WO2021101157A1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2021101157A1
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허동욱
허정오
차용범
홍성길
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the organic light-emitting device has a structure in which an organic thin film is disposed between two electrodes. When a voltage is applied to the organic light-emitting device having such a structure, electrons and holes injected from the two electrodes are combined in the organic thin film to form a pair and then emit light while disappearing.
  • the organic thin film may be composed of a single layer or multiple layers as necessary.
  • the material of the organic thin film may have a light emitting function as needed.
  • a compound capable of constituting an emission layer by itself may be used, or a compound capable of serving as a host or a dopant of the host-dopant-based emission layer may be used.
  • a compound capable of performing a role of hole injection, hole transport, electron blocking (electron blocking), hole blocking (hole blocking), electron transport or electron injection may be used.
  • Patent Literature 1 Korean Patent Publication No. 10-0672536
  • the present invention provides a compound and an organic light-emitting device comprising the same.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a compound represented by the following formula (1).
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heteroaryl group; Or a substituted or unsubstituted alkyl group,
  • L1 is a direct bond; Or a monocyclic arylene group,
  • L2 is a monocyclic arylene group
  • n is an integer of 0 to 10
  • L1 is the same as or different from each other
  • n is an integer of 2 to 10
  • L2 is the same as or different from each other
  • Np is any one of the following formulas A to C,
  • an exemplary embodiment of the present invention is a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers includes the compound of Formula 1.
  • the compound according to an exemplary embodiment of the present invention may be used in an organic light-emitting device to increase the luminance of the organic light-emitting device, decrease a driving voltage, or improve light efficiency.
  • the compound according to an exemplary embodiment of the present invention has excellent thermal stability, and when used in an organic light-emitting device, the lifespan characteristics of the device may be improved.
  • the compound of Formula 1 containing two triazine groups includes a 1,5-naphthylene group, a 1,4-naphthylene group, or a 1,2-naphthylene group as a linker,
  • the length of the conjugation between the triazine substituents can be adjusted. Accordingly, there is an effect of improving the efficiency characteristics of the organic light-emitting device including the compound of Formula 1 above.
  • the compound having a linker of two or more monocyclic arylene groups may adjust the length of conjugation between triazine substituents. Accordingly, there is an effect of improving the efficiency characteristics of the organic light-emitting device including the compound of Formula 1 above.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting device in which a substrate 1, a first electrode 2, an organic material layer 3, and a second electrode 4 are sequentially stacked.
  • the second electrode 4 is an example of an organic light emitting device sequentially stacked.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a compound represented by the following formula (1).
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heteroaryl group; Or a substituted or unsubstituted alkyl group,
  • L1 is a direct bond; Or a monocyclic arylene group,
  • L2 is a monocyclic arylene group
  • n is an integer of 0 to 10
  • L1 is the same as or different from each other
  • n is an integer of 2 to 10
  • L2 is the same as or different from each other
  • Np is any one of the following formulas A to C,
  • the triazine group contained in the compound of Formula 1 plays an excellent role in transferring electrons.
  • the efficiency or lifespan of the organic light-emitting device is reduced. Can be improved.
  • the efficiency or lifetime of the organic light emitting device through the compound containing two triazine groups Can be improved.
  • the molecule is designed so that the two triazine groups can smoothly transfer electrons in one compound molecule, thereby increasing the efficiency of the organic light-emitting device or improving the lifespan characteristics. I can.
  • the compound of Formula 1 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a naphthylene group in the center, so that the linearity or size of a molecule suitable for electron transport can be maintained. Accordingly, it is possible to facilitate electron transport or improve the efficiency or lifetime characteristics of the organic light-emitting device.
  • an arylene group having a molecular structure larger than that of a naphthylene group is included in the center, the structure becomes too large and the linearity of the molecule is broken or the movement of electrons becomes difficult, and thus the ability for electron transport is lowered.
  • the term "combination of these" included in the expression of the Makushi form refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the constituent elements described in the expression of the Makushi form, and the constituent elements It means to include one or more selected from the group consisting of.
  • substituted means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited as long as the position where the hydrogen atom is substituted, that is, the position where the substituent can be substituted, and 2 In the case of more than one substitution, two or more substituents may be the same as or different from each other.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; Halogen group; Cyano group; Alkyl group; Cycloalkyl group; Alkoxy group; Silyl group; Amine group; Aryl group; And a heteroaryl group substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of, or two or more of the substituents exemplified above are substituted or unsubstituted.
  • the halogen group may be fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be a straight chain, branched chain or cyclic chain, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 50.
  • Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n-pentyl , Isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n -Heptyl, 1-methylhexyl, cyclopropyl, cyclobutyl,
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, and specifically, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethylcyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert-butylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like, but are not limited thereto. Does not.
  • the alkoxy group may be linear, branched or cyclic.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group is not particularly limited, it is preferably 1 to 30 carbon atoms.
  • the silyl group may be represented by the formula of -SiRaRbRc, wherein Ra, Rb and Rc are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; A substituted or unsubstituted alkyl group; Or it may be a substituted or unsubstituted aryl group.
  • the silyl group is specifically a trimethylsilyl group; Triethylsilyl group; tert-butyldimethylsilyl group; Vinyldimethylsilyl group; Propyldimethylsilyl group; Triphenylsilyl group; Diphenylsilyl group; Phenylsilyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the number of carbon atoms of the aryl group is not particularly limited, but is preferably 6 to 30 carbon atoms.
  • the aryl group includes both a monocyclic aryl group and a polycyclic aryl group.
  • the aryl group is a monocyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but it is preferably 6 to 25 carbon atoms.
  • the monocyclic aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, or a quarterphenyl group, but is not limited thereto.
  • the aryl group is a polycyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited. It is preferable that it has 10 to 30 carbon atoms.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a perylenyl group, a chrysenyl group, a fluorenyl group, and the like, but is not limited thereto.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • the heteroaryl group includes one or more atoms other than carbon and one or more heteroatoms, and specifically, the heteroatom may include one or more atoms selected from the group consisting of O, N, Se, and S.
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 30 carbon atoms, and the heteroaryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • heteroaryl group examples include a thiophene group, a furan group, a pyrrole group, an imidazole group, a thiazole group, an oxazole group, an oxadiazole group, a pyridine group, a pyrimidine group, a triazine group, a triazole group, a quinolinyl group, a quinazoline group, Carbazole group, benzoxazole group, benzimidazole group, benzothiazole group, benzocarbazole group, benzothiophene group, dibenzothiophene group, benzofuran group, phenanthroline group, isoxazole group, thiadiazole group, And a dibenzofuran group, but is not limited thereto.
  • the compound of Formula 1 is represented by any one of the following Formulas 2 to 5.
  • Ar1 to Ar4, L1, L2, m and n are as defined in Formula 1.
  • L1 is a direct bond; Or it is a monocyclic arylene group.
  • L1 is a direct bond; Or a monocyclic arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L1 is a direct bond; Phenylene group; Biphenylylene group; Or it is a terphenylylene group.
  • L1 is a direct bond; Or a phenylene group.
  • L2 is a monocyclic arylene group.
  • L2 is a monocyclic arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L2 is a phenylene group; Biphenylylene group; Or it is a terphenylylene group.
  • L2 is a phenylene group.
  • L1 is a direct bond; Or a monocyclic arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and L2 is a monocyclic arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L1 is a direct bond; Or a phenylene group, and L2 is a phenylene group.
  • m is an integer of 0 to 10
  • L1 is the same as or different from each other.
  • m is an integer of 0 to 3
  • L1 is the same as or different from each other.
  • n is an integer of 2 to 10
  • L2 is the same as or different from each other.
  • n is 2 or 3
  • L2 is the same as or different from each other.
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heteroaryl group; Or a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; A substituted or unsubstituted biphenyl group; A substituted or unsubstituted naphthyl group; A substituted or unsubstituted fluorenyl group; A substituted or unsubstituted methyl group; A substituted or unsubstituted pyridyl group; A substituted or unsubstituted dibenzofuran group; Or a substituted or unsubstituted dibenzothiophene group.
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a silyl group substituted with an alkyl group, an alkyl group, an aryl group, or a phenyl group unsubstituted or substituted with a heterocyclic group;
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a methyl group, a trimethylsilyl group, a phenyl group unsubstituted or substituted with a benzothiazole group; A biphenyl group unsubstituted or substituted with a methyl group, a trimethylsilyl group, or a benzothiazole group; A naphthyl group unsubstituted or substituted with a methyl group, a trimethylsilyl group, or a benzothiazole group; A fluorenyl group unsubstituted or substituted with a methyl group, a trimethylsilyl group, or a benzothiazole group; Methyl group; A pyridyl group unsubstituted or substituted with a methyl group, a trimethylsilyl group, or a benzothiazole group; A dibenzofuran group unsubstit
  • Ar1 to Ar4 are the same as or different from each other, and each independently a methyl group, a trimethylsilyl group, a phenyl group unsubstituted or substituted with a benzothiazole group; Biphenyl group; Naphthyl group; A fluorenyl group substituted with a methyl group; Methyl group; A pyridyl group unsubstituted or substituted with a methyl group; Dibenzofuran group; Or a dibenzothiophene group.
  • the compound of Formula 1 is selected from the following structural formulas.
  • the compound according to an exemplary embodiment of the present invention may be prepared by a manufacturing method described below.
  • the compound of Formula 1 may be prepared as shown in Scheme 1 below.
  • Substituents may be bonded by methods known in the art, and the type, position, or number of substituents may be changed according to techniques known in the art.
  • Y is a halogen element, and other substituents are as defined in Formula 1 above.
  • the reactor, catalyst, solvent, etc. to be used can be changed to suit the desired product.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides an organic light-emitting device including the compound of Formula 1 above.
  • the first electrode A second electrode provided to face the first electrode; And one or more organic material layers provided between the first electrode and the second electrode, wherein at least one of the organic material layers includes the compound of Formula 1.
  • the organic light emitting device may be a normal type organic light emitting device in which a first electrode, one or more organic material layers, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate.
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the organic light-emitting device may be an inverted type organic light-emitting device in which a second electrode, one or more organic material layers, and a first electrode are sequentially stacked on a substrate.
  • the first electrode is a cathode
  • the second electrode is an anode
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present invention may have a single-layer structure, but may have a multilayer structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the organic light emitting device may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a hole blocking layer, an electron blocking layer, etc. as an organic material layer.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto, and may include a smaller number or a larger number of organic material layers.
  • the organic light-emitting device includes a plurality of organic material layers or two or more organic material layers are stacked, the plurality of organic material layers or the stacked organic material layers may be formed of the same material or different materials.
  • the organic material layer includes a light emitting layer.
  • the emission layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes an electron injection and transport layer.
  • the electron injection and transport layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes an electron injection layer or an electron transport layer, and the electron injection layer or the electron transport layer includes the compound of Formula 1 above.
  • the organic material layer includes an electron injection layer, an electron transport layer, or an electron injection and transport layer, and the electron injection layer, the electron transport layer, or the electron injection and transport layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes a hole blocking layer.
  • the organic material layer includes a hole blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer, or an electron injection and transport layer, and the hole blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer or an electron injection and transport layer is the compound Includes.
  • the organic material layer includes a hole injection layer or a hole transport layer, and the hole injection layer or the hole transport layer includes the compound of Formula 1 above.
  • the organic material layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, or a hole injection and transport layer, and the hole injection layer, the hole transport layer, or the hole injection and transport layer includes the compound of Formula 1.
  • the organic material layer includes a first hole transport layer and a second hole transport layer.
  • the organic material layer includes an electron blocking layer.
  • the organic material layer includes an electron blocking layer, a hole injection layer, a hole transport layer, or a hole injection and transport layer, and the electron blocking layer, a hole injection layer, a hole transport layer, or a hole injection and transport layer is represented by the formula Contains the compound of 1.
  • the organic light emitting device includes a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And a light emitting layer provided between the first electrode and the second electrode. It includes two or more organic material layers provided between the emission layer and the first electrode, or between the emission layer and the second electrode, and at least one of the organic material layers of the two or more layers includes the compound of Formula 1 above. Two or more layers may be selected from the group consisting of an electron transport layer, an electron injection layer, an electron injection and transport layer, a hole blocking layer, a hole transport layer, a hole injection layer, a hole injection and transport layer, and an electron blocking layer.
  • the organic material layer including the compound of Formula 1 may further include a compound of Formula 10 below.
  • A is hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted aryloxy group; A substituted or unsubstituted alkyl thioxy group; A substituted or unsubstituted arylthioxy group; A substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; A substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted boron group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or combined with an adjacent substituent to form a substituted or un
  • the curve shows the bonds required to form a 5- or 6-membered ring with M; And 2 or 3 atoms, wherein the atom is unsubstituted or substituted with 1 or 2 or more substituents identical to the definition of A,
  • M is an alkali metal or alkaline earth metal.
  • the organic material layer includes the compound of Formula 1 and the compound of Formula 10.
  • the organic material layer includes a hole blocking layer; Electron transport layer; Or an electron injection and transport layer.
  • the compound of Formula 10 is included as an n-type dopant.
  • the organic material layer includes the compound of Formula 1 and the compound of Formula 10, and the compound of Formula 1 and the compound of Formula 10 in a weight ratio of 3:7 to 7:3. .
  • the organic material layer includes the compound of Formula 1 and the compound of Formula 10 in a weight ratio of 1: 1.
  • the compound of Formula 10 is a metal complex compound.
  • M is lithium, sodium, potassium, rubidium, or cesium.
  • M is Li
  • Chemical Formula 10 is represented by Chemical Formula 10-1 below.
  • M and A are as defined in Formula 10, and a is an integer of 0 to 6.
  • a in Formula 10-1 is hydrogen, and a is 6.
  • the compound of Formula 10 is lithium quinolate.
  • FIGS. 1 and 2 Specific examples of the structure of the organic light-emitting device are shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows a structure of an organic light-emitting device in which a substrate 1, a first electrode 2, an organic material layer 3, and a second electrode 4 are sequentially stacked.
  • the second electrode 4 is shown in the structure of the organic light emitting device sequentially stacked.
  • the compound of Formula 1 may be included in the electron injection and transport layer 9, but is not limited thereto.
  • the organic light-emitting device is manufactured by materials and methods known in the art, except that at least one of the organic material layers contains the compound represented by Formula 1, that is, the compound represented by Formula 1.
  • the organic light emitting device may be manufactured by sequentially laminating a first electrode, an organic material layer, and a second electrode on a substrate. At this time, by using a PVD (physical vapor deposition) method such as sputtering or e-beam evaporation, a metal or conductive metal oxide or alloy thereof is deposited on the substrate to form the anode.
  • PVD physical vapor deposition
  • an organic light-emitting device may be manufactured by sequentially depositing a cathode material, an organic material layer, and an anode material on a substrate.
  • the compound of Formula 1 may be formed as an organic material layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method when manufacturing an organic light emitting device.
  • the solution coating method refers to spin coating, dip coating, doctor blading, ink jet printing, screen printing, spray method, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • the positive electrode is an electrode for injecting holes, and a material having a large work function is preferable so that holes can be smoothly injected into the organic material layer as the positive electrode material.
  • the anode material that can be used in the present invention include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold, or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); ZnO: Al or SnO 2: a combination of a metal and an oxide such as Sb; Poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene] (PEDOT), conductive polymers such as polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the cathode is an electrode for injecting electrons
  • the cathode material is a material having a small work function so that electrons can be easily injected into the organic material layer.
  • the negative electrode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead, or alloys thereof; There are multi-layered materials such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but are not limited thereto.
  • the hole injection layer is a layer that facilitates injection of holes from the anode to the light emitting layer
  • the hole injection material is a material capable of well injecting holes from the anode at a low voltage. It is preferable that molecular orbital) is between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • hole injection materials include metal porphyrine, oligothiophene, arylamine-based organic substances, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic substances, quinacridone-based organic substances, and perylene-based organic substances.
  • the thickness of the hole injection layer may be 1 to 150 nm.
  • the thickness of the hole injection layer is 1 nm or more, there is an advantage of preventing deterioration of the hole injection characteristics, and when the thickness of the hole injection layer is 150 nm or less, the thickness of the hole injection layer is too thick and the driving voltage is increased to improve hole movement There is an advantage that can be prevented.
  • the hole transport layer may serve to facilitate transport of holes.
  • the hole transport material a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer and transferring them to the light emitting layer, and a material having high mobility for holes is suitable. Specific examples include an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer including a conjugated portion and a non-conjugated portion, but are not limited thereto.
  • An electron blocking layer may be provided between the hole transport layer and the emission layer. Materials known in the art may be used for the electron blocking layer.
  • the emission layer may emit red, green, or blue light, and may be made of a phosphorescent material or a fluorescent material.
  • the light-emitting material is a material capable of emitting light in a visible light region by transporting and bonding holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, and a material having good quantum efficiency for fluorescence or phosphorescence is preferable.
  • Specific examples include 8-hydroxy-quinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole-based compounds; Dimerized styryl compounds; BAlq; 10-hydroxybenzoquinoline-metal compound; Benzoxazole, benzthiazole, and benzimidazole-based compounds; Poly(p-phenylenevinylene) (PPV)-based polymer; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene, and the like, but are not limited thereto.
  • Alq 3 8-hydroxy-quinoline aluminum complex
  • Carbazole-based compounds Dimerized styryl compounds
  • BAlq 10-hydroxybenzoquinoline-metal compound
  • Benzoxazole, benzthiazole, and benzimidazole-based compounds include Poly(p-phenylenevinylene) (PPV)-based polymer; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene, and the like, but are not limited thereto.
  • PSV Poly(p-phenylenevinylene)
  • Examples of the host material for the light emitting layer include a condensed aromatic ring derivative or a heterocyclic compound.
  • condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, and fluoranthene compounds
  • heterocycle-containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, ladder type Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • the emission dopants include PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium). ), a phosphorescent material such as octaethylporphyrin platinum (PtOEP), or a fluorescent material such as Alq 3 (tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), but is not limited thereto.
  • the emission dopant is a phosphorescent material such as Ir(ppy) 3 (fac tris(2-phenylpyridine)iridium), or Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), anthracene compound, pyrene type A fluorescent material such as a compound or a boron-based compound may be used, but is not limited thereto.
  • a phosphorescent material such as (4,6-F2ppy) 2 Irpic, spiro-DPVBi, spiro-6P, distillbenzene (DSB), distrylarylene (DSA),
  • a fluorescent material such as a PFO-based polymer, a PPV-based polymer, an anthracene-based compound, a pyrene-based compound, or a boron-based compound may be used, but is not limited thereto.
  • the electron transport layer may serve to facilitate transport of electrons.
  • the electron transport material a material capable of receiving electrons from the cathode and transferring them to the light emitting layer is suitable, and a material having high mobility for electrons is suitable. Specific examples include Al complex of 8-hydroxyquinoline; Complexes containing Alq 3; Organic radical compounds; Hydroxyflavone-metal complexes and the like, but are not limited thereto.
  • the thickness of the electron transport layer may be 1 to 50 nm.
  • the thickness of the electron transport layer is 1 nm or more, there is an advantage of preventing deterioration of the electron transport characteristics, and if the thickness of the electron transport layer is 50 nm or less, the thickness of the electron transport layer is too thick to prevent an increase in driving voltage to improve the movement of electrons. There is an advantage to be able to.
  • the electron injection layer may serve to facilitate electron injection.
  • the electron injection material has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from the cathode, an excellent electron injection effect to the light emitting layer or the light emitting material, prevents the movement of excitons generated in the light emitting layer to the hole injection layer, and , A compound having excellent thin film forming ability is preferable.
  • Complex compounds and nitrogen-containing 5-membered ring derivatives but are not limited thereto.
  • Examples of the metal complex compound include 8-hydroxyquinolinato lithium, bis(8-hydroxyquinolinato)zinc, bis(8-hydroxyquinolinato)copper, bis(8-hydroxyquinolinato)manganese, Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum, tris(2-methyl-8-hydroxyquinolinato)aluminum, tris(8-hydroxyquinolinato)gallium, bis(10-hydroxybenzo[h] Quinolinato)beryllium, bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)zinc, bis(2-methyl-8-quinolinato)chlorogallium, bis(2-methyl-8-quinolinato)( o-cresolato)gallium, bis(2-methyl-8-quinolinato)(1-naphtholato)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinato)(2-naphtholato)gallium, etc. It is not limited to this.
  • the hole blocking layer is a layer that blocks holes from reaching the cathode, and may be generally formed under the same conditions as the hole injection layer. Specifically, there are oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenanthroline derivatives, BCP, aluminum complexes, etc., but are not limited thereto.
  • the organic light-emitting device according to the present invention may be a top emission type, a bottom emission type, or a double-sided emission type depending on the material used.
  • E1-A (20 g, 31.4 mmol) and E1-B (8.4 g, 31.4 mmol) were added to 400 ml of tetrahydrofuran, followed by stirring and refluxing. Thereafter, potassium carbonate (13 g, 94.1 mmol) was dissolved in 13 ml of water, and after sufficiently stirring, tetrakistriphenyl-phosphinopalladium (1.1 g, 0.9 mmol) was added. After 1 hour reaction, the mixture was allowed to cool to room temperature, the organic layer and the water layer were separated, and the organic layer was distilled.
  • a compound represented by Formula E2 was prepared in the same manner as in the preparation method of E1 of Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Formula E3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that each starting material was represented by the above reaction formula.
  • a compound represented by Formula E4 was prepared in the same manner as in the manufacturing method of E1 of Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Formula E5 was prepared in the same manner as in the preparation method of E1 of Example 1, except that each starting material was used as in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Formula E6 was prepared in the same manner as in the manufacturing method of E1 of Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Chemical Formula E7 was prepared in the same manner as in the preparation method of E1 of Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Formula E8 was prepared in the same manner as in Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a compound represented by Formula E9 was prepared in the same manner as in the manufacturing method of E1 of Example 1, except that each starting material was used in the above reaction scheme.
  • a glass substrate coated with a thin film of 1000 ⁇ of ITO (indium tin oxide) was placed in distilled water dissolved in a detergent and washed with ultrasonic waves.
  • ITO indium tin oxide
  • a Fischer Co. product was used as a detergent, and distilled water secondarily filtered with a filter manufactured by Millipore Co. was used as distilled water.
  • ultrasonic washing was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, dried, and then transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was transported to a vacuum evaporator.
  • the following HI-A compound was thermally vacuum deposited to a thickness of 600 ⁇ to form a hole injection layer.
  • the following HAT compound 50 ⁇ and the following HT-A compound 60 ⁇ were sequentially vacuum-deposited on the hole injection layer to form a first hole transport layer and a second hole transport layer.
  • the following BH compound and BD compound with a film thickness of 200 were vacuum-deposited on the hole transport layer at a weight ratio of 25:1 to form a light emitting layer.
  • the compound E1 of Preparation Example 1 and the following LiQ compound were vacuum-deposited at a weight ratio of 1:1 to form an electron injection and transport layer with a thickness of 350 ⁇ .
  • Lithium fluoride (LiF) at a thickness of 10 ⁇ and aluminum at a thickness of 1000 ⁇ were sequentially deposited on the electron injection and transport layer to form a negative electrode.
  • the deposition rate of the organic material was maintained at 0.4 to 0.9 ⁇ /sec, the deposition rate of lithium fluoride at the cathode was 0.3 ⁇ /sec, and the deposition rate of aluminum was 2 ⁇ /sec, and the vacuum degree during deposition was 1 ⁇ 10. Maintaining -7 to 5 ⁇ 10 -5 torr, an organic light emitting device was manufactured.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that compounds E2 to E9 were respectively used instead of compound E1.
  • An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that compounds ET-A to ET-L described below were used instead of compound E1.
  • Example 1 to 9 and Comparative Example at a current density of 10 mA / cm 2 with respect to the organic light emitting device manufactured in 1 to 12 were measured drive voltage and luminous efficiency, the initial luminance at a current density of 20 mA / cm 2 Contrast The time to become 90% (T90) was measured.
  • the results are shown in Table 1 below.
  • Example 1 (E1) 4.39 5.12 (0.142, 0.096) 122 Example 2 (E2) 4.35 4.86 (0.142, 0.096) 137 Example 3 (E3) 4.52 4.76 (0.142, 0.096) 115 Example 4 (E4) 4.43 5.02 (0.142, 0.096) 131 Example 5 (E5) 4.41 5.08 (0.142, 0.096) 125 Example 6 (E6) 4.46 4.87 (0.142, 0.097) 112 Example 7 (E7) 4.26 5.32 (0.142, 0.096) 106 Example 8 (E8) 4.34 5.25 (0.142, 0.096) 107 Example 9 (E9) 4.34 5.06 (0.142, 0.096) 109 Comparative Example 1 (ET-A) 4.39 3.99 (0.142, 0.096)
  • the compound of Formula 1 according to the present invention may be used in an organic material layer capable of simultaneously injecting electrons and transporting electrons in an organic light-emitting device.
  • the compound of Formula 1 according to the present invention is remarkably in terms of the efficiency and/or lifespan of the organic light emitting device compared to the compound in which L1 or L2 is a polycyclic arylene group. great.
  • the compound of Formula 1 according to the present invention is remarkably superior in terms of efficiency and lifetime of an organic light-emitting device as compared to a compound in which Np is an anthracenylene group.

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Abstract

본 발명은 화학식 1의 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
본 발명은 2019년 11월 18일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 제10-2019-0147784호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다.
본 발명은 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기박막의 재료로서, 정공 주입, 정공 수송, 전자블록킹(전자 차단), 정공블록킹(정공 차단), 전자 수송 또는 전자 주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
[선행기술문헌](특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-0672536호
본 발명은 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000001
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
L1은 직접결합; 또는 단환의 아릴렌기이며,
L2은 단환의 아릴렌기이며,
m은 0 내지 10의 정수이며, m이 2 이상의 정수인 경우, L1은 서로 동일하거나 상이하고,
n은 2 내지 10의 정수이고, L2는 서로 동일하거나 상이하며,
Np는 하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나이고,
[화학식 A]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000002
[화학식 B]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000003
[화학식 C]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000004
상기 화학식 A 내지 C에 있어서,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000005
는 L1 및 L2와 결합하는 위치를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에 사용되어, 유기 발광 소자의 휘도를 높이거나, 구동 전압을 낮추거나, 또는 광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 화합물은 열적 안정성이 우수하여, 유기 발광 소자에 사용될 경우, 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따라 2개의 트리아진기를 포함하는 상기 화학식 1의 화합물은 1,5-나프틸렌기, 1,4-나프틸렌기, 또는 1,2-나프틸렌기를 링커로 포함하여, 트리아진 치환기 사이의 공액 길이를 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 효율 특성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따라 2 이상의 단환의 아릴렌기를 링커를 갖는 화합물은 트리아진 치환기 사이의 공액 길이를 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 효율 특성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 기판(1), 제1 전극(2), 유기물층(3), 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 제1 전극(2), 정공 주입층(5), 제1 정공 수송층(6), 제2 정공 수송층(7), 발광층(8), 전자 주입 및 수송층(9), 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
[부호의 설명]
1: 기판
2: 제1 전극
3: 유기물층
4: 제2 전극
5: 정공 주입층
6: 제1 정공 수송층
7: 제2 정공 수송층
8: 발광층
9: 전자 주입 및 수송층
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000006
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
L1은 직접결합; 또는 단환의 아릴렌기이며,
L2은 단환의 아릴렌기이며,
m은 0 내지 10의 정수이며, m이 2 이상의 정수인 경우, L1은 서로 동일하거나 상이하고,
n은 2 내지 10의 정수이고, L2는 서로 동일하거나 상이하며,
Np는 하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나이고,
[화학식 A]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000007
[화학식 B]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000008
[화학식 C]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000009
상기 화학식 A 내지 C에 있어서,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000010
는 L1 및 L2와 결합하는 위치를 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 따라 상기 화학식 1의 화합물에 포함된 트리아진기는 전자를 전달함에 있어 우수한 역할을 하는 바, 화합물에 포함되는 트리아진기의 개수가 증가함에 따라 유기 발광 소자의 효율 또는 수명을 향상시킬 수 있다. 다만, 3개 이상의 트리아진기를 포함하는 화합물은 높은 분자량으로 인하여 유기 발광 소자 제작의 진공 증착 시 높은 온도를 소요하므로, 본 발명에서는 2개의 트리아진기를 포함하는 화합물을 통하여 유기 발광 소자의 효율 또는 수명을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 2개의 트리아진기 사이의 공액 길이를 조절하여 한 개의 화합물 분자에서 2개의 트리아진기가 원할하게 전자를 전달할 수 있도록 분자를 설계하여, 유기 발광 소자의 효율을 증가시키거나 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 화학식 1의 화합물은 중심에 나프틸렌기를 포함함으로써, 전자 수송에 적절한 분자의 선형성 또는 크기를 유지할 수 있게 한다. 이에 따라, 전자 수송을 용이하게 하거나, 유기 발광 소자의 효율 또는 수명 특성을 개선시킬 수 있다. 반면, 중심에 나프틸렌기보다 분자의 구조가 큰 아릴렌기를 포함할 경우, 구조가 지나치게 커져서 분자의 선형성이 깨지거나 전자의 이동이 어려워지는 바, 전자 수송에 대한 능력이 저하된다.
본 발명에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에서 사용된 치환기를 상세하게 설명하나, 하기 설명에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 있어서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 알킬기; 시클로알킬기; 알콕시기; 실릴기; 아민기; 아릴기; 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 실릴기는 ―SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기; 트리에틸실릴기; tert-부틸디메틸실릴기; 비닐디메틸실릴기; 프로필디메틸실릴기; 트리페닐실릴기; 디페닐실릴기; 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 아릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 아릴기는 단환의 아릴기 및 다환의 아릴기를 모두 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 아릴기가 단환의 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환의 아릴기로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환의 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환의 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000011
,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000012
,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000013
,
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000014
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 퀴놀린닐기, 퀴나졸린기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸기, 티아디아졸기, 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
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[화학식 3]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000016
[화학식 4]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000017
[화학식 5]
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상기 화학식 2 내지 5에 있어서, Ar1 내지 Ar4, L1, L2, m 및 n은 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 또는 단환의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 또는 터페닐릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2는 단환의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2는 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2는 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 또는 터페닐릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴렌기이고, 상기 L2는 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 또는 페닐렌기이고, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 m은 0 내지 10의 정수이고, m이 2 이상의 정수인 경우, L1은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 m은 0 내지 3의 정수이고, m이 2 이상의 정수인 경우, L1은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 2 내지 10의 정수이고, L2는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 n은 2 또는 3이고, L2는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 메틸기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 알킬기로 치환된 실릴기, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 메틸기; 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 트리메틸실릴기, 벤조티아졸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 메틸기로 치환된 플루오레닐기; 메틸기; 메틸기로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 디벤조퓨란기; 또는 디벤조티오펜기이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
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.
본 발명의 일 실시 상태에 따른 화합물은 후술하는 제조 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 반응식 1과 같이 제조될 수 있다. 치환기는 당 기술 분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당 기술 분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
[반응식 1]
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상기 반응식 1에서, Y는 할로겐 원소이며, 이외에 다른 치환기는 앞서 화학식 1에서 정의된 바와 같다. 사용되는 반응기, 촉매, 용매 등은 목적하는 생성물에 적합하게 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 1층 이상의 유기물층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따르면, 유기 발광 소자는 기판 상에 제2 전극, 1층 이상의 유기물층 및 제1 전극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자는 유기물층으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층, 전자 차단층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하거나 2층 이상의 유기물층이 적층되는 경우, 상기 복수개의 유기물층 또는 상기 적층된 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자 주입 및 수송층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자 주입층 또는 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 주입층 또는 전자 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 차단층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 차단층, 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 차단층, 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 주입층 또는 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층 또는 정공 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 제1 정공 수송층 및 제2 정공 수송층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자차단층을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자 차단층, 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자 차단층, 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다. 상기 2층 이상의 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 주입 및 수송층, 정공차단층, 정공 수송층, 정공 주입층, 정공 주입 및 수송층 및 전자차단층으로 이루어진 군으로부터 2 이상의 층이 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 10의 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 10]
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000026
상기 화학식 10에 있어서,
A는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기거나, 인접한 치환기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하거나, 인접한 기와 단일 공유 결합을 통하여 서로 결합될 수 있고,
곡선은 M을 갖는 5원 또는 6원 고리를 형성하는데 필요한 결합; 및 2 또는 3개의 원자를 나타내고, 상기 원자는 1 또는 2 이상의 A의 정의와 동일한 치환기로 치환 또는 비치환되며,
M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물 및 상기 화학식 10의 화합물을 포함한다. 이 때, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공 차단층; 전자 수송층; 또는 전자 주입 및 수송층이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10의 화합물은 n형 도펀트로 포함된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물 및 화학식 10의 화합물을 포함하고, 상기 화학식 1의 화합물과 상기 화학식 10의 화합물을 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물과 상기 화학식 10의 화합물을 1: 1의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10의 화합물은 금속 착체 화합물이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 M은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 또는 세슘이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 M은 Li이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10은 하기 화학식 10-1로 표시된다.
[화학식 10-1]
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상기 화학식 10-1 있어서,
M 및 A는 화학식 10에서의 정의와 같고, a는 0 내지 6의 정수이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10-1의 A는 수소이고, a는 6이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10의 화합물은 리튬퀴놀레이트이다.
상기 유기 발광 소자의 구조의 구체적인 예시는 도 1 및 2에 도시되어 있다.
도 1은 기판(1), 제1 전극(2), 유기물층(3), 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조를 도시한다.
도 2는 기판(1), 제1 전극(2), 정공 주입층(5), 제1 정공 수송층(6), 제2 정공 수송층(7), 발광층(8), 전자 주입 및 수송층(9), 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조를 도시하고 있다. 상기 화학식 1의 화합물은 전자 주입 및 수송층(9)에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때, 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극은 정공을 주입하는 전극으로, 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에 있어서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO 2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극은 전자를 주입하는 전극으로, 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO 2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 양극으로부터 발광층으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 하는 층이며, 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 정공 주입층의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 1nm 이상이면, 정공 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 150nm 이하이면, 정공 주입층의 두께가 너무 두꺼워 정공의 이동을 향상시키기 위해 구동 전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 정공 수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자 차단층은 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
상기 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송 받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq 3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
발광층의 호스트 재료로는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
발광층이 적색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium), PtOEP(octaethylporphyrin platinum)와 같은 인광 물질이나, Alq 3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 녹색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 Ir(ppy) 3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 인광물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F2ppy) 2Irpic와 같은 인광 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자, 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등과 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
상기 전자 수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq 3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 1nm 이상이면, 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자 수송층의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동 전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 전자 주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 차단층은 정공의 음극 도달을 차단하는 층으로, 일반적으로 정공 주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하기 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1 (E1)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000028
질소 분위기에서 E1-A(20 g, 31.4 mmol)와 E1-B(8.4 g, 31.4mmol)를 테트라하이드로 퓨란 400ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 포타슘카보네이트(13 g, 94.1mmol)를 물13 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(1.1 g, 0.9mmol)을 투입하였다. 1시간 반응 후 상온으로 식인 후 유기층과 물층을 분리 후 유기층을 증류하였다. 이를 다시클로로포름 20배 466 mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 클로로포름과 에틸아세테이트재결정을 통해 흰색의 고체 화합물 E1(16.5g, 수율 71%)을 제조하였다.
MS [M+H] + = 743
제조예 2 (E2)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000029
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E2 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H] + = 843
제조예 3 (E3)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000030
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E3 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H] + = 647
제조예 4 (E4)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000031
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E4 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 819
제조예 5 (E5)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000032
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E5 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 799
제조예 6 (E6)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000033
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E6 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 849
제조예 7 (E7)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000034
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E7 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 743
제조예 8 (E8)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000035
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E8 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 758
제조예 9 (E9)
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000036
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E9 로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 752
실시예 1
ITO (indium tin oxide)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사 (Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사 (Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-A 화합물을 600 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 하기 HAT 화합물 50 Å 및 하기 HT-A 화합물 60 Å를 순차적으로 진공 증착하여 제1 정공 수송층 및 제2 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 상에 막 두께 200 로 하기 BH 화합물 및 BD 화합물을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 제조예 1의 화합물 E1과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 350 Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 상에 순차적으로 10 Å의 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 1000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1×10 -7 내지 5×10 -5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000037
실시예 2 내지 9
화합물 E1 대신 화합물 E2 내지 E9을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 내지 12
화합물 E1 대신 아래 기재된 화합물 ET-A 내지 ET-L을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2020015762-appb-img-000038
실험예
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 12에서 제조한 유기 발광 소자에 대하여 10 mA/cm 2의 전류 밀도에서 구동 전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm 2의 전류 밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분(화합물) 전압
(V@10mA/cm 2)		 효율
(cd/A@10 mA/cm 2)		 색좌표
(x, y)		 수명(h)
(T90 at20mA/cm 2)
실시예 1 (E1) 4.39 5.12 (0.142, 0.096) 122
실시예 2 (E2) 4.35 4.86 (0.142, 0.096) 137
실시예 3 (E3) 4.52 4.76 (0.142, 0.096) 115
실시예 4 (E4) 4.43 5.02 (0.142, 0.096) 131
실시예 5 (E5) 4.41 5.08 (0.142, 0.096) 125
실시예 6 (E6) 4.46 4.87 (0.142, 0.097) 112
실시예 7 (E7) 4.26 5.32 (0.142, 0.096) 106
실시예 8 (E8) 4.34 5.25 (0.142, 0.096) 107
실시예 9 (E9) 4.34 5.06 (0.142, 0.096) 109
비교예 1 (ET-A) 4.39 3.99 (0.142, 0.096) 70
비교예 2 (ET-B) 4.70 3.67 (0.142, 0.096) 77
비교예 3 (ET-C) 4.66 3.74 (0.142, 0.096) 68
비교예 4 (ET-D) 4.57 3.94 (0.142, 0.096) 82
비교예 5 (ET-E) 5.17 2.46 (0.142, 0.096) 31
비교예 6 (ET-F) 4.57 4.40 (0.142, 0.097) 82
비교예 7 (ET-G) 4.52 4.45 (0.142, 0.096) 70
비교예 8 (ET-H) 4.66 3.83 (0.142, 0.098) 87
비교예 9 (ET-I) 4.87 3.43 (0.142, 0.096) 98
비교예 10 (ET-J) 4.94 4.15 (0.142, 0.096) 71
비교예 11 (ET-K) 4.98 4.10 (0.142, 0.096) 66
비교예 12 (ET-L) 4.94 4.12 (0.142, 0.096) 70
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 전자 주입 및 전자 수송을 동시에 할 수 있는 유기물층에 사용될 수 있다.
상기 표 1의 실시예와 비교예 1 내지 5을 비교하면, 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은, L2의 n이 1개 또는 직접결합인 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및/또는 수명 면에서 현저히 우수하다.
상기 표 1의 실시예와 비교예 6 내지 8을 비교하면, 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은, 나프틸렌기가 L1 및 L2와 결합하는 위치가 상기 화학식 A 내지 C와 다른 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및/또는 수명 면에서 현저히 우수하다.
상기 표 1의 실시예와 비교예 9 내지 10을 비교하면, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은, L1 또는 L2가 다환의 아릴렌기인 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및/또는 수명 면에서 현저히 우수하다.
상기 표 1의 실시예와 비교예 11 내지 12을 비교하면, 본 발명에 따른 화학식 1과 같은 화합물은, Np가 안트라세닐렌기인 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및 수명 면에서 현저히 우수하다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000039
    상기 화학식 1에 있어서,
    Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    L1은 직접결합; 또는 단환의 아릴렌기이며,
    L2은 단환의 아릴렌기이며,
    m은 0 내지 10의 정수이며, m이 2 이상의 정수인 경우, L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    n은 2 내지 10의 정수이고, L2는 서로 동일하거나 상이하며,
    Np는 하기 화학식 A 내지 C 중 어느 하나이고,
    [화학식 A]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000040
    [화학식 B]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000041
    [화학식 C]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000042
    상기 화학식 A 내지 C에 있어서,
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000043
    는 L1 및 L2와 결합하는 위치를 의미한다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000044
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000045
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000046
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000047
    상기 화학식 2 내지 5에 있어서, Ar1 내지 Ar4, L1, L2, m 및 n은 화학식 1에서의 정의와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 L1은 직접결합; 또는 페닐렌기이고,
    상기 L2는 페닐렌기인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 m은 0 내지 3의 정수이고,
    상기 n은 2 또는 3인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000048
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000049
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000050
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000051
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000052
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000053
    .
  7. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층, 정공 주입층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 10의 화합물을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 10]
    Figure PCTKR2020015762-appb-img-000054
    상기 화학식 10에 있어서,
    A는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기거나, 인접한 치환기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하거나, 인접한 기와 단일 공유 결합을 통하여 서로 결합될 수 있고,
    곡선은 M을 갖는 5원 또는 6원 고리를 형성하는데 필요한 결합; 및 2 또는 3개의 원자를 나타내고, 상기 원자는 1 또는 2 이상의 A의 정의와 동일한 치환기로 치환 또는 비치환되며,
    M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이다.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 화학식 10의 화합물은 n형 도펀트로 포함되는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물 및 상기 화학식 10의 화합물을 포함하고, 상기 화학식 1의 화합물과 상기 화학식 10의 화합물을 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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