WO2022055092A1 - 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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WO2022055092A1
WO2022055092A1 PCT/KR2021/008173 KR2021008173W WO2022055092A1 WO 2022055092 A1 WO2022055092 A1 WO 2022055092A1 KR 2021008173 W KR2021008173 W KR 2021008173W WO 2022055092 A1 WO2022055092 A1 WO 2022055092A1
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WO
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group
substituted
unsubstituted
light emitting
compound
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/008173
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English (en)
French (fr)
Inventor
김진주
문현진
홍성길
차용범
조우진
이성재
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • H10K50/181—Electron blocking layers

Definitions

  • the present invention relates to a novel compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon in which electric energy is converted into light energy using an organic material.
  • the organic light emitting device using the organic light emitting phenomenon has a wide viewing angle, excellent contrast, fast response time, and excellent luminance, driving voltage, and response speed characteristics, and thus many studies are being conducted.
  • An organic light emitting device generally has a structure including an anode and a cathode and an organic material layer between the anode and the cathode.
  • the organic 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.
  • a voltage when a voltage is applied between the two electrodes, holes are injected into the organic material layer from the anode and electrons from the cathode are injected into the organic material layer. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and the excitons When it falls back to the ground state, it lights up.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2000-0051826
  • the present invention relates to a novel compound and an organic light emitting device comprising the same.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • Ar 1 is substituted or unsubstituted naphthyl
  • L 1 is phenylene, biphenyldiyl, or naphthalenediyl
  • R 1 to R 3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; cyano; substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl; substituted or unsubstituted C 3-60 cycloalkyl; substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroaryl comprising any one or more selected from the group consisting of N, O and S,
  • a1 and a2 are each independently an integer of 0 to 5
  • a3 is an integer from 0 to 4.
  • the present invention provides the following organic light emitting device:
  • anode cathode; a light emitting layer between the anode and the cathode; and an electron suppression layer between the anode and the light emitting layer,
  • the electron-blocking layer includes a compound represented by the following formula (1),
  • the light emitting layer comprising a compound represented by the following formula (2),
  • Ar 1 is substituted or unsubstituted naphthyl
  • L 1 is phenylene, biphenyldiyl, or naphthalenediyl
  • R 1 to R 3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; cyano; substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl; substituted or unsubstituted C 3-60 cycloalkyl; substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroaryl comprising any one or more selected from the group consisting of N, O and S,
  • a1 and a2 are each independently an integer of 0 to 5
  • a3 is an integer from 0 to 4,
  • Ar 2 and Ar 3 are each independently, substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroaryl comprising any one or more selected from the group consisting of N, O and S,
  • L 2 and L 3 are each independently, a single bond; substituted or unsubstituted C 6-60 arylene; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroarylene comprising any one or more selected from the group consisting of N, O and S,
  • R 4 is hydrogen; heavy hydrogen; cyano; substituted or unsubstituted C 1-60 alkyl; substituted or unsubstituted C 3-60 cycloalkyl; substituted or unsubstituted C 6-60 aryl; Or substituted or unsubstituted C 2-60 heteroaryl comprising any one or more selected from the group consisting of N, O and S,
  • a4 is an integer from 0 to 8;
  • the compound represented by Chemical Formula 1 described above may be used as a material for the organic material layer of the organic light emitting device, and may improve efficiency, low driving voltage, and/or lifespan characteristics in the organic light emitting device.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 described above may be used as a hole injection, hole transport, or electron suppression material.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting device including a substrate 1 , an anode 2 , an electron suppression layer 3 , a light emitting layer 4 , and a cathode 5 .
  • FIG. 2 shows a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 6, a hole transport layer 7, an electron suppression layer 3, a light emitting layer 4, an electron transport layer 8, an electron injection layer 9 ) and an example of an organic light emitting device composed of a cathode (5).
  • Figure 3 is a substrate (1), anode (2), hole injection layer (6), hole transport layer (7), electron blocking layer (3), light emitting layer (4), hole blocking layer (10) electron transport layer (8) , an example of an organic light emitting device comprising an electron injection layer 9 and a cathode 5 is shown.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; halogen group; nitrile group; nitro group; hydroxyl group; carbonyl group; ester group; imid; amino group; a phosphine oxide group; alkoxy group; aryloxy group; alkyl thiooxy group; arylthioxy group; an alkyl sulfoxy group; arylsulfoxy group; silyl group; boron group; an alkyl group; cycloalkyl group; alkenyl group; aryl group; aralkyl group; aralkenyl group; an alkylaryl group; an alkylamine group; an aralkylamine group; heteroarylamine group; arylamine group; an arylphosphine group; Or N, O, and S atom means that it is substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of a heterocycl
  • 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, and may be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are connected.
  • the number of carbon atoms in the carbonyl group is not particularly limited, but preferably 1 to 40 carbon atoms. Specifically, it may be a substituent having the following structure, but is not limited thereto.
  • oxygen of the ester group may be substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a substituent of the following structural formula, but is not limited thereto.
  • the number of carbon atoms of the imide group is not particularly limited, but it is preferably from 1 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a substituent having the following structure, but is not limited thereto.
  • the silyl group specifically includes a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a vinyldimethylsilyl group, a propyldimethylsilyl group, a triphenylsilyl group, a diphenylsilyl group, a phenylsilyl group, and the like.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the boron group specifically includes, but is not limited to, a trimethylboron group, a triethylboron group, a t-butyldimethylboron group, a triphenylboron group, a phenylboron group, and the like.
  • examples of the halogen group include 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 40. According to an exemplary embodiment, the number of carbon atoms in the alkyl group is 1 to 20. According to another exemplary embodiment, the number of carbon atoms in the alkyl group is 1 to 10. According to another exemplary embodiment, the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group 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, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl
  • the alkenyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 40. According to an exemplary embodiment, the carbon number of the alkenyl group is 2 to 20. According to another exemplary embodiment, the carbon number of the alkenyl group is 2 to 10. According to another exemplary embodiment, the alkenyl group has 2 to 6 carbon atoms.
  • Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 3-methyl-1- Butenyl, 1,3-butadienyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, 2,2-diphenylvinyl-1-yl, 2-phenyl-2-( Naphthyl-1-yl)vinyl-1-yl, 2,2-bis(diphenyl-1-yl)vinyl-1-yl, stilbenyl group, styrenyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, and according to an exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 30 carbon atoms. According to another exemplary embodiment, the carbon number of the cycloalkyl group is 3 to 20. According to another exemplary embodiment, the cycloalkyl group has 3 to 6 carbon atoms.
  • the aryl group is not particularly limited, but preferably has 6 to 60 carbon atoms, and may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group. According to an exemplary embodiment, the carbon number of the aryl group is 6 to 30. According to an exemplary embodiment, the carbon number of the aryl group is 6 to 20.
  • the aryl group may be a monocyclic aryl group, such as a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group, but is not limited thereto.
  • 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 two substituents may be bonded to each other to form a spiro structure.
  • the fluorenyl group is substituted, etc. can be
  • the present invention is not limited thereto.
  • the heterocyclic group is a heterocyclic group including at least one of O, N, Si and S as a heterogeneous element, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but it is preferably from 2 to 60 carbon atoms.
  • heterocyclic 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 triazole group, a pyridyl group, a bipyridyl group, a pyrimidyl group, a triazine group, an acridyl group , pyridazine group, pyrazinyl group, quinolinyl group, quinazoline group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, pyrido pyrimidinyl group, pyrido pyrazinyl group, pyrazino pyrazinyl group, isoquinoline group, indole group , carbazole group, benzoxazole group, benzoimidazole group, benzothiazole group, benzocarbazole group, benzothioph
  • the aryl group in the aralkyl group, the aralkenyl group, the alkylaryl group, and the arylamine group is the same as the example of the aryl group described above.
  • the alkyl group among the aralkyl group, the alkylaryl group, and the alkylamine group is the same as the example of the above-described alkyl group.
  • the description of the heterocyclic group described above for heteroaryl among heteroarylamines may be applied.
  • the alkenyl group among the aralkenyl groups is the same as the above-described examples of the alkenyl group.
  • the description of the above-described aryl group may be applied, except that arylene is a divalent group.
  • the description of the above-described heterocyclic group may be applied, except that heteroarylene is a divalent group.
  • the hydrocarbon ring is not a monovalent group, and the description of the above-described aryl group or cycloalkyl group may be applied, except that it is formed by combining two substituents.
  • the heterocyclic group is not a monovalent group, and the description of the above-described heterocyclic group may be applied, except that it is formed by combining two substituents.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1 above.
  • Ar 1 may be naphthyl unsubstituted or substituted with phenyl, biphenylyl, or naphthyl. More preferably, Ar 1 may be any one selected from the group consisting of:
  • L 1 may be any one selected from the group consisting of:
  • L 1 may be any one selected from the group consisting of:
  • R 1 to R 3 are each independently hydrogen; heavy hydrogen; substituted or unsubstituted C 1-10 alkyl; substituted or unsubstituted C 6-20 aryl; Or it may be a C 2-20 heteroaryl comprising at least one selected from the group consisting of substituted or unsubstituted N, O and S,
  • R 1 to R 3 may each independently be hydrogen or deuterium.
  • a3 may be 0.
  • the compound represented by Formula 1 may be prepared by, for example, a preparation method as in Scheme 1 below, and other compounds may be prepared similarly.
  • Ar 1 , L 1 , R 1 to R 3 and a1 to a3 are as defined in Formula 1 above, and X 1 is halogen, preferably X 1 is chloro or bromo.
  • Scheme 1 is an amine substitution reaction, preferably performed in the presence of a palladium catalyst and a base, and the reactor for the amine substitution reaction can be changed as known in the art.
  • the manufacturing method may be more specific in Preparation Examples to be described later.
  • the anode and cathode used in the present invention mean electrodes used in an organic light emitting device.
  • anode material a material having a large work function is generally preferred so that holes can be smoothly injected into the organic material layer.
  • the anode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold, or alloys thereof; metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); combinations of metals and oxides such as ZnO:Al 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 material is preferably a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • the anode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead, or alloys thereof; and a multi-layered material such as LiF/Al or LiO 2 /Al, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting diode according to the present invention may include an electron blocking layer between the anode and a light emitting layer to be described later.
  • the electron blocking layer is a layer interposed between the hole transport layer and the emission layer to prevent electrons injected from the cathode from passing to the hole transport layer without recombination in the emission layer, and is also called an electron blocking layer.
  • a material having an electron affinity lower than that of the electron transport layer is preferable for the electron blocking layer, and in the present invention, the compound represented by Formula 1 is included as the electron blocking layer material.
  • the light emitting layer used in the present invention refers to a layer capable of emitting light in the visible ray region by combining holes and electrons transferred from the anode and the cathode.
  • the emission layer includes a host material and a dopant material, and in the present invention, the compound represented by Formula 2 is included as a host.
  • Ar 2 and Ar 3 are each independently selected from substituted or unsubstituted C 6-20 aryl; Or it may be C 2-20 heteroaryl including at least one selected from the group consisting of substituted or unsubstituted N, O and S, more preferably, Ar 2 and Ar 3 are each independently, phenyl , biphenylyl, naphthyl, phenanthrenyl, dibenzofuranyl, dibenzothiophenyl, benzonaphthofuranyl, benzonaphthothiophenyl, or may be, wherein Ar 2 and Ar 3 may each independently be unsubstituted or substituted with one or more deuterium.
  • Ar 2 and Ar 3 are each independently phenyl, biphenylyl, naphthyl, phenanthrenyl, dibenzofuranyl, dibenzothiophenyl, benzo[b]naphtho[2 ,3-d] furanyl, benzo [b] naphtho [2,3-d] thiophenyl, or may be, wherein Ar 2 and Ar 3 may each independently be unsubstituted or substituted with one or more deuterium.
  • L 2 and L 3 are each independently a single bond; substituted or unsubstituted C 6-20 arylene; Or it may be a C 2-20 heteroarylene comprising at least one selected from the group consisting of substituted or unsubstituted N, O and S, and more preferably, L 2 and L 3 are each independently, single bond, or phenylene, wherein the phenylene may be unsubstituted or substituted with one or more deuterium.
  • R 4 is hydrogen; heavy hydrogen; substituted or unsubstituted C 1-10 alkyl; substituted or unsubstituted C 6-20 aryl; Or it may be a C 2-20 heteroaryl comprising at least one selected from the group consisting of substituted or unsubstituted N, O and S, more preferably, R 4 is hydrogen, deuterium, phenyl, or naph tyl, and the phenyl or naphthyl may be unsubstituted or substituted with one or more deuterium.
  • the deuterium substitution ratio of Formula 2 is 30 to 100%.
  • the 'deuterium substitution rate' refers to the number of substituted deuterium relative to the total number of hydrogens that may exist in Formula 2 above.
  • the deuterium substitution rate of Formula 2 is 35% or more, 40% or more, 45% or more, 50% or more, 55% or more, 60% or more, 99% or less, 98% or less, 97% or less, 96% or less, 95% or less, 94% or less, 93% or less, or 92% or less.
  • the compound represented by Formula 2 may be prepared by, for example, a preparation method as shown in Scheme 2 below, and other compounds may be prepared similarly.
  • Ar 2 , Ar 3 , L 2 , L 3 , R 4 and a4 are as defined in Formula 2 above, X 2 is halogen, and preferably X 2 is chloro or bromo.
  • the Suzuki coupling reaction in Scheme 2 is preferably performed in the presence of a palladium catalyst and a base, and the reactor for the Suzuki coupling reaction can be changed as known in the art.
  • the manufacturing method may be more specific in Preparation Examples to be described later.
  • the dopant material is not particularly limited as long as it is a material used in an organic light emitting device.
  • examples include an aromatic amine derivative, a strylamine compound, a boron complex, a fluoranthene compound, and a metal complex.
  • the aromatic amine derivative is a condensed aromatic ring derivative having a substituted or unsubstituted arylamino group, and includes pyrene, anthracene, chrysene, periflanthene, and the like, having an arylamino group.
  • styrylamine compound a substituted or unsubstituted It is a compound in which at least one arylvinyl group is substituted in the arylamine, and one or two or more substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamino group are substituted or unsubstituted.
  • substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamino group are substituted or unsubstituted.
  • the metal complex include, but are not limited to, an iridium complex and a platinum complex.
  • the organic light emitting diode according to the present invention may include a hole transport layer between the electron blocking layer and the anode.
  • the hole transport layer is a layer that receives holes from the hole injection layer and transports them to the light emitting layer.
  • the hole transport material 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.
  • the organic light emitting diode according to the present invention may further include a hole injection layer between the anode and the hole transport layer, if necessary.
  • the hole injection layer is a layer for injecting holes from the electrode, and as a hole injection material, it has the ability to transport holes, so it has a hole injection effect at the anode, an excellent hole injection effect on the light emitting layer or the light emitting material, and is produced in the light emitting layer
  • a compound which prevents the movement of excitons to the electron injection layer or the electron injection material and is excellent in the ability to form a thin film is preferable.
  • the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the hole injection material is between the work function of the positive electrode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • the hole injection material examples include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organic material, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic material, quinacridone-based organic material, and perylene-based organic material. of organic substances, anthraquinones, polyaniline and polythiophene-based conductive polymers, and the like, but are not limited thereto.
  • the organic light emitting device may include an electron transport layer between the light emitting layer and the cathode.
  • the electron transport layer is a layer that receives electrons from the electron injection layer formed on the cathode or the cathode, transports electrons to the light emitting layer, and suppresses the transfer of holes in the light emitting layer.
  • an electron transport material electrons are well injected from the cathode
  • a material that can receive and transfer to the light emitting layer a material with high electron mobility is suitable.
  • the electron transport material include an 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 transport layer may be used with any desired cathode material as used in accordance with the prior art.
  • suitable cathode materials are conventional materials having a low work function and followed by a layer of aluminum or silver. Specifically cesium, barium, calcium, ytterbium and samarium, followed in each case by an aluminum layer or a silver layer.
  • the organic light emitting diode according to the present invention may further include an electron injection layer between the electron transport layer and the cathode, if necessary.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from the electrode, 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, and hole injection of excitons generated in the light emitting layer. It is preferable to use a compound which prevents movement to a layer and is excellent in the ability to form a thin film.
  • the material that can be used as the electron injection layer include fluorenone, anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preole nylidene methane, anthrone and the like, derivatives thereof, metal complex compounds, nitrogen-containing 5-membered ring derivatives, and the like, 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.
  • FIG. 1 shows an example of an organic light emitting device including a substrate 1 , an anode 2 , an electron suppression layer 3 , a light emitting layer 4 , and a cathode 5 .
  • FIG. 2 shows the substrate 1, the anode 2, the hole injection layer 6, the hole transport layer 7, the electron suppression layer 3, the light emitting layer 4, the electron transport layer 8, the electron injection layer.
  • An example of an organic light emitting device comprising (9) and a cathode (5) is shown.
  • Figure 3 is a substrate (1), anode (2), hole injection layer (6), hole transport layer (7), electron blocking layer (3), light emitting layer (4), hole blocking layer (10) electron transport layer (8) , an example of an organic light emitting device comprising an electron injection layer 9 and a cathode 5 is shown.
  • the organic light emitting device may be manufactured by sequentially stacking the above-described components. 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 an alloy thereof is deposited on a substrate to form an anode And, after forming each of the above-mentioned layers thereon, it can be prepared by depositing a material that can be used as a cathode thereon.
  • PVD physical vapor deposition
  • an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing the anode material on the substrate in the reverse order of the above-described configuration from the cathode material (WO 2003/012890).
  • the light emitting layer may be formed by a solution coating method as well as a vacuum deposition method for the host and dopant.
  • the solution coating method refers to spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spray method, roll coating, and the like, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting device according to the present invention may be a bottom emission device, a top emission device, or a double-sided light emitting device, and in particular, may be a bottom light emitting device requiring relatively high luminous efficiency.
  • a glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) to a thickness of 1000 ⁇ 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, and after drying, it was transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was transported to a vacuum evaporator.
  • a hole injection layer was formed by thermal vacuum deposition of the following compound HT1 and the following compound HI1 to a thickness of 100 ⁇ in a ratio of 98:2 (molar ratio) on the prepared anode, ITO transparent electrode.
  • Compound HT1 was vacuum-deposited to a thickness of 1150 ⁇ on the hole injection layer to form a hole transport layer.
  • the previously prepared compound 1-1 to a film thickness of 50 ⁇ was vacuum-deposited to form an electron blocking layer.
  • the compound 2-1 and the compound BD prepared above to a thickness of 200 ⁇ were vacuum-deposited in a weight ratio of 25:1 to form a light emitting layer.
  • a hole blocking layer was formed by vacuum-depositing the following compound HB1 to a thickness of 50 ⁇ on the light emitting layer. Then, the following compound ET1 and the following compound LiQ were vacuum-deposited in a weight ratio of 1:1 on the hole blocking layer to form an electron injection and transport layer to a thickness of 310 ⁇ .
  • a cathode was formed by sequentially depositing lithium fluoride (LiF) to a thickness of 12 ⁇ and aluminum to a thickness of 1000 ⁇ on the electron injection and transport layer.
  • the deposition rate of organic material was maintained at 0.4 ⁇ 0.7 ⁇ /sec
  • the deposition rate of lithium fluoride of the negative electrode was maintained at 0.3 ⁇ /sec
  • the deposition rate of aluminum was maintained at 2 ⁇ /sec
  • the vacuum degree during deposition was 2 * 10
  • an organic light emitting diode was manufactured.
  • An organic light emitting diode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the compounds shown in Table 1 were used instead of Compound 1-1 and/or Compound 2-1 in Example 1.
  • An organic light emitting diode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the compounds shown in Table 1 were used instead of Compound 1-1 and/or Compound 2-1 in Example 1.
  • the structures of compounds EB1, EB2 and BH1 used in Table 1 below are as follows.
  • T95 denotes a time required for the luminance to decrease from the initial luminance (1600 nit) to 95%.
  • Example 2 compound 1-1 compound 2-2 3.44 6.66 (0.143, 0.045) 214
  • Example 4 compound 1-1 compound 2-4 3.51 6.57 (0.142, 0.047) 230
  • Example 10 compound 1-3 compound 2-1 3.64 6.65 (0.143, 0.046) 208
  • Example 10 1-3 compound 2-1 3.64 6.65 (0.143, 0.046) 208
  • the organic light emitting device using the compound represented by Formula 1 of the present invention as the electron suppression layer and the compound represented by Formula 2 as the host of the light emitting layer exhibited excellent characteristics in terms of stability.
  • Substrate 2 Anode

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2020년 9월 8일자 한국 특허 출원 제10-2020-0114812호 및 2021년 6월 28일자 한국 특허 출원 제10-2021-0083730호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 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 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 한국특허 공개번호 제10-2000-0051826호
본 발명은 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
Ar1은 치환 또는 비치환된 나프틸이고,
L1은 페닐렌, 비페닐디일, 또는 나프탈렌디일이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로, 0 내지 5인 정수이고,
a3는 0 내지 4인 정수이다.
또한, 본 발명은 하기 유기 발광 소자를 제공한다:
양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이의 발광층; 및 상기 양극과 발광층 사이의 전자억제층을 포함하고,
상기 전자억제층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
상기 발광층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
유기 발광 소자:
[화학식 1]
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000002
상기 화학식 1에서,
Ar1은 치환 또는 비치환된 나프틸이고,
L1은 페닐렌, 비페닐디일, 또는 나프탈렌디일이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
a1 및 a2는 각각 독립적으로, 0 내지 5인 정수이고,
a3는 0 내지 4인 정수이고,
[화학식 2]
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000003
상기 화학식 2에서,
Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
R4는 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
a4는 0 내지 8인 정수이다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있으며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입, 정공수송, 또는 전자억제 재료로 사용될 수 있다.
도 1은, 기판(1), 양극(2), 전자억제층(3), 발광층(4) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(6), 정공수송층(7), 전자억제층(3), 발광층(4), 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(6), 정공수송층(7), 전자억제층(3), 발광층(4), 정공저지층(10) 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 명세서에서,
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000004
또는
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000005
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 치환기가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000006
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 치환기가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000007
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 치환기가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000008
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 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, 사이클로펜틸메틸, 사이클로헥틸메틸, 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 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 사이클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 사이클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 3-메틸사이클로펜틸, 2,3-디메틸사이클로펜틸, 사이클로헥실, 3-메틸사이클로헥실, 4-메틸사이클로헥실, 2,3-디메틸사이클로헥실, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실, 4-tert-부틸사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000009
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아르알킬기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민 중 헤테로아릴은 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기의 예시와 같다. 본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 탄화수소 고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 아릴기 또는 사이클로알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 1가기가 아니고, 2개의 치환기가 결합하여 형성한 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
화합물
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
바람직하게는, Ar1은 비치환되거나 페닐, 비페닐릴, 또는 나프틸로 치환된 나프틸일 수 있다. 보다 바람직하게는 Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000010
.
바람직하게는, L1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000011
.
보다 바람직하게는, L1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000012
.
바람직하게는, R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1-10 알킬; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있고,
보다 바람직하게는, R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
바람직하게는, a3는 0일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 하기와 같다:
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000013
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000014
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000015
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000016
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000017
.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 1과 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000018
상기 반응식 1에서, Ar1, L1, R1 내지 R3 및 a1 내지 a3는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, X1은 할로겐이고, 바람직하게는 X1은 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 1은 아민 치환 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 아민 치환 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
양극 및 음극
본 발명에서 사용되는 양극 및 음극은, 유기 발광 소자에서 사용되는 전극을 의미한다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2: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 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 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 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
전자억제층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 양극과 후술할 발광층 사이에 전자억제층을 포함할 수 있다.
전자억제층은, 음극에서 주입된 전자가 발광층에서 재결합되지 않고 정공수송층으로 넘어가는 것을 방지하기 위해 정공수송층과 발광층의 사이에 두는 층으로, 전자저지층으로 불리기도 한다. 일반적으로, 전자억제층에는 전자수송층보다 전자 친화력이 작은 물질이 바람직하며, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자억제층 물질로 포함한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대한 설명은 상술한 것으로 갈음한다.
발광층
본 발명에서 사용되는 발광층은, 양극과 음극으로부터 전달받은 정공과 전자를 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 층을 의미한다. 일반적으로, 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하며, 본 발명에는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 호스트로 포함한다.
바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있고, 보다 바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 벤조나프토퓨라닐, 벤조나프토티오페닐, 또는
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000019
일 수 있고, 여기서 Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환될 수 있다. 가장 바람직하게는, 바람직하게는, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 벤조[b]나프토[2,3-d]퓨라닐, 벤조[b]나프토[2,3-d]티오페닐, 또는
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000020
일 수 있고, 여기서 Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환될 수 있다.
바람직하게는, L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴렌일 수 있고, 보다 바람직하게는, L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합, 또는 페닐렌일 수 있고, 상기 페닐렌은 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환될 수 있다.
바람직하게는, R4는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 C1-10 알킬; 치환 또는 비치환된 C6-20 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있고, 보다 바람직하게는, R4는 수소, 중수소, 페닐, 또는 나프틸일 수 있고, 상기 페닐 또는 나프틸은 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2의 중수소 치환율은 30 내지 100%이다. 상기 ‘중수소 치환율’이란, 상기 화학식 2에 존재할 수 있는 수소의 총 개수 대비 치환된 중수소의 개수를 의미한다. 바람직하게는, 바람직하게는, 상기 화학식 2의 중수소 치환율은 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상이고, 99% 이하, 98% 이하, 97% 이하, 96% 이하, 95% 이하, 94% 이하, 93% 이하, 또는 92 % 이하이다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 하기와 같다:
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000021
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Figure PCTKR2021008173-appb-img-000023
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Figure PCTKR2021008173-appb-img-000027
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000028
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000029
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000030
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000031
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000032
.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 2와 같은 제조 방법으로 제조할 수 있으며, 그 외 나머지 화합물도 유사하게 제조할 수 있다.
[반응식 2]
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000033
상기 반응식 2에서, Ar2, Ar3, L2, L3, R4 및 a4는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같으며, X2는 할로겐이고, 바람직하게는 X2는 클로로 또는 브로모이다.
상기 반응식 2는 스즈키 커플링 반응으로서, 팔라듐 촉매와 염기 존재 하에 수행하는 것이 바람직하며, 스즈키 커플링 반응을 위한 반응기는 당업계에 알려진 바에 따라 변경이 가능하다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
상기 도펀트 재료로는 유기 발광 소자에 사용되는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 사이클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
정공수송층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 전자억제층과 양극 사이에 정공수송층을 포함할 수 있다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
상기 정공 수송 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
정공주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 필요에 따라 상기 양극과 정공수송층 사이에 정공주입층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 또한, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물 층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다.
정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 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.
전자수송층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 음극 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다.
상기 전자수송층은, 음극 또는 음극 상에 형성된 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하고, 또한 발광층에서 정공이 전달되는 것을 억제하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다.
상기 전자 수송 물질의 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
전자주입층
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 필요에 따라 상기 전자수송층과 음극 사이에 전자주입층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전자주입층으로 사용될 수 있는 물질의 구체적인 예로는, 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 질소 함유 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.
유기 발광 소자
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 구조를 도 1 내지 도 3에 예시하였다. 도 1은, 기판(1), 양극(2), 전자억제층(3), 발광층(4) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 또한, 도 2는, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(6), 정공수송층(7), 전자억제층(3), 발광층(4), 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 도 3은, 기판(1), 양극(2), 정공주입층(6), 정공수송층(7), 전자억제층(3), 발광층(4), 정공저지층(10) 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 음극(5)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상술한 구성을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 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 상술한 각 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 상술한 구성의 역순으로 양극 물질까지 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다(WO 2003/012890). 또한, 발광층은 호스트 및 도펀트를 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 배면 발광(bottom emission) 소자, 전면 발광(top emission) 소자, 또는 양면 발광 소자일 수 있으며, 특히 상대적으로 높은 발광 효율이 요구되는 배면 발광 소자일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
제조예 1
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000034
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 a(15 g, 37.75 mmol), 및 화합물 b(14.30 g, 38.51 mmol)을 toluene 200 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.07 g, 52.86 mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)(0.096 g, 0.19 mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 toluene을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240 mL으로 재결정하여 화합물 1-1(23.89 g, 수율: 92 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 688
제조예 2
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000035
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 a(15 g, 37.75 mmol), 및 화합물 c(14.30 g, 38.51 mmol)을 toluene 200 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.07 g, 52.86 mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)(0.096 g, 0.19 mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 toluene을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240 mL으로 재결정하여 화합물 1-2(23.37 g, 수율: 90 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 688
제조예 3
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000036
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 a(15 g, 37.75 mmol), 및 화합물 d(14.30 g, 38.51 mmol)을 toluene 200 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.07 g, 52.86 mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)(0.096 g, 0.19 mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 toluene을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240 mL으로 재결정하여 화합물 1-3(24.15 g, 수율: 93 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 688
제조예 4
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000037
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 a(15 g, 37.75 mmol), 및 화합물 e(16.23 g, 38.52 mmol)을 toluene 200 mL에 완전히 녹인 후 NaOtBu(5.07 g, 52.86 mmol)을 첨가하고, Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)(0.096 g, 0.19 mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 filter하여 base를 제거한 후 toluene을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 240 mL으로 재결정하여 화합물 1-4(25.35 g, 수율: 91 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 738
제조예 5
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000038
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 f(10 g, 48.29 mmol), 및 화합물 g(17.65 g, 50.70 mmol)을 THF 200 mL에 완전히 녹인 후 K2CO3(20.02 g, 144.87 mmol)를 증류수 100 ml에 용해 해 첨가하고, tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(0.28 g, 0.24 mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 ml로 재결정하여 화합물 2-1(18.30 g, 수율: 88 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 431
제조예 6
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000039
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 h(10 g, 33.56 mmol), 및 화합물 i(10.50 g, 35.23 mmol)을 THF 200 mL에 완전히 녹인 후 K2CO3(13.91 g, 100.67 mmol)를 증류수 100 ml에 용해 해 첨가하고, tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(0.19 g, 0.17 mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 ml로 재결정하여 화합물 2-2(13.26 g, 수율: 84 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 471
제조예 7
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000040
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 j(10 g, 40.47 mmol), 및 화합물 i(12.67 g, 43.49 mmol)을 THF 200 mL에 완전히 녹인 후 K2CO3(16.78 g, 121.41 mmol)를 증류수 100 ml에 용해 해 첨가하고, tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(0.21 g, 0.20 mmol)을 넣은 후 4 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 ml로 재결정하여 화합물 2-3(13.78 g, 수율: 81 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 421
제조예 8
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000041
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 2-1(15 g, 34.83 mmol)을 TCE 120 mL에 완전히 녹인 후 D2O(28.36ml, 1567.76 mmol)를 첨가하고, Trifluoromethanesulfonic anhydride(52.75 ml, 313.55 mmol)를 천천히 dropwise한 후 6 시간 동안 130 ℃ 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물 층을 제거하고 K2CO3 10% 수용액으로 work up 한다. 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250 ml로 재결정하여 화합물 2-4(12.61 g, 수율: 80 %, 중수소 치환율: 95 %)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 452
[실시예]
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 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2회 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 양극인 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 HT1 및 하기 화합물 HI1를 98:2(몰비)의 비가 되도록 100 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 화합물 HT1을 두께 1150 Å으로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 50 Å으로 앞서 제조한 화합물 1-1을 진공 증착하여 전자억제층을 형성하였다. 이어서, 상기 전자억제층 위에 막 두께 200 Å으로 앞서 제조한 화합물 2-1 및 하기 화합물 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 막 두께 50 Å으로 하기 화합물 HB1을 진공 증착하여 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공저지층 위에 하기 화합물 ET1과 하기 화합물 LiQ를 1:1의 중량비로 진공증착하여 310 Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12 Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000042
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 * 10-7 ~ 5 * 10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 2 내지 16
실시예 1에서 화합물 1-1 및/또는 화합물 2-1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 내지 4
실시예 1에서 화합물 1-1 및/또는 화합물 2-1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다. 하기 표 1에서 사용한 화합물 EB1, EB2 및 BH1의 구조는 아래와 같다.
Figure PCTKR2021008173-appb-img-000043
[실험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 전류밀도 10 mA/cm2의 전류를 인가하였을 때, 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(1600 nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
전자억제층 호스트 전압 (V)
(@10mA/cm2)		 효율 (cd/A)
(@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 T95
(hr)
실시예 1 화합물 1-1 화합물 2-1 3.55 6.54 (0.143, 0.046) 218
실시예 2 화합물 1-1 화합물 2-2 3.44 6.66 (0.143, 0.045) 214
실시예 3 화합물 1-1 화합물 2-3 3.65 6.63 (0.142, 0.046) 203
실시예 4 화합물 1-1 화합물 2-4 3.51 6.57 (0.142, 0.047) 230
실시예 5 화합물 1-2 화합물 2-1 3.43 6.54 (0.141, 0.046) 221
실시예 6 화합물 1-2 화합물 2-2 3.55 6.62 (0.142, 0.046) 216
실시예 7 화합물 1-2 화합물 2-3 3.42 6.54 (0.143, 0.047) 222
실시예 8 화합물 1-2 화합물 2-4 3.56 6.70 (0.142, 0.047) 241
실시예 9 화합물 1-3 화합물 2-1 3.64 6.65 (0.143, 0.046) 208
실시예 10 화합물 1-3 화합물 2-2 3.49 6.62 (0.143, 0.046) 225
실시예 11 화합물 1-3 화합물 2-3 3.46 6.55 (0.142, 0.047) 209
실시예 12 화합물 1-3 화합물 2-4 3.47 6.62 (0.141, 0.047) 224
실시예 13 화합물 1-4 화합물 2-1 3.54 6.64 (0.143, 0.045) 216
실시예 14 화합물 1-4 화합물 2-2 3.61 6.42 (0.141, 0.046) 225
실시예 15 화합물 1-4 화합물 2-3 3.62 6.53 (0.142, 0.046) 221
실시예 16 화합물 1-4 화합물 2-4 3.53 6.43 (0.142, 0.045) 236
비교예 1 화합물 EB1 화합물 2-1 3.81 5.95 (0.144, 0.047) 178
비교예 2 화합물 EB2 화합물 2-1 3.84 5.97 (0.145, 0.047) 181
비교예 3 화합물 1-1 화합물 BH1 3.77 6.12 (0.145, 0.046) 151
비교예 4 화합물 1-2 화합물 BH1 3.78 6.14 (0.144, 0.047) 159
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자억제층으로 사용하고 화학식 2로 표시되는 화합물을 발광층의 호스트로 사용한 유기 발광 소자는, 유기 발광 소자의 효율, 구동 전압 및 안정성 면에서 우수한 특성을 나타내었다.
부호의 설명
1: 기판 2: 양극
3: 전자억제층 4: 발광층
5: 음극 6: 정공주입층
7: 정공수송층 8: 전자수송층
9: 전자주입층 10: 정공저지층

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000044
    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 나프틸이고,
    L1은 페닐렌, 비페닐디일, 또는 나프탈렌디일이고,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    a1 및 a2는 각각 독립적으로, 0 내지 5인 정수이고,
    a3는 0 내지 4인 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1은 비치환되거나 페닐, 비페닐릴, 또는 나프틸로 치환된 나프틸인,
    화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000045
    .
  4. 제1항에 있어서,
    L1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000046
    .
  5. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 중수소인,
    화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    화합물:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000047
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000048
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000049
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000050
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000051
    .
  7. 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이의 발광층; 및 상기 양극과 발광층 사이의 전자억제층을 포함하고,
    상기 전자억제층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는,
    유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000052
    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 치환 또는 비치환된 나프틸이고,
    L1은 페닐렌, 비페닐디일, 또는 나프탈렌디일이고,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    a1 및 a2는 각각 독립적으로, 0 내지 5인 정수이고,
    a3는 0 내지 4인 정수이고,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000053
    상기 화학식 2에서,
    Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴렌이고,
    R4는 수소; 중수소; 시아노; 치환 또는 비치환된 C1-60 알킬; 치환 또는 비치환된 C3-60 사이클로알킬; 치환 또는 비치환된 C6-60 아릴; 또는 치환 또는 비치환된 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C2-60 헤테로아릴이고,
    a4는 0 내지 8인 정수이다.
  8. 제7항에 있어서,
    Ar1은 비치환되거나, 페닐, 비페닐릴, 또는 나프틸로 치환된 나프틸인,
    유기 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    Ar1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000054
    .
  10. 제7항에 있어서,
    L1은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000055
    .
  11. 제7항에 있어서,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 중수소인,
    유기 발광 소자.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000056
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000057
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000058
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000059
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000060
    .
  13. 제7항에 있어서,
    Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 페닐, 비페닐릴, 나프틸, 페난트레닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 벤조나프토퓨라닐, 벤조나프토티오페닐, 또는
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000061
    이고, 여기서 Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환된,
    유기 발광 소자.
  14. 제7항에 있어서,
    L2 및 L3는 각각 독립적으로, 단일결합, 또는 페닐렌이고, 상기 페닐렌은 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환된,
    유기 발광 소자.
  15. 제7항에 있어서,
    R4는 수소, 중수소, 페닐, 또는 나프틸이고, 상기 페닐 또는 나프틸은 비치환되거나 하나 이상의 중수소로 치환된,
    유기 발광 소자.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인,
    유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000062
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000063
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000064
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000065
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000066
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    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000070
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    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000072
    Figure PCTKR2021008173-appb-img-000073
    .
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