KR102148239B1 - benzo(b)fluoranthene compounds and organic light emitting diode comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벤조플루오란텐계 화합물 및 이를 하나 이상의 유기층에 포함함으로써 우수한 효율 특성을 나타내는 유기전기발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a benzofluoranthene-based compound and an organic electroluminescent device exhibiting excellent efficiency characteristics by including it in one or more organic layers.

Description

벤조플루오란텐계 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 {benzo(b)fluoranthene compounds and organic light emitting diode comprising the same}Benzofluoranthene compounds and organic light emitting diode comprising the same {benzo(b)fluoranthene compounds and organic light emitting diode comprising the same}

본 출원은 경기도경제과학진흥원에서 주관하는 2017년 글로벌강소기업 지역 자율 프로그램을 통해 일부 출원비 지원을 받아 진행되었음을 밝힙니다.
본 발명은 벤조플루오란텐(benzo(b)fluoranthene)계 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 주입량이 향상된 N형 전하생성층(n type-charge generation layer, n-CGL)을 제공하여 구동 전압을 낮추고 수명을 개선하고 효율을 높일 수 있는 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
It is revealed that this application was processed with partial application fee support through the 2017 Regional Autonomous Program for Small and Medium Global Enterprises hosted by Gyeonggi-do Economics and Science Promotion Agency.
The present invention relates to a benzo( b )fluoranthene-based compound and an organic light emitting device including the same, and more particularly, to an N-type charge generation layer (n-type-charge generation layer, n- It relates to a compound capable of lowering a driving voltage, improving lifespan, and increasing efficiency by providing CGL), and an organic light emitting device including the same.

대면적에 많이 쓰이는 화이트 유기발광 소자는 화이트를 구현하기 위한 복수의 같거나 다른 색의 발광층이 적층된 탠덤(tandem)형 구조로 연구가 진행되고 있다. 탠덤(tandem)형 유기발광소자에서는 양극과 음극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층을 포함하는 발광부가 복수 개로 적층된다. 탠덤형 유기발광소자에서는 각 발광부들 사이에 전자와 정공이 생성될 수 있는 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층으로 이루어져 있다. 이 때, 전하생성층은 인접층과은 에너지 레벨 및 전하 주입의 성능이 좋아야 하고, 투명해야 하며 표면 저항이 작아야 한다. 또한 안정적으로 증착되어 인접층과 계면이 잘 맞아야 하고 안정적으로 구동되어야 한다. A white organic light emitting device that is widely used in a large area is being studied in a tandem structure in which a plurality of light emitting layers of the same or different colors are stacked to implement white. In a tandem type organic light emitting device, a plurality of light emitting units including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are stacked between the anode and the cathode. In a tandem type organic light-emitting device, an N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer through which electrons and holes can be generated are formed between each light emitting unit. In this case, the charge generation layer should have good energy level and charge injection performance with the adjacent layer, should be transparent, and should have low surface resistance. In addition, it should be stably deposited so that the adjacent layer and the interface should fit well and be driven stably.

대체로 N형 전하생성층과 P형 전하생성층 사이에서 전하가 생성되어 N형 전하생성층과 인접한 전자주입층으로 전자가 이동하고 P형 전하생성층과 인접한 정공주입층으로 정공이 전달된다. 이때, P형 전하생성층과 N형 전하생성층과의 계면 특성과 에너지 레벨 차이 및 N형 전하생성층과 도핑된 알칼리메탈과의 계면 특성과 에너지 레벨 차이에 따라 소자 효율이 결정된다. N형 전하생성층과 P형 전하생성층 사이의 에너지 레벨 차이가 클수록, P형 전하생성층과 인접한 정공주입층 계면에서 전하가 생성되어 전자가 N형 전하생성층으로 주입되기 어려워진다. 또한, N형 전하생성층에 알칼리 금속이 도핑된 경우, 알칼리 금속이 P형 전하생성층등 인접층으로 확산되어 전류 누설이 발생한다. 전류 누설은 소자의 수명을 저하시킨다.In general, charges are generated between the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer, and electrons are transferred to the electron injection layer adjacent to the N-type charge generation layer, and holes are transferred to the P-type charge generation layer and the adjacent hole injection layer. At this time, the device efficiency is determined according to the interface characteristics and energy level difference between the P-type charge generation layer and the N-type charge generation layer, and the interface characteristics and energy level difference between the N-type charge generation layer and the doped alkali metal. As the energy level difference between the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer increases, charges are generated at the interface between the P-type charge generation layer and the adjacent hole injection layer, making it difficult for electrons to be injected into the N-type charge generation layer. In addition, when the N-type charge generation layer is doped with an alkali metal, the alkali metal diffuses into adjacent layers such as the P-type charge generation layer, resulting in current leakage. Current leakage reduces the life of the device.

한국특허공개 제10-2016-0092059호(2016년08월03일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2016-0092059 (published on August 3, 2016)

본 발명의 목적은 새로운 구조의 벤조플루오란텐계 화합물 및 이를 포함한 유기발광소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a benzofluoranthene-based compound having a new structure and an organic light emitting device including the same.

본 발명의 다른 목적은 발광 효율이 높고 내열성이 우수하며 장수명인 유기 발광 소자용 재료 및 이를 이용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a material for an organic light-emitting device having high luminous efficiency, excellent heat resistance, and a long lifespan, and an organic light-emitting device using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 N형 전하생성층과 P형 전하생성층 사이의 에너지 레벨 차이를 최소화하여 발광부에 전자 주입량을 향상시킬 수 있으며, N형 전하생성층이 알칼리금속이나 알칼리토금속으로 도핑된 경우에도, 알칼리 금속이 P형 전하생성층으로 확산되는 현상을 최소화할 수 있는 벤조플루오란텐계 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to minimize the difference in the energy level between the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer to improve the amount of electrons injected into the light emitting unit, and the N-type charge generation layer is doped with an alkali metal or alkaline earth metal. Even in the case where the alkali metal is diffused into the P-type charge generation layer, a benzofluoranthene-based compound and an organic light-emitting device including the same are provided.

본 발명의 목적은 하기 화학식 1로 표시되는 벤조플루오란텐(Benzo(b)fluoranthene)계 화합물에 의해 달성된다.The object of the present invention is achieved by a benzofluoranthene (Benzo( b )fluoranthene)-based compound represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017111791811-pat00001
Figure 112017111791811-pat00001

화학식 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 할로젠원자, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로환기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 7 내지 60의 아르알킬기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 2 내지 60의 알켄일기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 1 내지 80의 알킬아미노기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 80의 아릴아미노기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 7 내지 80의 아르알킬아미노기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 10의 알킬실릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 또는 사이아노기이고, R1 내지 R3은 각각 복수일 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화의 환상 구조를 형성할 수 있다.Formulas R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have a substituent, a heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms which may have a substituent, and 1 to carbon number which may have a substituent A 60 alkoxy group, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, an aryloxy group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, an aralkyl group having 7 to 60 carbon atoms which may have a substituent, Alkenyl group having 2 to 60 carbon atoms, alkylamino group having 1 to 80 carbon atoms which may have a substituent, arylamino group having 6 to 80 carbon atoms which may have a substituent, aralkylamino group having 7 to 80 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent May have an alkylsilyl group having 3 to 10 carbon atoms, an arylsilyl group having 6 to 30 carbon atoms or a cyano group which may have a substituent, and R 1 to R 3 may each be plural, and adjacent ones may be saturated or unsaturated Can form an annular structure of

화학식 1은, R1 내지 R3는 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 치환 혹은 치환되지 않은 5원 내지 60원 헤테로아릴기, 아릴아민기, 또는 2차 아민기 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하며, R1 내지 R3는 하기 화학식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.In Formula 1, R 1 to R 3 are substituted or unsubstituted 5 to 60 members including one or more heteroatoms selected from hydrogen, substituted or unsubstituted aryl groups having 6 to 60 carbon atoms, nitrogen, oxygen and sulfur It is characterized in that any one selected from a heteroaryl group, an arylamine group, or a secondary amine group, and R 1 to R 3 may be represented by any one of the following formulas.

Figure 112017111791811-pat00002
Figure 112017111791811-pat00002

상기 화학식에서, L1 내지 L2는 일중 결합, 수소 혹은 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 또는 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로아릴렌기일 수 있다.In the above formula, L 1 to L 2 may be a single bond, hydrogen, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroarylene group having 4 to 20 carbon atoms.

본 발명의 다른 목적은 제1전극, 제전극 및 제1전극과 제2전극 사이에 위치하며 빛을 발광하는 유기물층을 포함하며, 유기물층은 복수의 층으로 이루어지며, 적어도 어느 하나의 층은 상기 벤조플루오란텐 화합물을 포함하는 유기발광소자에 의해 달성된다.Another object of the present invention is to include a first electrode, a first electrode, and an organic material layer positioned between the first electrode and the second electrode and emitting light, wherein the organic material layer consists of a plurality of layers, and at least one layer is the benzo It is achieved by an organic light emitting device comprising a fluoranthene compound.

적어도 하나의 유기물층은 전하생성층을 포함할 수 있다.At least one organic material layer may include a charge generation layer.

전하생성층은 N형일 수 있다.The charge generation layer may be N-type.

유기물층은 제1발광부, 제1발광부 상에 위치하는 제2발광부 및 제1발광부와 제2발광부 사이에 위치하는 제1전하생성층을 포함할 수 있다.The organic material layer may include a first light emitting portion, a second light emitting portion positioned on the first light emitting portion, and a first charge generating layer positioned between the first light emitting portion and the second light emitting portion.

제2발광부 상에 위치하는 제3발광부, 제2발광부와 제3발광부 사이에 위치하는 제2전하생성층을 더 포함할 수 있다.A third light emitting unit positioned on the second light emitting unit, and a second charge generating layer positioned between the second light emitting unit and the third light emitting unit may be further included.

제1 전하생성층 및 상기 제2전하생성층 중 적어도 어느 하나는, 벤조플루오란텐계 화합물에 알칼리금속 및 알칼리토금속 중 적어도 어느 하나가 도핑(doping)되어 결합되며, 도핑된 알칼리금속은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 적어도 어느 하나이며, 알칼리토금속은 Be, Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At least one of the first charge generation layer and the second charge generation layer is doped with at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal to a benzofluoranthene-based compound, and the doped alkali metal is Li, Na , K, Rb, and at least one of Cs, and the alkaline earth metal may be at least any one of Be, Mg, Ca, Sr, and Ba.

본 발명에 따르면 새로운 구조의 벤조플루오란텐계 화합물 및 이를 포함한 유기발광소자가 제공된다.According to the present invention, a benzofluoranthene-based compound having a new structure and an organic light-emitting device including the same are provided.

본 발명에 따르면 N형 전하생성층과 P형 전하생성층 사이의 에너지 레벨 차이를 최소화하여 발광부에 전자 주입량을 향상시켜 구동 전압 및 효율을 향상시킬 수 있는 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자가 제공된다.According to the present invention, a compound capable of improving the driving voltage and efficiency by minimizing the difference in energy level between the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer to improve the amount of electrons injected into the light emitting unit, and an organic light-emitting device including the same are provided. do.

본 발명에 따르면 N형 전하생성층이 알칼리금속이나 알칼리토금속으로 도핑된 경우에도, 이런 도핑된 물질들이 호스트 물질인 화합물에 단단히 배위하여 알칼리 금속이 P형 전하생성층으로 확산되는 현상을 최소화함으로써 유기발광소자의 수명을 개선할 수 있는 화합물을 포함하는 유기발광소자가 제공된다.According to the present invention, even when the N-type charge generation layer is doped with an alkali metal or alkaline earth metal, the doped materials are firmly coordinated with the compound as a host material to minimize the diffusion of the alkali metal into the P-type charge generation layer. An organic light-emitting device comprising a compound capable of improving the lifespan of the light-emitting device is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The size and thickness of each component shown in the drawings are illustrated for convenience of description, and the present invention is not limited to the size and thickness of the illustrated component.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each of the features of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as a person skilled in the art can fully understand, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to do it together in a related relationship.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에서 N형 전하생성층에 사용되는 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.The compound used in the N-type charge generation layer in the embodiment of the present invention is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017111791811-pat00003
Figure 112017111791811-pat00003

R1 내지 R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 40의 헤테로 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20 시클로알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20 헤테로시클로알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 알키닐기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군에서 선택된다. 또한, R1 내지 R3의 이웃이 되는 치환기의 1조가 서로 결합하여 방향환을 형성할 수 있다.R 1 to R 3 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C6 40 aryl group, substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 40 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted 1 to carbon number 30 alkylamino group, substituted or unsubstituted C3-C20 cycloalkylamino group, substituted or unsubstituted C3-C20 heterocycloalkylamino group, substituted or unsubstituted C6-C30 arylamino group, substituted or unsubstituted C6-C30 Heteroarylamino group, substituted or unsubstituted aralkylamino group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkylsilyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsilyl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group , Substituted or unsubstituted alkynyl group, cyano group, halogen group, selected from the group consisting of deuterium and hydrogen. In addition, one set of neighboring substituents of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form an aromatic ring.

본 발명에 따른 화학식 1의 화벤조플루오란텐계 화합물의 R1 내지 R3은 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 치환 혹은 치환되지 않은 5원 내지 60원 헤테로아릴기, 아릴아민기, 또는 2차 아민기 중에서 선택될 수 있으며, R1 내지 R3는 하기 화학식 중 어느 하나로 표시될 수 있다.R 1 to R 3 of the benzofluoranthene-based compound of Formula 1 according to the present invention includes at least one heteroatom selected from hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, nitrogen, oxygen, and sulfur. It may be selected from a substituted or unsubstituted 5 to 60 membered heteroaryl group, an arylamine group, or a secondary amine group, and R 1 to R 3 may be represented by any one of the following formulas.

Figure 112017111791811-pat00004
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이때, 상기 화학식에서, L1 내지 L2는 일중 결합, 수소 혹은 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 또는 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로아릴렌기 중에서 선택될 수 있다.At this time, in the above formula, L 1 to L 2 may be selected from a single bond, hydrogen, or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroarylene group having 4 to 20 carbon atoms.

본 발명에 따른 벤조플루오란텐계 화합물은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The benzofluoranthene-based compound according to the present invention may be any one selected from the following compounds.

Figure 112017111791811-pat00005
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본 발명에 기재된 “알킬”, “알콕시” 및 그 외 “알킬”부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.Substituents including “alkyl”, “alkoxy” and other “alkyl” moieties described in the present invention include all straight chain or branched forms.

본 발명에 기재된 '아릴'은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로 페닐, 나프틸, 비페닐, 안트릴, 인데닐(indenyl), 플루오레닐, 페난트릴, 트리페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 나프틸은 1-나프틸 및 2-나프틸을 포함하며, 안트릴은 1-안트릴, 2-안트릴 및 9-안트릴을 포함하며, 플루오레닐은 1-플루오레닐, 2-플루오레닐, 3-플루오레닐, 4-플루오레닐 및 9-플루오레닐을 모두 포함한다.The'aryl' described in the present invention is an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by the removal of one hydrogen, and a single or fused ring containing 4 to 7, preferably 5 or 6 ring atoms suitably in each ring It includes a system, and includes a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond. Specific examples include phenyl, naphthyl, biphenyl, anthryl, indenyl, fluorenyl, phenanthryl, triphenylenyl, pyrenyl, peryleneyl, chrysenyl, naphthacenyl, fluoranthenyl, and the like, It is not limited to this. The naphthyl includes 1-naphthyl and 2-naphthyl, anthryl includes 1-anthryl, 2-anthryl and 9-anthryl, and fluorenyl is 1-fluorenyl, 2- Fluorenyl, 3-fluorenyl, 4-fluorenyl and 9-fluorenyl are all included.

본 발명에 기재된 '헤테로아릴'은 방향족 고리 골격 원자로서 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로부터 선택되는 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 5 내지 6원 단환 헤테로아릴, 및 하나 이상의 벤젠 환과 축합된 다환식 헤테로아릴이며, 부분적으로 포화될 수 있다. The'heteroaryl' described in the present invention includes 1 to 4 heteroatoms selected from B, N, O, S, P(=O), Si and P as an aromatic ring skeleton atom, and the remaining aromatic ring skeleton atoms are carbon It refers to a phosphorus aryl group, a 5 to 6 membered monocyclic heteroaryl, and a polycyclic heteroaryl condensed with one or more benzene rings, and may be partially saturated.

다음은 각 화합물의 구조식 및 밴드갭을 나타낸 것이다.The following shows the structural formula and band gap of each compound.

안트라센(Anthracene), 파이렌(pyrene), 플루오란텐(fluoranthene) 등의 전자가 풍부한 방향족 화합물은 유기소재에 일정한 밴드갭(bandgap)을 부여하여 HOMO와 LUMO의 틀을 잡아주는 역할을 한다. 그러나 파이렌(pyrene) 등의 방향족 거대 화합물은 탠덤(tendem)방식에서 블루 빛을 흡수하여 효율에 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 적절한 밴드갭을 갖는 방향족 화합물이 필요하다.Aromatic compounds rich in electrons, such as anthracene, pyrene, and fluoranthene, provide a certain bandgap to organic materials and play a role in setting the framework of HOMO and LUMO. However, since aromatic macro compounds such as pyrene absorb blue light in a tandem method and adversely affect efficiency, an aromatic compound having an appropriate band gap is required.

Figure 112017111791811-pat00014
Figure 112017111791811-pat00014

본 발명에 따른 전하생성층에 포함된 벤조플루오란텐 화합물은, 발광층 내의 빛 흡수를 억제하고, 전하의 주입을 개선하는데 기여할 수 있어, 탁월한 수명을 갖는 유기발광소자가 제공될 수 있다.The benzofluoranthene compound contained in the charge generation layer according to the present invention can contribute to suppressing light absorption in the light emitting layer and improving the injection of electric charges, thereby providing an organic light emitting device having an excellent lifespan.

본 발명에 따른 화합물은 하기와 같이 모식화하여 나타낼 수 있다.The compound according to the present invention can be represented by schematically as follows.

Figure 112017111791811-pat00015
Figure 112017111791811-pat00015

여기서, 모식도의 Moiety 1은 본 발명에 따른 벤조플루오란텐계 화합물의 치환기인 피리딜, 알킬피리딜, 할로피리딜, 시아노피리딜, 알콕시피리딜, 실릴피리딜, 피리미딜, 할로피리미딜, 시아노피리미딜, 알콕시피리미딜, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 피라지닐, 퀴나졸리닐, 바이피리딜, 터피리딜, 페난쓰롤리닐 중 어느 하나이다. Here, Moiety 1 in the schematic diagram represents pyridyl, alkylpyridyl, halopyridyl, cyanopyridyl, alkoxypyridyl, silylpyridyl, pyrimidyl, halopyrimidyl, which are substituents of the benzofluoranthene compound according to the present invention. Cyanopyrimidyl, alkoxypyrimidyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinoxalinyl, pyrazinyl, quinazolinyl, bipyridyl, terpyridyl, phenanthrolinyl.

Moiety 1은 코어(Core)로서 N형 전하생성층에 도핑되는 알칼리금속내지 알칼리토금속과 결합하여 N형 전하생성층의 특성을 나타낸다. 여기서, 상기 코어들은 전하생성층에 도핑되는 알칼리 금속(Li, Cs)과 결합(binding)하여 갭 스테이트(gap state)를 형성하고, 형성된 갭 스테이트에 의해 N형 전하생성층에서 전자수송층으로 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다. 또한 질소가 N형 전하생성층에 포함된 금속과 결합함으로써 시간이 지남에 따라 인접층으로 확산되는 것을 막아 수명이 향상될 수 있다.Moiety 1 represents the characteristics of the N-type charge generation layer by bonding with alkali metal or alkaline earth metal doped to the N-type charge generation layer as a core. Here, the cores are bound with alkali metals (Li, Cs) doped in the charge generation layer to form a gap state, and electrons are transferred from the N-type charge generation layer to the electron transport layer by the formed gap state. Delivery can be smooth. In addition, by combining nitrogen with the metal contained in the N-type charge generation layer, it is possible to improve the lifespan by preventing diffusion to the adjacent layer over time.

Moiety 2는 HOMO와 LUMO를 조절하고 치환기에 따라 정공 이나 전자의 특성을 부여하여 N형이나 P형 특성을 향상시켜 N형 전하생성층에서 전자수송층으로 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다. 그리고 분자 모이어티 반응 간 공격을 받는 포인트를 막아줌으로써, 분자의 안정성을 증대시키고 유리전이 온도를 증가시킨다. 또한 Moiety 2는 피리딘이나 피리미딘 등의 강력한 전자 끌게를 붙여서 페난트롤린 등의 N형 모이어티 쪽에 몰려있는 전자를 분산 시켜서 안정성을 증대할 수 있다.Moiety 2 adjusts HOMO and LUMO and improves N-type or P-type characteristics by controlling HOMO and LUMO, and by giving the characteristics of holes or electrons depending on the substituent, it can facilitate the transfer of electrons from the N-type charge generation layer to the electron transport layer. In addition, by preventing the point of attack between the molecular moiety reactions, the stability of the molecule is increased and the glass transition temperature is increased. In addition, Moiety 2 can increase stability by dispersing electrons concentrated on the N-type moiety such as phenanthroline by attaching a strong electron attractor such as pyridine or pyrimidine.

링커(linker)는 전하 이동도(carrier mobility)를 조절한다. 미세한 컨쥬게이션(conjugation) 조절을 통해 모식도 1의 벤조플루오란텐의 풍부한 전자를 Moiety 1로 도달하게 하는 통로 역할을 하고, HOMO(highest occupied molecular orbital)와 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)를 조절한다. The linker controls the charge mobility. Through fine conjugation control, it acts as a pathway to reach the rich electrons of benzofluoranthene of schematic diagram 1 to Moiety 1, and regulates HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital).

벤조플루오란텐은 방향족 거대고리(aromatic macrocycle)로서 파이(π)-전자 밀도를 향상시키고 인접층과의 안정한 계면을 형성할 수 있도록 도와주고, HOMO와 LUMO의 주요 틀을 잡아주는 역할을 한다. 따라서, N형 전하생성층의 전하 이동도를 향상시켜 N형 전하생성층에서 전자수송층으로의 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다.Benzofluoranthene is an aromatic macrocycle that improves pi (π)-electron density, helps to form a stable interface with adjacent layers, and serves to hold the main framework of HOMO and LUMO. Accordingly, the charge mobility of the N-type charge generation layer can be improved to facilitate transfer of electrons from the N-type charge generation layer to the electron transport layer.

본 발명에 따른 화합물은 열적 안정성이 우수한데, 유리전이온도는 150℃ 이상이며, 융용 온도가 330℃이상일 수 있다. 이로 인해 고효율의 유기발광소자의 구현이 가능하다.The compound according to the present invention has excellent thermal stability, a glass transition temperature of 150°C or higher, and a melting temperature of 330°C or higher. Accordingly, it is possible to implement a highly efficient organic light emitting device.

특히 탠덤(tendem) 구조의 유기발광소자에서, 블루층의 빛을 흡수하지 않고 적절한 밴드갭을 갖는 방향족 모이어티가 필요하다. 본 발명에 따른 유기발광소자의 전하생성층에 사용된 벤조플루오란텐(benzo(b)fluoranthene)계 화합물은 발광층 내의 빛의 흡수를 억제하고, 전하 주입의 효과를 개선하는데 기여하여 소자 수명이 탁월한 유기발광소자가 제공될 수 있다.In particular, in an organic light-emitting device having a tandem structure, an aromatic moiety having an appropriate band gap without absorbing the light of the blue layer is required. The benzo( b )fluoranthene-based compound used in the charge generation layer of the organic light-emitting device according to the present invention suppresses the absorption of light in the light-emitting layer and contributes to improving the effect of charge injection, thereby providing excellent device life. An organic light-emitting device may be provided.

본 발명에 따른 벤조플루오란텐계 화합물은 전자가 풍부하여, 전자 이동도가 빨라 전자의 수송을 용이하게 한다. 따라서, 본 발명의 유기발광소자는 발광부에 포함된 여러 전자수송층 중 적어도 하나에 벤조플루오란텐계 화합물을 사용함으로써, N형 전하생성층으로부터 전달되는 전자를 효율적으로 발광층에 전달할 수 있으므로, 유기발광소자의 효율을 향상시킬 수 있다.The benzofluoranthene-based compound according to the present invention is rich in electrons and has high electron mobility to facilitate electron transport. Therefore, the organic light-emitting device of the present invention can efficiently transfer electrons transferred from the N-type charge generation layer to the light-emitting layer by using a benzofluoranthene-based compound in at least one of several electron transport layers included in the light-emitting unit. The efficiency of the device can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 유기발광소자(1)는 탠덤형 구조로서 제1전극(양극, 110), 제2전극(음극, 120), 제1발광부(210), 제2발광부(220) 및 전하생성층(230)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the organic light-emitting device 1 has a tandem structure, with a first electrode (anode, 110), a second electrode (cathode, 120), a first light-emitting unit 210, and a second light-emitting unit 220. And a charge generation layer 230.

제1발광부(210), 제2발광부(220) 및 전하생성층(230)은 유기물층으로서 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 위치하며, 전하생성층(230)은 제1발광부(210)와 제2발광부(220) 사이에 위치한다.The first light-emitting part 210, the second light-emitting part 220, and the charge generation layer 230 are organic material layers and are positioned between the first electrode 110 and the second electrode 120, and the charge generation layer 230 is It is positioned between the first light-emitting unit 210 and the second light-emitting unit 220.

제1발광부(210)는 정공주입층(211), 제1정공수송층(212), 제1발광층(213), 제1전자수송층(214)로 이루어져 있으며, 제2발광부(220)는 제2정공수송층(221), 제2발광층(222), 제2전자수송층(223) 및 전자주입층(224)으로 이루어져 있다.The first light emitting part 210 is composed of a hole injection layer 211, a first hole transport layer 212, a first light emitting layer 213, and a first electron transport layer 214, and the second light emitting part 220 is 2 It consists of a hole transport layer 221, a second light emitting layer 222, a second electron transport layer 223, and an electron injection layer 224.

전하생성층(230)은 N형 전하생성층(231)과 p형 전하생성층(232)로 이루어져 있다. n형 전하생성층(231)은 알칼리 금속으로 도핑되어 있을 수 있다.The charge generation layer 230 includes an N-type charge generation layer 231 and a p-type charge generation layer 232. The n-type charge generation layer 231 may be doped with an alkali metal.

본 발명에 따른 화합물은 제1전자수송층(212), 제2전자수송층(223) 및 전하생성층(230)에 포함되어 사용될 수 있으며, 특히 N형 전하생성층(231)에 사용될 수 있다.The compound according to the present invention may be included in the first electron transport layer 212, the second electron transport layer 223, and the charge generation layer 230, and may be particularly used in the N-type charge generation layer 231.

설명한 유기발광소자(1)는 다양하게 변형가능하다. 일부 유기층은 생략되거나 추가될 수 있으며, 탠덤형태가 아닐 수 있으며, 3개 이상의 발광부를 가지는 탠덤형태일 수도 있다.The described organic light emitting device 1 can be variously modified. Some organic layers may be omitted or added, may not be in a tandem form, and may be in a tandem form having three or more light emitting units.

이하에서는 화합물 1-1 및 1-7의 제조예 및 유기발광소자의 실시예 1 및 2의 비교예?를 설명한다. 다만, 하기에 기재된 제조예 및 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐이며, 이하에 기재된 제조예 및 실시예에 의해 본 발명을 제한하여 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, Preparation Examples of Compounds 1-1 and 1-7 and Comparative Examples of Examples 1 and 2 of the organic light emitting device? will be described. However, the manufacturing examples and examples described below are only for specifically exemplifying or explaining the present invention, and should not be interpreted as limiting the present invention by the manufacturing examples and examples described below.

[제조예][Production Example]

1. 화합물 1-11. Compound 1-1

화합물 1-1로 표시된 2-(4-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)naphthalen-1-yl)-1,10-phenanthroline을 아래와 같은 반응들을 이용해 제조하였다.2-(4-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)naphthalen-1-yl)-1,10-phenanthroline represented by compound 1-1 was prepared using the following reactions.

(Suzuki reaction)(Suzuki reaction)

Figure 112017111791811-pat00016
Figure 112017111791811-pat00016

둥근바닥 플라스크에 phenanthren-9-ylboronic acid (44.4 g, 200 mmol), 1,2-dibromobenzene (60 g, 320 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (11.6 g, 10 mmol), 탄산칼륨 (70 g), 톨루엔 400 mL, 에탄올 200 mL, 물 200 mL를 넣고 12시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 반응액을 농축하여 크루드 상태의 생성물을 얻었다. 크루드를 MC에 가열하여 녹인 후 실리카겔에 감압 여과한 후 농축하여 재결정하여, 9-(2-bromophenyl)phenanthrene을 47g 수득하였다.In a round bottom flask, phenanthren-9-ylboronic acid (44.4 g, 200 mmol), 1,2-dibromobenzene (60 g, 320 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (11.6 g, 10 mmol) , Potassium carbonate (70 g), 400 mL of toluene, 200 mL of ethanol, and 200 mL of water were added and stirred under reflux for 12 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was concentrated to obtain a crude product. The crude was dissolved by heating in MC, filtered under reduced pressure on silica gel, concentrated and recrystallized to obtain 47 g of 9-(2-bromophenyl)phenanthrene.

(Heck reaction) (Heck reaction)

Figure 112017111791811-pat00017
Figure 112017111791811-pat00017

둥근바닥 플라스크에 9-(2-bromophenyl)phenanthrene (31.4 g, 94.2 mmol), Pd(PPh3)2Br2 (3.72 g, 118 mmol)와 DBU (44 g, 283 mmol)을 DMF 300 mL에 넣고 48시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 1리터의 물을 넣고 교반하여 필터하여 말린 후 실리카겔 컬럼을 한 후 재결정하여 25 g의 benzo[e]acephenanthrylene을 수득하였다.In a round-bottom flask, 9-(2-bromophenyl)phenanthrene (31.4 g, 94.2 mmol), Pd(PPh 3 ) 2 Br 2 (3.72 g, 118 mmol) and DBU (44 g, 283 mmol) were added to 300 mL of DMF. Stir at reflux for 48 hours. After the reaction was completed, 1 liter of water was added, stirred, filtered, dried, followed by silica gel column, and recrystallized to obtain 25 g of benzo[e]acephenanthrylene.

(Bromination)(Bromination)

Figure 112017111791811-pat00018
Figure 112017111791811-pat00018

둥근바닥 플라스크에 benzo[e]acephenanthrylene (18 g, 71.4 mmol)을 MC 500 mL에 녹이고 교반하여 Br2를 1.2 당량 넣고 42시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후 50 mL의 포화된 NaOH 수용액을 넣고 잔여 Br2를 제거한 후, 건조한 후 감압여과하여 크루드 상태의 생성물을 얻었다. 여과된 크루드를 실리카컬럼 후, 재결정하여 3-bromobenzo[e]acephenanthrylene를 14 g 수득하였다. (하기 화합물로 예상되는 이성질체가 불순물로 생기는데 재결정이 어려우니 다음 반응에서 분리해낸다)In a round-bottom flask, benzo[e]acephenanthrylene (18 g, 71.4 mmol) was dissolved in 500 mL of MC, stirred, and 1.2 equivalent of Br 2 was added thereto, followed by refluxing for 42 hours. After the reaction was completed, 50 mL of a saturated NaOH aqueous solution was added to remove residual Br 2 , dried, and then filtered under reduced pressure to obtain a crude product. The filtered crude was recrystallized after a silica column to obtain 14 g of 3-bromobenzo[e]acephenanthrylene. (The isomer expected to be the following compound occurs as an impurity, but recrystallization is difficult, so it is separated in the next reaction)

Figure 112017111791811-pat00019
Figure 112017111791811-pat00019

(Borylation)(Borylation)

Figure 112017111791811-pat00020
Figure 112017111791811-pat00020

둥근바닥 플라스크에 2-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (11 g, 33.2 mmol), pinacoldiborane (10.1 g, 39.8 mmol), Pd(dppf)Cl2 (1.2 g, 1.66 mmol)와 포타슘아세테이트 (9.8 g, 99.6 mmol)를 다이옥산 300 mL에 넣고 24시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 반응액을 셀라이트/실리카/셀라이트 컬럼(50 g/50 g/50 g)을 제조한 후, 여과하고 1리터의 다이옥산 용액을 더 흘려준 후 농축하여 10.3 g의 2-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane을 수득하였다.2-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (11 g, 33.2 mmol), pinacoldiborane (10.1 g, 39.8 mmol) in a round bottom flask ), Pd(dppf)Cl 2 (1.2 g, 1.66 mmol) and potassium acetate (9.8 g, 99.6 mmol) were added to 300 mL of dioxane and stirred under reflux for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was prepared in a Celite/Silica/Celite column (50 g/50 g/50 g), filtered, and 1 liter of dioxane solution was further poured, and then concentrated to 10.3 g of 2-(benzo [e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane was obtained.

(Suzuki reaction)(Suzuki reaction)

Figure 112017111791811-pat00021
Figure 112017111791811-pat00021

둥근바닥 플라스크에 2-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (10 g, 26.4 mmol), 2-(4-bromonaphthalen-1-yl)-1,10-phenanthroline (11 g, 28.5 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (1.73g, 1.5 mmol), 탄산칼륨 (10.35 g, 75 mmol), 톨루엔 200 mL, 에탄올 100 mL, 물 100 mL를 넣고 12시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 물을 제거하고 반응액을 여과하여 크루드 상태의 생성물을 얻었다. 농축된 크루드를 MC에 가열하여 녹인 후 실리카겔에 감압 여과한 후 농축하여 재결정하여 11g의 화합물을 수득하였다. 이성질체가 완전히 제거되지 않아서 순도가 낮았다.In a round bottom flask, 2-(benzo[e]acephenanthrylen-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (10 g, 26.4 mmol), 2-(4-bromonaphthalen- 1-yl)-1,10-phenanthroline (11 g, 28.5 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (1.73 g, 1.5 mmol), potassium carbonate (10.35 g, 75 mmol), toluene 200 mL, 100 mL of ethanol, and 100 mL of water were added and stirred under reflux for 12 hours. After completion of the reaction, water was removed and the reaction solution was filtered to obtain a crude product. The concentrated crude was dissolved by heating in MC, filtered under reduced pressure on silica gel, concentrated and recrystallized to obtain 11 g of a compound. The isomer was not completely removed and the purity was low.

2. 화합물 1-72. Compound 1-7

화합물 1-7로 표시된 2-(5-(10-phenylanthracen-9-yl)-4'-(pyrimidin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-1,10-phenanthroline 을 아래와 같은 반응들을 이용해 제조하였다.2-(5-(10-phenylanthracen-9-yl)-4'-(pyrimidin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-1,10- represented by compound 1-7 phenanthroline was prepared using the following reactions.

(Suzuki reaction)(Suzuki reaction)

Figure 112017111791811-pat00022
Figure 112017111791811-pat00022

둥근바닥 플라스크에 phenanthren-9-ylboronic acid (15.39 g, 69.3 mmol), 2-bromo-4-chloro-1-iodobenzene (20 g, 63 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (3.6 g, 3.1 mmol), 탄산칼륨 (30 g), 톨루엔 100 mL, 에탄올 50 mL, 물 100 mL를 넣고 36시간 동안 50 oC로 교반시켰다. 반응 종료 후 반응액을 농축하여 크루드 상태의 생성물을 얻는다. 크루드를 MC에 가열하여 녹인 후 실리카겔에 감압 여과한 후 농축하였다. 9-(2-bromophenyl)phenanthrene을 20 g 수득하였다.In a round bottom flask, phenanthren-9-ylboronic acid (15.39 g, 69.3 mmol), 2-bromo-4-chloro-1-iodobenzene (20 g, 63 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) ( 3.6 g, 3.1 mmol), potassium carbonate (30 g), 100 mL of toluene, 50 mL of ethanol, and 100 mL of water were added and stirred at 50 o C for 36 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was concentrated to obtain a crude product. The crude was dissolved by heating in MC, filtered under reduced pressure on silica gel, and concentrated. 20 g of 9-(2-bromophenyl)phenanthrene was obtained.

(Heck reaction)(Heck reaction)

Figure 112017111791811-pat00023
Figure 112017111791811-pat00023

둥근바닥 플라스크에 9-(2-bromo-4-chlorophenyl)phenanthrene (20 g, 54.4 mmol), Pd(PPh3)2Br2 (2.2 g, 2.72 mmol)와 DBU (25 g, 163.2 mmol)을 DMF 200 mL에 넣고 48시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 1리터의 물을 넣고 교반하여 필터하여 말린 후 실리카겔 컬럼을 한 후 재결정하여 12g의 11-chlorobenzo[e]acephenanthrylene을 수득하였다.In a round bottom flask, add 9-(2-bromo-4-chlorophenyl)phenanthrene (20 g, 54.4 mmol), Pd(PPh 3 ) 2 Br 2 (2.2 g, 2.72 mmol) and DBU (25 g, 163.2 mmol) in DMF. Put in 200 mL and stirred under reflux for 48 hours. After completion of the reaction, 1 liter of water was added, stirred, filtered, dried, followed by silica gel column, and recrystallized to obtain 12 g of 11-chlorobenzo[e]acephenanthrylene.

(Borylation)(Borylation)

Figure 112017111791811-pat00024
Figure 112017111791811-pat00024

둥근바닥 플라스크에 11-chlorobenzo[e]acephenanthrylene (8.6 g, 30 mmol), pinacoldiborane (9.15 g, 36 mmol), Pd(OAc)2 (0.4 g, 1.5 mmol)와 SPhos (1.23 g, 3 mmol), 포타슘포스페이트 (17.2 g, 90 mmol)를 다이옥산 300 mL에 넣고 24시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 반응액을 셀라이트/실리카/셀라이트 컬럼(50 g/50 g/50 g)을 제조한 후, 여과하고 1리터의 다이옥산 용액을 더 흘려준 후 농축하여 11.35 g의 2-(benzo[e]acephenanthrylen-11-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane을 수득하였다.In a round bottom flask, 11-chlorobenzo[e]acephenanthrylene (8.6 g, 30 mmol), pinacoldiborane (9.15 g, 36 mmol), Pd(OAc) 2 (0.4 g, 1.5 mmol) and SPhos (1.23 g, 3 mmol), Potassium phosphate (17.2 g, 90 mmol) was added to 300 mL of dioxane and stirred under reflux for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was prepared in a Celite/Silica/Celite column (50 g/50 g/50 g), filtered, and 1 liter of dioxane solution was further poured, and then concentrated to 11.35 g of 2-(benzo [e]acephenanthrylen-11-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane was obtained.

(Suzuki reaction)(Suzuki reaction)

Figure 112017111791811-pat00025
Figure 112017111791811-pat00025

둥근바닥 플라스크에 2-(benzo[e]acephenanthrylen-11-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (11.35 g, 30 mmol), 2-(4-bromonaphthalen-1-yl)-1,10-phenanthroline (13.87 g, 36 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (1.73g, 1.5 mmol), 탄산칼륨 (10.35 g, 75 mmol), 톨루엔 200 mL, 에탄올 100 mL, 물 100 mL를 넣고 12시간 동안 환류 교반시켰다. 반응 종료 후 물을 제거하고 반응액을 여과하여 크루드 상태의 생성물을 얻었다. 농축된 크루드를 MC에 가열하여 녹인 후 실리카겔에 감압 여과한 후 농축하여 재결정하여 10 g의 2-(4-(benzo[e]acephenanthrylen-11-yl)naphthalen-1-yl)-1,10-phenanthroline을 수득하였다.In a round bottom flask, 2-(benzo[e]acephenanthrylen-11-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (11.35 g, 30 mmol), 2-(4-bromonaphthalen- 1-yl)-1,10-phenanthroline (13.87 g, 36 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (1.73 g, 1.5 mmol), potassium carbonate (10.35 g, 75 mmol), toluene 200 mL, 100 mL of ethanol, and 100 mL of water were added and stirred under reflux for 12 hours. After completion of the reaction, water was removed and the reaction solution was filtered to obtain a crude product. The concentrated crude was dissolved by heating in MC, filtered under reduced pressure on silica gel, concentrated and recrystallized to obtain 10 g of 2-(4-(benzo[e]acephenanthrylen-11-yl)naphthalen-1-yl)-1,10 -phenanthroline was obtained.

합성한 화합물들의 NMR 데이터는 다음과 같다.The NMR data of the synthesized compounds are as follows.

화합물compound 1H NMR(CDCl3)1H NMR (CDCl 3 ) MSMS 화합물 1-1

Figure 112017111791811-pat00026
Compound 1-1
Figure 112017111791811-pat00026
1H δ
1H NMR (500 MHz, cdcl3) δ 9.24-9.23 (1H, d), 8.72-8.71 (1H, d), 8.53-8.51 (1H, d), 8.42-8.41 (1H, d), 8.34 (1H, s), 8.34-8.30 (1H, d), 8.21-8.11 (5H, m), 8.07-8.05 (1H, d), 8.03-8.01 (1H, d), 7.96-7.87 (3H, m), 7.83-7.80 (1H, t), 7.73-7.65 (4H, m), 7.62-7.60 (1H, d), 7.50-7.48 (2H, m)
1H δ
1H NMR (500 MHz, cdcl3) δ 9.24-9.23 (1H, d), 8.72-8.71 (1H, d), 8.53-8.51 (1H, d), 8.42-8.41 (1H, d), 8.34 (1H, s ), 8.34-8.30 (1H, d), 8.21-8.11 (5H, m), 8.07-8.05 (1H, d), 8.03-8.01 (1H, d), 7.96-7.87 (3H, m), 7.83-7.80 (1H, t), 7.73-7.65 (4H, m), 7.62-7.60 (1H, d), 7.50-7.48 (2H, m)
557.2
557.2
화합물 1-7
Figure 112017111791811-pat00027
Compound 1-7
Figure 112017111791811-pat00027
1H δ
1H NMR (500 MHz, cdcl3) δ 9.24-9.23 (1H, d), 8.72-8.71 (1H, d), 8.53-8.51 (1H, d), 8.42-8.41 (1H, d), 8.34 (1H, s), 8.34-8.30 (1H, d), 8.21-8.11 (5H, m), 8.07-8.05 (1H, d), 8.03-8.01 (1H, d), 7.96-7.87 (3H, m), 7.83-7.80 (1H, t), 7.73-7.65 (4H, m), 7.62-7.60 (1H, d), 7.50-7.48 (2H, m)
1H δ
1H NMR (500 MHz, cdcl3) δ 9.24-9.23 (1H, d), 8.72-8.71 (1H, d), 8.53-8.51 (1H, d), 8.42-8.41 (1H, d), 8.34 (1H, s ), 8.34-8.30 (1H, d), 8.21-8.11 (5H, m), 8.07-8.05 (1H, d), 8.03-8.01 (1H, d), 7.96-7.87 (3H, m), 7.83-7.80 (1H, t), 7.73-7.65 (4H, m), 7.62-7.60 (1H, d), 7.50-7.48 (2H, m)
557.2
557.2

[유리전이 온도 측정][Measurement of glass transition temperature]

이하에는, 제조예 1 내지 2 및 전하생성층에 주로 사용되는 Bphen의 유리전이온도와 융용온도를 측정하여 이하의 표 2에 나타내었다.Hereinafter, the glass transition ionicity and melting temperature of Bphen mainly used in Preparation Examples 1 to 2 and the charge generation layer were measured, and are shown in Table 2 below.

물질matter Tg(oC)Tg( o C) Tm(oC)Tm( o C) 비교예 1Comparative Example 1 BPhenBPhen 6464 220220 제조예 1Manufacturing Example 1 화합물 1-1Compound 1-1 156.20156.20 330.1330.1 제조예 2Manufacturing Example 2 화합물 1-7Compound 1-7 166.10166.10 334.5334.5

표 2에 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 제조예 1 내지 제조예 2의 화합물은, 비교예 1에 비해 유리전이온도 및 용융온도가 훨씬 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 벤조플루오란텐계 화합물은 비교예 1에 비해 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the compounds of Preparation Examples 1 to 2 according to the present invention have a much higher glass transition temperature and melting temperature than Comparative Example 1. Accordingly, it can be seen that the benzofluoranthene-based compound according to the present invention has improved stability compared to Comparative Example 1.

이하에는 전하생성층에 각각 Bphen 및 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 유기발광소자를 제조하여 실험하였다.Hereinafter, an organic light-emitting device was manufactured and tested using Bphen and the compound according to the present invention, respectively, in the charge generation layer.

[유기발광소자의 제조 1: 단층 구조][Manufacture of organic light emitting device 1: single layer structure]

1. 비교예 21. Comparative Example 2

발광면적이 2mm × 2mm크기가 되도록 ITO 기판을 패터닝한 후, 이소프로필 알코올과 UV 오존으로 각각 세정을 실시하였다. 이후, ITO기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고 진공도가 1×10-7 torr가 되도록 압력을 형성하였다.After patterning the ITO substrate so that the luminous area was 2 mm × 2 mm in size, each was cleaned with isopropyl alcohol and UV ozone. Thereafter, the ITO substrate was mounted on the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus, and pressure was formed so that the degree of vacuum was 1×10 -7 torr.

먼저, HAT-CN 화합물을 진공 증착하여 5nm 두께로 형성하였다. 이 화합물은 정공주입층으로 작용한다. 이 위에 정공수송층으로 NPB 물질을 35nm 두께로 형성하였다.First, the HAT-CN compound was vacuum deposited to form a 5 nm thickness. This compound acts as a hole injection layer. On this, an NPB material was formed to a thickness of 35 nm as a hole transport layer.

이후 CPB 물질을 호스트로, Ir 화합물을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 발광층을 형성하였다. Thereafter, a yellow light emitting layer was formed by co-depositing a CPB material as a host and an Ir compound as a dopant to a thickness of about 10% at a thickness of 30 nm.

이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25nm 두께로 전자수송층을 형성하였다. 이후 BPhen물질에 Li물질을 2% 질량비가 되도록 10nm 두께로 공증착하여 전하생성층을 형성하였다. 이후, Al을 100nm 두께로 증착시켜 음극을 형성하여 유기발광소자를 제작하였다.An electron transport layer was formed on the light-emitting layer with a TmPyPB compound having a thickness of 25 nm. Thereafter, a charge generation layer was formed by co-depositing a Li material to a BPhen material in a thickness of 10 nm so as to have a 2% mass ratio. Thereafter, Al was deposited to a thickness of 100 nm to form a cathode to fabricate an organic light emitting device.

Figure 112017111791811-pat00028
Figure 112017111791811-pat00028

2. 실시예 12. Example 1

위에 전술한 비교예 2와 동일하게 구성하되, 전하생성층 물질만 화합물 1-40로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.In the same manner as in Comparative Example 2 described above, only the material of the charge generation layer was changed to Compound 1-40 to produce an organic light-emitting device.

[유기발광소자의 제조 2: 2층 구조][Manufacture of organic light emitting device 2: two-layer structure]

1. 비교예 3 1. Comparative Example 3

발광면적이 2mm × 2mm크기가 되도록 ITO 기판을 패터닝한 후, 이소프로필 알코올과 UV 오존으로 각각 세정을 실시하였다. 이후, ITO기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고 진공도가 1×10-7 torr가 되도록 압력을 잡았다.After patterning the ITO substrate so that the luminous area was 2 mm × 2 mm in size, each was cleaned with isopropyl alcohol and UV ozone. Thereafter, the ITO substrate was mounted on the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus, and the pressure was held so that the degree of vacuum was 1×10 -7 torr.

먼저, HAT-CN 화합물을 진공 증착하여 5nm 두께로 형성하였다. 이 화합물은 제 1 정공주입층으로 작용한다. 이 위에 제 1 정공수송층으로 NPB 물질을 35nm 두께로 형성하였다.First, the HAT-CN compound was vacuum deposited to form a 5 nm thickness. This compound acts as a first hole injection layer. On this, an NPB material was formed to a thickness of 35 nm as a first hole transport layer.

이후 CPB 물질을 호스트로, Ir 화합물을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 제 1 발광층을 형성하였다. Thereafter, a CPB material as a host and an Ir compound as a dopant were co-deposited to a thickness of 30 nm so as to have a mass ratio of about 10% to form a yellow first emission layer.

이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25nm 두께로 전자수송층을 형성하였다. 이후 BPhen물질에 Li물질을 2% 질량비가 되도록 10nm 두께로 공증착하여 N형 전하생성층을 형성하였다. 이후, P형 전하생성층으로 HAT-CN 화합물을 5nm 두께로 진공 증착하였다. 이물질은 제 2 정공주입층으로도 활용된다. 이 위에 제 2 정공수송층으로 NPB 물질을 35nm 두께로 형성하였다.An electron transport layer was formed on the light-emitting layer with a TmPyPB compound having a thickness of 25 nm. Thereafter, an N-type charge generation layer was formed by co-depositing a Li material to a BPhen material in a thickness of 10 nm so as to have a 2% mass ratio. Thereafter, a HAT-CN compound was vacuum deposited to a thickness of 5 nm as a P-type charge generation layer. The foreign material is also used as the second hole injection layer. On this, an NPB material was formed to a thickness of 35 nm as a second hole transport layer.

이후 CPB 물질을 호스트로, Ir 화합물을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 제 2 발광층을 형성하였다. 이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25nm 두께로 제 2 전자수송층을 형성하였다. 이후 LiF 물질을 전자주입층으로 1nm 두께로 진공 증착하였다. 마지막으로 Al을 100nm 두께로 증착시켜 음극을 형성하여 유기발광소자를 제작하였다.Thereafter, the CPB material as a host and the Ir compound as a dopant were co-deposited to a thickness of 30 nm so as to have a mass ratio of about 10% to form a yellow second light emitting layer. A second electron transport layer was formed on the light-emitting layer with a TmPyPB compound having a thickness of 25 nm. Thereafter, the LiF material was vacuum deposited as an electron injection layer to a thickness of 1 nm. Finally, Al was deposited to a thickness of 100 nm to form a cathode to fabricate an organic light emitting device.

2. 실시예 22. Example 2

위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 1-1로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.In the same manner as in Comparative Example described above, only the organic material of the N-type charge generation layer was changed to Compound 1-1 to manufacture an organic light-emitting device.

3. 실시예 33. Example 3

위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 1-7로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.It was constructed in the same manner as in Comparative Example described above, but only the organic material of the N-type charge generation layer was changed to Compound 1-7 to manufacture an organic light-emitting device.

PIN OLED의 경우 OLED 구조 내에 전하 수송층에 전기적 도핑을 통하여 저전압 고효율 구동을 실현한다. P 도핑 층에는 정공수송물질에 전자가 희박한 유기물질이나 금속 산화물을 도핑하고, N 도핑 층에는 전자수송물질에 일함수가 낮은 리튬이나 세슘 등의 알칼리 금속을 도핑하게 된다. 도핑된 층은 구동되는 동안 유기물질의 표면 저항을 줄여서 인접 층으로부터 전하 주입을 용이하게 한다. 도핑된 양극층 위에 버퍼층을 도입하여 에너지 밴딩에 의한 저전압 구현, 전하이동도가 높은 소재를 이용한 저전압 구동기술 등이 알려져 있으며 형광과 인광 소재를 적층구조로 제작하여 높은 효율을 얻고 있다. In the case of PIN OLED, low-voltage high-efficiency driving is realized through electrical doping of the charge transport layer in the OLED structure. The P-doped layer is doped with an organic material or metal oxide having rare electrons in the hole transport material, and the N-doped layer is doped with an alkali metal such as lithium or cesium having a low work function on the electron transport material. The doped layer facilitates charge injection from adjacent layers by reducing the surface resistance of the organic material during driving. A buffer layer is introduced on the doped anode layer to realize a low voltage by energy banding, and a low voltage driving technology using a material with high charge mobility is known, and high efficiency is obtained by fabricating a fluorescent and phosphorescent material in a stacked structure.

Tandem 구조는 도핑된 정공수송층과 전자수송층을 포함하는 EL 단위를 수직으로 적층한 구조로, 적층한 수에 비례하여 전류발광효율이 증가한다. 이때 CGL (change generation layer)층은 투명한 PN 접합의 개념이며, 단위 PIN OLED 발광부를 복수의 층으로 쌓아 놓은 개념으로 이해하면 된다. 따라서 단일 층의 PIN OLED 실시예로도 스택구조의 효율과 전압을 예측할 수 있으며, 2층 구조의 실시예로도 3층 구조의 효율과 전압을 예측할 수 있다.The tandem structure is a structure in which EL units including a doped hole transport layer and an electron transport layer are vertically stacked, and the current emission efficiency increases in proportion to the stacked number. At this time, the CGL (change generation layer) layer is a concept of transparent PN bonding, and it can be understood as a concept in which the unit PIN OLED light emitting part is stacked in a plurality of layers. Therefore, the efficiency and voltage of the stack structure can be predicted even with a single-layer PIN OLED embodiment, and the efficiency and voltage of a three-layer structure can be predicted even with a two-layer structure embodiment.

이하에는 상기 실시예 2 내지 3의 유기발광소자의 전류 밀도, 구동 전압, 전류 효율, 및 외부양자효율을 측정하여 이하의 표 3에 나타내었다.Hereinafter, the current density, driving voltage, current efficiency, and external quantum efficiency of the organic light emitting device of Examples 2 to 3 were measured and shown in Table 3 below.

분류Classification 물질matter 구동전류
J(mA/cm2)
Driving current
J(mA/cm 2 )
구동전압
(Voltage)
Driving voltage
(Voltage)
전류효율
(cd/A)
Current efficiency
(cd/A)
발광 효율
(lm/W)
Luminous efficiency
(lm/W)
EQE(%)EQE(%)
비교예Comparative example BPhenBPhen 1010 9.49.4 107.8107.8 36.036.0 3535 실시예 2Example 2 1-11-1 1010 8.68.6 128.5128.5 46.946.9 39.739.7 실시예 3Example 3 1-71-7 1010 8.58.5 130.2130.2 48.148.1 40.640.6

표 3에 기재된 바와 같이, 유기발광소자에 영향을 미치는 구동 전압(V), 전류 효율(cd/A), 및 외부양자효율(QE)에 있어서, 실시예 1 내지 실시예 2는 비교예와 비교하였을 때 그 크기가 크게 향상된 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 벤조플루오란텐계 화합물을 포함하는 유기발광소자는 종래 화합물을 포함하는 유기발광소자에 비해 수명이 개선되고, 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 3, in terms of driving voltage (V), current efficiency (cd/A), and external quantum efficiency (QE) affecting the organic light emitting device, Examples 1 to 2 were compared with Comparative Examples. When done, it can be seen that the size is greatly improved. Accordingly, it can be seen that the organic light-emitting device including the benzofluoranthene-based compound according to the present invention has improved lifespan and improved efficiency compared to the organic light-emitting device including the conventional compound.

본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (9)

하기 표시되는 화합물들 중에서 선택되는 어느 하나로 표시되는 벤조플루오란텐계 화합물.
Figure 112020022585176-pat00041
A benzofluoranthene-based compound represented by any one selected from the compounds shown below.
Figure 112020022585176-pat00041
삭제delete 삭제delete 제1전극;
제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하며 빛을 발광하는 유기물층을 포함하며,
상기 유기물층은 복수의 층으로 이루어지며, 적어도 어느 하나의 층은 제1항에 따른 벤조플루오란텐 화합물을 포함하는 유기발광소자.
A first electrode;
A second electrode; And
An organic material layer disposed between the first electrode and the second electrode and emitting light,
The organic material layer is made of a plurality of layers, at least one of the organic light emitting device comprising the benzofluoranthene compound according to claim 1.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유기물층은 전하생성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
The method of claim 4,
The organic light emitting device, characterized in that the at least one organic material layer includes a charge generation layer.
제5항에 있어서,
상기 전하생성층은 N형인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
The method of claim 5,
The organic light emitting device, characterized in that the charge generation layer is N-type.
제4항에 있어서,
상기 유기물층은,
제1발광부;
상기 제1발광부 상에 위치하는 제2발광부;및
상기 제1발광부와 상기 제2발광부 사이에 위치하는 제1전하생성층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 소자.
The method of claim 4,
The organic material layer,
A first light emitting unit;
A second light-emitting unit positioned on the first light-emitting unit; and
A first charge generation layer positioned between the first light-emitting part and the second light-emitting part;
An organic light-emitting device comprising a.
제7항에 있어서,
상기 제2발광부 상에 위치하는 제3발광부;
상기 제2발광부와 상기 제3발광부 사이에 위치하는 제2전하생성층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 소자.
The method of claim 7,
A third light-emitting unit positioned on the second light-emitting unit;
A second charge generation layer positioned between the second light-emitting part and the third light-emitting part;
An organic light-emitting device, characterized in that it further comprises.
제8항에 있어서,
상기 제1전하생성층 및 상기 제2전하생성층 중 적어도 어느 하나는,
상기 벤조플루오란텐계 화합물에 알칼리금속 및 알칼리토금속 중 적어도 어느 하나가 도핑(doping)되어 결합되며,
상기 도핑된 알칼리금속은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 적어도 어느 하나이며,
상기 알칼리토금속은 Be, Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
The method of claim 8,
At least one of the first charge generation layer and the second charge generation layer,
At least one of an alkali metal and an alkaline earth metal is doped and bonded to the benzofluoranthene-based compound,
The doped alkali metal is at least one of Li, Na, K, Rb and Cs,
The alkaline earth metal is an organic light-emitting device, characterized in that at least one of Be, Mg, Ca, Sr, and Ba.
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