KR20060120984A - Phosphorescent host materials with aluminium complex containing 9-phenanthrol and organic electroluminescent device using this material - Google Patents

Phosphorescent host materials with aluminium complex containing 9-phenanthrol and organic electroluminescent device using this material Download PDF

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KR20060120984A
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변기남
이범성
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Abstract

Provided is a phosphorescent host material, which comprises a phosphorescent host material having suitable hole transportability and hole blocking capability to minimize a triplet-triplet quenching phenomenon, and imparts high luminance, improved lifespan and stability and low drive voltage to an organic light emitting device. The phosphorescent host material is an aluminum complex containing a phenanthrol represented by the following formula 1 as a ligand. In the formula 1, each of R1 and R2 is independently selected from the group consisting of H, halogen atoms, substituted or non-substituted C1-C18 alkyl groups, substituted or non-substituted C1-C18 alkoxy groups, aromatic heterocyclic groups and substituted or non-substituted C6-C18 aryl groups. The phosphorescent host material is incorporated into a light emitting layer after being doped with a red phosphorescent material.

Description

페난쓰롤을 포함하는 인광 호스트 물질 및 이를 이용한 유기전기발광소자{Phosphorescent Host Materials with Aluminium Complex Containing 9-Phenanthrol And Organic Electroluminescent Device using this material} Phosphorescent Host Materials with Aluminum Complex Containing 9-Phenanthrol And Organic Electroluminescent Device using this material}

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인광전기발광소자의 개략적인 단면도이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views of a phosphorescent light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 인광전기발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the voltage-luminance characteristics of the phosphorescent light emitting device according to the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인광전기발광소자의 전압-효율 특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the voltage-efficiency characteristics of the phosphorescent light emitting device according to the embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

11, 21 : 투명전극(양극) 12, 22 : 정공 주입층11, 21: transparent electrode (anode) 12, 22: hole injection layer

13, 23 : 정공 수송층 14, 24 : 발광층13, 23: hole transport layer 14, 24: light emitting layer

15, 25 : 전자 수송층 16, 26 : 전자 주입층15, 25: electron transport layer 16, 26: electron injection layer

17, 27 : 금속 전극(음극) 28, 38 : 정공 차단층17, 27: metal electrode (cathode) 28, 38: hole blocking layer

본 발명은 페난쓰롤을 포함하는 인광 호스트 물질 및 이를 이용한 유기전기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체를 인광 호스트 물질로 사용하며, 상기 알루미늄 착제를 단독 또는 적색 인광 물질을 도핑하여 발광층을 형성한 후 이를 유기전기발광소자에 적용할 경우 장수명, 고효율 및 고휘도 특성을 나타내고, 저전압 구동 및 소자의 안정성이 향상된 유기전기발광소자를 제공할 수 있다.The present invention relates to a phosphorescent host material comprising phenanthrol and an organic electroluminescent device using the same, and more particularly, using an aluminum complex containing a phenanthrol ligand as a phosphorescent host material, wherein the aluminum complex is used alone or in red phosphorescence. When the light emitting layer is formed by doping a material and then applied to the organic electroluminescent device, the organic electroluminescent device can be provided with long life, high efficiency and high brightness, low voltage driving and improved stability of the device.

최근, 평판 표시소자는 급성장세를 보이고 있는 인터넷을 중심으로 한 고도의 영상 정보화 사회를 지탱하는 기기로서 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. Recently, the flat panel display device plays a very important role as a device supporting a highly visual information society based on the Internet, which is rapidly growing.

특히, 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기전기발광소자(organic electroluminescent device)(유기 EL소자)는, 평판 표시소자의 주류인 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하고, 백라이트가 불필요하여 경량 및 박형이 가능하며, 소비전력 측면에서도 유리하다. 또한, 응답속도가 빠르며, 색 재현 범위가 넓어 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다. In particular, an organic electroluminescent device (organic EL device) capable of low voltage driving with a self-emission type has an excellent viewing angle and contrast ratio compared to a liquid crystal display (LCD), which is a mainstream of flat panel display devices. It is light and thin because no backlight is required, and it is advantageous in terms of power consumption. In addition, the fast response speed and wide color reproduction range have attracted attention as a next generation display device.

일반적으로, 유기 EL소자는 투명전극으로 이루어진 양극(anode), 발광영역을 포함하는 유기박막, 그리고 금속전극(cathode)의 순으로 유리기판 위에 형성된다. 이때, 유기박막은 발광층(Light Emitting Layer, EML) 이외에, 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL), 전자 수송층 (Electron Transport Layer, ETL) 또는 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)을 포함할 수 있으며, 발광층의 발광특성상, 전자 차단층(Electron Blocking Layer, EBL) 또는 정공 차단층(Hole Blocking layer, HBL)을 추가로 포함할 수 있다. In general, an organic EL device is formed on a glass substrate in order of an anode made of a transparent electrode, an organic thin film including a light emitting region, and a metal electrode. In this case, the organic thin film may include a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an electron transport layer (ETL), or an electron injection layer (EML) in addition to the light emitting layer (EML). Electron Injection Layer (EIL), and may include an electron blocking layer (EBL) or a hole blocking layer (HBL) due to the light emission characteristics of the light emitting layer.

이러한 구조의 유기 EL소자에 전기장이 가해지면, 양극으로부터 정공이 주입되고, 음극으로부터 전자가 주입되어, 정공과 전자는 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 거쳐 발광층에서 재조합(recombination)하게 되어 발광여기자(exitons)를 형성한다. 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground states)로 전이하면서 빛을 방출한다. 이때 형성되는 여기자는 스핀방향이 반대 방향인 즉, 단일항 상태(Singlet State)와 스핀방향이 같은 방향인 즉, 삼중항 상태(Triplet State) 각각 25%와 75% 비율로 생성된다. When an electric field is applied to the organic EL device having such a structure, holes are injected from the anode, electrons are injected from the cathode, and holes and electrons are recombined in the light emitting layer through the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, thereby emitting excitons. ). The formed light exciton emits light as it transitions to ground states. At this time, the excitons are formed in the opposite direction of the spin direction, that is, the singlet state and the spin direction of the same direction, that is, the triplet state is generated at a ratio of 25% and 75%, respectively.

상기와 같은 여기자 상태 중, 단일항 상태를 발광에 이용하는 것을 형광발광(Fluorescence)이라 하며, 75% 비율로 생성되는 삼중항 상태를 발광에 이용하는 것을 인광발광(Phosphorescence) 이라 부른다. 또한 경우에 따라서, 단일항 상태의 여기자는 스핀 오빗 커플링(Spin-orbit coupling)을 통해서 삼중항 상태로 전이(계간전이, Intersystem crossing)가 가능함으로, 이론적으로 인광 발광 물질은 유기전기발광소자의 100 % 여기자를 모두 발광에 이용할 수 있으므로 고효율의 소자 제작이 가능하다.Among the above-mentioned exciton states, the use of a singlet state for luminescence is called fluorescence, and the use of a triplet state generated at a 75% ratio for luminescence is called phosphescence. In some cases, the singlet excited excitons can be transferred to the triplet state by spin-orbit coupling (intersystem crossing), so that the phosphorescent material is theoretically used for organic electroluminescent devices. All 100% excitons can be used for light emission, making it possible to manufacture devices with high efficiency.

따라서 최근에 형광 발광물질 뿐만 아니라, 인광 발광물질이 유기 EL소자의 발광층에 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다(D. F. O'Brien and M. A. Baldo et al. "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices" Applied Physics Letter Vol. 74 No. 3, pp 442-444, Jan. 18, 1999; M. A. Baldo et al. "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence" Applied Physics letters Vol. 75 No. 1, pp 4-6, Jul. 5, 1999). Recently, research has been actively conducted to apply not only fluorescent light emitting materials but also phosphorescent light emitting materials to light emitting layers of organic EL devices (DF O'Brien and MA Baldo et al. "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices" Applied Physics Letter Vol 74 No. 3, pp 442-444, Jan. 18, 1999; MA Baldo et al. "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence" Applied Physics letters Vol. 75 No. 1, pp 4- 6, Jul. 5, 1999).

그러나, 이러한 인광 발광에서 삼중항 여기자는 직접 바닥상태로 전이할 수 없어(spin forbidden) 전자 스핀의 뒤바뀜(flipping)이 진행된 이후에 바닥상태로 전이되는 과정을 거치기 때문에, 인광은 형광보다 수명(발광시간)(lifetime)이 길어지는 특성을 갖는다. However, in such phosphorescence emission, since the triplet excitons cannot directly transition to the ground state (spin forbidden), the process of transition to the ground state after the flipping of the electron spin proceeds, so that the phosphorescence is longer than the fluorescence Has a characteristic of long life.

즉, 발광 지속기간(emission duration)이, 형광 발광의 경우는 수 나노초(several nano seconds)에 해당하고, 인광 발광은 상대적으로 긴 시간인 수 마이크로초(several micro seconds)에 해당한다. 이러한 발광 지속 기간이 길다 라는 것은 인광발광을 유기전계 발광소자에 적용하였을 경우, 여러 가지 문제점을 야기 시키는데, 대표적인 문제가 삼중항-삼중항 소멸(Triplet-Triplet Annihilation) 현상으로서, 이는 삼중항 상태가 서로 반응하여, 소멸된다는 것을 의미하며 다음과 같은 수학식 1로 표현된다.That is, the emission duration corresponds to several nanoseconds in the case of fluorescent emission, and the phosphorescence emission corresponds to several micro seconds in a relatively long time. The long duration of light emission causes various problems when phosphorescence is applied to an organic light emitting device. A representative problem is triplet-triplet annihilation, which is a triplet state. Reacts with each other, meaning that it is extinguished and is represented by Equation 1 below.

Figure 112005026999925-PAT00001
Figure 112005026999925-PAT00001

상기 수학식 1에서, J는 효율반감전류밀도이고, q는 전하량(the electron charge)이며, d는 재조합면적(recombination area)이고, τ는 수명(발광시간, life time)이며, kq는 삼중항-삼중항 소멸 상수(Triplet-Triplet Annihilation rate Const.)이다.In Equation 1, J is an efficiency half current density, q is the electron charge, d is a recombination area, τ is a life time, and kq is a triplet. Triplet-Triplet Annihilation Rate Const.

상기 수학식 1에 따르면, 삼중항-삼중항 소멸현상을 최소화하기 위해서는 재조합 면적(recombination area), 즉 발광면적을 최대화 시키고, 발광체의 발광시간(lifetime)을 최소화하여야만, 삼중항-삼중항 소멸현상을 통해 효율이 반감하는 전류밀도를 증가시킬 수 있다. According to Equation 1, in order to minimize the triplet-triple extinction phenomenon, it is necessary to maximize the recombination area, that is, the light emitting area, and minimize the lifetime of the light emitter. Through this, the current density at which the efficiency is halved can be increased.

따라서, 인광 발광 호스트는 발광면적이 비교적 큰 물질, 즉 정공 흐름(Hole-diffusion)현상이 큰 물질을 사용함으로써, 발광 면적을 크게 하여 삼중항-삼중항 소멸 현상을 최소화할 수 있는 호스트 물질 사용이 일반적이며, 대표적인 물질은 CBP(4,4-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 이다. 그러나, 이러한 물질은 정공 흐름 현상이 크므로, 효율을 극대화하기 위해서는 소자 구조상에 추가로 정공 차단층을 삽입하므로 소자의 수명이 단축되는 문제가 수반된다.Therefore, the phosphorescent light emitting host uses a material having a relatively large emission area, that is, a material having a large hole-diffusion phenomenon, and thus, it is possible to use a host material that can minimize the triplet-triplet disappearance by increasing the emission area. Typical and representative substance is CBP (4,4-N, N'-dicarbazolebiphenyl). However, since these materials have a large hole flow phenomenon, in order to maximize efficiency, a hole blocking layer is additionally inserted into the device structure, thereby shortening the life of the device.

전기인광소자의 경우 높은 발광효율을 얻기 위해서는 특히 인광 호스트 물질의 선정이 직접적인 영향을 미친다. In the case of an electrophosphorescent device, in order to obtain high luminous efficiency, the selection of a phosphorescent host material has a direct effect.

인광물질은 삼중항으로부터 발광되기 때문에 호스트로부터 게스트인 인광 물질의 삼중항 에너지 전이가 효과적으로 일어나기 위해서는 호스트의 삼중항 에너지가 인광물질의 삼중항 에너지보다 커야 한다. Since the phosphor emits from the triplet, the triplet energy of the host must be greater than the triplet energy of the phosphor in order for the triplet energy transfer from the host to the guest phosphor to occur effectively.

일반적으로 삼중항 에너지는 일중항 에너지에 비하여 1 eV 정도 낮기 때문에 최고점유분자오비탈(highest occupied molecular orbital, HOMO)-최저비점유분자오 비탈(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 간격이 형광물질 보다 큰 물질을 호스트 물질로 사용되는 것이 바람직하다. 호스트의 삼중항이 인광염료의 삼중항 에너지 보다 낮을 경우 흡열성(endothermic) 에너지 전이를 이용하여야 하며, 이 경우 외부발광효율이 상대적으로 낮은 반면 호스트의 삼중항이 인광물질의 삼중항 에너지 보다 높을 경우 발열성(exothermic) 에너지 전이가 일어남으로 인해 높은 양자효율을 나타내게 된다.In general, triplet energy is about 1 eV lower than singlet energy, so the highest occupied molecular orbital (HOMO) -lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) gap is larger than the fluorescent material. It is preferably used as a host material. When the triplet of the host is lower than the triplet energy of the phosphorescent dye, endothermic energy transfer should be used. In this case, the external luminous efficiency is relatively low while the triplet of the host is higher than the triplet energy of the phosphor. The exothermic energy transfer results in high quantum efficiency.

이러한 고효율, 풀 칼라 유기 EL소자를 구현하기 위해서는 새로운 전자주입(수송) 및 정공주입(수송) 층을 도입하거나 발광효율이 우수한 새로운 재료의 개발이 요구된다.In order to realize such a high-efficiency, full-color organic EL device, it is required to introduce a new electron injection (transport) and hole injection (transport) layer or to develop a new material having excellent luminous efficiency.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체를 호스트 물질로 사용하고 여기에 적색 인광 물질을 도핑하여 형성한 유기 화합물층을 유기 EL소자의 발광층으로 적용할 경우 상기 호스트 물질이 적절한 정공 흐름 현상과 정공 차단능력을 갖추게 되어 삼중항-삼중항 소멸 현상을 최소화 할 뿐만 아니라, 추가로 정공 차단층을 도입 없이도 고효율 인광 EL소자를 제조할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have made an effort to solve the above problems, and as a result, an organic compound layer formed by using an aluminum complex containing a phenanthrol ligand as a host material and doped with a red phosphorescent material is provided as a light emitting layer of an organic EL device. In this case, the host material has an appropriate hole flow phenomenon and a hole blocking ability, thereby minimizing triplet-triple terminology phenomena, and it is possible to manufacture high-efficiency phosphorescent EL devices without introducing a hole blocking layer. Knowing to complete the present invention.

따라서 본 발명은 유기 EL소자의 발광층에 적용할 경우 장수명, 고효율, 고휘도 등의 특성을 발현하고, 저전압 구동 및 안정성이 향상된 유기전기발광소자를 제공할 수 있는 페난쓰롤을 포함하는 적색 인광 호스트 물질 및 이를 이용한 유기전기발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a red phosphorescent host material including a phenanthrol that can provide an organic electroluminescent device that exhibits characteristics such as long life, high efficiency and high brightness when applied to the light emitting layer of an organic EL device, and has improved low voltage driving and stability. It is an object to provide an organic electroluminescent device using the same.

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체인 인광 호스트 물질을 특징으로 한다.The present invention is characterized by a phosphorescent host material which is an aluminum complex containing a phenanthrol ligand represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112005026999925-PAT00002
Figure 112005026999925-PAT00002

상기 화학식 1에서, R1 와 R2는 수소원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알콕시기, 방향족 헤테로고리기 및 치환 또는 비치환된 C6∼18의 아릴기중에서 선택된 것이다.In Formula 1, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1-18 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1-18 alkoxy group, an aromatic heterocyclic group and a substituted or unsubstituted It is selected from cyclic C 6-18 aryl group.

또한 본 발명은 상기 알루미늄 착체를 인광 호스트 물질로 포함하는 유기 EL소자를 포함한다.The present invention also includes an organic EL device comprising the aluminum complex as a phosphorescent host material.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체를 인광 호스트 물질로 사용하고 여기에 적색 인광 물질을 도핑한 발광층을 형성한 후 이를 유기전기발광소자에 적용함으로써 장수명, 고효율 및 고휘도 특성을 나타내고, 저전압 구동 및 소자의 안정성이 향상된 유기 EL소자를 제공하고자 제안된 것이다.The present invention exhibits long life, high efficiency and high brightness by using an aluminum complex containing a phenanthrol ligand as a phosphorescent host material and forming a light emitting layer doped with a red phosphor, and applying the same to an organic electroluminescent device. And it is proposed to provide an organic EL device with improved stability of the device.

본 발명의 인광 호스트 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 알루미늄 착체로서, R1 와 R2는 수소원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알콕시기, 방향족 헤테로고리기 및 치환 또는 비치환된 C6∼18의 아릴기 등 중에서 선택된 화합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 R1 와 R2 는 수소원자, 페닐, 4-알킬레이티드 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 안트라센닐 등 중에서 선택된 화합물인 경우이며, 더욱 바람직하게는 다음 화학식 1a ∼ 1d의 화합물로부터 선택하여 사용하는 것이 좋다.The phosphorescent host material of the present invention is an aluminum complex represented by Formula 1, wherein R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, substituted or unsubstituted C 1-18 alkyl groups, substituted or unsubstituted C 1-18 And an alkoxy group, an aromatic heterocyclic group and a substituted or unsubstituted C 6-18 aryl group may be used. Preferably, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, phenyl, 4-alkyllay. In the case of a compound selected from tide phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, anthracenyl and the like, more preferably, it is preferably selected from the compounds represented by the following formulas 1a to 1d.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112005026999925-PAT00003
Figure 112005026999925-PAT00003

[화학식 1b][Formula 1b]

Figure 112005026999925-PAT00004
Figure 112005026999925-PAT00004

[화학식 1c][Formula 1c]

Figure 112005026999925-PAT00005
Figure 112005026999925-PAT00005

[화학식 1d][Formula 1d]

Figure 112005026999925-PAT00006
Figure 112005026999925-PAT00006

상기 화합물 1a 내지 1d는 2개의 8-하이드록시퀴놀리딘(8-hydroxyquinolidine) 주요 리간드(main ligand)와 1개의 9-페난쓰롤(9-phenanthrol) 유도체를 보조 리간드로 알루미늄 중심금속이온에 도입하여 제조된 것이며, 다음 반응식 1로 간단하게 나타낼 수 있다.Compounds 1a to 1d are introduced by introducing two 8-hydroxyquinolidine main ligands and one 9-phenanthrol derivative as an auxiliary ligand to an aluminum central metal ion. It was produced and can be simply represented by the following scheme 1.

Figure 112005026999925-PAT00007
Figure 112005026999925-PAT00007

질소 분위기 하에서, 트리에틸알루미늄(Triethylaluminum, (화학식 3))을 톨루엔 용액(toluene solution)에 넣는다. 9-페난쓰롤(화학식 2) 유도체를 톨루엔에 녹인 다음 반응용기에 천천히 넣고 1 시간 동안 교반한다. 톨루엔에 하이드록시퀴날리딘(ydroxyquinalidine, (화학식 4))을 녹여 천천히 적가한 다음 3 시간 동안 교반한 후 여과한다. 여과된 고체를 메틸렌클로라이드에서 재결정하여 최종 화합물(화학식 1) 를 얻을 수 있다[(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151].Under a nitrogen atmosphere, triethylaluminum (Formula 3) is added to a toluene solution. The 9-phenanthrol (Formula 2) derivative is dissolved in toluene, and then slowly added to the reaction vessel and stirred for 1 hour. Hydroxyquinalidine (Formula 4) was dissolved in toluene and slowly added dropwise, stirred for 3 hours and then filtered. The filtered solid can be recrystallized in methylene chloride to obtain the final compound (Formula 1) [(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151.

또한, 본 발명에서는 상기 인광 호스트 물질이 포함되어 이루어진 유기 EL소자를 제공하며, 상기 인광 호스트 물질은 발광층에 포함되어질 수 있다.In addition, the present invention provides an organic EL device comprising the phosphorescent host material, the phosphorescent host material may be included in the light emitting layer.

즉, 양극, 음극, 및 두 전극 사이에 상기 알루미늄 착체를 발광물질로서 포함하는 유기박막(발광층)을 단층으로 가지거나 전하 수송층과 함께 다층으로 갖는 구조로서 양극, 유기박막 및 음극이 차례로 적층된 구조의 유기 EL소자를 제조할 수 있다.That is, a structure having a single layer or an organic thin film (light emitting layer) including the aluminum complex as a light emitting material between the anode, the cathode, and the two electrodes as a single layer or a multilayer with the charge transport layer. The organic EL device can be manufactured.

일반적으로 발광층으로만 이루어진 단층형 소자보다는 발광층과 전하 수송층이 조합된 적층형 소자가 우수한 특성을 나타낸다. 이는 발광물질과 전하 수송재료가 적절하게 조합됨으로써 전극으로부터 전하가 주입될 때 에너지 장벽이 감소되고, 전하 수송층이 전극으로부터 주입된 정공 또는 전자를 발광층 영역에 속박시킴으로써 주입된 정공과 전자의 수밀도가 균형을 이루도록 해 주기 때문이다. In general, a stacked device in which a light emitting layer and a charge transport layer are combined is superior to a single layer device having only a light emitting layer. This is because an appropriate combination of the light emitting material and the charge transport material reduces the energy barrier when charge is injected from the electrode, and the charge transport layer binds the holes or electrons injected from the electrode to the light emitting layer region to balance the number of holes and electrons injected. This is because it helps to achieve.

본 발명의 실시예에 따른 유기 EL소자의 개략적인 구조단면도를 도 1 내지 도 2에 나타내었다. A schematic cross-sectional view of an organic EL device according to an embodiment of the present invention is shown in Figs.

도 1에 도시된 유기 EL소자는 투명전극(양극)(11,21), 정공 주입층(12,22), 정공 수송층(13,23), 발광층(14,24), 전자 수송층(15,25), 전자 주입층(16,26) 및 금속전극(음극)(17,27)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. The organic EL device shown in FIG. 1 includes transparent electrodes (anodes) 11 and 21, hole injection layers 12 and 22, hole transport layers 13 and 23, light emitting layers 14 and 24, and electron transport layers 15 and 25. ), The electron injection layers 16 and 26 and the metal electrodes (cathodes) 17 and 27 are sequentially stacked.

도 2에 도시된 유기 EL소자는 투명전극(양극)(11,21), 정공 주입층(12,22), 정공 수송층(13,23), 발광층(14,24), 정공차단층(28), 전자 수송층(15,25), 전자 주입층(16,26) 및 금속전극(음극)(17,27)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다.The organic EL device illustrated in FIG. 2 includes transparent electrodes (anodes) 11 and 21, hole injection layers 12 and 22, hole transport layers 13 and 23, light emitting layers 14 and 24, and hole blocking layers 28. The electron transport layers 15 and 25, the electron injection layers 16 and 26, and the metal electrodes (cathodes) 17 and 27 are sequentially stacked.

투명전극(양극)(11,21) 및 금속전극(음극)(17,27)은 통상적인 전극재료, 예를 들면 투명전극은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 SnO2로, 금속전극은 Li, Mg, Ca, Ag, Al, In 등의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 금속전극의 경우 단층 또는 2층 이상의 다층 구조를 가질 수 있다.The transparent electrodes (anodes) 11 and 21 and the metal electrodes (cathodes) 17 and 27 are conventional electrode materials, for example, the transparent electrodes are made of indium tin oxide (ITO) or SnO 2 , and the metal electrodes The metal may be made of a metal such as Li, Mg, Ca, Ag, Al, In, or an alloy thereof, and the metal electrode may have a single layer or a multilayer structure of two or more layers.

발광층(14,24)은 본 발명의 화학식 1의 화합물, 바람직하게는 화학식 1a 내지 1d의 화합물을 인광 호스트 물질로서 포함하는 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 구성할 수 있으며, 이외의 인광 호스트 물질 등을 사용할 수 있어 구체적으로 예를 들면 다음 화학식 5로 나타내어지는 대표적인 인광 호스트 물질인 CBP를 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 적층하여 구성할 수 있다. The light emitting layers 14 and 24 may be composed of a single layer or a multilayer of two or more layers including the compound of Formula 1 of the present invention, preferably, the compounds of Formulas 1a to 1d as phosphorescent host materials, and other phosphorescent host materials. Specifically, for example, CBP, which is a representative phosphorescent host material represented by the following Chemical Formula 5, may be configured by stacking a single layer or a multilayer of two or more layers.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112005026999925-PAT00008
Figure 112005026999925-PAT00008

본 발명의 화학식 1의 화합물, 바람직하게는 화학식 1a 내지 1d의 화합물은 단독으로 발광층에 사용될 수 있으며, 특히 적색 인광 도판트와 혼합하여 사용할 수 있다. 도판트로써 본 출원인에 의하여 제안된 화합물로서, 예를 들면 다음 화학식 6으로 표시되는 적색 인광 도판트[한국특허출원 제10-2004-91680호]와 혼합 사용할 수도 있다.The compound of formula 1 of the present invention, preferably the compounds of formulas 1a to 1d, may be used alone in the light emitting layer, and in particular may be used in combination with a red phosphorescent dopant. As a compound proposed by the applicant as a dopant, for example, it may be used in combination with a red phosphorescent dopant (Korean Patent Application No. 10-2004-91680) represented by the following formula (6).

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112005026999925-PAT00009
Figure 112005026999925-PAT00009

정공 수송층(13, 23)은 통상적인 정공 수송물질, 예를 들면 다음 화학식 7의 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(α-NPD), 다음 화학식 8의 N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(TPD), 폴리-(N-비닐카바졸)(PVCz) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 구성할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. The hole transport layers 13 and 23 are conventional hole transport materials, for example, 4,4-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amine] biphenyl (α-NPD) of Formula 7, N, N-diphenyl-N, N-bis (3-methylphenyl) -1,1-biphenyl-4,4-diamine (TPD) and poly- (N-vinylcarbazole) (PVCz) These may be constituted alone or in combination of two or more thereof, or may be two or more layers in which other layers are laminated.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112005026999925-PAT00010
Figure 112005026999925-PAT00010

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112005026999925-PAT00011
Figure 112005026999925-PAT00011

정공 차단층(18, 28)은 5.5 내지 7.0 사이의 LUMO 값을 가지며 정공 수송능력은 현저히 떨어지면서 전자 수송능력이 우수한 물질로 구성할 수 있으며, 이러한 물질로는 다음 화학식 9의 바쏘쿠프로인(Bathocuproine, BCP), 다음 화학식 10의 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ) 및 다음 화학식 11의 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리나토)-알루미늄 바이페녹시드(BAlq)가 적합하다.The hole blocking layers 18 and 28 may have a LUMO value of 5.5 to 7.0, and may be composed of a material having excellent electron transport ability with a marked drop in hole transport capacity. Bathocuproine, BCP), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) -1,2,4-triazole (TAZ) Bis (8-hydroxy-2-methylquinolinato) -aluminum biphenoxide (BAlq) is suitable.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112005026999925-PAT00012
Figure 112005026999925-PAT00012

[화학식 10][Formula 10]

Figure 112005026999925-PAT00013
Figure 112005026999925-PAT00013

[화학식 11][Formula 11]

Figure 112005026999925-PAT00014
Figure 112005026999925-PAT00014

전자 수송층(전자 수송성 발광층)(15, 25)은 통상적인 전자 수송물질, 예를 들면 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 루브렌(rubrene) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 구성할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다.The electron transporting layers (electron transporting emissive layers) 15 and 25 are conventional electron transporting materials, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq3), rubrene, etc. alone or in combination of two or more. It may be configured, and may be two or more layers in which other layers are laminated.

또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해, 양극(11, 21)과 정공 수송층(13, 23)의 사이에 예를 들어 구리 프탈로시아닌(Copper phthalocyanine, CuPc)을 포함하는 통상적인 정공 주입층(12, 22)을 삽입할 수 있고, 음극(17, 27)과 전자 수송층(15, 25)의 사이에 예를 들어 LiF을 포함하는 통상적인 전자 주입층(16, 26)을 삽입할 수 있다.In addition, in order to improve device characteristics such as efficiency and lifespan, a conventional copper phthalocyanine (CuPc) is included between the anodes 11 and 21 and the hole transport layers 13 and 23 as necessary. Hole injection layers 12 and 22 may be inserted, and conventional electron injection layers 16 and 26 including, for example, LiF may be inserted between cathodes 17 and 27 and electron transport layers 15 and 25. can do.

상기한 양극, 음극 및 각종 유기박막은 당업계에 널리 공지된 통상적인 증착방법에 의해 형성할 수 있다.The positive electrode, the negative electrode, and various organic thin films may be formed by conventional deposition methods well known in the art.

본 발명의 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체를 인광 호스트 물질로서 사용한 유기 EL소자는 수명과 효율이 크게 향상되고, 저전압 구동 및 소자의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The organic EL device using the aluminum complex containing the phenanthrol ligand of the present invention as a phosphorescent host material can be expected to greatly improve the lifespan and efficiency, and to improve low voltage driving and stability of the device.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1 : Example 1:

1) 화학식 1a의 적색 인광 호스트 물질의 제조 1) Preparation of Red Phosphorescent Host Material of Formula 1a

상기 화학식 1a의 적색 인광 호스트 물질은 다음 반응식 2에 의하여 제조하였다.The red phosphorescent host material of Chemical Formula 1a was prepared by the following Scheme 2.

Figure 112005026999925-PAT00015
Figure 112005026999925-PAT00015

질소 분위기 하에서, 100 mL 라운드 플라스크에 트리에틸알루미늄(triethylaluminum, (3)) 1.14 g을 20 mL의 톨루엔 용액(toluene solution)에 넣어 용해시켰다. 9-페난쓰롤(9-phenanthrol(2a)) 1.94 g을 15 mL의 톨루엔에 녹인 후 반응용기에 천천히 넣은 후 1시간 동안 교반시키고, 20 mL의 톨루엔에 하이드록시퀴날리딘(hydroxyquinalidine, (4)) 3.2 g을 녹여 천천히 적가 후 3 시간 동안 교반한 다음 여과하였다. Under a nitrogen atmosphere, 1.14 g of triethylaluminum (3) was added to a 20 mL toluene solution in a 100 mL round flask. 1.94 g of 9-phenanthrol (2a) was dissolved in 15 mL of toluene, slowly added to a reaction vessel and stirred for 1 hour, and hydroxyquinalidine (4) in 20 mL of toluene. ) 3.2 g was slowly added dropwise, stirred for 3 hours, and then filtered.

여과된 고체를 메틸렌클로라이드에서 재결정하여 최종 화합물(화학식 1a)을 얻을 수 있었으며[(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5.; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], 다음에 상기 화학식 1a의 NMR 결과를 나타내었다.The filtered solid was recrystallized in methylene chloride to obtain the final compound (Formula 1a) [1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5 .; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151, and then, the NMR result of Chemical Formula 1a is shown.

1H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.5-8.1(m, 5H), 7.5-6.9(m, 13H), 6.1(s, 1H), 2.8(s, 6H); 13C-NMR(300MHz, CDCl3) δ 160.1, 160, 155.4, 152, 148, 139, 137.6, 135, 133.3, 132.7, 131.5, 128.3, 127, 126.8, 126.3, 125, 124.5, 124.4, 123.9; FAB-MS: Calcd. MW 551.59, m/e= 551.19. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.5-8.1 (m, 5H), 7.5-6.9 (m, 13H), 6.1 (s, 1H), 2.8 (s, 6H); 13 C-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 160.1, 160, 155.4, 152, 148, 139, 137.6, 135, 133.3, 132.7, 131.5, 128.3, 127, 126.8, 126.3, 125, 124.5, 124.4, 123.9; FAB-MS: Calcd. MW 551.59, m / e = 551.19.

2) 화학식 1a 화합물을 호스트 물질로 사용한 유기전기발광소자의 제조2) Fabrication of organic electroluminescent device using compound of formula 1a as host material

150 nm의 ITO(인듐 주석 산화물)-코팅된 유리기판(아사히글래스 (주), 시트 저항 8 ??/㎠)을,물을 베이스로 한 세제, 초순수, 이소프로필알콜 및 메탄올로 순차적으로 초음파 세척하여 투명전극(11, 21)을 제작하였다. 150 nm ITO (indium tin oxide) -coated glass substrate (Asahi Glass Co., Ltd., sheet resistance 8 ° / cm 2) was ultrasonically cleaned sequentially with water-based detergent, ultrapure water, isopropyl alcohol and methanol The transparent electrodes 11 and 21 were produced.

이 투명전극(11, 21) 위에 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 증착하여 20 nm의 정공 주입층(12, 22)을 형성한 후, 정공 주입층(12, 22) 위에 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(α-NPD)을 증착하여 20 nm의 정공 수송층(13 ,23)을 형성하였다. Copper phthalocyanine (CuPc) was deposited on the transparent electrodes 11 and 21 to form the hole injection layers 12 and 22 at 20 nm, and thereafter, 4,4-bis [N− was formed on the hole injection layers 12 and 22. (1-naphthyl) -N-phenyl-amine] biphenyl (α-NPD) was deposited to form 20 nm hole transport layers 13 and 23.

이어서, 상기 제조된 화학식 1a의 인광 호스트 물질과 화학식 3의 인광 도판트 물질을 10:1의 중량비로 사용하여 1 nm/초의 속도로 정공 수송층(13, 23) 위에 증착하여 30 nm의 발광층(14, 24)을 형성하였다. 공증착이 끝난 후, 이 위에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)을 증착하여 40 nm의 전자 수송층(15, 25)을 형성하고, LiF를 증착하여 1 nm의 전자 주입층(16, 26)을 형성하였다. Subsequently, the prepared phosphorescent host material of Formula 1a and the phosphorescent dopant material of Formula 3 were deposited on the hole transport layers 13 and 23 at a rate of 1 nm / sec using a weight ratio of 10: 1 to emit light layer 14 of 30 nm. , 24). After the completion of the co-deposition, tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq3) was deposited thereon to form electron transport layers 15 and 25 at 40 nm, and LiF was deposited to form an electron injection layer at 16 nm. , 26).

이 전자 주입층(16, 26) 위에 Al을 증착하여 150 nm의 음극을 형성함으로써 유기 EL소자를 제조하였다. An organic EL device was fabricated by depositing Al on the electron injection layers 16 and 26 to form a cathode of 150 nm.

제조된 유기 EL소자는 [ITO 투명전극(150 nm)/CuPc 정공 주입층(20 nm)/α-NPD 정공 수송층(40 nm)/화학식 1a와 화학식 6의 화합물로 이루어진 발광층(30 nm)/Alq3 전자 수송층(40 nm)/LiF 전자 주입층(1nm)/Al 전극(150 nm)]가 아래로부터 차례대로 적층된 구조를 가지며, 이의 구조단면도를 도 1에 나타내었다. The organic EL device manufactured was [ITO transparent electrode (150 nm) / CuPc hole injection layer (20 nm) / α-NPD hole transport layer (40 nm) / light emitting layer (30 nm) / Alq3 consisting of the compound of formula 1a and formula (6). The electron transport layer (40 nm) / LiF electron injection layer (1 nm) / Al electrode (150 nm)] has a structure in which the layers are sequentially stacked from below, and the structural cross section thereof is shown in FIG.

또한 발광층 형성시 상기 화학식 1a의 화합물과 화학식 6의 화합물을 10 %의 중량비로 도핑하여 발광층을 구성하였다.In addition, when the emission layer is formed, the compound of Formula 1a and the compound of Formula 6 are doped at a weight ratio of 10% to form a light emitting layer.

실시예 2: Example 2:

1) 화학식 1b의 적색 인광 호스트 물질의 제조1) Preparation of Red Phosphorescent Host Material of Formula 1b

상기 화학식 1b의 적색 인광 호스트 물질은 다음 반응식 3에 의하여 제조하였다. The red phosphorescent host material of Chemical Formula 1b was prepared by the following Scheme 3.

Figure 112005026999925-PAT00016
Figure 112005026999925-PAT00016

질소 분위기 하에서, 100 mL 라운드 플라스크에 트리에틸알루미늄(triethylaluminum, (3)) 1.14 g을 30 mL의 톨루엔 용액(toluene solution)에 넣어 용해시켰다. 2-페닐-9-페난쓰롤(2-phenyl-9-phenanthrol(2b)) 2.7 g을 20 mL의 톨루엔에 녹인 후 반응용기에 천천히 넣은 후 1시간 동안 교반시키고, 20 mL의 톨루엔에 하이드록시퀴날리딘(hydroxyquinalidine, (4)) 3.2 g을 녹여 천천히 적가 후 3시간 동안 교반한 다음 여과하였다. Under a nitrogen atmosphere, 1.14 g of triethylaluminum (3) was added to a 30 mL toluene solution in a 100 mL round flask. 2.7 g of 2-phenyl-9-phenanthrol (2b) was dissolved in 20 mL of toluene, slowly added to the reaction vessel, and stirred for 1 hour, and hydroxyqui was dissolved in 20 mL of toluene. 3.2 g of nalidine (hydroxyquinalidine, (4)) was dissolved, slowly added dropwise, stirred for 3 hours, and filtered.

여과된 고체를 메틸렌클로라이드에서 재결정하여 최종 화합물(화학식 1b)을 얻을 수 있었으며[(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5.; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], 다음에 상기 화학식 1 b의 NMR 결과를 나타내었다.The filtered solid was recrystallized from methylene chloride to obtain the final compound (Formula 1b) [1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5 .; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], and then the NMR result of Chemical Formula 1b is shown.

1H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.5-8.1(m, 5H), 7.8-6.9(m, 17H), 6.1(s, 1H), 2.8(s, 6H); 13 C-NMR(300MHz, CDCl3) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.6, 134.4, 133.3, 132.7, 132, 129, 129, 128.3, 127.4, 127.2, 126.8, 126.3, 125.2, 124.4, 123.9, 123.4, 122.9, 122.4, 120.1, 117.3, 113.8, 111.3, 35.2, 14.8; FAB-MS: Calcd. MW 627.69, m/e= 627.22. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.5-8.1 (m, 5H), 7.8-6.9 (m, 17H), 6.1 (s, 1H), 2.8 (s, 6H); 13 C-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.6, 134.4, 133.3, 132.7, 132, 129, 129, 128.3, 127.4, 127.2, 126.8, 126.3, 125.2, 124.4, 123.9, 123.4 , 122.9, 122.4, 120.1, 117.3, 113.8, 111.3, 35.2, 14.8; FAB-MS: Calcd. MW 627.69, m / e = 627.22.

2) 화학식 1b 화합물을 호스트 물질로 사용한 유기전기발광소자의 제조2) Fabrication of organic electroluminescent device using compound of formula 1b as host material

화학식 1b의 화합물을 인광 호스트로 사용하여 다음과 같은 구조로 유기 EL소자를 제조 하였다.Using the compound of Formula 1b as a phosphorescent host, an organic EL device was manufactured in the following structure.

투명전극(ITO) 150 nm/ 정공주입층 물질, CuPc, 20 nm/ 정공 수송성 물질, NPB, 20 nm/ 발광층, 30 nm/ 전자 수송성 물질, Alq3, 40 nm/ 전자 주입층 물질, LiF, 1 nm/ 음극 전극, Al, 150 nm.Transparent electrode (ITO) 150 nm / hole injection layer material, CuPc, 20 nm / hole transport material, NPB, 20 nm / light emitting layer, 30 nm / electron transport material, Alq3, 40 nm / electron injection layer material, LiF, 1 nm Cathode electrode, Al, 150 nm.

실시예 3:Example 3:

1) 화학식 1c 의 적색 인광 호스트 화합물의 제조1) Preparation of a Red Phosphorescent Host Compound of Formula 1c

상기 화학식 1c의 적색 인광 호스트 물질은 다음 반응식 4에 의하여 제조하였다. The red phosphorescent host material of Chemical Formula 1c was prepared by the following Scheme 4.

Figure 112005026999925-PAT00017
Figure 112005026999925-PAT00017

질소 분위기 하에서, 100 mL 라운드 플라스크에 트리에틸알루미늄(triethylaluminum, (3)) 1.14 g을 30 mL의 톨루엔 용액(toluene solution)에 넣어 용해시켰다. 2,7-디페닐-9-페난쓰롤(2,7-diphenyl-9-phenanthrol(2c)) 3.5 g을 30 mL의 톨루엔에 녹인 후 반응용기에 천천히 넣은 후 1시간 동안 교반시키고, 20 mL의 톨루엔에 하이드록시퀴날리딘(hydroxyquinalidine, (4) 3.2 g을 녹여 천천히 적가 후 3시간 동안 교반한 다음 여과하였다. Under a nitrogen atmosphere, 1.14 g of triethylaluminum (3) was added to a 30 mL toluene solution in a 100 mL round flask. 3.5 g of 2,7-diphenyl-9-phenanthrol (2c) was dissolved in 30 mL of toluene, slowly added to a reaction vessel, and stirred for 1 hour. After dissolving 3.2 g of hydroxyquinalidine (4) in toluene, it was slowly added dropwise, stirred for 3 hours, and filtered.

여과된 고체를 메틸렌클로라이드에서 재결정하여 최종 화합물(화학식 1c)을 얻을 수 있었으며[(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5.; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], 다음에 상기 화학식 1c의 NMR 결과를 나타내었다.The filtered solid was recrystallized from methylene chloride to obtain the final compound (Formula 1c) [1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5 .; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151, and then, the NMR result of Chemical Formula 1c is shown.

1H-NMR(300 MHz, CDCl3) δ 8.5-8.1(m, 6H), 7.7-6.9(m, 20H), 6.1(s, 1H), 2.8(s, 6H); 13C-NMR(300MHz, CDCl3) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.6, 134.4, 132.7, 132.2, 132, 129, 127.4, 127.2, 126.8, 125.2, 124.4, 123.9, 123.4, 122.9, 120.1, 117.8; FAB-MS: Calcd. MW 703.78, m/e= 703.25 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.5-8.1 (m, 6H), 7.7-6.9 (m, 20H), 6.1 (s, 1H), 2.8 (s, 6H); 13 C-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.6, 134.4, 132.7, 132.2, 132, 129, 127.4, 127.2, 126.8, 125.2, 124.4, 123.9, 123.4, 122.9, 120.1, 117.8 ; FAB-MS: Calcd. MW 703.78, m / e = 703.25

2) 화학식 1c 화합물을 호스트 물질로 사용한 유기전기발광소자의 제조2) Fabrication of organic electroluminescent device using compound of formula 1c as host material

화학식 1c의 화합물을 인광 호스트로 사용하여 다음과 같은 구조로 유기 EL소자를 제조 하였다.Using the compound of Formula 1c as a phosphorescent host, an organic EL device was manufactured in the following structure.

투명전극(ITO) 150 nm/ 정공주입층 물질, CuPc, 20 nm/ 정공 수송성 물질, NPB, 20 nm/ 발광층, 30 nm/ 전자 수송성 물질, Alq3, 40 nm/ 전자 주입층 물질, LiF, 1 nm/ 음극 전극, Al, 150 nm.Transparent electrode (ITO) 150 nm / hole injection layer material, CuPc, 20 nm / hole transport material, NPB, 20 nm / light emitting layer, 30 nm / electron transport material, Alq3, 40 nm / electron injection layer material, LiF, 1 nm Cathode electrode, Al, 150 nm.

실시예 4 :Example 4:

1) 화학식 1d의 적색 인광 호스트 화합물의 제조1) Preparation of Red Phosphorescent Host Compound of Formula 1d

상기 화학식 1d의 적색 인광 호스트 물질은 다음 반응식 5에 의하여 제조하였다.The red phosphorescent host material of Chemical Formula 1d was prepared by the following Scheme 5.

Figure 112005026999925-PAT00018
Figure 112005026999925-PAT00018

질소 분위기 하에서, 100 mL 라운드 플라스크에 트리에틸알루미늄(triethylaluminum, (3)) 1.14 g을 30 mL의 톨루엔 용액(toluene solution)에 넣어 용해시켰다. 2-나프틸-9-페난쓰롤(2-naphthyl-9-phenanthrol(2d)) 3.2 g을 30 mL의 톨루엔에 녹인 후 반응용기에 천천히 넣은 후 1시간 동안 교반시키고, 20 mL의 톨루엔에 하이드록시퀴날리딘(hydroxyquinalidine, (4)) 3.2 g을 녹여 천천히 적가 후 3시간 동안 교반한 다음 여과하였다.    Under a nitrogen atmosphere, 1.14 g of triethylaluminum (3) was added to a 30 mL toluene solution in a 100 mL round flask. 3.2 g of 2-naphthyl-9-phenanthrol (2d) was dissolved in 30 mL of toluene, slowly added to the reaction vessel, stirred for 1 hour, and hydroxy-hydroxyl to 20 mL of toluene. 3.2 g of quinalidine (hydroxyquinalidine) was dissolved, slowly added dropwise, and stirred for 3 hours, followed by filtration.

여과된 고체를 메틸렌클로라이드에서 재결정하여 최종 화합물(화학식 1d)을 얻을 수 있었으며[(1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5.; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], 다음에 상기 화학식 1d 의 NMR 결과를 나타내었다.The filtered solid was recrystallized in methylene chloride to obtain the final compound (Formula 1d) [1) Guang Wang, Fushun Liang, Zhiyuan Xie, Guangping Su, Lixiang Wang, Xiabin Jing, Fosong Wang, Synthetic Metal. 131 (2002) 1-5 .; (2) Y. Qiu, Y. Shao, D.Q. Zhang, X.Y. Hong, Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2002) 1151], and then the NMR result of Chemical Formula 1d is shown.

1H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.5-8.1(m, 6H), 7.8-6.9(m, 18H), 6.1(s, 1H), 2.8(s, 6H); 13C-NMR(300MHz, CDCl3) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.1, 134.4, 134.1, 133.3, 132.7, 132.5, 132, 128.3, 128, 127.2, 126.9, 126.8, 126.4, 126.3, 125.9, 125.2, 124.8, 124.4, 123.9, 123.4, 122.9, 122.4, 120.1, 117.3, 113.8, 113.3, 35.2, 14.8 ; FAB-MS: Calcd. MW 677.74, m/e= 677.24 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.5-8.1 (m, 6H), 7.8-6.9 (m, 18H), 6.1 (s, 1H), 2.8 (s, 6H); 13 C-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 160.1, 155.4, 148, 137.6, 136.1, 134.4, 134.1, 133.3, 132.7, 132.5, 132, 128.3, 128, 127.2, 126.9, 126.8, 126.4, 126.3, 125.9, 125.2 , 124.8, 124.4, 123.9, 123.4, 122.9, 122.4, 120.1, 117.3, 113.8, 113.3, 35.2, 14.8; FAB-MS: Calcd. MW 677.74, m / e = 677.24

2) 화학식 1d 화합물을 호스트 물질로 사용한 유기전기발광소자의 제조2) Fabrication of organic electroluminescent device using compound of formula 1d as host material

화학식 1d의 화합물을 인광 호스트로 사용하여 다음과 같은 구조로 유기 EL소자를 제조 하였다.Using the compound of Formula 1d as a phosphorescent host, an organic EL device was manufactured in the following structure.

투명전극(ITO) 150 nm/ 정공주입층 물질, CuPc, 20 nm/ 정공 수송성 물질, NPB, 20 nm/ 발광층, 30 nm/ 전자 수송성 물질, Alq3, 40 nm/ 전자 주입층 물질, LiF, 1nm/ 음극 전극, Al, 150 nm.Transparent electrode (ITO) 150 nm / hole injection layer material, CuPc, 20 nm / hole transport material, NPB, 20 nm / light emitting layer, 30 nm / electron transport material, Alq3, 40 nm / electron injection layer material, LiF, 1 nm / Cathode electrode, Al, 150 nm.

비교예Comparative example

비교예로서 유기 EL소자에서 삼중항-삼중항 소멸 현상을 최소화하여 효율을 극대화할 수 있는 표적인 호스트 물질인 화학식 5의 CBP와 화학식 6의 도판트를 사용하고 정공차단층 물질로는 BCP(bathocuproine, 화학식 9)를 사용하여 도 2에 도시된 구조로 EL소자를 제작 하였다. As a comparative example, CBP of Formula 5 and dopant of Formula 6, which are target host materials capable of maximizing efficiency by minimizing triplet-triple extinction phenomena in organic EL devices, are used, and BCP (bathocuproine) as a hole blocking layer material. , To manufacture an EL device with the structure shown in Figure 2 using the formula (9).

투명전극(ITO) 150 nm/ 정공주입층 물질, CuPc, 20 nm/ 정공 수송성 물질, NPB, 20 nm/ 발광층, 30 nm/(정공차단층 물질, BCP, 10 nm)/ 전자 수송성 물질, Alq3, 40 nm/ 전자 주입층 물질, LiF, 1 nm/ 음극 전극, Al, 150 nm.Transparent electrode (ITO) 150 nm / hole injection layer material, CuPc, 20 nm / hole transport material, NPB, 20 nm / light emitting layer, 30 nm / (hole blocking layer material, BCP, 10 nm) / electron transport material, Alq3, 40 nm / electron injection layer material, LiF, 1 nm / cathode electrode, Al, 150 nm.

다음 도 3과 도 4 및 표 1에, 상기 실시예 1 내지 4와 비교예에 의하여 제조된 유기 EL소자의 특성을 전압, 전류, 및 휘도 상관관계로 나타내었다.3, 4, and Table 1, the characteristics of the organic EL devices manufactured by Examples 1 to 4 and Comparative Examples are shown as voltage, current, and luminance correlation.

본 발명의 화학식 1 내지 4의 호스트 물질를 이용한 실시예 1 내지 4의 소자에서는 CBP 호스트를 이용한 비교예 보다 향상된 전압-전류-휘도 특성의 유기 EL소자를 얻을 수 있었다. 즉, 10,000 cd/㎡ 휘도에서 CBP 호스트를 이용한 비교예 보다 본 발명의 화학식 1 내지 4의 호스트를 이용하여 0.3 내지 0.6의 구동전압이 감소된 유기 EL소자를 얻을 수 있었다. 또한, 비교예 보다 0.2 내지 1.6의 발광효율이 향상된 유기전기발광소자를 얻을 수 있었다.In the devices of Examples 1 to 4 using the host materials of Formulas 1 to 4 of the present invention, an organic EL device having improved voltage-current-luminance characteristics could be obtained than the comparative example using the CBP host. That is, an organic EL device having a reduced driving voltage of 0.3 to 0.6 may be obtained using the host of Formulas 1 to 4 of the present invention than a comparative example using a CBP host at 10,000 cd / m 2 luminance. In addition, it was possible to obtain an organic electroluminescent device having improved luminous efficiency of 0.2 to 1.6 than the comparative example.

호스트-도판트Host-Dopant @ 10,000 cd/㎡@ 10,000 cd / ㎡ 전압(V)Voltage (V) 효율(cd/A)Efficiency (cd / A) 색좌표Color coordinates 비교예Comparative example CBP+화학식2+BCPCBP + Formula 2 + BCP 13.113.1 8.88.8 0.67, 0.320.67, 0.32 실시예1Example 1 화학식1a+화학식2Formula 1a + Formula 2 12.512.5 10.410.4 0.67, 0.340.67, 0.34 실시예2Example 2 화학식1b+화학식2Formula 1b + Formula 2 12.712.7 9.69.6 0.67, 0.340.67, 0.34 실시예3Example 3 화학식1c+화학식2Formula 1c + Formula 2 12.812.8 9.09.0 0.67, 0.340.67, 0.34 실시예4Example 4 화학식1d+화학식2Formula 1d + Formula 2 12.612.6 9.89.8 0.67, 0.340.67, 0.34

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체를 이용한 호스트 물질은 소자의 저전압 구동과 효율을 크게 향상시키고, 소자의 안정성 및 수명이 크게 향상된 유기 EL소자의 제작이 가능하다.As described above, the host material using the aluminum complex containing the phenanthrol ligand of the present invention can greatly improve the low-voltage driving and efficiency of the device, and fabricate an organic EL device having greatly improved device stability and lifetime.

Claims (6)

다음 화학식 1로 표시되는 페난쓰롤 리간드를 포함하는 알루미늄 착체인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 물질;A phosphorescent host material comprising an aluminum complex comprising a phenanthrol ligand represented by Formula 1; [화학식 1][Formula 1]
Figure 112005026999925-PAT00019
Figure 112005026999925-PAT00019
상기 화학식 1에서, R1 와 R2는 수소원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1∼18의 알콕시기, 방향족 헤테로고리기 및 치환 또는 비치환된 C6∼18의 아릴기 중에서 선택된 것이다.In Formula 1, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C 1-18 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1-18 alkoxy group, an aromatic heterocyclic group and a substituted or unsubstituted It is selected from cyclic C 6-18 aryl group.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1에서 R1 와 R2는 수소원자, 페닐, 4-알킬레이티드 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 및 안트라센닐 중에서 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 물질.The phosphorescent host of claim 1, wherein in Formula 1, R 1 and R 2 are compounds selected from a hydrogen atom, phenyl, 4-alkylated phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, and anthracenyl. matter. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 착체는 다음 화학식 1a 내지 1d 중에서 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 인광 호스트 물질.The phosphorescent host material of claim 1, wherein the aluminum complex is a compound selected from Formulas 1a to 1d. [화학식 1a][Formula 1a]
Figure 112005026999925-PAT00020
Figure 112005026999925-PAT00020
[화학식 1b][Formula 1b]
Figure 112005026999925-PAT00021
Figure 112005026999925-PAT00021
[화학식 1c][Formula 1c]
Figure 112005026999925-PAT00022
Figure 112005026999925-PAT00022
[화학식 1d][Formula 1d]
Figure 112005026999925-PAT00023
Figure 112005026999925-PAT00023
상기 청구항 1 내지 3 중에서 선택된 인광 호스트 물질이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.An organic electroluminescent device comprising a phosphorescent host material selected from claims 1 to 3. 제 4 항에 있어서, 상기 인광 호스트 물질은 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.The organic electroluminescent device according to claim 4, wherein the phosphorescent host material is included in a light emitting layer. 제 5 항에 있어서, 상기 인광 호스트 물질은 적색 인광물질이 도핑되어 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.The organic electroluminescent device according to claim 5, wherein the phosphorescent host material is doped with a red phosphor and included in the emission layer.
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