WO2021167319A1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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노지영
차용범
허동욱
이우철
송동근
이재구
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주식회사 엘지화학
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    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Definitions

  • the present specification relates to an organic light emitting device.
  • the organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon in which electric energy is converted into light energy using an organic material.
  • An organic light emitting device using an organic light emitting phenomenon generally has a structure including an anode and a cathode and an organic material layer therebetween.
  • the organic material layer is often formed of a multi-layered structure composed of different materials in order to increase the efficiency and stability of the organic light emitting device, and may include, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2016-132822
  • Non-Patent Document 1 A. D. Becke, Phys. Rev. A, 38, 3098 (1988)
  • Non-Patent Document 2 J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B, 45, 13244 (1992)
  • Non-Patent Document 3 B. Delly, J. Chem. Phys., 92, 508 (1990)
  • Non-Patent Document 4 J. A. Pople et al., J. Chem. Phys. 56, 2257 (1972)
  • the present specification provides an organic light emitting device.
  • the organic light emitting device of the present specification includes an anode; cathode; a light emitting layer provided between the anode and the cathode and including a compound represented by the following Chemical Formula 2; a first organic material layer disposed between the anode and the light emitting layer and including a compound represented by the following Chemical Formula 1; and a second organic material layer disposed between the light emitting layer and the cathode and including a compound represented by the following formula (3).
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted silyl group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group,
  • R1 to R8 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or deuterium, combined with an adjacent group to form a substituted or unsubstituted ring,
  • R9 to R16 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium,
  • L101 and L102 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; a substituted or unsubstituted alkylene group; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • Ar101, Ar102 and R101 to R108 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted alkyl group; Or a substituted or unsubstituted aryl group,
  • Z is O or S
  • R201 to R204 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
  • n1 to m4 are each an integer of 0 to 3, and when m1 to m4 are each 2 or more, the substituents in the two or more parentheses are the same as or different from each other,
  • Ar201 and Ar202 are the same as or different from each other, at least one of Ar201 and Ar202 is -L201-CN, the rest are hydrogen,
  • L201 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • Ar203 and Ar204 are the same as or different from each other, at least one of Ar203 and Ar204 is represented by the following formula A-1, and the remainder is hydrogen,
  • X1 to X3 are each N or CY3, and at least two of X1 to X3 are N;
  • Y1 to Y3 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted hydrocarbon ring group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
  • L202 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • the organic light emitting device described herein includes the compound represented by Formula 2 in the light emitting layer, the compound represented by Formula 1 in the first organic material layer provided between the anode and the light emitting layer, and the second disposed between the light emitting layer and the cathode
  • the compound represented by Formula 3 in the organic material layer By including the compound represented by Formula 3 in the organic material layer, an organic light emitting device having excellent luminous efficiency, low driving voltage, high efficiency, and long life can be obtained.
  • FIG. 1 illustrates an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • the present specification is a positive electrode; cathode; a light emitting layer provided between the anode and the cathode and including the compound represented by Formula 2; a first organic material layer disposed between the anode and the light emitting layer and including the compound represented by Chemical Formula 1; and a second organic material layer disposed between the light emitting layer and the cathode and including the compound represented by Formula 3 above.
  • the organic light emitting device of the present specification uses the compound of Formula 2, which is a material with improved hole injection and transport properties, as a material of the light emitting layer, and the compound of Formula 1, which is a material with improved hole injection and electron blocking properties, as a material of the first organic layer.
  • the material of Formula 3 which is a material with improved electron injection and movement properties, as the material of the second organic material layer, a light emitting region is formed at the interface between the first organic material layer and the light emitting layer, and at this time, the effect of increasing the carrier density Through this, the carrier balance is optimized and a high-efficiency device can be obtained.
  • substitution means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited as long as the position at which the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent is substitutable, is substituted. , two or more substituents may be the same as or different from each other.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; halogen group; cyano group (-CN); nitro group; hydroxyl group; carbonyl group; ester group; imid; amine group; silyl group; boron group; alkoxy group; an alkyl group; cycloalkyl group; aryl group; And it means that it is substituted with one or two or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic group, is substituted with a substituent to which two or more of the above-exemplified substituents are connected, or does not have any substituents.
  • a substituent in which two or more substituents are connected may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group or may be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are connected.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; halogen group; cyano group; an alkyl group; cycloalkyl group; aryl group; And it means unsubstituted or substituted with one or two or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic group.
  • the halogen group may be fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20, and more preferably 1 to 10.
  • Specific examples include methyl group, ethyl group, propyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, 1-methyl-butyl group, 1- Ethyl-butyl group, pentyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 4-methyl- 2-pentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, heptyl group, n-h
  • the alkoxy group may be a straight chain, branched chain or cyclic chain. Although carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, It is preferable that it is C1-C30. Specifically, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, isopentyloxy, n -hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2-ethylbutyloxy, n-octyloxy, n-nonyloxy, n-decyloxy and the like may be used, but is not limited thereto.
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group; cyclobutyl group; cyclopentyl group; 3-methylcyclopentyl group; 2,3-dimethylcyclopentyl group; cyclohexyl group; cycloheptyl group; cyclooctyl group; and the like, but is not limited thereto.
  • the cycloalkenyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 30 carbon atoms.
  • the silyl group may be represented by -Si(Ra)(Rb)(Rc)-, wherein Ra, Rb and Rc are each independently hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; Or it may be a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, but is not limited thereto.
  • the silyl group may be an alkylsilyl group or an arylsilyl group, and further may be a trialkylsilyl group or a triarylsilyl group.
  • the number of carbon atoms of the silyl group is not particularly limited, but preferably 1 to 30, the alkylsilyl group may have 1 to 30 carbon atoms, and the arylsilyl group may have 6 to 30 carbon atoms.
  • the alkylsilyl group may have 1 to 30 carbon atoms
  • the arylsilyl group may have 6 to 30 carbon atoms.
  • the boron group may be represented by -B(Rd)(Re), wherein Rd and Re are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; nitrile group; a substituted or unsubstituted C 3 to C 30 cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; And it may be selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, but is not limited thereto.
  • the amine group may be represented by -N(Rf)(Rg), wherein Rf and Rg are each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; Or it may be a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, but is not limited thereto.
  • the amine group is -NH 2 , depending on the substituents attached to Rf and Rg; an alkylamine group; an alkylarylamine group; arylamine group; an aryl heteroarylamine group; an alkyl heteroarylamine group; and a heteroarylamine group.
  • the amine group include a methylamine group, a dimethylamine group, an ethylamine group, a diethylamine group, a phenylamine group, a naphthylamine group, a biphenylamine group, an anthracenylamine group, and 9-methyl-anthracenylamine. group, diphenylamine group, phenylnaphthylamine group, N-phenyltolylamine group, triphenylamine group, and the like, but is not limited thereto.
  • the aryl group is not particularly limited, but preferably has 6 to 60 carbon atoms, such as 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, and the aryl group may be monocyclic or polycyclic.
  • the aryl group is a monocyclic aryl group, the number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably 6 to 60 carbon atoms.
  • the monocyclic aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and the like, 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 is C10-60.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, anthracenyl group, phenanthryl group, triphenyl group, pyrenyl group, phenalenyl group, perylenyl group, chrysenyl group, fluorenyl group, fluoranthenyl group, etc. , but is not limited thereto.
  • the heterocyclic group includes atoms other than carbon and one or more heteroelements, and specifically, the heterocyclic elements include one or more atoms selected from the group consisting of O, N, S, Si and P, etc.
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably has 1 to 60 carbon atoms, more preferably 2 to 60 carbon atoms, and the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic.
  • the heterocyclic group may be an aromatic ring, an aliphatic ring, or a ring condensed therewith.
  • heterocyclic group examples include a thiophene group, a furanyl group, a pyrrole group, an imidazolyl group, a thiazolyl group, an oxazolyl group, an oxadiazolyl group, a pyridyl group, a bipyridyl group, a pyrimidyl group, a triazinyl group, Triazolyl group, acridyl group, pyridazinyl group, pyrazinyl group, quinolyl group, quinazolyl group, quinoxalyl group, phthalazinyl group, pyridopyrimidyl group, pyridopyrazinyl group, pyrazinopyrazinyl group group, isoquinolyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzimidazolyl group, benzothiazolyl group, benzocarbazoly
  • the heteroaryl group refers to a monovalent aromatic heterocyclic group, and the description of the above-described heterocyclic group may be cited, except that it is aromatic.
  • the hydrocarbon ring group may be an aromatic, aliphatic or a condensed ring group of aromatic and aliphatic.
  • the aliphatic hydrocarbon ring refers to all hydrocarbon rings except for the aromatic hydrocarbon ring, and may include a cycloalkyl ring and a cycloalkene ring. Except that the cycloalkyl ring is a divalent group, the description of the cycloalkyl group described above may be applied, and the description of the cycloalkenyl group described above may be applied, except that the cycloalkenyl ring is a divalent group.
  • adjacent group means a substituent substituted on an atom directly connected to the atom in which the substituent is substituted, a substituent sterically closest to the substituent, or another substituent substituted on the atom in which the substituent is substituted.
  • two substituents substituted at an ortho position in a benzene ring and two substituents substituted at the same carbon in an aliphatic ring may be interpreted as "adjacent" groups.
  • ring in a substituted or unsubstituted ring formed by bonding to each other, "ring" is a hydrocarbon ring; or a heterocyclic ring.
  • the contents of the above-described hydrocarbon ring group may be applied except that the hydrocarbon ring is divalent.
  • the description of the heterocyclic group may be applied except that the heterocycle is divalent.
  • arylene group is a divalent group.
  • alkyl group is a divalent group.
  • the organic light emitting device of the present specification includes a first organic material layer between the anode and the light emitting layer, and the first organic material layer includes the compound represented by Formula 1 above.
  • R1 to R8 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or deuterium, or combined with an adjacent group to form a substituted or unsubstituted ring.
  • R1 to R8 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or deuterium, or combined with an adjacent group to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring.
  • R1 to R8 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or deuterium, or combined with an adjacent group to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 carbon atoms.
  • R1 and R2 among R1 to R8; R2 and R3; Or R3 and R4 are combined with each other to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 30 carbon atoms.
  • R1 to R8 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or deuterium, or combined with an adjacent group to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • Chemical Formula 1 is represented by any one of the following Chemical Formulas 1-1 to 1-4.
  • R9 to R16, L1, L2, Ar1 and Ar2 have the same definitions as in Formula 1,
  • Q1 to Q4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium,
  • n1 is an integer from 0 to 8
  • n2 to n4 are each an integer from 0 to 10
  • Q1 to Q4 are all hydrogen.
  • Q1 to Q4 are all deuterium.
  • n1 is an integer of 0 to 8, and when n1 is 2 or more, Q1 of 2 or more are the same as or different from each other.
  • n2 is an integer of 0 to 10, and when n2 is 2 or more, Q2 of 2 or more are the same as or different from each other.
  • n3 is an integer of 0 to 10, and when n3 is 2 or more, Q3 of 2 or more is the same as or different from each other.
  • n4 is an integer of 0 to 10, and when n4 is 2 or more, Q4 of 2 or more are the same as or different from each other.
  • R9 to R16 are all hydrogen.
  • R9 to R16 are all deuterium.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; a substituted or unsubstituted phenylene group; a substituted or unsubstituted biphenylrylene group; or a substituted or unsubstituted fluorenylene group.
  • L1 and L2 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; phenylene group; biphenylylene group; or a fluorenylene group unsubstituted or substituted with a methyl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted silyl group having 1 to 30 carbon atoms; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 3 to C 30 cycloalkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted phenyl group; a substituted or unsubstituted biphenyl group; a substituted or unsubstituted terphenyl group; a substituted or unsubstituted fluorenyl group; a substituted or unsubstituted naphthyl group; a substituted or unsubstituted phenanthryl group; Or a substituted or unsubstituted triphenylenyl group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a phenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group, and an aryl group; a biphenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group and an aryl group; a terphenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group and an aryl group; a fluorenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a phenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group, and an aryl group; a biphenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group and an aryl group; a terphenyl group unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium, a halogen group, a cyano group, a silyl group, an alkyl group and an aryl group; a dimethyl fluorenyl group unsubstituted or substituted with one or
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group; biphenyl group; terphenyl group; or a fluorenyl group substituted with a phenyl group.
  • -L1-Ar1 and -L2-Ar2 are different from each other.
  • the compound represented by Formula 1 is any one selected from the following compounds.
  • the organic light emitting device of the present specification includes a light emitting layer, and the light emitting layer includes a compound represented by Formula 2 above.
  • L101 and L102 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; a substituted or unsubstituted C1-C30 alkylene group; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms.
  • L101 and L102 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkylene group; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L101 and L102 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; or a substituted or unsubstituted phenylene group.
  • L101 and L102 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; Or a phenylene group unsubstituted or substituted with deuterium.
  • L101 and L102 are a direct bond.
  • Ar101 and Ar102 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group.
  • Ar101 and Ar102 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group.
  • Ar101 and Ar102 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted phenyl group; or a substituted or unsubstituted naphthyl group.
  • Ar101 and Ar102 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium; or a naphthyl group unsubstituted or substituted with deuterium.
  • R101 to R108 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C60 aryl group.
  • R101 to R108 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group; or a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group.
  • R102 is hydrogen; heavy hydrogen; or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, R101 and R103 to R108 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium.
  • R101 to R108 are hydrogen; or deuterium.
  • R101 to R108 are all hydrogen.
  • R101 to R108 are all deuterium.
  • the compound represented by Formula 2 is any one selected from the following compounds.
  • the organic light emitting device of the present specification includes a second organic material layer between the cathode and the light emitting layer, and the second organic material layer includes the compound represented by Formula 3 above.
  • Z is O or S.
  • Ar201 and Ar202 are the same as or different from each other, at least one of Ar201 and Ar202 is -L201-CN, and the rest is hydrogen.
  • any one of Ar201 and Ar202 is -L201-CN, and the other is hydrogen.
  • Ar201 is -L201-CN
  • Ar202 is hydrogen
  • Ar202 is -L201-CN, and Ar201 is hydrogen.
  • Ar203 and Ar204 are the same as or different from each other, at least one of Ar203 and Ar204 is represented by the following Chemical Formula A-1, and the remainder is hydrogen.
  • X1 to X3 are each N or CY3, and at least two of X1 to X3 are N;
  • Y1 to Y3 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted hydrocarbon ring group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
  • L202 is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • any one of Ar203 and Ar204 is Formula A-1, and the other one is hydrogen.
  • Ar203 is Formula A-1, and Ar204 is hydrogen.
  • Ar204 is Formula A-1, and Ar203 is hydrogen.
  • Chemical Formula 3 is represented by any one of Chemical Formulas 3-1 to 3-4 below.
  • the L201 is a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms.
  • the L201 is a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • the L201 is a direct bond; a substituted or unsubstituted phenylene group; a substituted or unsubstituted biphenylrylene group; or a substituted or unsubstituted naphthylene group.
  • the L201 is a direct bond.
  • two of X1 to X3 are N, and the other is CY3.
  • X1 to X3 are all N.
  • Y1 to Y3 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring group having 3 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms.
  • Y3 is hydrogen
  • Y1 and Y2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted phenyl group; a substituted or unsubstituted biphenylene group; or a substituted or unsubstituted naphthyl group.
  • the L202 is a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms.
  • the L202 is a direct bond; or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • the L202 is a direct bond; a substituted or unsubstituted phenylene group; a substituted or unsubstituted biphenylrylene group; or a substituted or unsubstituted naphthylene group.
  • L202 is a substituted or unsubstituted phenylene group; or a substituted or unsubstituted biphenylrylene group.
  • R201 to R204 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 3 to C 30 cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms.
  • R201 to R204 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen group; cyano group; a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group; a substituted or unsubstituted C 3 to C 20 cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms.
  • R201 to R204 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; or deuterium.
  • m1 is an integer of 0 to 3, and when m1 is 2 or more, two or more R201 are the same as or different from each other.
  • m2 is an integer of 0 to 3, and when m2 is 2 or more, two or more R202 are the same as or different from each other.
  • m3 is an integer of 0 to 3, and when m3 is 2 or more, two or more R203 are the same as or different from each other.
  • m4 is an integer of 0 to 3, and when m4 is 2 or more, 2 or more R204 are the same as or different from each other.
  • m1 to m4 are 0 or 1, respectively.
  • the compound represented by Formula 3 is any one selected from the following compounds.
  • Formula 1 and Formula 3 satisfy at least one of Formulas 1 and 2 below.
  • E H1 means the HOMO energy level (eV) of the compound represented by Formula 1,
  • E H3 means the HOMO energy level (eV) of the compound represented by Formula 3,
  • E L1 means the LUMO energy level (eV) of the compound represented by Formula 1,
  • E L3 means the LUMO energy level (eV) of the compound represented by Formula 3 above.
  • Formula 2 and Formula 3 satisfy one or more of Formulas 3 and 4 below.
  • E S3 means the singlet energy (eV) of the compound represented by Formula 3,
  • E S2 means the singlet energy (eV) of the compound represented by Formula 2,
  • E T3 means the triplet energy (eV) of the compound represented by Formula 3,
  • E T2 refers to the triplet energy (eV) of the compound represented by Formula 2 above.
  • energy level refers to an energy level. Therefore, the energy level is interpreted to mean the absolute value of the corresponding energy value. For example, when the energy level is low or deep, it means that the absolute value increases in the negative direction from the vacuum level.
  • the highest occupied molecular orbital refers to a molecular orbital (highest occupied molecular orbital) in the region with the highest energy in the region where electrons can participate in bonding
  • the lowest unoccupied molecular orbital is the molecular orbital function (lowest unoccupied molecular orbital) in which electrons are in the lowest energy region among the anti-bonding regions
  • the HOMO energy level means the distance from the vacuum level to the HOMO.
  • the LUMO energy level means the distance from the vacuum level to the LUMO.
  • the electronic structure has different structures in neutral, anion, and cation states depending on the charge state of the molecule.
  • Neutral state, cation, and anion state energy levels are all important for driving a device, but typically neutral state HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) are recognized as important physical properties.
  • BPW91 calculation method Becke exchange and Perdew correlation-correlation functional
  • DNP double numerical basis set including polarization functional
  • Biovia's 'DMol3' package can be used to perform calculations using the full-density function method. If the optimal molecular structure is determined using the method given above, the energy level that electrons can occupy can be obtained as a result.
  • triplet energy refers to an electronic state in which the spin quantum number is 1 in a molecule
  • singlet energy refers to an electronic state in which the spin quantum number is 0.
  • the energy levels of singlets and triplets are calculated using time dependent density functional theory (TD-DFT) to obtain the properties of an excited state with respect to the optimal molecular structure determined by the above-described method.
  • the general density function calculation can be performed using the 'Gaussian09' package, a commercial calculation program developed by Gaussian.
  • the B3PW91 calculation method (Becke exchange and Perdew correlation-correlation functional) and the 6-31G* basis set are used to calculate the time-dependent universal density function.
  • the 6-31G* basis set is described in the paper 'J. A.
  • Chemical Formula 1 may be synthesized through an amine substitution reaction, and is preferably performed in the presence of a palladium catalyst and a base.
  • the reactor for the amine substitution reaction can be changed as known in the art, and the specific preparation method of Chemical Formula 1 is shown in Preparation Examples to be described later.
  • a core structure may be prepared as shown in Schemes 1-1 to 1-4 below. Substituents in the following scheme may be combined by methods known in the art, and the type, position or number of substituents may be changed according to techniques known in the art.
  • L1 is L201 of Formula 3
  • L2 is L202 of Formula 3
  • HAr is a monocyclic heterocyclic group bonded to L202 in Formula A-1
  • Y1 and Y2 are halogen it means gear
  • the organic light emitting device of the present specification forms a first organic material layer including the compound represented by Chemical Formula 1 described above, forms a light emitting layer including the compound represented by Chemical Formula 2, and includes the compound represented by Chemical Formula 3 described above. Except for forming the second organic material layer including, it may be manufactured by a conventional method and material for manufacturing an organic light emitting device.
  • the first organic layer including the compound of Formula 1, the light emitting layer including the compound of Formula 2, and the second organic layer including the compound of Formula 3 may be formed as an organic layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method.
  • the solution coating method refers to spin coating, dip coating, inkjet printing, screen printing, spraying, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • the organic material layer of the organic light emitting device of the present specification may have a structure including a first organic material layer, a light emitting layer, and a second organic material layer between the anode and the cathode, but may further include an additional organic material layer.
  • the organic light emitting device of the present invention in addition to the first organic layer including the compound of Formula 1, the light emitting layer including the compound of Formula 2, and the second organic layer including the compound of Formula 3, hole injection as an additional organic layer A layer, a hole transport layer, a layer that simultaneously transports and injects holes, an electron blocking layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a layer that simultaneously transports and injects electrons, a hole blocking layer, etc. have.
  • 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.
  • one or more organic material layers are further included between the anode and the first organic material layer.
  • Each of the at least one organic material layer may be a hole injection layer or a hole transport layer.
  • a two-layer organic material layer is further included between the anode and the first organic material layer.
  • the first organic material layer is adjacent to the light emitting layer.
  • the first organic material layer is a hole injection layer, a hole transport layer, or an electron blocking layer.
  • the first organic material layer is an electron blocking layer.
  • the first organic material layer is an electron blocking layer, and one or more layers of a hole injection layer and a hole transport layer may be additionally formed between the anode and the first organic material layer.
  • one or more organic material layers are further included between the light emitting layer and the second organic material layer.
  • Each of the at least one organic material layer may be an electron transport layer or a hole blocking layer.
  • one organic material layer is further included between the light emitting layer and the second organic material layer.
  • one or more organic material layers are further included between the negative electrode and the second organic material layer.
  • the second organic material layer is an electron transport layer or a hole blocking layer.
  • the second organic material layer may include the compound of Formula 3 described above, and may include an additional compound or an additional metal material.
  • An example of the metal material may be LiQ.
  • the mass ratio of the compound of Formula 3 to the mass ratio of the additional compound or metal material is about 3:7 to 7:3.
  • the second organic material layer is an electron transport layer.
  • the second organic material layer is an electron transport layer
  • a hole blocking layer may be additionally formed between the cathode and the second organic material layer.
  • the light emitting layer includes the compound of Formula 2 described above, and further includes a dopant.
  • the emission layer includes the compound of Formula 2 as a host of the emission layer, and further includes a dopant.
  • the dopant include, but are not limited to, a pyrene-based compound.
  • the dopant may be included in an amount of 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the host.
  • the dopant in the emission layer may be included in an amount of 1 part by weight to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the host.
  • the light emitting layer including the compound of Formula 2 emits blue light.
  • the structure of the organic light emitting device of the present invention may have a structure as shown in FIG. 1 , but is not limited thereto.
  • the light emitting layer 6 may include the compound of Formula 2
  • the electron blocking layer 5 may include the compound of Formula 1
  • the electron transport layer 8 may include the compound of Formula 3.
  • the organic light emitting device of the present specification uses a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation to form a metal or a conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate.
  • 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 anode is an electrode for injecting holes, and as the anode material, a material having a large work function is preferable so that holes can be smoothly injected into the organic material layer.
  • the anode material that can be used in the present invention include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold, or alloys thereof; metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO, Indium Tin Oxide), and indium zinc oxide (IZO, Indium Zinc Oxide); combinations of metals and oxides such as ZnO:Al or SnO 2 :Sb; conductive polymers such as poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene](PEDOT), polypyrrole, and polyaniline, but are not limited thereto.
  • the cathode is an electrode for injecting electrons
  • the cathode material is preferably a material having a small work function to facilitate electron injection 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; and a multilayer structure material such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but is 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 holes can be well injected from the anode at a low voltage.
  • the molecular orbital is preferably between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • Specific examples of the hole injection material include metal porphyrine, oligothiophene, arylamine-based organic material, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic material, quinacridone-based organic material, and perylene-based organic material. of organic substances, anthraquinones, and conductive polymers of polyaniline and polythiophene series, but are not limited thereto.
  • the hole transport layer may serve to facilitate hole transport.
  • a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to the light emitting layer is suitable, and a material having high hole mobility is suitable.
  • Specific examples include, but are not limited to, an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer having a conjugated portion and a non-conjugated portion together.
  • An electron blocking layer may be provided between the hole transport layer and the light emitting layer.
  • the compound of Formula 1 or a material known in the art may be used.
  • the organic light emitting device of the present invention may include an additional light emitting layer in addition to the light emitting layer including the compound of Formula 2.
  • the light emitting layer may emit red, green, or blue light, and may be formed of a phosphorescent material or a fluorescent material.
  • the light emitting material is a material capable of emitting light in the visible ray region by receiving and combining 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.
  • Examples of the host material of the additional light emitting layer include a condensed aromatic ring derivative or a hetero ring-containing compound.
  • condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, fluoranthene compounds, and the like
  • heterocyclic-containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, ladder type Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • PIQIr(acac) bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium
  • PQIr(acac) bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium
  • PtOEP A phosphor such as (octaethylporphyrin platinum) or a fluorescent material such as Alq 3 (tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) may be used, but is not limited thereto.
  • the emission layer emits green light
  • a phosphor such as Ir(ppy) 3 (fac tris(2-phenylpyridine)iridium) or a fluorescent material such as Alq3 (tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)
  • the present invention is not limited thereto.
  • the light emitting dopant is a phosphorescent material such as (4,6-F 2 ppy) 2 Irpic, or spiro-DPVBi, spiro-6P, distylbenzene (DSB), distrylarylene (DSA).
  • a PFO-based polymer a fluorescent material such as a PPV-based polymer may be used, but is not limited thereto.
  • a hole blocking layer may be provided between the electron transport layer and the light emitting layer, and a material known in the art may be used for the hole blocking layer.
  • the electron transport layer may serve to facilitate the 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 electron mobility is suitable. Specific examples include the aforementioned compound of Formula 3, Al complex of 8-hydroxyquinoline; complexes containing Alq 3 ; organic radical compounds; hydroxyflavone-metal complexes, and the like, but are not limited thereto.
  • the electron injection layer may serve to facilitate injection of electrons.
  • the electron injection material has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from the cathode, an excellent electron injection effect on 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.
  • fluorenone anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preorenylidene methane, anthrone, etc., derivatives thereof, metals complex compounds and nitrogen-containing 5-membered ring derivatives, but are not limited thereto.
  • the metal complex compound examples 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-crezolato)gallium, bis(2-methyl-8-quinolinato)(1-naphtolato)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinato)(2-naphtolato)gallium, etc.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the organic light emitting device according to the present invention may be a top emission type, a back emission type, or a double side emission type depending on the material used.
  • 2-naphthalene-9,10-phenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol (2-(naphthalen-1) -yl)-9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol) was obtained in a yield of 50%.
  • 2-naphthalene-9,10-phenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol (1 eq), KI (3 eq), and NaPO 2 H 2 (5 eq) were added to acetic acid, and the temperature was raised to reflux.
  • ETL-1-A (12 g, 21.4 mmol) and ETL-1-B (5.5 g, 21.4 mmol) were placed in 240 ml of tetrahydrofuran, stirred and refluxed. Thereafter, potassium carbonate (8.9 g, 64.1 mmol) was dissolved in 9 ml of water, and after stirring sufficiently, tetrakistriphenyl-phosphinopalladium (0.7 g, 0.6 mmol) was added. After the reaction for 3 hours, after cooling to room temperature, the organic layer and the water layer were separated, and the organic layer was distilled.
  • ETL-2-P1 (20 g, 51 mmol) and bis(pinacolato)diboron (20.2 g, 51 mmol) were added to 400 ml of Diox, stirred and refluxed. Thereafter, potassium triphosphate (32.5 g, 153.1 mmol) was added, and after sufficient stirring, dibenzylideneacetone palladium (0.9 g, 1.5 mmol) and tricyclohexylphosphine (0.9 g, 3.1 mmol) were added. After the reaction for 6 hours, after cooling to room temperature, the organic layer was filtered to remove salt, and the filtered organic layer was distilled.
  • ETL-2-P2 (12 g, 24.8 mmol) and ETL-2-B (9.6 g, 24.8 mmol) were placed in 240 ml of tetrahydrofuran, stirred and refluxed. Thereafter, potassium carbonate (10.3 g, 74.5 mmol) was dissolved in 10 ml of water, and after stirring sufficiently, tetrakistriphenyl-phosphinopalladium (0.9 g, 0.7 mmol) was added. After reaction for 1 hour, after cooling to room temperature, the organic layer and the water layer were separated, and the organic layer was distilled.
  • a compound represented by Formula ETL-4 was prepared in the same manner as in the preparation method of ETL-1 of Preparation Example 6, except that each of the starting materials was used.
  • a glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) to a thickness of 1,000 ⁇ was placed in distilled water in which detergent was dissolved and washed with ultrasonic waves.
  • ITO indium tin oxide
  • a product manufactured by Fischer Co. was used as the detergent
  • distilled water that was secondarily filtered with a filter manufactured by Millipore Co. was used as the distilled water.
  • ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes by repeating twice with distilled water.
  • ultrasonic washing was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, dried, and transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was transported to a vacuum evaporator.
  • the following HT1 compound and HI1 compound were vacuum deposited in a weight ratio of 100:6 (HT1:HI1) and a thickness of 100 ⁇ to form a hole injection layer.
  • the following HT1 compound was vacuum-deposited to a thickness of 1,100 ⁇ to form a hole transport layer.
  • the EBL-1 compound prepared above was vacuum-deposited to a thickness of 50 ⁇ to form an electron blocking layer.
  • the HOST-1 compound and the following BD compound were vacuum-deposited at a weight ratio of 96:4 (HOST-1:BD) and a thickness of 200 ⁇ to form a light emitting layer.
  • the following HBL compound was vacuum-deposited to a thickness of 50 ⁇ to form a hole blocking layer.
  • the ETL-1 compound and the LiQ compound prepared above were vacuum-deposited to a thickness of 310 ⁇ in a weight ratio of 1:1 to form an electron transport layer.
  • magnesium and silver were deposited in a weight ratio of 9:1 (magnesium: silver) to a thickness of 120 ⁇ , and then aluminum was deposited to a thickness of 1,000 ⁇ to form a cathode.
  • An organic light emitting diode was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the compounds shown in Table 1 were used instead of EBL-1, HOST-1, and ETL-1 in Comparative Example 1.
  • Comparative Examples 1 and 5 do not include compounds corresponding to Chemical Formulas 1 to 3 of the present application
  • Comparative Example 2 does not include compounds corresponding to Chemical Formulas 1 and 3 of the present application
  • Comparative Examples 3 and 4 do not include compounds corresponding to Chemical Formulas 1 and 3 of the present application Does not include a compound corresponding to
  • Comparative Example 6 does not include a compound corresponding to Chemical Formulas 1 and 3 of the present application
  • Comparative Example 7 does not include a compound corresponding to Chemical Formula 2 and 3 of the present application
  • Comparative Example 8 does not include a compound corresponding to Chemical Formulas 2 and 3 of the present application Compounds corresponding to Formula 2 are not included
  • Comparative Example 9 does not include compounds corresponding to Formulas 1 and 2 of the present application. It can be seen that Examples 1 to 12 of the present application have higher device efficiency than Comparative Examples 1 to 9.

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Abstract

본 명세서는 양극; 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비되고 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층; 상기 양극과 상기 발광층 사이에 구비되고 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 유기물층; 및 상기 발광층과 상기 음극 사이에 구비되고 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 2월 20일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2020-0021078호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
(특허문헌 1) 한국특허공개 제2016-132822호
<비특허문헌>
(비특허문헌 1) A. D. Becke, Phys. Rev. A, 38, 3098 (1988)
(비특허문헌 2) J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B, 45, 13244 (1992)
(비특허문헌 3) B.Delley, J. Chem. Phys., 92, 508 (1990)
(비특허문헌 4) J. A. Pople et al., J. Chem. Phys. 56, 2257 (1972)
본 명세서는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 양극; 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비되고 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층; 상기 양극과 상기 발광층 사이에 구비되고 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 유기물층; 및 상기 발광층과 상기 음극 사이에 구비되고 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 유기물층을 포함한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000001
상기 화학식 1에 있어서,
L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
R9 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이며,
[화학식 2]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000002
상기 화학식 2에 있어서,
L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
Ar101, Ar102 및 R101 내지 R108은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
[화학식 3]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000003
상기 화학식 3에 있어서,
Z는 O 또는 S이고,
R201 내지 R204는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
m1 내지 m4는 각각 0 내지 3의 정수이고, m1 내지 m4가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
Ar201 및 Ar202는 서로 같거나 상이하고, Ar201 및 Ar202 중 1 이상은 -L201-CN이며, 나머지는 수소이며,
L201은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
Ar203 및 Ar204는 서로 같거나 상이하고, Ar203 및 Ar204 중 1 이상은 하기 화학식 A-1로 표시되며, 나머지는 수소이며,
[화학식 A-1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000004
상기 화학식 A-1에 있어서,
X1 내지 X3은 각각 N 또는 CY3이고, X1 내지 X3 중 2 이상이 N이며,
Y1 내지 Y3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄화수소고리기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
L202는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
* 는 결합위치를 의미한다.
본 명세서에 기재된 유기 발광 소자는 발광층에 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 양극 및 발광층 사이에 구비되는 제1 유기물층에 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 발광층과 음극 사이에 구비되는 제2 유기물층에 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 발광 효율이 우수하고, 낮은 구동전압, 고효율 및 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 얻을 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
[부호의 설명]
1: 기판
2: 양극
3: 정공주입층
4: 정공수송층
5: 전자차단층
6: 발광층
7: 정공차단층
8: 전자수송층
9: 음극
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서는 양극; 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비되고 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층; 상기 양극과 상기 발광층 사이에 구비되고 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 유기물층; 및 상기 발광층과 상기 음극 사이에 구비되고 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
유기 발광 소자의 성능을 개선하기 위하여 발광층의 캐리어 밸런스를 조절하는 것이 중요하며, 발광층 및 인접한 층들의 재료를 조합하여 발광층 내의 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 발광층의 재료로 정공 주입 및 이동 특성이 향상된 재료인 상기 화학식 2의 화합물을 사용하고, 제1 유기물층의 재료로 정공 주입 및 전자 차단 특성이 향상된 재료인 상기 화학식 1의 화합물을 사용하며, 제2 유기물층의 재료로 전자 주입 및 이동 특성이 향상된 재료인 상기 화학식 3의 재료를 사용함으로써, 제1 유기물층과 발광층의 계면에 발광영역이 형성되고, 이때 캐리어 밀도가 증가되는 효과를 통해 캐리어 밸런스가 최적화되어 고효율을 소자를 얻을 수 있다.
본 명세서에 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 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기(-CN); 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아민기; 실릴기; 붕소기; 알콕시기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 도 있다.
또한, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하며, 1 내지 20인 것이 더욱 바람직하며, 1 내지 10인 것이 더욱 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 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, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 3 내지 20인 것이 더 바람직하다. 시클로알킬기의 예시로 시클로프로필기; 시클로부틸기; 시클로펜틸기; 3-메틸시클로펜틸기; 2,3-디메틸시클로펜틸기; 시클로헥실기; 시클로헵틸기; 시클로옥틸기; 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알케닐기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하다. 상기 시클로알케닐기는 전술한 시클로알킬기 내에 이중결합 (-C=C-)을 포함하는 것이다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -Si(Ra)(Rb)(Rc)-로 표시될 수 있으며, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 실릴기는 알킬실릴기 또는 아릴실릴기일 수 있으며, 나아가 트리알킬실릴기 또는 트리아릴실릴기일 수 있다. 상기 실릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하며, 알킬실릴기의 탄소수는 1 내지 30이고, 아릴실릴기의 탄소수는 6 내지 30일 수 있다. 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -B(Rd)(Re)로 표시될 수 있으며, 상기 Rd 및 Re는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -N(Rf)(Rg)로 표시될 수 있으며, 상기 Rf 및 Rg는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 아민기는 Rf 및 Rg에 결합되는 치환기에 따라 -NH 2; 알킬아민기; 알킬아릴아민기; 아릴아민기; 아릴헤테로아릴아민기; 알킬헤테로아릴아민기; 및 헤테로아릴아민기로 이루어질 수 있다. 상기 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 60, 예컨대 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 6 내지 20인 것이 더욱 바람직하며, 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 60인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 트리페닐기, 파이레닐기, 페날레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 플루오란테닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 플루오렌의 9번 탄소원자에 결합된 2개의 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성하는 것을 포함하며, 그 예로
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000005
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원소를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종원소는 O, N, S, Si 및 P 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 60, 나아가 2 내지 60인 것이 바람직하며, 상기 헤테로고리기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 상기 헤테로고리기는 방향족 고리, 지방족 고리 및 이들이 축합된 고리일 수 있다. 상기 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨라닐기, 피롤기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 피리딜기, 바이피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리딜기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀릴기, 퀴나졸릴기, 퀴녹살릴기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미딜기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로아릴기는 1가의 방향족 헤테로고리기를 의미하며, 방향족인 점을 제외하고, 상술한 헤테로고리기의 설명을 인용할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 탄화수소고리기는 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리기일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 지방족 탄화수소고리는 방향족 탄화수소고리를 제외한 모든 탄화수소고리를 의미하는 것으로, 시클로알킬고리, 시클로알켄고리를 포함할 수 있다. 시클로알킬고리는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 시클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있으며, 시클로알켄고리는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 시클로알케닐기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오르토(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 탄화수소고리; 또는 헤테로고리를 의미한다. 상기 탄화수소고리는 2가인 것을 제외하고는 전술한 탄화수소고리기에 대한 내용이 적용될 수 있다. 상기 헤테로고리는 2가인 것을 제외하고는 상기 헤테로고리기에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 양극과 발광층 사이에 제1 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
이하, 화학식 1에 관하여 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
상기 R1 내지 R8 중 R1 및 R2; R2 및 R3; 또는 R3 및 R4는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000006
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000007
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000008
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000009
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
R9 내지 R16, L1, L2, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 1과 같고,
Q1 내지 Q4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이며,
n1은 0 내지 8의 정수이고, n2 내지 n4는 각각 0 내지 10의 정수이며,
n1 내지 n4가 각각 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Q1 내지 Q4는 모두 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Q1 내지 Q4는 모두 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n1은 0 내지 8의 정수이고, n1이 2 이상인 경우 2 이상의 Q1은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n2은 0 내지 10의 정수이고, n2가 2 이상인 경우 2 이상의 Q2는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n3는 0 내지 10의 정수이고, n3가 2 이상인 경우 2 이상의 Q3는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, n4은 0 내지 10의 정수이고, n4가 2 이상인 경우 2 이상의 Q4는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R16은 모두 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R16은 모두 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 비페닐릴렌기; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난트릴기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 터페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페난트릴기; 또는 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 터페닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 디메틸플루오레닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 디페닐플루오레닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 스피로비플루오레닐기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 페난트릴기; 또는 중수소, 할로겐기, 시아노기, 실릴기, 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 비페닐기; 터페닐기; 또는 페닐기로 치환된 플루오레닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, -L1-Ar1 및 -L2-Ar2는 서로 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나이다.
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Figure PCTKR2021001961-appb-img-000011
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000012
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본 명세서의 유기 발광 소자는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
이하, 화학식 2에 관하여 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L101 및 L102는 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101 내지 R108은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101 내지 R108은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R102는 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, R101 및 R103 내지 R108은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101 내지 R108은 수소; 또는 중수소이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101 내지 R108은 모두 수소이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R101 내지 R108은 모두 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000015
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000016
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000017
본 명세서의 유기 발광 소자는 음극과 발광층 사이에 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
이하, 화학식 3에 관하여 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Z는 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 및 Ar202는 서로 같거나 상이하고, Ar201 및 Ar202 중 1 이상은 -L201-CN이며, 나머지는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 및 Ar202 중 어느 하나는 -L201-CN이고, 나머지 하나는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201은 -L201-CN이고, Ar202는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar202는 -L201-CN이고, Ar201은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar203 및 Ar204는 서로 같거나 상이하고, Ar203 및 Ar204 중 1 이상은 하기 화학식 A-1로 표시되며, 나머지는 수소이다.
[화학식 A-1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000018
상기 화학식 A-1에 있어서,
X1 내지 X3은 각각 N 또는 CY3이고, X1 내지 X3 중 2 이상이 N이며,
Y1 내지 Y3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄화수소고리기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
L202는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
* 는 결합위치를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar203 및 Ar204 중 어느 하나는 상기 화학식 A-1이고, 나머지 하나는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar203은 상기 화학식 A-1이고, Ar204는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar204는 상기 화학식 A-1이고, Ar203은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 3-1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000019
[화학식 3-2]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000020
[화학식 3-3]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000021
[화학식 3-4]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000022
상기 화학식 3-1 내지 3-4에 있어서,
Z, R201 내지 R204, m1 내지 m4, L201, L202, X1 내지 X3, Y1 및 Y2의 정의는 화학식 3과 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L201은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L201은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L201은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L201은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1 내지 X3 중 2개는 N이며, 나머지 하나는 CY3이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X1 내지 X3는 모두 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y1 내지 Y3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 탄화수소고리기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y3는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y1 및 Y2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L202는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L202는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L202는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸렌기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L202는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R201 내지 R204는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R201 내지 R204는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R201 내지 R204는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m1은 0 내지 3의 정수이고, m1이 2 이상인 경우 2 이상의 R201은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m2는 0 내지 3의 정수이고, m2가 2 이상인 경우 2 이상의 R202는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m3은 0 내지 3의 정수이고, m3이 2 이상인 경우 2 이상의 R203은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m4는 0 내지 3의 정수이고, m4가 2 이상인 경우 2 이상의 R204는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 m1 내지 m4는 각각 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나이다.
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000023
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1과 화학식 3은 하기 식 1 및 2 중 하나 이상을 만족한다.
[식 1]
｜E H1｜ < ｜E H3｜
[식 2]
｜E L1｜ < ｜E L3｜
상기 식 1 및 2에 있어서,
E H1은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)를 의미하고,
E H3는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)를 의미하며,
E L1은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)를 의미하고,
E L3는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2와 화학식 3은 하기 식 3 및 4 중 하나 이상을 만족한다.
[식 3]
E S3 > E S2
[식 4]
E T3 > E T2
상기 식 3 및 4에 있어서,
E S3는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 일중항 에너지(eV)를 의미하고,
E S2는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 일중항 에너지(eV)를 의미하며,
E T3는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 삼중항 에너지(eV)를 의미하고,
E T2는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 삼중항 에너지(eV)를 의미한다.
본 명세서에 있어서, “에너지 준위”는 에너지 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 예컨대, 에너지 준위가 낮거나 깊다는 것은 진공 준위로부터 마이너스 방향으로 절대값이 커지는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, HOMO(highest occupied molecular orbital)란, 전자가 결합에 참여할 수 있는 영역에서 가장 에너지가 높은 영역에 있는 분자궤도함수(최고 점유 분자 오비탈)를 의미하고, LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)란, 전자가 반결합영역 중 가장 에너지가 낮은 영역에 있는 분자궤도함수(최저 비점유 분자 오비탈)를 의미하고, HOMO 에너지 준위란 진공 준위로부터 HOMO까지의 거리를 의미한다. 또한, LUMO 에너지 준위란 진공 준위로부터 LUMO까지의 거리를 의미한다. 분자 내에서 전자의 분포를 파악하고 광학적인 물성을 파악하기 위해서는 결정된 구조가 필요하다. 또한 전자구조는 분자의 전하 상태에 따라 중성, 음이온, 양이온 상태에서 각기 다른 구조를 갖는다. 소자의 구동을 위해서는 중성 상태, 양이온, 음이온 상태의 에너지 레벨이 모두 중요하나, 대표적으로 중성 상태의 HOMO(highest occupied molecular orbital)과 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital)이 중요한 물성으로 인식된다. 화학물질의 분자구조를 결정하기 위해 범밀도 함수 방법 (density functional theory)를 사용하여 입력한 구조를 최적화한다. DFT 계산을 위해서 BPW91 계산법 (Becke exchange and Perdew correlation- correlation functional)과 DNP (double numerical basis set including polarization functional) 기저 집합(basis set)을 사용한다. BPW91 계산법은 논문 A. D. Becke, Phys. Rev. A, 38, 3098 (1988) '와 'J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B, 45, 13244 (1992) '에 게시되어 있고, DNP 기저 집합은 논문 'B.Delley, J. Chem. Phys., 92, 508 (1990)'에 게시되어 있다.
범밀도 함수 방법으로 계산을 수행하기 위해 Biovia사의 'DMol3' package를 사용할 수 있다. 상기 주어진 방법을 이용해서 최적 분자구조를 결정하게 되면 전자가 점유할 수 있는 에너지 레벨을 결과로 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 삼중항 에너지는 분자에서 스핀양자수가 1인 전자상태를 의미하고, 일중항 에너지는 스핀양자수가 0인 전자상태를 의미한다. 상기 전술한 방법으로 결정된 최적 분자 구조에 대하여 들뜬 상태의 물성을 구하기 위해 시간 의존 범밀도 함수 방법 (time dependent density functional theory: TD-DFT)을 이용하여 일중항과 삼중항의 에너지 레벨을 계산한다. 범밀도 함수 계산은 가우시안 (Gaussian)사에서 개발한 상용 계산 프로그램인 'Gaussian09' package를 사용하여 수행할 수 있다. 시간 의존 범밀도 함수 계산을 위해서 B3PW91 계산법 (Becke exchange and Perdew correlation-correlation functional)과 6-31G* 기저 집합 (basis set)을 사용한다. 6-31G* 기저 집합은 논문 'J. A. Pople et al., J. Chem. Phys. 56, 2257 (1972)'에 게시되어 있다. 범밀도 함수 방법을 사용하여 결정한 최적 분자구조에 대해 전자 배열이 단일항(single) 및 삼중항 (triplet)일 때 가지는 에너지를 시간 의존 범밀도 함수 방법 (TD-DFT)을 이용하여 계산한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 아민 치환 반응을 통하여 합성할 수 있으며, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하다. 상기 아민 치환 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하며, 화학식 1의 구체적인 제조방법은 후술하는 제조예에서 나타낸다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 반응식 1-1 내지 1-4와 같이 코어구조가 제조될 수 있다. 하기 반응식에서 치환기는 당 기술분야에 알려져있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기 종류, 위치 또는 개수는 당 기술분야에 알려져있는 기술에 따라 변경할 수 있다.
[반응식 1-1]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000024
[반응식 1-2]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000025
[반응식 1-3]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000026
[반응식 1-4]
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000027
상기 반응식 1-1 내지 1-4에 있어서, L1은 상기 화학식 3의 L201, L2는 상기 화학식 3의 L202, HAr은 상기 화학식 A-1에서 L202에 결합된 단환 헤테로고리기, Y1 및 Y2는 할로겐기를 의미한다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여 제1 유기물층을 형성하고, 전술한 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하여 발광층을 형성하고, 전술한 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하여 제2 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 제1 유기물층, 상기 화학식 2의 화합물을 포함하는 발광층 및 상기 화학식 3의 화합물을 포함하는 제2 유기물층은, 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 양극과 음극 사이에 제1 유기물층, 발광층 및 제2 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으나, 추가의 유기물층을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 제1 유기물층, 상기 화학식 2의 화합물을 포함하는 발광층 및 상기 화학식 3의 화합물을 포함하는 제2 유기물층 외에, 추가의 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 정공수송 및 정공주입을 동시에 하는 층, 전자차단층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층, 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층, 정공차단층 등을 더 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수 또는 더 많은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극과 상기 제1 유기물층 사이에 1층 이상의 유기물층을 더 포함한다. 상기 1층 이상의 유기물층은 각각 정공주입층 또는 정공수송층일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 양극과 상기 제1 유기물층 사이에 2층의 유기물층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 발광층과 인접한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 전자차단층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 전자차단층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 전자차단층이며, 상기 양극과 상기 제1 유기물층 사이에 정공주입층 및 정공수송층 중 1층 이상의 층이 추가로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층과 상기 제2 유기물층 사이에 1층 이상의 유기물층을 더 포함한다. 상기 1층 이상의 유기물층은 각각 전자수송층 또는 정공차단층일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층과 상기 제2 유기물층 사이에 1층의 유기물층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극과 상기 제2 유기물층 사이에 1층 이상의 유기물층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 전자수송층 또는 정공차단층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 전술한 화학식 3의 화합물을 포함하고, 추가의 화합물 또는 추가의 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 물질의 예로 LiQ를 들 수 있다. 상기 제2 유기물층이 화학식 3의 화합물과 함께 추가의 화합물 또는 금속 물질을 포함하는 경우, 화학식 3의 화합물의 질량 : 추가의 화합물 또는 금속 물질의 질량비는 약 3:7 내지 7:3이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 전자수송층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유기물층은 전자수송층이며, 상기 음극과 상기 제2 유기물층 사이에 정공차단층이 추가로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 전술한 화학식 2의 화합물을 포함하고, 도펀트를 더 포함한다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 전술한 화학식 2의 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하고, 도펀트를 더 포함한다. 상기 도펀트의 예로, 파이렌계 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에서, 발광층 내에 도펀트는 호스트 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 또 하나의 일 실시상태에 따르면, 발광층 내에 도펀트는 호스트 100 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내일 때, 호스트에서 도펀트로의 에너지 전달이 효율적으로 일어난다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2의 화합물을 포함하는 발광층은 청색 발광을 한다.
본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 전자차단층(5), 발광층(6), 정공차단층(7), 전자수송층(8) 및 음극(9)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 상기 발광층(6)에는 전술한 화학식 2의 화합물, 전자차단층(5)에는 전술한 화학식 1의 화합물, 전자수송층(8)에는 전술한 화학식 3의 화합물이 포함될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(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 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자차단층, 정공차단층, 전자수송층, 전자주입층 등을 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 수도 있다.
상기 양극은 정공을 주입하는 전극으로, 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 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 정공주입층은 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.
상기 정공수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 정공 수송 물질로는 양극이나 정공주입층으로부터 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 정공수송층과 발광층 사이에 전자차단층이 구비될 수 있다. 상기 전자차단층은 전술한 화학식 1의 화합물 또는 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 화학식 2의 화합물을 포함하는 발광층 외에 추가의 발광층을 포함할 수 있다. 이때, 발광층은 적색, 녹색 또는 청색을 발광할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 상기 발광 물질로는 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다.
상기 추가의 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.
상기 추가의 발광층의 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)와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F 2ppy) 2Irpic와 같은 인광 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자, PPV계 고분자와 같은 형광 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자수송층과 발광층 사이에 정공차단층이 구비될 수 있으며, 정공차단층에는 당 기술분야에 알려져 있는 재료가 사용될 수 있다.
상기 전자수송층은 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 전술한 화학식 3의 화합물, 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq 3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층으로의 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.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
[제조예]
제조예 1. 화합물 EBL-1의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000028
질소 분위기에서 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 (4-(triphenylsilyl)phenyl)boronic acid (6.34 g, 16.68 mmol), N-(4-bromophenyl)-N,9,9-triphenyl-9H-fluoren-2-amine (8.57 g, 15.17 mmol)을 테트라하이드로퓨란 240 ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 (120 ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (0.53 g, 0.46 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축시키고 에틸아세테이트 240 ml로 재결정하여 화합물 EBL-1 (8.89g, 71%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 821
제조예 2. 화합물 EBL-2의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000029
질소 분위기에서 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 N,N-비스(4-브로모페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민 (6.74 g, 12.23 mmol), (2-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)boronic acid (4.04 g, 14.07 mmol)을 테트라하이드로퓨란 240 ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 (120 ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (0.42 g, 0.37 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240 ml로 재결정하여 화합물 EBL-2 (6.11 g, 70%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 715
제조예 3. 화합물 EBL-3의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000030
질소 분위기에서 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 4'-브로모-N-(4-브로모페닐)-N-페닐-[1,1'-비페닐]-4-아민 (8.45 g, 22.06 mmol), (2-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)boronic acid (5.06 g, 17.64 mmol)을 테트라하이드로퓨란 240 ml에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액 (120 ml)을 첨가하고, 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 (0.53 g, 0.46 mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 ml로 재결정하여 화합물 EBL-3 (7.16 g, 63%)를 제조하였다.
MS[M+H] += 727
제조예 4. 화합물 HOST-2의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000031
질소 분위기 하에서 페닐브로마이드(phenylbromide) (1 eq)을 테트라하이드로퓨란(THF) 에 녹인 뒤 -78℃에서 n-BuLi (1.1 eq)을 천천히 적가하였다. 30분 후 2-나프틸안트라퀴논(chloroanthraquinone) (1 eq)를 첨가하였다. 상온까지 온도 상승 후 반응이 종결되면 에틸 아세테이트 (ethyl acetate)로 추출 후 물로 씻어 주었다. 페닐브로마이드(phenylbromide)를 이용해 이와 같은 방법을 한번 더 진행하였다. 반응 종료 후 에틸 아세테이트 (ethyl acetate)로 추출 후 물로 씻어 주었다. 에틸 아세테이트 (ethyl acetate)를 모두 증발 시키고 헥산 (hexane)을 이용하여 고체를 떨구어 2-나프탈렌-9,10-페닐-9,10-디하이드로안트라센-9,10-디올 (2-(naphthalen-1-yl)-9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol)을 50%의 수율로 얻었다. 2-나프탈렌-9,10-페닐-9,10-디하이드로안트라센-9,10-디올 (1 eq)과 KI (3 eq), NaPO 2H 2 (5 eq) 를 아세트산에 넣고 온도를 올려 환류시켰다. 반응 종료 후 과량의 물을 부어 생성된 고체를 필터하였다. 에틸 아세테이트 (ethyl acetate)로 추출 후 물로 씻어 준 뒤, 톨루엔으로 재결정 하면 HOST-2를 70%의 수율로 얻었다. [cal. m/s: 456.19, exp. m/s (M+) 456.5]
제조예 5. 화합물 HOST-3의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000032
9-(naphthalen-1-yl)-10-(naphthalen-2-yl)anthracene (20 g), Trifluoromethanesulfonic acid (2 g, 0.1 v)을 C6D6 (500 ml, 25 v)에 넣고 70℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 D 2O (60 ml)를 넣고 30분 교반한 뒤 트리메틸아민 (trimethylamine) (6 ml)를 적가하였다. 반응액을 분액 깔대기에 옮기고, 물과 톨루엔으로 추출하였다. 추출액을 MgSO 4로 건조 후, 에틸아세테이트로 재결정하여 HOST-3을 64%의 수율로 수득하였다. [cal. m/s: 430.55, exp. m/s (M+) 448 ~ 452 (중수소 치환 특성상 분자량이 분포로 나타남)]
제조예 6. 화합물 ETL-1의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000033
질소 분위기에서 ETL-1-A (12 g, 21.4 mmol)와 ETL-1-B (5.5 g, 21.4 mmol)를 테트라하이드로 퓨란 240 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이후 포타슘카보네이트 (8.9 g, 64.1 mmol)를 물 9 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (0.7 g, 0.6 mmol)을 투입하였다. 3시간 반응 후 상온으로 식인 후 유기층과 물층을 분리 후 유기층을 증류하였다. 이를 다시클로로포름 20배 262 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 ETL-1 (9.8g, 수율 75%)을 제조하였다.
MS [M+H] + = 613
제조예 7. 화합물 ETL-2의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000034
상기 화학식 ETL-2-P1-A로 표시되는 화합물 (20 g, 44.9 mmol)과 시안화아연(Zinc cyanide) 화합물 (2.6 g, 22.4 mmol)을 디메틸아세트아미드 (200 mL)에 완전히 녹인 후, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (1.6 g, 1.34 mmol)을 넣은 후, 2시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 물 200 ml를 투입 후, 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 에탄올 및 물로 각각 2번씩 세척하여 상기 화학식 ETL-2-P1으로 표시되는 화합물 (14.1 g, 수율 80%)을 제조하였다.
MS [M+H] + = 392
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000035
질소 분위기에서 ETL-2-P1 (20 g, 51 mmol)와 비스(피나콜라토)디보론 (20.2 g, 51 mmol)를 Diox 400 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이 후 제3인산칼륨 (32.5 g, 153.1 mmol)를 투입하고 충분히 교반한 후 디벤질리덴아세톤팔라듐 (0.9 g, 1.5 mmol) 및 트리시클로헥실포스핀 (0.9 g, 3.1 mmol)을 투입하였다. 6시간 반응 후 상온으로 식인 후 유기층을 필터처리하여 염을 제거한 후 걸러진 유기층을 증류하였다. 이를 다시 클로로포름 10 배 247 mL에 투입하여 녹이고, 물로 2회 세척 후에 유기층을 분리하여, 무수황산마그네슘을 넣고 교반한 후 여과하여 여액을 감압 증류하였다. 농축한 화합물을 클로로포름과 에탄올재결정을 통해 흰색의 고체 화합물 ETL-2-P2 (12.6 g, 수율 51%)을 제조하였다.
MS [M+H] + = 484
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000036
질소 분위기에서 ETL-2-P2 (12 g, 24.8 mmol)와 ETL-2-B (9.6 g, 24.8 mmol)를 테트라하이드로퓨란 240 ml에 넣고 교반 및 환류하였다. 이후 포타슘카보네이트 (10.3 g, 74.5 mmol)를 물 10 ml에 녹여 투입하고 충분히 교반한 후 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (0.9 g, 0.7 mmol)을 투입하였다. 1시간 반응 후 상온으로 식인 후 유기층과 물층을 분리 후 유기층을 증류하였다. 이를 다시클로로포름 20배 330 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 ETL-2 (10.1 g, 수율 61%)을 제조하였다.
MS [M+H] + = 665
제조예 8. 화합물 ETL-3의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000037
상기 각 출발물질을 이용한 것을 제외하고는, 제조예 6의 ETL-1의 제조방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ETL-3으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS[M+H] + = 741
제조예 9. 화합물 ETL-4의 제조
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000038
상기 각 출발물질을 이용한 것을 제외하고는, 제조예 6의 ETL-1의 제조방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ETL-4로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS[M+H] + = 741
[실험예]
[비교예 1]
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 필러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 질소플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HT1 화합물 및 HI1 화합물을 100:6의 중량비(HT1:HI1), 100Å의 두께로 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에, 하기 HT1 화합물을 1,100Å의 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 위에, 앞서 제조한 EBL-1 화합물을 50Å의 두께로 진공 증착하여 전자차단층을 형성하였다. 상기 전자차단층 위에, HOST-1 화합물 및 하기 BD 화합물을 96:4의 중량비(HOST-1:BD), 200Å의 두께로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에, 하기 HBL 화합물을 50Å의 두께로 진공 증착하여 정공차단층을 형성하였다. 상기 정공차단층 위에, 앞서 제조한 ETL-1 화합물 및 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 310Å의 두께로 진공 증착하여 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 위에, 마그네슘과 은을 9:1의 중량비(마그네슘:은), 120Å의 두께로 증착한 후, 1,000Å 두께의 알루비늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 은(Ag)은 0.1 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 5 x 10 -8 ~ 1 x 10 -7 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000039
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000040
Figure PCTKR2021001961-appb-img-000041
[비교예 2 내지 9 및 실시예 1 내지 12]
상기 비교예 1에서 EBL-1, HOST-1 및 ETL-1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 비교예 1 내지 9 및 실시예 1 내지 12에서 제조한 유기 발광 소자에 대해 10 mA/cm 2의 전류 밀도에서 효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 구조 / 재료 Cd/A
전자차단층 발광층 전자수송층
비교예 1 EBL-1 HOST-1 ETL-1 6.92
비교예 2 EBL-1 HOST-2 ETL-1 7.49
비교예 3 EBL-2 HOST-2 ETL-1 7.28
비교예 4 EBL-3 HOST-2 ETL-1 7.39
비교예 5 EBL-1 HOST-1 ETL-5 6.64
비교예 6 EBL-1 HOST-2 ETL-6 6.6
비교예 7 EBL-2 HOST-1 ETL-1 6.52
비교예 8 EBL-2 HOST-1 ETL-3 7.09
비교예 9 EBL-1 HOST-1 ETL-4 7.34
실시예 1 EBL-2 HOST-2 ETL-2 8.02
실시예 2 EBL-2 HOST-2 ETL-3 8.04
실시예 3 EBL-2 HOST-2 ETL-4 7.74
실시예 4 EBL-2 HOST-3 ETL-2 7.99
실시예 5 EBL-2 HOST-3 ETL-3 8
실시예 6 EBL-3 HOST-2 ETL-2 8.14
실시예 7 EBL-3 HOST-2 ETL-3 8.15
실시예 8 EBL-3 HOST-2 ETL-4 7.84
실시예 9 EBL-3 HOST-3 ETL-2 8.2
실시예 10 EBL-3 HOST-3 ETL-3 8.2
실시예 11 EBL-3 HOST-3 ETL-4 7.84
실시예 12 EBL-3 HOST-4 ETL-2 8.12
상기 표 1의 실험결과로부터, 본 발명의 실시예 1 내지 12의 소자가 전자차단층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 본원 화학식 1 내지 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 9 보다 우수한 효율을 갖는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 비교예 1 및 5는 본원 화학식 1 내지 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않으며, 비교예 2는 본원 화학식 1 및 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않고, 비교예 3 및 4는 본원 화학식 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않으며, 비교예 6은 본원 화학식 1 및 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않고, 비교예 7은 본원 화학식 2 및 3과 대응되는 화합물을 포함하지 않으며, 비교예 8은 본원 화학식 2와 대응되는 화합물을 포함하지 않고, 비교예 9는 본원 화학식 1 및 2와 대응되는 화합물을 포함하지 않는다. 본원 실시예 1 내지 12가 비교예 1 내지 9에 비해, 소자의 효율이 높음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 양극;
    음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이에 구비되고 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층;
    상기 양극과 상기 발광층 사이에 구비되고 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 유기물층; 및
    상기 발광층과 상기 음극 사이에 구비되고 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000042
    상기 화학식 1에 있어서,
    L1 및 L2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
    R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이거나, 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
    R9 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이며,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000043
    상기 화학식 2에 있어서,
    L101 및 L102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 알킬렌기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    Ar101, Ar102 및 R101 내지 R108은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이며,
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000044
    상기 화학식 3에 있어서,
    Z는 O 또는 S이고,
    R201 내지 R204는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    m1 내지 m4는 각각 0 내지 3의 정수이고, m1 내지 m4가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
    Ar201 및 Ar202는 서로 같거나 상이하고, Ar201 및 Ar202 중 1 이상은 -L201-CN이며, 나머지는 수소이며,
    L201은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    Ar203 및 Ar204는 서로 같거나 상이하고, Ar203 및 Ar204 중 1 이상은 하기 화학식 A-1로 표시되며, 나머지는 수소이며,
    [화학식 A-1]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000045
    상기 화학식 A-1에 있어서,
    X1 내지 X3은 각각 N 또는 CY3이고, X1 내지 X3 중 2 이상이 N이며,
    Y1 내지 Y3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄화수소고리기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    L202는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이며,
    * 는 결합위치를 의미한다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000046
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000047
    [화학식 1-3]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000048
    [화학식 1-4]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000049
    상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
    R9 내지 R16, L1, L2, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 1과 같고,
    Q1 내지 Q4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이며,
    n1은 0 내지 8의 정수이고, n2 내지 n4는 각각 0 내지 10의 정수이며,
    n1 내지 n4가 각각 2 이상인 경우, 괄호 내의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 3-1]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000050
    [화학식 3-2]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000051
    [화학식 3-3]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000052
    [화학식 3-4]
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000053
    상기 화학식 3-1 내지 3-4에 있어서,
    Z, R201 내지 R204, m1 내지 m4, L201, L202, X1 내지 X3, Y1 및 Y2의 정의는 화학식 3과 같다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000054
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000055
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000056
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000057
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000058
    .
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000059
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000060
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000061
    .
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화합물들 중 선택되는 어느 하나인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021001961-appb-img-000062
    .
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 양극과 상기 제1 유기물층 사이에 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 유기물층은 발광층과 인접하는 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 발광층과 상기 제2 유기물층 사이에 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 발광층은 도펀트를 더 포함하는 유기 발광 소자.
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