, 및 폴리(페닐렌 비닐렌) 유도체, 폴리(플루오렌) 유도체, 또는 폴리(페닐렌) 유도체와 같은 중합체 유도체가 있다.
발광층에 포함되는 호스트는 두 캐리어, 즉 홀과 전자를 위해 전도성이 높은 재료가 바람직하다. 또한, 인광 발광층의 호스트 재료로는 T1 에너지가 높은 재료가 바람직하고, 그 예로는 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 페난트렌 유도체, 및 트리페닐렌 유도체가 포함된다.
전자 주입/수송성 재료는 각각 캐소드로부터 전자의 주입이 용이하고 주입된 전자를 발광층에 수송할 수 있는 재료 중에서 임의로 선택될 수 있고, 예를 들어 홀 주입/수송성 재료의 홀 이동도와 균형을 고려하여 선택된다. 전자 주입/수송 성능을 가진 재료의 예로는 옥사디아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 피라진 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체, 및 유기 알루미늄 착체가 있다.
애노드의 구성 재료로는 일 함수가 가능한 큰 것이 추천된다. 예를 들면, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀레늄, 바나듐, 및 텅스텐과 같은 금속 원소, 또는 이들을 여러 종류 조합한 합금, 및 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석 인듐 (ITO), 및 산화 아연 인듐과 같은 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 폴리아닐린, 폴리피롤, 및 폴리티오펜과 같은 도전성 중합체를 또한 사용할 수 있다. 이들 전극 물질의 한 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 이들을 두 종류 이상 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 애노드는 단층으로 구성될 수도 있고 또는 다층으로 구성될 수도 있다.
한편, 캐소드의 구성 재료로는 일 함수가 적은 것이 추천된다. 상기 재료의 예로는 리튬과 같은 알칼리 금속, 칼슘과 같은 알칼리 토금속, 및 알루미늄, 티타늄, 망간, 은, 납, 및 크롬과 같은 금속 원소가 포함된다. 대안적으로, 전술한 금속 원소를 여러 종류 조합한 합금 또한 사용할 수 있다. 예를 들면, 마그네슘-은, 알루미늄-리튬, 알루미늄-마그네슘 등을 사용할 수 있다. 산화 주석 인듐 (ITO)과 같은 금속 산화물을 또한 사용할 수 있다. 이들 전극 물질의 한 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 이들을 두 종류 이상 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 캐소드는 단일 층 구성을 가질 수도 있고 또는 다층 구성을 가질 수도 있다.
본 발명의 유기 발광 디바이스에서, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물을 포함한 층 및 기타 유기 화합물층은 다음의 방법으로 형성된다. 일반적으로, 진공 증착법, 이온화 증착법, 스퍼터링법, 또는 플라즈마법에 의해 박막이 형성된다. 대안적으로, 적당한 용매에 화합물을 용해시키고 생성물에 공지의 도포법 (예를 들면, 스핀 코팅법, 디핑법, 캐스팅법, LB법, 또는 잉크젯법)을 실시하여 박막을 형성할 수도 있다. 여기서, 진공 증착법, 용액 도포법 등에 의해 층을 형성한 경우, 상기 층은 결정화 등이 일어나기 어렵고 시간 경과에 따른 안정성이 뛰어나다. 또한, 도포법에 의해 막을 형성한 경우, 적절한 바인더 수지와의 조합으로 막을 또한 형성할 수 있다.
상기 바인더 수지의 예로는 폴리(비닐카르바졸) 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 및 우레아 수지가 포함되나, 이들로 한정되지 않는다. 또한, 이들 바인더 수지의 한 종류를 단일중합체 또는 공중합체로서 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 이들 두 종류 이상을 혼합물로서 사용할 수도 있다. 또한, 필요에 따라, 가소제, 산화방지제, 또는 자외선 흡수제와 같은 공지된 첨가제를 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 유기 발광 디바이스는 표시 장치와 조명 장치에 이용할 수 있다. 또한, 상기 디바이스는, 예를 들어 전자사진방식 화상-형성 장치의 노광 광원, 액정 표시 장치의 백라이트에 이용할 수 있다.
표시 장치는 본 실시양태에 따른 유기 발광 디바이스를 표시 유닛에 포함한다. 표시 유닛은 복수의 화소를 포함한다. 화소는 각각 본 실시양태에 따른 유기 발광 디바이스 및 발광 광도를 제어하기 위한 스위칭 소자의 일례로서 TFT 소자를 포함하고, 유기 발광 디바이스의 애노드 또는 캐소드는 TFT 소자의 드레인 전극 또는 소스 전극에 연결되어 있다. 표시 장치는 PC와 같은 화상 표시 장치로서 사용될 수 있다.
표시 장치는 지역 CCD, 리니어 CCD, 메모리 카드 등에서 화상 정보를 입력하기 위한 입력 유닛을 포함하고, 입력된 화상을 표시 유닛으로 출력하기 위한 화상 출력 장치일 수 있다. 또한, 촬상 디바이스 또는 잉크젯 프린터에 포함된 표시 유닛은 외부에서 입력된 화상 정보를 표시하는 화상 출력 기능, 및 조작 패널로서 기능하고 화상에 가공 정보를 입력하는 입력 기능 둘 다가 마련될 수 있다. 또한, 표시 장치는 다기능 프린터의 표시 유닛에 이용될 수 있다.
다음은, 도면을 참조하면서 본 발명의 표시 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 유기 발광 디바이스와 이 유기 발광 디바이스에 연결된 스위칭 소자의 일례로서 TFT 소자를 갖춘 표시 장치의 예를 보여주는 단면 모식도이다. 도 1의 표시 장치(20)에는 유기 발광 디바이스와 TFT 소자의 두 세트가 도시되어 있다. 도 1의 표시 장치(20)의 구조에 대한 세부사항은 하기에서 설명한다.
도 1의 표시 장치(20)은 유리 등으로 제조된 기판 1 및 기판 위에 TFT 소자 또는 유기 화합물층을 보호하기 위한 방습막(2)을 포함한다. 또한, 금속으로 제조된 게이트 전극(3)은 참조 번호 3으로 표시되고, 게이트 절연막(4)은 참조 번호 4로 표시되며, 반도체층은 참조 번호 5로 표시된다.
TFT 소자 8은 반도체층(5), 드레인 전극(6), 및 소스 전극(7)을 포함한다. TFT 소자(8)의 상단에는 절연막(9)이 마련되어 있다. 유기 발광 디바이스의 애노드(11)는 콘택트 홀(10)을 통해 소스 전극(7)에 연결되어 있다. 표시 장치는 상기 구성에 한정되지 않고, 다만 애노드 및 캐소드 중 어느 하나가 TFT 소자의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나에 연결되어 있어야 한다.
도 1의 표시 장치(20)에서, 유기 화합물층(12)은 단층 또는 다층의 유기 화합물층을 포함할 수 있지만, 단층처럼 도시되어 있다. 캐소드(13) 위에는 유기 발광 디바이스의 열화를 억제하기 위한 제1 보호층(14) 및 제2 보호층(15)이 마련되어 있다.
본 실시양태에 따른 표시 장치에서, 스위칭 소자는 특별히 제한되지 않으며, 단결정 실리콘 기판, MIM 소자, a-Si형 소자 등을 사용할 수 있다.
실시예
(실시예 1) 예시 화합물 IP101의 합성
Figure pct00016
(1) 중간체 IP-OMe의 합성
하기 시약 및 용매를 300 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
페녹사진: 8.00 g (43.7 mmol)
4-브로모-3-클로로아니솔: 9.21 g (41.6 mmol)
트리스(디벤질리덴)비스팔라듐: 1.14 g (1.25 mmol)
트리-tert-부틸포스핀: 0.76 g (3.76 mmol)
tert-부톡시나트륨: 5.99 g (62.4 mmol)
톨루엔: 160 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 75℃에서 2 시간 가열했다. 반응의 완료 후, 반응 용액을 물로 세척하고, 황산 나트륨을 통해 건조시킨 후, 감압 농축시켜 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (용리액:헵탄/톨루엔=4/1)에 의해 정제하여 10-(2-클로로-4-메톡시페닐)페녹사진을 7.60 g 수득했다 (수득률: 57%).
후속적으로, 하기 시약을 300 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입하고, 리커버리 플라스크 내의 기체를 질소로 대체했다.
10-(2-클로로-4-메톡시페닐)페녹사진: 7.60 g (23.5 mmol)
팔라듐 아세테이트: 317 ㎎ (1.41 mmol)
트리시클로헥실포스포늄 테트라플루오로보레이트: 1.04 g (2.82 mmol)
탄산 칼륨: 6.49 g (46.9 mmol)
그 다음에, 질소를 버블링한 N,N-디메틸아세트아미드 150 ㎖를 첨가했다. 이어서 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 135℃에서 6 시간 가열했다. 반응의 완료 후, 반응 용액을 짧은 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (용리액:헵탄/에틸 아세테이트=10/1)에 의해 여과했다. 이어서 여액을 감압 농축시켜 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (용리액:헵탄/톨루엔=2/1)에 의해 정제하여 중간체 IP-OMe를 6.16 g 수득했다 (수득률: 91%).
또한, 1H-NMR 측정에 의해 수득된 화합물을 확인했다.
[1H-NMR (400 ㎒, CDCl3)]
δ 7.77 (d, 1H), 7.56 (dd, 1H), 7.48 (d, 1H), 7.38 (d, 1H), 7.13 (dd, 1H), 7.05-6.90 (m, 4H), 6.68 (d, 1H), 3.93 (s, 3H).
(2) 중간체 IP-Bpin의 합성
하기 시약 및 용매를 300 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
IP-OMe: 6.13 g (21.3 mmol)
무수 디클로로메탄: 200 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 0℃로 냉각했다. 그 후, BBr3 (1M 디클로로메탄 용액) 25.7 ㎖ (25.7 mmol)를 적하 깔대기를 통해 20 분에 걸쳐 반응 용액에 적하했다. 적하 종료 후, 반응 용액을 실온까지 승온하고 동일 온도 (실온)에서 추가 3 시간 동안 교반했다. 이어서 메탄올을 가해 반응을 정지시켰다. 그 다음에, 반응 용액을 감압 농축시켰다. 이어서 에탄올을 상기 잔류물에 가해 침전물을 생성시켰다. 침전물을 여과에 의해 수거하여 조질 생성물을 얻었다. 얻은 조질 생성물을 에틸 아세테이트/헵탄 용매로부터의 재결정에 의해 추가 정제하여 중간체 IP-OH를 5.39 g 수득했다 (수득률: 92%).
후속적으로, 하기 시약 및 용매를 300 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
IP-OH: 3.00 g (11.0 mmol)
피리딘: 1.74 g (22.0 mmol)
무수 디클로로메탄: 200 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 0℃로 냉각했다. 그 후, 트리플루오로메탄술폰산 무수물 2.40 ㎖ (14.3 mmol)를 디클로로메탄 20 ㎖와 혼합하여 제조된 용액을 적하 깔대기를 통해 20 분에 걸쳐 반응 용액에 적하했다. 적하 종료 후, 혼합물을 0℃에서 추가 1 시간 동안 계속 교반했다. 이어서 물을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 후속적으로, 반응 용액에 클로로포름을 첨가한 후, 오렌지색 불용성 물질을 여과에 의한 제거했다. 그 다음에, 여액을 물로 세척하고, 황산 나트륨을 통해 건조시킨 후, 감압 농축시켜 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (용리액:헵탄/톨루엔=1/1)에 의해 정제하여 중간체 IP-OTf를 2.57 g 수득했다 (수득률: 58%).
후속적으로, 하기 시약 및 용매를 200 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
IP-OTf: 2.57 g (6.35 mmol)
비스(피나콜라토)디보론: 2.42 g (6.35 mmol)
비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0): 183 ㎎ (0.32 mmol)
트리시클로헥실포스핀: 267 ㎎ (0.95 mmol)
칼륨 아세테이트: 1.87 g (19.1 mmol)
1,4-디옥산: 100 ㎖
반응 용액을 질소 하에 교반하면서 95℃에서 5 시간 가열했다. 반응의 완료 후, 반응 용액을 물로 세척하고, 황산 나트륨을 통해 건조시킨 후, 감압 농축시켜 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (용리액:헵탄/톨루엔=1/2)에 의해 정제하여 중간체 IP-Bpin을 1.80 g 수득했다 (수득률: 74%).
(3) 예시 화합물 IP101의 합성
하기 시약 및 용매를 50 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
IP-OTf: 400 ㎎ (0.987 mmol)
IP-Bpin: 397 ㎎ (1.04 mmol)
테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0): 34 ㎎ (30 μmol)
톨루엔: 12 ㎖
에탄올: 6 ㎖
10 중량% 탄산 나트륨 수용액: 6 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 4 시간 가열 환류시켰다. 반응의 종료 후, 반응 용액에 물을 첨가하고, 혼합물을 교반하고, 침전된 결정을 여과에 의해 분리했다. 이어서 상기 결정을 물, 에탄올, 및 아세톤으로 순차적으로 세척하여 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 클로로벤젠 중에 가열하면서 용해시키고, 이어서 고온 여과시킨 후, 클로로벤젠 용매로부터 재결정을 수행했다. 얻어진 결정을 150℃에서 진공 건조시킨 후, 1×10-4 Pa 및 390℃의 조건 하에 승화 정제를 실시하여 고순도로 예시 화합물 IP101을 233 ㎎ 수득했다 (수득률: 46%).
얻은 화합물을 질량 분석에 의해 확인했다.
[매트릭스-지원 레이저 탈착/이온화-비행 시간형 질량 분석 (MALDI-TOF-MS)]
실측 값: m/z=512.32, 계산 값: C36H20N2O2=512.15
또한, 예시 화합물 IP101에 대해 그의 T1 에너지를 다음의 방법에 의해 측정했다.
예시 화합물 IP101의 톨루엔 희석 용액에 대해 그의 인광 스펙트럼을 Ar 분위기 하에 77 K에서 여기 파장 350 ㎚에서 측정했다. 얻은 인광 스펙트럼의 첫 발광 피크의 피크 파장에서 T1 에너지를 측정한 결과, 파장 환산치로 485 ㎚였다.
그 다음에, 예시 화합물 IP101에 대해 그의 이온화 퍼텐셜을 다음의 방법에 의해 측정했다.
예시 화합물 IP101은 유리 기판 상에 가열 증착에 의해 20 ㎚의 두께를 가진 증착 박막으로 형성되었다. 증착 박막에 대해 그의 이온화 퍼텐셜을 광전자 분광 장치 AC-3 (리켄 게이키 주식회사(RIKEN KEIKI CO., LTD.)에 의해 제작됨)을 사용하여 측정했다. 측정 결과, 예시 화합물 IP101은 5.59 eV의 이온화 퍼텐셜을 가졌다.
(실시예 2) 예시 화합물 IP201의 합성
Figure pct00017
하기 시약 및 용매를 200 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
1,4-디브로모벤젠: 358 ㎎ (1.52 mmol)
IP-Bpin: 1.22 g (3.19 mmol)
테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0): 88 ㎎ (76 μmol)
톨루엔: 30 ㎖
에탄올: 15 ㎖
10 중량% 탄산 나트륨 수용액: 15 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 3 시간 가열 환류시켰다. 반응의 종료 후, 반응 용액에 물을 첨가하고, 혼합물을 교반하고, 침전된 결정을 여과에 의해 분리했다. 그 다음에, 상기 결정을 물, 에탄올, 및 아세톤으로 순차적으로 세척하여 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 o-디클로로벤젠 중에 가열하면서 용해시키고, 이어서 고온 여과시킨 후, o-디클로로벤젠 용매로부터 재결정을 수행했다. 그 다음에, 얻어진 결정을 150℃에서 진공 건조시킨 후, 1×10-4 Pa 및 410℃의 조건 하에 승화 정제를 실시하여 고순도로 예시 화합물 IP201을 264 ㎎ 수득했다 (수득률: 30%).
얻은 화합물을 질량 분석에 의해 확인했다.
[MALDI-TOF-MS]
실측 값: m/z=588.28, 계산 값: C42H24N2O2=588.18
또한, 예시 화합물 IP201의 T1 에너지를 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했고, 파장 환산치로 477 ㎚인 것으로 밝혀졌다.
또한, 예시 화합물 IP201의 이온화 퍼텐셜을 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했다. 그 결과, 예시 화합물 IP201은 5.67 eV의 이온화 퍼텐셜을 갖는 것으로 밝혀졌다.
(실시예 3) 예시 화합물 IP202의 합성
Figure pct00018
(1) DMIP-Bpin의 합성
실시예 1 (1)에서 페녹사진 대신 3,7-디메틸페녹사진을 사용한 점을 제외하고 실시예 1 (1) 및 (2)에서와 같은 방법에 의해, 중간체 3,7-디메틸-10-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)인돌로페녹사진 (DMIP-Bpin)을 합성했다.
(2) 예시 화합물 IP202의 합성
하기 시약 및 용매를 50 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
1,4-디브로모벤젠: 137 ㎎ (0.581 mol)
DMIP-Bpin: 500 ㎎ (1.22 mmol)
테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0): 33 ㎎ (29 μmol)
톨루엔: 12 ㎖
에탄올: 6 ㎖
10 중량% 탄산 나트륨 수용액: 6 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 5 시간 가열 환류시켰다. 반응의 종료 후, 반응 용액에 물을 첨가하고, 혼합물을 교반하고, 침전된 결정을 여과에 의해 분리했다. 이어서, 상기 결정을 물, 에탄올, 및 아세톤으로 순차적으로 세척하여 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 클로로벤젠 중에 가열하면서 용해시키고, 이어서 고온 여과시킨 후, 클로로벤젠 용매로부터 재결정을 수행했다. 그 다음에, 얻어진 결정을 150℃에서 진공 건조시킨 후, 1×10-4 Pa 및 405℃의 조건 하에 승화 정제를 실시하여 고순도로 예시 화합물 IP202를 165 ㎎ 수득했다 (수득률: 44%).
얻은 화합물을 질량 분석에 의해 확인했다.
[MALDI-TOF-MS]
실측 값: m/z=644.36, 계산 값: C46H32N2O2=644.25
또한, 예시 화합물 IP202의 T1 에너지를 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했고, 파장 환산치로 478 ㎚인 것으로 밝혀졌다.
또한, 예시 화합물 IP202의 이온화 퍼텐셜을 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했다. 그 결과, 예시 화합물 IP202는 5.53 eV의 이온화 퍼텐셜을 갖는 것으로 밝혀졌다.
(실시예 4) 예시 화합물 IP301의 합성
Figure pct00019
하기 시약 및 용매를 100 ㎖ 리커버리 플라스크에 투입했다.
1,3-디브로모벤젠: 293 ㎎ (1.24 mmol)
IP-Bpin: 1.00 g (2.61 mmol)
테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0): 72 ㎎ (62 μmol)
톨루엔: 20 ㎖
에탄올: 10 ㎖
10 중량% 탄산 나트륨 수용액: 10 ㎖
그 다음에, 반응 용액을 질소 하에 교반하면서 6 시간 가열 환류시켰다. 반응의 종료 후, 반응 용액에 물을 첨가하고, 혼합물을 교반하고, 침전된 결정을 여과에 의해 분리했다. 이어서, 상기 결정을 물, 에탄올, 및 아세톤으로 순차적으로 세척하여 조질 생성물을 얻었다. 그 다음에, 얻은 조질 생성물을 클로로벤젠 중에 가열하면서 용해시키고, 이어서 고온 여과시킨 후, 클로로벤젠 용매로부터 재결정을 수행했다. 그 다음에, 얻어진 결정을 150℃에서 진공 건조시킨 후, 1×10-4 Pa 및 380℃의 조건 하에 승화 정제를 실시하여 고순도로 예시 화합물 IP301을 585 ㎎ 수득했다 (수득률: 38%).
얻은 화합물을 질량 분석에 의해 확인했다.
[MALDI-TOF-MS]
실측 값: m/z=587.97, 계산 값: C42H24N2O2=588.18
또한, 예시 화합물 IP301의 T1 에너지를 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했고, 파장 환산치로 448 ㎚인 것으로 밝혀졌다.
또한, 예시 화합물 IP301의 이온화 퍼텐셜을 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 측정했다. 그 결과, 예시 화합물 IP301은 5.76 eV의 이온화 퍼텐셜을 갖는 것으로 밝혀졌다.
(비교 실시예 1 내지 4) (T1 에너지 및 이온화 퍼텐셜의 비교)
하기 나타낸 비교 화합물 H01 내지 H04에 대해 그의 T1 에너지 및 이온화 퍼텐셜을 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 각각 측정했다. 표 4는 실시예 1 내지 4의 결과와 함께 상기 결과를 보여 준다.
Figure pct00020
Figure pct00021
표 4에서는 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물이 각각 비교 화합물 (H01 내지 H04)에 비해 높은 T1 에너지와 작은 이온화 퍼텐셜 (얕은 HOMO 준위)을 가졌음을 보여 주었다.
여기서, 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물은 각각 비교 화합물 H01보다 높은 T1 에너지를 갖는다. 이 차이는 인돌로페녹사진 고리가 결합된 각각의 아릴 치환기 간의 T1 에너지의 차이에 상응한다. 즉, 예시 화합물에서 인돌로페녹사진 고리가 결합된 아릴 치환기는 T1 에너지가 인돌로페녹사진의 T1 에너지와 같거나 그보다 높은 치환기, 즉 인돌로페녹사질기 또는 올리고페닐렌기이다. 이와 같이, π-콘쥬게이션의 확대로 인해 T1 에너지의 저하가 화합물 전체에서 적어지게 된다.
또한, 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물은 각각 비교 화합물 H04보다 높은 T1 에너지를 갖는다. 이 차이는 T1 에너지가 높은 인돌로페녹사진 고리로부터 비롯되며, 일반적인 홀 수송성 재료로서 아릴디아민 화합물보다 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물이 더 높은 T1 에너지를 가짐을 시사한다.
또한, 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물은 각각 비교 화합물 H01 및 H02보다 작은 이온화 퍼텐셜을 갖는다. 이는 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물이 각각 분자 내에 두 개의 인돌로페녹사진 고리를 가져, 작은 이온화 퍼텐셜을 가짐을 시사한다.
또한, 실시예 1 내지 4에서 합성된 화합물은 각각 비교 화합물 H03보다 작은 이온화 퍼텐셜을 갖는다. 이 차이는 분자 중의 기본 골격 간의 HOMO 준위의 차이에 상응한다. 즉, 이는 인돌로페녹사진 골격이 카르바졸 골격보다 HOMO 준위가 얕아, 화합물 전체가 또한 얕은 HOMO 준위를 가짐을 시사한다.
(실시예 5)
본 실시예에서, 기판 위에 "애노드/홀 수송층/발광층/홀 차단층/전자 수송층/캐소드"가 차례로 마련된 구성의 유기 발광 디바이스를 다음의 방법에 의해 제작했다. 주목해야 할 점은 본 실시예에서 사용된 화합물의 일부를 하기에 나타낸 것이다.
Figure pct00022
먼저, 스퍼터링법에 의해 유리 기판 상에 ITO를 애노드로서 기능하는 막으로 형성했다. 이 경우, 애노드의 두께를 120 ㎚로 설정했다. 전술한 바와 같이 ITO 전극 (애노드)가 그 위에 마련된 기판을 투명 도전성 지지 기판 (ITO 기판)으로서 다음 공정에서 사용했다. 그 다음에, ITO 기판 위에 하기 표 5에 나타낸 유기 화합물층 및 전극층을 1×10-5 Pa의 진공 챔버 내에서 저항 가열을 통한 진공 증착에 의해 연속적으로 막으로 형성했다. 이 경우, 대향 전극 (캐소드)은 3 ㎟의 면적을 갖도록 제작되었다.
Figure pct00023
그 다음에, 유기 발광 디바이스가 수분 흡착으로 인한 디바이스 열화가 일어나지 않도록 결과물을 건조 공기 분위기 하에 보호용 유리판으로 덮고 아크릴 수지계 접착제로 밀봉했다. 이로써, 유기 발광 디바이스를 얻었다.
ITO 전극을 정극으로서 사용하고 Al 전극을 음극으로서 사용하면서 얻은 유기 발광 디바이스에 5.0 V의 인가 전압을 가했다. 그 결과, 디바이스에서 발광 효율이 46.0 ㏅/A이고 휘도가 2,500 ㏅/㎡인 녹색 발광이 관측되었다. 또한, 상기 디바이스는 (x, y)=(0.33, 0.62)의 CIE 색도 좌표를 가졌다. 또한, 상기 발광 디바이스는 100 ㎃/㎠의 정전류 밀도에서 휘도 반감-수명이 108 시간이었다.
(실시예 6)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP105를 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(실시예 7)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP201을 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(실시예 8)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP202를 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(실시예 9)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP301을 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(실시예 10)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP401을 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(실시예 11)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 예시 화합물 IP502를 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(비교 실시예 5)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 비교 화합물 H03을 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
(비교 실시예 6)
실시예 5에서 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP101 대신 비교 화합물 H04를 사용한 점을 제외하고 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 5에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 6에 나타나 있다.
Figure pct00024
전술한 바와 같이, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 화학 안정성이 높고, T1 에너지가 높고, HOMO 준위가 얕은 것을 특징으로 하는 화합물이다. 따라서, 유기 발광 디바이스에 포함된 홀 수송층의 구성 재료로서 상기 화합물을 사용하면 높은 발광 효율 및 긴 수명을 갖는 유기 발광 디바이스가 얻어진다.
(실시예 12)
본 실시예에서, 기판 위에 "애노드/제1 홀 수송층/제2 홀 수송층/발광층/전자 수송층/캐소드"가 차례로 마련된 구성의 유기 발광 디바이스를 다음의 방법에 의해 제작했다. 주목해야 할 점은 제1 홀 수송층 및 제2 홀 수송층이 이온화 퍼텐셜이 서로 다른 홀 수송층이라는 점이다. 또한, 본 실시예에서 사용된 화합물의 일부를 하기에 나타낸다.
Figure pct00025
먼저, 실시예 5에서와 같은 방법에 의해 ITO 기판을 제작했다. 그 다음에, ITO 기판 위에 하기 표 7에 나타낸 유기 화합물층 및 전극층을 1×10-5 Pa의 진공 챔버 내에서 저항 가열을 통한 진공 증착에 의해 연속적으로 막으로 형성했다. 이 경우, 대향 전극 (캐소드)은 3 ㎟의 면적을 갖도록 제작되었다.
Figure pct00026
그 다음에, 유기 발광 디바이스가 수분 흡착으로 인한 디바이스 열화가 일어나지 않도록 결과물을 건조 공기 분위기 하에 보호용 유리판으로 덮고 아크릴 수지계 접착제로 밀봉했다. 이로써, 유기 발광 디바이스를 얻었다.
ITO 전극을 정극으로서 사용하고 Al 전극을 음극으로서 사용하면서 얻은 유기 발광 디바이스에 5.3 V의 인가 전압을 가했다. 그 결과, 디바이스에서 발광 효율이 17.4 ㏅/A이고 휘도가 2,000 ㏅/㎡인 청색 발광이 관측되었다. 또한, 상기 디바이스는 (x, y)=(0.17, 0.35)의 CIE 색도 좌표를 가졌다. 또한, 상기 발광 디바이스는 4 ㎃/㎠의 정전류 밀도에서 휘도 반감-수명이 130 시간이었다.
(실시예 13)
실시예 12에서 제2 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP301 대신 예시 화합물 IP302를 사용한 점을 제외하고 실시예 12에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 12에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 8에 나타나 있다.
(실시예 14)
실시예 12에서 제2 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP301 대신 예시 화합물 IP502를 사용한 점을 제외하고 실시예 12에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 12에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 8에 나타나 있다.
(비교 실시예 7)
실시예 12에서 제2 홀 수송층의 구성 재료로서 예시 화합물 IP301 대신 비교 화합물 H04를 사용한 점을 제외하고 실시예 12에서와 같은 방법에 의해 유기 발광 디바이스를 제작했다. 또한, 얻은 디바이스를 실시예 12에서와 같은 방식으로 평가했다. 결과는 표 8에 나타나 있다.
Figure pct00027
전술한 바와 같이, 본 발명의 인돌로페녹사진 화합물은 화학 안정성이 높고, T1 에너지가 높고, HOMO 준위가 얕은 것을 특징으로 하는 화합물이다. 따라서, 유기 발광 디바이스에서 특히 홀 수송층의 구성 재료로서 상기 화합물을 사용하면 높은 발광 효율 및 긴 수명을 갖는 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시양태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시양태로 제한되지 않는 것으로 이해해야 한다. 하기 청구항들의 범주는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
본 출원은 2010년 12월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-275736호를 우선권 주장하며, 이 출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
1: 기판
2: 방습막
3: 게이트 전극
4: 게이트 절연막
5: 반도체층
6: 드레인 전극
7: 소스 전극
8: TFT 소자
9: 절연막
10: 콘택트 홀
11: 애노드
12: 유기 화합물층
13: 캐소드
14: 제1 보호층
15: 제2 보호층
20: 표시 장치

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 나타내는 인돌로페녹사진 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pct00028

    상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 수소 원자 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기 중 하나를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 R1 내지 R4는 수소 원자를 나타내는 인돌로페녹사진 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 화학식 2로 나타내는 화합물을 포함하는 인돌로페녹사진 화합물:
    <화학식 2>
    Figure pct00029

    상기 화학식 2에서, L은 단결합, m-페닐렌기, 및 p-페닐렌기로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  4. 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 디바이스로서,
    상기 유기 화합물층이 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 인돌로페녹사진 화합물을 포함하는 유기 발광 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 인돌로페녹사진 화합물이 홀 주입층 및 홀 수송층 중 하나에 포함되는 유기 발광 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 유기 화합물층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 인광 발광 재료를 포함하는 유기 발광 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 인광 발광 재료는 이리듐 착체를 포함하는 유기 발광 디바이스.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 디바이스; 및 상기 유기 발광 디바이스에 연결된 스위칭 소자를 포함하는 화상 표시 장치.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5782836B2 (ja) * 2011-05-27 2015-09-24 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、並びに化合物
JP6009816B2 (ja) * 2012-05-22 2016-10-19 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 電荷輸送材料、有機電界発光素子、発光装置、表示装置および照明装置
KR101571600B1 (ko) 2012-11-20 2015-11-24 주식회사 두산 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2014081131A1 (ko) * 2012-11-20 2014-05-30 주식회사 두산 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
JP6444046B2 (ja) 2013-04-03 2018-12-26 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子
KR101641408B1 (ko) * 2014-01-22 2016-07-20 주식회사 두산 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
JP6472246B2 (ja) 2014-03-24 2019-02-20 キヤノン株式会社 有機発光素子
KR101583055B1 (ko) 2014-05-08 2016-01-06 한국세라믹기술원 볼로미터용 저항 박막 제조방법 및 볼로미터
KR102123713B1 (ko) * 2016-06-09 2020-06-16 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
JP2018206793A (ja) * 2017-05-30 2018-12-27 株式会社カネカ 正孔輸送性材料、及びこれを含む有機ｅｌ素子、並びにこれを備える照明器具、及びディスプレイ装置
CN109321234B (zh) * 2018-10-19 2020-04-03 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 电致发光材料、电致发光材料的制备方法及发光器件
KR20200075193A (ko) 2018-12-17 2020-06-26 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20210038789A (ko) * 2019-09-30 2021-04-08 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210049240A (ko) * 2019-10-24 2021-05-06 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
JP2024003550A (ja) * 2022-06-27 2024-01-15 キヤノン株式会社 有機発光素子およびそれを用いた表示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043163A1 (de) * 2005-09-12 2007-03-15 Merck Patent Gmbh Verbindungen für organische elektronische Vorrichtungen
JP2008137978A (ja) 2006-12-05 2008-06-19 Canon Inc カルバゾール誘導体及びこれを用いた有機発光素子
JP5116347B2 (ja) 2007-04-09 2013-01-09 キヤノン株式会社 ビフェニル誘導体及びそれを使用した有機発光素子
JP5441348B2 (ja) 2007-05-16 2014-03-12 キヤノン株式会社 ベンゾ［ａ］フルオランテン化合物及びそれを用いた有機発光素子
JP5361238B2 (ja) 2007-05-16 2013-12-04 キヤノン株式会社 ベンゾ［ａ］フルオランテン化合物及びそれを用いた有機発光素子
JP5335284B2 (ja) 2008-05-22 2013-11-06 キヤノン株式会社 縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
KR101506919B1 (ko) * 2008-10-31 2015-03-30 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 신규한 유기 전자재료용 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
TWI471406B (zh) * 2009-03-31 2015-02-01 Nippon Steel & Sumikin Chem Co A phosphorescent element, and an organic electroluminescent device using the same
DE102010005697A1 (de) * 2010-01-25 2011-07-28 Merck Patent GmbH, 64293 Verbindungen für elektronische Vorrichtungen
JP5782836B2 (ja) 2011-05-27 2015-09-24 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、並びに化合物
JP6009816B2 (ja) 2012-05-22 2016-10-19 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 電荷輸送材料、有機電界発光素子、発光装置、表示装置および照明装置

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