KR20200132290A - 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents
페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200132290A KR20200132290A KR1020190057579A KR20190057579A KR20200132290A KR 20200132290 A KR20200132290 A KR 20200132290A KR 1020190057579 A KR1020190057579 A KR 1020190057579A KR 20190057579 A KR20190057579 A KR 20190057579A KR 20200132290 A KR20200132290 A KR 20200132290A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- light
- emitting
- electrode
- group
- Prior art date
Links
- -1 Phenanthroline compound Chemical class 0.000 title claims abstract description 65
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 16
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 16
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 12
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 10
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000005037 alkyl phenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000000499 benzofuranyl group Chemical group O1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 4
- 125000004196 benzothienyl group Chemical group S1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 4
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 4
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 4
- 125000004802 cyanophenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005509 dibenzothiophenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 claims description 4
- 125000005059 halophenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002183 isoquinolinyl group Chemical group C1(=NC=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004593 naphthyridinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CN=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000001792 phenanthrenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C=CC12)* 0.000 claims description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 4
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002294 quinazolinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000002943 quinolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000001567 quinoxalinyl group Chemical group N1=C(C=NC2=CC=CC=C12)* 0.000 claims description 4
- 125000004306 triazinyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003960 triphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 claims description 4
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004653 anthracenylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000002529 biphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 claims description 3
- 125000005567 fluorenylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 claims description 3
- 125000005550 pyrazinylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000005551 pyridylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000006836 terphenylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000005558 triazinylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- RLFXJQPKMZNLMP-UHFFFAOYSA-N 2-phenylprop-2-enenitrile Chemical group N#CC(=C)C1=CC=CC=C1 RLFXJQPKMZNLMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 123
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 abstract description 9
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 9
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 8
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 7
- MINMDCMSHDBHKG-UHFFFAOYSA-N 4-[4-[[6-methoxy-2-(2-methoxyimidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazol-6-yl)-1-benzofuran-4-yl]oxymethyl]-5-methyl-1,3-thiazol-2-yl]morpholine Chemical compound N1=C2SC(OC)=NN2C=C1C(OC1=CC(OC)=C2)=CC1=C2OCC(=C(S1)C)N=C1N1CCOCC1 MINMDCMSHDBHKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XFJBGINZIMNZBW-CRAIPNDOSA-N 5-chloro-2-[4-[(1r,2s)-2-[2-(5-methylsulfonylpyridin-2-yl)oxyethyl]cyclopropyl]piperidin-1-yl]pyrimidine Chemical compound N1=CC(S(=O)(=O)C)=CC=C1OCC[C@H]1[C@@H](C2CCN(CC2)C=2N=CC(Cl)=CN=2)C1 XFJBGINZIMNZBW-CRAIPNDOSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 6
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 1-[6-[2-[3-[3-[3-[2-[2-[3-[[2-[2-[[(2r)-1-[[2-[[(2r)-1-[3-[2-[2-[3-[[2-(2-amino-2-oxoethoxy)acetyl]amino]propoxy]ethoxy]ethoxy]propylamino]-3-hydroxy-1-oxopropan-2-yl]amino]-2-oxoethyl]amino]-3-[(2r)-2,3-di(hexadecanoyloxy)propyl]sulfanyl-1-oxopropan-2-yl Chemical compound O=C1C(SCCC(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(=O)N[C@@H](CSC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CO)C(=O)NCCCOCCOCCOCCCNC(=O)COCC(N)=O)CC(=O)N1CCNC(=O)CCCCCN\1C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2CC/1=C/C=C/C=C/C1=[N+](CC)C2=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C1 UNILWMWFPHPYOR-KXEYIPSPSA-M 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- SUSQOBVLVYHIEX-UHFFFAOYSA-N phenylacetonitrile Chemical compound N#CCC1=CC=CC=C1 SUSQOBVLVYHIEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSVHMWORIJZGTJ-UHFFFAOYSA-N 1-(4-bromonaphthalen-1-yl)ethanone Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)C)=CC=C(Br)C2=C1 CSVHMWORIJZGTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 2
- HUMMCEUVDBVXTQ-UHFFFAOYSA-N naphthalen-1-ylboronic acid Chemical compound C1=CC=C2C(B(O)O)=CC=CC2=C1 HUMMCEUVDBVXTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- MFHFWRBXPQDZSA-UHFFFAOYSA-N 2-(4-bromophenyl)acetonitrile Chemical compound BrC1=CC=C(CC#N)C=C1 MFHFWRBXPQDZSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFUFXTHGZWIDDB-UHFFFAOYSA-N 2-chloroquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(Cl)=CC=C21 OFUFXTHGZWIDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTBMOHCXOHABNM-UHFFFAOYSA-N Nc(c(C(c1ccccc1)=O)ccc1cc2)c1nc2-c1cccc2ccccc12 Chemical compound Nc(c(C(c1ccccc1)=O)ccc1cc2)c1nc2-c1cccc2ccccc12 NTBMOHCXOHABNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRMKFNKKVALHMX-UHFFFAOYSA-N [O-][N+](c(cccc1cc2)c1nc2-c1cccc2ccccc12)=O Chemical compound [O-][N+](c(cccc1cc2)c1nc2-c1cccc2ccccc12)=O KRMKFNKKVALHMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVJHLZFALCBCIW-UHFFFAOYSA-N [O-][N+](c(cccc1cc2)c1nc2Cl)=O Chemical compound [O-][N+](c(cccc1cc2)c1nc2Cl)=O RVJHLZFALCBCIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- GBSABJTWNLYVAB-UHFFFAOYSA-N c(cc1)ccc1-c1c(ccc2ccc(-c3cccc4ccccc34)nc22)c2n[o]1 Chemical compound c(cc1)ccc1-c1c(ccc2ccc(-c3cccc4ccccc34)nc22)c2n[o]1 GBSABJTWNLYVAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JNGZXGGOCLZBFB-IVCQMTBJSA-N compound E Chemical compound N([C@@H](C)C(=O)N[C@@H]1C(N(C)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=N1)=O)C(=O)CC1=CC(F)=CC(F)=C1 JNGZXGGOCLZBFB-IVCQMTBJSA-N 0.000 description 1
- JOFBTOVNZIUWPX-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran-1-ylboronic acid Chemical compound O1C2=CC=CC=C2C2=C1C=CC=C2B(O)O JOFBTOVNZIUWPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000003914 fluoranthenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC=C4C1=C23)* 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N intermediate I Chemical compound COC(=O)[C@@]1(C=O)[C@H]2CC=[N+](C\C2=C\C)CCc2c1[nH]c1ccccc21 QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- JCDAUYWOHOLVMH-UHFFFAOYSA-N phenanthren-9-ylboronic acid Chemical compound C1=CC=C2C(B(O)O)=CC3=CC=CC=C3C2=C1 JCDAUYWOHOLVMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWEKPLLMFXIZOC-UHFFFAOYSA-N pyren-1-ylboronic acid Chemical compound C1=C2C(B(O)O)=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 MWEKPLLMFXIZOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABMYEXAYWZJVOV-UHFFFAOYSA-N pyridin-3-ylboronic acid Chemical compound OB(O)C1=CC=CN=C1 ABMYEXAYWZJVOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
- C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D471/04—Ortho-condensed systems
-
- H01L51/5012—
-
- H01L51/5048—
-
- 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
-
- 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]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
본 발명은 페난트롤린 화합물 및 이를 하나 이상의 유기층에 포함함으로써 우수한 효율 특성을 나타내는 유기전기발광소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하기 위한 소자로서, 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이에 발광 가능한 유기물층이 형성된 구조를 포함한다.
유기발광소자는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 그 중 복수의 발광부가 적층된 텐덤(Tandem)형 유기발광소자가 연구되고 있다.
텐덤(Tandem)형 유기발광소자에서는 애노드와 캐소드 사이에는 발광층을 포함하는 발광부가 복수 개 적층된다. 인접한 발광부 사이에는 전하의 생성 및 이동을 위한 전하생성층이 위치한다.
전하생성층은 낮은 구동전압과 높은 효율이 요구된다.
본 발명의 목적은 새로운 구조의 페난트롤린 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 새로운 구조의 페난트롤린 화합물을 n형 전하생성층에 제공하여, 이에 알칼리 금속을 도핑한 경우 효율이 향상된 유기발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 새로운 구조의 페난트롤린 화합물을 제공하여, 전자 주입이 원활하지 못해서 생기는 수명 저하의 문제점이 개선된 유기발광소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 새로운 구조의 페난트롤린 화합물을 제공하여, 전자수송층과 n형 전하생성층 간의 LUMO 에너지 레벨 차이로 인해 n형 전하생성층으로 주입된 전자가 전자수송층으로 이동할 때 발생하는 구동 전압 상승 문제가 개선된 유기발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기 화학식 1로 표시되는 페난트롤린 화합물에 의해 달성될 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고, Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 페닐렌, 알킬페닐렌, 할로페닐렌, 시아노페닐렌, 나프틸렌, 알킬나프틸렌, 비페닐렌, 알킬비페닐렌, 터페닐렌, 알킬터페닐렌, 안트라센닐렌, 피렌닐렌, 페난트렌닐렌, 트리아진일렌, 피리딜렌, 피리미딜렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 피라지닐렌, 퀴나졸리닐렌, 나프티리디닐렌, 오페닐렌, 퓨라닐렌, 벤조티오페닐렌, 벤조퓨라닐렌, 디벤조티오페닐렌, 디벤조퓨라닐렌, 플루오레닐렌, 카바조일렌, 이미다졸릴렌, 트리페닐레닐렌, 플루오르안테닐렌 및 디아카플루오레닐렌으로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 치환되지 않은 페닐, 알킬페닐, 할로페닐, 시아노페닐, 나프틸, 알킬나프틸, 비페닐, 알킬비페닐, 터페닐, 알킬터페닐, 안트라센닐, 피렌닐, 페난트렌닐, 트리아진일, 피리딜, 피리미딜, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 피라지닐, 퀴나졸리닐, 나프티리디닐, 오페닐, 퓨라닐, 벤조티오페닐, 벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 디벤조퓨라닐, 플루오레닐, 카바조일, 이미다졸릴, 트리페닐레닐, 플루오르안테닐 및 디아카플루오레닐로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 제1전극, 제2전극, 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층 중 1층 이상은 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 유기발광소자에 의해 달성될 수 있다.
상기 유기물층은 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 및 정공주입 및 정공수송을 동시에 하는 층으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 층을 포함하고, 상기 적어도 1개의 층은 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유기물층은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 및 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 층을 포함하고, 상기 적어도 1개의 층은 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유기물층은 적어도 하나의 전하생성층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전하생성층은 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함할 수 있다.
상기 전하생성층은 n형일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하며 제1발광층을 포함하는 제1발광부; 상기 제2전극과 상기 제1발광부 사이에 위치하며 제2발광층을 포함하는 제2발광부; 상기 제1발광부와 상기 제2발광부 사이에 위치하는 제1전하생성층을 포함하며, 상기 제1발광부, 제2발광부 및 제1전하생성층 중 적어도 하나의 층은 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 유기발광소자에 의해 달성될 수 있다.
상기 유기발광소자는 상기 제2전극과 상기 제2발광부 사이에 위치하며 제3발광층을 포함하는 제3발광부; 및 상기 제2발광부와 상기 제3발광부 사이에 위치하는 제2전하생성층을 더 포함하며, 상기 제3발광부 및 제2전하생성층 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 새로운 구조의 페난트롤린 화합물이 제공된다.
본 발명에 따르면 텐덤형 유기발광소자에서 n형 전하생성층과 p형 전하생성층 사이의 에너지 레벨 차이를 최소화하여 발광부에 전자 주입량을 향상시킬 수 있는 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자가 제공된다.
본 발명에 따라 n형 전하생성층에 페난트롤린 화합물을 도입하면 전자가 풍부해지므로, 빠른 전자 이동도를 가져 전자의 수송을 용이하게 하며 전자를 효율적으로 발광층에 전달할 수 있으므로, 유기전계발광소자의 효율을 향상시킬 수 있고, N형 전하생성층에서 전자수송층으로 전자의 전달이 원활해지므로 전자 주입이 원활하지 못해서 생기는 수명 저하 문제를 개선할 수 있다. 그리고, 전자수송층과 N형 전하생성층 간의 LUMO 에너지 레벨 차이로 인해 n형 전하생성층으로 주입된 전자가 전자수송층으로 이동할 때 생기는 구동 전압 상승 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 페난트롤린 화합물은 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 페닐렌, 알킬페닐렌, 할로페닐렌, 시아노페닐렌, 나프틸렌, 알킬나프틸렌, 비페닐렌, 알킬비페닐렌, 터페닐렌, 알킬터페닐렌, 안트라센닐렌, 피렌닐렌, 페난트렌닐렌, 트리아진일렌, 피리딜렌, 피리미딜렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 피라지닐렌, 퀴나졸리닐렌, 나프티리디닐렌, 오페닐렌, 퓨라닐렌, 벤조티오페닐렌, 벤조퓨라닐렌, 디벤조티오페닐렌, 디벤조퓨라닐렌, 플루오레닐렌, 카바조일렌, 이미다졸릴렌, 트리페닐레닐렌, 플루오르안테닐렌 및 디아카플루오레닐렌으로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 치환되지 않은 페닐, 알킬페닐, 할로페닐, 시아노페닐, 나프틸, 알킬나프틸, 비페닐, 알킬비페닐, 터페닐, 알킬터페닐, 안트라센닐, 피렌닐, 페난트렌닐, 트리아진일, 피리딜, 피리미딜, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 피라지닐, 퀴나졸리닐, 나프티리디닐, 오페닐, 퓨라닐, 벤조티오페닐, 벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 디벤조퓨라닐, 플루오레닐, 카바조일, 이미다졸릴, 트리페닐레닐, 플루오르안테닐 및 디아카플루오레닐로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ar1 내지 Ar9에 치환될 수 있는 치환기로는 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴기를 들 수 있으며, 바람직하게는 페닐, 알킬페닐, 할로페닐, 시아노페닐, 나프틸, 알킬나프틸, 비페닐, 알킬비페닐, 터페닐, 알킬터페닐, 안트라센닐, 피렌닐, 페난트렌닐, 트리아진일, 피리딜, 피리미딜, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 피라지닐, 퀴나졸리닐, 나프티리디닐, 오페닐, 퓨라닐, 벤조티오페닐, 벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 디벤조퓨라닐, 플루오레닐, 카바조일, 이미다졸릴, 트리페닐레닐, 플루오르안테닐, 디아카플루오레닐 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 페난트롤린 화합물은 하기 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서 페난트롤린 코어(Core)는 질소 원자 2개를 포함하고 2번과 4번 위치에 전자가 풍부한 아로마틱 화합물(Aromatic Compound)을 도입하여 질소 원자의 전자가 더욱 풍부해지므로 더욱 빠른 전자 이동도에 의해 전자 이송이 용이하게 된다． 이와 더불어 N형 전하생성층(N-CGL)에서 sp2 혼성 오비탈의 질소가 포함되며， 이러한 질소는 N형 전하생성층의 도펀트인 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트(Gap state)을 형성한다. 따라서, 갭 스테이트(Gap state)에 의해 P형 전하생성층(P-CGL)에서 N형 전하생성층(N-CGL)으로 전자를 원활하게 전달할 수 있다．
또한, 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공주입층 물질, 정공수송층 물질들은 HOMO(highest occupied molecular orbital)을 따라 정공을 전달해 줄 수 있을 만큼의 에너지 준위를 갖게 하며, 발광층으로부터 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)을 따라 넘어오는 전자를 막아 줄 정도의 에너지 준위를 가질 수 있는 화합물이 될 수 있다. 특히, 본 화합물의 코어 구조는 전자에 안정적인 특성을 보여 소자의 수명 향상에 기여할 수 있다. 발광층 및 전자 수송층 물질에 사용되도록 치환체들을 도입하여 이루어진 유도체들은 다양한 아릴아민계 도펀트, 아릴계 도펀트, 금속을 함유한 도펀트 등에 적당한 에너지 밴드갭을 갖도록 제조가 가능하다.
또한, 상기 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭의 미세한 조절이 가능하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면 특성을 향상시키며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물들은 유리 전이 온도(Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 유기발광소자(1)는 탄뎀형 구조로서 제1전극(양극, 110), 제2전극(음극, 120), 제1발광부(210), 제2발광부(220), 제3발광부(230), 제1전하생성층(240) 및 제2전하생성층(250)을 포함한다.
제1발광부(210), 제2발광부(220), 제3발광부(230), 제1전하생성층(240) 및 제2전하생성층(250)은 유기물층으로서 제1전극(110)과 제2전극(120) 사이에 위치하며, 제1전하생성층(240)은 제1발광부(210)와 제2발광부(220) 사이에 위치하고, 제2전하생성층(250)은 제2발광부(220)와 제3발광부(230)사이에 위치한다.
제1발광부(210)는 정공주입층(211), 제1정공수송층(212), 제1발광층(213), 제1전자수송층(214)으로 이루어져 있으며, 제2발광부(220)는 제2정공수송층(221), 제2발광층(222) 및 제2전자수송층(223)으로 이루어져 있고, 제3발광부(230)는 제3정공수송층(231), 제3발광층(232), 제3전자수송층(233) 및 전자주입층(234)으로 이루어져 있다.
제1전하생성층(240)은 n형 전하생성층(241)과 p형 전하생성층(242)으로 이루어져 있으며, 제2전하생성층(250)은 n형 전하생성층(251)과 p형 전하생성층(252)으로 이루어져 있다. n형 전하생성층(241, 251)은 알칼리 금속으로 도핑되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 페난트롤린 화합물은 제1전자수송층(214), 제2전자수송층(223), 제3전자수송층(233), 전자주입층(234), 제1전하생성층(240) 및/또는 제2전하생성층(250)에 포함되어 사용될 수 있으며, 특히 n형 전하생성층(241, 251)에 사용될 수 있다.
설명한 유기발광소자(1)는 다양하게 변형가능하다. 일부 유기층은 생략되거나 추가될 수 있으며, 텐덤형태가 아닐 수 있으며, 2개 또는 4개 이상의 발광층을 가지는 텐덤형태일 수도 있다. 또한, 유기발광소자(1)는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는 층을 포함하는 유기층을 포함할 수 있으며, 이러한 경우에도 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물이 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 페난트롤린 화합물의 제조예 및 유기발광소자의 실시예 및 비교예를 설명한다. 다만, 하기에 기재된 제조예 및 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐이며, 이하에 기재된 제조예 및 실시예에 의해 본 발명을 제한하여 해석해서는 안 된다.
화합물 13의 제조예
중간체 A의 합성
2 L 3구 플라스크에 2-클로로퀴놀린 30 g(183.3 mmol)을 황산 450 ml에 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다. 질산 48 ml 및 황산 24 ml 혼합용액을 20분에 걸쳐서 첨가하였다. 반응 혼합물을 40℃에서 30분 동안 가열하였다. 반응이 종결되면 얼음물 2500 ml에 반응액을 넣고 석출된 고체를 여과로 수집하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 A 20 g(52.3%)을 수득하였다.
중간체 B의 합성
500 ml 3구 플라스크에 중간체 A 10 g(48 mmol)과 1-페닐보로닉엑시드 7 g(78.6 mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 13.3 g(96 mmol) 및 Pd(PPh3)4 1.66 g(1.44 mmol)을 투입한 후 톨루엔 100 ml, H2O 50 ml, 에탄올 50 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 MeOH으로 결정화하여 화합물 B 10.9 g(90.7%)을 수득하였다.
중간체 C의 합성
1L 3구 플라스크에 MeOH 200 ml에 수산화칼륨 48.9 g(871.13 mmol)을 넣고 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다. 질소 치환 후 중간체 B 10.9 g(43.5 mmol)을 THF 70 ml에 녹여서 첨가하였다. 같은 온도에서 30분간 교반하였다. 페닐아세토니트릴 5.1 g(43.5 mmol)을 투입하였다. 0℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 H2O 1L를 넣어 석출시킨 뒤 물로 3회 씻어주었다. 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 Hex으로 결정화하여 중간체 C 10.2 g(72.8%)을 수득하였다.
중간체 D의 합성
1L 3구 플라스크에서 중간체 C 10.2 g(31.64 mmol) 및 철가루 5.3 g을 아세트산 200 ml에 녹인 후 3 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 완료된 후 냉각시키고 탄산칼륨 수용액으로 중화시킨 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 D 9.25 g(90.15%)을 얻었다.
중간체 E의 합성
500 ml 3구 플라스크에 1-아세틸-4-브로모나프탈렌 20 g(80.2 mmol)과 9-페난트렌보로닉엑시드 19.6 g(88.26 mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 33.3 g(240.87 mmol) 및 Pd(PPh3)4 2.78 g(2.4 mmol)을 투입한 후 톨루엔 150 ml, H2O 75 ml, 에탄올 75 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 MeOH로 결정화하여 화합물 E 22 g(79.2%)을 수득하였다.
화합물 13의 합성
500 ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체 D 9.25 g(28.54 mmol), E 19.77 g(57.01 mmol), 파라-톨루엔설폰산 모노수화물 27.14 g(142.7 mmol)을 넣고 가열하여 110℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면 냉각 후 탄산칼륨 수용액으로 중화 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 13으로서 12 g(66.3%)을 수득하였다.
화합물 13에 대해여 Avance-500(Bruker)을 이용하여 NMR 측정을 수행하였으며, JMS-700, 6890 Series를 이용하여 GC-MS 측정을 수행하였다.
1H-NMR: (CDCl3, ppm); 7.36 - 7.38 (m, 1H), 7.42 - 7.46 (m, 2H), 7.51 - 7.53 (m, 2H), 7.55 - 7.76 (m, 13H), 7.81, 7.83 (d, 1H), 7.87 (s, 1H), 7.95 , 7.96 (dd, 1H), 8.00, 8.02 (d, 1H), 8.12 (s, 1H), 8.14, 8.16 (d, 1H), 8.18, 8.20 (d, 1H), 8.34, 8.36 (d, 1H), 8.44 - 8.46 (m, 2H), 8.81, 8.82, 8.84 (t, 2H), 9.24, 9.25 (dd, 1H),
MS : m/e = 635.3
화합물 52의 제조예
중간체 F의 합성
500 ml 3구 플라스크에 중간체 A 10 g(48 mmol)과 1-나프틸보로닉엑시드 7 g(78.6 mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 13.3 g(96 mmol) 및 Pd(PPh3)4 1.66 g(1.44 mmol)을 투입한 후 톨루엔 100 ml, H2O 50 ml, 에탄올 50 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 MeOH으로 결정화하여 화합물 F 12.2 g(84.66%)을 수득하였다.
중간체 G의 합성
1L 3구 플라스크에 MeOH 200 ml에 수산화칼륨 44.9 g(800 mmol)을 넣고 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다. 질소 치환 후 중간체 F 12 g(40 mmol)을 THF 70 ml에 녹여서 첨가하였다. 같은 온도에서 30분간 교반하였다. 페닐아세토니트릴 4.7 g(40 mmol)을 투입하였다. 0℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 H2O 1L를 넣어 석출시킨 뒤 물로 3회 씻어주었다. 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 Hex으로 결정화하여 중간체 G 11.91 g(78%)을 수득하였다.
중간체 H의 합성
1L 3구 플라스크에서 중간체 G 11.91 g(32 mmol) 및 철가루 5.3 g을 아세트산 200 ml에 녹인 후 3 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 완료된 후 냉각시키고 탄산칼륨 수용액으로 중화시킨 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 H 10.48 g(87.47%)을 얻었다.
중간체 I의 합성
500 ml 3구 플라스크에 1-아세틸-4-브로모나프탈렌 20 g(80.2 mmol)과 3-피리딘보로닉엑시드 10.84 g(88.26 mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 33.3 g(240.87 mmol) 및 Pd(PPh3)4 2.78 g(2.4 mmol)을 투입한 후 톨루엔 150 ml, H2O 75 ml, 에탄올 75 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 MeOH로 결정화하여 화합물 I 17.8 g(89.76%)을 수득하였다.
화합물 52의 합성
500 ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체 H 10.48 g(28mmol), I 13.84 g(56 mmol), 파라-톨루엔설폰산 모노수화물 26.63 g(140 mmol)을 넣고 가열하여 110℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면 냉각 후 탄산칼륨 수용액으로 중화 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 52으로서 9.5 g(57.96%)을 수득하였다.
화합물 52에 대해여 Avance-500(Bruker)을 이용하여 NMR 측정을 수행하였으며, JMS-700, 6890 Series를 이용하여 GC-MS 측정을 수행하였다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ8.82-8.78 (2H, m), 8.70-8.67 (2H, m), 8.39-8.38 (1H ,d), 8.06-7.99 (4H, m), 7.92-7.81 (6H, m), 7.68-7.66 (2H, m), 7.62-7.42 (10H, m)
MS : m/e = 586.2
화합물 43의 제조예
중간체 J의 합성
1L 3구 플라스크에 MeOH 200 ml에 수산화칼륨 44.9 g(800 mmol)을 넣고 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다. 질소 치환 후 중간체 F 12 g(40 mmol)을 THF 70 ml에 녹여서 첨가하였다. 같은 온도에서 30 분간 교반하였다. 4-브로모페닐아세토니트릴 7.84 g(40 mmol)을 투입하였다. 0℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 H2O 1L를 넣어 석출시킨 뒤 물로 3회 씻어주었다. 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 Hex으로 결정화하여 중간체 J 12 g(66.48%)을 수득하였다.
중간체 K의 합성
1L 3구 플라스크에서 중간체 J 12 g(26.58 mmol) 및 철가루 5 g을 아세트산 200 ml에 녹인 후 3 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 완료된 후 냉각시키고 탄산칼륨 수용액으로 중화시킨 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 K 10.2 g(84%)을 얻었다.
중간체 L의 합성
500 ml 3구 둥근 바닥 플라스크에 중간체 K 23 g(50.73 mmol), 아세토페논 12.2 g(101.46 mmol), 파라-톨루엔설폰산 모노수화물 48.24 g(253.65 mmol)을 넣고 가열하여 110℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면 냉각 후 탄산칼륨 수용액으로 중화 후 MC로 추출하고 감압 증류로 용매를 제거하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 중간체 L 21 g(77.03%)을 수득하였다.
화합물 43의 합성
500 ml 3구 플라스크에 중간체 L 10 g(18.6 mmol)과 1-파이렌보로닉엑시드 5.49 g(22.32mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 25 g(75 mmol) 및 Pd(PPh3)4 0.7 g(0.56 mmol)을 투입한 후 톨루엔 75 ml, H2O 50 ml, 에탄올 50 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 Hex로 결정화하여 화합물 43 10 g(83.33%)을 수득하였다.
화합물 43에 대해여 Avance-500(Bruker)을 이용하여 NMR 측정을 수행하였으며, JMS-700, 6890 Series를 이용하여 GC-MS 측정을 수행하였다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ9.12-9.10 (1H, d), 8.52-8.50 (2H, dd), 8.40-8.30 (3H, m), 8.25-8.22 (3H, m), 8.17-8.11 (5H, m), 8.08-7.98 (5H, m), 7.89-7.83 (5H, m), 7.69-7.59 (3H, m), 7.56-7.53 (2H, m), 7.48-7.45 (1H, m)
MS : m/e = 659.3
화합물 58의 제조예
화합물 58의 합성
500 ml 3구 플라스크에 중간체 L 10 g(18.6 mmol)과 디벤조퓨란-1-일보로닉엑시드 4.73 g(22.32mmol)을 투입하였다. 탄산칼륨 25 g(75 mmol) 및 Pd(PPh3)4 0.7 g(0.56 mmol)을 투입한 후 톨루엔 75 ml, H2O 50 ml, 에탄올 50 ml의 혼합용액에서 질소 치환을 한 후 5 시간 동안 환류하면서 교반하였다. 반응이 종료 후 MC로 추출하고 유기층은 MgSO4로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 MeOH 로 결정화하여 화합물 58 9.2 g(79%)을 수득하였다.
화합물 58에 대해여 Avance-500(Bruker)을 이용하여 NMR 측정을 수행하였으며, JMS-700, 6890 Series를 이용하여 GC-MS 측정을 수행하였다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) ) δ9.11-9.09 (1H, d), 8.52-8.50 (2H, d), 8.40-8.38 (1H, d), 8.24 (1H, s), 8.11-8.07 (2H, q), 8.05-7.98 (3H, m), 7.90-7.81 (5H, m), 7.75-7.74 (1H, dd), 7.68-7.52 (8H, m), 7.49-7.45 (2H, m), 7.40-7.39 (1H, d), 7.28-7.23 (1H, m)
MS : m/e = 625.3
유기발광소자의 제조
1. 비교예 1의 제조예
발광면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 ITO 기판을 패터닝한 후, 이소프로필 알코올과 UV 오존으로 각각 세정을 실시하였다. 이후, ITO기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고 진공도가 1 × 10-7 torr가 되도록 압력을 잡았다.
먼저, HAT-CN 화합물을 진공 증착하여 5 nm 두께로 형성하였다. 이 화합물은 제1 정공주입층으로 작용한다. 이 위에 제1 정공수송층으로 NPB 물질을 35 nm 두께로 형성하였다.
이후 CPB 물질을 호스트로, YGD-1 물질을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 제1 발광층을 형성하였다.
이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25 nm 두께로 제1 전자수송층을 형성하였다. 이후 BPhen 물질에 Li 물질을 2% 질량비가 되도록 10nm 두께로 공증착하여 N형 전하생성층을 형성하였다. 이후, P형 전하생성층으로 HAT-CN 화합물을 5nm 두께로 진공 증착하였다. 이 물질은 제2 정공주입층으로도 활용된다. 이 위에 제 2 정공수송층으로 NPB 물질을 35nm 두께로 형성하였다.
이후 CPB 물질을 호스트로, YGD-1 물질을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30 nm의 두께로 공증착하여 노란색 제2 발광층을 형성하였다. 이 발광층 위에 TmPyPB 화합물을 25 nm 두께로 제2 전자수송층을 형성하였다. 이후 LiF 물질을 전자주입층으로 1 nm 두께로 진공 증착하였다. 마지막으로 Al을 100nm 두께로 증착시켜 음극을 형성하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
2. 비교예 2의 제조예
위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 CG-1으로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.
3 실시예 1의 제조예
위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 13으로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.
이하에는 상기 실시예 1, 및 비교예 1 내지 2의 유기발광소자의 전류 밀도, 구동 전압, 전류 효율, 및 외부양자효율을 측정하여 이하의 표 1에 나타내었다.
| 물질 | 구동전류 J(mA/cm2) |
구동전압 (Voltage) |
전류효율 (cd/A) |
EQE (%) |
|
| 비교예 1 | BPhen | 10 | 9.4 | 107.8 | 35 |
| 비교예 2 | CG-1 | 10 | 8.75 | 123.2 | 39.9 |
| 실시예 1 | 13 | 10 | 8.34 | 126.3 | 41.5 |
실시예 1의 구동 전압과 전류효율 등이 비교예 1 및 2와 비교하여 향상된 것을 알 수 있다.
4. 비교예 3의 제조예
발광면적이 2mm × 2mm 크기가 되도록 ITO 기판을 패터닝한 후, 이소프로필 알코올과 UV 오존으로 각각 세정을 실시하였다. 이후, ITO기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고 진공도가 1×10-7 torr가 되도록 압력을 잡았다.
먼저, HAT-CN 화합물을 진공 증착하여 5nm 두께로 형성하였다. 이 화합물은 제 1 정공주입층으로 작용한다. 이 위에 제 1 정공수송층으로 NPB 물질을 30nm 두께로 형성하였다. 이어서 제 1 전자차단층으로 HT-1 물질을 10nm 두께로 형성하였다.
이후 YGH-1 물질을 호스트로, YGD-1 물질을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 제 1 발광층을 형성하였다.
이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25nm 두께로 제 1 전자수송층을 형성하였다. 이후 CG-2물질에 Li물질을 2% 질량비가 되도록 10nm 두께로 공증착하여 N형 전하생성층을 형성하였다. 이후, P형 전하생성층으로 HAT-CN 화합물을 5nm 두께로 진공 증착하였다. 이물질은 제 2 정공주입층으로도 활용된다. 이 위에 제 2 정공수송층으로 NPB 물질을 60nm 두께로 형성하였다. 이어서 제 2 전자차단층으로 HT-1 물질을 10nm 두께로 형성하였다.
이후 YGH-1 물질을 호스트로, YGD-1 물질을 도판트로 약 10% 질량비가 되도록 30nm의 두께로 공증착하여 노란색 제 2 발광층을 형성하였다. 이 발광층위에 TmPyPB 화합물을 25nm 두께로 제 2 전자수송층을 형성하였다. 이후 LiF 물질을 전자주입층으로 1nm 두께로 진공 증착하였다. 마지막으로 Al을 100nm 두께로 증착시켜 음극을 형성하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
5. 실시예 2의 제조예
위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 43으로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.
6. 실시예 3의 제조예
위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 52로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.
7. 실시예 4의 제조예
위에 전술한 비교예와 동일하게 구성하되, N형 전하생성층의 유기물질만 화합물 58로 바꾸어 유기발광소자를 제작하였다.
이하에는 상기 실시예 2 내지 4, 및 비교예 3의 유기발광소자의 전류 밀도, 구동 전압, 전류 효율 및 외부양자효율을 측정하여 이하의 표 2에 나타내었다.
| 물질 | 구동전류 J(mA/cm2) |
구동전압 (Voltage) |
전류효율 (cd/A) |
EQE (%) |
|
| 비교예 3 | CG-2 | 10 | 7.97 | 119.7 | 40.1 |
| 실시예 2 | 화합물 43 | 10 | 7.49 | 125.4 | 43.0 |
| 실시예 3 | 화합물 52 | 10 | 7.45 | 126.0 | 42.7 |
| 실시예 4 | 화합물 58 | 10 | 7.42 | 125.7 | 42.1 |
실시예 2 내지 4의 구동 전압과 전류효율 등이 비교예 3과 비교하여 향상된 것을 알 수 있다.
실험예 1 내지 4의 결과를 종합하면, 본 발명에 따라 페난트롤린 모이어티에 치환체가 3개 포함된 유기 화합물은 치환체가 2개 포함된 유기 화합물에 비하여 구동 전압은 더 낮아지며, 전류효율과 외부양자효율은 더 향상되었다.
본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 하기 화학식 1로 표시되는 페난트롤린 화합물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 3 내지 30의 헤테로 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. - 제1항에 있어서, 상기 Ar1, Ar2, Ar4, Ar5, Ar7 및 Ar8은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 치환되지 않은 페닐렌, 알킬페닐렌, 할로페닐렌, 시아노페닐렌, 나프틸렌, 알킬나프틸렌, 비페닐렌, 알킬비페닐렌, 터페닐렌, 알킬터페닐렌, 안트라센닐렌, 피렌닐렌, 페난트렌닐렌, 트리아진일렌, 피리딜렌, 피리미딜렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 피라지닐렌, 퀴나졸리닐렌, 나프티리디닐렌, 오페닐렌, 퓨라닐렌, 벤조티오페닐렌, 벤조퓨라닐렌, 디벤조티오페닐렌, 디벤조퓨라닐렌, 플루오레닐렌, 카바조일렌, 이미다졸릴렌, 트리페닐레닐렌, 플루오르안테닐렌 및 디아카플루오레닐렌으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 Ar3, Ar6 및 Ar9는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 치환되지 않은 페닐, 알킬페닐, 할로페닐, 시아노페닐, 나프틸, 알킬나프틸, 비페닐, 알킬비페닐, 터페닐, 알킬터페닐, 안트라센닐, 피렌닐, 페난트렌닐, 트리아진일, 피리딜, 피리미딜, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 피라지닐, 퀴나졸리닐, 나프티리디닐, 오페닐, 퓨라닐, 벤조티오페닐, 벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 디벤조퓨라닐, 플루오레닐, 카바조일, 이미다졸릴, 트리페닐레닐, 플루오르안테닐 및 디아카플루오레닐로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물. - 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 페난트롤린 화합물:
- 제1전극,
제2전극, 및
상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치하는 1층 이상의 유기물층을 포함하며,
상기 유기물층 중 1층 이상은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 유기발광소자. - 제4항에 있어서, 상기 유기물층은 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 및 정공주입 및 정공수송을 동시에 하는 층으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 층을 포함하고, 상기 적어도 1개의 층은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제4항에 있어서, 상기 유기물층은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 및 전자주입 및 전자수송을 동시에 하는 층으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 층을 포함하고, 상기 적어도 1개의 층은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제4항에 있어서, 상기 유기물층은 적어도 하나의 전하생성층(Charge Generation Layer: CGL)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전하생성층은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제7항에 있어서, 상기 전하생성층은 n형인 것을 특징으로 하는 유기발광 소자.
- 제1전극;
제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하며 제1발광층을 포함하는 제1발광부;
상기 제2전극과 상기 제1발광부 사이에 위치하며 제2발광층을 포함하는 제2발광부;
상기 제1발광부와 상기 제2발광부 사이에 위치하는 제1전하생성층을 포함하며,
상기 제1발광부, 제2발광부 및 제1전하생성층 중 적어도 하나의 층은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 유기발광소자. - 제9항에 있어서,
상기 제2전극과 상기 제2발광부 사이에 위치하며 제3발광층을 포함하는 제3발광부; 및
상기 제2발광부와 상기 제3발광부 사이에 위치하는 제2전하생성층을 더 포함하며,
상기 제3발광부 및 제2전하생성층 중 적어도 하나의 층은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 페난트롤린 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190057579A KR20200132290A (ko) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190057579A KR20200132290A (ko) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200132290A true KR20200132290A (ko) | 2020-11-25 |
Family
ID=73645824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190057579A KR20200132290A (ko) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200132290A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3831831A1 (en) * | 2019-12-03 | 2021-06-09 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic compound containing heterocyclic ring and having low lumo properties, and organic electroluminescent device using the same |
| WO2022124502A1 (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | LG Display Co.,Ltd. | Organic compound, organic light emitting diode and organic light emitting device having the compound |
| CN115232153A (zh) * | 2021-04-23 | 2022-10-25 | 江苏三月科技股份有限公司 | 一种含有萘和1,10-菲啰啉结构的有机化合物及包含其的oled发光器件 |
-
2019
- 2019-05-16 KR KR1020190057579A patent/KR20200132290A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3831831A1 (en) * | 2019-12-03 | 2021-06-09 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic compound containing heterocyclic ring and having low lumo properties, and organic electroluminescent device using the same |
| US11690289B2 (en) | 2019-12-03 | 2023-06-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic compound containing heterocyclic ring and having low lumo properties, and organic electroluminescent device using the same |
| WO2022124502A1 (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | LG Display Co.,Ltd. | Organic compound, organic light emitting diode and organic light emitting device having the compound |
| CN115232153A (zh) * | 2021-04-23 | 2022-10-25 | 江苏三月科技股份有限公司 | 一种含有萘和1,10-菲啰啉结构的有机化合物及包含其的oled发光器件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2924020B1 (en) | Fluoranthene compound, and organic electronic device comprising same | |
| US9306175B2 (en) | Organic electroluminescent device | |
| EP2471771B1 (en) | Compound having carbazole ring structure and organic electroluminescent device | |
| KR102050484B1 (ko) | 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 | |
| KR101894023B1 (ko) | 축합환 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 평판 표시 장치 | |
| US9306174B2 (en) | Organic electroluminescent device | |
| EP3222613A1 (en) | Compound having indenocarbazole ring structure, and organic electroluminescent device | |
| CN112661714B (zh) | 一种杂环化合物和包含该杂环化合物的有机电致发光器件 | |
| KR102013292B1 (ko) | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 | |
| US9252370B2 (en) | Heterocyclic compounds and organic light emitting devices including the same | |
| KR20120127683A (ko) | 축합환 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 평판 표시 장치 | |
| CN112204762A (zh) | 有机发光器件 | |
| CN111683948B (zh) | 菲咯啉化合物以及包含该菲咯啉化合物的有机发光器件 | |
| KR102221979B1 (ko) | 유기 발광 소자 | |
| KR20200132290A (ko) | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 | |
| KR102086546B1 (ko) | 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 | |
| CN111164080A (zh) | 化合物及包含其的有机发光器件 | |
| KR20130010133A (ko) | 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 평판 표시 장치 | |
| US9276218B2 (en) | Arylamine compound and organic light-emitting device comprising same | |
| KR102239793B1 (ko) | 페난트롤린 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 | |
| KR102040871B1 (ko) | 신규한 유기 발광 소자용 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 | |
| CN107857769B (zh) | 杂环化合物及包含该杂环化合物的有机发光元件 | |
| CN115210899A (zh) | 有机电致发光元件 | |
| KR101872407B1 (ko) | 헤테로고리 화합물, 이를 포함하는 유기 발광 소자 및 평판 표시 장치 | |
| CN108864124B (zh) | 环状化合物及包含其的有机发光元件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |