KR20140070363A - 카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 일렉트로루미네센스 소자 - Google Patents

카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 일렉트로루미네센스 소자 Download PDF

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KR20140070363A
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Abstract

본 발명은 높은 아모퍼스성을 구비하고, 바이폴라(bipolar)의 특성을 갖는 고효율, 장수명의 유기 일렉트로루미네센스 소자용 및 이를 실현하기 위한 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 제공한다.
본 발명의 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고, 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 원자의 적어도 1개가 질소 원자로 치환된다. 또한, 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00010

상기 화학식 1에서, X는 탄소 원자 또는 질소 원자이며, X의 적어도 1개는 질소 원자이며, X가 질소 원자일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소 원자의 때 R은 수소 원자, 치환 가능한 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 헤테로 아릴기고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.

Description

카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 일렉트로루미네센스 소자{CARBAZOLE DERIVATIVE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENECE DEVICE}
본 발명은 카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 일렉트로루미네센스 소자에 관한 것이다. 특히, 고효율, 장수명의 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 이를 실현하기 위한 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체에 관한 것이다.
최근, 영상 표시 장치로서, 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치(Organic Electroluminescence Display : 유기 EL 표시 장치)의 개발이 활발해지고 있다. 유기 EL 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 달리, 양극 및 음극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에 있어서 재결합시킴으로써, 발광층의 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
발광 소자(이하, 유기 EL 소자라 한다)로서는 예를 들면, 양극, 양극 상에 배치된 정공 수송층, 정공 수송층 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송층 및 전자 수송층 상에 배치된 음극으로 구성된 유기 EL 소자가 알려져 있다. 양극으로부터는 정공이 주입되고, 주입된 정공은 정공 수송층을 이동하여 발광층으로 주입된다. 또한, 음극으로부터는 전자가 주입되고, 주입된 전자는 전자 수송층을 이동하여 발광층에 주입된다. 발광층에 주입된 정공과 전자가 재결합함으로써, 발광층 내에서 여기자가 생성된다. 유기 EL 소자는 그 여기자의 복사 및 비활성화에 의해 발생하는 광을 이용하여 발광한다. 또한, 유기 EL 소자는 이상 설명한 구성에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다.
유기 EL 소자를 표시 장치 등에 응용함에 있어서, 유기 EL 소자의 고효율화 및 장수명화가 요청되고 있고, 이것을 실현하기 위해 발광층을 구성하는 호스트 재료에 관해서도, 많이 검토되고 있다.
발광층에 사용할 수 있는 호스트 재료로 여러 가지 화합물이 알려져 있고, 예를 들면, 카르바졸 유도체가 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 하기 화학식 1의 (1) 또는 (2)로 표시되는 화합물들이 기재되어 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
또한, 특허문헌 2에는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이 기재되어 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
1. 국제공개 번호 제2011/042107호 2. 일본 특허 공개 제 2010-87496호 공보
그러나, 유기 EL 소자의 새로운 고효율화 및 장수명화를 도모하기 위해서는 신규한 호스트 재료의 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 높은 아모퍼스성을 구비하고, 바이폴라(bipolar)성을 갖는 고효율, 장수명의 유기 EL 소자 및 이를 실현하기 위한 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸(Indolo[3,2,1-jk]Carbazole) 골격과 전자 수용기가 결합되고, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소 원자로 치환된 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환되어 정공의 도너로의 특성을 구비하는 동시에, 전자 수용기를 가짐으로써, 유기 EL 소자에서 전자 수송 능력을 갖고 유기 EL 소자의 고효율화, 장수명화에 대한 필요 요건인 양호한 캐리어 밸런스를 실현할 수 있다.
상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, X는 탄소 또는 질소이며, 상기 X의 적어도 1개는 질소이며, X가 질소일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소일 때 R은 수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 아릴기 또는 치환 가능한 헤테로 아릴기이고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 유기 EL 소자에 있어서, 높은 아모퍼스성을 구비하고, 전자 수송 능력을 가지며 고효율, 장수명의 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.
상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 상기 화학식 3에서, 상기 L은 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 트리아진(triazine) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 디벤조푸란(dibenzofuran) 유도체 또는 디벤조티오펜(dibenzothiophene) 유도체 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 상기 전자 수용기를 가짐으로써, 유기 EL 소자에서 전자 수송 능력도 갖고 고효율, 장수명의 유기 EL 소자를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고, 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환된 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 포함하는 발광층이 구비된 유기 EL 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환됨으로써, 높은 아모퍼스성을 구비하고, 정공의 도너로의 특성을 구비하는 동시에, 전자 수용기를 갖고 전자 수송 능력도 겸비한 호스트 재료를 사용하여 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 정공 수송층과 발광층 사이에 중간층을 포함하는 유기 EL 소자로서, 상기 중간층이 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환된 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 포함하는 유기 EL 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환됨으로써, 높은 아모퍼스성을 구비하고, 정공의 도너로의 특성을 구비하는 동시에, 전자 수용기를 갖고 전자 수송 능력을 겸비한 중간층을 사용하여 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
상기 유기 EL 소자에서, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서, X는 탄소 또는 질소이며, 상기 X의 적어도 1개는 질소이며, X가 질소일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소일 때 R은 수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 아릴기, 또는 치환 가능한 헤테로 아릴기고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자는 정공의 도너로의 특성과 우수한 전자 수송성을 겸비한 발광층 또는 중간층을 사용함으로써, 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
상기 유기 EL 소자에서, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 상기 화학식 4에서, 상기 L이 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 트리아진(triazine) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 디벤조푸란(dibenzofuran) 유도체 또는 디벤조티오펜(dibenzothiophene) 유도체일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자는 상기 전자 수용기를 가짐으로써, 전자 수송 능력을 갖고, 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 높은 아모퍼스성을 구비하고, 바이폴라(bipolar)의 특성을 갖는, 고효율, 장수명의 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(200)를 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 EL 소자에 대해서 설명한다. 단, 본 발명의 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체 및 이를 사용한 유기 EL 소자는 많은 다른 실시 형태로 실시하는 것이 가능하고, 이하에 나타내는 실시의 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한, 본 실시의 형태로 참조하는 도면에 있어서, 동일부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 첨부하고, 그 반복 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸과 전자 수용기가 결합된 구조를 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환된다. 본 발명자들은 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체가 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환됨으로써, 특허문헌 1에 기재된 화합물에 비하여 정공의 도너로의 특성이 매우 향상되는 것을 발견하였다. 또한, 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격에 전자 수용기를 부여함으로써, 전자 친화성이 향상된 바이폴라(bipolar)의 특성을 갖는 유기 EL 소자용 호스트 재료를 실현한다.
보다 상세하게는 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 하기 화학식 5로 표시된다.
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서, X는 탄소 또는 질소이며, X의 적어도 1개는 질소이며, X가 질소일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소일 때 R은 수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 아릴기, 또는 치환 가능한 헤테로 아릴기고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.
여기에서, 상기 화학식 5에서 X로서 치환되는 질소의 위치나 수는 임의이지만, 모든 X를 질소로 하는 것은 바람직하지 못하다. 또한, 벤젠 고리 골격 중에 질소가 인접하여 배치되는 것도 바람직하지 못하다. 본 발명에 따른 유기 EL 소자용재료는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환됨으로써, 부피가 큰 치환기를 갖게 되어 분자간의 캐리어 교환을 손상시키지 않고, 페닐기 사이에 생기기 쉬운 스택(stack) 현상을 억제한다. 이를 통해 아모퍼스성이 향상하는 동시에, 도펀트의 호스트에 대한 분산성을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환됨으로써, 정공의 도너로의 특성이 매우 향상되고, 고효율 장수명을 실현할 수 있는 호스트 재료이다.
R 로 치환 가능한 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소아밀기, 헥실기, 시클로헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 2-에틸 헥실기, 노닐기, 데실기, 3,7-디메틸옥틸기, 도데실기, 트리플루오르메틸기, 펜타플루오르에틸기, 퍼플루오르부틸기, 퍼플루오르헥실기, 퍼플루오르옥틸기 등을 예시할 수 있다.
R 로 치환 가능한 알콕시기는 메톡시기, 에톡시기 등을 예시할 수 있다.
R 로 치환 가능한 아릴기는 단일고리, 이중고리 또는 3중고리의 방향족탄화수소로 수소 원자 1개를 제외한 원자단이고, 치환기를 가질 수 있다. 본 실시 형태에 있어서 상기 아릴기로는 페닐기, 바이페닐릴기, C1~C12알콕시페닐기, C1~C12알킬페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트라세닐(anthracenyl)기, 2-안트라세닐(anthracenyl)기, 9-안트라세닐(anthracenyl)기, 2-플루오레닐(fluorenyl)기, 펜타플루오르페닐기, 바이페닐릴기, C1~C12알콕시바이페닐릴기, C1~C12알킬바이페닐릴기 등을 예시할 수 있다.
또한, R 로 치환 가능한 헤테로 아릴기는 1개 또는 복수의 헤테로 원자를 함유하는 단일고리, 이중고리 또는 3중고리의 방향족화합물로 수소 원자 1개를 제외한 원자단이다. 본 실시 형태에 있어서 헤테로 아릴기로는 티에닐, 벤조티에닐, 푸릴, 벤조푸릴, 피로릴(pyrrolyl), 이미다졸릴, 벤조이미다졸릴, 티아졸릴, 벤조티아졸릴, 이소티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 피라졸릴, 옥사졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소옥사졸릴, 벤조이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 트리아졸릴, 벤조트리아졸릴, 티아디아졸릴, 옥사디아졸릴, 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 트리아지닐, 인돌릴(indolyl) 및 인다졸릴 등을 예시할 수 있다.
상기 화학식 5에서, L은 전자 수용기이며, 예를 들면, 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 트리아진(triazine) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 다이벤조푸란(dibenzofuran) 유도체 또는 다이벤조티오펜(dibenzothiophene) 유도체로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 전자 수용기를 가짐으로써, 전자 수송 능력을 갖고, 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 일 예로서, 하기 화학식 6에 표시되는 물질들이다.
[화학식 6]
Figure pat00006

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환되어 부피가 큰 치환기를 갖게 하고, 페닐기 사이에서 발생하기 쉬운 분자간 스택(stack) 현상을 억제한다. 또한, 부피가 큰 치환기의 부여가 아닌 분자 내에 부피가 큰 부위를 마련하여 분자간 캐리어의 교환을 손상시키지 않는다. 이에 따라 아모퍼스성이 향상하는 동시에, 도펀트의 호스트에 대한 분산성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 전자 수용기를 가짐으로써, 전자 수송 능력을 갖고, 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
유기 전계 발광 소자
상술한 바와 같이, 아모퍼스성이 높고, 바이폴라(bipolar)성인 우수한 특성을 갖는 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 유기 전계 발광 소자의 발광층이나, 정공 수송층과 발광층의 사이에 배치된 중간층을 형성하는 재료로 적합하다. 이하에, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)를 나타내는 모식도이다. 유기 EL 소자(100)는 예를 들면, 기판(102), 양극(104), 정공 주입층(106), 정공 수송층(108), 발광층(110), 전자 수송층(112), 전자 주입층(114) 및 음극(116)을 구비한다.
상기 기판(102)은 예를 들면, 투명 유리 기판이나, 실리콘 등으로 이루어진 반도체 기판 수지 등의 유연한 기판일 수 있다. 상기 양극(104)은 기판(102) 상에 배치되고, 산화 인듐 주석(ITO) 또는 인듐 아연산화물(IZO) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 정공 주입층(106)은 상기 양극(104) 상에 배치되고, 예를 들면, 4,4',4"-tris (N-1-naphtyl-N-phenyl-amino) triphenylamine (1-TNATA) 등을 포함한다. 상기 정공 수송층(108)은 상기 정공 주입층(106) 상에 배치되고, 예를 들면, α-NPD(NPD: N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-비스페닐-벤지딘), TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TACP(4,4'-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), 트리페닐 4량체 등을 사용하여 형성된다. 상기 발광층(110)은 상기 정공 수송층(108) 상에 배치되고, 호스트 재료인 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체에 예를 들면, Tris(2-phenylpyridinato) iridium(III)(Ir(ppy)3)이나 TPB(N,N,N',N'-Tetraphenylbenzidine)를 도핑하여 형성될 수 있다. 상기 전자 수송층(112)은 상기 발광층(110) 상에 배치되고, 예를 들면, tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium(Alq3)을 포함하는 재료로 형성된다. 상기 전자 주입층(114)은 상기 전자 수송층(112) 상에 배치되고, 예를 들면, 플루오르화 리튬(LiF)을 포함하는 재료에 의해 형성된다. 상기 음극(116)은 상기 전자 주입층(114) 상에 배치되고, Al 등의 금속, 산화 인듐 주석(ITO) 또는 인듐 아연산화물(IZO) 등의 투명 재료에 의해 형성된다.
도 2는 유기 EL 소자(100)의 변형예인 유기 EL 소자(200)를 나타내는 모식도이다. 유기 EL 소자(200)는 정공 수송층(108)과 발광층(110)의 사이에 중간층(209)을 포함하는 점에서 유기 전계 발광 소자(100)와 다르다. 상기 중간층(209)에는 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격 및 전자 수용기를 갖는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 발광층(110)은 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체에 도펀트를 도핑하여 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자에서 상술한 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 호스트 재료로 사용함으로써, 아모퍼스성이 향상되고, 도펀트의 호스트에게 대한 분산성이 향상되는 동시에, 전자 수송성이 향상되고, 고효율, 장수명의 발광층이 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 TFT(Thin Film Transistor)를 사용한 액티브 매트릭스의 유기 EL 발광 장치에도 적용할 수 있다.
실시예
제조 방법
상술한 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 예를 들면, 아래와 같이 합성할 수 있다.
화합물A의 합성
카르바졸과 1-플루오르-2-니트로벤젠을 탄산 칼륨 공존 하에서 4시간 동안 가열 환류하는 것으로, 수율 82%로 화합물A를 얻었다. 상기 화합물A를 주석 분말로 환원하여 수율 89%의 화합물B로 변환하였다. 상기 화합물B를 황산(농도:18체적%), 아세트산(농도:82체적%)용매 중에서 0℃의 아질산 나트륨과 반응시킨 후, 가열 분해에 의해 축합시켜, 수율 62%의 화합물C를 얻었다. 상기 화합물C를 클로로포름 중에서 브롬화(bromination)하여 수율 56%의 화합물D를 얻었다. 상기 화합물D를 THF(테트라하이드로푸란) 용매 중에서 노말 부틸리튬(Normal butylithium)과 반응시켰다. 여기에 트리페닐클로로실란을 첨가하고, 실온 하에서 1시간 정도 반응시켰다. 다음으로, 반응 혼합물을 염화수소 나트륨 수용액으로 가수분해하여 실시예 1의 화합물을 수율 27%로 얻었다.
상술한 바와 같은 제조 방법을 이용하여 실시예로서 하기 화학식 7의 2개의 화합물들을 얻었다. 또한, 비교예로서, 하기 화학식 7의 3개의 화합물들을 준비하였다.
[화학식 7]
Figure pat00007
실시예 1 및 2, 비교예 1~3을 호스트 재료로 사용하여 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 형성하였다.
유기 전계 발광 소자의 제조 방법
본 발명의 실시예 1 및 2 및 비교예 1~3의 유기 EL 소자의 제작은 다음과 같은 순서로 수행하였다. 스퍼터법에 의해 ITO를 100nm 성막한 후 패터닝을 실시한 유리 기판을, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol) 및 순수한 물에서, 각각 5분간 초음파 세정하였다. 상기 기판을 진공 증착 장치에 설치하고, 4,4',4"-트리스(N,N-(1-나프틸)페닐아미노)트리페닐아민(TNATA)을 60nm 성막하여 정공 주입층을 형성하였다. 다음으로, N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-비스페닐-벤지딘(NPD)을 30nm 성막하여 정공 수송층을 마련하였다. 또한, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)과 상기 실시예 1의 화합물을 체적비 10:90로 40nm 공증착하여 발광층을 형성하였다. 다음으로 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄을 25nm(전자 수송층), 플루오르화 리튬을 1nm(전자 주입층), 알루미늄을 100nm(음극) 순서대로 성막하였다. 진공 증착 장치로부터 꺼낸 후, 유리로 봉지하여 유기 EL 소자 (101)를 형성하였다.
또한 실시예 2 및 비교예 1~3을 사용하는 유기 EL 소자도 발광층 형성 시 실시예 1의 화합물을 실시예 2 및 비교예 1~3의 화합물로 바꾸어 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 유리 EL 소자를 제작하였다.
제작한 유기 전계 발광 소자에 대해서, 10000nit에서의 전류 효율(단위:cd/A), 구동 전압(단위:V) 및 휘도 반감 수명(단위:시간)을 평가하였다.
각각의 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 표의 값은 실시예 1을 100%로 하였을 때의 값을 나타낸이다.
전류 효율 구동 전류 휘도 반감 수명
실시예 1 100 100 100
실시예 2 100 100 95
비교예 1 70 100 60
비교예 2 65 110 50
비교예 3 40 110 20
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 호스트 재료는 비교예 1~3의 호스트 재료에 비하여, 전류 효율이 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2의 호스트 재료는 비교예 1~3의 호스트 재료에 비하여 저전압으로 구동할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 휘도 반감 수명과 관련하여, 실시예 1 및 실시예 2의 호스트 재료는 비교예 1~3의 호스트 재료에 비하여, 상당히 장수명을 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 중 적어도 1개가 질소로 치환되어 높은 아모퍼스성을 구비할 수 있고, 도펀트의 호스트에게 대한 분산성을 높일 수 있다.또한, 본 발명에 따른 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 전자 수용기를 가짐으로써, 전자 수송성에 우수하고, 고효율, 장수명을 실현할 수 있다.
100 : 유기 EL 소자 102 : 기판
104 : 양극 106 : 정공 주입층
108 : 정공 수송층 110 : 발광층
112 : 전자 수송층 114 : 전자 주입층
116 : 음극 200 : 유기 EL 소자
209 : 중간층

Claims (7)

  1. 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고,
    상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 원자 중 적어도 1개가 질소 원자로 치환된 것을 특징으로 하는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    상기 화학식 1에서, X는 탄소 원자 또는 질소 원자이며, 상기 X의 적어도 1개는 질소 원자이며, X가 질소 원자일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소 원자의 때 R은 수소 원자, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 아릴기 또는 치환 가능한 헤테로 아릴기고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, 상기 L은 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 트리아진(triazine) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 디벤조푸란(dibenzofuran) 유도체 또는 디벤조티오펜(dibenzothiophene) 유도체인 것을 특징으로 하는 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체.
  4. 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 원자 중 적어도 1개가 질소 원자로 치환된 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 함유하는 발광층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  5. 정공 수송층과 발광층의 사이에 중간층을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서,
    상기 중간층은 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격과 전자 수용기가 결합되고, 상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 골격을 형성하는 벤젠 고리를 구성하는 치환 가능한 탄소 원자 중 적어도 1개가 질소 원자로 치환된 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체가, 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    상기 화학식 2에서, X는 탄소 또는 질소이며, 상기 X의 적어도 1개는 질소이며, X가 질소일 때 R은 존재하지 않고, X가 탄소일 때 R은 수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 아릴기, 또는 치환 가능한 헤테로 아릴기고, L은 전자 수용기이며, m 및 n은 1 이상의 정수이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인돌로[3,2,1-jk] 카르바졸 유도체는 상기 화학식 1에서, 상기 L이 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 트리아진(triazine) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 디벤조푸란(dibenzofuran) 유도체 또는 디벤조티오펜(dibenzothiophene) 유도체인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
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