KR101794132B1 - Red color phosphorescent host material and Organic electroluminescent display device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 화학식으로 표시되며, A1 및 A2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질을 제공한다.
또한, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되며, Ar1 및 Ar2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질을 제공한다.
The present invention is represented by the following formula: wherein each of A 1 and A 2 is selected from a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material. A red phosphorescent host material for a light emitting device is provided.
In addition, the present invention is represented by the following formula: wherein each of Ar1 and Ar2 is selected from a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material A red phosphorescent host material for an organic electroluminescent device is provided.
Description
본 발명은 적색 인광 호스트 물질 및 이를 사용하는 유기전계발광소자에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 용해가 가능하며 휘도 및 발광효율이 뛰어난 적색 인광 호스트 물질 및 이를 포함하여 이루어지는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a red phosphorescent host material and an organic electroluminescent device using the same. More particularly, the present invention relates to a red phosphorescent host material capable of dissolving and having excellent brightness and luminous efficiency, and an organic electroluminescent device comprising the same.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED)라고도 불리는 유기전계발광소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다.In recent years, the demand for a flat display device having a small space occupancy has been increased due to the enlargement of the display device. The technology of the organic electroluminescent device, which is also called an organic light emitting diode (OLED) And several prototypes have already been announced.
유기 전계 발광 소자는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 발광물질층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 또한 유기 전계 발광(EL) 소자는 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 차세대 풍부한 색 디스플레이 소자로 많은 사람들의 많은 관심의 대상이 되고 있다. 여기서 유기전계발광소자를 제작하는 과정을 간단히 살펴보면,An organic electroluminescent device is a device that injects electric charge into a light emitting material layer formed between an electron injecting electrode (cathode) and a hole injecting electrode (anode) to form an electron and a hole. The device can be formed on a flexible transparent substrate such as a plastic substrate and can be driven at a lower voltage (10 V or less) than a plasma display panel or an inorganic electroluminescence (EL) It also has the advantage of low power consumption and excellent color. In addition, organic electroluminescence (EL) devices can display three colors of green, blue, and red, making them a next-generation rich color display device and attracting a lot of interest from many people. Here, the process of fabricating the organic electroluminescent device will be briefly described.
(1) 먼저, 투명기판 위에 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide; ITO)와 같은 물질을 증착하여 양극(anode)을 형성한다.(1) First, a material such as indium tin oxide (ITO) is deposited on a transparent substrate to form an anode.
(2) 상기 양극 상에 정공주입층(HIL:hole injecting layer)을 형성한다. 정공주입층은 주로 하기 화학식1-1로 표시되는 구리 프탈로시아닌 (copper phthalocyanine(CuPc))을 10nm 내지 30nm 두께로 증착하여 형성된다.(2) A hole injecting layer (HIL) is formed on the anode. The hole injection layer is mainly formed by depositing copper phthalocyanine (CuPc) represented by the following formula 1-1 to a thickness of 10 nm to 30 nm.
(3) 다음, 상기 정공주입층 상에 정공수송층(HTL: hole transport layer)을 형성한다. 이러한 정공수송층은 하기 화학식1-2로 표시되는 4,4'-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenylamino]-biphenyl (NPD)을 30nm 내지 60nm 정도 증착하여 형성된다.(3) Next, a hole transport layer (HTL) is formed on the hole injection layer. This hole transport layer is formed by depositing 4,4'-bis [N- (1-naphtyl) -N-phenylamino] -biphenyl (NPD)
(4) 다음, 상기 정공수송층 상에 발광물질층 (EML: emitting material layer)을 형성한다. 이때 필요에 따라 도펀트(dopant)를 첨가한다. (4) Next, an emitting material layer (EML) is formed on the hole transport layer. At this time, a dopant is added as needed.
예를 들어, 발광물질층은 적색 발광층 및 녹색 발광층, 청색 발광층이 하나의 픽셀을 구성하여 여러가지 계조(grayscale)을 표현하게 된다. 예를 들어, 적색(green) 발광층은, 하기 화학식1-3으로 표시되는 4, 4′-N, N′-dicarbazolbiphenyl (CBP)를 30nm 내지 60nm의 두께로 증착하며 불순물(dopant)로는 하기 화학식 1-4 또는 1-5로 표시되는 이리듐 복합체가 주로 이용된다.For example, the red light emitting layer, the green light emitting layer, and the blue light emitting layer constitute one pixel to represent various grayscales. For example, a red light emitting layer is formed by depositing 4, 4'-N, N'-dicarbazolbiphenyl (CBP) represented by the following Chemical Formula 1-3 at a thickness of 30 nm to 60 nm, -4 or 1-5 is mainly used.
(5) 다음, 상기 발광물질층 상에 전자수송층(ETL:electron transport layer) 및 전자주입층(EIL: electron injecting layer)을 연속적으로 형성한다. 이때, 상기 전자수송층은 하기 화학식1-6으로 표시되는 tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum (Alq3)로 이루어진다.(5) Next, an electron transport layer (ETL) and an electron injecting layer (EIL) are successively formed on the light emitting material layer. At this time, the electron transport layer is composed of tris (8-hydroxy-quinolate) aluminum (Alq3) represented by the following Chemical Formula 1-6.
(6) 다음, 상기 전자주입층 상에 음극(cathode)을 형성하고, 마지막으로 상기 음극 상에 보호막을 형성한다.(6) Next, a cathode is formed on the electron injection layer, and finally, a protective film is formed on the cathode.
화학식1Formula 1 -1-One
화학식1Formula 1 -2-2
화학식1Formula 1 -3-3
화학식1Formula 1 -4-4
화학식1Formula 1 -5-5
화학식1Formula 1 -6-6
상기와 같은 구조에 있어 발광물질층은 청색, 녹색, 적색을 구현하여, 풀컬러의 화상을 구현하게 된다.In the above structure, the light emitting material layer implements blue, green, and red colors, thereby realizing a full-color image.
발광 재료의 경우 양쪽 전극에서부터 주입된 전자와 정공의 재결합에 의해 여기자가 형성되며, 일중항 여기자의 경우 형광, 삼중항 여기자의 경우 인광에 관여하게 된다. 인광재료에 관여하는 생성확율이 75%인 삼중항 여기자의 경우 생성확율이 25%인 일중항 여기자를 사용하는 형광재료보다 뛰어난 발광효율을 보인다. 이러한 인광재료 중 적색 인광 재료는 형광재료에 비해 매우 높은 발광효율을 가질 수 있으므로 유기전계발광소자의 효율을 높이는 중요한 방법으로 많이 연구되고 있다.In the case of the luminescent material, excitons are formed by recombination of electrons and holes injected from both electrodes. Fluorescence in singlet excitons and phosphorescence in triplet excitons are involved. In the case of triplet excitons having a generation probability of 75% which is involved in the phosphorescent material, the luminous efficiency is higher than that of fluorescent materials using singlet excitons with a generation probability of 25%. Among these phosphorescent materials, the red phosphorescent material can have a very high luminous efficiency as compared with the fluorescent material, and thus much research has been conducted as an important method for increasing the efficiency of the organic electroluminescent device.
인광 재료를 이용하기 위해서는 높은 발광효율, 높은 색순도, 긴 발광수명이 요구되며, 이중 적색의 경우 도 1과 같이 색순도가 높아질수록(CIE 색좌표 X값이 커질수록) 시감도가 떨어지기 때문에, 동일한 내부양자효율로는 높은 발광효율을 얻기 어려운 문제가 있다. 이에 따라 우수한 색순도(CIE색순도 X=0.65이상)와 높은 발광효율을 가지는 적색 인광 물질의 개발이 요구되고 있다.In order to use the phosphorescent material, a high luminous efficiency, a high color purity and a long luminous lifetime are required. In the case of the red color, the visibility decreases as the color purity (X value of the CIE color coordinate increases) There is a problem that it is difficult to obtain high luminous efficiency with efficiency. Accordingly, development of a red phosphor having excellent color purity (CIE color purity X = 0.65 or more) and high luminous efficiency has been demanded.
한편, 적색 인광 호스트 물질로는 CBP 또는 금속 복합체(metal complex) 등이 사용되고 있으나, 이러한 물질들은 용해도가 좋지 않아 증착 공정을 통해 형성되어야 하므로 공정 효율이 떨어지는 단점을 갖는다.On the other hand, CBP or a metal complex is used as a red phosphorescent host material, but these materials have a disadvantage in that the process efficiency is inferior because they are formed due to poor solubility through a deposition process.
특히 대면적 소자를 형성하는데 큰 한계를 갖는다.
There is a great limitation in forming a large-sized device.
본 발명은 용해도가 뛰어나 용액 공정이 가능하고, 휘도 및 발광효율이 뛰어난 적색 인광 호스트 물질을 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a red phosphorescent host material which is excellent in solubility and can be subjected to a solution process and has excellent brightness and luminous efficiency.
또한, 상기 적색 인광 호스트 물질을 이용하여 고휘도의 영상을 구현할 수 있는 대면적 유기전계발광소자를 제공하고자 한다.
Also, a large area organic electroluminescent device capable of realizing a high brightness image using the red phosphorescent host material is provided.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되며, A1 및 A2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is represented by the following formula: wherein each of A 1 and A 2 is a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material And a red phosphorescent host material for an organic electroluminescence device.
또한, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되며, Ar1 및 Ar2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질을 제공한다.In addition, the present invention is represented by the following formula: wherein each of Ar1 and Ar2 is selected from a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material A red phosphorescent host material for an organic electroluminescent device is provided.
상기 방향족 그룹 물질은 페닐(phenyl), 나프틸(naphthyl), 바이페닐(biphenyl), 터페닐(terphenyl), 페난스렌닐(phenanthrenyl)을 포함하는 것이 특징이다.The aromatic group material is characterized by including phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, and phenanthrenyl.
상기 이형고리 그룹 물질은 피리딘일(pyridinyl), 비피리딘일(bipyridinyl), 퀴놀린일(quinolinyl), 이소퀴놀린일(isoquinolinyl), 퀴녹살린일 (quinoxalinyl), 터피리딘일(terpyridinyl), 페난스롤린일(phenanthrolinyl)을 포함하는 것이 특징이다.The modified ring group material is selected from the group consisting of pyridinyl, bipyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, terpyridinyl, phenanthrolinyl, phenanthrolinyl).
상기 지방족 그룹 물질은 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl)을 포함하는 것이 특징이다.The aliphatic group material is characterized by containing C1 to C20 aryl and C1 to C20 alkyl.
상기 방향족 그룹 물질, 상기 이형고리 그룹 물질 및 상기 방향족 그룹 물질 각각의 치환체는 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl), C1~C20의 알콕시(alkoxy) 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl) 중에서 선택되는 것이 특징이다.
The aromatic group material, the modified ring group material, and the aromatic group material may be substituted by C1-C20 aryl, C1-C20 alkyl, C1-C20 alkoxy, halogen, Cyano, and silyl. The term " alkyl "
다른 관점에서, 본 발명은 제 1 전극과; 상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극과; 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고, 상기 발광물질층은, 하기 화학식으로 표시되며, A1 및 A2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 적색 인광 호스트 물질로 이루어지는 것이 특징인 유기전계발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a liquid crystal display comprising: a first electrode; A second electrode facing the first electrode; And a light emitting material layer disposed between the first and second electrodes, wherein the light emitting material layer is represented by the following formula: wherein each of A 1 and A 2 is a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted Wherein the organic material is selected from the group consisting of a halogen group, a cyclic group material, and a substituted or unsubstituted aromatic group material.
또한, 본 발명은 제 1 전극과; 상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극과; 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고, 상기 발광물질층은, 하기 화학식으로 표시되며, Ar1 및 Ar2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택되는 것이 특징인 적색 인광 호스트 물질로 이루어지는 것이 특징인 유기전계발광소자를 제공한다.According to another aspect of the present invention, A second electrode facing the first electrode; And a light emitting material layer disposed between the first and second electrodes, wherein the light emitting material layer is represented by the following formula: wherein each of Ar1 and Ar2 is a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted Wherein the organic material is selected from the group consisting of a halogen group, a cyclic group material, and a substituted or unsubstituted aromatic group material.
상기 적색 인광 호스트 물질은 비극성 용매에 용해 가능하며 코팅 공정에 의해 형성되는 것이 특징이다.
The red phosphorescent host material is soluble in a non-polar solvent and is formed by a coating process.
본 발명의 적색 인광 호스트 물질은 용해도가 뛰어나기 때문에, 용액 공정에 의해 필름 형성이 가능한 장점을 갖는다. 이에 따라 대면적 유기전계발광소자의 제조가 용이해지게 된다.Since the red phosphorescent host material of the present invention is excellent in solubility, it has an advantage that a film can be formed by a solution process. Thus, the manufacture of the large-area organic electroluminescent device becomes easy.
또한, 상기 적색 인광 호스트 물질을 이용하는 유기전계발광소자는 고휘도의 영상을 구현할 수 있고 또한 전력 소모가 감소되는 효과를 갖는다.
In addition, the organic electroluminescent device using the red phosphorescent host material can realize a high-brightness image and reduce power consumption.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 적색 인광 호스트 물질의 PL 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.FIGS. 1A and 1B are graphs showing PL spectra of a red phosphorescent host material according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a schematic cross-sectional view of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 적색 인광 호스트 물질의 구조 및 그 합성예와, 이를 이용한 유기전계발광소자에 대해 설명한다.Hereinafter, the structure of the red phosphorescent host material according to the present invention, its synthesis example, and the organic electroluminescent device using the red phosphorescent host material will be described.
-제 1 실시예-- First Embodiment -
본 발명의 제 1 실시예에 따른 적색 인광 호스트 물질은 3,4 benzo carbazol이 para 위치로 결합되고, carbazol의 질소에 방향족 그룹, 이형고리 그룹 또는 지방족 그룹으로부터 선택된 물질이 치환됨으로써, 솔루블한 특성을 갖는 것이 특징이며, 하기 화학식2로 표시된다.The red phosphorescent host material according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the 3,4 benzo carbazole is bonded to the para position and the nitrogen of the carbazole is substituted with a substance selected from an aromatic group, an aliphatic ring group or an aliphatic group, And has the following formula (2).
화학식2(2)
여기서, A1 및 A2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택된다. A1과 A2가 같은 경우 대칭 구조를 가지며, 이와 달리 A1과 A2가 다른 경우 비대칭적 구조를 갖는다.Wherein each of Al and A2 is selected from a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material. In case A1 and A2 are the same, they have a symmetrical structure. On the other hand, when A1 and A2 are different, they have an asymmetric structure.
예를 들어, 상기 방향족 그룹 물질은 페닐(phenyl), 나프틸(naphthyl), 바이페닐(biphenyl), 터페닐(terphenyl), 페난스렌닐(phenanthrenyl)을 포함하는 것이 특징이다.For example, the aromatic group material may include phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, and phenanthrenyl.
또한, 상기 이형고리 그룹 물질은 피리딘일(pyridinyl), 비피리딘일(bipyridinyl), 퀴놀린일(quinolinyl), 이소퀴놀린일(isoquinolinyl), 퀴녹살린일 (quinoxalinyl), 터피리딘일(terpyridinyl), 페난스롤린일(phenanthrolinyl)을 포함하는 것이 특징이다.The modified ring group material may be at least one selected from the group consisting of pyridinyl, bipyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, terpyridinyl, It is characterized by containing phenanthrolinyl.
또한, 상기 지방족 그룹 물질은 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl)을 포함하는 것이 특징이다.In addition, the aliphatic group material is characterized by containing C1 to C20 aryl and C1 to C20 alkyl.
또한, 상기 방향족 그룹 물질, 상기 이형고리 그룹 물질 및 상기 방향족 그룹 물질 각각의 치환체는 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl), C1~C20의 알콕시(alkoxy) 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl) 중에서 선택되는 것이 특징이다. 예를 들어, 상기 치환체는 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), 부틸(t-butyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 부톡시(butoxy), 트리메틸실릴(trimethylsilyl), 불소, 염소 중 어느 하나일 수 있다.The aromatic group material, the aliphatic group material, and the aromatic group material may be substituted by C1-C20 aryl, C1-C20 alkyl, C1-C20 alkoxy, halogen, ), Cyano, and silyl. For example, the substituent may be selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, t-butyl, methoxy, ethoxy, butoxy butoxy, trimethylsilyl, fluorine, and chlorine.
이와 같은 적색 인광 호스트 물질은, 카바졸(carbazol)의 3,4 benzo carbazol이 para 위치로 결합되고, carbazol의 질소에 방향족 그룹, 이형고리 그룹 또는 지방족 그룹으로부터 선택된 물질이 치환됨으로써, 솔루블한 특성을 갖게 된다. 또한, 고휘도 및 고효율의 장점을 갖게 된다.Such a red phosphorescent host material is characterized in that the 3,4 benzo carbazole of carbazole is bonded to the para position and the nitrogen of the carbazole is substituted with a material selected from an aromatic group, . In addition, it has advantages of high brightness and high efficiency.
예를 들어, 상기 A1 및 A2 각각은 아래 화학식3으로 표시되는 다수의 물질군으로부터 선택될 수 있다. For example, each of A1 and A2 may be selected from a plurality of substance groups represented by the following formula (3).
화학식3(3)
상기 A1 및 A2의 선택에 따라, 상기 화학식2의 적색 인광 호스트 물질은 하기 화학식4에 표시된 다수의 물질 중 어느 하나가 된다. 여기서, 설명의 편의를 위해 각 물질 하단에 RH001~RH309의 기호를 부여하였다.According to the selection of A1 and A2, the red phosphorescent host material of Formula 2 is any one of a plurality of materials represented by Formula 4 below. Here, for ease of explanation, symbols RH001 to RH309 are assigned to the bottom of each material.
화학식4Formula 4
이하에서는, 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질 중, 상기 화학식4에서 RH-001로 표기된 적색 인광 호스트 물질을 예로 들어 합성예을 설명한다.Hereinafter, a synthesis example of the red phosphorescent host material for an organic electroluminescence device according to the present invention will be described with reference to a red phosphorescent host material represented by RH-001 in the formula (4).
합성예Synthetic example
1. 3-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole의 합성1. Synthesis of 3-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole
3-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식1에 의해 합성된다.3-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole is synthesized according to Reaction Scheme 1 below.
반응식1Scheme 1
구체적으로, 2구 둥근 플라스크 (2-round flask)에 β-teralone(25g, 0.17mol), 4-bromophenylhydrazinuim chloride(38.2g, 0.17mol)와 acetic acid를 ethanol에 넣고 1시간 동안 환류시킨다. 온도를 상온(room temperature)으로 내린 다음, 여과(filtering)하고 용매를 증발(evaporating)시킨다. 여기에 zinc chloride(58g, 0.42mol)와 acetic acid를 넣고, 30분동안 환류시킨다. 온도를 상온으로 내린 다음 용매를 증발시키고, MC/PE로 석출(precipitation)하여 3-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole (35.5g, yield:70%)를 얻었다.
Specifically, β-teralone (25 g, 0.17 mol), 4-bromophenylhydrazinuim chloride (38.2 g, 0.17 mol) and acetic acid are added to ethanol in a 2-round flask and refluxed for 1 hour. The temperature is lowered to room temperature, followed by filtering and evaporating the solvent. Add zinc chloride (58 g, 0.42 mol) and acetic acid and reflux for 30 minutes. After the temperature was lowered to room temperature, the solvent was evaporated and precipitated with MC / PE to obtain 3-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole (35.5 g, yield: 70%).
2. 3-bromobenzo[3,4]carbazole의 합성2. Synthesis of 3-bromobenzo [3,4] carbazole
3-bromobenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식2에 의해 합성된다.3-bromobenzo [3,4] carbazole is synthesized by the following reaction formula 2.
반응식2Scheme 2
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 3-bromodihydrobenzo[3,4]carbazole(20g, 0.07mol), 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone(19. 8g, 0.09mol)와 benzene을 넣고 상온에서 3시간 동안 교반(stirring)한다. Ethyl acetate로 추출(extraction)하고, 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제(purification)하여 3-bromobenzo[3,4]carbazole (15.9g, yield:80%)를 얻었다.
Specifically, 3-bromodihydrobenzo [3,4] carbazole (20 g, 0.07 mol), 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone (19.8 g, 0.09 mol) and benzene were placed in a two- Lt; / RTI > for 1 hour. Ethyl acetate was extracted and the solvent was evaporated and purified by silica gel column to give 3-bromobenzo [3,4] carbazole (15.9 g, yield: 80%).
3. 3-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole의 합성3. Synthesis of 3-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole
3-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식3에 의해 합성된다.3-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole is synthesized by the following reaction formula (3).
반응식3Scheme 3
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 3-bromobenzo[3,4]carbazole(5g, 0.017mol), bromobenzene(4g, 0.025mol), Pd2(dba)3 (0.42g, 0.046mol%), P(t-Bu)3(0.14g, 0.069mol%), NaOBu(2.4g, 0.025mol)와 toluene을 넣고 130℃에서 6시간 동안 환류시킨다. 온도를 상온으로 냉각한 다음, methylene chloride로 추출하고 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제하여 3-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole(5g, yield :80%)을 얻었다.
Specifically, 3-bromobenzo [3,4] carbazole (5g, 0.017mol), bromobenzene (4g, 0.025mol), Pd2 (dba) 3 (0.42g, 0.046mol% Bu) 3 (0.14g, 0.069mol%), NaOBu (2.4g, 0.025mol) and toluene, and refluxed at 130 ° C for 6 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature and extracted with methylene chloride. The solvent was evaporated and purified by silica gel column to obtain 3-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (5 g, yield: 80%).
4. 9-phenybenzo[3,4]carbazole-3-boronic acid의 합성4. Synthesis of 9-phenybenzo [3,4] carbazole-3-boronic acid
9-phenybenzo[3,4]carbazole-3-boronic acid는 아래와 같은 반응식4에 의해 합성된다.9-phenybenzo [3,4] carbazole-3-boronic acid is synthesized by the following reaction formula (4).
반응식4Scheme 4
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 3-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole (10g, 0.026mol)과 100mL의 ether를 넣고 교반시킨다. Dry-ice bath로 온도를 -78℃로 내린 다음, 2.5M n-BuLi(11.8mL, 0.03mol)를 천천히 떨어뜨리고 상온에서 1시간 동안 교반시킨다. 다시 dry-ice bath로 온도를 -78℃로 내린 다음 triethylborate(10.1g, 0.05mol)를 천천히 떨어뜨리고 상온에서 4시간 동안 교반시킨다. 100mL의 2N HCl를 넣고 quenching한 다음, 용매를 증발시킨다. 생성된 결정을 여과하고, 증류수와 hexane으로 3-4회 세정(washing)하여 9-phenylbenzo[3,4]carbazole-3-boronic acid acid(6.1g, yield :70%)을 얻었다.
Specifically, 3-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (10 g, 0.026 mol) and 100 mL of ether are added to a two-necked round flask and stirred. The temperature is lowered to -78 ° C with a dry-ice bath, then 2.5M n-BuLi (11.8mL, 0.03mol) is slowly dropped and stirred at room temperature for 1 hour. The temperature is lowered to -78 ° C with a dry-ice bath, then triethylborate (10.1 g, 0.05 mol) is slowly dropped and stirred at room temperature for 4 hours. 100 mL of 2N HCl is added and quenched, and the solvent is evaporated. The resulting crystals were filtered and washed with distilled water and hexane 3-4 times to give 9-phenylbenzo [3,4] carbazole-3-boronic acid acid (6.1 g, yield: 70%).
5. RH-001의 합성5. Synthesis of RH-001
화학식4에서 RH-001로 표시된 적색 인광 호스트 물질은 아래와 같은 반응식5에 의해 합성된다.The red phosphorescent host material represented by RH-001 in formula (4) is synthesized by the following reaction formula (5).
반응식5Scheme 5
구체적으로, 이구 둥근 플라스크에 3-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole(2g, 5.4mmol), 9-phenylbenzo[3,4]carbazole-3-boronic acid (1.8g, 5.4mmol), Pd(PPh3)4를 THF/H2O(20mL/20mL)에 넣고 8시간 동안 환류시킨다. TLC(Thin-Layer Chromatography)로 반응 확인 후 온도를 상온으로 내린 다음, methylene chloride로 추출하고 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제하여 RH-001(2.2g, yield :70%)을 얻었다.
Specifically, 3-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (2 g, 5.4 mmol), 9-phenylbenzo [3,4] carbazole-3-boronic acid (1.8 g, 5.4 mmol) (PPh3) 4 in THF / H2O (20 mL / 20 mL) and reflux for 8 hours. After confirming the reaction with TLC (Thin-Layer Chromatography), the temperature was lowered to room temperature, extracted with methylene chloride, the solvent was evaporated, and purified by silica gel column to obtain RH-001 (2.2 g, yield: 70%).
이하, 상기한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적색 인광 호스트 물질을 이용하여 유기전계발광소자를 제작하는 실험예1 내지 실험예5을 통해, 본 발명에 의한 적색 인광 호스트 물질 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 성능을 비교 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples 1 to 5 of the organic electroluminescent device using the red phosphorescent host material according to the first embodiment of the present invention, The performance of the light emitting device will be described below.
실험예1Experimental Example 1
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식4에서 RH-002로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) doped with 5% of a dopant represented by RD-1 represented by the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-002 in the above Chemical Formula 4, Cuq (650 Å), NPD (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1670cd/m2(5.4V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.658, y = 0.339를 나타내었다.
(5.4 V) at 0.9 mA, and CIE x = 0.658 and y = 0.339 at 1670 cd / m < 2 >
실험예2Experimental Example 2
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식4에서 RH-003으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) doped with 5% of a dopant represented by RD-1 represented by the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-003 in the above Chemical Formula 4, Cuq (650 Å), NPD (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1780cd/m2(5.5V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.659, y = 0.338를 나타내었다.
(5.5 V) at 0.9 mA, where CIE x = 0.659, y = 0.338.
실험예3Experimental Example 3
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식4에서 RH-006으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) doped with 5% of a dopant represented by RD-1 represented by the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-006 in Chemical Formula 4, Alq3 (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1752cd/m2(5.3V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.658, y = 0.340를 나타내었다.
(5.3 V) at 0.9 mA, and CIE x = 0.658 and y = 0.340, respectively.
실험예4Experimental Example 4
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식4에서 RH-019로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) prepared by adding 5% of a dopant represented by RD-1 in the above formula (1-4) to a red phosphorescent host material represented by RH-019 in formula (4), Alq3 (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1724cd/m2(5.5V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.658, y = 0.339를 나타내었다.
(5.5 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.658 and y = 0.339, respectively.
실험예5Experimental Example 5
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 PEDOT:PSS (800Å, spin coating : 3000 rpm, baking condition : 120 ℃ for 1hr), 상기 화학식4에서 RH-003으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 2% 첨가한 발광층 (250 Å, 3000 rpm, baking condition : 100 ℃ for 30min)로 스핀코팅 한 다음, Alq3(350Å), LiF(5Å) , Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. The ITO layer PEDOT: PSS (800 Å, spin coating: 3000 rpm, baking condition: 120 ° C for 1 hr) and the red phosphorescent host material represented by RH-003 in the above formula 4 were doped with a dopant represented by RD- (250 Å, 3000 rpm, baking condition: 100 캜 for 30 min) containing 2% of Alq 3 (350 Å), LiF (5 Å) and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1593cd/m2(6.5V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.658, y = 0.340를 나타내었다.
(6.5 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.658 and y = 0.340, respectively.
비교예1Comparative Example 1
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식1-3으로 표시된 CBP에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å), Alq3 (350 Å) and LiF (1 Å) doped with 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to CBP represented by Chemical Formula 1-3, (5 angstroms), and Al (1000 angstroms).
0.9mA에서 780cd/m2(7.5V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.651, y = 0.329를 나타내었다.
(7.5 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.651 and y = 0.329, respectively.
상술한 실험예1 내지 실험예5와 비교예1의 비교결과를 아래 표1에 나타내었다. 여기서 전압의 단위는 V, 전류의 단위는 mA, 휘도의 단위는 cd/m2, 전류효율의 단위는 cd/A, 전력효율의 단위는 lm/W이다.The comparison results of the above-described Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below. Here, the unit of voltage is V, the unit of current is mA, the unit of luminance is cd / m2, the unit of current efficiency is cd / A, and the unit of power efficiency is lm / W.
표1에서 알 수 있는 바와 같이, 실험예1 내지 실험예5는 전류효율이 뛰어나고, 낮은 구동 전압에서 높은 휘도의 빛을 발광하므로 소모 전력이 감소된다.As can be seen from Table 1, in Experimental Examples 1 to 5, the current efficiency is excellent and the power consumption is reduced because light of high luminance is emitted at a low driving voltage.
특히, 실험예5는 액상에서 코팅 방법에 의해 발광층을 형성한 것이며, 구동 전압, 휘도 등에 있어 우수한 효과를 갖는다. 따라서 본 발명의 적색 인광 호스트 물질은 코팅 방법에 의해 대면적 소자의 제조가 가능하다.
Particularly, in Experimental Example 5, a luminescent layer is formed by a coating method in a liquid phase and has an excellent effect on a driving voltage, a luminance, and the like. Accordingly, the red phosphorescent host material of the present invention can be manufactured into a large-area device by a coating method.
-제 2 실시예-- Second Embodiment -
본 발명의 제 2 실시예에 따른 적색 인광 호스트 물질은 3,4 benzo carbazol이 meta 위치로 결합되고, carbazol의 질소에 방향족 그룹, 이형고리 그룹 또는 지방족 그룹으로부터 선택된 물질이 치환됨으로써, 솔루블한 특성을 갖는 것이 특징이며, 하기 화학식5로 표시된다.The red phosphorescent host material according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the 3,4 benzo carbazole is bonded to the meta position and the nitrogen of the carbazole is substituted with a material selected from an aromatic group, And has the following formula (5).
화학식5Formula 5
여기서, Ar1 및 Ar2 각각은 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질, 치환 또는 비치환된 이형고리 그룹 물질, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 그룹 물질에서 선택된다. Ar1과 Ar2가 같은 경우 대칭 구조를 가지며, 이와 달리 Ar1과 Ar2가 다른 경우 비대칭적 구조를 갖는다.Wherein each of Ar1 and Ar2 is selected from a substituted or unsubstituted aromatic group material, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group material, or a substituted or unsubstituted aromatic group material. When Ar1 and Ar2 are the same, they have a symmetrical structure. On the other hand, when Ar1 and Ar2 are different, they have an asymmetric structure.
예를 들어, 상기 방향족 그룹 물질은 페닐(phenyl), 나프틸(naphthyl), 바이페닐(biphenyl), 터페닐(terphenyl), 페난스렌닐(phenanthrenyl)을 포함하는 것이 특징이다.For example, the aromatic group material may include phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, and phenanthrenyl.
또한, 상기 이형고리 그룹 물질은 피리딘일(pyridinyl), 비피리딘일(bipyridinyl), 퀴놀린일(quinolinyl), 이소퀴놀린일(isoquinolinyl), 퀴녹살린일 (quinoxalinyl), 터피리딘일(terpyridinyl), 페난스롤린일(phenanthrolinyl)을 포함하는 것이 특징이다.The modified ring group material may be at least one selected from the group consisting of pyridinyl, bipyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, terpyridinyl, It is characterized by containing phenanthrolinyl.
또한, 상기 지방족 그룹 물질은 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl)을 포함하는 것이 특징이다.In addition, the aliphatic group material is characterized by containing C1 to C20 aryl and C1 to C20 alkyl.
또한, 상기 방향족 그룹 물질, 상기 이형고리 그룹 물질 및 상기 방향족 그룹 물질 각각의 치환체는 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl), C1~C20의 알콕시(alkoxy) 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl) 중에서 선택되는 것이 특징이다. 예를 들어, 상기 치환체는 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), 부틸(t-butyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 부톡시(butoxy), 트리메틸실릴(trimethylsilyl), 불소, 염소 중 어느 하나일 수 있다.The aromatic group material, the aliphatic group material, and the aromatic group material may be substituted by C1-C20 aryl, C1-C20 alkyl, C1-C20 alkoxy, halogen, ), Cyano, and silyl. For example, the substituent may be selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, t-butyl, methoxy, ethoxy, butoxy butoxy, trimethylsilyl, fluorine, and chlorine.
이와 같은 적색 인광 호스트 물질은, 카바졸(carbazol)의 3,4 benzo carbazol이 meta 위치로 결합되고, carbazol의 질소에 방향족 그룹, 이형고리 그룹 또는 지방족 그룹으로부터 선택된 물질이 치환됨으로써, 솔루블한 특성을 갖게 된다. 또한, 고휘도 및 고효율의 장점을 갖게 된다.Such a red phosphorescent host material is characterized in that the 3,4 benzo carbazole of the carbazole is bonded to the meta position and the nitrogen of the carbazole is substituted with a material selected from an aromatic group, . In addition, it has advantages of high brightness and high efficiency.
예를 들어, 상기 Ar1 및 Ar2 각각은 아래 화학식6으로 표시되는 다수의 물질군으로부터 선택될 수 있다. For example, each of Ar1 and Ar2 may be selected from a plurality of substance groups represented by the following formula (6).
화학식66
상기 Ar1 및 Ar2의 선택에 따라, 상기 화학식5의 적색 인광 호스트 물질은 하기 화학식7에 표시된 다수의 물질 중 어느 하나가 된다. 여기서, 설명의 편의를 위해 각 물질 하단에 RH001~RH308의 기호를 부여하였다.According to the selection of Ar1 and Ar2, the red phosphorescent host material of Formula 5 may be any one of a plurality of materials represented by Formula 7 below. Here, for ease of explanation, symbols RH001 to RH308 are assigned to the bottom of each material.
화학식7Formula 7
이하에서는, 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 적색 인광 호스트 물질 중, 상기 화학식7에서 RH-001로 표기된 적색 인광 호스트 물질을 예로 들어 합성예을 설명한다.Hereinafter, a red phosphorescent host material for an organic electroluminescence device according to the present invention will be described as an example of a red phosphorescent host material represented by RH-001 in Chemical Formula 7 as an example.
합성예Synthetic example
1. 2-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole의 합성1. Synthesis of 2-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole
2-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식6에 의해 합성된다.2-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole is synthesized according to Scheme 6 below.
반응식6Scheme 6
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 β-teralone(25g, 0.17mol), 3-bromophenylhydrazinuim chloride(38.2g, 0.17mol)와 acetic acid를 ethanol에 넣고 1시간 동안 환류시킨다. 온도를 상온으로 내린 다음, 여과하고 용매를 증발시킨다. 여기에 zinc chloride(58g, 0.42mol)와 acetic acid를 넣고, 30분동안 환류시킨다. 온도를 상온으로 내린 다음 용매를 증발시키고, MC/PE로 석출(precipitation)하여 2-bromo-dihydrobenzo[3,4]carbazole (35.5g, yield:70%)를 얻었다.
Specifically, β-teralone (25 g, 0.17 mol), 3-bromophenylhydrazinuim chloride (38.2 g, 0.17 mol) and acetic acid are placed in ethanol and refluxed for 1 hour in a two-neck round flask. The temperature is lowered to room temperature, then filtered and the solvent is evaporated. Add zinc chloride (58 g, 0.42 mol) and acetic acid and reflux for 30 minutes. The temperature was lowered to room temperature, the solvent was evaporated, and 2-bromo-dihydrobenzo [3,4] carbazole (35.5 g, yield: 70%) was obtained by precipitation with MC / PE.
2. 2-bromobenzo[3,4]carbazole의 합성2. Synthesis of 2-bromobenzo [3,4] carbazole
2-bromobenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식7에 의해 합성된다.2-bromobenzo [3,4] carbazole is synthesized by the following reaction formula 7.
반응식7Scheme 7
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 2-bromodihydrobenzo[3,4]carbazole(20g, 0.07mol), 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone(19.8g, 0.09mol)와 benzene을 넣고 상온에서 3시간 동안 교반한다. Ethyl acetate로 추출하고, 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제하여 2-bromobenzo[3,4]carbazole (15.9g, yield:80%)를 얻었다.
Specifically, 2-bromodihydrobenzo [3,4] carbazole (20 g, 0.07 mol), 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone (19.8 g, 0.09 mol) and benzene were placed in a two- Lt; / RTI > Ethyl acetate was added and the solvent was evaporated and purified by silica gel column to obtain 2-bromobenzo [3,4] carbazole (15.9 g, yield: 80%).
3. 2-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole의 합성3. Synthesis of 2-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole
2-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole은 아래와 같은 반응식8에 의해 합성된다.2-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole is synthesized by the following reaction formula (8).
반응식8Scheme 8
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 2-bromobenzo[3,4]carbazole(5g, 0.017mol), bromobenzene(4g, 0.025mol), Pd2(dba)3 (0.42g, 0.046mol%), P(t-Bu)3(0.14g, 0.069mol%), NaOBu(2.4g, 0.025mol)와 toluene을 넣고 130℃에서 6시간 동안 환류시킨다. 온도를 상온으로 냉각한 다음, methylene chloride로 추출하고 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제하여 2-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole(5g, yield :80%)을 얻었다.
Specifically, 2-bromobenzo [3,4] carbazole (5g, 0.017mol), bromobenzene (4g, 0.025mol), Pd2 (dba) 3 (0.42g, 0.046mol% Bu) 3 (0.14g, 0.069mol%), NaOBu (2.4g, 0.025mol) and toluene, and refluxed at 130 ° C for 6 hours. The solution was cooled to room temperature and extracted with methylene chloride. The solvent was evaporated and purified by silica gel column to obtain 2-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (5 g, yield: 80%).
4. 9-phenybenzo[3,4]carbazole-2-boronic acid의 합성4. Synthesis of 9-phenybenzo [3,4] carbazole-2-boronic acid
9-phenybenzo[3,4]carbazole-2boronic acid는 아래와 같은 반응식9에 의해 합성된다.9-phenybenzo [3,4] carbazole-2boronic acid is synthesized by the following reaction formula (9).
반응식9Scheme 9
구체적으로, 2구 둥근 플라스크에 2-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole (10g, 0.026mol)과 100mL의 ether를 넣고 교반시킨다. Dry-ice bath로 온도를 -78℃로 내린 다음, 2.5M n-BuLi(11.8mL, 0.03mol)를 천천히 떨어뜨리고 상온에서 1시간 동안 교반시킨다. 다시 dry-ice bath로 온도를 -78℃로 내린 다음 triethylborate(10.1g, 0.05mol)를 천천히 떨어뜨리고 상온에서 4시간 동안 교반시킨다. 100mL의 2N HCl를 넣고 quenching한 다음, 용매를 증발시킨다. 생성된 결정을 여과하고, 증류수와 hexane으로 3-4회 세정하여 9-phenylbenzo[3,4]carbazole-2-boronic acid acid(6.1g, yield :70%)을 얻었다.
Specifically, 2-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (10 g, 0.026 mol) and 100 mL of ether are added to a two-necked round flask and stirred. The temperature is lowered to -78 ° C with a dry-ice bath, then 2.5M n-BuLi (11.8mL, 0.03mol) is slowly dropped and stirred at room temperature for 1 hour. The temperature is lowered to -78 ° C with a dry-ice bath, then triethylborate (10.1 g, 0.05 mol) is slowly dropped and stirred at room temperature for 4 hours. 100 mL of 2N HCl is added and quenched, and the solvent is evaporated. The resulting crystals were filtered and washed with distilled water and hexane 3-4 times to give 9-phenylbenzo [3,4] carbazole-2-boronic acid acid (6.1 g, yield: 70%).
5. RH-001의 합성5. Synthesis of RH-001
화학식7에서 RH-001로 표시된 적색 인광 호스트 물질은 아래와 같은 반응식10에 의해 합성된다.The red phosphorescent host material represented by RH-001 in formula (7) is synthesized by the following reaction formula (10).
반응식10Scheme 10
구체적으로, 이구 둥근 플라스크에 2-bromo-9-phenylbenzo[3,4]carbazole(2g, 5.4mmol), 9-phenylbenzo[3,4]carbazole-2-boronic acid (1.8g, 5.4mmol), Pd(PPh3)4를 THF/H2O(20mL/20mL)에 넣고 8시간 동안 환류시킨다. TLC(Thin-Layer Chromatography)로 반응 확인 후 온도를 상온으로 내린 다음, methylene chloride로 추출하고 용매를 증발시킨 후, silica gel column으로 정제하여 RH-001(2.2g, yield :70%)을 얻었다.Specifically, 2-bromo-9-phenylbenzo [3,4] carbazole (2g, 5.4mmol), 9-phenylbenzo [3,4] carbazole-2-boronic acid (1.8g, 5.4mmol) (PPh3) 4 in THF / H2O (20 mL / 20 mL) and reflux for 8 hours. After confirming the reaction with TLC (Thin-Layer Chromatography), the temperature was lowered to room temperature, extracted with methylene chloride, the solvent was evaporated, and purified by silica gel column to obtain RH-001 (2.2 g, yield: 70%).
이하, 상기한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적색 인광 호스트 물질을 이용하여 유기전계발광소자를 제작하는 실험예6 내지 실험예10을 통해, 본 발명에 의한 적색 인광 호스트 물질 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 성능을 비교 설명한다.Hereinafter, examples 6 to 10 of preparing an organic electroluminescent device using the red phosphorescent host material according to the second embodiment of the present invention, the red phosphorescent host material according to the present invention and the organic electroluminescent material The performance of the light emitting device will be described below.
실험예6Experimental Example 6
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식7에서 RH-002로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) prepared by adding 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-002 in Formula (7), Alq3 (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1534cd/m2(5.4V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.657, y = 0.339를 나타내었다.
(5.4V) at 0.9 mA and CIE x = 0.657 and y = 0.339, respectively.
실험예7Experimental Example 7
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식7에서 RH-003으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) prepared by adding 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-003 in Chemical Formula 7, Cuq (650 Å), NPD (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1866cd/m2(5.6V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.659, y = 0.338를 나타내었다.
(5.6V) at 0.9 mA and CIE x = 0.659 and y = 0.338, respectively.
실험예8Experimental Example 8
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식7에서 RH-006으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) prepared by adding 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-006 in Chemical Formula 7, Alq3 (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1776cd/m2(5.2V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.654, y = 0.342를 나타내었다.
(5.2 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.654 and y = 0.342, respectively.
실험예9Experimental Example 9
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식7에서 RH-019로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å) prepared by adding 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to a red phosphorescent host material represented by RH-019 in Chemical Formula 7, Cuq (650 Å), NPD (350 Å), LiF (5 Å), and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1734cd/m2(5.6V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.658, y = 0.339를 나타내었다.
(5.6V) at 0.9 mA and CIE x = 0.658 and y = 0.339, respectively.
실험예10Experimental Example 10
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 PEDOT:PSS (800Å, spin coating : 3000 rpm, baking condition : 120 ℃ for 1hr), 상기 화학식7에서 RH-003으로 표시된 적색 인광 호스트 물질에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 2% 첨가한 발광층 (250 Å, 3000 rpm, baking condition : 100 ℃ for 30min)로 스핀코팅 한 다음, Alq3(350Å), LiF(5Å) , Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. The ITO layer PEDOT: PSS (800 Å, spin coating: 3000 rpm, baking condition: 120 ° C. for 1 hr) and the red phosphorescent host material represented by RH-003 in the above formula (7) (250 Å, 3000 rpm, baking condition: 100 캜 for 30 min) containing 2% of Alq 3 (350 Å), LiF (5 Å) and Al (1000 Å).
0.9mA에서 1623cd/m2(6.9V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.659, y = 0.338를 나타내었다.
(6.9 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.659 and y = 0.338, respectively.
비교예2Comparative Example 2
기판 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 발광 면적이 3mm X 3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO층 CuPC (650Å), NPD(400Å), 상기 화학식1-3으로 표시된 CBP에 상기 화학식1-4로 RD-1로 표시된 도펀트를 5% 첨가한 발광층 (200Å), Alq3(350Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다. The ITO layer was patterned to have a light emitting area of 3 mm x 3 mm on the substrate and then cleaned. A light emitting layer (200 Å), Alq3 (350 Å) and LiF (1 Å) doped with 5% of a dopant represented by RD-1 in the above Chemical Formulas 1-4 to CBP represented by Chemical Formula 1-3, (5 angstroms), and Al (1000 angstroms).
0.9mA에서 780cd/m2(7.5V)를 나타내었으며 이때 CIE x = 0.651, y = 0.329를 나타내었다.
(7.5 V) at 0.9 mA and CIE x = 0.651 and y = 0.329, respectively.
상술한 실험예6 내지 실험예10과 비교예2의 비교결과를 아래 표2에 나타내었다. 여기서 전압의 단위는 V, 전류의 단위는 mA, 휘도의 단위는 cd/m2, 전류효율의 단위는 cd/A, 전력효율의 단위는 lm/W이다.The comparison results of the above-described Experimental Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 are shown in Table 2 below. Here, the unit of voltage is V, the unit of current is mA, the unit of luminance is cd / m2, the unit of current efficiency is cd / A, and the unit of power efficiency is lm / W.
표2에서 알 수 있는 바와 같이, 실험예6 내지 실험예10은 전류효율이 뛰어나고, 낮은 구동 전압에서 높은 휘도의 빛을 발광하므로 소모 전력이 감소된다.As can be seen from Table 2, in Experimental Examples 6 to 10, current efficiency is excellent, and power consumption is reduced because light is emitted with a high luminance at a low driving voltage.
특히, 실험예10은 액상에서 코팅 방법에 의해 발광층을 형성한 것이며, 구동 전압, 휘도 등에 있어 우수한 효과를 갖는다. 따라서 본 발명의 적색 인광 호스트 물질은 코팅 방법에 의해 대면적 소자의 제조가 가능하다.
Particularly, in Experimental Example 10, a luminescent layer is formed by a coating method in a liquid phase and has an excellent effect on a driving voltage, a luminance, and the like. Accordingly, the red phosphorescent host material of the present invention can be manufactured into a large-area device by a coating method.
상기한 적색 인광 호스트 물질을 포함하여 이루어지는 유기전계발광소자에 대한 일 실시예를 도 2에 도시하였다.An embodiment of an organic electroluminescent device including the red phosphorescent host material is shown in FIG.
도시한 바와 같이, 유기전계발광소자는 서로 마주보는 제 1 및 제 2 기판(미도시)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(미도시) 사이에 형성되어 있는 유기발광다이오드(E)를 포함한다.As shown, the organic electroluminescent device includes first and second substrates (not shown) facing each other, and an organic light emitting diode (E) formed between the first and second substrates (not shown) .
상기 유기발광다이오드(E)는 양극 역할을 하는 제 1 전극(110), 음극 역할을 하는 제 2 전극(130) 및 상기 제 1 및 제 2 전극(110, 130) 사이에 형성되는 유기발광층(120)으로 이루어진다. The organic light emitting diode E includes a first electrode 110 serving as an anode, a
상기 제 1 전극(110)은 일함수 값이 비교적 높은 물질, 예를 들어, 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지며, 상기 제 2 전극(130)은 일함수 값이 비교적 낮은 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)로 이루어진다. 또한, 상기 유기발광층(120)은 적색, 녹색, 청색은 유기발광패턴으로 이루어진다.The first electrode 110 is made of a relatively high work function material such as indium-tin-oxide (ITO), and the
상기 유기발광층(120)은 발광효율을 극대화하기 위해, 다중층 구조 즉, 제 1 전극(110)으로부터 순차적으로 정공주입층(hole injection layer; HTL) (121), 정공수송층(hole transporting layer; HIL) (122), 발광물질층(emitting material layer; EML) (123), 전자수송층(electron transporting layer)(124) 및 전자주입층(electron injection layer)(125)으로 이루어진다.The organic
여기서, 상기 발광물질층(123)은 상기 화학식2 또는 상기 화학식5로 표시된 적색 인광 호스트 물질을 포함하여 이루어진다. 상기 적색 인광 호스트 물질이 약 1~10wt%로 용매, 예를 들어 자일렌(xylene)에 용해되고, 도펀트가 약 1~10wt% 첨가되어 발광물질층 용액이 제조된다. 상기 발광물질층 용액을 코팅하여 상기 발광물질층(123)을 형성하게 된다. 특히 본 발명의 적색 인광 호스트 물질은 비극성(non-polar) 용매에 대한 용해도가 우수하다. 만약 극성 용매를 이용하여 코팅 공정이 진행되면 핫 플레이트(hot plate) 등을 이용하여 용매를 증발시키는 경우 용매가 잔존하여 결합으로 작용할 수 있게 된다. 그러나 비극성 용매를 이용할 경우 이러한 문제가 발생하지 않는다. 상기 발광물질층(123)은 녹색, 청색 발광물질층을 더욱 포함할 수 있다.Here, the light emitting
이와 같은 구성의 유기전계발광소자는 발광물질층 용액을 코팅하여 상기 발광물질층(123)을 형성하기 때문에, 대면적 유기전계발광소자의 제조에 장점을 갖는다. 또한, 고휘도의 영상을 구현할 수 있고, 또한 발광효율이 향상되어 저전력구동이 가능하여 소모전력이 감소되는 장점을 갖는다.
The organic electroluminescent device having such a structure has advantages in manufacturing a large-area organic electroluminescent device because the light emitting
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
110: 제 1 전극
120: 유기발광층
123: 발광물질층
130: 제 2 전극110: first electrode
120: organic light emitting layer
123: luminescent material layer
130: second electrode
Claims (9)
Wherein each of A1 and A2 is independently selected from the group consisting of pyridinyl, bipyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, terpyridinyl, , Phenanthrolinyl, and a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group group including phenanthrolinyl.
Wherein Ar1 and Ar2 are each independently selected from the group consisting of pyridinyl, bipyridinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, terpyridinyl, , Phenanthrolinyl, and a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group group including phenanthrolinyl.
상기 상기 이형고리기 그룹의 치환체는 C1~C20의 아릴(aryl), C1~C20의 알킬(alkyl), C1~C20의 알콕시(alkoxy) 할로겐(halogen), 시아노(cyano), 실릴(silyl) 중에서 선택되는 것이 특징인 적색 인광 호스트 물질.
3. The method according to claim 1 or 2,
The substituent of the aliphatic cyclic group is selected from the group consisting of C1 to C20 aryl, C1 to C20 alkyl, C1 to C20 alkoxy, halogen, cyano, silyl, Lt; RTI ID = 0.0 > phosphorescent host material. ≪ / RTI >
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극과;
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고,
상기 발광물질층은 제 1 항 또는 제 2 항의 적색 인광 호스트 물질로 이루어지는 것이 특징인 유기전계발광소자.
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode;
And a light emitting material layer disposed between the first and second electrodes,
Wherein the light emitting material layer comprises the red phosphorescent host material according to claim 1 or 2.
상기 적색 인광 호스트 물질은 비극성 용매에 용해 가능하며 코팅 공정에 의해 형성되는 것이 특징인 유기전계발광소자.8. The method of claim 7,
Wherein the red phosphorescent host material is soluble in a non-polar solvent and is formed by a coating process.
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