KR20100007639A - Novel phenyl-fluorene derivatives and organic electroluminescent device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양극과 음극 사이에 다중 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device comprising multiple organic layers between an anode and a cathode.
최근, 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기 전계발광 소자는 평판 표시소자의 주류인 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하고, 백라이트가 불필요하여 경량 및 박형이 가능하며 소비전력 측면에서도 유리하고, 색 재현 범위가 넓어, 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다.Recently, the organic electroluminescent device capable of low voltage driving with self-luminous type has better viewing angle, contrast ratio, etc. than liquid crystal display (LCD), which is the mainstream of flat panel display devices, and is light and thin because no backlight is required. It is advantageous in terms of power consumption, and has a wide range of color reproduction, attracting attention as a next generation display device.
일반적으로, 유기 전계발광 소자는 음극(전자주입전극)과 양극(정공주입전극), 및 상기 두 전극 사이에 유기층을 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 유기층은 발광층(EML, light emitting layer)이외에, 정공주입층(HIL, hole injection layer), 정공수송층(HTL, hole transport layer), 전자수송층(ETL, electron transport layer) 및/또는 전자주입층(EIL, electron injection layer)을 포함할 수 있으며, 발광층의 발광특성상, 전자차단층(EBL, electron blocking layer) 또는 정공차단층(HBL, hole blocking layer)을 추가로 포함할 수 있다. 일반적인 유기 전계발광 소자는 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 적층된 구조를 갖는다.In general, an organic electroluminescent device has a structure including a cathode (electron injection electrode) and an anode (hole injection electrode), and an organic layer between the two electrodes. In this case, the organic layer may be a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an electron transport layer (ETL) and / or an electron injection layer, in addition to the light emitting layer (EML). And an electron injection layer (EIL), and may further include an electron blocking layer (EBL) or a hole blocking layer (HBL) due to light emission characteristics of the light emitting layer. A general organic electroluminescent device has a structure laminated in the order of anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode.
이러한 구조의 유기 전계발광 소자에 전기장이 가해지면, 양극으로부터 정공이 주입되고, 음극으로부터 전자가 주입되어, 정공과 전자는 각각 정공수송층과 전자수송층을 거쳐 발광층에서 재조합(recombination)하게 되어 발광여기자(exitons)를 형성한다. 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground state)로 전이되면서 빛을 방출한다. 발광 상태의 효율과 안정성을 증가시키기 위하여, 발광 색소(도펀트)를 발광층(호스트)에 도핑할 수 있다.When an electric field is applied to the organic electroluminescent 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 emission layer through the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, thereby emitting light. form exitons). The formed light exciton emits light while transitioning to the ground state. In order to increase the efficiency and stability of the light emitting state, the light emitting dye (dopant) may be doped into the light emitting layer (host).
국제 공개특허공보 제 WO04/074399 호, 일본 공개특허공보 제 2005-325097 호, 제 2007-063285 호, 제 2007-137795 호, 제 2007-142011 호, 제 2007-191465 호 및 제 2008-050337 호, 및 일본 특허공보 제 3,884,557 호, 제 3,902,993 호, 제 3,983,215 호 및 제 4,059,834 호에는 유기 전계발광 소자의 유기층에 사용되는 물질로서 플루오렌이나 페닐-플루오렌 구조를 포함하는 화합물이 개시되어 있다.International Publication Nos. WO04 / 074399, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2005-325097, 2007-063285, 2007-137795, 2007-142011, 2007-191465 and 2008-050337, And Japanese Patent Nos. 3,884,557, 3,902,993, 3,983,215 and 4,059,834 disclose compounds containing fluorene or phenyl-fluorene structures as materials used in the organic layers of organic electroluminescent devices.
그러나, 현재까지 알려진 플루오렌 구조를 포함하는 아릴아민계 화합물을 정공수송층 재료로 사용한 유기 전계발광 소자의 경우, 높은 구동전압, 낮은 효율 및 짧은 수명으로 인해 실용화하는 데에 많은 어려움이 있었다. However, in the case of an organic electroluminescent device using an arylamine-based compound including a fluorene structure known to date as a hole transport layer material, there are many difficulties in practical use due to high driving voltage, low efficiency and short lifespan.
따라서, 플루오렌 구조를 포함하는 아릴아민계 구조를 갖는 다양한 종류의 물질을 이용하여 저전압구동, 고효율 및 긴 수명을 갖는 유기 전계발광 소자를 개발하려는 노력이 지속되어 왔다.Accordingly, efforts have been made to develop organic electroluminescent devices having low voltage driving, high efficiency and long life using various kinds of materials having arylamine-based structures including fluorene structures.
따라서, 본 발명의 목적은 우수한 정공수송능을 가져 유기 전계발광 소자의 구동 전압, 발광 효율 및 수명 특성을 현저히 개선시킬 수 있는 신규한 페닐-플루오렌 유도체 및 이를 이용한 유기 전계발광 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel phenyl-fluorene derivative and an organic electroluminescent device using the same, which have excellent hole transporting ability and can significantly improve driving voltage, luminous efficiency, and lifetime characteristics of the organic electroluminescent device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a compound represented by the following Chemical Formula 1:
화학식 1Formula 1
상기 식에서,Where
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소; S, N, O, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하거나 함유하지 않는 C1-30 알킬 또는 사이클로알킬기; S, N, O, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하거나 함유하지 않는 C1-10의 알켄일, 아릴옥시 또는 아릴알킬로 치환된 아릴기; 또는 S, N, O, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원 자를 함유하거나 함유하지 않는 C5-30의 아릴기이고, 여기서 상기 R1 및 R2는 F 또는 Cl로 치환될 수 있으며, 서로 결합하여 하나 이상의 고리를 형성할 수 있고,R 1 And Each R 2 is independently hydrogen; C 1-30 alkyl or cycloalkyl group with or without one or more heteroatoms selected from the group consisting of S, N, O, P and Si; Aryl groups substituted with C 1-10 alkenyl, aryloxy or arylalkyl containing or without one or more heteroatoms selected from the group consisting of S, N, O, P and Si; Or C 5-30 containing or without one or more heteroatoms selected from the group consisting of S, N, O, P and Si Aryl group, wherein R 1 and R 2 may be substituted with F or Cl, Can combine with each other to form one or more rings,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 C1-50 아릴기; 다환 방향족 화합물; 또는 S, N, O, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하거나 함유하지 않는 C1-30의 알킬기를 포함하는 아릴기이다.Ar 1 to Ar 4 are each independently a C 1-50 aryl group; Polycyclic aromatic compounds; Or C 1-30 containing or without one or more hetero atoms selected from the group consisting of S, N, O, P and Si It is an aryl group containing an alkyl group.
또한, 본 발명은 정공수송층에 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자를 제공한다.The present invention also provides an organic electroluminescent device comprising the compound of Formula 1 in the hole transport layer.
본 발명의 화합물을 정공수송층 또는 발광층에 포함하는 유기 전계발광 소자는 구동전압, 발광효율 및 수명 특성을 현저히 개선될 수 있다.The organic electroluminescent device including the compound of the present invention in the hole transport layer or the light emitting layer can significantly improve driving voltage, luminous efficiency and lifespan characteristics.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
바람직하게는, R1 및 R2가 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, 아이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메틸옥시, 에틸옥시, 트리클로로메틸, 트리플루오로메틸, 트리페닐메틸, 사이클로 펜틸, 사이클로헥실, 페닐, 2-페닐아이소프로필, 스티릴, 벤질, α-페녹시벤질, α,α-다이메틸벤질, α,α-페닐메틸벤질, α,α-다이트리플루오로메틸벤질, α,α-벤질옥시벤질, 2-메틸페닐, 3-메틸페닐, 4-메틸페닐, 4-에틸페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 4-메틸나프틸, 5-메틸나프틸, 바이페닐, 4-메틸바이페닐, 4-에틸바이페닐, 4-사이클로헥실바이페닐, 터페닐, 3,5-다이클로로페닐, 안트릴, 피렌일, 벤조퓨란일, 벤조싸이오페닐, 벤조싸이아졸릴, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 플루오렌일 또는 페난트릴이며, 이때 R1과 R2는 서로 결합하여 적어도 하나 이상의 고리를 형성할 수 있다.Preferably, R 1 And Each R 2 is independently hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, methyloxy, ethyloxy, trichloromethyl , Trifluoromethyl, triphenylmethyl, cyclopentyl, cyclohexyl, phenyl, 2-phenylisopropyl, styryl, benzyl, α-phenoxybenzyl, α, α-dimethylbenzyl, α, α-phenylmethylbenzyl , α, α-ditrifluoromethylbenzyl, α, α-benzyloxybenzyl, 2-methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, 4-ethylphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 4-methyl Naphthyl, 5-methylnaphthyl, biphenyl, 4-methylbiphenyl, 4-ethylbiphenyl, 4-cyclohexylbiphenyl, terphenyl, 3,5-dichlorophenyl, anthryl, pyrenyl, benzofuran 1, benzothiophenyl, benzothiazolyl, quinoline, isoquinoline, fluorenyl or phenanthryl, wherein R 1 and R 2 is It may combine with each other to form at least one ring.
또한, 바람직하게는 Ar1 내지 Ar4가 각각 독립적으로 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 4-메틸나프틸, 5-메틸나프틸, 바이페닐, 4-메틸바이페닐, 4-에틸바이페닐, 4-사이클로헥실바이페닐, 터페닐, 3,5-다이클로로페닐, 안트릴, 피렌일, 벤조퓨란일, 벤조싸이오페닐, 벤조싸이아졸릴, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 플루오렌일 또는 페난트릴이다.Also preferably, Ar 1 to Ar 4 are each independently phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 4-methylnaphthyl, 5-methylnaphthyl, biphenyl, 4-methylbiphenyl, 4-ethyl Biphenyl, 4-cyclohexylbiphenyl, terphenyl, 3,5-dichlorophenyl, anthryl, pyrenyl, benzofuranyl, benzothiophenyl, benzothiazolyl, quinoline, isoquinoline, fluorenyl or It is phenanthryl.
가장 바람직하게는, R1 및 R2가 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 메틸옥시, 트리플루오로메틸, 사이클로헥실, 페닐, 스티릴, 벤질, 1-나프틸, 2-나프틸, 바이페닐, 터페닐, 안트릴 또는 플루오렌일이고, Ar1 내지 Ar4가 각각 독립적으로 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 바이페닐, 터페닐, 안트릴, 피렌일, 퀴놀린, 플루오렌일 또는 페난트릴이다.Most preferably, R 1 And Each R 2 is independently methyl, ethyl, propyl, butyl, methyloxy, trifluoromethyl, cyclohexyl, phenyl, styryl, benzyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, biphenyl, terphenyl, anthryl Or fluorenyl, and Ar 1 to Ar 4 are each independently phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, biphenyl, terphenyl, anthryl, pyrenyl, quinoline, fluorenyl or phenanthryl.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로서 하기 화합물 1 내지 65로 표시되는 화합물이 있으나, 이에 제한되지는 않는다:Specific examples of the compound represented by Chemical Formula 1 include, but are not limited to, compounds represented by the following Compounds 1 to 65:
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 방향족 아민화합물과 방향족 할로겐 화합물을 탄소-질소 짝지음 반응 중 널리 알려진 부쉬발드-하르트위그(Buchwald-Hartwig) 아민반응을 통해 제조할 수 있다. 예를 들어, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 화학식 1의 화합물을 제조할 수 있다.The compound of formula 1 according to the present invention can be prepared by the aromatic amine compound and the aromatic halogen compound through the well-known Buchwald-Hartwig amine reaction in the carbon-nitrogen coupling reaction. For example, as shown in Scheme 1, the compound of Formula 1 may be prepared.
상기 식에서,Where
R1 및 R2는 상기 정의한 바와 같고,R 1 and R 2 are as defined above,
X는 I 또는 Br이다.X is I or Br.
또한, 본 발명은, 정공수송층에 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자를 제공한다. The present invention also provides an organic electroluminescent device comprising the compound of Formula 1 in the hole transport layer.
본 발명의 유기전계발광소자는 양극(정공주입전극), 상기 화학식 1의 화합물을 함유하는 정공수송층(HTL) 및 음극(전자주입전극)이 순차적으로 적층된 구조를 가지며, 특히 양극과 발광층 사이에 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL) 또는 전자차단층(EBL)을 포함하고, 음극과 발광층 사이에 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 또는 정공차단층(HBL)을 포함하는 것이 바람직하다.The organic electroluminescent device of the present invention has a structure in which an anode (hole injection electrode), a hole transport layer (HTL) containing a compound of Formula 1, and a cathode (electron injection electrode) are sequentially stacked, in particular between an anode and a light emitting layer. A hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL) or an electron blocking layer (EBL), and an electron transport layer (ETL), an electron injection layer (EIL) or a hole blocking layer (HBL) between the cathode and the light emitting layer It is preferable.
양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 기판 위에 적층된 유기 전계발광 소자의 구조를 도 1에 나타내었다.1 illustrates a structure of an organic electroluminescent device stacked on a substrate in the order of anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode.
먼저, 기판 표면에 양극용 물질을 통상적인 방법으로 코팅하여 양극을 형성한다. 이때, 사용되는 기판은 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 또한, 양극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2) 또는 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.First, a positive electrode is coated on a surface of a substrate by a conventional method to form a positive electrode. At this time, the substrate used is preferably a glass substrate or a transparent plastic substrate excellent in transparency, surface smoothness, ease of handling and waterproofness. In addition, as the material for the anode, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), and the like, which are transparent and have excellent conductivity, may be used.
다음으로, 상기 양극 표면에 정공주입층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 정공주입층 물질로는 특별히 제한되지 않으며, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)페녹시벤젠(m-MTDAPB), 스타버스트(starburst)형 아민류인 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐아미노)-트리페닐아민(2T-NATA) 또는 이데미츠사(Idemitsu)에서 구입가능한 N,N'-디-1-나프틸-N,N'-비스((4-디페닐아미노)페닐)벤지딘(IDE406)을 등을 사용할 수 있다. Next, a hole injection layer is formed on the surface of the anode by vacuum thermal evaporation or spin coating of the hole injection layer material in a conventional manner. At this time, the hole injection layer material used is not particularly limited, copper phthalocyanine (CuPc), 4,4 ', 4 "-tris (3-methylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), 4,4', 4,4'-tris (3-methylphenylamino) phenoxybenzene (m-MTDAPB), starburst amines 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA), 4 , 4 ', 4 "-tris (N- (2-naphthyl) -N-phenylamino) -triphenylamine (2T-NATA) or N, N'-di-1- available from Idemitsu Naphthyl-N, N'-bis ((4-diphenylamino) phenyl) benzidine (IDE406) and the like can be used.
상기 정공주입층 표면에 정공수송층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다. 이때, 정공수송층 물질로서 상기 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있는데, 화학식 1의 화합물과 함께 사용될 수 있는 정공수송층 물질로는 특별히 제한되지 않으며, 비스(N-(1-나프틸-n-페닐))벤지딘(α-NPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(NPB) 또는 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 등을 사용할 수 있다. A hole transport layer is formed on the surface of the hole injection layer by vacuum thermal evaporation or spin coating of the hole transport layer material in a conventional manner. In this case, the compound of Formula 1 may be used as the hole transport layer material, but is not particularly limited to the hole transport layer material that may be used with the compound of Formula 1, and bis (N- (1-naphthyl-n-phenyl)) Benzidine (α-NPD), N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenyl-benzidine (NPB) or N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3 -Methylphenyl) -1,1'-diphenyl-4,4'-diamine (TPD) and the like can be used.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 30 내지 100몰%의 양으로 정공수송층에 포함될 수 있다.Compound of Formula 1 of the present invention may be included in the hole transport layer in an amount of 30 to 100 mol%.
상기 정공수송층 표면에 발광층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 발광층을 형성한다. 이때, 사용되는 발광층 물질 중 호스트 물질로는 특별히 제한되지 않으며, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3) 또는 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN)을 사용할 수 있다. The light emitting layer is formed on the surface of the hole transport layer by vacuum thermal evaporation or spin coating of a light emitting layer material in a conventional manner. At this time, the host material of the light emitting layer used is not particularly limited, tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 ) or 9,10-di (naphthalen-2-yl) anthracene (ADN) can be used. have.
발광층 물질 중 발광 호스트와 함께 사용되는 도펀트로는 특별히 제한되지 않으나, 형광 도펀트로서 이데미츠사에서 구입 가능한 IDE102, IDE105, BD-052X 또는 C-545T(녹색 형광 도펀트로서 2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H,11H-10-(2-벤조티아졸릴)퀴놀리지노-[9,9a,1gh]쿠마린)을, 인광 도펀트로서 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐(III)(Ir(ppy)3), 이리듐(III) 비스[(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C-2']피콜린산염(FIrpic)(문헌[Chihaya Adachi etc. Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 3082-3084]참조), 플라티늄(II) 옥타에틸포르피린(PtOEP) 또는 TBE002(코비온사) 등을 사용할 수 있다.The dopant used with the light emitting host in the light emitting layer material is not particularly limited, but IDE102, IDE105, BD-052X or C-545T (2,3,6,7-tetra as a green fluorescent dopant) available from Idemitsu as a fluorescent dopant. Hydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H, 5H, 11H-10- (2-benzothiazolyl) quinolizino- [9,9a, 1gh] coumarin) as a phosphorescent dopant Phenylpyridine) Iridium (III) (Ir (ppy) 3 ), Iridium (III) Bis [(4,6-difluorophenyl) pyridinato-N, C-2 '] picolinate (FIrpic) (See Chihaya Adachi etc. Appl. Phys. Lett ., 2001 , 79 , 3082-3084)), platinum (II) octaethyl porphyrin (PtOEP) or TBE002 (Kobiion).
상기 발광층 표면에 전자수송층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 전자수송층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자수송층 물질로는 특별히 제한되지 않으며, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)을 사용할 수 있다. An electron transport layer is formed on the surface of the light emitting layer by vacuum thermal evaporation or spin coating in a conventional manner. In this case, the electron transporting material used is not particularly limited, and tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 ) may be used.
선택적으로, (8-하이드록시퀴놀리놀라토)리튬(Liq), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀라토)-알루미늄 비페녹사이드(BAlq), 바쏘쿠프로인(bathocuproine, BCP) 또는 LiF와 같은 정공차단층(HBL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 및 스핀 코팅하여 발광층과 전자수송층 사이에 정공차단층을 형성하고, 발광층에 인광 도펀트를 함께 사용함으로써, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지할 수 있다. 이때, 사용되는 정공차단층 물질은 특별히 제한되지 않는다.Optionally, (8-hydroxyquinolinolato) lithium (Liq), bis (8-hydroxy-2-methylquinolinolato) -aluminum biphenoxide (BAlq), bathocuproine (BCP) ) Or a hole blocking layer (HBL) material such as LiF by vacuum thermal evaporation and spin coating in a conventional manner to form a hole blocking layer between the light emitting layer and the electron transport layer, and by using a phosphorescent dopant in the light emitting layer, It is possible to prevent the diffusion of holes into the electron transport layer. At this time, the hole blocking layer material used is not particularly limited.
상기 전자수송층 표면에 전자주입층(EIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 전자주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자주입층 물질은 특별히 제한되지 않으며, LiF, Liq, Li2O, BaO, NaCl 또는 CsF 등의 물질을 사용할 수 있다.An electron injection layer is formed on the surface of the electron transport layer by vacuum thermal evaporation or spin coating of an electron injection layer (EIL) material in a conventional manner. In this case, the electron injection layer material used is not particularly limited, and materials such as LiF, Liq, Li 2 O, BaO, NaCl or CsF may be used.
마지막으로, 상기 전자주입층 표면에 음극용 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착하여 음극을 형성한다. 이때, 사용되는 음극용 물질은 리튬(Li), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 사용될 수 있다. 또한, 전면발광 유기 전계소자의 경우 ITO 또는 IZO를 사용하여 빛이 투과할 수 있는 투명한 음극을 형성할 수도 있 다.Finally, a negative electrode is formed on the surface of the electron injection layer by vacuum thermal vapor deposition in a conventional manner. In this case, the negative electrode material used is lithium (Li), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al-Li), calcium (Ca), magnesium (Mg), magnesium-indium (Mg-In) or magnesium-silver ( Mg-Ag) and the like can be used. In addition, in the case of the front emission organic field device, a transparent cathode through which light may pass may be formed using ITO or IZO.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 상술한 바와 같은 순서, 즉 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/정공차단층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 제조해도 되고, 그 반대로 음극/전자주입층/전자수송층/정공차단층/발광층/정공수송층/정공주입층/양극의 순서로 제조해도 무방하다.The organic electroluminescent device according to the present invention may be manufactured in the same order as described above, that is, in the order of anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode, and vice versa You may manufacture in order of injection layer / electron transport layer / hole blocking layer / light emitting layer / hole transport layer / hole injection layer / anode.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것 일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실험예 1 : 본 발명의 화합물 2의 합성Experimental Example 1 Synthesis of
250 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 질소를 충전한 후, 2-브로모-7-(4-브로모페닐)-9,9-디메틸-9H-플루오렌(10 mmol, 4.28 g), N-페닐나프탈렌-1-아민(22 mmol, 4.82 g), Pd2(dba)3(0.5 mmol, 0.5 g), P(t-Bu)3(0.5 mmol, 0.05 g) 및 t-BuONa(2.10 g, 22 mmol)을 넣은 후 여기에 용매로서 100 ml(0.1 M)의 톨루엔을 첨가하고, 상기 반응 혼합물을 120℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응용액의 온도 를 상온으로 내리고 다이클로로메탄으로 추출하였다. 수득된 추출액을 무수 황산마그네슘으로 건조하고 분별증류하여 용매를 제거하였다. 수득된 혼합물을 실리카겔 관 크로마토그래피(용리액-다이클로로메탄 : n-헥산 = 1 : 3)로 분리하여 노란색 고체의 표제 화합물 6.4 g을 얻었다.250 mL three-neck round bottom flask was charged with nitrogen, then 2-bromo-7- (4-bromophenyl) -9,9-dimethyl-9 H -fluorene (10 mmol, 4.28 g), N − Phenylnaphthalen-1-amine (22 mmol, 4.82 g), Pd 2 (dba) 3 (0.5 mmol, 0.5 g), P ( t- Bu) 3 (0.5 mmol, 0.05 g) and t- BuONa (2.10 g, 22 mmol) was added, and 100 ml (0.1 M) of toluene was added thereto as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 120 ° C. for 6 hours. The temperature of the reaction solution was lowered to room temperature and extracted with dichloromethane. The obtained extract was dried over anhydrous magnesium sulfate and fractional distillation to remove the solvent. The resulting mixture was separated by silica gel column chromatography (eluent-dichloromethane: n-hexane = 1: 3) to give 6.4 g of the title compound as a yellow solid.
수율 : 91 %(6.4 g)Yield: 91% (6.4 g)
1H-NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 7.93 (d, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.63-7.55 (m, 6H), 7.34-7.10 (m, 10H), 7.69 (t, 4H), 6.72 (s, 1H), 6.65-6.43 (m, 11H), 1.63 (s, 6H). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ (ppm) 7.93 (d, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.63-7.55 (m, 6H), 7.34-7.10 (m, 10H), 7.69 (t, 4H), 6.72 (s, 1H), 6.65-6.43 (m, 11H), 1.63 (s, 6H).
FD-MS : m/z=705.3 (C53H40N2=704.9)FD-MS: m / z = 705.3 (C 53 H 40 N 2 = 704.9)
실험예 2 : 본 발명의 화합물 10의 합성Experimental Example 2 Synthesis of
N-페닐나프탈렌-1-아민 중간체 대신 N-바이페닐나프탈렌-1-아민을 사용하여 실험예 1과 동일한 방법으로 합성하였다. N -biphenylnaphthalene-1-amine was synthesized in the same manner as in Experimental Example 1, instead of the N -phenylnaphthalen-1-amine intermediate.
수율 : 83 %(7.1 g)Yield: 83% (7.1 g)
1H-NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 7.91 (d, 1H), 7.79 (s, 1H), 7.69-7.55 (m, 6H), 7.48 (dd, 4H), 7.17-7.34 (m, 20H), 6.76 (s, 1H), 5.59-5.52 (m, 9H), 1.63 (s, 6H). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ (ppm) 7.91 (d, 1H), 7.79 (s, 1H), 7.69-7.55 (m, 6H), 7.48 (dd, 4H), 7.17-7.34 (m, 20H), 6.76 (s, 1H), 5.59-5.52 (m, 9H), 1.63 (s, 6H).
FD-MS : m/z=857.42 (C65H48N2=857.09)FD-MS: m / z = 857.42 (C 65 H 48 N 2 = 857.09)
실험예 3 : 본 발명의 화합물 24의 합성Experimental Example 3 Synthesis of
N-페닐나프탈렌-1-아민 중간체 대신 N-플루오렌일나프탈렌-1-아민을 사용하여 실험예 1과 동일한 방법으로 합성하였다. N -fluorenylnaphthalene-1-amine was synthesized in the same manner as in Experimental Example 1, instead of the N -phenylnaphthalen-1-amine intermediate.
수율 : 85 %(7.93 g)Yield: 85% (7.93 g)
1H-NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 7.90 (d, 1H), 7.84 (dd, 2H), 7.71 (s, 1H), 7.66-7.50 (m, 10H), 7.36-7.28 (m, 8H), 7.21 (dd, 2H), 7.15-7.13 (m, 4H), 6.76 (s, 1H), 6.71 (s, 2H), 6.60-6.51 (m, 7H), 1.63 (s, 6H), 1.60 (s, 12H). 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ (ppm) 7.90 (d, 1H), 7.84 (dd, 2H), 7.71 (s, 1H), 7.66-7.50 (m, 10H), 7.36-7.28 (m, 8H), 7.21 (dd, 2H), 7.15-7.13 (m, 4H), 6.76 (s, 1H), 6.71 (s, 2H), 6.60-6.51 (m, 7H), 1.63 (s, 6H), 1.60 (s, 12H).
FD-MS : m/z=857.36 (C71H56N2=937.22) FD-MS: m / z = 857.36 (C 71 H 56 N 2 = 937.22)
비교예 : 정공수송층으로 NPB를 사용한 유기 전계발광 소자Comparative Example: Organic Electroluminescent Device Using NPB as Hole Transport Layer
N,N'-다이-1-나프틸-N,N'-다이페닐벤지딘(NPB)을 정공수송층 물질로 사용하 여 통상적인 방법에 따라 유기 전계발광 소자를 제작하였다. 먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 600 Å 두께의 정공주입층(정공주입층 물질: 2-TNATA), 300 Å 두께의 정공수송층(정공수송층 물질: NPB) 및 450 Å 두께의 BD-052X(이데미츠사)가 7% 도핑된 발광층(이때, BD-052X는 청색 형광 도펀트이고, 발광 호스트 물질로는 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN)을 사용하였다), 250 Å 두께의 전자수송층(전자수송층 물질: 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)), 10 Å 두께의 전자주입층(전자주입층 물질: LiF) 및 1500 Å 두께의 알루미늄 음극을 순차적으로 증착시켜 유기 전계발광 소자를 제작하였다.An organic electroluminescent device was fabricated according to a conventional method using N, N'-di-1-naphthyl-N, N'-diphenylbenzidine (NPB) as the hole transport layer material. First, a 600 Å hole injection layer (hole injection layer material: 2-TNATA), a 300 Å hole transport layer (hole transport layer material: NPB) and a 450 Å thickness BD- are placed on the ITO layer (anode) formed on the glass substrate. Emission layer doped with 052X (Idemitsu Co., Ltd.) 7% (where BD-052X is a blue fluorescent dopant and 9,10-di (naphthalen-2-yl) anthracene (ADN) was used as a light emitting host material), 250 전자 thick electron transport layer (electron transport layer material: tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 )), 10 Å thick electron injection layer (electron injection layer material: LiF) and 1500 Å thick aluminum cathode The organic electroluminescent device was manufactured by vapor deposition.
실시예 1 : 본 발명의 화합물 2를 정공수송층 물질로 사용한 유기 전계발광 소자Example 1 Organic Electroluminescent
화합물 2를 정공수송층 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기 전계발광 소자를 제작하였다. 먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 600 Å 두께의 정공주입층(정공주입층 물질: 2-TNATA), 300 Å 두께의 정공수송층(정공수송층 물질: 화합물 2) 및 450 Å 두께의 BD-052X(이데미츠사)가 7% 도핑된 발광층(이때, BD-052X는 청색 형광 도펀트이고, 발광 호스트 물질로는 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN)을 사용하였다), 250 Å 두께의 전자수송층(전자수송층 물질: 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)), 10 Å 두께의 전자주입층(전자주입층 물질: LiF) 및 1500 Å 두께의 알루미늄 음극을 순차적으로 증착시켜 유기 전계발광 소자를 제작하였다. An organic electroluminescent device was manufactured according to a conventional
실시예 2 : 본 발명의 화합물 10을 정공수송층 물질로 사용한 유기 전계발광 소자Example 2 Organic Electroluminescent
화합물 2 대신 화합물 10을 정공수송층 물질로 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계발광 소자를 제작하였다. An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, using
실시예 3 : 본 발명의 화합물 24를 정공수송층 물질로 사용한 유기 전계발광 소자Example 3 Organic Electroluminescent
화합물 2 대신 화합물 24를 정공수송층 물질로 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계발광 소자를 제작하였다. An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, using
제조된 유기 전계발광 소자에 대해서, 전압-휘도, 전류밀도-휘도, 전압-전류밀도 및 발광효율-휘도 곡선을 각각 도 2 내지 5에 나타내었고, X 및 Y 색좌표-휘도 곡선을 도 6 및 7에 나타내었으며, 전기발광 스펙트럼 및 수명 곡선을 각각 도 8 및도 9에 나타내었으며, 이들 결과를 하기 표 1에 정리하였다.For the manufactured organic electroluminescent device, voltage-luminance, current density-luminance, voltage-current density, and luminous efficiency-luminance curves are shown in FIGS. 2 to 5, respectively, and X and Y color coordinates-luminance curves are shown in FIGS. 6 and 7. The electroluminescence spectra and life curves are shown in FIGS. 8 and 9, respectively, and these results are summarized in Table 1 below.
상기 표 1 및 도 2 내지 9의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 유기 전계발광 소자는 NPB를 사용하여 정공수송층을 형성한 유기 전계발광 소자에 비해 상대적으로 구동전압이 낮고, 전기적 안정성이 우수하며, 높은 발광효율과 발광휘도를 가질 뿐만 아니라 수명 특성 또한 우수하다는 것을 알 수 있다. As can be seen from Table 1 and the results of FIGS. 2 to 9, the organic electroluminescent device of the present invention has a lower driving voltage and an electrical stability than the organic electroluminescent device in which a hole transport layer is formed using NPB. It is excellent, it can be seen that not only has a high luminous efficiency and luminous luminance, but also excellent life characteristics.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the structure of a general organic electroluminescent device,
도 2는 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 전압-휘도 곡선이고, 2 is a voltage-luminance curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 3은 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 전류밀도-휘도 곡선이고, 3 is a current density-luminance curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 4는 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 전압-전류밀도 곡선이고,4 is a voltage-current density curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 5는 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 발광효율-휘도 곡선이고,FIG. 5 is a light emission efficiency-luminance curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 6은 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 X 색좌표-휘도 곡선이고,FIG. 6 is an X color coordinate-luminance curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 7은 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 Y 색좌표-휘도 곡선이고,7 is a Y color coordinate-luminance curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
도 8은 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 전기발광 스펙트럼이고,8 is an electroluminescence spectrum of an organic electroluminescent device using the compound of
도 9는 본 발명의 화합물 2, 10 및 24의 화합물을 정공수송층 물질로서 사용한 유기 전계발광 소자에 대한 수명 곡선이다.9 is a lifetime curve for an organic electroluminescent device using the compounds of
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