KR20200120822A - 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 Download PDF

Info

Publication number
KR20200120822A
KR20200120822A KR1020190042995A KR20190042995A KR20200120822A KR 20200120822 A KR20200120822 A KR 20200120822A KR 1020190042995 A KR1020190042995 A KR 1020190042995A KR 20190042995 A KR20190042995 A KR 20190042995A KR 20200120822 A KR20200120822 A KR 20200120822A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
group
substituted
unsubstituted
ring
Prior art date
Application number
KR1020190042995A
Other languages
English (en)
Inventor
안희춘
고수병
김형민
엄현아
이예슬
임이랑
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020190042995A priority Critical patent/KR20200120822A/ko
Priority to US16/780,744 priority patent/US20200328352A1/en
Publication of KR20200120822A publication Critical patent/KR20200120822A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H01L51/008—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic System
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/027—Organoboranes and organoborohydrides
    • H01L51/5024—
    • H01L51/504—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 발광층은 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하여 높은 발광 효율을 나타낼 수 있다.

Description

유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND POLYCYCLIC COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 다환 화합물에 관한 것이다.
최근, 영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 왕성하게 이루어져 왔다. 유기 전계 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에 있어서 재결합시킴으로써, 발광층에 있어서 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 전계 발광 소자의 저 구동 전압화, 고 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
특히, 최근에는 고효율 유기 전계 발광 소자를 구현하기 위해 삼중항 상태의 에너지를 이용하는 인광 발광이나, 삼중항 여기자의 충돌에 의해 일중항 여기자가 생성되는 현상(Triplet-triplet annihilation, TTA)를 이용한 지연 형광 발광에 대한 기술이 개발되고 있으며, 지연 형광 현상을 이용한 열 활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 재료에 대한 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 장수명, 고효율의 유기 전계 발광 소자 및 이에 사용되는 다환 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열활성 지연 형광 발광 재료를 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 열활성 지연 형광 발광 재료로 사용되는 다환 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 제1 전극, 제1 전극 상에 제공된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 제공된 발광층, 발광층 상에 제공된 전자 수송 영역, 및 전자 수송 영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고, 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서, X는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고, Y1 내지 Y20은 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, Y1 내지 Y20 중 적어도 하나는 N 이며, R1은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
발광층은 지연 형광을 방출하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고, 상기 도펀트는 상기 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
발광층은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광층인 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
화학식 1에서, Y1 내지 Y15 중 적어도 하나는 N 일 수 있다.
화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00002
[화학식 2-2]
Figure pat00003
[화학식 2-3]
Figure pat00004
화학식 2-1 내지 2-3에서, Z1 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 CR2이고, R2는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며, Y1 내지 Y20은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 2-1 및 화학식 2-2의 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 N 일 수 있다.
화학식 2-3의 Y1은 N 일 수 있다.
화학식 2-1은 하기 화학식 3-1 또는 3-2로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00005
[화학식 3-2]
Figure pat00006
화학식 3-1 및 3-2에서, Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 2-1은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00007
화학식 4에서, Y1 내지 Y7, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 2-2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00008
화학식 5에서, Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z10은 화학식 2-2에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 2-3는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00009
화학식 6에서, Y1, Y3 내지 Y20, Z1 내지 Z4, 및 Z7 내지 Z9는 화학식 2-3에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 고효율 및 장수명을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자의 수명과 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 복수의 유기층들이 배치될 수 있다. 복수의 유기층들은 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 발광층(EML)에 상술한 일 실시예의 다환 화합물을 포함할 수 있다
한편, 도 2는 도 1과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 도 1과 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL)을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 단면도를 나타낸 것이다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다.
제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 예시된 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 복수의 층을 포함하는 것일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질과 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층, 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 정공 주입층(HIL)은 공지의 정공 주입 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(HIL)은 트리페닐아민 함유 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-이소프로필-4'-메틸디페닐요오드늄테트라키스(펜타플루오로페닐)붕산염(PPBI), N, N'-디페닐-N, N'-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-페닐-4, 4'-디아민(DNTPD), 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 4, 4', 4''-트리스(3-메틸 페닐 페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N, N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(α-NPD), 4,4',4''-트리스{N,N 디페닐 아미노} 트리페닐아민(TDATA), 4,4',4''-트리스(N,N-2-나프틸 페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA), 폴리아닐린/도데실 벤젠 설폰산(PANI/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄퍼설폰산(PANI/CSA), 폴리아닐린/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS), 또는 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 정공 수송층(HTL)은 공지의 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)은 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC), N-페닐카르바졸(N-Phenyl carbazole), 폴리비닐카르바졸(Polyvinyl carbazole) 등의 카르바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 또는 N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(NPB), N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-4,4'-디아민(α-NPD) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(EBL)을 더 포함하고, 전자 저지층(EBL)은 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이에 배치될 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
전자 저지층(EBL)은 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 포함할 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPD(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diplienyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl) 또는 mCP 등을 포함할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 전자 저지층(EBL)은 본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
앞서 언급한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)의 두께는 예를 들어, 약 100 Å 이상 600 Å 이하일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(EML)은 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광, 황색광, 시안광 중 하나를 발광하는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 형광 발광 물질 또는 인광 발광 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 형광 발광층일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)에서 방출된 광 중 일부는 열활성 지연 형광 발광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)에 의한 것일 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 열활성 지연 형광 발광하는 발광 성분을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 청색광을 방출하는 발광층일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 400nm 내지 470nm의 청색광을 방출하는 발광층일 수 있다.
본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트릴기, 아민기, 실릴기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴기, 아릴콕시기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기와 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 인접하는 기와 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentene)에서 2개의 에틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 50 이하, 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 트리페닐에닐기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수도 있다. 플루오레닐기가 치환되는 경우의 예시는 하기와 같다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 이종 원소로 O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로아릴기일 수 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하 또는 2 이상 20 이하이다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로아릴기 또는 다환식 헤테로아릴기일 수 있다. 다환식 헤테로아릴기는 예를 들어, 2환 또는 3환 구조를 갖는 것일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 페녹사질기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오페닐기, 티에노티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난트롤린기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기, 아릴 아민기 및 헤테로아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00014
화학식 1에서, X는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
화학식 1에서, Y1 내지 Y20은 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, Y1 내지 Y20 중 적어도 하나는 N이다.
화학식 1에서, R1은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
본 발명에 따른 다환 화합물은 화학식 1과 같이 질소와 붕소를 포함하는 축합고리를 포함하고, 축합 고리 내에 적어도 3개의 N을 포함한다.
일 실시예에서, 화학식 1의 Y1 내지 Y15 중 적어도 하나는 N 일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 Y1 내지 Y7 중 적어도 하나는 N 일 수 있다. 이경우, 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00015
화학식 1-1 에서, X, Y1 내지 Y7, 및 Y16 내지 Y20은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00016
[화학식 2-2]
Figure pat00017
[화학식 2-3]
Figure pat00018
화학식 2-1 내지 2-3에서, Z1 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 CR2 일 수 있고, R2는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
화학식 2-1 내지 2-3에서, Y1 내지 Y20은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2-1 및 화학식 2-2의 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 N 일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 2-3의 Y1은 N 일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 2-1은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00019
[화학식 3-2]
Figure pat00020
화학식 3-1 및 3-2에서, Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2-1은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00021
화학식 4에서, Y1 내지 Y7, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2-2는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00022
화학식 5에서, Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z10은 화학식 2-2에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 2-3는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00023
화학식 6에서, Y1, Y3 내지 Y20, Z1 내지 Z4, 및 Z7 내지 Z9는 화학식 2-3에서 정의한 바와 동일하다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 지연 형광 발광 재료일 수 있다. 일 실시예의 다환 화합물은 열활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 재료일 수 있다.
예를 들어, 화학식 1로 표시되는 다환 화합물은 일중항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1) 차이가 작아 열활성 지연 형광 발광 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 화학식 1로 표시되는 다환 화합물은 열활성 지연 형광 발광하는 청색광 발광 재료로 사용될 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 일 실시예의 다환 화합물은 녹색광 또는 적색광을 발광하는 열활성 지연 형광 재료일 수 있다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
[화합물군 1]
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
상술한 화학식 1로 표시된 다환 화합물은 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 상술한 화학식 1로 표시된 다환 화합물은 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 발광층(EML)에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 개선시킬 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하며, 호스트는 지연 형광 발광용 호스트이고, 도펀트는 지연 형광 발광용 도펀트일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 발광층(EML)의 도펀트 재료로 포함될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 TADF 도펀트로 사용되는 것일 수 있다.
한편, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EML)은 도펀트로 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등의 2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP)) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 발광층(EML)의 호스트 재료로 포함될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물은 TADF 호스트로 사용되는 것일 수 있다.
한편, 일 실시예에서 발광층(EML)은 공지의 호스트 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광층(EML)은 호스트 재료로, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), DPEPO (bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CP1 (Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), 또는 PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제시된 호스트 재료 이외에 공지의 지연 형광 발광 호스트 재료가 포함될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)에서 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 전자 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 예를 들어 전자 수송 영역(ETR)은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), , 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함하는 경우 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 예를 들어, LiF, LiQ (Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI, KI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함하는 경우 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층을 포함할 수 있다. 정공 저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 도전성을 갖는다. 제2 전극(EL2)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode)일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)DL 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 예시된 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
유기 전계 발광 소자(10)에서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 전극(EL1)으로부터 주입된 정공(hole)은 정공 수송 영역(HTR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동되고, 제2 전극(EL2)으로부터 주입된 전자가 전자 수송 영역(ETR)을 거쳐 발광층(EML)으로 이동된다. 전자와 정공은 발광층(EML)에서 재결합하여 여기자(exciton)을 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
유기 전계 발광 소자(10)가 전면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 반사형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있다. 유기 전계 발광 소자(10)가 배면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 반사형 전극일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자(10)는 전술한 다환 화합물을 발광층 재료로 사용하여, 개선된 발광 효율 및 수명 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00027
화학식 1에서, X는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이다.
화학식 1에서, Y1 내지 Y20은 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, Y1 내지 Y20 중 적어도 하나는 N이다.
화학식 1에서, R1은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
상기 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 다환 화합물에 대하여는 상술한 일 실시예의 유기 전계 발광 소자에서 설명한 다환 화합물에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 다환 화합물은 전술한 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1.다환 화합물의 합성
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 예를 들어, 하기와 같이 합성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물의 합성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
1-1. 화합물 1의 합성
(반응식)
Figure pat00028
(중간체 1-1의 합성)
Carbazole과 nBuLi을 반응시킨후 2,4,6-trichloropyrimidine 적가하여 화합물 1-1을 얻었다. 상기 중간체 1-1을 액체 크로마토그래피 질량 분석(이하, LC/MS)로 확인한 중간체 1-1의 분자량은 445.22였다.
(중간체 1-2의 합성)
중간체 1-1과 phenyl boronic acid을 Suzuki coupling조건으로 반응시켜 화합물 1-2를 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 1-2의 분자량은 487.21이었다.
(화합물 1의 합성)
중간체 1-2 2.1g을 반응용기에 넣고 질소 분위기 하에서 o-디클로로벤젠을 20mL적가하였다. 이후 0 ℃에서 트리브로모보레인 1.6g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨 후 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 0.94g (수율: 44%)의 화합물 1을 얻었다.
1-2. 화합물 3의 합성
(반응식)
Figure pat00029
(중간체 3-1의 합성)
중간체 1-2과 2,4,6-trimethylbenzene-1-boronic acid를 Suzuki coupling조건으로 반응시켜 화합물 3-1을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 3-1의 분자량은 529.31이었다.(화합물 3의 합성)
중간체 3-1 1.8g을 반응용기에 넣고 질소 분위기 하에서 o-디클로로벤젠을 20mL적가하였다. 이후 0℃에서 트리브로모보레인 1.3g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 0.6g (수율: 35%)의 화합물 3을 얻었다.
1-3. 화합물 13의 합성
(반응식)
Figure pat00030
(중간체13-1의 합성)
2-bromo-4,6-difluorobenzene 과 phenylboronic acid를 Suzuki coupling조건으로 반응시켜 화합물 13-1을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 1-2의 분자량은 191.07이었다.
(중간체13-2의 합성)
상기 중간체 13-1과 9H-pyrido[2,3-b]indole을 염기 조건하에서 반응하여 화합물 13-2을 얻었다. 상기 중간체 13-2을 LC/MS로 확인하였다.
(화합물 13의 합성)
중간체 13-2 3.1g을 반응용기에 넣고 질소 조건을 형성한 후 o-디클로로벤젠을 30mL적가하였다. 이후 0 ℃에서 트리브로모보레인 2.4g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 1.6g (수율: 51 %)의 화합물 13을 얻었다.
1-4. 화합물 18의 합성
Figure pat00031
(중간체18-1의 합성)
2,4,6-tribromopyridine과 diphenylamine을 Pd촉매 하에서 반응시켜 중간체 18-1을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 18-1의 분자량은 581.22였다.
(화합물18의 합성)
중간체 18-1 1.5g을 반응용기에 넣고 질소 분위기 하에서 o-디클로로벤젠을 15mL적가하였다. 이후 0 ℃에서 트리브로모보레인 0.96g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 0.93g (수율: 61%)의 화합물 18을 얻었다.
1-5. 화합물 22의 합성
Figure pat00032
(화합물 22의 합성)
중간체 18-1 2.7g을 반응용기에 넣고 질소 분위기 하에서 o-디클로로벤젠을 30mL 가하였다. 이후 0℃에서 트리브로모보레인 3.5g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨한 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 1.2g (수율: 44 %)의 화합물 22를 얻었다.
1-6. 화합물 23의 합성
Figure pat00033
(중간체 23-1의 합성)
2-bromo-4,6-difluorobenzene과 2,4,6-trimethylbenzene-1-boronic acid를 Suzuki coupling조건으로 반응시켜 중간체 23-1을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 23-1의 분자량은 233.12였다.
(중간체 23-2의 합성)
중간체 23-1과 9H-pyrido[2,3-b]indole을 염기 조건하에서 반응시켜 화합물 23-2을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 23-2의 분자량은 529.31이었다.
(화합물 23의 합성)
중간체 23-2 1.9g을 반응용기에 넣고 질소 조건을 형성한 후 o-디클로로벤젠을 20mL적가하였다. 이후 0℃에서 트리브로모보레인 1.3 g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 상승시킨 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 0.75g (수율: 39%)의 화합물 23을 얻었다.
1-7 화합물 25의 합성
Figure pat00034
(중간체25-1의 합성)
중간체 1-1 과 2-dibenzofuran-boronic acid를 Suzuki coupling조건으로 반응시켜 화합물 25-1을 얻었다. LC/MS로 확인한 중간체 25-1의 분자량은 577.22였다.
(화합물25의 합성)
중간체 25-1 1.5g을 반응용기에 넣고 질소 분위기 하에서 o-디클로로벤젠을 15mL적가하였다. 이후 0℃에서 트리브로모보레인 0.97g을 천천히 적가하였다. 반응온도를 180℃로 승온한 후 12시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 0.97g (수율: 64 %)의 화합물 25를 얻었다.
합성예 1-1 내지 1-7에서 합성된 화합물들의 1H NMR 측정값 및 MS/FAB 측정값을 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1의 MS/FAB에서, Found는 실제 측정된 분자 이온(M+)의 측정 값 이며, calc는 이론적인 분자량을 의미한다.
화합물 1H NMR (CDCl3 , 400 MHz) MS/FAB
Found calc.
화합물 1 8.54 (d, 2H), 8.36 (d, 1H), 8.19 (d, 2H), 7.93 (d, 2H), 7.51-7.42 (m, 5H), 7.34 (t, 2H), 7.21 (t, 2H), 7.16 (t, 2H) 494.17 495.22
화합물 3 8.54 (d, 2H), 8.20 (d, 2H), 7.93 (d, 2H), 7.51 (d, 2H), 7.34 (t, 2H), 7.28 (t, 2H), 7.15 (t, 2H), 7.02 (s, 2H), 2.57 (s, 6H), 2.48 (s, 3H) 536.22 537.21
화합물 13 8.54 (d, 1H), 8.51 (d, 2H), 8.39 (d, 2H), 8.17 (s, 2H), 7.75 (d, 2H), 7.48-7.45 (m, 4H), 7.41 (d, 1H), 7.25 (t, 2H), 7.17 (t, 2H) 494.17 495.24
화합물 18 7.71 (d, 2H), 7.29 (t, 2H), 7.21-7.15 (m, 10H), 7.08-7.00 (m, 10H), 7.01-6.98 (m, 4H) 588.25 589.27
화합물 22 7.71(d, 4H), 7.29 (t, 4H), 7.24 (t, 4H), 7.18 (d, 4H), 7.08 (d, 4H), 7.01 (t, 4H), 7.00 (t, 2H) 596.23 597.31
화합물 23 8.54 (d,21H), 8.51 (t, 2H), 8.38 (d, 2H), 8.16 (s, 2H), 7.46 (d, 2H), 7.25 (t, 2H), 7.16 (d,24H), 7.02 (s, 2H), 2.91 (s, 6H), 2.48 (s, 3H) 536.22 537.23
화합물 25 8.54 (d, 2H), 8.198 (d, 2H), 7.99-7.90 (m, 3H), 7.88 (d, 1H), 7.83 (s, 1H), 7.78 (d, 1H), 7.54 (d, 1H), 7.50 (d, 2H), 7.39-7.34 (m, 3H), 7.31-7.28 (t, 3H), 7.15 (t, 1H) 584.18 585.21
1. 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제작 및 평가
(유기 전계 발광 소자의 제작)
일 실시예의 다환 화합물을 발광층에 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다.
[실시예 화합물]
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
[비교예 화합물]
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
실시예 및 비교예의 유기 전계 발광 소자는 아래의 방법으로 제조 하였다.
유리 기판 상에 두께 1200Å의 ITO를 패터닝한 후, 50mm x 50mm x 0.7 mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하였다. 그 후, 300Å 두께로 NPD을 증착하고, TCTA를 두께 200Å로 증착하고, CzSi를 100Å 두께로 증착하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
다음으로, 발광층 형성시 일 실시예의 다환 화합물 또는 비교예 화합물과 mCP를 1:99의 비율로 공증착하여 두께 200Å의 층을 형성하였다.
발광층 상에 TSPO1로 두께 200Å의 층을 형성하고, TPBI를 300Å의 두께로 증착하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, LiF로 두께 10Å의 층을 증착하고, 알루미늄(Al)으로 두께 3000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예에서, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극은 진공 증착 장치를 이용하여 형성하였다.
Figure pat00045
(소자의 특성 평가)
실시예 및 비교예에 따른 유기 전계 발광 소자의 특성을 평가하기 위하여 구동 전압, 소자의 효율, 외부 양자 수율 및 발광색을 측정하였다.
소자 작성예 발광재료 구동전압
(V)		 효율
(Cd/A)		 최대
양자 효율(%)		 발광색
실시예 1 실시예 화합물 1 5.3 15.4 21 청색
실시예 2 실시예 화합물 3 5.2 14.9 22 청색
실시예 3 실시예 화합물 13 5.3 16.1 20 청색
실시예 4 실시예 화합물 18 5.1 14.5 18 청색
실시예 5 실시예 화합물 22 4.9 14.8 19 청색
실시예 6 실시예 화합물 23 5.2 16.2 21 청색
실시예 7 실시예 화합물 25 5.4 16.3 17 청색
비교예 1 DABNA-1 5.5 13.3 15 청색
비교예 2 비교예 화합물 C1 5.6 12.8 16 청색
비교예 3 비교예 화합물 C2 5.4 13.4 15 청색
비교예 4 비교예 화합물 C3 5.5 13.2 16 청색
상기 표 2의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 다환 화합물을 발광층 도펀트 재료로 사용하는 경우 저 구동전압 및 고효율을 달성할 수 있음을 알 수 있다.구체적으로, 실시예 1 내지 실시예 7은 구동 전압이 4.9V 내지 5.4V이므로 저 구동전압이 달성 되었다. 그러나 비교예 1 내지 비교예 4는 구동 전압이 5.4 내지 5.6인 바, 실시예에 비하여 전반적으로 높은 구동 전압 특성을 나타낸다.
또한, 실시예 1 내지 실시예 7은 14.5Cd/A 내지 16.3Cd/A의 전류 효율을 나타내며, 17% 내지 21%의 외부 양자 효율을 나타내는 바 고효율이 달성되었다. 그러나, 비교예 1 내지 비교예 4는 12.9Cd/A 내지 13.5Cd/A의 전류 효율을 나타내며, 15% 내지 16%의 외부 양자 효율을 나타내는바, 실시예에 비하여 저효율을 나타낸다.
일 실시예에 따른 다환 화합물은 화학식 1의 Y1 내지 Y20 중 적어도 하나가 N을 갖는다. 따라서, 비교예 화합물들에 비하여 우수한 전자 수송 특성을 가지며, 최저 일중항 에너지 준위와 최저 삼중항 에너지 준위의 차이(이하, △EST)값이 비교예 화합물들에 비하여 작을 것으로 판단된다. 예를 들어, 일 실시예의 다환 화합물의 △EST 값은 0.1eV 이하일 것으로 판단된다.
일 실시예의 다환 화합물의 우수한 전자 수송 특성에 의하여 저 구동전압이 달성된 것으로 판단된다. 또한, 일 실시예의 다환 화합물은 삼중항 여기자의 수명이 짧으므로 소자 구동시 TTA(Triplet-Triplet Anihilation) 현상 등의 발생이 적으며, 따라서 여기자가 갖는 에너지가 광 에너지로 변환 되는 효율이 높아지므로 발광 효율이 상승한 것으로 판단된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다환 화합물은 유기 전계 발광 소자에 이용되어 소자 수명 및 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전꼐 발광 소자는 고효율 및 장수명을 달성할 수 있다.
10 : 유기 전계 발광 소자 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 HTR : 정공 수송 영역
EML : 발광층 ETR : 전자 수송 영역

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00046

    상기 화학식 1에서,
    X는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    Y1 내지 Y20은 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, Y1 내지 Y20 중 적어도 하나는 N 이며,
    R1은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
  2. 제 1에 있어서,
    상기 발광층은 지연 형광을 방출하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하는 지연 형광 발광층이고,
    상기 도펀트는 상기 다환 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은 청색광을 방출하는 열활성 지연 형광 발광층인 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    Y1 내지 Y15 중 적어도 하나는 N 인 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00047

    [화학식 2-2]
    Figure pat00048

    [화학식 2-3]
    Figure pat00049

    상기 화학식 2-1 내지 2-3에서,
    Z1 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 CR2이고,
    R2는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
    Y1 내지 Y20은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-1 및 화학식 2-2의 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 N인 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-3의 Y1은 N인 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-1은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00050

    [화학식 3-2]
    Figure pat00051

    상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서,
    Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-1은 하기 화학식 4로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 4]
    Figure pat00052

    상기 화학식 4에서,
    Y1 내지 Y7, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-2는 하기 화학식 5로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 5]
    Figure pat00053

    상기 화학식 5에서,
    Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z10은 화학식 2-2에서 정의한 바와 동일하다.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 2-3는 하기 화학식 6으로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 6]
    Figure pat00054

    상기 화학식 6에서,
    Y1, Y3 내지 Y20, Z1 내지 Z4, 및 Z7 내지 Z9는 화학식 2-3에서 정의한 바와 동일하다.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나인 유기 전계 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00055

    Figure pat00056

    Figure pat00057
    .
  14. 하기 화학식 1로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00058

    상기 화학식 1에서,
    X는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
    Y1 내지 Y20은 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, Y1 내지 Y20 중 적어도 하나는 N 이며,
    R1은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00059

    [화학식 2-2]
    Figure pat00060

    [화학식 2-3]
    Figure pat00061

    상기 화학식 2-1 내지 2-3에서,
    Z1 내지 Z10은 각각 독립적으로 N 또는 CR2이고,
    R2는 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 붕소기, 나이트릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하며,
    Y1 내지 Y20은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 화학식 2-1은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00062

    [화학식 3-2]
    Figure pat00063

    상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서,
    Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 화학식 2-1은 하기 화학식 4로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00064

    상기 화학식 4에서,
    Y1 내지 Y7, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z5는 화학식 2-1에서 정의한 바와 동일하다.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 화학식 2-2는 하기 화학식 5로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 5]
    Figure pat00065

    상기 화학식 5에서,
    Y1 내지 Y6, Y8 내지 Y14, Y16 내지 Y20, 및 Z1 내지 Z10은 화학식 2-2에서 정의한 바와 동일하다.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 화학식 2-3는 하기 화학식 6으로 표시되는 다환 화합물:
    [화학식 6]
    Figure pat00066

    상기 화학식 6에서,
    Y1, Y3 내지 Y20, Z1 내지 Z4, 및 Z7 내지 Z9는 화학식 2-3에서 정의한 바와 동일하다.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 어느 하나인 다환 화합물:
    [화합물군 1]
    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069
    .
KR1020190042995A 2019-04-12 2019-04-12 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물 KR20200120822A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190042995A KR20200120822A (ko) 2019-04-12 2019-04-12 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
US16/780,744 US20200328352A1 (en) 2019-04-12 2020-02-03 Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190042995A KR20200120822A (ko) 2019-04-12 2019-04-12 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200120822A true KR20200120822A (ko) 2020-10-22

Family

ID=72748196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190042995A KR20200120822A (ko) 2019-04-12 2019-04-12 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20200328352A1 (ko)
KR (1) KR20200120822A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043299A1 (en) * 2021-09-20 2023-03-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic molecules for optoelectronic devices

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210006554A (ko) * 2019-07-08 2021-01-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
US20210317144A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-14 Sfc Co., Ltd. Boron compound and organic light emitting diode including the same
CN113651824A (zh) * 2020-05-12 2021-11-16 三星电子株式会社 杂环化合物和包括其的有机发光器件
WO2022085590A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 発光材料、及び有機電界発光素子

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10418568B2 (en) * 2015-06-01 2019-09-17 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR20220084200A (ko) * 2016-04-26 2022-06-21 가꼬우 호징 관세이 가쿠잉 유기 전계 발광 소자

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043299A1 (en) * 2021-09-20 2023-03-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic molecules for optoelectronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
US20200328352A1 (en) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102585186B1 (ko) 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20200087906A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102567881B1 (ko) 함질소 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
US20200328352A1 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
KR102317357B1 (ko) 광 흡수제 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20200094262A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102639784B1 (ko) 모노아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20200107028A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210038788A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 다환 화합물
KR20200052513A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210006554A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR20200074352A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 스피로 화합물
KR20200071193A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR102653232B1 (ko) 다환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20180112152A (ko) 함인 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20180063426A (ko) 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102405140B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20220086223A (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102428159B1 (ko) 다환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20210070453A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합다환 화합물
KR102485831B1 (ko) 함질소 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102405134B1 (ko) 함질소 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20210002265A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20200139287A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합 다환 화합물
KR20200078755A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal