KR102466209B1 - 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

발광 수명을 향상시키는 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 본 발명에 따른 아민 화합물은 하기의 화학식 1로 나타내어진다.
[화학식 1]
Figure 112015054961218-pat00022

Description

아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{AMINE COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
최근, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 진행되고 있다. 또한, 유기 전계 발광 표시 장치에 사용되는 자발광형의 발광 소자인 유기 전계 발광 소자(Organic Electroluminescence Device)의 개발도 활발하게 행해지고 있다.
유기 전계 발광 소자의 구조는 예를 들어, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 순서대로 적층한 적층 구조가 알려져 있다. 이와 같은 유기 전계 발광 소자에서는 양극 및 음극으로부터 각각 주입된 정공 및 전자가 발광층에서 재결합함으로써, 여기자를 생성하고, 생성된 여기자가 기저 상태로 천이함으로써 발광이 이루어진다.
여기서, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키기 위하여, 적층된 각 층의 재료로서, 여러 가지 화합물이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에서는 유기 전계 발광 소자의 정공 수송 재료로서 사용 가능한 아민(amine) 화합물이 개시되어 있다.
JP 3079909 B JP 3983215 B WO 2011-059099 A
특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있는 정공 수송 재료를 사용한 유기 전계 발광 소자의 경우에는 발광 성능이나 소자 수명이 충분하지 않다는 문제점이 있었다. 따라서, 유기 전계 발광 소자의 발광 성능이나 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 화합물 재료의 개발이 요구되고 있다.
특히, 본 발명은 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 개선할 수 있는 신규하고 개량된 아민 화합물 및 그 아민 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물이 제공된다.
[화학식 1]
Figure 112015054961218-pat00001
상기 화학식 1에 있어서, X1은 O 또는 S이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 아릴(aryl)기, 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 헤테로아릴(heteroaryl)기이고,
R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬(alkyl)기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬(cycloalkyl)기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원소 고리의 고리 구조이고,
R3은 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기이고,
n1 내지 n4는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
m1은 0 이상 3 이하의 정수이며,
p는 1 이상 3 이하의 정수이다.
상기의 일 실시예의 아민 화합물을 사용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1에 있어서, 플루오레닐(fluorenyl)기와 아릴아미노(arylamino)기를 연결하는 p 개의 페닐렌(phenylene)기 중의 적어도 하나 이상은 상기 플루오레닐기와 상기 아릴아미노기를 메타(meta) 위치에서 연결할 수 있다.
상기의 일 실시예의 아민 화합물을 사용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
상기 Ar1 은 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리(membered ring)의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 수 있다.
상기의 일 실시예의 아민 화합물을 포함함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 Ar2는 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 수 있다.
상기의 일 실시예의 아민 화합물을 포함함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 더 향상시킬 수 있다.
상기 Ar2는 하기의 화학식 2로 나타내는 치환기일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112015054961218-pat00002
상기 화학식 2에 있어서,
X2는 O 또는 S이고,
R6 및 R7은 서로 독립적이며, 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 고리 구조이고,
n5는 0 이상 4 이하의 정수이고,
m2는 0 이상 3 이하의 정수이다.
상기의 일 실시예의 아민 화합물을 사용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예로는 양극과 발광층 사이에 배치되는 적어도 어느 하나의 층에, 상기의 아민 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자가 제공된다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 경우 발광 수명이 향상된다.
상기 발광층에 인접하는 층에 상기의 아민 화합물을 포함할 수 있으며, 상기의 일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 경우 발광 수명이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 발광 수명이 향상된 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 개략도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써, 중복 설명을 생략한다.
<본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물>
먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물은 유기 전계 발광 소자의 정공 수송 재료로서 적합하게 사용하는 것이 가능한 하기의 화학식 1로 나타내는 화합물이다.
[화학식 1]
Figure 112015054961218-pat00003
상기 화학식 1에 있어서, X1은 O 또는 S이고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고, R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 축환하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기 또는 헤테로아릴기이고, R3은 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기이고,
n1 내지 n4는 서로 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m1은 0 이상 3 이하의 정수이며, p는 1 이상 3 이하의 정수이다.
단, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 아미노기에 의해 치환되지 않는 것이 바람직하고, Ar2는 플루오레닐기가 아닌 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 분자 구조 중에 정공 수송 능력을 갖는 아릴아미노기를 포함하기 때문에, 높은 정공 수송 능력을 갖는다. 또한, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 분자 구조 중에 전자 내성이 높은 디벤조헤테롤(dibenzoheterole) 고리를 포함하여, 발광층으로부터 침입하여 온 전자에 대하여 높은 내구성을 갖는다. 따라서, 정공 수송 능력 및 내구성이 높은 화학식 1으로 나타내어지는 일 실시예의 아민 화합물을 사용함으로써, 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 화학식 1으로 표시되는 아민 화합물은 연결기(하나 이상의 페닐렌기)를 통해 플루오레닐기가 치환되어 있기 때문에, Ar1 및 Ar2 근방의 입체 장해를 완화할 수 있다. 따라서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 Ar1 및 Ar2에 대해 다양한 분자 배치를 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 유기 전계 발광 소자의 소자 수명을 향상시키기 위해서는, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광층과 양극 사이에 배치되는 적어도 어느 하나의 층에 포함될 수 있다. 구체적으로는, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 정공 주입층 및 정공 수송층 등의 층 중의 적어도 어느 하나 이상의 층에 포함되는 것이 바람직하다.
단, 화학식 1으로 나타내어지는 일 실시예의 아민 화합물은 발광층으로부터의 전자의 침입 및 확산을 효과적으로 방지하기 위하여 발광층에 인접한 층(예를 들어, 정공 수송층)에 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기의 화학식 1에 있어서, 플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 p 개의 페닐렌기 중 적어도 하나 이상은 플루오레닐기와 아릴아미노기를 메타 위치에서 연결하는 것이 바람직하다. 여기서, 「연결한다」라 함은 치환기끼리 직접 연결하는 경우뿐 아니라, 치환기끼리가 연결기(예를 들어, 페닐렌기)를 통하여 연결되어 있는 경우도 포함한다.
예를 들어, p=1 인 경우, 플루오레닐기 및 아릴아미노기는 메타 위치에 플루오레닐기 및 아릴아미노기가 치환된 페닐렌기에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 또한, p=2 또는 3인 경우, 플루오레닐기 및 아릴아미노기는 메타 위치에서 플루오레닐기, 아릴아미노기, 또는 페닐렌기가 치환된 적어도 하나 이상의 페닐렌기를 포함하는 연결기에 의해 연결되어 있는 것이 바람직하다.
플루오레닐기와 아릴아미노기가 메타 위치에서 연결되어 있는 경우, 화학식 1로 나타내어지는 아민 화합물은 측쇄 부분의 부피 (bulkiness)가 증가되어, 전자가 정공 수송층 측으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 화학식 1에 있어서, Ar1은 환원수 5 이상 6 이하의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3환 축합하여 형성된 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 또한, Ar2는 환원수 5 이상 6 이하의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3환 축합하여 형성된 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다.
환원수 5 이상 6 이하의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3환 축합하여 형성된 아릴기 또는 헤테로아릴기는, 예를 들어, 플루오레닐(fluorenyl)기, 안트릴(anthryl)기, 나프틸(naphthyl)기, 디벤조퓨라닐(dibenzofuranyl)기, 디벤조티오페닐(dibenzothiophenyl)기, 카르바졸릴(carbazolyl)기, 페난트레닐(phenanthrenyl)기, 인돌릴(indolyl)기, 및 퀴놀릴(quinolyl)기 등일 수 있지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
Ar1 또는 Ar2가 이와 같은 치환기인 경우, 화학식 1으로 나타내어지는 아민 화합물은, 축합 고리 계의 치환기를 많이 가지며, 부피가 큰 분자로 이루어지기 때문에, 전자 저지 능력이 향상되고, 발광층으로부터 침입하여 온 전자의 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 화학식 1으로 나타내어지는 일 실시예의 아민 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 화학식 1에 있어서, Ar2는 하기의 화학식 2로 표시되는 치환기인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112015054961218-pat00004
상기 화학식 2에 있어서,
X2는 O 또는 S이고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고, n5는 0 이상 4 이하의 정수이고, m2는 0 이상 3 이하의 정수이다.
이 구성에 의하면, 화학식 1로 나타내는 아민 화합물은 분자 구조 중에 전자 내성이 높은 디벤조헤테롤 고리를 더 포함함으로써 발광층으로부터 침입하여 온 전자에 대한 내구성이 향상될 수 있다. 따라서, 화학식 1으로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 발광 수명이 향상될 수 있다.
여기서, 상술한 아릴기 및 헤테로아릴기의 예로서는, 페닐(phenyl)기, 비페닐(biphenyl)기, 터페닐(terphenyl)기, 나프틸(naphthyl)기, 페닐나프틸(phenylnaphthyl)기, 나프틸페닐(naphthylphenyl)기, 안트릴(anthryl)기, 페난트레닐(phenanthrenyl)기, 플루오레닐(fluorenyl)기, 인데닐(indenyl)기, 피레닐(pyrenyl)기, 플루오란테닐(fluoranthenyl)기, 트리페닐레닐(triphenylenyl)기, 피리디닐(pyrazinyl)기, 피롤릴(pyrrolyl)기, 피리딜(pyridyl)기, 피리미딜(pyrimidyl)기, 피리다질(pyridazyl)기, 피라질(pyrazinyl)기, 퓨라닐(furanyl)기, 피라닐(pyranyl)기, 티에닐(thienyl)기, 퀴놀릴(quinolyl)기, 이소퀴놀릴(isoquinolyl)기, 벤조퓨라닐(benzofuranyl)기, 디벤조티오페닐(dibenzothiophenyl)기, 인돌릴(indolyl)기, 벤조옥사졸릴(benzoxazolyl)기, 벤조티아졸릴(benzothiazolyl)기, 퀴녹살릴(quinoxalyl)기, 벤조이미다졸릴(benzoimidazolyl)기, 피라졸릴(pyrazolyl)기, 테트라졸릴(tetrazolyl)기, 이미다졸릴(imidazolyl)기, 옥사졸릴(oxazolyl)기, 이소옥사졸릴(isoxazolyl)기, 티아졸릴(thiazolyl)기, 이소티아졸릴(isothiazolyl)기, 및 디벤조헤테롤릴(dibenzoheterolyl)기 등을 들 수 있다.
상술한 알킬기의 예로서는, 메틸(methyl)기, 에틸(ethyl)기, 프로필(propyl)기, 부틸(butyl)기, 옥틸(octyl)기, 데실(decyl)기 등의 직쇄 형상 알킬기, 및 t-부틸기 등의 분기 형상 알킬기 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 시클로알킬기의 예로서는, 시클로펜틸(cyclopentyl)기, 시클로헥실(cyclohexyl)기, 시클로헵틸(cycloheptyl)기, 시클로옥틸(cyclooctyl)기 등을 들 수 있다.
Ar1 및 Ar2를 구성하는 아릴기 및 헤테로아릴기를 치환하는 치환기로서는, 상술한 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기 이외에, 알킬옥시(alkyloxy)기, 트리알킬실릴(trialkylsilyl)기, 아릴옥시(aryloxy)기, 아릴티오(arylthio)기, 트리아릴실릴(triarylsilyl)기, 알킬디아릴실릴(alkyldiarylsilyl)기, 디알킬아릴실릴(dialkylarylsilyl)기 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 치환기는 동일한 치환기로 더 치환될 수 있고, 인접하는 치환기끼리 결합하여 5 이상 7 이하의 원자 고리(員環)를 형성할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물의 구체적인 예인 화합물 1 내지 54의 구조식을 이하의 화학식 3 내지 화학식 5에 나타낸다. 단, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 이하의 화합물에 한정되지 않는다.
[화학식 3]
Figure 112015054961218-pat00005
[화학식 4]
Figure 112015054961218-pat00006
[화학식 5]
Figure 112015054961218-pat00007
이상에서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물에 대해서 상세하게 설명하였다.
본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 분자 구조 중에 아릴아미노기를 가지며, 정공 수송 능력을 갖기 때문에, 정공 수송 재료로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물은 전자 내성 및 전자 저지 능력이 높기 때문에, 예를 들어, 정공 수송층으로 침입한 전자에 의해 정공 수송층이 열화되는 것을 방지하고, 또한 정공 주입층이나 양극으로 전자가 확산하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자의 소자 수명을 향상시킬 수 있다.
<본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자>
이어서, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자의 일 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 제 1 전극(120), 제 1 전극(120) 상에 배치된 정공 주입층(130), 정공 주입층(130) 상에 배치된 정공 수송층(140), 정공 수송층(140) 상에 배치된 발광층(150), 발광층(150) 상에 배치된 전자 수송층(160), 전자 수송층(160) 상에 배치된 전자 주입층(170), 및 전자 주입층(170) 상에 배치된 제 2 전극(180)을 구비한다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 예를 들어, 정공 주입층(130) 및 정공 수송층(140) 중 적어도 어느 하나에 포함될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 이들의 층의 모두에 포함될 수도 있다. 특히, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 발광층(150)에 인접하는 정공 수송층(140)에 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 유기 전계 발광 소자(100)의 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(180) 사이에 배치된 각 유기 박막층은 공지의 여러 가지 방법, 예를 들어 증착법 등으로 형성할 수 있다.
기판(110)은 일반적인 유기 전계 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 글래스(glass) 기판, 반도체 기판, 또는 투명한 플라스틱(plastic) 기판 등일 수 있다.
기판(110) 상에는 제 1 전극(120)이 형성된다. 제 1 전극(120)은 예를 들어, 양극일 수 있다. 제 1 전극(120)은 일 함수가 큰 금속, 합금, 도전성 화합물 등에 의해 투과형 전극으로서 형성된다. 제 1 전극(120)은 예를 들어, 투명이고, 도전성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등으로 형성될 수도 있다. 또한, 양극(120)은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al) 등을 사용하여 반사형 전극으로서 형성될 수도 있다.
제 1 전극(120) 상에는, 정공 주입층(130)이 형성된다. 정공 주입층(130)은 제 1 전극(120)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(130)은 10 nm 이상 150 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
정공 주입층(130)은 본 실시 형태에 따른 아민 화합물로 형성될 수도 있고, 또한, 공지의 재료로 형성될 수도 있다. 정공 주입층(130)을 형성하는 공지의 정공 주입 재료로서는 예를 들어, 트리 페닐 아민 함유 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-이소프로필-4´-메틸디페닐요오드늄테트라키스(펜타플루오로페닐)붕산염(PPBI), N, N´-디페닐-N, N´-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-비페닐-4, 4´-디아민(DNTPD), 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 4, 4´, 4˝-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N, N´-디(1-나프틸)-N, N´-디페닐벤지딘(NPB), 4, 4´, 4˝-트리스{N, N디아미노}트리페닐아민(TDATA), 4, 4´, 4˝-트리스(N, N-2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA), 폴리아닐린/도데실(dodecyl)벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트(sulfonate))(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캠퍼(camphor)설폰산(Pani/CSA), 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트(sulfonate))(PANI/PSS) 등일 수 있다.
정공 주입층(130) 상에는 정공 수송층(140)이 형성될 수 있다. 정공 수송층(140)은 정공 수송 재료를 포함하여 정공을 수송하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층(140)은 10 nm 이상 150 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 정공 수송층(140)은 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
또한, 정공 수송층(140)은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물로 형성될 수 있다. 한편, 정공 주입층(130)이 일 실시 형태에 따른 아민 화합물로 형성된 경우, 정공 수송층(140)은 공지의 정공 수송 재료로 형성될 수도 있다. 공지의 정공 수송 재료로서는, 예를 들어, 1, 1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC), N-페닐카르바졸(N-phenyl carbazole), 폴리비닐카르바졸(polyvinyl carbazole) 등의 카르바졸 유도체, N, N´-비스(3-메틸페닐)-N, N´-디페닐-[1, 1-비페닐]-4, 4´-디아민(TPD), 4, 4´, 4˝-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), N, N´-디(1-나프틸)-N, N´-디페닐벤지딘(NPB) 등을 예로서 들 수 있다.
정공 수송층(140) 상에는 발광층(150)이 형성될 수 있다. 발광층(150)은 형광, 인광 등에 의해 광을 발하는 층이고, 예를 들어, 발광층은 10 nm 이상 60 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 발광층(150)의 재료로서는 공지의 발광 재료가 사용될 수 있다. 구체적으로는, 공지의 발광 재료인 플루오란텐(fluoranthene) 유도체, 스티릴(styryl) 유도체, 피렌(pyrene) 유도체, 아릴아세틸렌(arylacetylene) 유도체, 플루오렌(fluorene) 유도체, 페릴렌(perylene) 유도체, 크리센(chrysene) 유도체 등이 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 스티릴 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 발광층(150)의 재료로서, 이하의 화학식 6으로 나타내지는 안트라센 유도체를 사용할 수도 있다.
[화학식 6]
Figure 112015054961218-pat00008
상기 화학식 6에 있어서,
Ar9는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 탄소수 1 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 고리 형성 탄소수 3 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 탄소수 1 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 알콕시(alkoxy)기, 탄소수 7 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 아랄킬(aralkyl)기, 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 아릴옥시(aryloxy)기, 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 아릴티오(arylthio)기, 탄소수 2 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 알콕시카르보닐(alkoxycarbonyl)기, 고리 형성 탄소수 6 이상 50 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 고리 형성 탄소수 5 이상 50 이하의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 실릴(silyl)기, 카르복실(carboxyl)기, 할로겐(halogen) 원자, 시아노(cyano)기, 니트로(nitro)기 또는 하이드록시(hydroxy)기이고, q는 1 이상 10 이하의 정수이다.
구체적으로 Ar9는 서로 독립하여 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 아세트나프테닐기, 플루오란테닐, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 퓨라닐기, 피라닐기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조퓨라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살릴(quinoxalyl)기, 벤조옥사졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조퓨라닐기, 및 디벤조티에닐기 등일 수 있다. 또한, 바람직하게는, Ar9는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 카르바졸릴기, 디벤조퓨라닐기 등일 수도 있다.
상기 화학식 6으로 나타내는 화합물은 예를 들어, 이하의 구조식에 의해 나타내는 화합물 a-1 내지 a-12이다. 단, 화학식 6으로 표시되는 화합물은 이하의 화합물에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 7]
Figure 112015054961218-pat00009
또한, 발광층(150)에는 스티릴 유도체로서 예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4´-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalene-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi) 등이 사용될 수 있고, 페릴렌 유도체로서, 예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBPe) 등이 사용될 수 있으며, 피렌 유도체로서, 예를 들어, 1, 1´-bipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-bis(N, N-diphenylamino)pyrene 등이 사용될 수 있다. 다만, 발광층(150)에 포함되는 재료는 상기의 예시된 화합물에 한정되는 것은 아니다.
발광층(150) 상에는 전자 수송층(160)이 형성될 수 있다. 전자 수송층(160)은 전자 수송 기능을 갖는 전자 수송 재료를 포함하는 층일 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층(160)은 15 nm 이상 50 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
전자 수송층(160)은 공지의 전자 수송 재료로 형성될 수 있다. 공지의 전자 수송 재료로서는 예를 들어, Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(Alq3)나, 함 질소 방향 고리를 갖는 전자 수송 재료를 들 수 있다. 함질소 방향족 고리를 갖는 재료는 예를 들어, 1, 3, 5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene과 같은 피리딘(pyridine) 고리를 포함하는 재료, 2, 4, 6-tris(3´-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1, 3, 5-triazine과 같은 트리아진(triazine) 고리를 포함하는 재료, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9, 10-dinaphthylanthracene과 같은 이미다졸(imidazole) 유도체를 포함하는 재료 등일 수 있다.
전자 수송층(160) 상에는 전자 주입층(170)이 형성된다. 전자 주입층(170)은 제 2 전극(180)으로부터의 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가질 수 있다. 전자 주입층(170)은 0.3 nm 이상 9 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 전자 주입층(170)은 전자 주입층(170)을 형성하는 재료로서 공지의 재료이면, 모두 사용 할 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층(170)은 리튬-8-퀴놀레이트(Liq), 불화리튬(LiF) 등의 Li 착체, 염화나트륨(NaCl), 불화세슘(CsF), 산화리튬(Li2O), 산화바륨(BaO) 등을 사용하여 형성될 수 있다.
전자 주입층(170) 상에는 제 2 전극(180)이 배치될 수 있다. 제2 전극(180)은 예를 들어, 음극이고, 일 함수가 작은 금속, 합금, 도전성 화합물 등으로 반사형 전극으로서 형성될 수 있다. 제 2 전극(180)은 예를 들어, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등의 금속, 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등의 금속의 혼합물로 형성될 수도 있다. 또한, 제 2 전극(180)은 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO) 등을 사용하여 투과형 전극으로서 형성될 수도 있다.
또한, 상술한 각 층은 진공 증착법, 스퍼터(sputter)법, 각 종 도포법 등 재료에 따른 적절한 성막 방법을 선택함으로써, 형성할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)의 구조의 일 실시예에 대하여 설명하였다. 일 실시예에 따른 아민 화합물을 포함하는 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(100)의 경우 개선된 발광 수명을 가질 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)의 구조는 상기 예시된 구조에 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자(100)는 공지의 다른 여러 가지 유기 전계 발광 소자의 구조를 사용하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 유기 전계 발광 소자(100)는 정공 주입층(130), 전자 수송층(160) 및 전자 주입층(170) 중 1 층 이상을 구비하지 않을 수도 있고, 또한, 다른 층을 더 구비할 수도 있다. 또한, 유기 전계 발광 소자(100)의 각 층은 단층으로 형성될 수 있고, 또한 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
또한, 유기 전계 발광 소자(100)는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층(160)으로 확산하는 현상을 방지하기 위해, 정공 수송층(140)과 발광층(150) 사이에 정공 저지층을 구비할 수도 있다. 또한, 정공 저지층은 예를 들어, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 트리아졸(triazole) 유도체, 또는 페난트롤린(phenanthroline) 유도체 등에 의해 형성할 수 있다.
[실시예]
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 아민 화합물 및 일 실시예의 아민 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 일 실시예로서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자가 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
[아민 화합물의 합성]
먼저, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물의 합성 방법에 대해서, 상기 화학식 3에서의 화합물 2, 6, 9~11 및 화학식 4에서의 화합물 31의 합성 방법을 예시하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 아민 화합물의 합성법은 일 실시예로서, 본 발명의 실시형태에 따른 아민 화합물의 합성법이 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
(화합물 2의 합성)
이하의 반응식 1에 의해, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물인 화합물 2를 합성하였다.
[화학식8]
Figure 112015054961218-pat00010
본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 상기의 반응식 1에 나타내는 바와 같이, 화합물 61로 분류하는 구조를 갖는 아릴 아민 화합물에 대해, Pd 촉매를 사용하여 할로겐화 아릴 또는 할로겐화 헤테로아릴을 작용시킴으로써 합성할 수 있다.
구체적으로는, 9-페닐-9-(4-아미노페닐)플루오렌(9-phenyl-9-(4-aminophenyl)fluorene)(61)(1.41g, 4.23mmol), 3-브로모디벤조퓨란(3-bromodibenzofuran)(62)(2.14g, 8.67mmol), 나트륨-tert-부톡시드(sodium-tert-butoxide)(1.24g, 12.7mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디파라듐(0)클로로폼 착체(tris(dibenzilideneacetone)dipalladium·chloroform adduct)(219mg, 0.211mmol), 무수 크실렌(xylene)(60mL)의 혼합 용액을 탈기하고, 1.6M 트리부틸포스핀(tri-t-butylphosphine) 용액(159 L, 0.254mmol)을 더하였다. 또한, 혼합물을 8 시간 가열 환류한 후, 냉각하고 여과하였다. 여과액을 농축하고, 직접 컬럼 크로마토그래피(column chromatography)를 사용하여 정제함으로써, 화합물 2(1.67g)의 흰색 분말을 수율 75%로 얻었다.
또한, 화합물 2의 분자량은 FAB-MS(Fast Atom Bombardment-Mass Spectrometry)를 사용하여 측정하였다. FAB-MS에 의해 측정된 분자량은 665이고, 이 분자량이 화합물 2의 분자식 C49H31NO2로부터 계산되는 값과 일치함으로써, 화합물 2의 구조를 인식하였다.
(화합물 6의 합성)
상기 반응식 1에 있어서, 9-페닐-9-(4-아미노페닐)플루오렌(61) 대신에, 9-페닐-9-(4-아미노비페닐)플루오렌을 사용한 것 이외에는, 반응식 1과 마찬가지로 하여, 화합물 6을 합성하였다. 또한, 화합물 6의 확인은 화합물 2와 마찬가지로 FAB-MS 측정에 의해 얻어진 분자량(741)이 분자식 C55H35NO2로부터 계산되는 값과 일치한 것에 의하여 이루어졌다.
(화합물 9의 합성)
상기 반응식 1에 있어서, 9-페닐-9-(4-아미노페닐)플루오렌(61) 대신에, 9-페닐-9-(3´-아미노-[1, 1´-비페닐]-4-일)플루오렌을 사용하고, 3-브로모디벤조퓨란 대신에, 3-브로모디벤조퓨란 및 9-브로모페난트렌을 등량씩 2 회로 나눠서 반응시킨 이외에는 반응식 1과 마찬가지로 하여, 화합물 9를 합성하였다. 또한, 화합물 9의 확인은 화합물 2와 마찬가지로 FAB-MS 측정에 의해 얻어진 분자량(751)이 분자식 C57H37NO로부터 계산되는 값과 일치한 것에 의하여 이루어졌다.
(화합물 10의 합성)
상기 반응식 1에 있어서, 9-페닐-9-(4-아미노페닐)플루오렌(61) 대신에, 9-페닐-9-(3´-아미노-[1, 1´-비페닐]-4-일)플루오렌을 사용한 것 이외에는 반응식 1과 마찬가지로 하여, 화합물 9를 합성하였다. 또한, 화합물 10의 확인은 화합물 2와 마찬가지로 FAB-MS 측정에 의해 얻어진 분자량(741)이 분자식 C55H35NO2로부터 계산되는 값과 일치한 것에 의하여 이루어졌다.
(화합물 11의 합성)
상기 반응식 1에 있어서, 9-페닐-9-(4-아미노페닐)플루오렌(61) 대신에, 9-페닐-9-(3´-아미노-[1, 1´-비페닐]-4-일) 플루오렌을 사용하고, 3-브로모디벤조퓨란 대신에, 3-브로모디벤조티오펜을 사용한 것 이외에는 반응식 1과 마찬가지로 하여, 화합물 11을 합성하였다. 또한, 화합물 11의 확인은 화합물 2와 마찬가지로 FAB-MS 측정에 의해 얻어진 분자량(773)이 분자식 C55H35NS2로부터 계산되는 값과 일치한 것에 의하여 이루어졌다.
(화합물 31의 합성)
화합물 9의 합성 반응에 있어서, 9-페닐-9-(3´-아미노-[1, 1´-비페닐]-4-일) 플루오렌 대신에, 9-페닐-9-(4´-아미노-[1, 1´-비페닐]-3-일)플루오렌을 사용하고, 9-브로모페난트렌 대신에, 4-브로모-(1, 1´-비페닐)을 사용한 것 이외에는, 화합물 9의 합성 반응과 마찬가지로 하여, 화합물 31을 합성하였다. 또한, 화합물 31의 확인은 화합물 9와 마찬가지로 FAB-MS 측정에 의해 얻어진 분자량(727)이 분자식 C55H37NO로부터 계산되는 값과 일치한 것에 의하여 이루어졌다.
또한, 9-페닐-9-(4´-아미노-[1, 1´-비페닐]-3-일) 플루오렌은 공지의 합성 방법인 스즈키 커플링법을 사용하고, 9-페닐-9-(3-브로모페닐)플루오렌에 대해, 1.1 당량의 4-(4, 4, 5, 5-테트라메틸-1, 3, 2-디옥사보로란-2-일)아민을 반응시킴으로써 합성하였다.
[아민 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제작]
이어서, 진공 증착법을 사용하여, 이하의 수순으로 본 실시 형태에 따른 아민 화합물을 정공 수송 재료로서 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제작하고, 평가하였다.
(실시예 1)
먼저, 패터닝(patterning)하여 세정 처리를 실시한 ITO-유리 기판에 자외선 및 오존(O3)에 의한 표면 처리를 행하였다. 또한, ITO-글래스 기판에 있어서 ITO 막(제 1 전극)의 막 두께는 150 nm이었다. 표면 처리 후, 기판을 세정하고, 세정 완료 완료 기판을 유기층 성막용 증착기에 투입하고, 10-4~10-5Pa의 진공도로 정공 주입층, 정공 수송층(HTL), 발광층, 및 전자 수송층을 순서대로 증착하였다.
정공 주입층은 4, 4´, 4˝-트리스(N, N-2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA)으로 막 두께 60 nm로 형성하였다. 정공 수송층은 화합물 2로 막 두께 30 nm로 형성하였다. 또한, 발광층은 호스트(host) 재료로서 9, 10-디(2-나프틸)안트라센(ADN)을 사용하고, 도펀트(dopant) 재료로서, 2, 5, 8, 11-테트라-t-부틸페릴렌(TBP)을 사용하여 막 두께 25 nm로 형성하였다. 또한, 도펀트의 도프(dope) 량은 호스트 재료에 대해 체적비 3%(체적/체적)로 하였다. 또한, 전자 수송층은 Alq3로 막 두께 25nm로 형성하였다.
이어서, 금속 성막용 증착기로 기판을 옮기고, 10-4~10-5Pa의 진공도에서 전자 주입층, 및 제2 전극을 증착하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 또한, 전자 주입층은 LiF로 막 두께 1 nm로 형성하였다. 또한, 제 2 전극은 알루미늄(Al)으로 막 두께 100 nm로 형성하였다.
(실시예 2)
정공 수송층(HTL)을 화합물 6으로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
(실시예 3)
정공 수송층(HTL)을 화합물 9로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
(실시예 4)
정공 수송층(HTL)을 화합물 10으로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
(실시예 5)
정공 수송층(HTL)을 화합물 11로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
(실시예 6)
정공 수송층(HTL)을 화합물 31로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
(비교예 1)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c1으로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c1은 일 실시예인 화합물 6과 비교하여 플루오렌 골격을 형성하는 공유 결합이 하나 절단된 구조를 갖는 점에 있어서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물과 다른 화합물이다.
(비교예 2)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c2로 형성한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c2는 화합물 6과 비교하여 디벤조헤테롤 고리를 갖지 않는 점에 있어서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물과 다른 화합물이다.
(비교예 3)
정공 수송층(HTL)을 하기의 화합물 c3으로 형성한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 또한, 화합물 c3은 화합물 2와 비교하여 디벤조헤테롤 고리를 갖지 않는 점에 있어서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물과 다른 화합물이다.
[화학식9]
Figure 112015054961218-pat00011
(평가 결과)
제작한 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 유기 전계 발광 소자의 평가 결과를 이하의 표 1 에 나타낸다. 또한, 제작한 유기 전계 발광 소자의 발광 특성의 평가에는 하마마츠 포토닉스(HAMAMATSU Photonics)사 제 C9920-11 휘도 배향 특성 측정 장치를 사용하였다. 또한, 하기의 표 1에 있어서, 전류 밀도는 10 mA/cm2로 측정하였다. 또한, 발광 수명은 1000 cd/m2의 광량에 있어서 반감 수명(LT50)으로 나타내었다.
HTL 발광 수명
LT50(hrs)
실시예 1 화합물 2 1, 500
실시예 2 화합물 6 1, 700
실시예 3 화합물 9 2, 200
실시예 4 화합물 10 2, 050
실시예 5 화합물 11 2, 000
실시예 6 화합물 31 1, 800
비교예 1 화합물 c1 1, 000
비교예 2 화합물 c2 1, 100
비교예 3 화합물 c3 1, 050
표 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물을 정공 수송층(HTL)에 사용한 실시예 1 내지 6은 비교예 1 내지 3과 비교하여, 소자 수명이 향상된 것을 알 수 있다.
구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물을 정공 수송층(HTL)에 사용한 실시예 1 내지 6은 플루오렌 골격을 형성하는 공유 결합이 하나 절단된 구조를 갖는 화합물 c1을 정공 수송층(HTL)에 사용한 비교예 1과 비교하여, 소자 수명이 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물을 정공 수송층(HTL)에 사용한 실시예 1 내지 6은 디벤조헤테롤 고리를 갖지 않는 화합물 c2 및 c3을 정공 수송층(HTL)에 사용한 비교예 2 및 3과 비교하여, 소자 수명이 향상된 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 2와 실시예 3 내지 6을 비교하면, 실시예 3 내지 6이 실시예 1 내지 2 보다 더 긴 발광 수명을 나타내었다. 실시예 1 내지 2에서 정공 수송층(HTL)에 사용한 화합물 2 및 화합물 6은 플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 페닐렌기가 모두 파라 위치에서 플루오레닐기와 아릴아미노와 연결하고 있다. 한 편, 실시예 3 내지 6에서 정공 수송층(HTL)에 사용한 화합물 9 내지 11 및 화합물 31은 플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 페닐렌기 중의 한 쪽이 메타 위치에서 플루오레닐기와 아릴아미노기와 연결하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물에 있어서, 플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 페닐렌기 중의 적어도 하나 이상은 플루오레닐기와 아릴아미노기를 메타 위치에서(직접 또는 연결기를 통하여) 연결하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
앞서 설명한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 상술한 화학식 1로 표시되는 구조를 갖기 때문에, 이러한 구조를 갖는 아민 화합물을 사용한 유기 전계 발광 소자의 발광 수명을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물은 유기 전계 발광 소자용 재료로서, 유기 전계 발광 소자의 여러 가지 용도에 있어서의 실용화에 유용하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명의 속하는 기술의 분야에 있어서 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각 종의 변경예 또는 수정예에 착안하여 얻는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 해석된다.
100 : 유기 전계 발광 소자 110 : 기판
120 : 제 1 전극 130 : 정공 주입층
140 : 정공 수송층 150 : 발광층
160 : 전자 수송층 170 : 전자 주입층
180 : 제 2 전극

Claims (21)

  1. 하기의 화학식 1로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112022014960615-pat00012

    상기 화학식 1에 있어서,
    X1은 O 또는 S이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고,
    R3은 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기이고,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    m1은 0 내지 3의 정수이며,
    p는 2 또는 3이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의
    플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 상기 p 개의 페닐렌기 중 적어도 하나는 상기 플루오레닐기와 상기 아릴아미노기를 메타 위치에서 연결하는 아민 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ar1은 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기인 아민 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ar2는 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기인 아민 화합물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 Ar2는 하기의 화학식 2로 표시되는 치환기인 아민 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112022014960615-pat00013

    상기 화학식 2에 있어서,
    X2는 O 또는 S이고,
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고,
    n5는 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m2는 0 이상 3 이하의 정수이다.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 5의 화합물들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 아민 화합물:
    [화학식 3]
    Figure 112022014960615-pat00024

    [화학식 4]
    Figure 112022014960615-pat00025

    [화학식 5]
    Figure 112022014960615-pat00016
    .
  9. 양극과 발광층 사이에 배치되는 적어도 하나의 층에 아민 화합물을 포함하고,
    상기 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112022014960615-pat00017

    상기 화학식 1에 있어서,
    X1은 O 또는 S이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기이고,
    R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고,
    R3은 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기이고,
    n1 내지 n4는 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수이고,
    m1은 0 내지 3의 정수이며, p는 2 또는 3이다.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 아민 화합물은 상기 양극과 상기 발광층 사이에 배치되는 상기 적어도 하나의 층 중 상기 발광층과 인접하는 층에 포함되는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 양극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층과 정공 수송층을 포함하고,
    상기 아민 화합물은 상기 정공 주입층 및 상기 정공 수송층 중 적어도 어느 하나에 포함되는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 양극 상에 상기 정공 주입층이 배치되고,
    상기 정공 주입층 상에 상기 정공 수송층이 배치되며,
    상기 아민 화합물은 상기 정공 수송층에 포함되는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 아민 화합물은
    상기 화학식 1의 플루오레닐기와 아릴아미노기를 연결하는 상기 p 개의 페닐렌기 중 적어도 하나는 상기 플루오레닐기와 상기 아릴아미노기를 메타 위치에서 연결하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 아민 화합물은
    상기 화학식 1의 상기 Ar1이 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기인 것인 유기 전계 발광 소자.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 아민 화합물은
    상기 화학식 1의 상기 Ar2가 5 이상 6 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 방향족 고리 및 헤테로 고리 중의 어느 하나가 2 또는 3 고리 축합하여 형성된 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기인 것인 유기 전계 발광 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 Ar2는 하기의 화학식 2로 표시되는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112022014960615-pat00018

    상기 화학식 2에 있어서,
    X2는 O 또는 S이고,
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 5 이상 10 이하의 치환 또는 무치환의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 임의의 인접한 치환기와 결합하여 형성된 5 이상 7 이하의 원자로 이루어진 원자 고리의 고리 구조이고,
    n5는 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m2는 0 이상 3 이하의 정수이다.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 플루오렌일(fluorenyl)기, 안트릴(anthryl)기, 나프틸(naphthyl)기, 디벤조퓨라닐(dibenzofuranyl)기, 디벤조티오페닐(dibenzothiophenyl)기, 카르바졸릴(carbazolyl)기, 페난트레닐(phenanthrenyl)기, 인돌릴(indolyl)기 및 퀴놀릴(quinolyl)기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 유기 전계 발광 소자.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 9 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 상기 아민 화합물은 하기 화학식 3 내지 화학식 5의 화합물들 중 적어도 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure 112022014960615-pat00026

    [화학식 4]
    Figure 112022014960615-pat00027

    [화학식 5]
    Figure 112022014960615-pat00021
    .
  21. 삭제
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