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WO2020050563A1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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WO2020050563A1
WO2020050563A1 PCT/KR2019/011245 KR2019011245W WO2020050563A1 WO 2020050563 A1 WO2020050563 A1 WO 2020050563A1 KR 2019011245 W KR2019011245 W KR 2019011245W WO 2020050563 A1 WO2020050563 A1 WO 2020050563A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
substituted
unsubstituted
formula
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2019/011245
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
허동욱
홍성길
허정오
한미연
이재탁
양정훈
윤희경
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority to CN201980027423.3A priority Critical patent/CN112005393B/zh
Publication of WO2020050563A1 publication Critical patent/WO2020050563A1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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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
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit

Definitions

  • This specification relates to an organic light emitting device.
  • the organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon that converts electrical energy into light energy using an organic material.
  • An organic light emitting device using an organic light emitting phenomenon usually has a structure including an anode and a cathode and an organic material layer therebetween.
  • the organic material layer is often composed of a multi-layered structure composed of different materials, for example, may be formed of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • aromatic diamine derivatives and aromatic condensed ring diamine derivatives have been known as hole transport materials used in organic EL devices.
  • the applied voltage is mostly high, problems such as deterioration of device life and large power consumption have arisen.
  • a method of doping an electron-accepting compound such as Lewis acid or using a hole injection layer of an organic EL device has been proposed.
  • the above method has shown that there is a limitation in the hole injection and transport, and therefore, the effect of low voltage, high efficiency, and long life time can be achieved by the combination of the material between the hole transport layer or the hole control layer or the material of the hole transport layer and the multilayer hole control layer. I tried to draw.
  • the hole transport layer aromatics were substituted tertiary amines, and the device characteristics found in the combination group of the materials have shown various results. Therefore, there is a continuous demand for the development of new materials for improving device characteristics due to hole transport and carrier control.
  • the present specification is to provide an organic light emitting device.
  • This specification is the first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And a first organic material layer and a second organic material layer provided between the first electrode and the second electrode.
  • the first organic material layer includes a compound represented by Formula 1,
  • the second organic material layer provides an organic light emitting device comprising a compound represented by the following formula (3).
  • X is O or S
  • R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted haloalkyl group; A substituted or unsubstituted haloalkoxy group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or adjacent groups combine with each other to form a substituted or unsubstituted ring,
  • At least one of R1 to R4 is represented by the formula (2A) or 2B,
  • n1 to n4 are each independently an integer of 1 to 4,
  • At least one of A1 to A3 is N, and the other is CH or combines with an adjacent group of L1, L2, L3, Ar4 and Ar5 to form a substituted or unsubstituted ring,
  • L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted ring,
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted ring,
  • Ar6 is hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group, a is an integer from 0 to 5,
  • Ar1 and Ar2 each represent a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent to tetravalent alkyl group; A substituted or unsubstituted divalent to tetravalent aryl group; Or a substituted or unsubstituted divalent to tetravalent cycloalkyl group,
  • At least one of X1 to X3 is N, and the rest are CH;
  • L is a direct bond; Or a substituted or unsubstituted arylene group,
  • n5 is an integer of 2 to 4,
  • the organic light emitting device using the compound according to the exemplary embodiment of the present specification in the hole blocking layer, the electron control layer, the electron transport layer, or the electron injection and transport layer, respectively, can have a low driving voltage, high luminous efficiency, or long life.
  • 1, 3, and 4 show an example of an organic light emitting device in which the substrate 1, the anode 2, the light emitting layer 3, and the cathode 4 are sequentially stacked.
  • the substrate 1, the anode 2, the hole transport layer 5, the light emitting layer 3, the hole blocking layer or the electron control layer 6 electron injection and transport layer 7 and the cathode 4 are sequentially stacked It shows an example of the organic light emitting device.
  • This specification is the first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And a first organic material layer and a second organic material layer provided between the first electrode and the second electrode, wherein the first organic material layer includes a compound represented by Chemical Formula 1, and the second organic material layer is represented by Chemical Formula 3 It provides an organic light emitting device comprising the compound represented.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 has an advantage of controlling triplet energy by having the core structure as described above, and may exhibit long life and high efficiency.
  • an organic light emitting device including the compound represented by Chemical Formula 1 in the first organic material layer of the organic light emitting device, and including the compound represented by Chemical Formula 3 as the second organic material layer of the organic light emitting device has an energy relationship of the following Formula 1 Have
  • E Et is the electron affinity of the compound represented by Formula 3 included in the second organic material layer (Electron Affinity (eV))
  • E Ec is represented by Formula 1 included in the first organic material layer
  • the first organic material layer containing the compound may be appropriately controlled to improve the efficiency and lifetime of the organic light emitting device.
  • substitution means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited to a position where the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent can be substituted, and when two or more are substituted , 2 or more substituents may be the same or different from each other.
  • substituted or unsubstituted is hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted amine group; A substituted or unsubstituted aryl group; And it is substituted with one or two or more substituents selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or two or more of the substituents exemplified above are substituted with a substituent, or means that do not have any substituents.
  • a substituent having two or more substituents may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group or may be interpreted as a substituent
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the alkyl group may be linear or branched chain, carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 60.
  • Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n-pentyl , Isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n -Heptyl, 1-methylhexyl, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, octyl, n-o
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, specifically cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethylcyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert-butylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like, but is not limited thereto. Does not.
  • the alkoxy group may be a straight chain, branched chain or cyclic chain.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the alkenyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 40.
  • 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, steelbenyl group, styrenyl group, and the like, but are not limited thereto.
  • the amine group is selected from the group consisting of -NH 2 , an alkylamine group, an N-alkylarylamine group, an arylamine group, an N-arylheteroarylamine group, an N-alkylheteroarylamine group, and a heteroarylamine group.
  • the carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 30.
  • Specific examples of the amine group include methylamine group, dimethylamine group, ethylamine group, diethylamine group, phenylamine group, naphthylamine group, biphenylamine group, anthracenylamine group, and 9-methyl-anthracenylamine group.
  • the aryl group is a monocyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 6 to 25 carbon atoms.
  • the monocyclic aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group, but is not limited thereto.
  • the aryl group is a polycyclic aryl group
  • the number of carbon atoms is not particularly limited. It is preferable that it is C10-60.
  • the polycyclic aryl group may be naphthyl group, anthracene group, phenanthrene group, pyrene group, perylene group, chrysene group, fluorene group and the like, but is not limited thereto.
  • the fluorene group may be substituted, and adjacent substituents may combine with each other to form a ring.
  • the heterocyclic group includes one or more atoms other than carbon and heteroatoms, and specifically, the heteroatoms may include one or more atoms selected from the group consisting of O, N, Se, and S, and the like.
  • carbon number of a heterocyclic group is not specifically limited, It is preferable that it is C2-C60.
  • heterocyclic group examples include thiophene group, furan group, pyrrole group, imidazole group, thiazole group, oxazole group, oxadiazole group, pyridine group, bipyridine group, pyrimidine group, triazine group, triazole group, acridine group , Pyridazine group, pyrazine group, quinoline group, quinazoline group, quinoxaline group, phthalazine group, pyrido pyrimidine group, pyrido pyrazine group, pyrazino pyrazine group, isoquinoline group, indole group, carbazole group, benz Oxazole group, benzimidazole group, benzothiazole group, benzocarbazole group, benzothiophene group, dibenzothiophene group, benzofuran group, phenanthridine group, phenanththroline group, isoxazole group, thioph
  • ring is a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring; Or a substituted or unsubstituted hetero ring.
  • the hydrocarbon ring may be an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon or a condensed ring of an aromatic hydrocarbon and an aliphatic hydrocarbon, and may be selected from examples of the cycloalkyl group or the aryl group except for the above-mentioned monovalent.
  • the aromatic hydrocarbon ring may be monocyclic or polycyclic, and may be selected from examples of the aryl group except that it is not monovalent.
  • the heterocycle is a non-carbon atom, and contains at least one heteroatom, specifically, the heteroatom may include at least one atom selected from the group consisting of O, N, Se, and S.
  • the heterocycle may be monocyclic or polycyclic, may be aromatic, aliphatic or a condensed ring of aromatic and aliphatic, and may be selected from examples of the heterocyclic group except that it is not monovalent.
  • the arylene group means that the aryl group has two bonding positions, that is, a divalent group. These may be applied to the description of the aryl group described above, except that each is a divalent group.
  • the divalent heterocyclic group refers to a divalent group having two bonding positions in the heterocyclic group.
  • the description of the aforementioned heterocyclic groups can be applied except that they are each divalent.
  • the divalent to tetravalent alkyl group refers to those having two to four bond positions, that is, divalent to tetravalent groups.
  • the description of the aforementioned alkyl groups can be applied except that they are each 2 to 4 valent groups.
  • the divalent to tetravalent aryl group refers to those having two to four bond positions, that is, divalent to tetravalent groups.
  • the description of the aforementioned aryl groups can be applied except that they are each 2 to 4 valent groups.
  • the divalent to tetravalent cycloalkyl group refers to those having two to four bond positions, that is, divalent to tetravalent groups.
  • the description of the cycloalkyl group described above can be applied except that they are each 2 to 4 valent groups.
  • the R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Cyano group; Nitro group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted haloalkyl group; A substituted or unsubstituted haloalkoxy group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or adjacent groups combine with each other to form a substituted or unsubstituted ring.
  • the R1 to R4 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 cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • the R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • the R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms.
  • the R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms.
  • the R1 to R4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms.
  • a group other than the general formula 2A or 2B of the R1 to R4 is hydrogen or deuterium.
  • At least one of the groups R1 to R4 other than the general formula 2A or 2B is an alkyl group, an aryl group, or an aryl group substituted with an alkyl group, the rest is hydrogen or deuterium.
  • At least one of the groups R1 to R4 other than the following formula A or 2B is a methyl group; n-butyl group; tert-butyl group; A phenyl group unsubstituted or substituted with a methyl group or a tert-butyl group; Naphthyl group; Or a fluorene group substituted with a methyl group, and the remainder is hydrogen or deuterium.
  • n1 is 2, and the adjacent R1 combines with each other to form a substituted or unsubstituted ring.
  • n1 is 2, and the adjacent R1 combine with each other to form a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring.
  • n1 is 2, and the adjacent R1 combine with each other to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring.
  • n1 is 2
  • the adjacent R1 is bonded to each other to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • the n1 is 2, the adjacent R1 is bonded to each other to form a benzene ring.
  • n2 is 2
  • the adjacent R2 combines with each other to form a substituted or unsubstituted ring.
  • n2 is 2 and the adjacent R2 are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring.
  • n2 is 2
  • the adjacent R2 combines with each other to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring.
  • n2 is 2, and the adjacent R2 are bonded to each other to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • n2 is 2, and the adjacent R2 are bonded to each other to form a benzene ring.
  • the n1 is 2, the adjacent R1 is bonded to each other to form a substituted or unsubstituted ring, the n2 is 2, the adjacent R2 is bonded to each other to form a benzene ring. .
  • At least one of the R1 to R4 is represented by the formula 2A or 2B.
  • one of the R1 to R4 is represented by the formula 2A or 2B.
  • two of the R1 to R4 are represented by the formula 2A or 2B.
  • one of the R2 and one of the R3 is represented by the formula 2A or 2B.
  • At least one of A1 to A3 is N, the remainder is CH, or combine with an adjacent group of L1, L2, L3, Ar4 and Ar5 to form a substituted or unsubstituted ring.
  • the L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted ring.
  • the L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms.
  • the L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms.
  • the L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; A substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 15 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms.
  • the L1 to L3 are the same as or different from each other, and each independently a direct bond; Phenylene group; Or a biphenylylene group.
  • L3 is a direct bond; Phenylene group; Biphenylylene group; Naphthylene group; Divalent thiophene group; Divalent furan group; Divalent dibenzothiophene group; Divalent dibenzofuran group; Divalent carbazole groups unsubstituted or substituted with an aryl group or an alkylaryl group; Divalent benzocarbazole groups unsubstituted or substituted with an aryl group or an alkylaryl group; Divalent dibenzosilol groups substituted or substituted with alkyl groups; Divalent phenoxathiine group; Divalent phenoxazine; Divalent phenothiazine group; Divalent pyridine group; A divalent dihydroindenocarbazole group unsubstituted or substituted with an alkyl group; Divalent groups in which dibenzothiophene and a phenyl group are linked; Or a divalent group linked
  • L3 is a direct bond; Phenylene group; Biphenylylene group; Naphthylene group; Divalent thiophene group; Divalent furan group; Divalent dibenzothiophene group; Divalent dibenzofuran group; Divalent carbazole groups unsubstituted or substituted with a phenyl group or a methylphenyl group; Divalent benzocarbazole groups unsubstituted or substituted with a phenyl group or a methylphenyl group; Divalent dibenzosilol group substituted or substituted with a methyl group; Divalent phenoxathiine group; Divalent phenoxazine; Divalent phenothiazine group; Divalent pyridine group; A divalent dihydroindenocarbazole group unsubstituted or substituted with a methyl group; Divalent groups in which dibenzothiophene and a phenyl group are
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or combines with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted ring.
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms, or combined with an adjacent group among A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring having 6 to 60 carbon atoms.
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; Substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms, or combine with an adjacent group of A1 to A3 to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently CN, alkyl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloalkoxy group, alkylsilyl group, aryl group, alkylaryl group or heterocyclic ring
  • Ar4 and Ar5 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, a fluorene group, a triphenylene group, a phenanthrene group, a fluoranthene group, Phenylene group, carbazole group, benzocarbazole group, dibenzofuran group, dibenzothiophene group, dibenzosilol group, phenoxathiine group, phenoxazine group, phenoxazine group, phenothiazine group, pyridyl group, Dihydroindenocarbazole, an arylsilyl group, an alkylsilyl group, a spirofluorene xanthene group and a group in which one or two or more groups selected from spirofluorene thiox
  • the heterocyclic group as a substituent is a carbazole group, a benzocarbazole group, a dibenzofuran group, a dibenzothiophene group, a dibenzosilol group, a phenoxathiine, a phenoxazine group, a phenothiazine group, It may be a pyridyl group or a dihydroindenocarbazole group, and the aryl group as a substituent may be a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, or a triphenylene group.
  • the alkyl group may be a methyl group, or tert-butyl group
  • the alkoxy group may be a methoxy group
  • the haloalkyl group may be a trifluoromethyl group
  • the haloalkoxy group may be a trifluoromethoxy group
  • the silyl group may be a methylsilyl group.
  • Chemical Formula 1 is represented by any one of the following Chemical Formulas 1-1 to 1-5.
  • X, R1 to R4, L1 to L3, A1 to A3, Ar4, Ar5 and n1 to n4 are the same as defined in Chemical Formulas 1 and 2A, and L1 ', L2', L3 ', A1', A2 'and A3. ', Ar4' and Ar5 'are the same as the definitions of L1, L2, L3, A1, A2, A3, Ar4 and Ar5, respectively.
  • two of A1 to A3 of Formula 2A are N.
  • A1 to A3 of Formula 2A are N.
  • Chemical Formula 2A may be selected from the following structural formulas.
  • Ar6 of Formula 2B is hydrogen.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 60 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having 2 to 15 carbon atoms.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently an aryl group unsubstituted or substituted with deuterium, CN, a halogen group, an alkyl group, a haloalkyl group, an alkoxy group, or an aryl group; Or a heterocyclic group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and each independently a phenyl group unsubstituted or substituted with deuterium, CN, a halogen group, an alkyl group, a haloalkyl group, an alkoxy group, or an aryl group; Biphenyl group; Naphthyl group; Pyridine group; Or a thiophene group.
  • Ar1 and Ar2 are the same as or different from each other, and are each independently substituted or unsubstituted with deuterium, CN, F, trifluoromethyl group, methyl group, tert-butyl group, methoxy group, or phenyl group Phenyl group; Biphenyl group; Naphthyl group; Pyridine group; Or a thiophene group.
  • n5 is 2.
  • n5 is 2, and the substituents in the parentheses are the same as or different from each other.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent aryl group; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent aryl group having 6 to 60 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group having 3 to 60 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent aryl group having 6 to 30 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent aryl group having 6 to 15 carbon atoms; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted phenylene group; A substituted or unsubstituted naphthylene group; A substituted or unsubstituted divalent phenanthrene group; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted phenylene group; A substituted or unsubstituted naphthylene group; A substituted or unsubstituted divalent phenanthrene group; Or a substituted or unsubstituted cyclohexanylene group.
  • Ar3 is a phenylene group; Naphthylene group; Divalent phenanthrene group; Or a cyclohexanylene group.
  • Ar3 is a naphthylene group; Divalent phenanthrene group; Or a cyclohexanylene group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent tricyclic or more aryl group; Or a substituted or unsubstituted divalent cycloalkyl group.
  • Ar3 is a divalent tricyclic or higher aryl group; Or a divalent cycloalkyl group.
  • Ar3 is a divalent phenanthrene group; Or a cyclohexanylene group
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent alkyl group.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 60 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • Ar3 is a substituted or unsubstituted divalent alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.
  • Ar3 is a divalent alkyl group unsubstituted or substituted with an aryl group.
  • Ar3 is a divalent alkyl group unsubstituted or substituted with a phenyl group.
  • Ar3 is a methylene group unsubstituted or substituted with a phenyl group.
  • At least one of the X1 to X3 is N, the remainder is CH.
  • X1 is N and the others are CH.
  • X2 is N and the others are CH.
  • X3 is N and the others are CH.
  • X1 and X2 are N and the others are CH.
  • X1 and X3 are N and the others are CH.
  • X2 and X3 are N and the others are CH.
  • X1 to X3 are N.
  • L is a direct bond
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group.
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 60 carbon atoms.
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.
  • L is a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 15 carbon atoms.
  • L is a substituted or unsubstituted phenylene group.
  • L is a phenylene group.
  • Chemical Formula 1 is selected from the following structural formulas.
  • Chemical Formula 3 is selected from the following structural formulas.
  • the first and second organic material layers of the organic light emitting device of the present specification may have a single layer structure, but may have a multi-layered structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the first organic material layer of the present specification may be composed of 1 to 3 layers.
  • the organic light emitting device of the present specification may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, or the like as an organic material layer or a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron injection and transport layer, and the like.
  • the structure of the organic light emitting device is not limited thereto, and may include more or fewer organic layers.
  • the organic light emitting device further includes one or two or more layers selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron blocking layer and a hole blocking layer.
  • the organic light emitting device further includes one or two or more layers selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection and transport layer, an electron blocking layer and a hole blocking layer.
  • the organic light emitting device further includes one or two or more layers selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection and transport layer, a hole control layer and an electron control layer.
  • the organic light emitting device may further include an electron charge generating layer.
  • the organic light emitting device includes a first electrode; A second electrode provided to face the first electrode; And at least two light emitting layers provided between the first electrode and the second electrode.
  • Two or more first and second organic material layers provided between the two or more light emitting layers and the first electrode or between the two or more light emitting layers and the second electrode, wherein the two or more first and second organic material layers Each includes a compound represented by Chemical Formula 1 or a compound represented by Chemical Formula 3.
  • the first organic material layer includes a hole blocking layer or an electron control layer
  • the second organic material layer includes an electron transport layer
  • the hole blocking layer or the electron control layer is represented by Chemical Formula 1
  • the electron transport layer may include a compound represented by the formula (3).
  • the first organic material layer includes a hole blocking layer or an electron control layer
  • the second organic material layer includes an electron injection and transport layer
  • the hole blocking layer or the electron control layer is represented by Chemical Formula 1 It includes a compound represented by
  • the electron injection and transport layer may include a compound represented by the formula (3).
  • the first and second organic material layers further include a hole injection layer or a hole transport layer including a compound including an arylamino group, a carbazole group or a benzocarbazole group in addition to the organic material layer including the compound. .
  • the organic light emitting device may be an organic light emitting device having a structure in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light emitting device may be an inverted type organic light emitting device in which a cathode, one or more organic material layers, and an anode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light emitting diode may include two or more light emitting layers.
  • each light emitting layer may independently include a fluorescent dopant or a phosphorescent dopant.
  • one light emitting layer may include a fluorescent dopant, and the other light emitting dopant.
  • the organic light emitting diode may include two or more light emitting layers emitting light of different wavelength bands between the first electrode and the second electrode.
  • the two or more light emitting layers may be provided in the vertical direction of the direction of the second electrode from the first electrode, or may be provided in the horizontal direction.
  • FIG. 2 shows a substrate 1, an anode 2, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, a hole blocking layer or an electron control layer 6, an electron injection and transport layer 7 and a cathode 4 sequentially.
  • the structure of the stacked organic light emitting device is illustrated.
  • another organic light emitting diode may include three or more light emitting layers.
  • another layer may be additionally provided between each light emitting layer and the light emitting layer.
  • each light emitting layer may include a blue fluorescent light emitting layer.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be included in the hole blocking layer or the electron control layer 6, and the compound represented by Chemical Formula 3 may be included in the electron injection and transport layer 7.
  • the light emitting layer of the three or more layers may be provided in a vertical direction of the direction of the second electrode from the first electrode, or may be provided in the horizontal direction. More specifically, the first electrode may be provided in a horizontal direction in the direction of the second electrode.
  • the blue fluorescent light emitting layer includes a host and a dopant, and the host may be any one selected from the following structures.
  • the organic light emitting device of the present specification is a material and method known in the art, except that at least one layer of the first or second organic material layer includes a compound of the present specification, that is, the compounds represented by Chemical Formulas 1 and 3 above. Can be prepared.
  • the organic material layers may be formed of the same material or different materials.
  • the organic light emitting device of the present specification is a material and method known in the art except that at least one layer of the first or second organic material layer includes the compound, that is, the compound represented by any one of Formulas 1 and 3 above. Can be prepared.
  • the organic light emitting device of the present specification may be manufactured by sequentially stacking first electrodes, first and second organic material layers, and second electrodes on a substrate. At this time, using a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation, metal or conductive metal oxides or alloys thereof are deposited on the substrate to form an anode. And, after forming a hole injection layer, a hole transport layer, an organic material layer including a light emitting layer and an electron transport layer, it can be prepared by depositing a material that can be used as a cathode thereon. In addition to this method, an organic light emitting device may be formed by sequentially depositing a cathode material, an organic material layer, and a cathode material on a substrate.
  • PVD physical vapor deposition
  • the compounds of Formulas 1 and 3 may be formed as an organic layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method in the manufacture of the organic light emitting device.
  • the solution application method means spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spraying, roll coating, and the like, but is not limited to these.
  • an organic material layer and an anode material may be sequentially deposited on a substrate to form an organic light emitting device (International Patent Application Publication No. 2003/012890).
  • the manufacturing method is not limited thereto.
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the first electrode is a cathode
  • the second electrode is an anode
  • the anode material a material having a large work function is generally preferred to facilitate hole injection.
  • the positive electrode material that can be used in the present invention include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); ZnO: Al or SnO 2 : Combination of metal and oxide such as 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 a material having a small work function to facilitate electron injection.
  • 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; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • the hole injection material is a layer for injecting holes from an electrode, and the hole injection material has the ability to transport holes, and thus has a hole injection effect at an anode, an excellent hole injection effect for a light emitting layer or a light emitting material, and is produced in a light emitting layer
  • a compound that prevents migration of the excited excitons to the electron injection layer or the electron injection material, and has excellent thin film formation ability is preferred. It is preferable that 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.
  • HOMO highest occupied molecular orbital
  • hole injection material examples include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organic matter, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organic matter, quinacridone-based organic matter, and perylene-based Organic materials, anthraquinones, and polyaniline and polythiophene-based conductive polymers, but are not limited thereto.
  • the hole transport layer is a layer that receives holes from the hole injection layer and transports holes to the light emitting layer.
  • a hole transport material the hole is transported to the light emitting layer by transporting holes from the anode or the hole injection layer, and the mobility of holes is large.
  • the material is suitable. Specific examples include arylamine-based organic materials, conductive polymers, and block copolymers having a conjugated portion and a non-conjugated portion, but are not limited thereto.
  • a material capable of emitting light in the visible light region by receiving and bonding holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively is preferably a material having good quantum efficiency for fluorescence or phosphorescence.
  • Specific examples include 8-hydroxy-quinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole-based compounds; Dimerized styryl compounds; BAlq; 10-hydroxybenzo quinoline-metal compound; Benzoxazole, benzthiazole and benzimidazole compounds; Poly (p-phenylenevinylene) (PPV) polymers; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene, and the like, but are not limited to these.
  • the electron transporting material is a layer that receives electrons from the electron injection layer and transports the electrons to the light emitting layer.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from an electrode, has the ability to transport electrons, has an electron injection effect from a cathode, has an excellent electron injection effect on a light emitting layer or a light emitting material, and injects holes of excitons generated in the light emitting layer A compound that prevents migration to the layer and has excellent thin film forming ability is preferred.
  • fluorenone anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preorenylidene methane, anthrone and the like and their derivatives, metal Complex compounds, nitrogen-containing 5-membered ring derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • Examples of the metal complex compound include 8-hydroxyquinolinato lithium, bis (8-hydroxyquinolinato) zinc, bis (8-hydroxyquinolinato) copper, bis (8-hydroxyquinolinato) manganese, Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (2-methyl-8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8-hydroxyquinolinato) gallium, bis (10-hydroxybenzo [h] Quinolinato) beryllium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinato) chlorogallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) ( There are o-cresolato) gallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) (1-naphtholato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinato) (2-naphtholato) gallium, It is not limited to this.
  • the hole blocking layer is a layer that blocks the reaching of the cathode of the hole, and may be an electron control layer to control electrons reaching the light emitting layer.
  • the electron charge generating layer is a layer for generating an electron charge.
  • the organic light emitting device may be a front emission type, a back emission type, or a double-sided emission type, depending on the material used.
  • a compound represented by Chemical Formula EC7 was prepared by the same method as the preparation method of EC1 of Preparation Example 1, except that each starting material was performed in the same manner as in the above scheme.
  • a compound represented by Chemical Formula EC10 was prepared by the same method as the preparation method of EC1 of Preparation Example 1, except that each starting material was performed in the same manner as in the above scheme.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) at a thickness of 1000 ⁇ was placed in distilled water in which detergent was dissolved and ultrasonically cleaned.
  • ITO indium tin oxide
  • Fischer Co. product was used as the detergent
  • distilled water was filtered secondly as a filter of Millipore Co. product.
  • ultrasonic washing was repeated 10 times with distilled water twice.
  • ultrasonic cleaning was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, followed by drying and then transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was cleaned for 5 minutes using an oxygen plasma, and then the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • the following HI-A compound was thermally vacuum deposited to a thickness of 600 kPa on the prepared ITO transparent electrode to form a hole injection layer. 50 ⁇ of the following HAT compound and 60 ⁇ of the following HT-A compound were sequentially vacuum deposited on the hole injection layer to form a hole transport layer.
  • the BH compound and the following BD compound were vacuum-deposited at a weight ratio of 25: 1 on the hole transport layer to form a light emitting layer to form a film thickness of 200 Pa.
  • the compound EC1 was vacuum-deposited on the emission layer to form a hole blocking layer having a thickness of 50 kHz.
  • the compound ET1 and the following LiQ compound were vacuum deposited on the hole blocking layer in a weight ratio of 1: 1 to form an electron injection and transport layer at a thickness of 300 kPa.
  • the cathode was formed by sequentially depositing lithium fluoride (LiF) and aluminum at a thickness of 1000 ⁇ ⁇ on the electron injection and transport layer sequentially.
  • the deposition rate of the organic material was maintained at 0.4 to 0.9 ⁇ / sec
  • the lithium fluoride of the cathode was maintained at a deposition rate of 0.3 ⁇ / sec
  • the aluminum was 2 ⁇ / sec.
  • An organic light-emitting device was manufactured by maintaining ⁇ 7 to 5 ⁇ 10 ⁇ 5 torr.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 1-1 except for using the compound of Table 1 instead of the compound EC1 and ET1 of Example 1-1.
  • the driving voltage and the luminous efficiency of the organic light emitting diodes manufactured in Examples 1-1 to 1-18 and Comparative Examples 1-1 to 1-18 were measured at a current density of 10 mA / cm 2 , and 20 mA / cm
  • the time T90 of 90% of the initial luminance at the current density of 2 was measured. The results are shown in Table 1 below.
  • a glass substrate coated with a thin film of ITO (indium tin oxide) at a thickness of 1000 ⁇ was placed in distilled water in which detergent was dissolved and ultrasonically cleaned.
  • ITO indium tin oxide
  • Fischer Co. product was used as the detergent
  • distilled water was filtered secondly as a filter of Millipore Co. product.
  • ultrasonic washing was repeated 10 times with distilled water twice.
  • ultrasonic cleaning was performed with a solvent of isopropyl alcohol, acetone, and methanol, followed by drying and then transported to a plasma cleaner.
  • the substrate was cleaned for 5 minutes using an oxygen plasma, and then the substrate was transferred to a vacuum evaporator.
  • the following HI-A compound was thermally vacuum deposited to a thickness of 600 kPa on the prepared ITO transparent electrode to form a first hole injection layer.
  • the following HAT compound 50 Hz and the following HT-A compound 60 Hz were sequentially vacuum deposited on the first hole injection layer to form a first hole transport layer.
  • a BH compound and a BD compound were vacuum deposited on the first hole transport layer at a film thickness of 200 Pa at a weight ratio of 25: 1 to form a first light emitting layer.
  • the compound EC1 was vacuum-deposited on the first emission layer to form a first hole blocking layer having a thickness of 50 ⁇ s.
  • the compound ET1 and the following LiQ compound were vacuum deposited on the first hole blocking layer in a weight ratio of 1: 1 to form a first electron injection and transport layer at a thickness of 200 ⁇ s.
  • Compound ET-C and a lithium compound were vacuum deposited on the first electron injection and transport layer at a film thickness of 100 Pa to form an electron charge generating layer.
  • a HI-A compound was thermally vacuum-deposited to a thickness of 100 Pa to form a second hole injection layer.
  • the second HAT compound 50 ⁇ s and the following HT-A compound 60 ⁇ s were sequentially vacuum deposited on the second hole injection layer to form a second hole transport layer.
  • a BH compound and a BD compound were vacuum deposited on the second hole transport layer at a film thickness of 200 Pa at a weight ratio of 25: 1 to form a second light emitting layer.
  • Compound EC1 was vacuum deposited on the second light emitting layer to form a hole blocking layer having a thickness of 50 kHz.
  • the compound ET1 and the following LiQ compound were vacuum deposited on the second hole blocking layer at a weight ratio of 1: 1 to form a second electron injection and transport layer at a thickness of 200 ⁇ s.
  • a cathode was formed by sequentially depositing lithium fluoride (LiF) and aluminum at a thickness of 1000 ⁇ on the second electron injection and transport layer sequentially.
  • the deposition rate of the organic material was maintained at 0.4 to 0.9 ⁇ / sec
  • the lithium fluoride of the cathode was maintained at a deposition rate of 0.3 ⁇ / sec
  • the aluminum was 2 ⁇ / sec.
  • An organic light-emitting device was manufactured by maintaining ⁇ 7 to 5 ⁇ 10 ⁇ 5 torr.
  • An organic light emitting diode was manufactured according to the same method as Example 2-1 except for using the compound of Table 1 instead of the compound EC1 and ET1 of Example 2-1.
  • the driving voltage and the luminous efficiency of the organic light emitting diodes manufactured in Examples 2-2 to 2-18 and Comparative Examples 2-1 to 2-18 were measured at a current density of 10 mA / cm 2 , and 20 mA / cm 2.
  • the time T90 of 90% of the initial luminance at the current density of was measured. The results are shown in Table 2 below.
  • Electron Affinity (eV) values according to one embodiment of the present specification are shown in Table 3 below.
  • Electron Affinity was performed using Gaussian 03, a quantum chemistry calculation program manufactured by Gaussian, USA, using density functional theory (DFT), B3LYP, basis function
  • the calculated value was calculated by time dependent density functional theory (TD-DFT) for the structure optimized by using 6-31G * as an electron injection and the compound of Formula 1 used in the hole blocking layer of Table 3
  • TD-DFT time dependent density functional theory
  • the amount of electrons transferred from Formula 3, which is an electron injection and transport compound, in the organic light emitting device having the relationship of E Et > E Ec in the relationship of Electron Affinity (eV) with the compound of Formula 3 used in the transport layer Formula 1, which is a hole blocking layer (or electron control layer) compound, is appropriately controlled to improve efficiency and lifespan of the organic light emitting device.

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Abstract

본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자
본 출원은 2018년 9월 3일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0104682호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
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.
종래, 유기 EL 소자에 이용되는 정공 수송 재료로서는, 방향족 다이아민 유도체나 방향족 축합환 다이아민 유도체가 알려져 있었다. 하지만, 이 경우 인가 전압이 대부분 높기 때문에, 소자 수명의 저하나 소비 전력이 커지는 등의 문제가 생기고 있었다. 상기 문제의 해결 방법으로서, 유기 EL 소자의 정공 주입층에 루이스산 등의 전자 수용성 화합물을 도핑하거나 단독으로 이용하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 상기의 방법으로는 정공의 주입 및 수송에 제한이 있음을 보여주었으며, 따라서 정공수송층 혹은 정공 조절층 간의 물질 조합 혹은 정공 수송층과 복층의 정공조절층의 물질로 저전압 및 고효율, 장수명의 효과를 이끌어내고자 하였다. 일반적인 정공수송층 방향족이 치환된 3차 아민이었고 그 물질들의 조합 군에서 발견할 수 있는 소자 특성은 각기 다양한 결과를 보아왔다. 따라서, 정공의 수송과 캐리어 조절로 인한 소자특성 향상을 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
본 명세서는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고,
상기 제1 유기물층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
상기 제2 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000001
화학식 1에 있어서,
X는 O 또는 S이고,
R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접한 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2A 또는 2B 로 표시되며,
n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
[화학식 2A]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000002
[화학식 2B]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000003
화학식 2A 및 2B에 있어서,
A1 내지 A3 중 적어도 하나는 N이며, 나머지는 CH이거나 L1, L2, L3, Ar4 및 Ar5 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이거나, A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
Ar6는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, a는 0 내지 5의 정수이며,
[화학식 3]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000004
화학식 3에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 각각 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
Ar3는 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 알킬기; 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 시클로알킬기이며,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CH이며,
L은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
n5는 2 내지 4의 정수이며,
상기 화학식 1 내지 3에 있어서, 상기 a 및 n1 내지 n5가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 각각 정공저지층, 전자조절층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층에 사용하는 유기 발광 소자는 낮은 구동전압, 높은 발광효율 또는 장수명이 가능하다.
도 1, 3 및 4는 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공수송층(5), 발광층(3), 정공저지층 또는 전자조절층(6) 전자 주입 및 수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
[부호의 설명]
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공수송층
6: 정공저지층 또는 전자조절층
7: 전자 주입 및 수송층
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 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 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 제1 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 제2 유기물층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기와 같은 코어 구조를 가짐으로써, 삼중항 에너지를 조절할 수 있는 장점이 있고, 장수명 및 고효율의 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 발광 소자의 제1 유기물층에 포함하고, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 유기 발광 소자의 제2 유기물층으로 포함하는 유기 발광 소자는 하기 식 1의 에너지 관계를 갖는다.
[식 1]
EEt > EEc
상기 식 1에 있어서, EEt 는 상기 제2 유기물층에 포함되는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 전자친화도(Electron Affinity(eV))이며, EEc는 상기 제1 유기물층에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 전자친화도(Electron Affinity(eV))이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 상기와 같은 에너지 관계를 나타내므로, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 유기물층으로부터 전달되는 전자량을 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 유기물층이 적절히 제어하여, 유기 발광 소자의 효율 및 수명을 향상 시킬 수 있다.
본 명세서에서 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 수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 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 있다.
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 60인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 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, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 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, 아민기는 -NH2, 알킬아민기, N-알킬아릴아민기, 아릴아민기, N-아릴헤테로아릴아민기, N-알킬헤테로아릴아민기, 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기, N-페닐바이페닐아민기, N-페닐나프틸아민기, N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기, N-페닐페난트레닐아민기, N-바이페닐페난트레닐아민기, N-페닐플루오레닐아민기, N-페닐터페닐아민기, N-페난트레닐플루오레닐아민기, N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 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, 안트라센기, 페난트렌기, 파이렌기, 페릴렌기, 크라이센기, 플루오렌기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오렌기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오렌기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2019011245-appb-I000005
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로고리기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 피리딘기, 바이피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딘기, 피리다진기, 피라진기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트리딘기(phenanthridine), 페난쓰롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸기, 티아디아졸기, 디벤조퓨란기, 디벤조실롤기, 페노크산틴기(phenoxathiine), 페녹사진기(phenoxazine), 페노티아진기(phenothiazine), 디하이드로인데노카바졸기, 스피로플루오렌잔텐기 및 스피로플루오렌티옥산텐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서, 인접한 기가 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 치환 또는 비치환된 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 탄화수소고리는 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소와 지방족 탄화수소 의 축합고리일 수 있으며, 상기 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 상기 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 2가의 헤테로고리기는 헤테로고리기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로고리기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 2 내지 4가의 알킬기는 알킬기에 결합 위치가 두 개 내지 네 개 있는 것 즉 2가 내지 4가기를 의미한다. 이들은 각각 2 내지 4가기인 것을 제외하고는 전술한 알킬기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 2 내지 4가의 아릴기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 내지 네 개 있는 것 즉 2가 내지 4가기를 의미한다. 이들은 각각 2 내지 4가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 2 내지 4가의 시클로알킬기는 시클로알킬기에 결합 위치가 두 개 내지 네 개 있는 것 즉 2가 내지 4가기를 의미한다. 이들은 각각 2 내지 4가기인 것을 제외하고는 전술한 시클로알킬기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접한 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 하기 화학식 2A 또는 2B가 아닌 기는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 하기 화학식 2A 또는 2B가 아닌 기 중 적어도 하나는 알킬기, 아릴기, 또는 알킬기로 치환된 아릴기이고, 나머지는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 하기 화학식 A 또는 2B가 아닌 기 중 적어도 하나는 메틸기; n-부틸기; tert-부틸기; 메틸기, 또는 tert-부틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 나프틸기; 또는 메틸기로 치환된 플루오렌기이고, 나머지는 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2가 2이고, 상기 인접한 R2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2이 2이고, 상기 인접한 R2이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2이 2이고, 상기 인접한 R2이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2가 2이고, 상기 인접한 R2가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n2가 2이고, 상기 인접한 R2가 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1이 2이고, 상기 인접한 R1이 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고, 상기 n2가 2이고, 상기 인접한 R2가 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2A 또는 2B로 표시된다.
[화학식 2A]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000006
[화학식 2B]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000007
화학식 2A 및 2B에 있어서, L1 내지 L3, Ar4 내지 Ar6, A1 내지 A3 및 a의 정의는 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 하나가 상기 화학식 2A 또는 2B로 표시된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4 중 2개가 상기 화학식 2A 또는 2B 로 표시된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R2 중 하나와 상기 R3 중 하나가 상기 화학식 2A 또는 2B 로 표시된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 A1 내지 A3 중 적어도 하나는 N이며, 나머지는 CH이거나, 상기 L1, L2, L3, Ar4 및 Ar5 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 또는 바이페닐릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3는 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 나프틸렌기; 2가의 티오펜기; 2가의 퓨란기; 2가의 디벤조티오펜기; 2가의 디벤조퓨란기; 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기; 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 벤조카바졸기; 알킬기로 치환 또는 치환된 2가의 디벤조실롤기; 2가의 페노크산틴기(phenoxathiine); 2가의 페녹사진기(phenoxazine); 2가의 페노티아진기(phenothiazine); 2가의 피리딘기; 알킬기로 치환 또는 비치환된 2가의 디하이드로인데노카바졸기; 디벤조티오펜과 페닐기가 연결된 2가의 기; 또는 카바졸과 페닐기가 연결된 2가의 기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3는 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 나프틸렌기; 2가의 티오펜기; 2가의 퓨란기; 2가의 디벤조티오펜기; 2가의 디벤조퓨란기; 페닐기 또는 메틸페닐기로 치환 또는 비치환된 2가의 카바졸기; 페닐기 또는 메틸페닐기로 치환 또는 비치환된 2가의 벤조카바졸기; 메틸기로 치환 또는 치환된 2가의 디벤조실롤기; 2가의 페노크산틴기(phenoxathiine); 2가의 페녹사진기(phenoxazine); 2가의 페노티아진기(phenothiazine); 2가의 피리딘기; 메틸기로 치환 또는 비치환된 2가의 디하이드로인데노카바졸기; 디벤조티오펜과 페닐기가 연결된 2가의 기; 또는 카바졸과 페닐기가 연결된 2가의 기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로CN, 알킬기, 알콕시기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 알킬실릴기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 CN, 알킬기, 알콕시기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 알킬실릴기, 아릴기 또는 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이거나, 상기 A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레렌기, 트리페닐렌기, 페난트렌기, 플루오란텐기, 페날렌기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 디벤조실롤기, 페노크산틴기(phenoxathiine), 페녹사진기(phenoxazine), 페노티아진기(phenothiazine), 피리딜기, 디하이드로인데노카바졸, 아릴실릴기, 알킬실릴기, 스피로플루오렌잔텐기 및 스피로플루오렌티옥산텐기 중에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 기가 결합된 기이고, 이들은 CN, 알킬기, 알콕시기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 알킬실릴기, 아릴기, 알킬아릴기 또는 헤테로고리기로 치환될 수 있다. 여기서 치환기로서 헤테로고리기는 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 디벤조실롤기, 페노크산틴기(phenoxathiine), 페녹사진기(phenoxazine), 페노티아진기(phenothiazine), 피리딜기, 또는 디하이드로인데노카바졸기일 수 있으며, 치환기로서 아릴기는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐렌기일 수 있다. 또한, 상기 알킬기는 메틸기, 또는 tert-부틸기일 수 있고, 상기 알콕시기는 메톡시기일 수 있으며, 상기 할로알킬기는 트리플루오로메틸기일 수 있고, 상기 할로알콕시기는 트리플루오로메톡시기일 수 있으며, 상기 알킬실릴기는 메틸실릴기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-5 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000008
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000009
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000010
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000011
[화학식 1-5]
Figure PCTKR2019011245-appb-I000012
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-5에 있어서,
X, R1 내지 R4, L1 내지 L3, A1 내지 A3, Ar4, Ar5 및 n1 내지 n4의 정의는 상기 화학식 1 및 2A에서 정의한 바와 같고, L1', L2', L3', A1', A2', A3', Ar4' 및 Ar5'는 각각 상기 L1, L2, L3, A1, A2, A3, Ar4 및 Ar5의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2A의 A1 내지 A3 중 2개는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2A의 A1 내지 A3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2A는 하기 구조식들로부터 선택될 수 있다.
Figure PCTKR2019011245-appb-I000013
상기 구조식에 있어서, L1 내지 L3, Ar4 및 Ar5의 정의는 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2B의 Ar6는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, CN, 할로겐기, 알킬기, 할로알킬기, 알콕시기, 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, CN, 할로겐기, 알킬기, 할로알킬기, 알콕시기, 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 피리딘기; 또는 티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소, CN, F, 트리플루오로메틸기, 메틸기, tert-부틸기, 메톡시기, 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 피리딘기; 또는 티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n5는 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n5는 2이고, 상기 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 2가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 2가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 2가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 2가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 15의 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 페난트렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 페난트렌기; 또는 치환 또는 비치환된 시클로헥사닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 페닐렌기; 나프틸렌기; 2가의 페난트렌기; 또는 시클로헥사닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 나프틸렌기; 2가의 페난트렌기; 또는 시클로헥사닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 2가의 3환 이상의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 2가의 3환 이상의 아릴기; 또는 2가의 시클로알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 2가의 페난트렌기; 또는 시클로헥사닐렌기이다
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 아릴기로 치환 또는 비치환된 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 페닐기로 치환 또는 비치환된 2가의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar3는 페닐기로 치환 또는 비치환된 메틸렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1은 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X2는 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3은 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X3은 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X2 및 X3은 N이고 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3은 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 페닐렌기이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
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또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
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본 명세서의 유기 발광 소자의 제1 및 제2 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 제1 유기물층은 1 내지 3층으로 구성되어 있을 수 있다. 또한, 본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 등을 포함하는 구조 또는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자 주입 및 수송층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 많거나, 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입 및 수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입 및 수송층, 정공조절층 및 전자조절층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 전자전하생성층을 추가로 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2 층 이상의 발광층; 상기 2층 이상의 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 2층 이상의 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 제1 및 제2 유기물층을 포함하고, 상기 2층 이상의 제1 및 제2 유기물층은 각각 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 정공저지층 또는 전자조절층을 포함하고, 상기 제2 유기물층은 전자수송층을 포함하며, 상기 정공저지층 또는 전자조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 전자수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유기물층은 정공저지층 또는 전자조절층을 포함하고, 상기 제2 유기물층은 전자 주입 및 수송층을 포함하며, 상기 정공저지층 또는 전자조절층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 및 제2 유기물층은 상기 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸기 또는 벤조카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 4에 예시되어 있다.
도 4는 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 일반적인 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 또한, 도 1 및 3을 참고하면, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 2층 이상의 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 발광층은 독립적으로, 형광성 도판트 또는 인광성 도판트를 포함할 수 있다. 발광층이 2층인 경우에는, 하나의 발광층은 형광성 도판트, 다른 하나는 인광성 도판트를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 서로 다른 파장대의 빛을 발광하는 2층 이상의 발광층을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 2층 이상의 발광층은 제1 전극에서 제2 전극 방향의 수직방향으로 마련될 수도 있으며, 수평방향으로 마련될 수도 있다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 정공수송층(5), 발광층(3), 정공저지층 또는 전자조절층(6), 전자 주입 및 수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 도 2를 참고하면, 본 명세서의 일 실시상태에 다른 유기 발광 소자는 3층 이상의 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 각 발광층과 발광층 사이에는 다른 층이 추가적으로 마련될 수 있다. 상기 발광층이 3층 이상으로 마련되는 경우에는 각각의 발광층은 청색 형광 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 도 3과 같은 구조에 있어서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공저지층 또는 전자조절층(6)에, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 전자 주입 및 수송층(7) 에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 3층 이상의 발광층은 제1 전극에서 제2 전극 방향의 수직방향으로 마련될 수도 있으며, 수평방향으로 마련될 수도 있다. 보다 구체적으로는 제1 전극에서 제2 전극 방향의 수평방향으로 마련될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 청색 형광 발광층은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 하기 구조중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
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Figure PCTKR2019011245-appb-I000102
본 명세서의 유기 발광 소자는 제1 또는 제2 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화학식 1 및 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 제1 또는 제2 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 제1 또는 제2 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1 및 3 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 제1 및 제2 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 및 3의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 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), 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 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 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 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. 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(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 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층이다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층이고, 발광층에 도달하는 전자를 조절하는 층으로 전자조절층이 될 수 있다. 또한, 상기 전자 전하 생성층은 전자 전하를 생성하는 층이다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1 및 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 화합물 EC1의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000103
상기 화합물 EC1-A (10 g, 26.6 mmol)과 상기 화합물 EC1-B (12.3 g, 26.6 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (100 mL)에 완전히 녹인 후, 탄산칼륨 (11.0 g, 79.7 mmol)을 물 50 mL에 용해시켜 첨가하였다. 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (0.92g, 0.797 mmol)을 넣은 후, 8 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 테트라하이드로퓨란 및 에틸아세테이트로 각각 2 번씩 세척하여 화합물 EC1 (15.4 g, 수율 81 %)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 716
제조예 2: 화합물 EC2의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000104
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC2로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 553
제조예 3: 화합물 EC3의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000105
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC3로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 640
제조예 4: 화합물 EC4의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000106
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC4로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 640
제조예 5: 화합물 EC5의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000107
상기 화합물 EC5-A (10 g, 17.1 mmol)과 상기 화합물 EC5-B (9.2 g, 34.2 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (100 mL)에 완전히 녹인 후, 탄산칼륨 (7.1 g, 51.3 mmol)을 물 50 mL에 용해시켜 첨가하였다. 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐 (0.59g, 0.513 mmol)을 넣은 후, 8 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 테트라하이드로퓨란 및 에틸아세테이트로 각각 2 번씩 세척하여 화합물 EC5 (9.5 g, 수율 70 %)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 795
제조예 6: 화합물 EC6의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000108
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC6로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 807
제조예 7: 화합물 EC7의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000109
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC7로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 654
제조예 8: 화합물 EC8의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000110
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC8로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 821
제조예 9: 화합물 EC9의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000111
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC9로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 848
제조예 10: 화합물 EC10의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000112
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 EC10로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 537
제조예 11: 화합물 ET1의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000113
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET1로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 799
제조예 12: 화합물 ET2의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000114
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET2로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 743
제조예 13: 화합물 ET3의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000115
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET3로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 763
제조예 14: 화합물 ET4의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000116
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET4로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 591
제조예 15: 화합물 ET5의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000117
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET5로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 791
제조예 16: 화합물 ET6의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000118
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET6로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 759
제조예 17: 화합물 ET7의 제조
Figure PCTKR2019011245-appb-I000119
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 EC5의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 ET7로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 699
실시예 1-1
ITO (indium tin oxide)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사 (Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사 (Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-A 화합물을 600 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 상에 하기 HAT 화합물 50 Å 및 하기 HT-A 화합물 60 Å를 순차적으로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공수송층 상에 막 두께 200 Å로 BH 화합물 및 하기 BD 화합물을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 상기 화합물 EC1 진공 증착하여 50Å 두께로 정공저지층을 형성하였다. 상기 정공저지층 상에 상기 화합물 ET1과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 상에 순차적으로 10Å의 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1×10-7 내지 5×10-5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2019011245-appb-I000120
실시예 1-2 내지 1-18 및 비교예 1-1 내지 1-18
상기 실시예 1-1의 화합물 EC1 및 ET1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
상기 실시예 1-1 내지 1-18 및 비교예 1-1 내지 1-18에서 제조한 유기 발광 소자에 대하여 10 mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2의 전류 밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 상기 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분(화합물) 전압(V@10 mA/cm2) 효율(cd/A@10 mA/cm2) 색좌표(x, y) 수명(h)(T90 at 20 mA/cm2)
실시예 1-1 EC1 ET1 4.05 5.86 (0.135, 0.088) 300
실시예 1-2 EC2 ET1 4.01 5.98 (0.135, 0.089) 284
실시예 1-3 EC3 ET1 4.02 5.73 (0.135, 0.087) 311
실시예 1-4 EC4 ET1 4.03 5.90 (0.133, 0.088) 285
실시예 1-5 EC5 ET1 4.15 5.61 (0.135, 0.089) 321
실시예 1-6 EC6 ET2 4.00 5.77 (0.135, 0.087) 294
실시예 1-7 EC7 ET2 3.96 6.03 (0.135, 0.088) 271
실시예 1-8 EC8 ET2 3.99 5.73 (0.133, 0.088) 297
실시예 1-9 EC9 ET2 3.95 5.90 (0.135, 0.089) 286
실시예 1-10 EC10 ET2 4.06 5.79 (0.135, 0.087) 274
실시예 1-11 EC1 ET3 3.93 6.00 (0.135, 0.088) 269
실시예 1-12 EC2 ET3 3.91 6.06 (0.133, 0.088) 251
실시예 1-11 EC3 ET5 4.01 5.88 (0.135, 0.088) 300
실시예 1-12 EC4 ET5 4.00 5.99 (0.133, 0.088) 277
실시예 1-13 EC5 ET4 4.20 5.58 (0.135, 0.089) 351
실시예 1-14 EC6 ET4 4.10 5.68 (0.135, 0.087) 309
실시예 1-15 EC7 ET6 3.94 6.05 (0.135, 0.088) 268
실시예 1-16 EC8 ET6 3.96 5.76 (0.133, 0.088) 290
실시예 1-17 EC9 ET7 3.92 5.92 (0.135, 0.089) 280
실시예 1-18 EC10 ET7 4.01 5.82 (0.135, 0.087) 272
비교예 1-1 EC1 ET-B 4.05 5.56 (0.135, 0.088) 50
비교예 1-2 EC2 ET-B 4.01 5.48 (0.135, 0.089) 44
비교예 1-3 EC3 ET-B 4.02 5.33 (0.135, 0.087) 51
비교예 1-4 EC4 ET-B 4.03 5.41 (0.133, 0.088) 45
비교예 1-5 EC5 ET-B 4.15 5.22 (0.135, 0.089) 61
비교예 1-6 EC6 ET-B 4.00 5.36 (0.135, 0.087) 64
비교예 1-7 EC7 ET-B 3.96 5.62 (0.135, 0.088) 71
비교예 1-8 EC8 ET-B 3.99 5.30 (0.133, 0.088) 67
비교예 1-9 EC9 ET-B 3.95 5.52 (0.135, 0.089) 66
비교예 1-10 EC10 ET-B 4.06 5.40 (0.135, 0.087) 54
비교예 1-11 ET-A ET1 4.35 4.06 (0.135, 0.088) 201
비교예 1-12 ET-A ET2 4.26 4.53 (0.135, 0.088) 174
비교예 1-13 ET-A ET3 4.22 4.46 (0.133, 0.088) 153
비교예 1-14 ET-A ET4 4.42 3.28 (0.135, 0.089) 256
비교예 1-15 ET-A ET5 4.51 4.68 (0.135, 0.088) 202
비교예 1-16 ET-A ET6 4.34 4.65 (0.135, 0.088) 178
비교예 1-17 ET-A ET7 4.31 4.72 (0.135, 0.087) 182
비교예 1-18 ET-A ET-B 4.46 4.00 (0.133, 0.088) 54
상기 표 1에서 실시예 1-1 내지 1-18과 비교예 1-1 내지 1-18을 비교하면, 본 명세서에 따른 화학식 1과 화학식 3을 적용한 유기 발광 소자는, 화학식 1 또는 화학식 3만 적용된 유기 발광 소자에 비하여 수명 면에서 현저히 우수하다.
실시예 2-1
ITO (indium tin oxide)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사 (Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사 (Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-A 화합물을 600 Å의 두께로 열 진공 증착하여 제1 정공주입층을 형성하였다. 상기 제1 정공주입층 상에 하기 HAT 화합물 50 Å 및 하기 HT-A 화합물 60 Å를 순차적으로 진공 증착하여 제1 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 제1 정공수송층 상에 막 두께 200 Å로 BH 화합물 및 하기 BD 화합물을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 제1 발광층을 형성하였다.
상기 제1 발광층 상에 상기 화합물 EC1 진공 증착하여 50Å 두께로 제1 정공저지층을 형성하였다. 상기 제1 정공저지층 상에 상기 화합물 ET1과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 200Å의 두께로 제1 전자 주입 및 수송층을 형성하였다.
상기 제1 전자 주입 및 수송층 상에 막 두께 100 Å로 화합물 ET-C와 리튬 화합물을 100:2의 중량비로 진공 증착하여 전자 전하 생성층을 형성하였다. 상기 전자 전하 생성층 상에 HI-A 화합물을 100 Å의 두께로 열 진공 증착하여 제2 정공주입층을 형성하였다.
제2 상기 정공주입층 상에 하기 HAT 화합물 50 Å 및 하기 HT-A 화합물 60 Å를 순차적으로 진공 증착하여 제2 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 제2 정공수송층 상에 막 두께 200 Å로 BH 화합물 및 하기 BD 화합물을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 제2 발광층을 형성하였다.
상기 제2 발광층 상에 화합물 EC1 진공 증착하여 50Å 두께로 정공저지층을 형성하였다. 상기 제2 정공저지층 상에 상기 화합물 ET1과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 200Å의 두께로 제2 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 제2 전자 주입 및 수송층 상에 순차적으로 10Å의 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1×10-7 내지 5×10-5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2019011245-appb-I000121
실시예 2-2 내지 2-18 및 비교예 2-1 내지 2-18
상기 실시예 2-1의 화합물 EC1 및 ET1 대신 하기 표 1의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
상기 실시예 2-2 내지 2-18 및 비교예 2-1 내지 2-18 제조한 유기 발광 소자에 대하여 10 mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2의 전류 밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분(화합물) 전압(V@10 mA/cm2) 효율(cd/A@10 mA/cm2) 색좌표(x, y) 수명(h)(T90 at 20 mA/cm2)
실시예 2-1 EC1 ET1 8.04 13.48 (0.137, 0.124) 231
실시예 2-2 EC2 ET1 8.00 13.75 (0.137, 0.124) 219
실시예 2-3 EC3 ET1 8.01 13.18 (0.137, 0.123) 239
실시예 2-4 EC4 ET1 8.02 13.57 (0.137, 0.125) 219
실시예 2-5 EC5 ET1 8.14 12.90 (0.137, 0.124) 247
실시예 2-6 EC6 ET2 8.00 13.27 (0.137, 0.124) 226
실시예 2-7 EC7 ET2 7.95 13.87 (0.137, 0.123) 209
실시예 2-8 EC8 ET2 7.98 13.18 (0.137, 0.125) 229
실시예 2-9 EC9 ET2 7.94 13.57 (0.137, 0.124) 220
실시예 2-10 EC10 ET2 8.04 13.32 (0.137, 0.124) 211
실시예 2-11 EC1 ET3 7.92 13.80 (0.137, 0.123) 207
실시예 2-12 EC2 ET3 7.90 13.94 (0.137, 0.125) 193
실시예 2-11 EC3 ET5 8.00 13.52 (0.137, 0.124) 231
실시예 2-12 EC4 ET5 8.01 13.78 (0.137, 0.124) 213
실시예 2-13 EC5 ET4 8.21 12.83 (0.137, 0.123) 270
실시예 2-14 EC6 ET4 8.08 13.06 (0.137, 0.125) 238
실시예 2-15 EC7 ET6 7.92 13.92 (0.137, 0.124) 206
실시예 2-16 EC8 ET6 7.94 13.25 (0.137, 0.124) 223
실시예 2-17 EC9 ET7 7.92 13.62 (0.137, 0.123) 216
실시예 2-18 EC10 ET7 8.03 13.39 (0.137, 0.124) 209
비교예 2-1 EC1 ET-B 8.02 12.79 (0.137, 0.124) 39
비교예 2-2 EC2 ET-B 8.01 12.60 (0.137, 0.124) 34
비교예 2-3 EC3 ET-B 8.01 12.26 (0.137, 0.124) 39
비교예 2-4 EC4 ET-B 8.02 12.44 (0.137, 0.125) 35
비교예 2-5 EC5 ET-B 8.12 12.01 (0.137, 0.124) 47
비교예 2-6 EC6 ET-B 8.01 12.33 (0.137, 0.124) 49
비교예 2-7 EC7 ET-B 7.94 12.93 (0.137, 0.124) 55
비교예 2-8 EC8 ET-B 7.96 12.19 (0.137, 0.125) 52
비교예 2-9 EC9 ET-B 7.94 12.70 (0.137, 0.124) 51
비교예 2-10 EC10 ET-B 8.04 12.42 (0.137, 0.124) 42
비교예 2-11 ET-A ET1 8.35 9.34 (0.137, 0.123) 155
비교예 2-12 ET-A ET2 8.26 10.42 (0.137, 0.123) 134
비교예 2-13 ET-A ET3 8.22 10.26 (0.137, 0.124) 118
비교예 2-14 ET-A ET4 8.42 7.54 (0.137, 0.124) 197
비교예 2-15 ET-A ET5 8.51 10.76 (0.137, 0.123) 156
비교예 2-16 ET-A ET6 8.34 10.70 (0.137, 0.125) 137
비교예 2-17 ET-A ET7 8.31 10.86 (0.137, 0.124) 140
비교예 2-18 ET-A ET-B 8.46 9.2 (0.137, 0.124) 42
상기 표 2에서 실시예 2-1 내지 2-18과 비교예 2-1 내지 2-18을 비교하면, 본 명세서에 따른 화학식 1과 화학식 3을 적용한 유기 발광 소자는, 화학식 1 또는 화학식 3만 적용된 유기 발광 소자에 비하여 수명 면에서 현저히 우수하다.
실시예 3
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물 EC1 내지 EC10, ET1 내지 ET7, 및 ET-A 내지 ET-B 전자친화도(Electron Affinity (eV)) 값을 하기 표 3에 나타내었다.
화합물 Electron Affinity (eV)
EC1 1.38
EC2 1.26
EC3 1.42
EC4 1.32
EC5 1.67
EC6 1.60
EC7 1.36
EC8 1.38
EC9 1.56
EC10 1.17
ET1 1.85
ET2 1.7
ET3 1.53
ET4 1.69
ET5 1.55
ET6 1.74
ET7 1.68
ET-A 1.45
ET-B 1.41
상기 전자친화도(Electron Affinity (eV))는 미국 가우시안(Gaussian)사 제조의 양자 화학 계산 프로그램 가우시안 03을 이용하여 수행하였으며, 밀도 범함수 이론(DFT)을 이용하여, 범함수로서 B3LYP, 기저함수로서 6-31G*를 이용하여 최적화한 구조에 대해서 시간 의존 밀도 범함수 이론(TD-DFT)에 의해 계산치를 구하였다.상기 표 3의 정공저지층에 사용된 상기 화학식 1의 화합물과 전자 주입 및 수송층에 사용된 상기 화학식 3의 화합물과의 전자친화도(Electron Affinity (eV))의 관계에서 EEt > EEc 관계를 가지는 유기 발광 소자는 전자 주입 및 수송 화합물인 상기 화학식 3으로부터 전달되는 전자량을 정공저지층(또는 전자조절층)화합물인 상기 화학식 1이이 적절히 제어하여, 유기발광 소자의 효율, 수명을 향상 시킨다.

Claims (13)

  1. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 제1 유기물층 및 제2 유기물층을 포함하고,
    상기 제1 유기물층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
    상기 제2 유기물층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000122
    화학식 1에 있어서,
    X는 O 또는 S이고,
    R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알킬기; 치환 또는 비치환된 할로알콕시기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, 인접한 기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    R1 내지 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2A 또는 2B 로 표시되며,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 1 내지 4의 정수이고,
    [화학식 2A]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000123
    [화학식 2B]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000124
    화학식 2A 및 2B에 있어서,
    A1 내지 A3 중 적어도 하나는 N이며, 나머지는 CH이거나 L1, L2, L3, Ar4 및 Ar5 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이거나, A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
    Ar4 및 Ar5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이거나, A1 내지 A3 중 인접한 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하며,
    Ar6는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, a는 0 내지 5의 정수이며,
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000125
    화학식 3에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    Ar3는 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 알킬기; 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 2 내지 4가의 시클로알킬기이며,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CH이며,
    L은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    n5는 2 내지 4의 정수이며,
    상기 화학식 1 내지 3에 있어서, 상기 a 및 n1 내지 n5가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-5 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000126
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000127
    [화학식 1-3]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000128
    [화학식 1-4]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000129
    [화학식 1-5]
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000130
    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-5에 있어서,
    X, R1 내지 R4, L1 내지 L3, A1 내지 A3, Ar4, Ar5 및 n1 내지 n4의 정의는 청구항 1에서와 같고, L1', L2', L3', A1', A2', A3', Ar4' 및 Ar5'는 각각 상기 L1, L2, L3, A1, A2, A3, Ar4 및 Ar5의 정의와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 Ar3는 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 페난트렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 시클로알킬기인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000131
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000132
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000133
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000134
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000135
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000136
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000137
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000138
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000139
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000140
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000141
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000142
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000143
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000144
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000145
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000146
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000147
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000148
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000149
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000150
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000151
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000152
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000153
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000154
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000155
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000156
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000157
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000158
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000159
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000160
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000161
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000162
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000163
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000164
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000165
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000166
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000167
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000168
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000169
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000170
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000171
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000172
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000173
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000174
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000175
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000176
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000177
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000178
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000179
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000180
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000181
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000182
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000183
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000184
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000185
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000186
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000187
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000188
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000189
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000190
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000191
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000192
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000193
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000194
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000195
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000196
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000197
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000198
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000199
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000200
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000201
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000202
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000203
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000204
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000205
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000206
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000207
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000208
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000209
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000210
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000211
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000212
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000213
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000214
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000215
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000216
    Figure PCTKR2019011245-appb-I000217
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 식 1을 만족하는 것인 유기 발광 소자:
    [식 1]
    EEt > EEc
    상기 식 1에 있어서,
    EEt 는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 전자친화도(Electron Affinity(eV))이며, EEc는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 전자친화도(Electron Affinity(eV))이다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유기물층은 정공저지층 또는 전자조절층인 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유기물층은 전자수송층 또는 전자 주입 및 수송층인 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 서로 다른 파장대의 빛을 발광하는 2층 이상의 발광층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 2층 이상의 발광층을 포함하며,
    각각의 발광층은 독립적으로, 형광성 도판트 또는 인광성 도판트를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 2층 이상의 발광층을 포함하며,
    어느 하나의 발광층은 형광성 도판트를 포함하고, 다른 하나의 발광층은 인광성 도판트를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 3층 이상의 발광층을 포함하며,
    각각의 발광층은 청색 형광 발광층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 3층 이상의 발광층은 제1 전극에서 제2 전극 방향으로 순서대로 마련되는 것인 유기 발광 소자.
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