KR102268119B1 - Pyrene compound and organic light emitting diode device comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 파이렌 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서, X는 C, N, S, O를 하나 또는 그 이상을 포함한 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 아릴, 헤테로 방향족 화합물이고, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, n은 1 내지 4의 정수이며, 상기 화학식 2에서 상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다.The pyrene compound according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is represented by the following Chemical Formula 1 or 2.
[Formula 1]
[Formula 2]
In Formulas 1 and 2, X is an aryl, aromatic compound, heteroaryl, or heteroaromatic compound containing one or more C, N, S, and O, and R 1 is substituted or unsubstituted alkyl, aryl, heteroaryl , an aromatic compound, a heteroaromatic compound, any one selected from the group consisting of arylamine and heteroarylamine, n is an integer from 1 to 4, wherein R 2 is substituted or unsubstituted alkyl, aryl, hetero Any one selected from the group consisting of aryl, aromatic compounds, heteroaromatic compounds, arylamines and heteroarylamines.
Description
본 발명은 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 유기전계발광소자의 발광 효율과 수명을 향상시키고 구동전압을 낮출 수 있는 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a pyrene compound and an organic electroluminescent device including the same, and more particularly, to a pyrene compound capable of improving luminous efficiency and lifespan and lowering a driving voltage of an organic electroluminescent device, and an organic electroluminescent device comprising the same It's about the little ones.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)등 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.A video display device that implements various information on a screen is a key technology in the information and communication era, which is developing in the direction of thinner, lighter, more portable and high-performance. With the recent development of the information society, as the demand for various types of display devices increases, LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), ELD (Electro Luminescent Display), FED (Field Emission Display), OLED ( Organic Light Emitting Diode) and other flat panel display devices are being actively researched.
이 중 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 유기전계발광소자는 플라스틱 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 구동이 가능하고 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 백색을 구현하는 유기전계발광소자는 조명뿐만 아니라 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트 또는 컬러필터를 채용한 풀컬러 표시 장치에 쓰이는 등 여러 용도로 이용되고 있는 소자이다.Among them, the organic light emitting device is a device that emits light while electrons and holes are paired and then disappear when electric charges are injected into the organic light emitting layer formed between the anode and the cathode. The organic electroluminescent device can be formed on a flexible transparent substrate such as plastic, and can be driven at a lower voltage than a plasma display panel or an inorganic electroluminescent (EL) display, and power consumption is relatively low. It has the advantage of being small and the color is excellent. In particular, the organic electroluminescent device for realizing white color is a device that is used for various purposes, such as a thin light source, a backlight of a liquid crystal display device, or a full-color display device employing a color filter as well as lighting.
백색 유기전계발광소자 개발에 있어서 고효율, 장수명은 물론이고, 색순도, 전류 및 전압의 변화에 따른 색안정성, 소자 제조의 용이성 등이 중요하기 때문에 각각의 방식에 따라 연구 개발이 진행 중에 있다. 백색 유기전계발광소자 구조에는 여러 가지가 있는데 크게는 단일층 발광 구조, 다층 발광 구조 등으로 나눌 수 있다. 이 중 장수명 백색의 소자를 위해 형광 청색 발광층과 인광 노란색 발광층을 적층(tandem)하는 다층 발광 구조가 주로 채택되고 있다.In the development of white organic light emitting diodes, research and development are in progress according to each method because high efficiency and long lifespan, as well as color purity, color stability according to changes in current and voltage, and ease of device manufacturing are important. There are various structures of the white organic light emitting device, and it can be broadly divided into a single layer light emitting structure, a multilayer light emitting structure, and the like. Among them, a multilayer light emitting structure in which a fluorescent blue light emitting layer and a phosphorescent yellow light emitting layer are stacked (tandem) is mainly adopted for a long-life white device.
구체적으로, 청색(Blue) 형광 소자를 발광층으로 이용하는 제1 스택과, 노란색(yellow-Green) 인광 소자를 발광층으로 이용하는 제2 스택 구조가 적층된 형태의 인광 스택 구조가 이용되고 있다. 이러한, 백색 유기전계발광소자는 청색 형광 소자로부터 발광되는 청색광과 노랑색 인광 소자로부터 발광되는 노란색 광의 혼합 효과에 의해 백색광이 구현된다. 여기서, 제1 스택과 제2 스택 사이에는 발광층에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시키고, 전하 분배를 원활하게 해주는 전하 생성층(Charge generation layer)이 구비된다. 전하생성층은 내부에서 전하 즉, 전자 및 정공을 생성시키는 층으로서, 발광층에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시키고, 전하 분배를 원활하게 해주므로 구동 전압이 상승되는 것을 방지할 수 있다. Specifically, a phosphorescent stack structure in which a first stack using a blue fluorescent device as a light emitting layer and a second stack structure using a yellow-green phosphor as a light emitting layer are stacked is used. In such a white organic light emitting device, white light is realized by a mixing effect of blue light emitted from a blue fluorescent device and yellow light emitted from a yellow phosphorescent device. Here, a charge generation layer is provided between the first stack and the second stack to double the efficiency of the current generated in the light emitting layer and to facilitate charge distribution. The charge generation layer is a layer that generates electric charges, that is, electrons and holes inside, doubles the efficiency of current generated in the light emitting layer, and facilitates charge distribution, thereby preventing the driving voltage from being increased.
그러나, 종래 전하생성층은 N형 전하생성층과 P형 전하생성층이 PN 접합구조로 이루어지는데, N형 전하생성층과 P형 전하생성층 간의 에너지 레벨 차이로 인해 P형 전하생성층과 인접한 정공주입층 계면에서의 전하 생성에 의해 전자가 N형 전하생성층으로 주입되는 특성이 저하된다. 또한, N형 전하생성층에 알칼리 금속을 도핑한 경우 알칼리 금속이 P형 전하생성층으로 확산되어 소자의 수명이 저하되는 문제점이 있다.
However, in the conventional charge generation layer, the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer have a PN junction structure. Due to the energy level difference between the N-type charge generation layer and the P-type charge generation layer, the P-type charge generation layer is adjacent to the P-type charge generation layer Due to the charge generation at the hole injection layer interface, the electron injection property into the N-type charge generation layer is deteriorated. In addition, when the N-type charge generation layer is doped with an alkali metal, the alkali metal diffuses into the P-type charge generation layer, thereby reducing the lifetime of the device.
본 발명은 유기전계발광소자의 발광 효율과 수명을 향상시키고 구동전압을 낮출 수 있는 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
The present invention provides a pyrene compound capable of improving the luminous efficiency and lifespan of the organic light emitting device and lowering the driving voltage, and an organic light emitting device including the same.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이렌 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the pyrene compound according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is represented by the following Chemical Formula 1 or 2.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 1 및 2에서, X는 C, N, S, O를 하나 또는 그 이상을 포함한 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 아릴, 헤테로 방향족 화합물이고, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, n은 1 내지 4의 정수이며, 상기 화학식 2에서 상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다.In
상기 파이렌 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The pyrene compound is characterized in that any one selected from the compounds shown below.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 형성되며, 청색 발광층을 포함하는 제1 스택, 노란색 발광층을 포함하는 제2 스택, 및 상기 제1 스택과 상기 제2 스택 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서, 상기 전하생성층은 상기 파이렌 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention is formed between an anode and a cathode, and includes a first stack including a blue light emitting layer, a second stack including a yellow light emitting layer, and the first stack and the second stack In the organic electroluminescent device including a charge generation layer positioned between stacks, the charge generation layer is characterized in that it includes the pyrene compound.
상기 전하생성층은 N형 전하생성층과 P형 전하생성층을 포함하되, 상기 N형 전하생성층은 상기 파이렌 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The charge generation layer includes an N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer, wherein the N-type charge generation layer includes the pyrene compound.
상기 제1 스택은 양극과 상기 청색 발광층 사이에 정공주입층 및 정공수송층을 더 포함하고, 상기 청색 발광층과 상기 전하생성층 사이에 전자수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The first stack further includes a hole injection layer and a hole transport layer between the anode and the blue emission layer, and further includes an electron transport layer between the blue emission layer and the charge generation layer.
상기 제2 스택은 상기 전하생성층과 상기 노란색 발광층 사이에 정공수송층을 더 포함하고, 상기 노란색 발광층과 상기 음극 사이에 전자수송층 및 전자주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The second stack further includes a hole transport layer between the charge generation layer and the yellow emission layer, and further includes an electron transport layer and an electron injection layer between the yellow emission layer and the cathode.
본 발명의 일 실시예에 따른 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자는 유기전계발광소자의 구동전압, 전류효율, 색좌표 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
The pyrene compound and the organic electroluminescent device including the same according to an embodiment of the present invention have the advantage of improving the driving voltage, current efficiency, color coordinates and lifespan characteristics of the organic electroluminescent device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유기전계발광소자의 구동전압에 따른 전류밀도를 측정하여 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유기전계발광소자의 시간에 따른 휘도의 저하율을 측정하여 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유기전계발광소자의 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프. 1 is a view showing an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the measurement of the current density according to the driving voltage of the organic light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the reduction rate of luminance according to time of an organic light emitting diode manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the measurement of the emission spectrum of the organic light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(100)는 양극(110)과 음극(210) 사이에 위치하는 스택들(ST1, ST2) 및 스택들(ST1, ST2) 사이에 위치하는 전하생성층(160)을 포함한다. 양극(110)은 정공을 주입하는 전극으로 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 양극(110)이 반사 전극일 경우에 양극(110)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the organic
상기 제1 스택(ST1)은 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 청색 발광층(140), 제1 전자수송층(150)을 포함한다. The first stack ST1 constitutes one light emitting device unit, and includes a
정공주입층(120)은 양극(110)으로부터 청색 발광층(140)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 정공주입층(120)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 정공주입층(120)의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공주입층(120)의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.The
상기 제1 정공수송층(130)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 정공수송층(130)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 제1 정공수송층(130)의 두께가 5nm 이상이면, 정공 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 제1 정공수송층(130)의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.The first
상기 청색 발광층(140)은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The blue
제1 전자수송층(150)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 전자수송층(150)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 제1 전자수송층(150)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 제1 전자수송층(150)의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 양극(110) 상에 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 청색 발광층(140) 및 제1 전자수송층(150)을 포함하는 제1 스택(ST1)을 구성한다.The first
상기 제1 스택(ST1) 상에 전하생성층(Charge Generation Layer ; CGL)(160)이 위치한다. 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. 이때, 상기 PN접합 전하생성층(160)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 즉, N형 전하생성층(160N)은 양극에 인접한 청색 발광층(140)에 전자를 공급하고, 상기 P형 전하생성층(160P)은 제2 스택(ST2)의 발광층에 정공을 공급함으로써, 다수의 발광층을 구비하는 유기전계발광소자의 발광 효율을 더욱 증대시킬수 있으며, 이와 더불어 구동 전압도 낮출수 있다.A charge generation layer (CGL) 160 is positioned on the first stack ST1 . The
여기서, N형 전하생성층(160N)은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 화합물로 이루어질 수 있다.Here, the N-type
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 1 및 2에서, X는 C, N, S, O를 하나 또는 그 이상을 포함한 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 아릴, 헤테로 방향족 화합물이고, R1은 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, n은 1 내지 4의 정수이며, 상기 화학식 2에서 상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 아릴, 헤테로 아릴, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In
전술한 파이렌 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 선택된 어느 하나일 수 있다.The above-mentioned pyrene compound may be any one selected from among the compounds shown below.
상기 P형 전하생성층(160P)은 금속 또는 P형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 P형이 도핑된 유기물질에 사용되는 P형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 P형 도펀트는 2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbCl5으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.The P-type
한편, 상기 전하생성층(160) 상에 제2 정공수송층(170), 전자블록층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 스택(ST2)이 위치한다. 제2 정공수송층(170)과 제2 전자수송층(200)은 전술한 제1 스택(ST1)의 제1 정공수송층(130)과 제1 전자수송층(150)의 구성과 각각 동일하게 이루어질 수 있다. 전자블록층(180)은 발광층에서 생성된 전자가 정공수송층으로 넘어오는 것을 방지하도록 정공수송층의 재료와 금속 또는 금속 화합물을 포함하여 이루어진다. 따라서, 전자블록층의 LUMO 레벨이 높아져 전자가 넘어올 수 없게 된다. On the other hand, the second
노란색 발광층(190)은 옐로그린을 발광하는 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린을 발광하는 발광층의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 옐로그린을 발광하는 노란색 발광층의 단층 구조를 예로 설명한다. 노란색 발광층(190)은 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 적어도 하나의 호스트에 옐로그린을 발광하는 인광 옐로그린 도펀트로 이루어질 수 있다. The yellow
상기 전자주입층(210)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 전자주입층(210)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 상기 전자주입층(210)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자주입층(210)의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 전하생성층(160) 상에 제2 정공수송층(170), 전자블록층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 스택(ST2)을 구성한다. The
제2 스택(ST2) 상에는 음극(220)이 위치한다. 상기 음극(220)은 전자 주입 전극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 음극(220)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다. The
상기와 같이, 본 발명은 제1 스택과 제2 스택의 사이에 전하생성층이 위치하되 N형 전하생성층을 파이렌 화합물로 사용함으로써, P형 전하생성층과 N형 전하생성층 간의 에너지 레벨 차이를 줄일 수 있는 이점이 있다.
As described above, the present invention provides an energy level between the P-type charge generation layer and the N-type charge generation layer by using the N-type charge generation layer as a pyrene compound while the charge generation layer is positioned between the first stack and the second stack. There are advantages to reducing the difference.
이하, 본 발명의 N형 전하생성층에 사용되는 파이렌 화합물의 합성예 및 이 화합물을 포함하는 유기전계발광소자에 관하여 하기 합성예 및 실시예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기에 개시되는 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the synthesis examples of the pyrene compound used in the N-type charge generation layer of the present invention and the organic electroluminescent device including the compound will be described in detail in the following Synthesis Examples and Examples. However, the examples disclosed below are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
합성예Synthesis example
1) 2-(4’-브로모바이페닐-4-yl)-1,10-페난쓰롤린 (2-(4’-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline)의 합성1) Synthesis of 2-(4'-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline (2-(4'-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline)
2-브로모-1,10-페난쓰롤린(10g, 39mmol), 4’-브로모-4-바이페닐보론산(11.8g, 42mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 100mL 넣고 교반시킨다. 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(2.4g, 2mmol)과 포타슘카보네이트(K2CO3, 12g, 85mmol), 증류수 50mL를 넣고 80℃에서 24시간동안 환류시킨다. 반응이 종류되면 반응액을 냉각한 후 물층을 제거하고 테트라하이드로퓨란을 감압농축하여 제거하면 고형분이 생성된다. 고형분을 컬럼분리한 후 디클로로메탄과 메탄올을 사용하여 재결정하여 2-(4’-브로모바이페닐-4-yl)-1,10-페난쓰롤린 (2-(4’-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline) (10.8g, 26mmol, 62%)를 얻었다.
2-Bromo-1,10-phenanthroline (10g, 39mmol) and 4'-bromo-4-biphenylboronic acid (11.8g, 42mmol) were added to 100mL of anhydrous tetrahydrofuran and stirred. Tetrakis(triphenylphosphine)palladium (2.4g, 2mmol), potassium carbonate (K2CO3, 12g, 85mmol), and 50mL of distilled water were added and refluxed at 80°C for 24 hours. When the reaction is complete, the reaction solution is cooled, the water layer is removed, and tetrahydrofuran is concentrated under reduced pressure to remove solid content. The solid was separated by column and recrystallized using dichloromethane and methanol to 2-(4'-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline (2-(4'-bromobiphenyl-4-yl) -1,10-phenanthroline) (10.8 g, 26 mmol, 62%) was obtained.
2) 화합물 NC-35의 제조2) Preparation of compound NC-35
상기 합성한 2-(4’-브로모바이페닐-4-yl)-1,10-페난쓰롤린(10.8g, 26mmol)에 파이렌-1-보론산(7.2g, 29mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 100mL 넣고 교반시킨다. 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(1.3g, 1.2mmol)과 포타슘카보네이트(K2CO3, 8g, 58mmol), 증류수 50 mL를 넣고 80℃에서 24시간동안 환류시킨다. 반응이 종류되면 반응액을 냉각한 후 테트라하이드로퓨란을 감압농축하여 제거한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 생성된 고형분을 컬럼정제한 후 디클로로메탄과 메탄올을 사용하여 재결정하여 NC35 (9.1g, 1.7mmol, 59%)를 얻었다.
To the synthesized 2-(4'-bromobiphenyl-4-yl)-1,10-phenanthroline (10.8 g, 26 mmol), pyrene-1-boronic acid (7.2 g, 29 mmol) was added to anhydrous tetrahydrofuran Add 100mL and stir. Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (1.3 g, 1.2 mmol), potassium carbonate (K 2 CO 3 , 8 g, 58 mmol), and 50 mL of distilled water were added and refluxed at 80° C. for 24 hours. After the reaction is completed, the reaction solution is cooled, tetrahydrofuran is concentrated under reduced pressure to remove, and the generated solid is filtered. The resulting solid was purified by column and recrystallized using dichloromethane and methanol to obtain NC35 (9.1 g, 1.7 mmol, 59%).
실시예Example
이하, 전술한 파이렌 화합물을 N형 전하생성층으로 사용하여 유기전계발광소자를 제작한 실시예를 개시한다.Hereinafter, an embodiment in which an organic electroluminescent device is fabricated using the above-described pyrene compound as an N-type charge generating layer is disclosed.
실시예 1Example 1
ITO 글라스의 발광 면적이 2mm×2mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10-6torr가 되도록 한 후 양극 ITO위에 정공주입층으로 HAT-CN을 50Å의 두께로 증착하고, 이어 정공수송층인 NPD (4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl)를 1200Å의 두께로 증착하여 형성하고, 그 위에 블루 형광 발광층으로 호스트인 anthracene 계열 물질 250Å과 도펀트인 pyrene 계열 물질을 도핑 농도 5%로 형성하였다. 그 다음 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하여 제1 스택을 형성하고, N형 전하생성층으로 NC-20로 표시되는 파이렌 화합물에 알칼리 금속인 리튬을 도핑하여 100Å의 두께로 성막하고, P형 전하생성층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였다. 정공수송층으로 아릴 아민 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였고, 전자블록층으로 Carbazole 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였다. 다음, 인광 노란색 발광층으로 헤테로아릴계열의 호스트 150Å에 도펀트인 Iridium 화합물을 도핑 농도 20%로 형성하였다. 그 위에, 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하고, 전자주입층으로 LiF를 10Å의 두께로 형성하여 제2 스택을 형성한 뒤, 음극으로 Al을 2000Å의 두께로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
After patterning so that the light emitting area of the ITO glass has a size of 2 mm × 2 mm, it was washed. After mounting the substrate in a vacuum chamber, the base pressure was set to 1×10 -6 torr, and HAT-CN was deposited as a hole injection layer on the anode ITO to a thickness of 50 Å, followed by the hole transport layer NPD (4,4'- Formed by depositing bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl) to a thickness of 1200 Å, and as a blue fluorescent light emitting layer, 250 Å of an anthracene-based material as a host and a pyrene-based material as a dopant have a doping concentration of 5% was formed with Then, as an electron transport layer, a heteroaryl-based material is formed to a thickness of 200 Å to form a first stack, and an alkali metal lithium is doped into a pyrene compound represented by NC-20 as an N-type charge generation layer to a thickness of 100 Å. was formed into a film, and a heteroaryl-based material was formed to a thickness of 200 Å as a P-type charge generating layer. An arylamine-based material was formed to a thickness of 200 Å as a hole transport layer, and a carbazole-based material was formed to a thickness of 200 Å as an electron blocking layer. Next, an Iridium compound as a dopant was formed at a dopant concentration of 20% on a heteroaryl-based
실시예 2Example 2
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, N형 전하생성층의 재료로 NC-26로 표시되는 파이렌 화합물을 사용한 것만 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
An organic electroluminescent device was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that a pyrene compound represented by NC-26 was used as a material of the N-type charge generation layer.
실시예 3Example 3
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, N형 전하생성층의 재료로 NC-35로 표시되는 파이렌 화합물을 사용한 것만 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
An organic electroluminescent device was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that a pyrene compound represented by NC-35 was used as a material of the N-type charge generation layer.
비교예comparative example
전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에, N형 전하생성층의 재료로 상기 Bphen 화합물을 사용한 것만 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.
An organic electroluminescent device was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the Bphen compound was used as a material for the N-type charge generation layer.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따라 제조된 유기전계발광소자의 구동전압, 전류효율 및 색좌표를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 구동전압에 따른 전류밀도를 측정하여 도 2에 나타내었고, 시간에 따른 휘도의 저하율을 측정하여 도 3에 나타내었고, 발광 스펙트럼을 측정하여 도 4에 나타내었다.The driving voltage, current efficiency and color coordinates of the organic light emitting diodes manufactured according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples were measured and shown in Table 1 below. In addition, the current density according to the driving voltage was measured and shown in FIG. 2 , the decrease rate of the luminance with time was measured and shown in FIG. 3 , and the emission spectrum was measured and shown in FIG. 4 .
Driving voltage (V)
(Cd/A)current efficiency
(Cd/A)
상기 표 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계발광소자는 비교예보다 우수한 색좌표를 나타내고, 구동전압이 저감되며 전류효율이 향상된 것으로 나타났다. 특히, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들은 비교예보다 구동전압에 따른 전류밀도가 향상되었고, 도 3을 참조하면, 수명 특성이 현저하게 상승되었으며, 도 4를 참조하면, 발광 강도도 비교예보다 증가한 것으로 나타났다.As shown in Table 1, the organic electroluminescent devices manufactured according to Examples 1 to 3 of the present invention exhibited superior color coordinates than Comparative Examples, reduced driving voltage, and improved current efficiency. In particular, referring to FIG. 2 , the current density according to the driving voltage is improved in the embodiments of the present invention compared to the comparative example, and referring to FIG. 3 , the lifespan characteristics are remarkably increased. Referring to FIG. 4 , the luminescence intensity is also It was found to be increased compared to the comparative example.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자는 종래 유기전계발광소자에 비해, 구동전압, 전류효율, 색좌표 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. Accordingly, the pyrene compound according to an embodiment of the present invention and the organic electroluminescent device including the same have advantages in that the driving voltage, current efficiency, color coordinates and lifespan characteristics can be improved, compared to the conventional organic electroluminescent device.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the technical configuration of the present invention can be changed to other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that this may be practiced. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description. In addition, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 유기전계발광소자 110 : 양극
120 : 정공주입층 130 : 제1 정공수송층
140 : 청색 발광층 150 : 제1 전자수송층
160 : 전하생성층 160N : N형 전하생성층
160P : P형 전하생성층 170 : 제2 정공수송층
180 : 전자블록층 190 : 노란색 발광층
200 : 제2 전자수송층 210 : 전자주입층
220 : 음극100: organic electroluminescent device 110: anode
120: hole injection layer 130: first hole transport layer
140: blue light emitting layer 150: first electron transport layer
160:
160P: P-type charge generation layer 170: second hole transport layer
180: electron block layer 190: yellow light emitting layer
200: second electron transport layer 210: electron injection layer
220: cathode
Claims (6)
상기 제1 스택은 상기 청색 발광층과 상기 전하생성층 사이에 전자수송층을 포함하고, 상기 제2 스택은 상기 노란색 발광층과 상기 음극 사이에 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고,
상기 전하생성층은 N형 전하생성층과 P형 전하생성층을 포함하며, 상기 N형 전하생성층은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 파이렌 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서,
n은 1 또는 2이고, R1은 페난트롤린기이며, 상기 화학식 2에서 상기 R2는 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물, 아릴 아민 및 헤테로 아릴 아민으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
n이 1인 경우, X는 피리디닐렌이고,
n이 2인 경우, X는 C 및 N 중 하나 이상을 포함한 방향족 화합물 또는 헤테로 방향족 화합물이고, 치환기는 파이렌의 1번 및 6번 위치에 결합된다.
An organic electroluminescent device formed between an anode and a cathode and including a first stack including a blue light emitting layer, a second stack including a yellow light emitting layer, and a charge generation layer positioned between the first stack and the second stack In
The first stack includes an electron transport layer between the blue light emitting layer and the charge generation layer, and the second stack includes an electron transport layer and an electron injection layer between the yellow light emitting layer and the cathode,
The charge generation layer includes an N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer, The N-type charge generation layer is an organic electroluminescent device, characterized in that it comprises a pyrene compound represented by the following formula (1) or (2).
[Formula 1]
[Formula 2]
In Formulas 1 and 2,
n is 1 or 2, R 1 is a phenanthroline group, and in Formula 2, R 2 is any one selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkyl, aromatic compounds, heteroaromatic compounds, arylamines and heteroarylamines ego,
when n is 1, X is pyridinylene;
When n is 2, X is an aromatic compound or heteroaromatic compound containing at least one of C and N, and the substituent is bonded to the 1st and 6th positions of the pyrene.
상기 파이렌 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
According to claim 1,
The pyrene compound is an organic electroluminescent device, characterized in that any one selected from the compounds shown below.
상기 제1 스택은 양극과 상기 청색 발광층 사이에 정공주입층 및 정공수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
According to claim 1,
The first stack may further include a hole injection layer and a hole transport layer between the anode and the blue light emitting layer.
상기 제2 스택은 상기 전하생성층과 상기 노란색 발광층 사이에 정공수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.According to claim 1,
The second stack is an organic electroluminescent device, characterized in that it further comprises a hole transport layer between the charge generation layer and the yellow light emitting layer.
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