KR-102961340-B1 - 유기 전계 발광 디바이스

Abstract

본 발명은 전자 수송 호스트 재료 및 정공 수송 호스트 재료를 포함하는 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 디바이스, 및 호스트 재료의 혼합물을 포함하는 포뮬레이션 및 호스트 재료를 포함하는 혼합물에 관한 것이다. 전자 수송 호스트 재료는 디아자디벤조푸란 또는 디아자디벤조티오펜 단위를 포함하는 식 (1) 의 화합물에 대응한다. 정공 수송 호스트 재료는, 비스카르바졸 또는 이의 유도체의 부류로부터의 식 (2) 의 화합물에 대응한다.

Inventors

• 파르함 아미르 호싸인
• 에렌라이히 크리슈티안

Assignees

• 메르크 파텐트 게엠베하

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20211025

Priority Date

20201027

Claims (15)

1. 애노드, 캐소드, 및 적어도 하나의 발광층을 함유하는 적어도 하나의 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 디바이스로서, 상기 적어도 하나의 발광층은 호스트 재료 1로서 하기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 호스트 재료 2로서 하기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물을 함유하는, 유기 전계 발광 디바이스. 식 중 사용되는 기호 및 인덱스는 다음과 같다: 식 (1) 에서 고리 A 1 는 하기 식 (1A) 을 따른다 V 는 O 또는 S 이다; V 1 은 O, S, C(R 1 ) 2 또는 N-A 이다; V 2 는 O 또는 S 이다; Y 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하고 독립적으로 CH, CR 또는 CA 이거나, 또는 2개의 인접한 Y 기는 함께 하기 식 (1B) 의 기를 형성하고 나머지 Y 기는 독립적으로 CH 또는 CR 이며, 여기서 V 3 는 O, S, C(R 1 ) 2 또는 N-A 이고 점선 결합은 식 (1) 의 나머지 부분에 대한 이 기의 연결을 나타낸다; Rx 는 L 1 -R* 이다; Ry 는 L 2 -R* 이다; R* 은 각각의 경우에 독립적으로, 6 내지 14 개의 고리 원자들을 갖고 하나 이상의 R 라디칼들에 의해 치환될 수도 있는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이다; L, L 1 , L 2 은 각각 독립적으로 결합 또는 페닐렌 기이며 이는 하나 이상의 R 라디칼에 의해 각각 치환될 수도 있다; A 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하고, 6 내지 30 개의 고리 원자를 가지며 하나 이상의 R 라디칼에 의해 치환될 수도 있는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이다; n 은 0, 1, 2, 3 또는 4 이다; m 은 0, 1, 2 또는 3 이다; R# 은 D, 또는 6 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖고 하나 이상의 R 라디칼들에 의해 치환될 수도 있는 아릴 기이다; R 1 은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 하나 이상의 R 라디칼에 의해 치환될 수도 있는 페닐이거나, 또는 2개의 R 1 라디칼은 그것들이 결합하는 탄소 원자와 함께 스피로(spiro) 화합물을 형성한다; R 은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 D, F, CN, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH 2 기는 R 2 C=CR 2 , O 또는 S 에 의해 대체될 수도 있고 여기서 하나 이상의 수소 원자는 D, F 또는 CN 에 의해 대체될 수도 있다; R 2 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 H, D, F, CN, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH 2 기는 O 또는 S 에 의해 대체될 수도 있고 여기서 하나 이상의 수소 원자는 D, F 또는 CN 에 의해 대체될 수도 있다; K, M 은 각각 독립적으로, 6 내지 40개의 고리 원자를 갖는 비치환되거나 또는 부분적으로 또는 완전히 중수소화되거나 또는 R*-일치환된(monosubstituted) 방향족 고리 시스템이다; R 0 는 각각의 경우에 독립적으로 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환되거나 또는 부분적으로 또는 완전히 중수소화된 방향족 고리 시스템이다; 그리고 c, d, e 및 f 는, 독립적으로, 0 또는 1 이다.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 호스트 재료 1 은 하기 식 (1a) 를 따르는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스. 식 중 사용된 기호 Y, V, V 1 , R#, m, Rx, Ry, L 및 고리 A 1 은 제 1 항에 정의된 바와 같다.
3. 제 1 항에 있어서, V 1 은 O 또는 NA 인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 식 (2a) 의 화합물에서 K 및 M 은 각각 독립적으로, 페닐, 중수소화된 페닐, 1,3-바이페닐, 1,4-바이페닐, 테르페닐, 부분 중수소화된 테르페닐, 쿼터페닐, 나프틸, 플루오레닐, 9,9-디페닐플루오레닐, 바이스피로플루오레닐 또는 트리페닐레닐인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 호스트 재료 2 가 하기 화합물들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스:
6. 제 1 항에 있어서, 유기 발광 트랜지스터 (OLET), 유기 전계 켄치 디바이스 (OFQD), 유기 발광 전기화학 셀 (OLEC, LEC, LEEC), 유기 레이저 다이오드 (O-레이저) 및 유기 발광 다이오드 (OLED) 로부터 선택된 전계 발광 디바이스인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 유기층은, 상기 발광층 (EML) 에 더하여, 정공 주입층 (HIL), 정공 수송층 (HTL), 전자 수송층 (ETL), 전자 주입층 (EIL) 및/또는 정공 차단층 (HBL) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 발광층이, 상기 적어도 하나의 호스트 재료 1 및 상기 적어도 하나의 호스트 재료 2 뿐만 아니라, 적어도 하나의 인광 방출체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 유기층은 정공 주입층(HIL) 및/또는 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 그의 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료는 카르바졸 단위를 함유하지 않는 모노아민인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 유기층이 기상 증착에 의해 또는 용액으로부터 도포되는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 발광층을 제조하기 위하여 상기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 상기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물은, 선택적으로 상기 적어도 하나의 인광 방출체와 함께, 적어도 2개의 재료 소스로부터 연속적으로 또는 동시에 기상으로부터 성막되는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 발광층을 제조하기 위하여 상기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 상기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물은, 상기 적어도 하나의 인광 방출체와 동시에 또는 연속적으로, 혼합물로서 기상으로부터 성막되는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 발광층을 제조하기 위하여 상기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 상기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물은, 상기 적어도 하나의 인광 방출체와 함께 용액으로부터 도포되는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
14. 하기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 하기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 혼합물. 식 중 사용되는 기호 및 인덱스는 다음과 같다: 식 (1) 에서 고리 A 1 는 하기 식 (1A) 을 따른다 V 는 O 또는 S 이다; V 1 은 O, S, C(R 1 ) 2 또는 N-A 이다; V 2 는 O 또는 S 이다; Y 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하고 독립적으로 CH, CR 또는 CA 이거나, 또는 2개의 인접한 Y 기는 함께 하기 식 (1B) 의 기를 형성하고 나머지 Y 기는 독립적으로 CH 또는 CR 이며, 여기서 V 3 는 O, S, C(R 1 ) 2 또는 N-A 이고 점선 결합은 식 (1) 의 나머지 부분에 대한 이 기의 연결을 나타낸다; Rx 는 L 1 -R* 이다; Ry 는 L 2 -R* 이다; R* 은 각각의 경우에 독립적으로, 6 내지 14 개의 고리 원자들을 갖고 하나 이상의 R 라디칼들에 의해 치환될 수도 있는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이다; L, L 1 , L 2 은 각각 독립적으로 결합 또는 페닐렌 기이며 이는 하나 이상의 R 라디칼에 의해 각각 치환될 수도 있다; A 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하고, 6 내지 30 개의 고리 원자를 가지며 하나 이상의 R 라디칼에 의해 치환될 수도 있는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템이다; n 은 0, 1, 2, 3 또는 4 이다; m 은 0, 1, 2 또는 3 이다; R# 은 D, 또는 6 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖고 하나 이상의 R 라디칼들에 의해 치환될 수도 있는 아릴 기이다; R 1 은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 하나 이상의 R 라디칼에 의해 치환될 수도 있는 페닐이거나, 또는 2개의 R 1 라디칼은 그것들이 결합하는 탄소 원자와 함께 스피로(spiro) 화합물을 형성한다; R 은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 D, F, CN, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH 2 기는 R 2 C=CR 2 , O 또는 S 에 의해 대체될 수도 있고 여기서 하나 이상의 수소 원자는 D, F 또는 CN 에 의해 대체될 수도 있다; R 2 는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 H, D, F, CN, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 또는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH 2 기는 O 또는 S 에 의해 대체될 수도 있고 여기서 하나 이상의 수소 원자는 D, F 또는 CN 에 의해 대체될 수도 있다; K, M 은 각각 독립적으로, 6 내지 40개의 고리 원자를 갖는 비치환되거나 또는 부분적으로 또는 완전히 중수소화되거나 또는 R*-일치환된(monosubstituted) 방향족 고리 시스템이다; R 0 는 각각의 경우에 독립적으로 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 비치환되거나 또는 부분적으로 또는 완전히 중수소화된 방향족 고리 시스템이다; 그리고 c, d, e 및 f 는, 독립적으로, 0 또는 1 이다.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 혼합물은 상기 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물, 상기 식 (2a) 의 적어도 하나의 화합물 및 인광 방출체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합물.

Description

유기 전계 발광 디바이스 본 발명은 전자 수송 호스트 재료 및 정공 수송 호스트 재료를 포함하는 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 디바이스, 및 호스트 재료의 혼합물을 포함하는 포뮬레이션 및 호스트 재료를 포함하는 혼합물에 관한 것이다. 전자 수송 호스트 재료는 디아자디벤조푸란 또는 디아자디벤조티오펜 단위를 포함하는 식 (1) 의 화합물에 대응한다. 정공 수송 호스트 재료는, 비스카르바졸 또는 이의 유도체의 부류로부터의 식 (2) 의 화합물에 대응한다. 유기 반도체가 기능성 재료로 사용되는 유기 전계 발광 디바이스 (예를 들어, OLED - 유기 발광 다이오드 또는 OLEC - 유기 발광 전기화학 셀) 의 구조는 오랫동안 알려져 왔다. 여기서 사용되는 방출 재료는 형광 방출체 이외에, 형광보다는 인광을 나타내는 유기금속 착물이 점점 증가하고 있다. 그러나, 일반적인 말로, 예를 들어 효율, 작동 전압 및 수명에 대하여 OLED, 특히 또한 삼중항 방출 (인광) 을 나타내는 OLED 의 개선이 여전히 필요하다. 유기 전계 발광 디바이스의 특성은 사용된 방출체에 의해서만 결정되는 것은 아니다. 또한, 여기서 특히 중요한 것은 호스트 및 매트릭스 재료, 정공 차단 재료, 전자 수송 재료, 정공 수송 재료 및 전자 또는 여기자 차단 재료와 같은 사용되는 다른 재료이며, 이들 중에서도 특히 호스트 또는 매트릭스 재료이다. 이러한 재료의 개선은 전계 발광 디바이스의 뚜렷한 개선을 가져올 수 있다. 유기 전자 디바이스에 사용하기 위한 호스트 재료는 당업자에게 잘 알려져 있다. "매트릭스 재료"라는 용어는 또한 의미하는 것이 인광 방출체를 위한 호스트 재료인 경우 종래 기술에서 자주 사용된다. 이 용어의 사용은 또한 본 발명에 적용 가능하다. 한편, 다수의 호스트 재료가 형광 및 인광 전자 디바이스 양자 모두를 위해 개발되었다. 전자 디바이스, 특히 유기 전계 발광 디바이스의 성능 데이터를 개선시키는 추가의 수단은 둘 이상의 재료, 특히 호스트 재료 또는 매트릭스 재료의 조합을 사용하는 것이다. US 6,392,250 B1에는 OLED 의 방출층에서의 전자 수송 재료, 정공 수송 재료 및 형광 방출체로 구성된 혼합물의 용도가 개시되어 있다. 이 혼합물의 도움으로, 종래 기술에 비해 OLED의 수명을 개선할 수 있었다. US 6,803,720 B1에는 OLED 의 방출층에서의 인광 방출체 및 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료를 포함하는 혼합물의 용도가 개시되어 있다. 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 양자 모두는 작은 유기 분자이다. WO2015169412는 유기 전계 발광 디바이스용 호스트 재료로서 특정한 아자디벤조푸란 화합물 또는 아자디벤조티오펜 화합물을 기술한다. WO2015105315 및 WO2015105316은 2개의 질소 원자를 포함하는 복소환 및, 임의적으로 추가 호스트 재료와 조합하여, 호스트 재료로서 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 개시한다. US2016013421는 벤조티에노피리미딘 화합물 및 호스트 재료로서 유기 전계 발광 디바이스에서 그의 용도를 개시한다. US2016072078 은 카르바졸 단위를 포함하는 전자 수송 호스트 재료를 기술한다. US2017200903 은 디아자디벤조푸란 화합물 및 디아자디벤조티오펜 화합물 및, 특히 전자 수송 재료로서, 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. KR20160046077 및 KR20160046078은 다양한 호스트 재료와 조합하여 특정 방출체를 포함하는 발광층을 포함하는 유기 발광 디바이스를 기술한다. KR20170113320 는 특정적으로 치환된 디벤조푸란 화합물 및 유기 전계 발광 디바이스에서 비스카르바졸과 함께 호스트 재료로서의 그의 용도를 개시한다. WO17109637 은 벤조티에노피리미딘 화합물 및 벤조푸로피리미딘 화합물, 및 호스트 재료로서 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술하며, 여기서 벤조티에노피리미딘 화합물 및 벤조푸로피리미딘 화합물은 각각 푸란, 티오펜 또는 피롤 단위를 포함하는 2개의 치환기를 갖는다. WO17186760은 디아자카르바졸 화합물 및 호스트 재료, 전자 수송 재료 및 정공 차단 재료로서 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 개시한다. WO18060218은 디아자디벤조푸란 화합물 및 디아자디벤조티오펜 화합물 및 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 개시하고 있으며, 여기서 벤조티에노피리미딘 화합물 및 벤조푸로피리미딘 화합물은 각각 N-결합된 카르바졸 단위를 포함하는 적어도 하나의 치환기를 갖는다. KR20180010165 은 디아자디벤조푸란 화합물 및 디아자디벤조티오펜 화합물 및 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. WO18060307 은 디아자디벤조푸란 화합물 및 디아자디벤조티오펜 화합물 및 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. WO18234932, WO19059577, WO19229583 및 WO19229584 는 전계 발광 디바이스에서 호스트 물질로 사용될 수도 있는 디아자디벤조푸란 및 디아자디벤조티오펜 유도체를 기술한다. US2020161564 은 디아자디벤조푸란 화합물 및 디아자디벤조티오펜 화합물 및 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. US20200010476 은 복소환 화합물을 개시하고, 유기 전계 발광 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. WO20067657은 재료의 조성 및 광전자 디바이스에서의 그의 용도를 기술한다. 그러나, 이들 재료를 사용하는 경우 또는 재료의 혼합물을 사용하는 경우, 특히 유기 전계 발광 디바이스의 효율, 작동 전압 및/또는 수명과 관련하여, 여전히 개선이 필요하다. 발명의 상세한 설명 본 발명의 유기 전계 발광 디바이스는, 예를 들어, 유기 발광 트랜지스터 (OLET), 유기 전계켄치 디바이스 (OFQD), 유기 발광 전기화학 셀 (OLEC, LEC, LEEC), 유기 레이저 다이오드 (O-레이저) 또는 유기 발광 다이오드 (OLED) 이다. 본 발명의 유기 전계 발광 디바이스는 특히 유기 발광 다이오드 또는 유기 발광 전기화학 셀이다. 본 발명의 디바이스는 보다 바람직하게는 OLED 이다. 기재되거나 또는 위 또는 아래에서 기재된 바와 같은, 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 식 (2) 의 적어도 하나의 화합물의 재료 조합을 포함하는 발광층을 포함하는 본 발명의 디바이스의 유기층은, 이 발광층 (EML) 에 더하여, 정공 주입층 (HIL), 정공 수송층 (HTL), 전자 수송층 (ETL), 전자 주입층(EIL) 및/또는 정공 차단층 (HBL) 을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 디바이스는 또한 EML, HIL, HTL, ETL, EIL 및 HBL 로부터 선택된 이러한 군으로부터의 다수의 층을 포함하는 것이 가능하다. 그러나, 디바이스는 또한 무기 재료 또는 그렇지 않으면 전적으로 무기 재료로부터 형성된 층을 포함할 수도 있다. 본 발명의 디바이스의 유기층은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 포함하고 여기서 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료는 카르바졸 단위를 함유하지 않는 모노아민인 경우에 바람직하다. 모노아민 화합물 및 바람직한 모노아민의 적합한 선택은 이하에 기재되어 있다. 식 (1) 의 적어도 하나의 화합물 및 식 (2) 의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 발광층은, 위에 기재된 바와 같은, 식 (1) 및 식 (2) 의 화합물의 호스트 재료 조합에 더하여, 적어도 하나의 인광 방출체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인광층인 경우에 바람직하다. 방출체 및 바람직한 방출체의 적절한 선택이 이하에 기재된다. 본 발명의 맥락에서 아릴기는 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자, 바람직하게는 탄소 원자를 함유한다. 본 발명의 맥락에서 헤테로아릴기는 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 함유하고, 여기서 고리 원자는 탄소 원자 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하고, 다만, 탄소 원자 및 헤테로원자의 총합은 적어도 합계 5가 된다. 헤테로원자는 바람직하게 N, O 및/또는 S 로부터 선택된다. 아릴기 또는 헤테로아릴기는 단순 방향족 환, 즉 벤젠으로부터 유도된 페닐, 또는, 예를 들어 피리딘, 피리미딘 또는 티오펜으로부터 유도된, 단순 헤테로방향족 환, 또는, 예를 들어 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 퀴놀린 또는 이소퀴놀린으로부터 유도되는 융합된 (fused) 아릴 또는 헤테로아릴기를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서 6 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기는 바람직하게는 페닐, 나프틸 또는 페난트릴이며, 치환기로서 아릴 기의 부착에 제한은 없다. 본 발명의 맥락에서 아릴 또는 헤테로아릴 기는 하나 이상의 라디칼 R을 가질 수도 있으며, 여기서 치환기 R은 아래에 기재되어 있다. 본 발명의 맥락에서 방향족 고리 시스템은 6 내지 40 개의 고리 원자를 함유한다. 방향족 고리 시스템은 또한 전술한 바와 같이 아릴기를 포함한다. 본 발명의 맥락에서 헤테로방향족 고리 시스템은 5 내지 40 개의 고리 원자 및 적어도 하나의 헤테로원자를 함유한다. 바람직한 헤테로방향족 고리 시스템은 10 내지 40개의 고리 원자 및 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는다. 헤테로방향족 고리 시스템은 또한 위에 기재된 바와 같은 헤테로아릴기를 포함한다 헤테로방향족 고리 시스템에서 헤테로원자들은 바람직하게는 N, O 및/또는 S 로부터 선택된다. 본 발명의 맥락에서 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템은, 반드시 아릴 또는 헤테로아릴기만을 함유하는 것은 아니며, 또한 복수의 아릴 또는 헤테로아릴기가 비방향족 단위 (바람직하게는, H 이외의 10% 미만의 원자), 예를 들어 탄소, 질소 또는 산소 원자 또는 카르보닐기에 의해 인터럽트 (interrupt) 되는 것이 가능한 시스템을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어 9,9'-스피로바이플루오렌, 9,9-디아릴플루오렌, 트리아릴아민, 디아릴 에테르, 스틸벤 등과 같은 시스템은 또한 본 발명의 맥락에서 방향족 또는 헤테로방향족 고리 시스템으로서,