KR20160073287A - 카르바졸 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료, 및 유기 일렉트로루미네센스 소자 - Google Patents

카르바졸 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료, 및 유기 일렉트로루미네센스 소자 Download PDF

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Abstract

하기의 화학식 1로 표시되는 카르바졸 화합물, 이를 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료 및 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공하며, 일 실시예의 카르바졸 화합물은 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00035

Description

카르바졸 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료, 및 유기 일렉트로루미네센스 소자{CARBAZOLE COMPOUND, MATERIAL FOR ORGANIC ELECTROLUMINENSENCE DEVICE, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 카르바졸 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료 및 유기 일렉트로루미네센스 소자에 관한 것이다.
최근, 유기 일렉트로루미네센스(Organic Electroluminescence: 유기 EL) 표시 장치의 개발이 진행되고 있다. 또한, 유기 EL 표시 장치에 사용되는 자발광형의 발광 소자인 유기 EL 소자(Organic Electroluminescence Device)의 개발도 활발하게 행해지고 있다.
유기 EL 소자의 구조로서는 예를 들어, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 순서대로 적층한 구조가 알려져 있다. 이와 같은 유기 EL 소자에서는 먼저, 양극 및 음극으로부터 주입된 정공 및 전자가 발광층 중에 있어서 재결합함으로써, 여기자를 생성하고, 이어서, 생성된 여기자가 기저 상태로 천이함으로써, 발광이 행해진다.
여기서, 유기 EL 소자의 성능을 향상하기 위해, 각 층의 재료로서 여러 가지 화합물이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 내지 4에는 유기 EL 소자의 정공 수송 재료로서 사용 가능한 카르바졸(carbazole) 화합물이 개시되어 있다.
WO 2005-090512 A WO 2009-061156 A WO 2011-102112 A WO 2011-024451 A
그러나 특허문헌 1 내지 4에 개시된 카르바졸 화합물을 사용한 유기 EL 소자는 발광 효율이 불충분하다라는 문제가 있었다.
여기서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적은 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능한, 신규하고 또한 개량된 카르바졸 화합물, 그 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료, 및 그 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 소정의 관점에 의하면, 하기 화학식 1로 나타내어지는 카르바졸 화합물이 제공된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R7은 서로 독립적이며, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴기, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적이며, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
L1 및 L2는 서로 독립적이며, 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 아릴렌기이다.
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 2에 표시된 연결기들 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 혹은 무치환의 하기의 화학식 3에 표시된 연결기들 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 L1 및 L2 중의 적어도 하나는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 4에 표시된 연결기등 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적이며, 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 5에 표시된 어느 하나의 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00005
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 Ar1 내지 Ar4의 고리 형성 탄소수는 14 이하일 수 있다.
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 R1 내지 R7은 서로 독립적이며, 수소 원자, 불소 원자, 시아노기, 메틸기 또는 페닐기일 수 있다.
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 카르바졸 화합물의 분자량은 500 이상 1000 이하일 수 있다.
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 카르바졸 화합물은 하기에서 나타내는 화합물 1, 2, 9, 11 내지 13 중의 어느 하나일 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00006
이 관점에 의하면, 이와 같은 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기의 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료가 제공된다.
이 관점에 의하면, 이와 같은 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료를 사용한 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 복수의 적층막; 을 포함하고, 상기 복수의 적층막 중 적어도 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00007
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R7은 서로 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴기, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
L1 및 L2는 서로 독립적으로, 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 아릴렌기이다.
상기 복수의 적층막은 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층은 상기 화학식 1의 상기 카르바졸 화합물을 포함할 수 있다.
이 관점에 의하면, 발광 효율이 향상된 유기 EL 소자가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 유기 EL 소자의 일 예를 나타내는 모식도이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써, 중복 설명을 생략한다.
<1. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물>
먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물이다.
[화학식 1]
Figure pat00008
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R7은 서로 독립적이며, 수소 원자, 할로겐(halogen) 원자, 하이드록실(hydroxyl)기, 시아노(cyano)기, 니트로(nitro)기, 알콕시(alkoxy)기, 아릴옥시(aryloxy)기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴(silyl)기, 치환 또는 무치환의 알킬(alkyl)기, 치환 또는 무치환의 아릴(aryl)기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴(heteroaryl)기이고,
Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적이며, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
L1 및 L2는 서로 독립적이며, 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 아릴렌(arylene)기이다.
본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 화학식 1로 표시된 바와 같이, 아릴아미노기가 직접 또는 링커(linker)를 통해 카르바졸 고리의 4 위치 및 9 위치에 치환된 화합물이고, 유기 EL 소자의 정공 수송 재료로서 적합하게 사용될 수 있다.
구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에서는, 아릴아미노기가 카르바졸 고리의 4 위치 및 9 위치에 치환하고 있기 때문에, HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 및 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 밴드 갭(band gap)이 커지게 된다. 이것에 의해, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 정공 수송 능력 및 발광층으로부터 정공 수송층 측으로의 전자 유입을 억제하는 기능(전자 저지 능력)이 향상되기 때문에, 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에서는, 아릴아미노(arylamino)기가 카르바졸 고리의 9 위치에 치환하고 있기 때문에, 질소 원자의 고립 전자 쌍끼리의 전자 반발에 의해 LUMO의 에너지(energy) 준위가 낮아진다(에너지 준위의 절대값이 작다). 이것에 의해, 전자 저지 능력이 향상되기 때문에, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 발광층으로부터 정공 수송층 측으로 유입하는 전자의 양을 감소시키고, 발광에 기여하지 않는 무효한 전류를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에서는, 아릴아미노기가 카르바졸 고리의 4 위치에 치환하고 있기 때문에, 입체 장해(Steric Hindrance)에 의해 카르바졸 고리와 아릴아미노기와의 비틀림 각이 커진다. 이것에 의해, HOMO 및 LUMO의 밴드 갭이 확대되기 때문에, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 발광층에서 발생한 여기자가 정공 수송층 측으로 유입되는 것을 효율적으로 저지하고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 정공 수송 재료로서 바람직한 특성을 갖기 때문에, 유기 EL 소자의 발광층과 양극 사이에 배치된 층 중 적어도 하나 이상에 포함되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 유기 EL 소자의 정공 수송층에 포함되는 것이 바람직하다.
특히, 청색 발광의 유기 EL 소자에서는, 정공 수송층에 대하여 보다 높은 정공 수송 능력 및 전자 저지 능력이 요구되고 있다. 그러므로 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 청색 발광의 유기 EL 소자에서 보다 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 전자 저지 능력을 효과적으로 발현시키기 위해서는, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 발광층 근방에 있는 층에 포함되는 것이 바람직하고, 발광층과 인접하는 층에 포함되는 것이 보다 바람직하다.
단, 유기 EL 소자에 있어서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물이 포함되는 층은 상기 예시에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 유기 EL 소자의 양극 및 음극 사이에 삽입된 유기층 중의 어느 하나에 포함될 수 있다.
여기서, 화학식 1의 L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 또는 하기의 화학식 2에 표시된 치환 또는 무치환의 연결기들 중 하나인 것이 바람직하다. 즉, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 하기의 화학식 2의 구조식으로 표시되는 무치환의 어느 하나의 연결기, 또는, 하기 화학식 2의 구조식으로 표시되며 임의의 치환기로 치환된 어느 하나의 연결기인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00009
또한, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 또는 하기의 화학식 3에 표시된 치환 또는 무치환의 연결기들 중 어느 하나인 것이 보다 바람직하다. 즉, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 하기의 화학식 3의 구조식들로 표시된 무치환의 어느 하나의 연결기, 또는, 하기 화학식 3으로 표시되며 임의의 치환기로 치환된 어느 하나의 연결기인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pat00010
또한, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 단결합, 또는 카르바졸 고리에 대한 결합의 위치와 아릴아미노기에 대한 결합의 위치가 파라(para) 배위로 되어 있는 연결기인 것이 가장 바람직하다. 구체적으로는, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 하기의 화학식 4에 표시된 치환 또는 무치환의 어느 하나의 연결기일 수 있다. 즉, L1 및 L2 중의 적어도 하나는 하기의 화학식 4의 구조식으로 표시된 무치환의 어느 하나의 연결기, 또는, 하기의 화학식 4의 구조식으로 표시되며 임의의 치환기로 치환된 어느 하나의 연결기일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00011
L1 및 L2 중의 적어도 하나가 상술한 바와 같은 연결기 또는 단결합인 경우, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에서는, 카르바졸 고리와 아릴아미노기와의 비틀림 각이 더 증대된다. 이것에 의해, HOMO 및 LUMO의 밴드 갭이 더 확대되기 때문에, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 정공 수송 능력 및 전자 저지 능력을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 화학식 1에 있어서, Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 하기의 화학식 5에 표시된 치환 또는 무치환의 어느 하나의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 것이 바람직하다. 즉, Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 하기의 화학식 5의 구조식으로 표시되는 어느 하나의 무치환의 아릴기 또는 헤테로아릴기, 또는 임의의 치환기로 치환된 어느 하나의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
[화학식 5]
Figure pat00012
Ar1 내지 Ar4가 상술한 바와 같은 치환기인 경우, 일 실시예에 따른 카르바졸 화합물의 정공 수송 능력을 더 향상시킬 수 있어 이를 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율도 더 향상시킬 수 있다.
또한, Ar1 내지 Ar4는 고리 형성 탄소수 14 이하의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 페닐(phenyl)기, 비페닐(biphenyl)기 및 나프틸(naphthyl)기 중의 어느 하나일 수 있다.
이것은 카르바졸 화합물의 분자량이 과도하게 커진 경우, 증착 프로세스(process)에 있어서 성막성이 저하될 가능성이 있기 때문이다. 따라서, Ar1 내지 Ar4는 분자량이 작은 치환기인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 고리 형성 탄소수 14 이하의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 것이 바람직하다. 또한, Ar1 내지 Ar4의 고리 형성 탄소수의 하한 값은 특별히 제한되지 않지만, 아릴기이면 6 이상, 헤테로아릴기이면 1 이상일 수 있다.
또한, 일 실시예의 카르바졸 화합물의 분자량은 500 이상 1000 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물의 분자량이 1000을 초과하는 경우, 상술한 바와 같이, 증착 프로세스에 있어서 성막성이 저하되는 가능성이 있기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물의 분자량이 500 미만인 경우, 내열성이 저하하기 때문에, 바람직하지 않다.
또한, 화학식 1에 있어서, R1 내지 R7은 서로 독립적이며, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴기, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기 등의 모든 치환기일 수 있다. 구체적으로는, R1 내지 R7은 서로 독립하여, 수소 원자, 불소 원자, 시아노기, 메틸기, 또는 페닐기일 수 있다.
상술한 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물의 구체적인 예인 화합물 1 내지 화합물 28의 구조식을 하기의 화학식 6 내지 화학식 7에 나타낸다. 또한, 이하에 나타내는 화합물 1 내지 화합물 28 중, 예를 들어, 화합물 1, 2, 9, 11 내지 13이 정공 수송 재료로서 바람직하다. 단, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물이 이하의 화합물로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 6]
Figure pat00013
[화학식 7]
Figure pat00014
이상에서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에 대하여 상세히 설명하였다. 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 매우 큰 밴드 갭을 갖기 때문에, 높은 정공 수송 능력 및 전자 저지 능력을 가질 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물을 정공 수송 재료로서 사용함으로써, 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 아릴기라 함은 예를 들어, 페닐(phenyl)기, 비페닐(biphenyl)기, 터페닐(terphenyl)기, 나프틸(naphthyl)기, 안트릴(anthryl)기, 페난트레닐(phenanthrenyl)기, 플루오레닐(fluorenyl)기, 인데닐(indenyl)기, 피레닐(pyrenyl)기, 플루오란테닐(fluoranthenyl)기, 트리페닐레닐(triphenylenyl)기 등을 나타낸다. 또한, 아릴렌기라 함은 전술한 아릴기로부터 하나의 수소를 더 치환한 2 가기를 나타낸다.
또한, 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기라 함은 예를 들어, 피라디닐(pyrazinyl)기, 피롤릴(pyrrolyl)기, 피리딜(pyridyl)기, 피리미딜(pyrimidyl)기, 피리다질(pyridazyl)기, 피라질(pyrazinyl)기, 퓨라닐(furanyl)기, 피라닐(pyranyl)기, 티에닐(thienyl)기, 퀴놀릴(quinolyl)기, 이소퀴놀릴(isoquinolyl)기, 벤조퓨라닐(benzofuranyl)기, 벤조티에닐(benzothienyl)기, 인돌릴(indolyl)기, 벤조옥사졸릴(benzoxazolyl)기, 벤조티아졸릴(benzothiazolyl)기, 퀴녹살릴(quinoxalyl)기, 벤조이미다졸릴(benzoimidazolyl)기, 피라졸릴(pyrazolyl)기, 테트라 졸릴(tetrazolyl)기, 이미다졸릴(imidazolyl)기, 옥사졸릴(oxazolyl)기, 이소옥사졸릴(isoxazolyl)기, 티아졸릴(thiazolyl)기, 이소티아졸릴(isothiazolyl)기, 카르바졸릴(carbazolyl)기, 디벤조퓨라닐(dibenzofuranyl)기, 및 디벤조티에닐(dibenzothienyl)기 등을 들 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 알킬기라 함은 예를 들어, 메틸(methyl)기, 에틸(ethyl)기, 프로필(propyl)기, 부틸(butyl)기, 옥틸(octyl)기, 데실(decyl)기, 펜타데실(pentadecyl)기 등의 직쇄 형상 알킬기 및 t-부틸기 등의 분지 형상 알킬기 등을 나타낸다.
일 실시예는 상술한 일 실시예들의 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료를 제공한다. 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료는 후술하는 일 실시예의 유기 일렉트로루미네센스 소자에서 전극 사이에 배치되는 복수의 유기층 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
<2. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자>
도 1을 참조하면서, 일 실시예의 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자에 대하여, 상세히 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자의 일 실시예를 나타내는 모식도이다.
일 실시예의 유기 일렉트로루미네센스 소자는 기판, 기판 상에 배치된 제 1 전극, 제 1 전극 상에 배치된 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 복수의 적층막을 포함하고, 복수의 적층막 중 적어도 하나는 상술한 일 실시예의 카르바졸 화합물을 포함할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 구체적으로 본 실시형태에 따른 유기 EL 소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 제 1 전극(120), 제 1 전극(120) 상에 배치된 정공 주입층(130), 정공 주입층(130) 상에 배치된 정공 수송층(140), 정공 수송층(140) 상에 배치된 발광층(150), 발광층(150) 상에 배치된 전자 수송층(160), 전자 수송층(160) 상에 배치된 전자 주입층(170) 및 전자 주입층(170) 상에 배치된 제 2 전극(180)을 포함한다.
본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 예를 들어, 정공 수송층(140)에 포함될 수 있다. 단, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물이 포함되는 층은 상기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 제 1 전극(120)과 제 2 전극(180) 사이의 어느 하나의 유기층에 포함될 수 있다.
기판(110)은 일반적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 글래스(glass) 기판, 반도체 기판, 또는, 투명한 플라스틱(plastic) 기판 등일 수 있다.
기판(110) 상에는 제 1 전극(120)이 형성된다. 제 1 전극(120)은 예를 들어, 양극이고, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물들 중 일 함수가 큰 것에 의해 투과형 전극으로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(120)은 투명하고, 도전성이 우수한 산화인듐주석(In2O3-SnO2:ITO), 산화인듐아연(In2O3-ZnO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 전극(120)은 상기 투명 도전막에 대해 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al) 등을 적층한 반사형 전극으로서 형성될 수 있다.
제 1 전극(120) 상에는, 정공 주입층(130)이 형성된다. 정공 주입층(130)은 제 1 전극(120)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 하는 기능을 구비한 층이고, 예를 들어, 10 nm 이상 150 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 정공 주입층(130)은 예를 들어, 하기의 화학식 8의 구조식들로 표시되는 화합물 등으로 형성될 수도 있다.
[화학식 8]
Figure pat00015
또한, 정공 주입층(130)은 공지의 정공 주입 재료로 형성될 수도 있다. 정공 주입층(130)을 형성하는 공지의 정공 주입 재료로서는 예를 들어, 트리페닐아민 함유폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-이소프로필-4´-메틸디페닐요오드늄테트라키스(펜타플루오로페닐)붕산염(PPBI), N, N´-디페닐-N, N´-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-비페닐-4, 4´-디아민(DNTPD), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌 화합물, 4, 4´, 4˝-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N, N´-디(1-나프틸)-N, N´-디페닐벤지딘(NPB), 4, 4´, 4˝-트리스{N, N디아미노}트리페닐아민(TDATA), 4, 4´, 4˝-트리스(N, N-2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA), 폴리아닐린/도데실(dodecyl)벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트(sulfonate))(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캠퍼(camphor)설폰산(Pani/CSA), 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌설포네이트(sulfonate))(PANI/PSS) 등을 예로서 들 수 있다.
정공 주입층(130) 상에는 정공 수송층(140)이 형성된다. 정공 수송층(140)은 정공을 수송하는 기능을 갖는 층이고, 예를 들어, 10 nm 이상 150 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 정공 수송층(140)은 복수의 층으로 형성될 수 있다.
여기서, 정공 수송층(140)은 일 실시예의 카르바졸 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물이 다른 층에 포함되는 경우, 정공 수송층(140)은 공지의 정공 수송 재료로 형성될 수 있다. 공지의 정공 수송 재료로서는, 예를 들어, 1, 1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC), N-페닐카르바졸(N-phenyl carbazole), 폴리비닐카르바졸(polyvinyl carbazole) 등의 카르바졸 유도체, N, N´-비스(3-메틸페닐)-N, N´-디페닐-[1, 1-비페닐]-4, 4´-디아민(TPD), 4, 4´, 4˝-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 및 N, N´-디(1-나프틸)-N, N´-디페닐벤지딘(NPB) 등을 예로서 들 수 있다.
정공 수송층(140)에는 발광층(150)이 형성된다. 발광층(150)은 형광, 인광 등에 의해 광을 방출하는 층이고, 예를 들어, 10 nm 이상 60 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 발광층(150)은 예를 들어, 도펀트(dopant) 재료 및 호스트(host) 재료의 혼합층으로 형성될 수도 있다. 구체적으로는, 발광층(150)은 도펀트 재료를 호스트 재료의 총 질량에 대해 0.1~50 질량%로 도프(dope)한 혼합층으로서 형성될 수 있다.
도펀트 재료로서는, 예를 들어, 하기의 화학식 9의 구조식들로 표시되는 화합물 등을 사용할 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00016
또한, 호스트 재료로서는 예를 들어, 하기의 화학식 10의 구조식으로 표시되는 화합물 등을 사용할 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00017
또한, 발광층(150)은 공지의 발광 재료에 의해 형성될 수 있다. 공지의 발광 재료로서는 예를 들어, 플루오란텐(fluoranthene) 유도체, 스티릴(styryl) 유도체, 피렌(pyrene) 유도체, 아릴아세틸렌(arylacetylene) 유도체, 플루오렌(fluorene) 유도체, 페릴렌(perylene) 유도체, 크리센(chrysene) 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 발광층(150)은 바람직하게는, 스티릴 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 또는 안트라센 유도체에 의해 형성될 수 있다.
예를 들어, 발광층(150)의 발광 재료는 하기의 화학식 11로 표시되는 안트라센 유도체를 사용하는 것도 가능하다.
[화학식 11]
Figure pat00018
상기 화학식 11에 있어서, Ar5는 서로 독립하여, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 이상 50 이하의 알킬(alkyl)기, 치환 또는 무치환의 고리 형성 탄소수 3 이상 50 이하의 시클로알킬(cycloalkyl)기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 이상 50 이하의 알콕시(alkoxy)기, 치환 또는 무치환의 탄소수 7 이상 50 이하의 아랄킬(aralkyl)기, 치환 또는 무치환의 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 아릴옥시(aryloxy)기, 치환 또는 무치환의 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 아릴티오(arylthio)기, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 이상 50 이하의 알콕시카르보닐(alkoxycarbonyl)기, 치환 또는 무치환의 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 아릴(aryl)기, 치환 또는 무치환의 고리 형성 원자수 5 이상 50 이하의 헤테로아릴(heteroaryl)기, 치환 또는 무치환의 실릴(silyl)기, 카르복실(carboxyl)기, 할로겐(halogen) 원자, 시아노(cyano)기, 니트로(nitro)기, 또는 하이드록실(hydroxyl)기이고, n은 1 이상 10 이하의 정수이다.
구체적으로 Ar5는 서로 독립하여 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 아세트나프테닐기, 플루오란테닐, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 퓨라닐기, 피라닐기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조퓨라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살릴(quinoxalyl)기, 벤조옥사졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조퓨라닐기, 및 디벤조티에닐기 등일 수 있다. 또한, 바람직하게는, Ar5는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 카르바졸릴기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티에닐기 등일 수 있다.
상기의 화학식 11로 표시되는 안트란센 유도체 화합물은 예를 들어, 하기의 화학식 12의 구조식들로 표시되는 화합물 a-1 내지 a-12일 수 있다. 단, 화학식 11로 표시되는 화합물이 하기의 화합물 a-1 내지 a-12에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 12]
Figure pat00019
또한, 발광층(150)은 예를 들어, 1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB),4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB),N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi) 등의 스티릴 유도체로 형성될 수 있다. 또한, 발광층(150)은 예를 들어, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene(TBPe) 등의 페릴렌 유도체로 형성될 수 있고, 1,1-dipyrene, 1,4-dipyrenylbenzene, 1,4-bis(N,N-diphenylamino)pyrene 등의 피렌 유도체로 형성될 수 있다. 단, 본 발명은 상기의 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
발광층(150) 상에는, 전자 수송층(160)이 형성된다. 전자 수송층(160)은 전자를 수송하는 기능을 구비한 층이고, 예를 들어, 15 nm 이상 50 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 전자 수송층(160)은 예를 들어, 하기의 화학식 13의 구조식들로 표시되는 화합물 등으로 형성될 수 있다.
[화학식 13]
Figure pat00020
또한, 전자 수송층(160)은 공지의 전자 수송 재료로 형성될 수 있다. 공지의 전자 수송 재료로서는 예를 들어, Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium(Alq3), 또는 함질소 방향 고리를 갖는 전자 수송 화합물 등을 들 수 있다. 함질소 방향 고리를 갖는 화합물의 구체예로서는, 예를 들어, 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene과 같은 피리딘(pyridine) 고리를 포함하는 화합물, 2,4,6-tris(3´-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine과 같은 트리아진(triazine) 고리를 포함하는 화합물, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene과 같은 이미다졸(imidazole) 유도체를 포함하는 화합물 등을 들 수 있다.
전자 수송층(160) 상에는 전자 주입층(170)이 형성된다. 전자 주입층(170)은 제 2 전극(180)으로부터의 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 구비한 층이고, 0.3 nm 이상 9 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 전자 주입층(170)은 전자 주입층(170)을 형성하는 재료로서 공지의 재료이면, 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층(170)은 리튬8-퀴놀리나토(Liq) 및 불화리튬(LiF) 등의 Li 착체, 염화나트륨(NaCl), 불화세슘(CsF), 산화리튬(Li2O), 또는 산화바륨(BaO) 등으로 형성될 수 있다.
전자 주입층(170) 상에는 제 2 전극(180)이 형성된다. 제 2 전극(180)은 예를 들어, 음극이고, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물들 중 일 함수가 작은 것으로 반사형 전극으로서 형성될 수 있다. 제 2 전극(180)은 예를 들어, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등의 금속, 또는 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등의 금속의 혼합물로 형성될 수도 있다. 또한, 제2 전극(180)은 상기 금속 재료의 20 nm 이하의 박막이나, 산화인듐주석, 산화인듐아연 등의 투명 도전성 막에 의해 투과형 전극으로서 형성될 수 있다.
또한, 상술한 각 층은 진공 증착법, 스퍼터(sputter) 법, 각종 도포법 등 재료에 따른 공지의 적절한 성막 방법에 의해 형성될 수 있다. 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(180) 사이에 배치된 각 유기층은 예를 들어, 각종 증착법, 각종 도포법 등으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(120) 및 제2 전극(180) 등의 각 금속층은 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법 등으로 형성될 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(100)의 일 실시예에 대해서 설명하였다. 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(100)는 화학식 1로 표시되는 카르바졸 화합물을 포함함으로써, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(100)의 적층 구조는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(100)는 공지의 다른 적층 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 유기 EL 소자(100)는 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 전자 수송층(160) 및 전자 주입층(170) 중 1 층 이상을 구비하지 않을 수도 있고, 또한, 다른 층을 더 구비할 수도 있다. 또한, 유기 EL 소자(100)의 각 층은 단층으로 형성될 수도 있고, 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
또한, 유기 EL 소자(100)는 3중항 여기자, 또는 정공이 전자 수송층(160)으로 확산하는 현상을 방지하기 위해, 정공 수송층(140)과 발광층(150) 사이에 정공 저지층을 구비할 수도 있다. 정공 저지층은 예를 들어, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 트리아졸(triazole) 유도체, 또는 페난트롤린(phenanthroline) 유도체 등에 의해 형성될 수 있다.
<3. 실시예>
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물, 및 그 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자에 대하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 어디까지나 일 예로서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물 및 유기 EL 소자가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[3.1. 카르바졸 화합물의 합성]
먼저, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물의 합성 방법에 대해서, 상기에서 예시한 화합물 12 및 15의 합성 방법을 나타내어 구체적으로 설명한다. 단, 이하에 설명하는 합성 방법은 어디까지나 일 예로서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물의 합성 방법이 하기의 예에 한정되지 않는다.
(3.1.1. 화합물 12의 합성)
이하의 수순에 의해, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물인 화합물 12를 합성하였다.
먼저, 아르곤(Ar) 분위기 하에서, 500 mL의 3구 플라스크(flask)에, 4-브로모-9H-카르바졸(4-bromo-9H-carbazole)(3.16g),4-(디페닐아미노)페닐보론산피나콜에스테르(4-(diphenylamino)phenylboronic acid pinacol ester)(4.77g), 톨루엔(toluene)(225 ml), 인산칼륨(K3PO4)(4.9g), 테트라키스(트리페닐포스핀)파라듐(0)(Pd(PPh3)4)(0.93g), 에탄올(ethanol)(18 ml), 물(30 ml)을 순서대로 가하고, 90에서 10 시간 가열 환류 하였다. 얻어진 고체를 플러시 컬럼 크로마토그래피(flash column chromatography)에 의해 정제하고, 흰색 고체인 중간체 1을 얻었다(4.8g, 수율 92%).
다음에, 아르곤 분위기 하에서, 500 mL의 3구 플라스크에, 상기에서 합성한 중간체 1(4.8g), (3-브로모비페니릴)디페닐아민((3-bromobiphenylyl)diphenylamine)(5.3g), 톨루엔(200 ml), 트리스(디벤질리덴아세톤)디파라듐(0)(Pd2(dba)3)(0.27g), 나트륨-t-부톡시드(t-BuONa)(6.9g), 건조 톨루엔(250 ml), 트리(t-부틸)포스핀(tri(t-buthyl)phosphine) 2M 톨루엔 용액(0.9 ml)을 순서대로 첨가한 후, 60에서 12 시간 교반 하였다. 반응 혼합물에 물을 더하여 디클로로메탄(dichloromethane)으로 추출하고, 추출한 유기층을 증발 건조 고체화하였다. 얻어진 고체를 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 백색 고체 화합물 12를 얻었다(4.3g, 수율 50%).
얻어진 목적 화합물에 대해, 1HNMR(1H Nuclear Magnetic Resonance) 측정(300MHz,CDCl3, ppm) 하였으며, 측정된 케미칼 쉬프트(chemical shift) 값(δ)은 7.0-7.2(m, 5H), 7.2-7.38(m, 15H),7.4-7.45(m,3H),7.46-7.56(m,5H),7.64(t,1H),7.69(dt,1H),7.74(d,1H),7.77(t,1H)이었다. 또한, 얻어진 목적 화합물에 대해, FAB-MS(Fast Atom Bombardment-Mass Spectrometry) 측정하였으며, 측정된 분자량은 729이었다. 이들의 결과로부터, 얻어진 목적 화합물이 화합물 12인 것을 확인할 수 있었다.
(3.1.2. 화합물 15의 합성)
이하의 수순에 의해, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물인 화합물 15를 합성하였다.
먼저, 중간체 1의 합성과 동일한 방법으로, 4-브로모-9H-카르바졸(3.16g)과, 3-(디페닐아미노)페닐보론산 피나콜에스테르(4.77g)를 합성하고, 흰색 고체의 중간체 2를 (4.9g, 수율 94%) 얻었다.
다음에, 아르곤 분위기 하에서, 500 mL의 3구 플라스크에, 상기에서 합성한 중간체 2(4.8g),(4-브로모페닐)디페닐아민((4-bromophenyl)diphenylamine)(4.3g), 톨루엔(200 ml), 트리스(디벤질리덴아세톤)디파라듐(0)(0.27g), 나트륨-t-부톡시드(6.9g), 건조 톨루엔(250 ml), 트리(t-부틸)포스핀 2M 톨루엔 용액(0.9 ml)을 순서대로 더한 후, 60 에서 12 시간 교반 하였다. 반응 혼합물에 물을 더하여 디클로로메탄으로 추출하고, 추출한 유기층을 증발 건조 고체화하였다. 얻어진 고체를 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 백색 고체의 화합물 15를 얻었다(4.7g, 수율 60%).
얻어진 목적 화합물은 화합물 12와 마찬가지로, 1HNMR 측정 및 FAB-MS 측정을 행하였다. FAB-MS 측정에 의해 측정된 분자량은 653이었다. 이들의 결과로부터, 얻어진 목적 화합물이 화합물 15인 것을 확인할 수 있었다.
[3.2. 유기 EL 소자의 제작]
이어서, 진공 증착법을 사용하여, 이하의 수순으로 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물을 포함하는 청색 발광의 유기 EL 소자를 제작하였다.
(3.2.1. 실시예 1)
우선 패터닝(patterning)한 후, 세정 처리를 실시한 ITO-유리 기판에 자외선 및 오존(O3)에 의한 표면 처리를 행하였다. 또한, ITO-글래스 기판에 있어서 ITO 막(제 1 전극)의 막 두께는 150 nm 이었다. 표면 처리가 완료된 기판을 유기층 성막용 증착기에 투입하고, 10-4Pa~10-5Pa의 진공도로, 정공 주입층, 정공 수송층(HTL), 발광층, 및 전자 수송층을 순서대로 증착하였다.
정공 주입층은 4,4´, 4˝-트리스(N,N-2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA)으로 막 두께 60 nm로 형성하였다. 정공 수송층(Hole Transfer Layer:HTL)은 상기에서 합성한 화합물 12로 막 두께 30 nm 형성하였다. 또한, 발광층은 호스트 재료로서 9,10-디(2-나프틸)안트라센(ADN)을 사용하고, 도펀트 재료로서, 2,5,8,11-테트라-t-부틸페릴렌(TBP)을 사용하여 막 두께 25 nm로 형성하였다. 또한, 도펀트 재료의 도프(dope) 량은 호스트 재료의 총 질량에 대해 3 질량%로 하였다. 또한, 전자 수송층은 Alq3로 막 두께 25 nm로 형성하였다.
이어서, 금속 성막용 증착기로 기판을 옮기고, 10-4Pa~10-5Pa의 진공로 전자 주입층, 및 제2 전극을 증착하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 전자 주입층은 LiF로 막 두께 1 nm로 형성하고, 제 2 전극은 알루미늄(Al)으로 막 두께 100 nm로 형성하였다.
(3.2.2. 실시예 2)
정공 수송층(HTL)을 화합물 15로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작하였다.
하기 화학식 14에는 화합물 12 및 화합물 15의 구조를 확인하기 위해 나타내었다.
[화학식 14]
Figure pat00021
화합물 12 화합물 15
(3.2.3. 비교예 1)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c1로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c1은 카르바졸 고리의 3 위치에만 아릴아미노기가 치환된 화합물이다.
(3.2.4. 비교예 2)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c2로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c2는 카르바졸 고리의 4 위치에만 아릴아미노기가 치환된 화합물이다.
(3.2.5. 비교예 3)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c3로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c3은 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물에 대해, 아릴아미노기의 치환 위치가 카르바졸 고리의 3 위치 및 9 위치인 점이 다른 화합물이다.
[화학식 15]
Figure pat00022
화합물 c1 화합물 c2 화합물 c3
[3.3. 평가 결과]
제작한 실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 3에 따른 유기 EL 소자의 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 또한, 제작한 유기 EL 소자(100)의 전계 발광 특성의 평가에는 하마마츠 포토닉스(HAMAMATSU Photonics)사 제 C9920-11 휘도 배향 특성 측정 장치를 사용하였다. 또한, 하기의 표 1로 나타내는 결과는 전류 밀도 10 mA/cm2에서 측정하였다.
HTL 구동 전압[V] 발광 효율(cd/A)
실시예 1 화합물 12 7.9 7.1
실시예 2 화합물 15 8.1 6.9
비교예 1 화합물 c1 7.5 5.2
비교예 2 화합물 c2 8.1 6.2
비교예 3 화합물 c3 7.8 4.7
표 1의 결과를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물을 HTL에 사용한 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 3에 대해, 구동 전압을 증가시키지 않고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
구체적으로는, 실시예 1 및 실시예 2는 카르바졸 고리의 9 위치에 아릴아미노기를 갖지 않는 화합물 c1 또는 c2를 HTL에 사용한 비교예 1 및 2와 비교하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2는 카르바졸 고리의 3 위치 및 9 위치에 아릴아미노기를 갖는 화합물 c3를 HTL에 사용한 비교예 3과 비교하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 카르바졸 고리의 4 위치 및 9 위치에 아릴아미노기를 가짐으로써, 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 상술한 화학식1로 표시되는 구조를 가짐으로써, 그 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 EL 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 카르바졸 화합물은 유기 EL 소자용 재료로서 적합하게 사용될 수 있고, 특히, 정공 수송 재료로서 보다 적합하게 사용될 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명의 속하는 기술의 분야에 있어서 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 착안하여 얻는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 해석된다.
100 : 유기 EL 소자 110 : 기판
120 : 제 1 전극 130 : 정공 주입층
140 : 정공 수송층 150 : 발광층
160 : 전자 수송층 170 : 전자 주입층
180 : 제 2 전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 카르바졸 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pat00023

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 내지 R7은 서로 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴기, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    L1 및 L2는 서로 독립적으로, 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 아릴렌기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 2에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 카르바졸 화합물.
    [화학식 2]
    Figure pat00024
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 3에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 카르바졸 화합물.
    [화학식 3]
    Figure pat00025
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 4에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 카르바졸 화합물.
    [화학식 4]
    Figure pat00026
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 5에 표시된 어느 하나의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 카르바졸 화합물.
    [화학식 5]
    Figure pat00027
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar4의 고리 형성 탄소수는 14 이하인 카르바졸 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R7은 서로 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 시아노기, 메틸기, 또는 페닐기 중 어느 하나인 카르바졸 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 카르바졸 화합물의 분자량은 500 이상 1000 이하인 카르바졸 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 카르바졸 화합물은 하기의 화학식 6에 표시된 화합물들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 카르바졸 화합물.
    [화학식 6]
    Figure pat00028
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 기재된 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상에 배치된 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 복수의 적층막; 을 포함하고,
    상기 복수의 적층막 중 적어도 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 1]
    Figure pat00029

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 내지 R7은 서로 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬 또는 아릴 치환 실릴기, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    L1 및 L2는 서로 독립적으로, 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 아릴렌기이다.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 적층막은 정공 수송층을 포함하고,
    상기 정공 수송층은 상기 화학식 1의 상기 카르바졸 화합물을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1의 상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 2에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 2]
    Figure pat00030
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1의 상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 단결합, 또는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 3에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 3]
    Figure pat00031
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1의 상기 L1 및 L2 중 적어도 하나는 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 4에 표시된 연결기들 중 어느 하나인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 4]
    Figure pat00032
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1의 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 독립적으로, 치환 또는 무치환의 하기의 화학식 5에 표시된 어느 하나의 아릴기 또는 헤테로아릴기인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 5]
    Figure pat00033
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 Ar1 내지 Ar4의 고리 형성 탄소수는 14 이하인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 R1 내지 R7은 서로 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 시아노기, 메틸기, 또는 페닐기 중 어느 하나인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 상기 카르바졸 화합물의 분자량은 500 이상 1000 이하인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 상기 카르바졸 화합물은 하기의 화학식 6에 표시된 화합물들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
    [화학식 6]
    Figure pat00034
KR1020150089905A 2014-12-15 2015-06-24 카르바졸 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자용 재료, 및 유기 일렉트로루미네센스 소자 KR102435418B1 (ko)

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