KR20140074194A - 인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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KR20140074194A
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Abstract

본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 A-L-B로 나타내는 구조를 갖고, 상기 A 및 B은 하기 화학식 1의 식 (1) 내지 (6)로 나타내는 인돌로카르바조릴기 중의 어느 하나이다.
[화학식 1]
Figure pat00022

(1) (2) (3)
Figure pat00023

(4) (5) (6)

Description

인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 소자{INDOLECARBAZOLE DERIVATIVE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 특히, 고효율, 장수명의 유기 전계 발광 소자용의 호스트 재료 및 그것을 사용한 유기 전계 발광 소자에 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, 발광층에 있어서의 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 비활성화에 의해 발생하는 광을 이용하여 발광한다. 또한, 유기 EL 소자는, 이상 설명한 구성에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치 등에 응용함에 있어서, 유기 전계 발광 소자의 고효율화 및 장수명화가 요구되었는 바, 이것을 실현하기 위해서 발광층을 구성하는 호스트 재료에 관해서도, 많은 검토가 행해졌다.
발광층에 사용할 수 있는 호스트 재료로서는, 여러 가지 화합물이 알려져 있지만, 유기 전계 발광 소자의 장수명화에 유리한 재료로서, 카르바졸(Carbazole)에 인돌(Indole) 고리를 축환(縮環)시킨 인돌로카르바졸(Indolocarbazole) 유도체가 제안되었다. 최근, 예를 들면, 특허문헌 1 내지 10 등의 인돌로카르바졸 골격을 갖는 화합물의 여러 가지 사례가 보고되어 있다.
국제공개 번호WO2012/069121호 한국 공개 특허 제2012-0033711호 국제공개 번호WO2011/136755호 일본국 특허 공개 제 2011-198899호 공보 국제공개 번호WO2011/080972호 한국 공개 특허 제2011-011578호 국제공개 번호WO2010/113761호
본 발명의 실시예에 따르면 유기 전계 발광 소자의 새로운 고효율화 및 장수명화를 도모하기 위한 신규한 호스트 재료를 제공한다. 상술한 바와 같은 인돌로카르바졸 골격을 갖는 화합물은, 평면성이 높은 분자 구조를 특징으로 하기 때문에, 분자끼리가 스택킹(stacking)을 일으키기 쉬운 성질이 있다. 그러므로, 박막 제작 시에 층내에 미세 결정이 성장한 경우, 투과율의 감소나 캐리어 밸런스의 변화, 호스트-도펀트의 에너지 이동 효율의 변화나 전하의 국부 축적 등이 나타나며, 이는 발광층의 막질 안정성을 저하시키며, 소자의 구동 전압의 상승시킬 뿐만 아니라, 발광 효율 및 구동 수명을 감소시키는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상술의 문제를 해결하는 것으로서, 고효율 및 장수명을 갖는 유기 전계 발광 소자와, 그것을 실현하는 인돌로카르바졸 유도체를 포함하는 유기 전계 발광 소자용 호스트 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 아모퍼스성을 향상시킨 인돌로카르바졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 A-L-B로 나타내는 구조를 갖는 바, 상기 A 및 B은 하기 화학식 1의 식 (1) 내지 내지 식 (6)으로 나타내는 인돌로카르바조릴기 중의 어느 하나이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(1) (2) (3)
Figure pat00002
(4) (5) (6)
상기 L은 연결부로서 단일 결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택된다. 식(1) 내지 (6)에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar12은 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, 상기 R는 수소, 탄소수 20 이하의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 상기 연결부이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 유기 전계 발광 소자에 있어서 고효율, 장수명의 발광층을 형성할 수 있다.
상기 인돌로카르바졸 유도체에 있어서, 상기 연결부를 사이에 두고, 상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는 상기 식 (1) 내지 (6) 중에서 선택되되 서로 다른 비대칭 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부를 사이에 두고 2개의 인돌로카르바조릴기가, 상기 식 (1) 내지 (6) 중에서 선택된 서로 다른 비대칭 결합 구조를 가짐으로써, 아모퍼스성이 향상되고, 이에 따라, 발광층의 열안정성이 향상될 수 있다.
상기 인돌로카르바졸 유도체에 있어서, 상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는, 상기 식 (1) 내지 (6)로부터 인돌로카르바조릴기가 선택되는 경우, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 다르고, 또한/또는, 상기 연결부와 결합하는 부위가 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부를 사이에 두고 동일한 골격의 인돌로카르바조릴기를 배치하는 경우에 있어서도, 상기 Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 다르거나/다르고, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 다르거나/다르고, 연결부와 결합하는 부위가 서로 다름으로써, 연결부를 사이에 두고 비대칭한 구조가 되며, 그 결과 아모퍼스성이 향상하고, 발광층 형성시 발광층의 열안정성이 향상될 수 있다.
상기 인돌로카르바졸 유도체에 있어서, 상기 연결부L이 단일 결합일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부L이 단일 결합인 것에 의해, 2개의 인돌로카르바조릴기의 거리가 가까워지기 때문에, 2개의 인돌로카르바조릴기가 이루는 두 면 사이의 각도가 커지며, 이에 따라, 평면성이 저하되어 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제될 수 있다.
상기 인돌로카르바졸 유도체에 있어서, 상기 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가 인돌로카르바졸 골격에 포함된 벤젠 고리와 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부L의 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함된 벤젠 고리와 직접 결합됨으로써, 2개의 인돌로카르바조릴기의 거리가 가까워지기 때문에, 2개의 인돌로카르바조릴기가 이루는 두 면 사이의 각도가 커지며, 이에 따라 평면성이 저하되어 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제될 수 있다.
상기 인돌로카르바졸 유도체에 있어서, 상기 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리와 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 연결부L의 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리와 직접 결합됨으로써, 2개의 인돌로카르바조릴기의 거리가 가까워지기 때문에, 2개의 인돌로카르바조릴기가 이루는 두 면 사이의 각도가 커지며, 이에 따라 평면성이 저하되어 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, A-L-B로 나타내는 구조를 갖고, 상기 A 및 B은 하기 화학식 2의 식 (7) 내지 (12)로 나타내는 인돌로카르바조릴기 중의 어느 하나의 인돌로카르바졸 유도체로 형성한 발광층을 구비하는 유기 전계 발광 소자가 제공된다.
[화학식 2]
Figure pat00003
(7) (8) (9)
Figure pat00004
(10) (11) (12)
상기 L은 연결부로서 단일 결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택된다. 식(7) 내지 (12)에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar12은 치환 또는 무치환의 아릴기 또는 헤테로아릴기이고, 상기 R는 수소, 탄소수 20 이하의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 상기 연결부이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자는 고효율, 장수명의 발광층을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 연결부를 사이에 두고, 상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기가 상기 식 (7) 내지 (12) 중에서 서로 다른 것으로 선택됨으로써 비대칭 구조를 갖도록 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층은 상기한 인돌로카르바졸 유도체를 포함할 수 있는 바, 상기 인돌로카르바졸 유도체는 연결부를 사이에 두고 2개의 인돌로카르바조릴기가, 상기 식 (7) 내지 (12) 중에서 서로 다른 것으로 선택됨으로써 비대칭으로 결합한 구조를 가질 수 있다. 상기한 비대칭 구조의 인돌로카르바졸 유도체를 사용함으로써 발광층의 아모퍼스성 및 열안정성이 향상될 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는, 상기 식 (7) 내지 (12)로부터 선택되었을 때에, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 상이하고, 또한/또는, 상기 연결부와 결합하는 부위가 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 연결부를 사이에 두고 동일한 골격의 인돌로카르바조릴기가 배치된 인돌로카르바졸 유도체일 수 있으나, 이 경우 상기 Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 상이하거나/상이하고, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 상이하거나/상하고, 상기 연결부와 결합하는 부위가 서로 상이할 수 있다. 이에 따라 상기 인돌로카르바졸 유도체는 상기 연결부를 사이에 두고 비대칭적인 구조이며, 이에 따라 발광층의 아모퍼스성이 향상되고, 전술한 바와 같은 막질의 안정성이 향상될 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 연결부L이 단일 결합일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자는 연결부L이 단일 결합인 인돌로카르바졸 유도체를 사용함으로써, 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제되고, 아모퍼스성이 향상되며, 발광층의 호스트 재료에 사용되는 경우, 발광층의 막질 안정성이 향상될 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자는 연결부L의 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리와 결합됨으로써, 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제되고, 아모퍼스성이 향상되며, 이에 따라 발광층의 호스트 재료에 쓰이는 경우, 발광층의 막질 안정성이 향상될 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자는 연결부L의 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함된 벤젠 고리와 결합됨으로써, 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제되고, 아모퍼스성이 향상되며, 이에 따라 발광층의 호스트 재료에 사용되는 경우, 발광층의 막질 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 고효율, 장수명의 유기 전계 발광 소자 및 그것을 실현하는 인돌로카르바졸 유도체를 포함하는 유기 전계 발광 소자용 호스트 재료를 제공할 수 있다. 또한, 아모퍼스성이나 성막 시의 막질 안정성, 캐리어 수송성을 향상시킨 인돌로카르바졸 유도체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 비대칭한 인돌로카르바졸 이중체를 발광층의 호스트 재료에 사용함으로써, 고효율, 장수명의 유기 전계 발광 소자가 실현가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 대해서 설명한다. 단, 본 발명의 인돌로카르바졸 유도체 및 그것을 포함하는 유기 전계 발광 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 인돌로카르바졸 유도체의 일반식은 A-L-B로 표시된다. 여기에서, A 및 B은 하기 화학식 3의 식 (13) 내지 (18)로 나타내는 인돌로카르바조릴기 중의 어느 하나이다.
[화학식 3]
Figure pat00005
(13) (14) (15)
Figure pat00006
(16) (17) (18)
상기 식에 있어서, L은 연결부로서, 단일 결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택된다. 식(13) 내지 (18)에 있어서, Ar1 내지 Ar12은 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, R는 수소, 탄소수 20 이하의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 연결부이다.
본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부를 사이에 두고 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기가 비대칭 구조를 갖는 인돌로카르바졸 이중체이다. 인돌로카르바졸 골격에는, 식(13) 내지 (18)로 나타내는 6개의 구조가 알려져 있다. 따라서, 일 실시 형태에 있어서, 식(13) 내지 (18)로 나타내는 6종류의 인돌로카르바졸 골격으로부터, 상이한 구조를 갖는 2개를 선택함으로써 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체를 형성할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태로서, A와 B로서, 식(13) 내지 (18)로 나타내는 6종류의 인돌로카르바졸 골격으로부터 같은 구조를 갖는 인돌로카르바조릴기를 선택할 수 있다. 이 경우, Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 다르거나/다르고, R의 수 및/또는 종류가 서로 다르거나/다르고, 연결부와 결합하는 부위가 서로 다르게 선택할 수 있다. 이에 따라, 연결부를 사이에 두고 비대칭한 구조를 갖는 인돌로카르바졸 이중체가 형성될 수 있다. 즉, A와 B의 인돌로카르바졸 골격이 동일한 경우 각각의 인돌로카르바조릴기의 Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 다르거나, 치환하는 R의 수나 종류가 서로 다르게 함으로써, 연결부를 사이에 두고 비대칭 구조가 형성될 수 있. 또한, 각각의 인돌로카르바조릴기에 있어서, 연결부와 결합하는 부위가 서로 다르게 함으로써, 연결부를 사이에 두고 비대칭 구조가 형성될 수 있다. 또한, 이들을 조합시키는 경우, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 연결부를 사이에 두고 비대칭 구조가 형성 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 연결부가 단일 결합이면, 2개의 인돌로카르바조릴기의 거리가 가까워 지기 때문에, 2개의 인돌로카르바조릴기가 이루는 두 면 사이의 각도가 커진다. 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 관계되는 인돌로카르바졸 유도체는 그 평면성이 저하하고, 인돌로카르바졸 유도체끼리의 스택킹 효과가 억제될 수 있다. 따라서, 일 실시 형태로서, 연결부를 단일 결합으로 하는 것이나, 인돌로카르바졸끼리를 직접 결합시킴으로써, 인돌로카르바졸 유도체의 아모퍼스성이 향상되고, 발광층의 호스트 재료로 사용되면 전술한 바와 같이 발광층의 막질의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 일 예로서, 하기 화학식 4로 표시되는 물질이다.
[화학식 4]
Figure pat00007
(19) (20)
Figure pat00008
(21) (22)
Figure pat00009
(23) (24)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인돌로카르바졸 유도체의 예는, 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00010
또한, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체의 예는, 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00011
(29) (30)
Figure pat00012
(31) (32)
Figure pat00013
(33) (34)
Figure pat00014
(35) (36)
Figure pat00015
(37) (38)
본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 상술한 화학구조를 가짐으로써, 유기 전계 발광 소자에 있어서 고효율, 장수명의 발광층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체에서는, 연결부를 사이에 두고 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기가 비대칭한 구조를 가짐으로써, 발광층의 호스트 재료로 사용시 아모퍼스성이 향상되고, 발광층의 열안정성이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는 정공 수송층을 형성하는 재료로서 사용하는 것도 가능하다.
유기 전계 발광 소자
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자용 정공 수송 재료를 사용한 유기 전계 발광 소자에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)을 나타내는 모식도이다. 유기 전계 발광 소자(100)은, 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.
기판(102)은, 예를 들면, 투명 유리 기판이나, 실리콘 등으로부터 이루어지는 반도체 기판 수지 등의 유연한 기판일 수 있다. 또한, 성막 방법은 진공 성막 방법의 이외, 각종 도포 성막 등 각종 양극(104)은, 기판(102) 위에 배치되고, 산화 인듐 주석(ITO)이나 인듐 아연산화물(IZO) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 정공 주입층(106)은, 양극(104) 위에 배치되고, 예를 들면, 4,4',4"-트리스 (N-1-나프틸 -N-페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris (N-1-naphtyl-N-phenylamino) triphenylamine ; 1-TNATA), 4,4-비스-(N,N -디(3-톨릴)아미노)-3,3-디메틸비페닐 (4,4-Bis-(N,N -di(3-tolyl)amino)-3,3-dimethylbiphenyl ; HMTPD) 등을 포함한다. 정공 수송층(108)은, 정공 주입층(106) 위에 배치되고, α -NPD(N,N'-Di-[(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine ; NPB), TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TACP(4,4'-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), 트리페닐아민 4량체, HMTPD 등을 사용하여 형성된다. 발광층(110)은, 정공 수송층(108) 위에 배치되고, 본 발명에 따른 호스트 재료에 N,N,N',N'-테트라페닐벤지딘(N,N,N',N'-Tetraphenylbenzidine; TPB)이나 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(Tris(2-phenylpyridinato) iridium (III) ;Ir(ppy)3) 등을 도핑하여 형성할 수 있다. 전자 수송층(112)은, 발광층(110) 위에 배치되고, 예를 들면, 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium; Alq3)을 포함하는 재료에 의해 형성된다. 전자 주입층(114)은, 전자 수송층(112) 위에 배치되고, 예를 들면, 불화 리튬(LiF)을 포함하는 재료에 의해 형성된다. 음극(116)은, 전자 주입층(114) 위에 배치되고, Al 등의 금속이나 산화 인듐 주석(ITO)이나 인듐 아연산화물(IZO) 등의 투명 재료에 의해 형성된다. 또한, 상기 박막은, 진공 증착, 스퍼터, 각종 도포 등 재료에 응한 적절한 성막 방법을 선택함으로써, 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서는, 상술한 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체를 호스트 재료에 사용함으로써, 고효율, 장수명의 발광층이 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, TFT를 사용한 액티브 매트릭스의 유기 EL 발광 장치에도 적용할 수 있다.
실시예
제조 방법
상술한 본 발명에 따른 인돌로카르바졸 유도체는, 예를 들면, 하기한 화학식 7과 같이 합성할 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00016

화합물C의 합성
요드 형 화합물A (5.00 g, 8.94 mmol), 인돌로카르졸(화합물B) (3.12 g, 9.39 mmol), 아스트산 팔라듐 (60.2 mg, 0.268 mmol), 탄산 루비듐 (6.19g, 2.68 mmol)을, 크실렌300 mL에 투입하고, 질소 가스 분위기 하로 만든 후, t-부틸포스핀(1.5M in Xylenes, 0.358 mL, 0.536 mmol)을 첨가하고, 교반하면서 48시간 동안 환류 가열하였다. 반응액을 냉각하고, 물을 투입한 후, 클로로포름으로 추출하고, 유기층을 물, 포화 식염수로 순차 세정한 후, 무수황산 마그네슘으로 건조하였다. 얻어진 유기층을, 여과 및 농축하고, 플래시 크로마토그래피(시클로헥산/톨루엔=5/1?1/1)로 정제하여 화합물C (2.51g, 3.40 mmol, 수율 38%)을 얻었다.
합성한 화합물은 질량스펙트럼을 측정함으로써 식별하였다.
상술한 바와 같은 제조 방법을 사용하여, 실시예 1의 화합물을 얻었다. 또한, 비교예 1을 준비하였다. 실시예 1과 비교에 1은 하기 화학식 8에 표시되었다.
[화학식 8]
Figure pat00017
실시예 1 비교예 1
실시예 1 및 비교예 1을 발광층의 호스트 재료로서 사용하여, 상술한 유기 전계 발광 소자를 형성하였다. 본 실시예에 있어서는, 기판(102)에는 투명 유리 기판을 사용하고, 150nm의 막 두께의 ITO로 양극(104)을 형성하고, 60nm의 막 두께의 1-TNATA로 정공 주입층(106)을 형성하고, 30nm의 막 두께의 HMTPD로 정공 수송층(108)을 형성하고, 실시예 1 및 비교예 1의 호스트 재료에 Ir(ppy)3을 20% 도프한25nm의 막 두께의 발광층(110)을 형성하고, 25nm의 막 두께의 Alq3로 전자 수송층(112)을 형성하고, 1nm의 막 두께의 LiF로 전자 주입층(114)을 형성하고, 100nm의 막 두께의 Al로 음극(116)을 형성하였다.
작성한 유기 전계 발광 소자에 대해서, 전압, 발광 효율 및 반감 수명을 평가하였다. 또한, 발광 효율은 10mA/cm2, 반감 수명은 초기 휘도 1,000cd/m2에 있어서의 반감 시간을 나타낸다. 평가 결과는 표 1에 표시되었다.
전압(V) 발광 효율(cd/A) 반감 수명(시간)
실시예 1 4.2 32.1 2,900
비교예 1 4.9 29.4 1,050
표 1을 참조하면, 실시예 1의 화합물은 비교예 1의 화합물에 비하여 낮은 전압으로 유기 전계 발광 소자를 구동시켰다. 또한, 발광 효율에 있어서, 실시예 1의 화합물은 비교예 1보다도 높은 발광 효율을 실현하였다. 반감 수명에 있어서 실시예 1의 화합물은 비교예 1에 비하여 상당히 긴 수명을 나타냈다. 이는 실시예 1의 화합물이, 연결부를 사이에 두고 비대칭적인 2개의 인돌로카르바조릴기가 배치된 구조를 가짐으로써, 성막 시에 전술한 바와 같은 향상된 막질 안정성을 가지기 때문이며 2개의 인돌로카르바졸부에 있어서의 기능 분리에 따라 대칭 구조의 인돌로카르바졸 유도체에 비해 발광 수명의 열화가 억제되었기 때문이라 추측된다.
100 : 유기 EL 소자 102 : 기판
104 : 양극 106 : 정공 주입층
108 : 정공 수송층 110 : 발광층
112 : 전자 수송층 114 : 전자 주입층
116 : 음극

Claims (14)

  1. A-L-B로 나타내는 구조를 갖고, 상기 A 및 B은 하기 화학식 1의 식 (1) 내지 (6)로 표시되는 인돌로카르바조릴기 중의 하나인 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
    [화학식 1]
    Figure pat00018

    (1) (2) (3)
    Figure pat00019

    (4) (5) (6)
    상기 L은 연결부로서, 단일 결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택된다. 식(1) 내지 (6)에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar12은 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, 상기 R는 수소, 탄소수 20 이하의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 상기 연결부이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는 상기 연결부를 사이에 두고, 상기 식 (1) 내지 (6) 중 서로 다른 것으로 선택되어 비대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는 상기 식 (1) 내지 (6)로부터 인돌로카르바조릴기가 선택되었을 때에, 상기 Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 다르거나, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 다르거나, , 상기 연결부와 결합하는 부위가 서로 다른 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결부 L이 단일 결합인 것을 특징으로 하는 인도로카르바졸 유도체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부는 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합된 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합된 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부L이 단일 결합인 것을 특징으로 하는 인돌로카르바졸 유도체.
  8. A-L-B로 나타내는 구조를 갖고, 상기 A 및 B은 하기 화학식 2의 식 (7) 내지 (12)로 표시되는 인돌로카르바조릴기 중의 어느 하나의 인돌로카르바졸 유도체를 포함하는 발광층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 2]
    Figure pat00020

    (7) (8) (9)
    Figure pat00021

    (10) (11) (12)
    상기 L은 연결부로서, 단일 결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 선택된다. 식(7) 내지 (12)에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar12은 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, 상기 R는 수소, 탄소수 20 이하의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 상기 연결부이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는 상기 연결부를 사이에 두고, 상기 식 (7) 내지 (12) 중 서로 다른 것으로 선택되어 비대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 A에 위치하는 인돌로카르바조릴기와 상기 B에 위치하는 인돌로카르바조릴기는, 상기 식 (7) 내지 (12)로부터 인돌로카르바조릴기가 선택되었을 때에, 상기 Ar1 내지 Ar12의 종류가 서로 다르거나, 상기 R의 수 및/또는 종류가 서로 다르거나, 상기 연결부와 결합하는 부위가 서로 다른 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연결부L이 단일 결합인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단일 결합의 적어도 한 쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단일 결합의 양쪽의 결합 단부가, 인돌로카르바졸 골격에 포함되는 벤젠 고리에 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결부L이 단일 결합인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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