WO2014129869A1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
WO2014129869A1
WO2014129869A1 PCT/KR2014/001503 KR2014001503W WO2014129869A1 WO 2014129869 A1 WO2014129869 A1 WO 2014129869A1 KR 2014001503 W KR2014001503 W KR 2014001503W WO 2014129869 A1 WO2014129869 A1 WO 2014129869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
host
formula
aryl
compound
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2014/001503
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김태형
박호철
백영미
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doosan Corp
Original Assignee
Doosan Corp
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 Doosan Corp filed Critical Doosan Corp
Publication of WO2014129869A1 publication Critical patent/WO2014129869A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • H10K85/60—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
    • 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 materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/06—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing organic luminescent materials
    • 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]
    • H10K50/11—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
    • 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
    • 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
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • 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
    • 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
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • 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
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/104—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with other heteroatoms
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • 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
    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescent device comprising at least one organic material layer.
  • the organic electroluminescent device when a voltage is applied between two electrodes, holes are injected into the organic material layer at the anode, and electrons are injected into the organic material layer at the cathode. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and when the excitons fall to the ground, they shine.
  • the material used as the organic material layer may be classified into a light emitting material, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material and the like according to its function.
  • a light emitting material mixed with a host material and a dopant material may be used.
  • the dopant material may be divided into a fluorescent dopant using an organic material and a phosphorescent dopant using a metal complex compound containing heavy atoms such as Ir and Pt. Since the phosphor can theoretically improve luminous efficiency up to four times as compared to the fluorescent material, much research has been conducted on phosphorescent dopants as well as phosphorescent hosts.
  • metal complex compounds including Ir such as Firpic, Ir (ppy) 3 , and (acac) Ir (btp) 2 are known, and CBP is known as a phosphorescent host material.
  • an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device having improved characteristics such as driving voltage, luminous efficiency and lifetime.
  • the present invention is an anode; cathode; And one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the one or more organic material layers includes a first host and a second host, wherein the first host is represented by Formula 1 below.
  • the second host is an organic electroluminescent device, characterized in that the HOMO-LUMO energy gap is equal to or greater than the compound represented by the following formula (1), or a compound having a large LUMO value.
  • Y 1 to Y 4 are each independently N or CR 3 , and one of Y 1 and Y 2 , Y 2 and Y 3, or Y 3 and Y 4 forms a condensed ring represented by Formula 2 below,
  • the dotted line means a site where condensation occurs with the compound of Formula 1, and Y 5 to Y 8 are each independently N or CR 4 ,
  • X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of O, S, Se, N (Ar 1 ), C (Ar 2 ) (Ar 3 ) and Si (Ar 4 ) (Ar 5 ), wherein At least one of X 1 and X 2 is N (Ar 1 ),
  • R 1 to R 4 and Ar 1 to Ar 5 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano, nitro, amino, C 1 -C 40 alkyl group, C 2 -C 40 alkenyl group, C Alkynyl group of 2 to C 40 , cycloalkyl group of C 3 to C 40 , heterocycloalkyl group of 3 to 40 nuclear atoms, aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 6 ⁇ aryloxy C 60, C 1 ⁇ C 40 alkyl silyl group, C 6 ⁇ aryl silyl group of C 60, C 1 ⁇ C 40 group of an alkyl boron, C 6 is selected from ⁇ C 60 aryl boron group, the group consisting of C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine oxide group, and a C
  • R 1 to R 4 may be bonded to an adjacent group to form a condensed ring
  • Alkyl boron group, aryl boron group, aryl phosphine group, aryl phosphine oxide group and arylamine group are each independently deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 to C 40 aryl group, nuclear atom 5 to 40 Heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C
  • alkyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a straight or branched chain saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl and hexyl. Etc. can be mentioned.
  • Alkenyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having 2 to 40 carbon atoms having one or more carbon-carbon double bonds. Examples thereof include vinyl and allyl. ), Isopropenyl, 2-butenyl, and the like.
  • Alkynyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a C2-C40 straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having one or more carbon-carbon triple bonds. Examples thereof include ethynyl, 2- Propanyl (2-propynyl) etc. are mentioned.
  • Aryl in the present invention means a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 60 carbon atoms combined with a single ring or two or more rings.
  • a form in which two or more rings are attached to each other (pendant) or condensed may also be included.
  • aryls include phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl and the like.
  • Heteroaryl in the present invention means a monovalent substituent derived from monoheterocyclic or polyheterocyclic aromatic hydrocarbon having 5 to 60 nuclear atoms. At least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons, is substituted with a heteroatom such as N, O, S or Se.
  • a form in which two or more rings are pendant or condensed with each other may also be included, and may also include a form condensed with an aryl group.
  • heteroaryl examples include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolinzinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl, 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl , 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, and the like.
  • 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, phenoxathienyl, indolinzinyl, indolyl ( polycyclic rings such as indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl, 2-furany
  • Aryloxy in the present invention is a monovalent substituent represented by RO-, wherein R means aryl having 6 to 60 carbon atoms. Examples of such aryloxy include phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy and the like.
  • Alkyloxy in the present invention is a monovalent substituent represented by R'O-, wherein R 'means 1 to 40 alkyl, and includes a linear, branched or cyclic structure It is interpreted as. Examples of such alkyloxy include methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-propoxy, t-butoxy, n-butoxy, pentoxy and the like.
  • Arylamine in the present invention means an amine substituted with aryl having 6 to 60 carbon atoms.
  • Cycloalkyl in the present invention means a monovalent substituent derived from a monocyclic or polycyclic non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 carbon atoms.
  • Examples of such cycloalkyl include cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl, adamantine and the like.
  • Heterocycloalkyl in the present invention means a monovalent substituent derived from a non-aromatic hydrocarbon having 3 to 40 nuclear atoms, wherein at least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons is N, O, S or Substituted with a hetero atom such as Se.
  • heterocycloalkyl include morpholine, piperazine and the like.
  • Alkylsilyl in the present invention is silyl substituted with alkyl having 1 to 40 carbon atoms
  • arylsilyl means silyl substituted with aryl having 6 to 60 carbon atoms.
  • Condensed ring in the present invention means a condensed aliphatic ring, a condensed aromatic ring, a condensed heteroaliphatic ring, a condensed heteroaromatic ring or a combination thereof.
  • the compound used in the organic material layer should have a HOOC (highest occupied molecular orbital) between the organic material layer (especially the light emitting layer) and the anode to facilitate hole injection, and the organic material layer (especially the light emitting layer) to facilitate electron transfer. It should have a lower unoccupied molecular orbital (LUMO) that is halfway between the cathode and the cathode.
  • LUMO unoccupied molecular orbital
  • compounds with large LUMO values can lower the barrier during electron transport and facilitate electron transfer. Therefore, when a compound having a high LUMO value is introduced into the organic material layer, holes and electrons flowing into the organic EL device may be balanced, thereby improving lifespan of the organic EL device.
  • the organic electroluminescent device of the present invention includes an anode, a cathode and one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode to improve the characteristics of the device as described above, the one or more organic material layers At least one of which includes a first host and a second host, wherein the first host is a compound represented by the formula (1), the second host is equal to or more than the HOMO-LUMO energy gap than the compound represented by the formula (1) Or a compound having a large LUMO value.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 used as the first host of the present invention has a condensed carbon ring or a condensed heterocyclic moiety linked to an indole-based skeleton, and the energy level is controlled by various substituents, thereby providing a wide energy band gap (sky blue to red). Therefore, when the compound represented by Chemical Formula 1 is used as the first host of the organic material layer of the organic EL device, the emission (phosphorescence) characteristics of the organic EL device may be improved and the electron and / or hole transport ability may be enhanced.
  • the organic material layer including the compound represented by Formula 1 as a first host is preferably a hole transport layer, an electron transport layer, and a light emitting layer.
  • the organic material layer including the first host is more preferably a light emitting layer.
  • the compound represented by Formula 1 has various aromatic rings bonded to the indole-based skeleton as a substituent to significantly increase the molecular weight of the compound, thereby improving the glass transition temperature and thereby higher than the conventional CBP. May have thermal stability.
  • the whole molecule has a bipolar (bipolar) nature of the various aromatic ring substituents to increase the binding force between the hole and the electron, it can exhibit excellent properties as a phosphorescent host material of the light emitting layer compared to the conventional CBP.
  • inde Y 1 to Y 4 is N or CR 3, it is of which does not form a condensed ring represented by the formula (2) is preferably all of CR 3.
  • the plurality of R 3 may be the same or different from each other.
  • Y 5 to Y 8 in the condensed ring represented by the formula (2) is N or CR 4 , preferably all CR 4 .
  • the plurality of R 4 may be the same or different from each other.
  • R 1 to R 4 are each independently hydrogen, an aryl group of C 6 ⁇ C 60 (e.g., phenyl, naph Butyl, bisphenyl) or heteroaryl groups having 5 to 60 nuclear atoms (e.g. pyridine).
  • aryl group of C 6 ⁇ C 60 e.g., phenyl, naph Butyl, bisphenyl
  • heteroaryl groups having 5 to 60 nuclear atoms e.g. pyridine
  • the compound of Formula 1 used as the first host is preferably selected from the group consisting of compounds represented by the following Formulas 1a to 1f.
  • X 1 , X 2 and R 1 to R 4 are the same as defined above.
  • a plurality of R 3 are the same as or different from each other, a plurality of R 4 is also the same or different from each other.
  • X 1 and X 2 are each independently N (Ar 1 ) or S. That is, it is preferable that X 1 is N (Ar 1 ) and X 2 is S, X 1 is S and X 2 is N (Ar 1 ), or both X 1 and X 2 are N (Ar 1 ).
  • Such a compound of the formula (1) used as the first host of the present invention is specifically selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (C1 to C66).
  • R 1 to R 4 are as defined above. Further, suppose described Ar 1 to Ar 5 is also as defined above, particularly C 6 ⁇ C 60 aryl group, the number of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, and a C 6 ⁇ C 60 of which is selected from the group consisting of an aryl amine It is preferable. Specifically, Ar 1 to Ar 5 are each independently selected from the group consisting of the following substituents (functional groups) (S1-S206).
  • the HOMO value of the compound used as the first host of the present invention is in the range of -6.5 eV to -5.0 eV, and the LUMO value is in the range of -3.5 eV to -1.5 eV.
  • the compound used as the second host of the present invention is equal to or greater than the compound represented by Formula 1 and the HOMO-LUMO energy gap, or has a high LUMO value.
  • the HOMO-LUMO energy gap means a difference between the HOMO value and the LUMO value.
  • the compound used as the second host is triphenylene, phenyl, carbazole, acridine, indenocarbazole, indolocarba It is preferable that the compound contains a compound selected from the group consisting of sol, pyrrolocarbazole, indolotriphenylene, dibenzothiophene and dibenzofuran as a moiety in a molecule, and the compound is substituted or unsubstituted. Can be.
  • the compound used as the second host of the present invention is more preferably selected from the group consisting of compounds represented by the following H1 to H54.
  • the compounds represented by H1 to H54 are only examples that can be used as the second host, and the second host is not limited to the compounds.
  • the organic electroluminescent device of the present invention may have a long life because at least one of the plurality of organic material layers may balance holes and electrons injected into the device including the first host and the second host.
  • the mixing ratio of the first host and the second host is not particularly limited in manufacturing the organic layer, but the first host and the second host may be mixed in a ratio of 1:99 to 99: 1, and the use ratio of the second host may be used. This higher is preferred.
  • the organic material layer of the present invention including the first host and the second host is preferably a light emitting layer, wherein the light emitting layer of the present invention may include a dopant diagram with the first host and the second host.
  • the material that can be used as the dopant included in the light emitting layer is not particularly limited, but it is preferable to use a metal complex compound containing iridium (Ir).
  • the method of manufacturing the light emitting layer including the first host, the second host and the dopant is not particularly limited as long as it is known in the art, and the following methods may be mentioned as non-limiting examples.
  • the first method is a co-deposition method in which a first host and a second host are positioned in the first and second heat sources, respectively, and a dopant is placed in the third heat source to simultaneously apply heat to form a light emitting layer.
  • a first host having high electron mobility and high electron injection efficiency is placed in the first heat source, and hole mobility is located in the second heat source.
  • a method of co-depositing at a proper ratio by placing a second host having a high c) and having a good hole injection efficiency and adjusting the dopant of the third heat source and the evaporation rate per second.
  • the number of co-deposited hosts may be two or more depending on the characteristics of the light emitting layer.
  • the amount of the first host, the second host, and the dopant is not particularly limited, but the first host and the second host may be 70 to 99 wt%, and the dopant may be used at 1 to 30 wt%. Specifically, it is preferable to use 80 to 95 weight% of a 1st host and a 2nd host, and to use 5 to 20 weight% of a dopant.
  • the first host and the second host used to form the light emitting layer are mixed at an appropriate ratio, placed in one heat source, and heated to form the light emitting layer.
  • Vapor deposition method Specifically, the host (first host + second host) mixed in the first heat source is placed at a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 06 torr or less, and the dopant is placed in the second heat source to simultaneously control the evaporation rate per second and It is a method of forming. This method can reduce the error of the mixing ratio generated when using one or more hosts, and can form the light emitting layer with a small number of heat sources.
  • the amount of the first host, the second host, and the dopant is not particularly limited, but the first host and the second host may be 70 to 99 wt%, and the dopant may be used at 1 to 30 wt%. Specifically, it is preferable to use 80 to 95 weight% of a 1st host and a 2nd host, and to use 5 to 20 weight% of a dopant.
  • the material usable as the anode included in the organic electroluminescent device of the present invention is not particularly limited, but non-limiting examples include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al and SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDT), polypyrrole and polyaniline; And carbon black.
  • metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof
  • Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al and SnO 2 : Sb
  • the material that can be used as the cathode included in the organic electroluminescent device of the present invention is not particularly limited, but non-limiting examples include magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, lead Metals such as these, alloys thereof, and multilayered structural materials such as LiF / Al and LiO 2 / Al.
  • the structure of the organic EL device of the present invention is not particularly limited, but a non-limiting example is a structure in which a substrate, an anode, an organic material layer (hole injection layer-> hole transport layer-> light emitting layer-> electron transport layer) and a cathode are sequentially stacked.
  • a substrate, an anode, an organic material layer (hole injection layer-> hole transport layer-> light emitting layer-> electron transport layer) and a cathode are sequentially stacked.
  • at least one of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer and the electron injection layer may include the compound represented by Formula 1 as a first host.
  • the electron injection layer may be further stacked on the electron transport layer.
  • the structure of the organic EL device according to the present invention may be a structure in which an insulating layer or an adhesive layer is inserted at the interface between the anode and cathode and the organic layer.
  • the organic electroluminescent device of the present invention may be formed using other materials and methods known in the art, except that one or more layers (eg, a light emitting layer) of the organic material layer are formed to include the first host and the second host.
  • the organic material layer can be formed.
  • the substrate used in the manufacture of the organic electroluminescent device of the present invention is not particularly limited, but non-limiting examples include silicon wafers, quartz, glass plates, metal plates, plastic films, and the like.
  • 6- (2-nitrophenyl) -1H-indole is used instead of 5- (2-nitrophenyl) -1H-indole, 6- (2- nitrophenyl) -1-phenyl-1H-indole was obtained.
  • the glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
  • ITO Indium tin oxide
  • a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol
  • UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwasin Tech
  • Example 1 On the prepared ITO transparent substrate, m-MTDATA (60 nm) / TCTA (80 nm) / 90 using the following Com-1 to Com-9 as the first host and the compound represented by the H54 as the second host % First host and second host + 10% Ir (ppy) 3 (300nm) / BCP (10 nm) / Alq 3 (30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) stacked in order An electroluminescent device was produced.
  • the structure of the used Com-1 to Com-9 is as follows, m-MTDATA, TCTA, Ir (ppy) 3 , the structure of the BCP is the same as in Example 1, the first host and the second host The mixing ratio was 3: 7.
  • Example 1 On the prepared ITO transparent substrate, m-MTDATA (60 nm) / TCTA (80 nm) / 90% first using Com-1 as the first host and the compound represented by H43 as the second host
  • the organic electroluminescent device was formed by stacking a host and a second host + 10% Ir (ppy) 3 (300 nm) / BCP (10 nm) / Alq 3 (30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm). Produced.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 90% CBP + 10% Ir (ppy) 3 was used to form the emission layer. At this time, the structure of the CBP used is as follows.
  • An organic EL device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 90% of the first host (Com-1) + 10% Ir (ppy) 3 was used to form the emission layer.
  • the HOMO-LUMO energy gap of the compound used as the second host of the present invention is equal to or greater than the HOMO-LUMO energy gap of the compound used as the first host.
  • the organic electroluminescent device (Examples 1 to 27) of the present invention using the light emitting layer comprising the first host and the second host is a conventional light emitting layer using CBP or Com-1 as a single host material It was confirmed that the organic electroluminescent device (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) showed superior performance in terms of current efficiency and driving voltage.
  • the organic electroluminescent device of the present invention includes an organic material layer including a first host and a second host, and since the compound represented by Chemical Formula 1 is used as the first host, driving voltage, luminous efficiency and lifetime may be improved. Can be. Therefore, when the display panel is manufactured using the organic EL device of the present invention, it is possible to provide a display panel having improved performance and lifespan.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1 호스트 및 제2 호스트를 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 전계 발광 소자
본 발명은 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 상기 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공주입 물질, 정공수송 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해서는 색순도 증가와 에너지 전이가 필요한데, 이를 위해 호스트 물질과 도펀트 물질이 혼합된 발광 물질을 사용할 수 있다.
상기 도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도펀트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도펀트로 나눌 수 있다. 상기 인광 물질은 이론적으로 형광 물질에 비해 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 인광 도펀트 뿐만 아니라 인광 호스트에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
현재 발광층의 인광 도펀트 물질로는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 알려져 있으며, 인광 호스트 물질로는 CBP가 알려져 있다.
그러나 종래의 물질들은 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 좋지 않기 때문에 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 우수한 성능을 가지는 발광 물질을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 구동전압, 발광효율 및 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하고, 상기 제1 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 상기 제2 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물보다 HOMO-LUMO 에너지 갭이 동등 이상이거나, LUMO값이 큰 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000001
상기 화학식 1에서,
Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로, N 또는 CR3이고, Y1과 Y2, Y2와 Y3 또는 Y3와 Y4 중 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하며,
[화학식 2]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000002
상기 화학식 2에서,
점선은 상기 화학식 1의 화합물과 축합이 이루어지는 부위를 의미하며, Y5 내지 Y8은 각각 독립적으로, N 또는 CR4이고,
상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로, O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고, 이때, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이며,
상기 R1 내지 R4 및 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R1 내지 R4는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
상기 R1 내지 R4 및 Ar1 내지 Ar5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다. 이때, 복수개의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 알킬은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 알케닐(alkenyl)은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 알키닐(alkynyl)은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 아릴은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 헤테로아릴은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 아릴기와 축합된 형태도 포함할 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리, 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 아릴옥시는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로 상기 R은 탄소수 6 내지 60의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 알킬옥시는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로 상기 R'는 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 아릴아민은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서의 시클로알킬은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 헤테로시클로알킬은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있다.
본 발명에서의 알킬실릴은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴이고, 아릴실릴은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 축합 고리는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
이하, 본 발명을 설명한다.
유기물층에 사용되는 화합물은 정공 주입을 원활하게 하기 위해서 유기물층(특히, 발광층)과 양극의 중간에 해당되는 HOMO(highest occupied molecular orbital)를 가져야 하고, 전자 전달을 원활하게 하기 위해서 유기물층(특히, 발광층)과 음극의 중간에 해당되는 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)를 가져야 한다. 또한 LUMO 값이 큰 화합물의 경우 전자 수송 시 barrier를 낮춰 주는 역할을 하여 전자 전달을 원활하게 할 수 있다. 따라서, LUMO 값이 큰 화합물을 유기물층에 도입할 경우 유기 전계 발광 소자로 유입되는 정공과 전자의 균형이 맞추어져 유기 전계 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기와 같이 소자의 특성이 향상될 수 있도록 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하되, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하고, 상기 제1 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 상기 제2 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물보다 HOMO-LUMO 에너지 갭이 동등 이상이거나 LUMO값이 큰 화합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 호스트로 사용되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 인돌계 기본 골격에 축합 탄소고리 또는 축합 헤테로환 모이어티가 연결되고, 여러 치환체에 의해 에너지 레벨이 조절됨으로써 넓은 에너지 밴드 갭(sky blue ~ red)을 가진다. 따라서, 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 유기물층의 제1 호스트로 사용할 경우 유기 전계 발광 소자의 발광(인광)특성이 개선됨과 동시에 전자 및/또는 정공 수송 능력을 높일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제1 호스트로 포함하는 유기물층은 정공 수송층, 전자 수송층 및 발광층인 것이 바람직하다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 인돌계 기본골격으로 인해 종래의 CBP에 비해 인광 호스트 물질로써 우수한 특성을 나타내기 때문에 제1 호스트로 포함하는 유기물층은 발광층인 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 인돌계 기본골격에 다양한 방향족 환(aromatic ring)이 치환체로 결합되어 화합물의 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리전이온도가 향상되고 이로 인해 종래 CBP보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 또한 다양한 방향족 환 치환체로 인해 분자 전체가 바이폴라(bipolar)한 성격을 가지면서 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있기 때문에, 종래 CBP에 비해 발광층의 인광 호스트 물질로서 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
이러한 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Y1 내지 Y4는 N 또는 CR3인데, 이 중 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하지 않는 것은 모두 CR3인 것이 바람직하다. 이때, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 화학식 2로 표시되는 축합 고리에서 Y5 내지 Y8은 N 또는 CR4인데, 모두 CR4인 것이 바람직하다. 이때, 복수개의 R4는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
한편, 화학식 1로 표시되는 화합물의 넓은 에너지 밴드 갭(band-gap)과 열안정성을 고려할 때, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, C6~C60의 아릴기(예: 페닐, 나프틸, 비스페닐) 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기(예: 피리딘)인 것이 바람직하다.
이러한 제1 호스트로 사용되는 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1f로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 1a]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000003
[화학식 1b]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000004
[화학식 1c]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000005
[화학식 1d]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000006
[화학식 1e]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000007
[화학식 1f]
Figure PCTKR2014001503-appb-I000008
상기 화학식 1a 내지 1f에서, X1, X2 및 R1 내지 R4는 상기에서 정의한 바와 같다. 이때, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 복수개의 R4도 서로 동일하거나 상이하다.
유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 구동 전압 및 수명 등의 특성을 고려할 때, 제1 호스트로 사용되는 화학식 1에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로, N(Ar1) 또는 S인 것이 바람직하다. 즉, X1이 N(Ar1)이고 X2가 S이거나, X1이 S이고 X2가 N(Ar1)이거나, X1 및 X2가 모두 N(Ar1)인 것이 바람직하다.
이러한, 본 발명의 제1 호스트로 사용되는 화학식 1의 화합물은 구체적으로, 하기 화학식 C1 내지 C66으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000009
Figure PCTKR2014001503-appb-I000010
Figure PCTKR2014001503-appb-I000011
Figure PCTKR2014001503-appb-I000012
상기 화학식 C1 내지 C66에서, R1 내지 R4는 상기에서 정의한 바와 같다. 또한, Ar1 내지 Ar5도 상기에서 정의한 바와 같은데, 그 중에서도 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 구체적으로, Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로, 하기 치환체(작용기)로 이루어진 군(S1-S206)에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000013
Figure PCTKR2014001503-appb-I000014
Figure PCTKR2014001503-appb-I000015
Figure PCTKR2014001503-appb-I000016
이러한 본 발명의 제1 호스트로 사용되는 화합물의 HOMO값은 -6.5eV 내지 -5.0eV의 범위를 나타내고, LUMO값은 -3.5 eV 내지 -1.5eV의 범위를 나타낸다.
본 발명의 제2 호스트로 사용되는 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 HOMO-LUMO 에너지 갭이 동등 또는 그 이상이거나, LUMO값이 크다. 이때, HOMO-LUMO 에너지 갭은 HOMO값과 LUMO값의 차이를 의미한다.
여기서, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 구동 전압 및 수명 등의 특성을 고려할 때, 제2 호스트로 사용되는 화합물은 트리페닐렌, 페닐, 카바졸, 아크리딘, 인데노카바졸, 인돌로카바졸, 피롤로카바졸, 인돌로트리페닐렌, 디벤조싸이오펜 및 디벤조퓨란으로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 모이어티 (moiety)로 분자 내에 포함하는 화합물인 것이 바람직하고, 상기 화합물은 치환 또는 비치환 될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2 호스트로 사용되는 화합물은 하기 H1 내지 H54로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000017
Figure PCTKR2014001503-appb-I000018
Figure PCTKR2014001503-appb-I000020
상기 H1 내지 H54로 표시되는 화합물은 제2 호스트로 사용 가능한 예들일 뿐, 제2 호스트가 상기 화합물들로 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 복수개의 유기물층 중 하나 이상이 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트를 포함하여 소자로 주입되는 정공과 전자의 균형을 맞출 수 있기 때문에 고수명을 가질 수 있다. 여기서, 유기물층 제조시 제1 호스트와 제2 호스트의 혼합비율은 특별히 한정되지 않으나, 제1 호스트와 제2 호스트를 1:99 내지 99:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 제2 호스트의 사용 비율이 더 높은 것이 바람직하다.
한편, 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하는 본 발명의 유기물층은 발광층인 것이 바람직한데, 이때, 본 발명의 발광층은 제1 호스트 및 제2 호스트와 함께 도펀트도를 포함할 수 있다.
여기서, 발광층에 포함되는 도펀트로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 이리듐(Ir)을 포함하는 금속 착체 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층을 제조하는 방법은 당업계에 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 하기 방법들을 들 수 있다.
첫번째 방법으로는 제1 호스트와 제2 호스트를 각각 제1 및 제2 열원에 위치시키고, 제3 열원에 도펀트를 위치시켜 동시에 열을 가해 발광층을 형성하는 공증착 방법이다. 구체적으로, 1×10-06torr 이하의 진공도에서, 제1 열원에 전자이동도(Electron mobility)가 높고, 전자 주입효율이 좋은 제1 호스트를 위치시키고, 제2 열원에 정공이동도(Hole mobility)가 높고, 정공 주입효율이 좋은 제 2 호스트를 위치시켜, 제3 열원의 도펀트와 초당 증발속도를 조절하여 적정비율로 공증착하는 방법이다. 이때, 공증착되는 호스트의 개수는 발광층의 특성에 따라 2개 이상이 될 수 있다. 또한, 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 제1 호스트와 제2 호스트를 70~99중량%로, 도펀트를 1~30중량%로 사용할 수 있다. 구체적으로는 제1 호스트와 제2 호스트를 80~95중량%로, 도펀트를 5~20중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
두번째 방식으로는 사용되는 열원의 개수를 줄이고, 형성과정을 간소화하기 위해 발광층 형성에 사용되는 제1 호스트 및 제2 호스트를 적정비율로 혼합하여 하나의 열원에 위치시키고 열을 가해 발광층을 형성하는 공증착 방법이다. 구체적으로, 1 × 10-06torr 이하의 진공도에서 제1 열원에 혼합된 호스트(제1 호스트+제2 호스트)를 위치시키고, 제2 열원에 도펀트를 위치시켜 동시에 초당 증발속도를 조절하며 발광층을 형성시키는 방법이다. 이러한 방법은 1종 이상의 호스트를 사용할 경우 발생하는 혼합비율의 오차를 줄이고, 적은 수의 열원으로 발광층을 형성할 수 있다. 이때 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트의 사용량은 특별히 한정되지 않으나, 제1 호스트와 제2 호스트를 70~99중량%로, 도펀트를 1~30중량%로 사용할 수 있다. 구체적으로는 제1 호스트와 제2 호스트를 80~95중량%로, 도펀트를 5~20중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 포함되는 양극으로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등의 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등의 금속 산화물; ZnO:Al, SnO2:Sb 등의 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 및 카본블랙 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 포함되는 음극으로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납 등의 금속 또는 이들의 합금 및 LiF/Al,LiO2/Al 등의 다층 구조 물질 등을 들 수 있다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 기판, 양극, 유기물층(정공주입층->정공수송층->발광층->전자수송층) 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제1 호스트로 포함할 수 있다.
한편, 상기 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 양극 및 음극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 1층 이상(예컨대, 발광층)이 상기 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당업계에 알려져 있는 물질 및 방법을 이용하여 다른 유기물층을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 등을 들 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1] IC-1의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000021
질소 기류 하에서 5-bromo-1H-indole (25 g, 0.128 mol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) (48.58 g, 0.191 mol), Pd(dppf)Cl2 (5.2 g, 5 mol), KOAc (37.55 g, 0.383 mol) 및 1,4-dioxane (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:EA = 10:1 (v/v))로 정제하여 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22.32 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 6.45 (d, 1H), 7.27 (d, 1H), 7.42 (d, 1H), 7.52 (d, 1H), 7.95 (s, 1H), 8.21 (s, 1H)
<단계 2> 5-(2-nitrophenyl)-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000022
질소 기류 하에서 1-bromo-2-nitrobenzene (15.23 g, 75.41 mmol)과 상기 <단계 1>에서 얻은 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22 g, 90.49 mmol), NaOH (9.05 g, 226.24 mmol) 및 THF/H2O(400 ml/200 ml)를 혼합한 다음, 40℃에서 Pd(PPh3)4(4.36 g, 5 mol%)를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:EA = 3:1 (v/v))로 정제하여 5-(2-nitrophenyl)-1H-indole (11.32 g, 수율 63%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.47 (d, 1H), 7.25 (d, 1H), 7.44 (d, 1H), 7.53 (d, 1H), 7.65 (t, 1H), 7.86 (t, 1H), 7.95 (s, 1H), 8.00 (d, 1H), 8.09 (t, 1H), 8.20 (s, 1H)
<단계 3> 5-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000023
질소 기류 하에서 상기 <단계 2>에서 얻은 5-(2-nitrophenyl)-1H-indole (11 g, 46.17 mmol), iodobenzene (14.13 g, 69.26 mmol), Cu powder (0.29 g, 4.62 mmol), K2CO3 (6.38 g, 46.17 mmol), Na2SO4 (6.56 g, 46.17 mmol), nitrobenzene (200 ml)를 혼합하고 190℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 3:1 (v/v))로 정제하여 5-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (10.30 g, 수율 71%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.48 (d, 1H), 7.26 (d, 1H), 7.45 (m, 3H), 7.55 (m, 4H), 7.63 (t, 1H), 7.84 (t, 1H), 7.93 (s, 1H), 8.01 (d, 1H), 8.11 (t, 1H)
<단계 4> IC-1의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000024
질소 기류 하에서 상기 <단계 3>에서 얻은 5-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (5 g, 15.91 mmol), triphenylphosphine (10.43 g, 39.77 mmol) 및 1,2-dichlorobenzene (50 ml)를 혼합하고 12시간 동안 교반하였다.
반응 종료 후 1,2-dichlorobenzene를 제거하고 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻어진 유기층에 대해 MgSO4로 물을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:MC=3:1 (v/v))로 정제하여 IC-1 (2.38 g, 수율 53%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.99 (d, 1H), 7.12 (t, 1H), 7.27 (t, 1H), 7.32 (d, 1H), 7.41 (t, 1H), 7.50 (d, 1H), 7.60 (m, 5H), 7.85 (d, 1H), 8.02 (d, 1H), 10.59 (s, 1H)
[준비예 2] IC-2의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000025
5-bromo-1H-indole 대신 6-bromo-1H-indole를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.25 (s, 12H), 6.52 (d, 1H), 7.16 (d, 1H), 7.21 (d, 1H), 7.49 (d, 1H), 7.53 (s, 1H), 8.15 (s, 1H)
<단계 2> 6-(2-nitrophenyl)-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000026
5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 대신 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1의 <단계 2>와 동일한 과정을 수행하여 6-(2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.57 (d, 1H), 7.07 (d, 1H), 7.24 (d, 1H), 7.35 (s, 1H), 7.43 (t, 1H), 7.50 (d, 1H), 7.58 (t, 1H), 7.66 (d, 1H), 7.78 (d, 1H), 8.19 (s, 1H)
<단계 3> 6-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000027
5-(2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 6-(2-nitrophenyl)-1H-indole를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1의 <단계 3>과 동일한 과정을 수행하여 6-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.81 (d, 1H), 7.12 (t, 1H), 7.22 (t, 1H), 7.35 (s, 1H), 7.43 (d, 1H), 7.51 (m, 3H), 7.56 (m, 2H), 7.62 (m, 2H), 7.85 (d, 1H), 8.02 (d, 1H)
<단계 4> IC-2의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000028
5-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 대신 6-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1의 <단계 4>과 동일한 과정을 수행하여 IC-2을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.80 (d, 1H), 7.11 (t, 1H), 7.23 (t, 1H), 7.42 (d, 1H), 7.50 (m, 3H), 7.57 (m, 2H), 7.63 (m, 2H), 7.86 (d, 1H), 8.03 (d, 1H), 9.81 (s, 1H)
[합성예 1] Com-1의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000029
질소 기류 하에서 IC-1 (3 g, 10.63 mmol), 2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (4.38 g, 12.75 mmol), Pd(OAc)2 (0.12 g, 5 mol%), NaO(t-bu) (2.04 g, 21.25 mmol), P(t-bu)3 (0.21 g, 1.06 mmol) 및 Toluene (100 ml)을 혼합하고 110℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:EA = 2:1 (v/v))로 정제하여 목적 화합물인 Com-1 (4.89 g, 수율 78 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 589.23 g/mol, 측정치: 589 g/mol)
[합성예 2] Com-2의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000030
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenylpyrimidine (4.36 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-2 (4.68 g, 수율 75 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 588.23 g/mol, 측정치: 588 g/mol)
[합성예 3] Com-3의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000031
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenylpyridine (4.34 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-3 (4.36 g, 수율 70 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 587.23 g/mol, 측정치: 587 g/mol)
[합성예 4] Com-4의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000032
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(3-chloro-5-methylphenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (4.55 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-4 (4.81 g, 수율 75 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 603.24 g/mol, 측정치: 603 g/mol)
[합성예 5] Com-5의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000033
IC-1 대신 IC-2 (3 g, 10.63 mmol)를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-5 (4.81 g, 수율 75 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 589.23 g/mol, 측정치: 589 g/mol)
[합성예 6] Com-6의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000034
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.40 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-6 (3.98 g, 수율 73 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 513.20 g/mol, 측정치: 513 g/mol)
[합성예 7] Com-7의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000035
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenylpyrimidine (3.40 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-7 (3.81 g, 수율 70 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 512.20 g/mol, 측정치: 512 g/mol)
[합성예 8] Com-8의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000036
2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenylpyridine (3.38 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-8 (4.07 g, 수율 75 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 511.20 g/mol, 측정치: 511 g/mol)
[합성예 9] Com-9의 합성
Figure PCTKR2014001503-appb-I000037
IC-1 대신 IC-2 (3 g, 10.63 mmol)를 사용하고, 2-(3-chlorophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.38 g, 12.75 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Com-9 (3.92 g, 수율 72 %)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 513.20 g/mol, 측정치: 513 g/mol)
[실시예 1 내지 9] 유기 전계 발광 소자의 제조
ITO(Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 초음파 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 기판 위에, Com-1을 제 1호스트로, 상기 H1, H3, H9, H13, H18, H30, H34, H46, H51로 표시되는 화합물을 각각 제 2호스트로 이용하여, m-MTDATA(60 nm) / TCTA(80 nm) / 90%의 제1 호스트와 제2 호스트 + 10 % Ir(ppy)3(300nm) / BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al(200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때, 사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, BCP 및 Com-1의 구조는 하기와 같으며, 제1 호스트와 제2 호스트의 혼합비율은 3:7로 하였다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000038
Figure PCTKR2014001503-appb-I000039
[실시예 10 내지 18] 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 1과 같이 준비된 ITO 투명 기판 위에, 하기 Com-1 내지 Com-9를 제1 호스트로, 상기 H54로 표시되는 화합물을 제2 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60 nm) / TCTA(80 nm) / 90%의 제1 호스트와 제2 호스트 + 10 % Ir(ppy)3(300nm) / BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al(200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때, 사용된 Com-1 내지 Com-9의 구조는 하기와 같으며, m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, BCP의 구조는 상기 실시예 1과 같고, 제1 호스트와 제2 호스트의 혼합비율은 3:7로 하였다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000040
[실시예 19 내지 27] 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 1과 같이 준비된 ITO 투명 기판 위에, 상기 Com-1을 제1 호스트로, 상기 H43로 표시되는 화합물을 제2 호스트로 이용하여, m-MTDATA(60 nm) / TCTA(80 nm) / 90%의 제1 호스트와 제2 호스트 + 10 % Ir(ppy)3(300nm) / BCP(10 nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1 nm) / Al(200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때, 사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, BCP 및 Com-1의 구조는 상기 실시예 1과 같고, 제1 호스트와 제2 호스트의 혼합비율은 하기 표 2와 같이 조정하였다.
[비교예 1] 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 90%의 CBP + 10 % Ir(ppy)3를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때, 사용된 CBP의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2014001503-appb-I000041
[비교예 2] 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 90%의 제1 호스트(Com-1) + 10 % Ir(ppy)3를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[실험예 1] HOMO와 LUMO 측정
당업계에 공지된 방법으로 제1 호스트로 사용된 Com-1과 제2 호스트로 사용된 H1, H3의 HOMO값 및 LUMO값을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
화합물 HOMO LUMO HOMO-LUMO 에너지 갭 (Band Gap)
제1 호스트 Com-1 -5.39 -1.86 3.53
제2 호스트 H1 -5.82 -2.29 3.53
H3 -5.80 -2.03 3.77
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 제2 호스트로 사용된 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 갭은 제1 호스트로 사용된 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 갭과 동등하거나 큰 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
상기 실시예 1 내지 27 및 비교예 1, 2에서 제조된 각각의 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10mA/㎠에서의 구동전압과 전류효율를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
샘플 호스트 사용비율 구동 전압 (V) 전류효율 (cd/A)
실시예 1 30% Com-1 + 70% H1 6.50 42.9
실시예 2 30% Com-1 + 70% H3 6.45 42.8
실시예 3 30% Com-1 + 70% H9 6.45 42.8
실시예 4 30% Com-1 + 70% H13 6.40 42.9
실시예 5 30% Com-1 + 70% H18 6.50 42.5
실시예 6 30% Com-1 + 70% H30 6.55 42.6
실시예 7 30% Com-1 + 70% H34 6.55 42.5
실시예 8 30% Com-1 + 70% H46 6.40 42.9
실시예 9 30% Com-1 + 70% H51 6.45 43.0
실시예 10 30% Com-1 + 70% H54 5.90 42.7
실시예 11 30% Com-2 + 70% H54 5.95 42.9
실시예 12 30% Com-3 + 70% H54 5.95 42.5
실시예 13 30% Com-4 + 70% H54 5.90 43.2
실시예 14 30% Com-5 + 70% H54 5.90 43.0
실시예 15 30% Com-6 + 70% H54 5.95 42.9
실시예 16 30% Com-7 + 70% H54 5.95 43.1
실시예 17 30% Com-8 + 70% H54 6.00 43.3
실시예 18 30% Com-9 + 70% H54 6.05 43.0
실시예 19 10% Com-1 + 90% H43 6.15 42.8
실시예 20 20% Com-1 + 80% H43 6.10 42.9
실시예 21 30% Com-1 + 70% H43 6.00 43.0
실시예 22 40% Com-1 + 60% H43 6.20 43.2
실시예 23 50% Com-1 + 50% H43 6.10 43.0
실시예 24 60% Com-1 + 40% H43 6.15 42.7
실시예 25 70% Com-1 + 30% H43 6.25 42.5
실시예 26 80% Com-1 + 20% H43 6.20 42.3
실시예 27 90% Com-1 + 10% H43 6.25 42.4
비교예 1 100% CBP 6.93 38.2
비교예 2 100% Com-1 6.55 41.0
상기 표 2을 살펴보면, 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하는 발광층을 사용한 본 발명의 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 27)는 종래 CBP 또는 Com-1을 단독호스트 물질로 포함하는 발광층을 사용한 유기 전계 발광 소자(비교예 1 및 비교예 2)보다 전류효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하는 유기물층을 포함하며, 상기 제1 호스트로써 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 사용되기 때문에 구동전압, 발광효율 및 수명 등이 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 사용하여 디스플레이 패널을 제조할 경우 성능 및 수명이 향상된 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하고,
    상기 제1 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며,
    상기 제2 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물보다 HOMO-LUMO 에너지 갭이 동등 이상이거나 LUMO값이 큰 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000042
    상기 화학식 1에서,
    Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로, N 또는 CR3이고, Y1과 Y2, Y2와 Y3 또는 Y3와 Y4 중 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하며,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000043
    상기 화학식 2에서,
    점선은 상기 화학식 1의 화합물과 축합이 이루어지는 부위를 의미하며, Y5 내지 Y8은 각각 독립적으로, N 또는 CR4이고,
    상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로, O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고, 이때, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이며,
    상기 R1 내지 R4 및 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R1 내지 R4는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 R1 내지 R4 및 Ar1 내지 Ar5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1f로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 1a]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000044
    [화학식 1b]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000045
    [화학식 1c]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000046
    [화학식 1d]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000047
    [화학식 1e]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000048
    [화학식 1f]
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000049
    상기 화학식 1a 내지 1f에서, X1, X2 및 R1 내지 R4는 상기에서 정의한 바와 같으며, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 복수개의 R4도 서로 동일하거나 상이하다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 호스트는 트리페닐렌, 페닐, 카바졸, 아크리딘, 인데노카바졸, 인돌로카바졸, 피롤로카바졸, 인돌로트리페닐렌, 디벤조싸이오펜 및 디벤조퓨란으로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 모이어티로 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 호스트는 하기 H1 내지 H54로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000050
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000051
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000052
    Figure PCTKR2014001503-appb-I000053
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 호스트와 제2 호스트를 포함하는 유기물층은 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발광층은 도펀트를 포함하고,
    상기 도펀트는 금속 착체 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
PCT/KR2014/001503 2013-02-25 2014-02-25 유기 전계 발광 소자 Ceased WO2014129869A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130019685A KR101556822B1 (ko) 2013-02-25 2013-02-25 유기 전계 발광 소자
KR10-2013-0019685 2013-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014129869A1 true WO2014129869A1 (ko) 2014-08-28

Family

ID=51391573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/001503 Ceased WO2014129869A1 (ko) 2013-02-25 2014-02-25 유기 전계 발광 소자

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101556822B1 (ko)
WO (1) WO2014129869A1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015178732A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Multi-component host material and an organic electroluminescence device comprising the same
WO2016076629A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. A plurality of host materials and an organic electroluminescence device comprising the same
US20170054091A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
CN107075363A (zh) * 2014-11-11 2017-08-18 罗门哈斯电子材料韩国有限公司 多种主体材料和包含其的有机电致发光装置
US20170324044A1 (en) * 2014-06-18 2017-11-09 Merck Patent Gmbh Materials for organic electroluminescent devices
US11245079B2 (en) 2014-02-21 2022-02-08 Merck Patent Gmbh Materials for organic electroluminescent devices
US11617290B2 (en) 2015-12-22 2023-03-28 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
US11696496B2 (en) 2015-12-22 2023-07-04 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
US11937500B2 (en) 2015-12-22 2024-03-19 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101802861B1 (ko) 2014-02-14 2017-11-30 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US10297762B2 (en) * 2014-07-09 2019-05-21 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR102360228B1 (ko) * 2014-10-22 2022-02-09 솔루스첨단소재 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR102487514B1 (ko) * 2014-12-22 2023-01-12 솔루스첨단소재 주식회사 유기 전계 발광 소자
WO2016105036A1 (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 주식회사 두산 유기 전계 발광 소자
KR102483949B1 (ko) * 2015-04-06 2023-01-03 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102424977B1 (ko) 2015-04-14 2022-07-26 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102630644B1 (ko) 2015-12-17 2024-01-30 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR102696804B1 (ko) 2016-06-22 2024-08-21 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR101885898B1 (ko) 2016-11-16 2018-08-06 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
KR102129508B1 (ko) 2017-07-14 2020-07-02 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR102399446B1 (ko) * 2017-07-28 2022-05-17 엘지디스플레이 주식회사 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치
KR102000967B1 (ko) * 2017-08-30 2019-07-17 (주)알로스 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102507368B1 (ko) * 2017-12-14 2023-03-08 솔루스첨단소재 주식회사 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102501667B1 (ko) * 2017-12-18 2023-02-21 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US12250873B2 (en) 2020-12-02 2025-03-11 Samsung Display Co., Ltd. Light emitting device
JP2022108268A (ja) * 2021-01-12 2022-07-25 保土谷化学工業株式会社 光電変換素子に用いる有機薄膜、及びその光電変換素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100105099A (ko) * 2009-03-20 2010-09-29 다우어드밴스드디스플레이머티리얼 유한회사 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광소자
KR20110048838A (ko) * 2009-11-03 2011-05-12 제일모직주식회사 유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치
KR20110104022A (ko) * 2008-12-12 2011-09-21 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 광활성 조성물, 및 그 조성물로 제조된 전자 소자
KR20110134885A (ko) * 2009-02-27 2011-12-15 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110104022A (ko) * 2008-12-12 2011-09-21 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 광활성 조성물, 및 그 조성물로 제조된 전자 소자
KR20110134885A (ko) * 2009-02-27 2011-12-15 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
KR20100105099A (ko) * 2009-03-20 2010-09-29 다우어드밴스드디스플레이머티리얼 유한회사 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광소자
KR20110048838A (ko) * 2009-11-03 2011-05-12 제일모직주식회사 유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11245079B2 (en) 2014-02-21 2022-02-08 Merck Patent Gmbh Materials for organic electroluminescent devices
WO2015178732A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Multi-component host material and an organic electroluminescence device comprising the same
US20170324044A1 (en) * 2014-06-18 2017-11-09 Merck Patent Gmbh Materials for organic electroluminescent devices
US11107994B2 (en) * 2014-06-18 2021-08-31 Merck Patent Gmbh Materials for organic electroluminescent devices
WO2016076629A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. A plurality of host materials and an organic electroluminescence device comprising the same
CN107075363A (zh) * 2014-11-11 2017-08-18 罗门哈斯电子材料韩国有限公司 多种主体材料和包含其的有机电致发光装置
US11130747B2 (en) 2014-11-11 2021-09-28 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd Plurality of host materials and an organic electroluminescence device comprising the same
US20170054091A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
US11617290B2 (en) 2015-12-22 2023-03-28 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
US11696496B2 (en) 2015-12-22 2023-07-04 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
US11937500B2 (en) 2015-12-22 2024-03-19 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101556822B1 (ko) 2015-10-01
KR20140105913A (ko) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014129869A1 (ko) 유기 전계 발광 소자
WO2018038463A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2015084021A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device comprising the same
WO2015099486A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device comprising the same
WO2013073874A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and an organic electroluminescent device using the same
WO2015012618A1 (en) Organic electroluminescent compound and organic electroluminescent device comprising the same
WO2015053524A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2013180478A1 (en) Novel organic electroluminescence compounds and organic electroluminescence device containing the same
WO2015037965A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device comprising the same
WO2015009102A1 (ko) 유기발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2012141499A1 (en) Novel compounds for organic electronic material and organic electroluminescent device using the same
WO2019009591A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2014196805A1 (en) Organic electroluminescent compound and organic electroluminescent device comprising the same
WO2019098695A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2014200244A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device comprising the same
WO2014098455A1 (ko) 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2014092431A1 (ko) 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2020045822A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2014092481A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2017111366A1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
WO2015008940A1 (ko) 유기 전계 발광 소자
WO2016111515A1 (ko) 유기 전계 발광 소자
EP3152197A1 (en) An organic electroluminescent compound and an organic electroluminescent device comprising the same
WO2014081206A1 (en) Novel organic electroluminescence compounds and organic electroluminescence device containing the same
WO2015099450A1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14753981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1)EPC ( EPO FORM 1205A DATED 11/12/2015 )

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14753981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1