WO2020013521A1 - 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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WO2020013521A1
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light emitting
organic light
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이재민
샤히드아민
박웅배
윤성철
이창진
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한국화학연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for an organic light emitting device light emitting layer, a novel organic light emitting compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the organic light emitting device is a device that emits light when electrons and holes are paired and then disappear when electrons are injected into the organic material layer formed between the electron injection electrode (cathode) and the hole injection electrode (anode). Not only can the device be formed on a flexible transparent substrate such as plastic, but also it can be driven at a lower voltage (10V or less) than a plasma display panel or an inorganic EL display. In addition, the power consumption is relatively low, has the advantage of excellent color.
  • Typical organic light emitting devices include a hole injection layer that receives a substrate, an anode, and holes from an anode, a hole transport layer that transports holes, a light emitting layer that combines holes and electrons to emit light, an electron transport layer that receives electrons from a cathode and delivers them to the light emitting layer, And a cathode.
  • a light emitting layer may be formed by doping a small amount of fluorescent or phosphorescent dye into an electron transporting layer or a hole transporting layer without a separate light emitting layer, and in the case of using a polymer, a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer are generally used.
  • the polymer can be run simultaneously.
  • the organic layers between the two electrodes are formed by vacuum deposition, spin coating, inkjet printing, or roll coating, and in some cases, an additional electron injection layer is inserted to efficiently inject electrons from the cathode.
  • the most important factor that determines the luminous efficiency in the organic light emitting device is the light emitting material. Fluorescent light emitting material is widely used as a light emitting material, but the development of phosphorescent light emitting material is one of the best ways to improve the luminous efficiency theoretically up to 4 times. To date, iridium (III) complexes are widely known as phosphorescent materials, and for each RGB, materials such as (acac) Ir (btp) 2 , Ir (ppy) 3, and Firpic are known.
  • CBP ((4,4′-N, N′-dicarbazole) biphenyl) is the most widely known phosphorescent light emitting material, and BCP (Bathocuproine) and BAlq ([Bis (2-methyl-8-quinolinolato-N1, Highly efficient OLEDs with a hole blocking layer, such as O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato) aluminum]), are known.In Japan, Pioneer and others have developed high-performance OLEDs using BAlq derivatives as hosts. There is a bar.
  • the organic light emitting device using the conventional phosphorescent light emitting material has a significantly higher current efficiency (cd / A) than the device using the fluorescent light emitting material, but when using a material such as BAlq, CBP as a host of the phosphorescent light emitting material, The driving voltage is higher than the used device, so there is no big advantage in terms of power efficiency (lm / w).
  • power efficiency lm / w
  • the present inventors have repeatedly studied the light emitting host materials in consideration of the problems of the prior art, and as a result, an organic light emitting compound which is a novel phosphorescent host compound which can greatly improve luminous efficiency, stability and device life and organic light emitting light using the same
  • the present invention has been completed to provide a device.
  • An object of the present invention is to provide a novel organic light emitting compound.
  • another object of the present invention is to use an organic light emitting compound as a host material of the light emitting layer can be driven by a low voltage organic light emitting compound that can significantly reduce the power consumption and an organic light emitting device comprising the same To provide.
  • Another object of the present invention is to provide an organic light emitting device that can significantly improve current efficiency and has excellent light emission characteristics.
  • the organic light emitting device light emitting layer composition according to the present invention for achieving the above object comprises a dopant and a host, the host comprises an organic light emitting compound represented by the following formula (1).
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are each independently an aryl group which is C 6 -C 20 , and the C 6 -C 20 aryl group is C 1 -C 10 alkyl group and C 1 -C 10 alkoxy May be further substituted with any one or two or more substituents selected from the groups,
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl groups or C 1 -C 10 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And And any one or more may be substituted with more than one substituent, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 aryl selected from the group C 1 -C 10 It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 10 alkoxy group, wherein R 3 is a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 6 -C 20 An aryl group,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, Alkylene group is an alkyl group of C 1 -C 10 And It may be further substituted with one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The R 3 Is a direct bond or C 1 -C 5 Alkyl It may be a Rengi.
  • the Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by the formula (1) are each independently a C 1 -C 10 alkyl groups and C 1 -C 10 alkoxy group substituted with one or more C 6 -C 20 aryl group with two or more substituents selected from,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 5 alkyl group and C 1 -C 5 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And And any one or more may be substituted with more than one substituent, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 aryl selected from the group C 1 -C 10 It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 10 phosphorus alkoxy group, wherein R 3 may be a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • the dopant according to one embodiment of the present invention is any one or two selected from Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Re, Pd and P
  • the metal complex containing the above metal can be included.
  • the host and the dopant according to an aspect of the present invention may include a weight ratio of 70:30 to 99: 1.
  • the present invention also provides an organic light emitting compound as described above contained in the organic light emitting device light emitting layer composition.
  • Formula 1 according to an aspect of the present invention may be represented by various structural formulas.
  • the organic light emitting device includes an organic light emitting compound.
  • the organic light emitting device comprises a first electrode, a second electrode and one or more organic layers interposed between the first electrode and the second electrode, the organic layer is the organic light emitting compound It may include a light emitting layer containing.
  • the organic light emitting compound according to an aspect of the present invention may be included as a host of the light emitting layer.
  • the organic light emitting compound according to the present invention is bonded through a moiety having a diarylamine group and an alkylene group linking group at the second substituent of the carbazole group, and is included as a host material of the light emitting layer of the organic light emitting device. It can have efficiency, and there is an advantage that can significantly improve the light emitting characteristics and device life.
  • the organic light emitting compound according to the present invention has high electron transfer efficiency, which prevents crystallization during device fabrication and improves the current characteristics of the device due to good layer formation, thereby implementing a low driving voltage and inducing a rise in current efficiency. There is an advantage to manufacture an organic light emitting device with improved power consumption.
  • FIG. 1 is a graph showing current density ( ⁇ / cm 2) and luminance (cd / m 2) at 0 to 15V of an organic light emitting diode including an organic light emitting compound according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing current efficiency (cd / A) vs. luminance (cd / m 2) of an organic light emitting diode including an organic light emitting compound according to an embodiment of the present invention.
  • the organic light emitting device light emitting layer composition the novel organic light emitting compound, and the organic light emitting device including the same according to the present invention will be described in more detail.
  • the following examples are merely for the purpose of describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto and may be implemented in various forms.
  • the present invention relates to a composition for an organic light emitting device light emitting layer, a novel organic light emitting compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • an organic light emitting device capable of realizing excellent luminous efficiency having excellent current efficiency and brightness, including a novel organic light emitting compound bonded through a moiety having a diarylamine group and an alkylene group linking group at the second substitution position of a carbazole group. It is about.
  • the organic light emitting device light emitting layer composition according to the present invention comprises a dopant and a host, wherein the host is an organic light emitting compound represented by the following formula (1).
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are each independently an aryl group which is C 6 -C 20 , and the C 6 -C 20 aryl group is C 1 -C 10 alkyl group and C 1 -C 10 alkoxy May be further substituted with any one or two or more substituents selected from the groups,
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, C 1 -C 10 alkyl groups or C 1 -C 10 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And And any one or more may be substituted with more than one substituent, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 aryl selected from the group C 1 -C 10 It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 10 alkoxy group, wherein R 3 is a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • composition for an organic light emitting device light emitting layer according to the present invention is a diarylamine group is substituted at the position 2 substitution of the carbazole group, as shown in Figure 1, the host connected to the organic light emitting compound coupled to the alkylene group as described above It is included as a material.
  • the diarylamine group is substituted at the 2nd substitution position of the carbazole group, and the alkylene group is satisfied with all the linking groups, so that the electrons can be easily moved, the driving voltage can be enhanced, and the electron efficiency can be obtained. It is possible to remarkably improve the luminous efficiency.
  • the Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 6 -C 20 It is an aryl group,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, Alkylene group is an alkyl group of C 1 -C 10 And It may be further substituted with one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The R 3 Is a direct bond or C 1 -C 5 Alkyl It may be a Rengi.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 ,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A is a C 1 -C 10 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, Alkylene group is an alkyl group of C 1 -C 5 And It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The R 3 It may be an alkylene group of C 1 -C 5 have.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3, and Ar 4 are each independently an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A may be an alkylene group of C 1 -C 5 , and the alkylene group of A may be further substituted with an alkyl group of C 1 -C 3 .
  • a diarylamine group is substituted at the position 2 of the carbazole group as described above.
  • the substituent is not included in the diarylamine group, not only the luminous efficiency such as current efficiency can be significantly improved, but also the color purity and electrical stability can be further improved.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently with a C 1 -C 10 alkyl groups and C 1 -C 10 alkoxy group in which one or more of the substituted C 6 -C 20 aryl group, two or more substituents selected from,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 5 alkyl group and C 1 -C 5 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And And any one or more may be substituted with more than one substituent, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 aryl selected from the group C 1 -C 10 It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 10 phosphorus alkoxy group, wherein R 3 may be a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 1 -C 5 is an alkyl group and C 1 -C 5 alkoxy group substituted with one or more C 6 -C 20 aryl group with two or more substituents selected from,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 3 alkyl group and C 1 -C 3 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 10 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 5 And It may be further substituted with one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The aryl group of C 6 -C 20 is C 1 -C 5 It may be further substituted with one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 5 alkoxy group, wherein R 3 may be a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 1- A C 6 -C 20 aryl group further substituted with any one or two or more substituents selected from a C 3 alkyl group and a C 1 -C 3 alkoxy group,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 3 alkyl group and C 1 -C 3 alkoxy group, and A may be the date alkylene C 1 -C 5.
  • a diarylamine group is substituted at the position 2 of the carbazole group as described above.
  • the diarylamine group contains a substituent, the luminous efficiency such as current efficiency can be remarkably improved, and since it can be easily dissolved in an organic solvent, it is possible to maintain a large area of light emission, and to improve the heat resistance with the electrode. Very good interfacial properties.
  • Alkyl means a monovalent organic radical having one bonding position derived from a straight chain or pulverized hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms.
  • alkylene refers to a divalent organic radical having two bonding positions derived from a straight chain hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms.
  • aryl is an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by one hydrogen removal, each ring being a single or fused ring containing 4 to 7, preferably 5 or 6 ring atoms, as appropriate. It includes a system, including a form in which a plurality of aryl is connected by a single bond. Specific examples include, but are not limited to, phenyl, naphthyl and biphenyl. "Arylene” means an aromatic ring divalent organic radical derived from an aromatic hydrocarbon.
  • the C 6 -C 20 aryl groups of Ar 4 , Ar 5 and Ar 6 are each independently specific examples, for example, phenyl, diphenyl, naphthyl, methylphenyl, ethylphenyl, methoxyphenyl, ethoxyphenyl, methylnaphthyl , Ethylnaphthyl, methoxynaphthyl or ethoxynaphthyl, and the like, but is not limited thereto.
  • the diarylamine group may be preferably selected from a diphenylamine group, a dinaphthylamine group, a phenylnaphthylamine group, and the like.
  • the dopant is not particularly limited as long as a known dopant material is used, and known dopants may be selected and used according to needs.
  • the dopant may include at least one of a fluorescent dopant and a phosphorescent dopant.
  • the phosphorescent dopant is a compound capable of emitting light from triplet excitons, and is not particularly limited as long as it emits light from triplet excitons. Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, It may be a metal complex including any one or two or more metals selected from Ru, Rh, Re, Pd, and P, but is not limited thereto.
  • the metal complex may be selected from iridium complex, platinum complex and the like. Particularly preferred are porphyrin metal complexes or ortho metallized metal complexes. As a porphyrin metal complex, a porphyrin platinum complex is preferable.
  • ligands for forming the ortho metallized metal complex of the phosphorescent dopant but preferred ligands include 2-phenylpyridine derivative, 7,8-benzoquinoline derivative, 2- (2-thienyl) pyridine derivative and 2- (1- Naphthyl) pyridine derivatives, 2-phenylquinoline derivatives, and the like. These derivatives may have a substituent as needed.
  • auxiliary ligand it may further have a ligand other than one or two or more of the above ligands selected from acetylacetonato, picric acid and the like.
  • a ligand other than one or two or more of the above ligands selected from acetylacetonato, picric acid and the like include bisthienylpyridine acetylacetonate Iridium, bis (benzothienylpyridine) acetylacetonate Iridium ⁇ bis (benzothienylpyridine) acetylacetonate Iridium ⁇ , bis (2-phenylbenzothiazole) acetylaceto Bis (1-phenylisoquinoline) iridium acetylacetonate ⁇ bis (1-phenylisoquinoline) Iridium acetylacetonate ⁇ tris (1-phenylisoquinoline) iridium ⁇ tris (1-phenylisoquinoline) phenyl
  • the host and the dopant may be included in a weight ratio of 70:30 to 99: 1.
  • the weight ratio may be 80:20 to 99: 1, more preferably 90:10 to 99: 1, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting device including the same may have high efficiency, long life and high color purity.
  • the organic light emitting device light emitting layer composition may be formed as a light emitting layer on another organic material layer by any one or two or more methods selected from vacuum deposition and spin coating, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting compound according to the present invention is provided as described above the organic light emitting compound contained in the composition for the organic light emitting device light emitting layer.
  • the Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 6 -C 20 It is an aryl group,
  • R 1 and R 2 are hydrogen
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And It may be further substituted with one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 ,
  • the R 3 Is a direct bond or C 1 -C 5 Alkyl It may be a Rengi.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 ,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A is a C 1 -C 10 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, Alkylene group is an alkyl group of C 1 -C 5 And It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The R 3 It may be an alkylene group of C 1 -C 5 have.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3, and Ar 4 are each independently an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
  • R 1 and R 2 are hydrogen, A may be an alkylene group of C 1 -C 5 , and the alkylene group of A may be further substituted with an alkyl group of C 1 -C 3 .
  • a diarylamine group is substituted at the position 2 of the carbazole group as described above.
  • the substituent is not included in the diarylamine group, not only the luminous efficiency such as current efficiency can be significantly improved, but also the color purity and electrical stability can be further improved.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently with a C 1 -C 10 alkyl groups and C 1 -C 10 alkoxy group in which one or more of the substituted C 6 -C 20 aryl group, two or more substituents selected from,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 5 alkyl group and C 1 -C 5 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 20 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 10 And And any one or more may be substituted with more than one substituent, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently C 6 -C 20 aryl group, a C 6 -C 20 aryl selected from the group C 1 -C 10 It may be further substituted with any one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 10 phosphorus alkoxy group, wherein R 3 may be a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 1 -C 5 is an alkyl group and C 1 -C 5 alkoxy group substituted with one or more C 6 -C 20 aryl group with two or more substituents selected from,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 3 alkyl group and C 1 -C 3 alkoxy group,
  • A is a C 1 -C 10 alkylene group, -CH 2 -included in the alkylene group may be substituted with -O- or -S-, the alkylene group of A is an alkyl group of C 1 -C 5 And It may be further substituted with one or two or more substituents selected from, wherein Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl group of C 6 -C 20 , The aryl group of C 6 -C 20 is C 1 -C 5 It may be further substituted with one or two or more substituents selected from a phosphorus alkyl group and a C 1 -C 5 alkoxy group, wherein R 3 may be a direct bond or a C 1 -C 5 alkylene group.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 of the organic light emitting compound represented by Formula 1 are each independently C 1- A C 6 -C 20 aryl group further substituted with any one or two or more substituents selected from a C 3 alkyl group and a C 1 -C 3 alkoxy group,
  • R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, C 1 -C 3 alkyl group and C 1 -C 3 alkoxy group, and A may be the date alkylene C 1 -C 5.
  • the organic light emitting compound is substituted with a diarylamine group at the position 2 substitution of the carbazole group as described above.
  • the diarylamine group includes a substituent, not only the low driving voltage and the luminous efficiency can be significantly improved, but also the interface property with the electrode can be further improved by improved solubility and heat resistance in the organic solvent.
  • the alkylene group of A of Formula 1 is an alkyl group of C 1 -C 10 and Even if further substituted with any one or two or more substituents selected from may significantly reduce the turn-on voltage and driving voltage can significantly improve the current efficiency.
  • the organic light emitting compound may be used in the organic material layer of the organic light emitting device due to its structural specificity, and more specifically may be used as a host compound in the light emitting layer in the organic material layer.
  • an organic light emitting device including the organic light emitting compound as described above, it improves the electron transfer efficiency to prevent crystallization during device fabrication, as well as good layer formation, can be driven by a low voltage, significantly reducing power consumption Can be reduced. In addition, it can have excellent current efficiency and can significantly improve the light emitting characteristics and device life.
  • the organic light emitting compound according to the present invention is not substituted with a diarylamine group at the second substitution position of the carbazole group, or the main chain of the linking group is composed of a non-alkylene group, such as an arylene group containing an aromatic or any one If it is not satisfactory, the effect aimed at the present invention cannot be achieved.
  • the organic light emitting compound may be more specifically, a compound represented by the following structural formula, but is not limited thereto.
  • Me of the structural formula means -CH 3 .
  • the present invention provides an organic light emitting device comprising the organic light emitting compound represented by the above formula (1).
  • the organic light emitting device including the organic light emitting compound represented by the above formula (1), it is possible to improve the electrical stability, lifetime characteristics and high luminance light emission, it can exhibit excellent luminous efficiency and color purity.
  • the organic light emitting device includes a first electrode, a second electrode and one or more organic layers interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer comprises one light emitting layer. It may be a single layer structure consisting of a layer, or may be a multilayer structure of two or more layers including a light emitting layer.
  • the organic material layer of the organic light emitting device may have a multi-layer structure, for example, it may have a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer is stacked.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto, and may include a smaller number of organic material layers.
  • the organic material layer may include a light emitting layer including the organic light emitting compound of Formula 1, and the organic light emitting compound of Formula 1 may be included as a phosphorescent host in the light emitting layer.
  • the organic light emitting compound of Formula 1 may be included as a host material in the light emitting layer, the light emitting layer may include one or more dopants.
  • the first electrode may be an anode layer and is an electrode for injecting holes into the hole injection layer. Therefore, the material for forming the anode layer is not limited as long as the property is imparted to the anode layer.
  • the anode layer may be formed of only one type of the above materials, or may be formed of a mixture of a plurality of materials, and a multi-layer structure composed of a plurality of layers of the same composition or different compositions may be formed.
  • the organic layer necessarily includes a light emitting layer, and in the hole injection layer (HIL), hole blocking layer (HBL), hole transport layer (HTL), electron transport layer (ETL), electron injection layer (EIL), etc. It may further include any one or two or more layers selected, and may be omitted if necessary.
  • HIL hole injection layer
  • HBL hole blocking layer
  • HTL hole transport layer
  • ETL electron transport layer
  • EIL electron injection layer
  • the hole injection layer HIL may be formed on the first electrode by using various methods such as vacuum deposition, spin coating, casting, or LB (Langmuir-Blodgett) method.
  • Materials for the hole injection layer that can be used include CuPc (copper phthalocyanine), NPD (N, N'-dinaphthyl-N, N'-phenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine), m -MTDATA (4,4 ', 4 "-tris (3-Methylphenylphenylamino) triphenylamine), 1-TNATA (4,4', 4 ''-tris [1-naphthyl (phenyl) amino] triphenyl amine), 2-TNATA (4,4 ', 4' '-tris [2-naphthyl (phenyl) amino] triphenyl amine) and p-DPA-TDAB (1,
  • the hole transport layer is deposited on top of the hole injection layer so as to stably supply the holes coming through the hole injection layer to the light emitting layer.
  • a material for the hole transport layer that can be used a material commonly used may be used.
  • NPB N, N′-bis (naphthalen-1-yl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine
  • NPD N, N′-bis (naphthalen-1-yl) -N, N′-bis (phenyl) -2,2′-dimethylbenzidine
  • TPD N, N′-Bis (3-methylphenyl) -N , N′-diphenylbenzidine
  • TTB N, N, N ', N'-tetrakis (4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4-diamine
  • TTP N1, N4-diphenyl- N1, N4-dim-tolylbenzene-1,4-diamine
  • ETPD N, N'-bis (4-methylphenyl) -N, N'-bis (4-ethylphenyl)-[1,1 '-(3, 3'-dimethyl) biphenyl
  • the light emitting layer may be a light emitting layer exhibiting phosphorescence, and may include an organic light emitting compound represented by Formula 1 according to the present invention, thereby realizing an organic light emitting device having high brightness and long lifespan.
  • the film thickness of the light emitting layer is not limited, but from the viewpoint of uniformity of the film or preventing unnecessary application of high voltage during light emission, and from the viewpoint of improving the stability of the light emission color with respect to the driving current, It is preferable to adjust to the range of 2 nm-5 micrometers, More preferably, it can adjust to the range of 5-100 nm, Especially preferably, it may be the range of 10-50 nm.
  • the light emitting layer may use a phosphorescent dopant together to obtain a high luminance color with higher efficiency.
  • the dopant to be used is not limited, and known dopants may be selected and used according to needs.
  • the phosphorescent dopant is a compound capable of emitting light from triplet excitons, and is not particularly limited as long as it emits light from triplet excitons. Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, It is preferable that it is a metal complex containing any one or two or more metals selected from Ru, Rh, Re, Pd, P, and the like. Specific examples are as described above in the light emitting layer composition.
  • the hole blocking layer HBL may be formed to prevent the triplet excitons or holes from diffusing into the electron transport layer.
  • the conditions vary depending on the compound used, but can generally be within the same range of conditions as the formation of the hole injection layer.
  • Known hole blocking materials can also be used, and examples thereof include oxadiazole derivatives, triazole derivatives, and phenanthroline derivatives.
  • the following BCP etc. can be used as a hole blocking layer material.
  • the electron transport layer is mainly composed of a material containing a chemical component that attracts electrons, for which high electron mobility is required and stable electrons to the light emitting layer through smooth electron transport Supply.
  • a material commonly used may be used as the material of the electron transport layer that can be used according to the present invention.
  • TSPO1 diphenyl-4-triphenylsilylphenylphosphine oxide
  • TPBi 1,3,5-tris (N-phenylbenzimiazole- 2-yl) benzene); Alq3 (Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • PBD (2- (4-biphenyl) -5- (4-tert-butyl) -1,3,4-oxadizole
  • TAZ 3- (4-biphenyl) -4-phenyl-5- (4-tert- azole compounds such as butyl) -1,2,4-triazole
  • OXD-7 (1,3-bis [2- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazo-5-yl] benzene) ; phenylquinozaline; TmPyPB (3,3 '-[5'-[
  • the electron injection layer may be deposited to a thickness of 1 to 50 nm using LIF or Liq (lithium quinolate), but is not limited thereto.
  • the second electrode may be a cathode layer, and any one selected from magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, lead, and the like. Or any one or two or more selected from metals having a low work function, such as two or more metals, alloys thereof, and multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and preferably include Al. .
  • the organic light emitting device shows an efficient host-dopant energy transfer mechanism, and can express light emitting characteristics of high efficiency based on the improvement of electron density distribution.
  • the organic light emitting device according to the present invention described above may be applied to a display device, the display device may be a display device using a backlight unit, the organic light emitting device may be used as a light source and a single light source of the backlight unit,
  • the display device may be an organic electroluminescent display (OLED) or the like, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting device light emitting layer composition the novel organic light emitting compound, and the organic light emitting device including the same according to the present invention will be described in more detail.
  • the following examples are only one reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto and may be implemented in various forms.
  • the unit of the additive which is not specifically described in the specification may be wt%.
  • the electrical characteristics of the fabricated OLED device were specified by Keithley 2400 source measurement unit, and luminance, emission spectrum, current efficiency, and external quantum efficiency were measured by Konica-Minolta CS-2000 spectroradiometer. All measurements were carried out in a normal atmosphere at room temperature and atmospheric pressure.
  • Dibromoalkane was synthesized in Synthesis Example 1 using dibromopropane.
  • Dibromoalkane was synthesized in Synthesis Example 1 using dibromobutane.
  • Dibromoalkane was synthesized in Synthesis Example 1 using dibromohexane.
  • Synthesis Example 1 was synthesized using 4-bromocarbazole instead of 2-bromocarbazole and dibromoalkane as dibromopropane.
  • Synthesis Example 1 was synthesized using ⁇ , ⁇ ′-dibromo-p-xylene instead of dibromoalkane.
  • Synthesis Example 2 was synthesized using diphenylamine as MA2-21 and diarylamine prepared in Preparation Example 3.
  • Synthesis Example 2 was synthesized using 1,4-bis ((2-bromo-9H-carbazol-9-yl) methyl) benzene and diphenylamine of Comparative Preparation Example 1.
  • the substrate was cleaned with ITO (indium tin oxide, 10 ⁇ per square) coated glass, and then treated with UV ozone for 10 minutes before fabrication of the device.
  • the hole injection layer (HIL) was a PEDOT: PSS solution (Clevios AI 4083). After spin coating to 30 nm thickness for 40 seconds at 2,500 rpm, it was dried for 30 minutes at 150 °C in vacuum.
  • an electron transport layer (ETL) was deposited on the emission layer by TPBi (2,2 ', 2 "-(1,3,5-Benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole). ) was formed at 50 nm by vacuum thermal evaporation at 0.5 mW / s, LiF was 0.1 mW / s, 1 nm thick, and aluminum (Al) was 5.0 mW / s on the electron transport material layer. It was formed by vacuum thermal evaporation to a thickness of 100 nm, and the light emitting layer was coated and dried in an inert atmosphere in a nitrogen-filled glove box. Encapsulated.
  • TPBi 2,2 ', 2 "-(1,3,5-Benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole).
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 2 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 3 in place of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 4 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 5 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 6 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Example 7 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 8 Except for using the compound prepared in Example 8 instead of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • Example 9 Except for using the compound (MA2-6) prepared in Comparative Example 1 in place of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was the same.
  • PVK Sigma Aldrich, number average molecular weight 25,000 ⁇ 50,000 g / mol
  • Poly (9-vinylcarbazole) represented by the following formula 15 in place of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 The same procedure was followed except that the same was used.
  • Example 9 Except for using the compound prepared in Comparative Example 2 in place of the compound (MA2-2) prepared in Example 1 as a host material in Example 9 it was carried out in the same manner.
  • the luminescence test was performed by applying a voltage of 0 to 15V to the organic light emitting diodes manufactured in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 3 to 6, and Table 1 shows the results of measurement of electroluminescence and basic properties.
  • Example 9 3.01 5.38 14.73 43,437 16.02 55.49 51.15
  • Example 10 3.05 5.40 14.51 43,124 15.99 55.23 51.02
  • Example 11 3.07 5.44 14.01 42,876 15.99 55.02 50.79
  • Example 12 2.99 5.31 13.89 42,022 15.86 54.77 50.01
  • Example 13 2.95 5.25 13.98 42,101 15.90 54.80 50.45
  • Example 14 3.10 5.42 14.11 43,033 15.91 55.13 50.99
  • Example 15 3.20 5.50 13.92 43,225 15.95 55.22 51.02
  • Example 16 3.11 5.40 14.22 43,357 15.99 55.31 51.11 Comparative Example 3 4.38 7.07 7.96 14,574 9.87 34.25 27.66 Comparative Example 4 4.50 8.22 4.53 14,069 5.27
  • the organic light emitting device including the organic light emitting compound according to the present invention as the light emitting layer host material exhibited excellent device characteristics in comparison with conventional materials such as Comparative Examples 4 and 5. Which can significantly reduce the turn-on voltage (V turn-on) and the driving voltage (V driving) - specifically Figure 1 and as shown in Figure 2, the organic light emitting device including an organic light emitting compound in the light emitting layer according to the invention is turned It was confirmed. In addition, it was confirmed that not only has excellent light emission characteristics with excellent luminance (L max ), current efficiency and external quantum efficiency (EQE), but also the power consumption can be remarkably improved by enhancing the driving voltage.
  • L max luminance
  • EQE external quantum efficiency
  • the alkylene group of A of Formula 1 through Example 14 is an alkyl group of C 1 -C 5 And (In this case, R 1 is a direct bond or an alkylene group of C 1 -C 3. ) Even if further substituted with any one or two or more substituents selected from, it is possible to significantly reduce the turn-on voltage and driving voltage, current efficiency It was confirmed that can be significantly improved.
  • the organic light emitting compound having the characteristic structure according to the present invention when used as the light emitting host material in the light emitting layer, the turn-on voltage and the driving voltage are further lowered to reduce power consumption. Furthermore, by effectively confining excitons in the light emitting layer, the luminance, current efficiency, and quantum efficiency can be dramatically increased, and the roll-off phenomenon can be suppressed at high current density, thereby achieving excellent durability, thereby having long life characteristics.
  • composition for the organic light emitting device light emitting layer As described above, the composition for the organic light emitting device light emitting layer, the novel organic light emitting compound, and the organic light emitting device including the same have been described through the specific matters and the limited embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains.

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Abstract

본 발명은 도펀트 및 특정 구조의 호스트를 포함하고, 우수한 전류 효율을 가질 수 있고, 소자 수명을 현저히 향상시키며, 우수한 발광특성을 구현하는 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.

Description

유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
본 발명은 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 전자 주입 전극(음극) 과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기물층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 등과 같이 유연한(flexible) 투명 기판 상에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 또는 무기 EL 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하다. 또한, 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점을 가진다.
일반적인 유기발광소자는 기판, 양극, 정공을 양극으로부터 받아들이는 정공 주입층, 정공을 이송하는 정공 수송층, 정공과 전자가 결합하여 빛을 내는 발광층, 전자를 음극으로부터 받아들여 발광층으로 전달하는 전자 수송층, 및 음극으로 구성되어 있다. 경우에 따라서는 별도의 발광층 없이 전자 수송층이나 정공 수송층에 소량의 형광 또는 인광성 염료를 도핑하여 발광층을 구성할 수도 있으며, 고분자를 사용할 경우에는 일반적으로 정공 수송층과 발광층 및 전자 수송층의 역할을 하나의 고분자가 동시에 수행할 수 있다. 두 전극 사이의 유기물층들은 진공증착법, 스핀코팅, 잉크젯프린팅 또는 롤코팅 등의 방법으로 형성되며, 음극으로부터 전자의 효율적인 주입을 위해 별도의 전자 주입층을 삽입하는 경우도 있다.
유기발광소자에서 발광효율을 결정하는 가장 중요한 요인은 발광 재료이다. 발광 재료로는 현재 형광 발광 재료가 널리 사용되고 있으나, 발광 메커니즘 상 인광 발광 재료의 개발은 이론적으로 4배까지 발광 효율을 개선시킬 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나이다. 현재까지 이리듐(III)착물 계열이 인광 발광 재료로 널리 알려져 있으며, 각 RGB 별로는 (acac)Ir(btp) 2, Ir(ppy) 3 및 Firpic 등의 재료가 알려져 있다. 인광 발광 재료로는 현재까지 CBP((4,4′-N, N′-dicarbazole)biphenyl)가 가장 널리 알려져 있고, BCP(Bathocuproine) 및 BAlq([Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum]) 등의 정공차단층을 적용한 고효율의 OLED가 공지되어 있으며, 일본의 파이오니어 등에서는 BAlq 유도체를 호스트로 이용해 고성능의 OLED을 개발한 바 있다.
그러나 기존 인광 발광 재료를 사용한 유기발광소자는 형광 발광 재료를 사용한 소자에 비해 전류 효율(cd/A)이 상당히 높으나, 인광 발광 재료의 호스트로 BAlq, CBP 등의 재료를 사용할 경우, 형광 발광 재료를 사용한 소자에 비해 구동 전압이 높아서 전력 효율(lm/w)면에서 큰 이점이 없다. 또한, 소자의 수명 측면에서도 만족할만한 수준이 되질 못하여 더욱 안정적이고, 고성능의 호스트 재료의 개발이 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여 발광 호스트 재료에 대한 연구를 거듭한 결과, 발광효율, 안정성 및 소자 수명을 크게 향상시킬 수 있는 신규한 인광 호스트 화합물인 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자를 제공하고자 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 신규한 유기발광화합물을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 신규한 유기발광화합물을 발광층의 호스트 재료로 이용하여 낮은 전압에 의해 구동될 수 있기 때문에 소비전력을 현저히 저감시킬 수 있는 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전류효율을 현저히 향상시킬 수 있고, 우수한 발광 특성을 갖는 유기발광소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광소자 발광층용 조성물은 도펀트와 호스트를 포함하고, 상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물을 포함하는 것이다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 10인 알킬기 또는 C 1-C 10인 알콕시기이고,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000002
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 색순도 및 전기적 안정성 측면에서, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000003
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되고,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000004
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 도펀트는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Re, Pd 및 P에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 금속착체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 호스트와 도펀트는 70:30 내지 99:1 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유기발광소자 발광층용 조성물에 포함되는 상술한 바와 같은 유기발광화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 화학식 1은 다양한 구조식으로 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 유기발광화합물을 포함하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기발광소자는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층은 상기 유기발광화합물을 함유하는 발광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유기발광화합물은 발광층의 호스트로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광화합물은 카바졸기의 2번치환기에 디아릴아민기를 갖는 모이어티와 알킬렌기 연결기를 통해 결합되는 것으로, 유기발광소자의 발광층의 호스트 재료로 포함되는 경우 기존의 재료보다 우수한 전류 효율을 가질 수 있고, 발광특성 및 소자 수명을 현저히 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광화합물은 전자전달 효율이 높아 소자 제작 시 결정화를 방지할 뿐만 아니라 층 형성이 양호하여 소자의 전류특성을 개선시켜 낮은 구동전압을 구현하고, 전류 효율의 상승을 유도하여 소비전력이 개선된 유기발광소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자의 0 내지 15V에서의 전류밀도(㎃/㎠) 및 휘도(cd/㎡)를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자의 전류효율(cd/A) 대 휘도(cd/㎡)를 나타낸 그래프이다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
바람직하게 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기를 갖는 모이어티와 알킬렌기 연결기를 통해 결합된 신규한 유기발광화합물을 포함하여 우수한 전류 효율, 휘도를 갖는 우수한 발광 효율을 구현할 수 있는 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 유기발광소자 발광층용 조성물은 도펀트와 호스트를 포함하고, 상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물이다.
[화학식 1]
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상기 화학식 1에서,
상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 10인 알킬기 또는 C 1-C 10인 알콕시기이고,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000006
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기이다.
본 발명에 따른 상기 유기발광소자 발광층용 조성물은 하기 그림 1과 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고, 연결기로 상술한 바와 같이 알킬렌기로 연결되어 결합된 유기발광화합물을 호스트 재료로 포함하는 것이다.
[그림 1]
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상술한 바와 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고, 연결기에 알킬렌기를 모두 만족함으로써, 용이한 전자이동이 가능하여 구동전압을 강화시켜 높은 전자밀도를 가질 수 있고, 전류효율 등의 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000008
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 바람직하게는 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 10인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 5인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000009
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 더 바람직하게는 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있고, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 3인 알킬기로 더 치환될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기와 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고. 디아릴아민기에 치환기를 포함하지 않을 경우, 전류효율 등의 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 색순도 및 전기적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되고,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000010
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되고,
상기 A는 C 1-C 10인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 5인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000011
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 더 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되고, 상기 A는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기와 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고. 디아릴아민기에 치환기를 포함하는 경우, 전류효율 등의 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기용매에 쉽게 용해될 수 있으므로 대면적의 발광 면적을 유지할 수 있고, 향상된 내열 특성과 더불어 전극과의 계면 특성이 매우 우수하다.
본 발명의 일 양태에 따라, 연결기의 알킬렌기에 산소 또는 황을 포함할 경우에도 전류효율 등의 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 “알킬” 은 탄소수 1 내지 10을 가지는 직쇄 또는 분쇄 형태의 탄화수소로부터 유도된 1개의 결합위치를 갖는 1가의 유기라디칼을 의미한다. 상기 “알킬렌” 은 탄소수 1 내지 20을 가지는 직쇄 형태의 탄화수소로부터 유도된 2개의 결합위치를 갖는 2가의 유기라디칼을 의미한다.
상기 “아릴”은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 접합(fused) 고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 구체적인 예로서 페닐, 나프틸 및 비페닐 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 “아릴렌” 은 방향족 탄화수소로부터 유도된 방향족 고리 2가의 유기 라디칼을 의미한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3, Ar 4, Ar 5 및 Ar 6 의 상기 C 6-C 20인 아릴기는 각각 독립적으로 구체적인 예를 들어, 페닐, 디페닐, 나프틸, 메틸페닐, 에틸페닐, 메톡시페닐, 에톡시페닐, 메틸나프틸, 에틸나프틸, 메톡시나프틸 또는 에톡시나프틸 등에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 디아릴아민기는 구체적인 예를 들어, 바람직하게는 디페닐아민기, 디나프틸아민기 및 페닐나프틸아민기 등에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 도펀트는 공지의 도펀트 물질을 사용되면 특별히 제한되는 것은 않으며, 알려진 도펀트를 필요에 맞게 선택하여 사용할 수 있다. 상기 도펀트는 형광 도펀트 및 인광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 인광 도펀트로서는 삼중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물로, 삼중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 제한되지 않으며, Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Re, Pd, 및 P 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 금속착체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는 금속 착체로는 이리듐 착체 및 백금 착체 등에서 선택될 수 있다. 특히 포르피린 금속 착체 또는 오르토 금속화 금속 착체가 바람직하다. 포르피린 금속 착체로서는 포르피린 백금 착체가 바람직하다. 인광 도펀트의 오르토 금속화 금속 착체를 형성하는 배위자로서는 다양한 것이 있지만, 바람직한 배위자로서는 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(2-티에닐)피리딘 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체 및 2-페닐퀴놀린 유도체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이들 유도체는 필요에 따라서 치환기를 가질 수도 있다. 보조 배위자로서 아세틸아세토네이토, 피크르산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 상기 배위자 이외의 배위자를 더 가질 수도 있다. 구체적 예를 들어, 비스티에닐피리딘 아세틸아세토네이트 이리듐(bisthienylpyridine acetylacetonate Iridium), 비스(벤조티에닐피리딘)아세틸아세토네이트 이리듐{bis(benzothienylpyridine)acetylacetonate Iridium}, 비스(2-페닐벤조티아졸)아세틸아세토네이트 이리듐{Bis(2-phenylbenzothiazole)acetylacetonate Iridium}, 비스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐 아세틸아세토네이트{bis(1-phenylisoquinoline) Iridium acetylacetonate}, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐{tris(1-phenylisoquinoline)Iridium}, 트리스(페닐피리딘)이리듐{tris(phenylpyridine)Iridium}, 트리스(2-비페닐피리딘)이리듐{tris(2-phenylpyridine)Iridium}, 트리스(3-비페닐피리딘)이리듐{tris(3-biphenylpyridine)Iridium}, 트리스(4-비페닐피리딘)이리듐{tris(4-biphenylpyridine)Iridium} 및 트리스[2-(p-톨릴)피리딘]이리듐(III){tris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III)} 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 호스트와 도펀트는 70:30 내지 99:1 중량비로 포함할 수 있다. 바람직하게는 80:20 내지 99:1중량비, 더 바람직하게는 90:10 내지 99:1중량비로 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 함량으로 제공될 경우, 이를 포함하는 유기발광소자는 고효율, 장수명 및 고색순도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기발광소자 발광층용 조성물은 진공 증착법 및 스핀 코팅법 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방법으로 다른 유기물층 상에 발광층으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기발광화합물은 상기 유기발광소자 발광층용 조성물에 포함되는 유기발광화합물을 상술한 바와 같이 제공되는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
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에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 바람직하게는 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 10인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 5인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000013
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
색순도 및 전기적 안정성을 향상시키기 위한 측면에서, 더 바람직하게는 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 수소이며, 상기 A는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있고, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 3인 알킬기로 더 치환될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기와 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고. 디아릴아민기에 치환기를 포함하지 않을 경우, 전류효율 등의 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 색순도 및 전기적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되고,
상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000014
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되고,
상기 A는 C 1-C 10인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 5인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000015
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성 측면에서, 더 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의 상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 3인 알킬기 및 C 1-C 3인 알콕시기에서 선택되고, 상기 A는 C 1-C 5인 알킬렌기일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유기발광화합물은 상기와 같이 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환되고. 디아릴아민기에 치환기를 포함하는 경우, 낮은 구동전압 및 발광효율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 디아릴아민기가 2번 치환위치에 위치하더라도 디아릴아민기에 C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물에서 선택되는 것 이외에 다른 관능기가 치환된 경우에는 구동전압이 높아져 소비전력이 증가하고, 발광효율이 저감되어 본 발명을 목적으로 하는 효과를 달성할 수 없다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 화학식 1의 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
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에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환되어도 턴-온 전압 및 구동전압을 현저히 감소시켜 전류효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기발광화합물은 그 구조적 특이성으로 인하여 유기발광소자의 유기물층에 사용될 수 있고, 보다 구체적으로 상기 유기물층 내의 발광층에 호스트 화합물로 사용될 수 있다.
상기와 같은 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공함으로써, 전자전달 효율을 향상시켜 소자 제작 시 결정화를 방지할 뿐만 아니라 층 형성이 양호하고, 낮은 전압에 의해 구동될 수 있기 때문에 소비전력을 현저히 저감시킬 수 있다. 또한, 우수한 전류 효율을 가질 수 있고, 발광특성 및 소자 수명을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 유기발광화합물은 카바졸기의 2번 치환위치에 디아릴아민기가 치환된 것이 아니거나, 연결기의 주쇄가 방향족을 포함하는 아릴렌기 등과 같이 알킬렌기가 아닌 것으로 구성되거나 둘 중 하나라도 만족하지 못할 경우 본 발명을 목적으로 하는 효과를 달성할 수 없다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기발광화합물은 보다 구체적으로, 하기 구조식으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[구조식]
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이 때, 상기 구조식의 Me는 -CH 3를 의미한다.
본 발명은 상술한 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
또한, 상술한 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공함으로써, 전기적 안정성, 수명특성이 향상되는 동시에 고휘도 발광이 가능하고, 우수한 발광효율 및 색순도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기발광소자는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층은 발광층이 1층으로 이루어진 단층 구조일 수도 있으나, 발광층을 포함하는 2층 이상의 다층 구조일 수도 있다. 상기 유기발광소자의 유기물층이 다층 구조인 경우, 이는 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 등이 적층된 구조일 수 있다. 그러나 유기발광소자의 구조는 이에 제한되지 않고, 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 유기발광화합물을 포함하는 발광층을 포함할 수 있으며, 상기 화학식 1의 유기발광화합물은 발광층 내 인광 호스트로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 유기발광화합물이 발광층 내 호스트 물질로 포함되는 경우 상기 발광층은 하나 또는 둘 이상의 도펀트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제1전극은 양극층일 수 있으며, 정공 주입층에 정공을 주입하는 전극이다. 따라서, 상기 양극층을 형성하기 위한 재료로 특성이 양극층에 부여되는 것이라면 제한되지 않는다. 상기 양극층을 형성하기 위한 재료의 구체적인 예를 들어, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속, 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속 산화물; ZnO:Al 및 SnO 2:Sb 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속 및 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 전도성 고분자; 등이 있으나, 이들에만 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 양극층은 전술한 재료들 중 한 가지 타입으로만 형성되거나 복수개의 재료의 혼합물로도 형성될 수 있으며, 동일한 조성 또는 상이한 조성의 복수개의 층으로 구성되는 다층 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기물층은 발광층을 반드시 포함하며, 정공주입층(HIL), 정공저지층(HBL), 정공수송층(HTL), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 더 포함할 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 정공주입층(HIL)은 상기 제1전극 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 또는 LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 사용될 수 있는 정공주입층의 재료로는 CuPc (copper phthalocyanine), NPD (N,N'-dinaphthyl-N,N'-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine), m-MTDATA (4,4',4"-tris(3-Methylphenylphenylamino)triphenylamine), 1-TNATA (4,4',4''-tris[1-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine), 2-TNATA (4,4',4''-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine) 및 p-DPA-TDAB (1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)phenylamino] benzene) 등과 같은 방향족 아민류, 전도성 고분자로서의 폴리티오펜 유도체인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate)(PEDOT:PSS) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 PEDOT:PSS를 정공주입층으로 사용할 수 있으며, 정공주입층은 10 내지 60 nm의 두께로 제1전극의 상부에 코팅될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 정공수송층(HTL)은 정공주입층을 통하여 들어온 정공을 안정적으로 발광층으로 공급할 수 있도록 정공주입층의 상부에 증착된다. 사용될 수 있는 정공수송층의 재료로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 NPB (N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine), NPD (N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)-2,2′-dimethylbenzidine), TPD (N,N′-Bis(3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine), TTB (N,N,N',N'-tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4-diamine), TTP (N1,N4-diphenyl-N1,N4-dim-tolylbenzene-1,4-diamine), ETPD (N,N'-bis(4-methylphenyl)-N,N'-bis(4-ethylphenyl)-[1,1'-(3,3'-dimethyl)biphenyl]-4,4'-diamine), VNPB (N4,N4′-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4′-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4′-diamine), ONPB (N4,N4′-bis(4-(6-((3-ethyloxetan-3-yl)methoxy)hexyl)phenyl)-N4,N4′-diphenylbiphenyl-4,4′-diamine) 및 OTPD (N4,N4′-bis(4-(6-((3-ethyloxetan-3-yl)methoxy)hexyl)phenyl)-N4,N4′-diphenylbiphenyl-4,4′-diamine) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 저분자 정공 전달 물질과; PVK (poly-N-vinylcarbazole), 폴리아닐린 및 (페닐메닐)폴리실란 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고분자 정공 전달 물질이 사용될 수 있다. 바람직하게는 NPB, NPD 또는 VNPB를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 VNPB를 정공수송층으로 사용하였으며, 정공수송층은 10 내지 60 nm의 두께로 발광층의 상부에 적층될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 발광층은 인광을 나타내는 발광층일 수 있으며, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물을 포함함으로써, 고휘도 및 장수명 특성을 가지는 유기발광소자를 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 유기발광소자의 발광층에 있어, 상기 발광층의 막두께는 제한되는 것은 아니나, 막의 균질성이나 발광시에 불필요한 고전압을 인가하는 것을 방지하고, 구동 전류에 대한 발광색의 안정성 향상의 관점으로부터, 2 nm 내지 5 ㎛의 범위에 조정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 100 nm의 범위에 조정되어 특히 바람직하게는 10 내지 50 nm의 범위인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 발광층은 인광 도펀트를 함께 사용하여 보다 높은 효율로 고휘도의 색을 얻을 수 있다. 이때, 사용되는 도펀트는 제한되지 않으며, 알려진 도펀트를 필요에 맞게 선택하여 사용할 수 있다. 인광 도펀트로서는 삼중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물로, 삼중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 제한되지 않으며, Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Re, Pd 및 P 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하다. 구체적인 예는 발광층용 조성물에서 상술한 바와 같다.
이때, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공저지층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 정공저지층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 될 수 있다. 공지의 정공 저지 재료도 사용할 수 있는데, 이의 예들 들어, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 예를 들면, 하기와 같은 BCP 등을 정공저지층 재료로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전자수송층(ETL)은 주로 전자를 끌어당기는 화학 성분이 포함된 재료로 구성되는데, 이를 위해서는 높은 전자 이동도가 요구되며 원활한 전자 수송을 통하여 발광층으로 전자를 안정적으로 공급한다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 전자수송층의 재료로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 TSPO1 (diphenyl-4-triphenylsilylphenylphosphine oxide), TPBi (1,3,5-tris(N-phenylbenzimiazole-2-yl)benzene); Alq3 (Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum); BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline); PBD (2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butyl)-1,3,4-oxadizole), TAZ (3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butyl)-1,2,4-triazole), OXD-7 (1,3-bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene) 등과 같은 아졸 화합물; phenylquinozaline; TmPyPB (3,3'-[5'-[3-(3-Pyridinyl)phenyl] [1,1':3',1''-terphenyl]-3,3''-diyl] bispyridine) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 TSPO1, TPBi 또는 Alq3를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 TPBi를 전자수송층으로 사용하였으며, 전자수송층은 5 내지 150 nm의 두께로 발광층의 상부에 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전자주입층은 LIF 또는 Liq(lithium quinolate) 등을 이용하여 1 내지 50 nm 두께로 증착될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제2전극은 음극층일 수 있으며, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속, 이들의 합금, LiF/Al 또는 LiO 2/Al과 같은 다층 구조 물질 등 일함수가 낮은 금속 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Al을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 효율적인 호스트-도펀트 간의 에너지 전달 메커니즘을 보여 전자 밀도 분포의 개선 효과를 바탕으로 확실한 고효율의 발광 특성을 발현할 수 있다. 또한, 기존의 재료가 갖고 있던 초기 효율 저하 및 저수명 특성 등을 극복할 수 있고, 각 컬러에서 고효율 및 장수명을 갖는 고성능의 발광 특성을 확보할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 유기발광소자는 표시장치에 적용될 수 있으며, 상기 표시장치는 백라이트 유닛을 사용하는 표시장치 등일 수 있으며, 상기 유기발광소자는 백라이트 유닛의 광원 및 단독 광원 등으로 사용될 수 있으며, 상기 표시장치는 유기전기발광 디스플레이(OLED) 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[물성측정방법]
제작된 OLED 소자의 전기적 특성은 Keithley 2400 소스 측정 유닛으로 특정하였고, 휘도, 발광 스펙트럼, 전류 효율, 외부양자효율은 Konica-Minolta CS-2000 스펙트로라디오미터로 측정하였다. 모든 측정은 상온 상압의 일반 대기중에서 진행하였다.
[합성예 1] dimeric 브로모카바졸 중간체의 합성
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000024
2-브로모카바졸 (4.92 g, 20 mmol)을 톨루엔 (20 mL)에 녹인 용액에 50%의 수산화나트륨 수용액 (20 mL)와 테트라부틸암모늄 브로마이드 (n=0.32 g, 1 mmol)를 넣고 교반하였다. 5분 경과 후, 디브로모알칸 (10 mol)을 방울방울 첨가하고 3시간통안 가열 환류하였다. 온도를 낮춘 후 물 (100 mL)를 부어 반응을 종료시키고 에틸 아세테이트 (50 mL)로 유기층을 추출하였다. 분리된 유기증은 물로 여러 번 씻어주고 MgSO 4 로 건조 후 진공 농축하였다. 생성된 흰 결정은 다음 반응에 바로 사용되었다.
[제조예 1] 화합물 MA2-1
합성예 1에서 디브로모알칸을 디브로모프로판으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.08 (d, 2H), 7.96 (d, 2H), 7.46-7.42 (m, 2H), 7.37-7.35 (m, 4H), 7.29-7.25 (m, 2H), 7.17 (d, 2H), 4.29 (t, 4H), 2.52-2.44 (m, 2H).
[제조예 2] 화합물 MA2-20
합성예 1에서 디브로모알칸을 디브로모부탄으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.07 (d, 2H), 7.95 (d, 2H), 7.49-7.46 (m, 4H), 7.36 (d, 2H), 7.28-7.25 (m, 4H), 4.22 (t, 4H), 1.98 (t, 4H).
[제조예 3] 화합물 MA2-21
합성예 1에서 디브로모알칸을 디브로모헥산으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.07 (d, 2H), 7.95 (d, 2H), 7.52 (d, 2H), 7.49-7.45 (m, 2H), 7.35-7.34 (m, 2H), 7.33-7.32 (m, 2H), 7.25 (t, 2H), 4.22 (t, 4H), 1.88-1.80 (m, 2H), 1.44-1.36 (m, 2H).
[비교제조예 1]
[화학식 2]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000025
합성예 1에서 2-브로모카바졸 대신에 4-브로모카바졸을 사용하고, 디브로모알칸을 디브로모프로판으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.80 (d, 2H), 7.55-7.51 (m, 2H), 7.42 (d, 2H), 7.40-7.35 (m, 4H), 7.33-7.27 (m, 2H), 4.35 (t, 4H), 2.52-2.40 (m, 2H).
[비교제조예 2]
[화학식 3]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000026
합성예 1에서 디브로모알칸을 대신하여 α,α′-디브로모-p-자일렌을 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.08 (d, 2H), 7.96 (d, 2H), 7.50 (d, 2H), 7.45-7.42 (m, 2H), 7.29-7.23 (m, 6H), 7.12-7.10 (m, 4H), 5.45 (s, 4H).
[합성예 2] dimeric 2-디아릴아미노카바졸 화합물의 합성
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000027
앞서 합성한 dimeric 2-브로모카바졸 중간체 (1 mmol), 디아릴아민(2 mmol), Pd 2dba 3 (5 mol%), (t-Bu) 3P (20 mol%), t-BuONa (3 mmol)을 톨루엔(15㎖)과 함께 질소 분위기에서 교반하며 5시간동안 가열 환류하였다. 반응물을 뜨거운 상태에서 셀라이트에 거르고, 여액은 진공에서 농축하였다. 추가로 [노말헥산 : 에틸 아세테이트 = 10 : 1부피비]의 전개액으로 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 분리 정제하여 최종 생성물을 얻을 수 있었다.
[실시예 1] MA2-2의 합성
[화학식 4]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000028
합성예 2에서 제조예 1로 제조된 MA2-1과 디아릴아민을 디페닐아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.02 (d, 2H), 7.97 (d, 2H), 7.31 (d, 2H), 7.24-7.19 (m, 10H), 7.14-7.12 (d, 8H), 7.03-6.99 (m, 8H), 6.95 (d, 2H), 4.11 (t, 4H), 2.26-2.21 (m, 2H).
[실시예 2] MA2-23의 합성
[화학식 5]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000029
합성예 2에서 제조예 2로 제조된 MA2-20과 디아릴아민을 디페닐아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.02 (d, 2H), 7.95 (d, 2H), 7.37 (t, 2H), 7.32-7.27 (m, 6H), 7.24-7.15 (m, 10H), 7.12-7.1 (m, 6H), 7.00-6.96 (m, 6H), 4.11 (t, 4H), 2.26-2.21 (m, 2H).
[실시예 3] MA2-24의 합성
[화학식 6]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000030
합성예 2에서 제조예 3으로 제조된 MA2-21과 디아릴아민으로 디페닐아민을 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.03 (d, 2H), 7.97 (d, 2H), 7.40 (t, 2H), 7.28 (d, 2H), 7.24-7.20 (m, 10H), 7.17-7.13 (m, 8H), 7.09 (d, 2H), 7.02-6.95 (m, 6), 4.09 (t, 4H), 1.73-1.64 (m, 4H), 1.26-1.19 (m, 4H).
[실시예 4] MA2-16의 합성
[화학식 7]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000031
합성예 2에서 제조예 1로 제조된 MA2-1과 디아릴아민을 4-메톡시디페닐아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 7.99 (d, 2H), 7.93 (d, 2H), 7.30-7.27 (m, 4H), 7.21-7.16 (m, 6H), 7.09-7.05 (m, 8H), 6.96-6.92 (m, 8H), 6.79 (d, 4), 4.10 (t, 4H), 3.78 (s, 6H), 2.27-2.20 (m, 2H).
[실시예 5] MA2-17의 합성
[화학식 8]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000032
합성예 2에서 제조예 1로 제조된 MA2-1과 디아릴아민을 4,4‘-디메톡시디페닐아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 7.97 (d, 2H), 7.88 (d, 2H), 7.28 (t, 2H), 7.18 (t, 2H), 7.05 (d, 8H), 6.95 (d, 2H), 6.86 (dd, 2), 6.85 (dd, 2H), 6.78 (d, 8H), 4.09 (t, 4H), 3.78 (s, 6H), 2.24-2.17 (m, 2H).
[실시예 6] MA2-30의 합성
[화학식 9]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000033
합성예 2에서 제조예 1로 제조된 MA2-1과 디아릴아민을 N-페닐-1-나프틸아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.02 (d, 2H), 7.97 (d, 2H), 7.31 (d, 2H), 7.24-7.19 (m, 10H), 7.14-7.12 (d, 8H), 7.03-6.99 (m, 8H), 6.95 (d, 2H), 4.11 (t, 4H), 2.26-2.21 (m, 2H).
[실시예 7] MA2-40의 합성
[화학식 10]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000034
합성예 2에서 dimeric 2-브로모카바졸 중간체를 1,3-비스(2-브로모-7-메톡시-9H-카바졸-9-일)프로판으로 사용하고, 디아릴아민을 디페닐아민으로 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.00 (d, 2H), 7.96 (d, 2H), 7.22-7.17 (m, 8H), 7.11-7.09 (d, 8H), 7.03-6.99 (m, 10H), 6.95 (d, 2H), 4.10 (t, 4H), 3.91 (s, 6H), 2.26-2.20 (m, 2H).
[실시예 8] MA2-50의 합성
[화학식 11]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000035
합성예 1에서 2-브로모카바졸 대신에 2-디페닐아미노카바졸 (44 mmol)을 사용하고, 디브로모알칸 대신에 1,3-디브로모-2,2-비스(브로모메틸)프로판 (10 mmol)을 사용하여 12시간동안 반응하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.02 (d, 4H), 7.95 (d, 4H), 7.32 (d, 4H), 7.25-7.17 (m, 20H), 7.15-7.10 (d, 16H), 7.03-6.97 (m, 16H), 6.97 (d, 4H), 4.12 (t, 8H), 2.28-2.19 (m, 4H).
[비교예 1] MA2-6의 합성
[화학식 12]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000036
합성예 2에서 1,3-비스(4-브로모-9H-카바졸-9-일)프로판과 디페닐아민을 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 7.77 (d, 2H), 7.40 (t, 2H), 7.32 (t, 2H), 7.23-7.17 (m, 9H), 7.16-7.10 (m, 11H), 7.01-6.93 (m, 8H), 4.43 (t, 4H), 2.61-2.54 (m, 2H).
[비교예 2]
[화학식 13]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000037
합성예 2에서 비교제조예 1의 1,4-비스((2-브로모-9H-카바졸-9-일)메틸)벤젠과 디페닐아민을 사용하여 합성하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl 3, ppm): δ = 8.03 (d, 2H), 7.96 (d, 2H), 7.32 (d, 2H), 7.27-7.20 (m, 14H), 7.15-7.10 (d, 8H), 7.03-6.97 (m, 8H), 6.96 (d, 2H), 5.33 (s, 4H).
[실시예 9]
기판으로는 ITO(indium tin oxide, 10 Ω per square) 코팅된 유리를 사용하여 세정 후 소자 제작 전에 UV ozone으로 10분간 처리하였고, 정공주입층(HIL)은 PEDOT:PSS 용액 (Clevios AI 4083)을 2,500 rpm으로 40초간 30nm 두께로 스핀코팅 한 후, 진공에서 150℃에서 30분간 건조하였다. 정공주입층 상에 발광층(EML)은 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2): Ir(mppy) 3=93:7을 1,2-디클로로에탄에 0.64중량%로 용해시킨 용액으로 1,800 rpm으로 40초간 40nm 두께로 스핀코팅하고 60℃에서 30분간 남은 용매를 제거하였다. 이 후, 발광층 상에 전자수송물질층(electron transport layer (ETL))을 TPBi(2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))를 0.5Å/s으로 진공열증착(vacuum thermal evaporation)하여 50㎚로 형성하였다. 상기 전자수송물질층 상에 LiF를 0.1Å/s로 1nm 두께로, 알루미늄(Al)을 5.0 Å/s로 100 nm두께로 진공열증착(vacuum thermal evaporation)하여 형성하였다. 발광층의 코팅과 건조는 질소가 충진된 글로브박스 내의 불활성 분위기에서 수행하였다. 최종 소자 제작 후 글로브 박스 안에서 에폭시 접착제와 유리 덮개를 통해 봉지하였다.
[실시예 10]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 2로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 11]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 3으로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 12]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 4로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 13]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 5로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 14]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 6으로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 15]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 7로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 16]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 실시예 8로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 비교예 1로 제조된 화합물(MA2-6)을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 하기 화학식 14로 표시되는 26DCzPPy(시그마알드리치, 2,6-bis(3-(9H-Carbazol-9-yl)phenyl)pyridine)를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[화학식 14]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000038
[비교예 5]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 하기 화학식 15로 표시되는 PVK(시그마알드리치, 수평균분자량 25,000~50,000g/mol, Poly(9-vinylcarbazole))를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[화학식 15]
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000039
[비교예 6]
상기 실시예 9에서 호스트 물질인 실시예 1로 제조된 화합물(MA2-2)을 대신하여 비교예 2로 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 9 내지 16 및 비교예 3 내지 6으로 제조된 유기발광소자에 0 ~ 15V의 전압을 인가하여 발광시험을 실시하였으며, 하기 표 1에 전기 발광 특성 및 기초 물성 측정 결과를 나타내었다.
At 1 nit At 1,000 nit L max [cd/m 2] EQE max [%] Current Efficiency [cd/A]
V turn-on [V] V driving [V] EQE [%] Max. At 1,000 nit
실시예 9 3.01 5.38 14.73 43,437 16.02 55.49 51.15
실시예 10 3.05 5.40 14.51 43,124 15.99 55.23 51.02
실시예 11 3.07 5.44 14.01 42,876 15.99 55.02 50.79
실시예 12 2.99 5.31 13.89 42,022 15.86 54.77 50.01
실시예 13 2.95 5.25 13.98 42,101 15.90 54.80 50.45
실시예 14 3.10 5.42 14.11 43,033 15.91 55.13 50.99
실시예 15 3.20 5.50 13.92 43,225 15.95 55.22 51.02
실시예 16 3.11 5.40 14.22 43,357 15.99 55.31 51.11
비교예 3 4.38 7.07 7.96 14,574 9.87 34.25 27.66
비교예 4 4.50 8.22 4.53 14,069 5.27 18.41 15.79
비교예 5 4.17 8.20 7.20 15,164 12.15 42.90 25.28
비교예 6 3.55 6.11 11.87 39,121 13.97 48.37 30.54
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 유기발광화합물을 발광층 호스트 물질로 포함하는 유기발광소자는 비교예 4 및 5와 같은 종래의 재료에 대비하여, 우수한 소자 특성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기발광화합물을 발광층에 포함하는 유기발광소자는 턴-온 전압(V turn-on) 및 구동 전압(V driving)을 현저히 낮출 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 우수한 휘도(L max), 전류 효율 및 외부양자효율(EQE, external quantum efficiency)로 뛰어난 발광특성을 가질 뿐만 아니라 구동 전압을 강화시켜 소비 전력을 현저히 개선시킬 수 있음을 확인하였다.
또한, 실시예 9 내지 11 및 14와 같이 디아릴아민기에 치환기를 포함하지 않을 경우 치환기가 존재하는 실시예 12, 13 및 15에 대비하여 색순도와 전기적 안정성이 더욱 우수한 것을 확인하였다. 실시예 12, 13 및 15와 같이 디아릴아민기 또는 카바졸기에 치환기를 포함하는 경우 실시예 9 내지 11 및 14에 대비하여 턴-온 및 구동전압을 더욱 낮출 수 있고, 유기용매에 대한 향상된 용해도 및 내열성으로 전극과의 계면 특성이 더욱 우수한 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 실시예를 비교예 3과 대비하였을 때, 비교예 3과 같이 카바졸기의 2번 치환위치가 아닌 다른 위치인 4번 치환위치에 디아릴아민기가 치환된 경우, 높은 턴-온 전압과 구동 전압을 가질 뿐만 아니라 현저히 낮은 휘도, 전류효율 및 외부양자효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시예를 비교예 4 및 6과 대비하였을 때, 비교예 3 및 6과 같이 연결기에 아릴렌기를 가질 경우, 높은 턴-온 전압과 구동 전압을 가질 뿐만 아니라 현저히 낮은 휘도, 전류효율 및 외부양자효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 14를 통하여 상기 화학식 1의 A의 알킬렌기는 C 1-C 5인 알킬기 및
Figure PCTKR2019008179-appb-img-000040
(이 때, R 1은 직접결합 또는 C 1-C 3인 알킬렌기이다.)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환되어도 턴-온 전압 및 구동전압을 현저히 감소시킬 수 있고, 전류효율을 현저히 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 특징적 구조를 가지는 유기발광화합물을 발광용 호스트 물질로 발광층에 사용할 경우, 턴-온 전압 및 구동 전압이 더욱 낮아져 소비전력을 저감시킬 수 있다. 더욱이 발광층 내 엑시톤을 효과적으로 가두어 휘도, 전류 효율 및 양자효율을 획기적으로 증가시키고, 고전류 밀도에서 롤오프 현상을 억제하여 보다 우수한 내구성의 구현이 가능하여 장수명 특성을 가질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 유기발광소자 발광층용 조성물, 신규한 유기발광화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자가 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 도펀트와 호스트를 포함하고,
    상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물인 유기발광소자 발광층용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000041
    상기 화학식 1에서,
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며,
    상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 10인 알킬기 또는 C 1-C 10인 알콕시기이고,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000042
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
    상기 R 1 및 R 2는 수소이며,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000043
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기인 유기발광소자 발광층용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
    상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되고,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000044
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기인 유기발광소자 발광층용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도펀트는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Re, Pd 및 P에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 금속착체를 포함하는 유기발광소자 발광층용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 호스트와 도펀트는 70:30 내지 99:1 중량비로 포함하는 유기발광소자 발광층용 조성물.
  6. 하기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000045
    상기 화학식 1에서,
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며,
    상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 10인 알킬기 또는 C 1-C 10인 알콕시기이고,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000046
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기이다.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고,
    상기 R 1 및 R 2는 수소이며,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000047
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기인 유기발광화합물.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 유기발광화합물의
    상기 Ar 1, Ar 2, Ar 3 및 Ar 4는 각각 독립적으로 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환된 C 6-C 20인 아릴기이고,
    상기 R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, C 1-C 5인 알킬기 및 C 1-C 5인 알콕시기에서 선택되고,
    상기 A는 C 1-C 20인 알킬렌기이고, 상기 알킬렌기에 포함되는 -CH 2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있으며, 상기 A의 알킬렌기는 C 1-C 10인 알킬기 및
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000048
    에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 Ar 5 및 Ar 6은 각각 독립적으로 C 6-C 20인 아릴기이고, 상기 C 6-C 20인 아릴기는 C 1-C 10인 알킬기 및 C 1-C 10인 알콕시기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며, 상기 R 3은 직접결합 또는 C 1-C 5인 알킬렌기인 유기발광화합물.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 구조식으로 표시되는 유기발광화합물.
    [구조식]
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000049
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000050
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000051
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000052
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000053
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000054
    Figure PCTKR2019008179-appb-img-000055
  10. 제 6항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 유기발광화합물을 포함하는 유기발광소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 제1전극 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층은 상기 유기발광화합물을 함유하는 발광층을 포함하는 유기발광소자.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 유기발광화합물은 발광층의 호스트로 포함되는 것인 유기발광소자.
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