KR20050107809A - 방향족 아민 유도체 및 이를 사용한 유기 전계발광 소자 - Google Patents

방향족 아민 유도체 및 이를 사용한 유기 전계발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피렌 구조에 치환기를 갖는 다이페닐 아미노기가 결합된 특정 구조의 방향족 아민 유도체, 및 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층의 적어도 1층이 상기 유기 전계발광 소자용 재료를 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 전계발광 소자에 관한 것으로, 수명이 길고 고발광 효율인 청색 발광이 수득되는 유기 전계발광 소자용 재료 및 이를 실현하는 방향족 아민 유도체를 제공한다.

Description

방향족 아민 유도체 및 이를 사용한 유기 전계발광 소자{AROMATIC AMINE DERIVATIVE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT MADE WITH THE SAME}
본 발명은 벽걸이 텔레비젼의 평면 발광체 또는 디스플레이의 백라이트 등의 광원으로서 사용되며 수명이 길고 고발광 효율인 유기 전계발광 소자 및 이를 실현하는 신규 방향족 아민 유도체에 관한 것이다.
유기 물질을 사용한 유기 전계발광(EL) 소자는 고체 발광형의 저렴한 대면적 풀컬러 표시 소자로서의 용도가 유망시되어 많은 개발이 이루어지고 있다. 일반적으로, EL 소자는 발광층 및 상기 층을 협지한 한 쌍의 대향 전극으로 구성되어 있다. 발광은 양 전극 사이에 전계가 인가되면 음극측으로부터 전자가 주입되고 양극측으로부터 정공이 주입되며, 또한 이 전자가 발광층에서 정공과 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때 에너지를 빛으로 방출하는 현상이다.
종래의 유기 EL 소자는 무기 발광 다이오드에 비해 구동 전압이 높고 발광 휘도나 발광 효율도 낮았다. 또한, 특성 열화도 현저하여 실용화에는 이르지 못하였다. 최근의 유기 EL 소자는 서서히 개량되고 있지만, 한층 더 고발광 효율 및 장수명이 요구되고 있다.
예컨대, 단일의 모노안트라센 화합물을 유기 발광 재료로서 사용하는 기술이 개시되어 있다(일본 특허공개 제 1999-3782 호 공보). 그러나, 이 기술에서는 예컨대 전류 밀도 165mA/㎠에서 1650cd/㎡의 휘도 밖에 수득되지 않고, 효율은 1cd/A로 매우 낮아 실용적이지 못하다. 또한, 단일의 비스안트라센 화합물을 유기 발광 재료로서 사용하는 기술이 개시되어 있다(일본 특허공개 제 1996-12600 호 공보). 그러나, 이 기술에서도 효율은 1 내지 3cd/A 정도로 낮아 실용화를 위한 개량이 요구되고 있었다. 또한, 모노 또는 비스안트라센 화합물과 다이스타이릴 화합물을 유기 발광 매체층으로서 사용한 기술이 개시되어 있다(국제 공개 WO 00/06402 호 공보). 그러나, 이 소자는 반감 수명이 충분히 길지 않아 한층 더 개량이 요구되고 있었다.
발명의 개시
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 수명이 길고 고발광 효율인 유기 EL 소자 및 이를 실현하는 방향족 아민 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기의 바람직한 성질을 갖는 방향족 아민 유도체 및 이를 사용한 유기 EL 소자를 개발하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 하기 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 피렌 구조에 치환기를 갖는 다이페닐 아미노기가 결합된 방향족 아민 유도체를 이용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.
즉, 본 발명은 하기 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 제공하는 것이다.
(상기 식에서,
R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
단, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖고;
p는 1 내지 9의 정수이며, p가 2 이상인 경우, 복수의 ( )p 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, k+p는 10 이하의 정수이다.)
(상기 식에서, R, A1 및 A2, 및 k, m 및 n은 화학식 I과 동일하고, 복수의 ( )2 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.)
(상기 식에서, R, A1 및 A2, 및 k, m 및 n은 화학식 I과 동일하다.)
(상기 식에서,
R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
단, m 및 n 중 하나 이상은 2 이상의 정수이고;
p는 1 내지 9의 정수이며, p가 2 이상인 경우, 복수의( )p 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, k+p는 10 이하의 정수이다.)
(상기 식에서, R, A1 및 A2, 및 k, m 및 n은 화학식 I'와 동일하고, 복수의 ( )2 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.)
(상기 식에서, R, A1 및 A2, 및 k, m 및 n은 화학식 I'와 동일하다.)
또한, 본 발명은 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 유기 박막층의 적어도 1층이, 상기 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 EL 소자,
음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 2층 이상으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 EL 소자에 있어서, 양극과 발광층 사이에, 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 주성분으로 하는 유기층을 갖는 유기 EL 소자, 및
음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 발광층이, 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 0.1 내지 20중량% 함유하는 유기 전계발광 소자를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(8)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(9)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(12)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(13)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(52)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 방향족 아민 유도체인 화합물(59)의 NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
본 발명의 방향족 아민 유도체는 상기 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체로 이루어진 것이다.
화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'에서, R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 1 내지 20)의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 20)의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 9 내지 20)의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 12)의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 1 내지 6)의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 18)의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 18)의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20(바람직하게는, 탄소수 1 내지 6)의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타낸다.
상기 R의 알킬기로서는 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 스테아릴기, 2-페닐아이소프로필기, 트라이클로로메틸기, 트라이플루오로메틸기, 벤질기, α-페녹시벤질기, α,α-다이메틸벤질기, α,α-메틸페닐벤질기, α,α-다이트라이플루오로메틸벤질기, 트라이페닐메틸기, α-벤질옥시벤질기 등을 들 수 있다.
상기 R의 아릴기로서는 예컨대 페닐기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, 바이페닐기, 4-메틸바이페닐기, 4-에틸바이페닐기, 4-사이클로헥실바이페닐기, 터페닐기, 3,5-다이클로로페닐기, 나프틸기, 5-메틸나프틸기, 안트릴기, 피렌일기 등을 들 수 있다.
상기 R의 아르알킬기로서는 예컨대 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐아이소프로필기, 2-페닐아이소프로필기, 페닐-t-뷰틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸아이소프로필기, 2-α-나프틸아이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸아이소프로필기, 2-β-나프틸아이소프로필기, 1-피롤릴메틸기, 2-(1-피롤릴)에틸기, p-메틸벤질기, m-메틸벤질기, o-메틸벤질기, p-클로로벤질기, m-클로로벤질기, o-클로로벤질기, p-브로모벤질기, m-브로모벤질기, o-브로모벤질기, p-아이오도벤질기, m-아이오도벤질기, o-아이오도벤질기, p-하이드록시벤질기, m-하이드록시벤질기, o-하이드록시벤질기, p-아미노벤질기, m-아미노벤질기, o-아미노벤질기, p-나이트로벤질기, m-나이트로벤질기, o-나이트로벤질기, p-사이아노벤질기, m-사이아노벤질기, o-사이아노벤질기, 1-하이드록시-2-페닐아이소프로필기, 1-클로로-2-페닐아이소프로필기 등을 들 수 있다.
상기 R의 사이클로알킬기로서는 예컨대 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 노보넨기, 아다만틸기 등을 들 수 있다.
상기 R의 알콕시기로서는 예컨대 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 아이소프로폭시기, 뷰톡시기, 아이소뷰톡시기, sec-뷰톡시기, tert-뷰톡시기, 각종 헵틸옥시기, 각종 헥실옥시기 등을 들 수 있다.
상기 R의 아릴옥시기로서는 예컨대 페녹시기, 톨릴옥시기, 나프틸옥시기 등을 들 수 있다.
상기 R의 아릴아미노기로서는 예컨대 다이페닐 아미노기, 다이톨릴아미노기, 아이소프로필다이페닐 아미노기, t-뷰틸다이페닐 아미노기, 다이아이소프로필다이페닐 아미노기, 다이-t-뷰틸다이페닐 아미노기, 다이나프틸아미노기, 나프틸페닐아미노기 등을 들 수 있다.
상기 R의 알킬아미노기로서는 예컨대 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이헥실아미노기 등을 들 수 있다.
상기 R의 할로젠 원자로서는 예컨대 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다.
화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'에서, k는 1 내지 9의 정수이고, 1 내지 3이면 바람직하고, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'에서, A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 1 내지 20)의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 20)의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 9 내지 20)의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 12)의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50(바람직하게는, 탄소수 1 내지 6)의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 18)의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50(바람직하게는, 탄소수 5 내지 18)의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20(바람직하게는, 탄소수 1 내지 6)의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타낸다.
상기 A1 및 A2의 알킬기, 아릴기, 아르알킬기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아릴아미노기, 알킬아미노기 및 할로젠 원자의 구체예로서는 상기 R에서 예시한 것과 각각 동일한 것을 들 수 있다.
화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'에서, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이고, 0 내지 2이면 바람직하다.
m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있다. n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있다.
단, 화학식 I 내지 III에서는, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖고, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 가지면 바람직하다.
또한, 화학식 I' 내지 III'에서는, m 및 n 중 하나 이상은 2 이상의 정수이다.
화학식 I 및 I'에서, p는 1 내지 9의 정수이고, 1 내지 4이면 바람직하고, 1 내지 2이면 더욱 바람직하며, p가 2 이상인 경우, 복수의 ( )p 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, k+p는 10 이하의 정수이고, 2 내지 7이면 바람직하다. 화학식 II 및 II'에서, ( )2 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 화학식 I로 표시되는 방향족 아민 유도체 중 특히 화학식 II 및 III으로 표시되는 것이 바람직하고, 일반식 I'로 표시되는 방향족 아민 유도체 중 특히 화학식 II' 및 III'로 표시되는 것이 바람직하다.
본 발명의 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'로 표시되는 방향족 아민 유도체의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되지 않는다. 한편, 하기 화합물에서 Me는 메틸기를 나타낸다.
본 발명의 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체는 피렌 구조에 치환기를 갖는 다이페닐 아미노기가 연결됨으로써, 화합물끼리의 회합이 방지되기 때문에 수명이 길어진다. 또한, 고체 상태에서 강한 형광성을 갖고, 전장(電場) 발광성도 우수하여 형광 양자 효율이 0.3 이상이다. 또한, 금속 전극 또는 유기 박막층으로부터의 우수한 정공 주입성 및 정공 수송성과 금속 전극 또는 유기 박막층으로부터의 우수한 전자 주입성 및 전자 수송성을 모두 갖고 있고 있기 때문에, 유기 EL 소자용 발광 재료로서 유효하게 사용되고, 또한 다른 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료 또는 도핑 재료를 사용하여도 지장이 없다.
본 발명의 유기 EL 소자는 양극과 음극 사이에 1층 또는 다층의 유기 박막층을 형성한 소자이다. 1층형의 경우, 양극과 음극 사이에 발광층을 설치한다. 발광층은 발광 재료를 함유하고, 이에 더하여, 양극으로부터 주입한 정공 또는 음극으로부터 주입한 전자를 발광 재료까지 수송시키기 위해 정공 주입 재료 또는 전자 주입 재료를 함유할 수도 있다. 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'의 방향족 아민 유도체는 높은 발광 특성을 갖고, 우수한 정공 주입성 및 정공 수송 특성과 전자 주입성 및 전자 수송 특성을 갖고 있기 때문에, 발광 재료로서 발광층에 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 발광층이 본 발명의 방향족 아민 유도체를 0.1 내지 20중량% 함유하면 바람직하고, 1 내지 10중량% 함유하면 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명의 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'의 방향족 아민 유도체는 매우 높은 형광 양자 효율과 높은 정공 수송 능력 및 전자 수송 능력을 모두 갖고, 균일한 박막을 형성할 수 있기 때문에, 이 방향족 아민 유도체만으로 발광층을 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 2층 이상으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 EL 소자에 있어서, 양극과 발광층 사이에 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 주성분으로 하는 유기층을 가지면 바람직하다. 이 유기층으로서는 정공 주입층, 정공 수송층 등을 들 수 있다.
다층형의 유기 EL 소자로서는 (양극/정공 주입층/발광층/음극), (양극/발광층/전자 주입층/음극), (양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극) 등의 다층 구성으로 적층된 것을 들 수 있다.
발광층에는, 필요에 따라, 본 발명의 방향족 아민 유도체에 더하여, 공지된 발광 재료, 도핑 재료, 정공 주입 재료 및 전자 주입 재료를 함유할 수도 있다. 유기 EL 소자는 다층 구조로 함으로써 퀀칭에 의한 휘도나 수명의 저하를 막을 수 있다. 필요하면, 발광 재료, 도핑 재료, 정공 주입 재료 및 전자 주입 재료를 조합시켜 사용할 수 있다. 또한, 도핑 재료에 의해 발광 휘도 및 발광 효율을 향상시키고, 적색 또는 청색의 발광을 수득할 수도 있다. 또한, 정공 주입층, 발광층 및 전자 주입층은 각각 2층 이상의 층 구성에 의해 형성될 수도 있다. 그 때는, 정공 주입층의 경우, 전극으로부터 정공을 주입하는 층을 정공 주입층, 정공 주입층으로부터 정공을 수용하여 발광층까지 정공을 수송하는 층을 정공 수송층이라고 부른다. 마찬가지로, 전자 주입층의 경우, 전극으로부터 전자를 주입하는 층을 전자 주입층, 전자 주입층으로부터 전자를 수용하여 발광층까지 전자를 수송하는 층을 전자 수송층이라고 부른다. 이들 각 층은 재료의 에너지 준위, 내열성, 유기층 또는 금속 전극과의 밀착성 등의 각 요인에 따라 선택되어 사용된다.
화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'의 방향족 아민 유도체와 함께 발광층에 사용할 수 있는 발광 재료 또는 도핑 재료로서는 예컨대 안트라센, 나프탈렌, 페난트렌, 피렌, 테트라센, 코로넨, 크라이센, 플루오레세인, 페릴렌, 프탈로페릴렌, 나프탈로페릴렌, 페리논, 프탈로페리논, 나프탈로페리논, 다이페닐뷰타다이엔, 테트라페닐뷰타다이엔, 쿠마린, 옥사다이아졸, 알다진, 비스벤즈옥사졸린, 비스스타이릴, 피라진, 사이클로펜타다이엔, 퀴놀린 금속 착체, 아미노퀴놀린 금속 착체, 벤조퀴놀린 금속 착체, 이민, 다이페닐 에틸렌, 바이닐 안트라센, 다이아미노카바졸, 피란, 싸이오피란, 폴리메틴, 메로사이아닌, 이미다졸 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 퀴나크리돈, 루브렌 및 형광 색소 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
정공 주입 재료로서는, 정공을 수송하는 능력을 갖고, 양극으로부터의 정공 주입 효과와 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성한 여기자의 전자 주입층 또는 전자 주입 재료로의 이동을 방지하며, 또한 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 포르피린 유도체, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트라이아졸, 이미다졸, 이미다졸론, 이미다졸 싸이온, 피라졸린, 피라졸론, 테트라하이드로이미다졸, 옥사졸, 옥사다이아졸, 하이드라존, 아실 하이드라존, 폴리아릴 알케인, 스틸벤, 뷰타다이엔, 벤지딘형 트라이페닐 아민, 스타이릴 아민형 트라이페닐 아민, 다이아민형 트라이페닐 아민 등과 이들의 유도체, 및 폴리바이닐 카바졸, 폴리실레인, 도전성 고분자 등의 고분자 재료를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 EL 소자에서 사용할 수 있는 정공 주입 재료 중에서 더욱 효과적인 정공 주입 재료는 방향족 3급 아민 유도체 및 프탈로사이아닌 유도체이다.
방향족 3급 아민 유도체로서는 예컨대 트라이페닐 아민, 트라이톨릴 아민, 톨릴다이페닐 아민, N,N'-다이페닐-N,N'-(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N,N',N'-(4-메틸페닐)-1,1'-페닐-4,4'-다이아민, N,N,N',N'-(4-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N'-다이페닐-N,N'-다이나프틸-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N'-(메틸페닐)-N,N'-(4-n-뷰틸페닐)-페난트렌-9,10-다이아민, N,N-비스(4-다이-4-톨릴아미노페닐)-4-페닐-사이클로로헥세인 등, 또는 이들 방향족 3급 아민 골격을 갖는 올리고머 또는 중합체가 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
프탈로사이아닌(Pc) 유도체로서는 예컨대 H2Pc, CuPc, CoPc, NiPc, ZnPc, PdPc, FePc, MnPc, ClAlPc, ClGaPc, ClInPc, ClSnPc, Cl2SiPc, (HO)AlPc, (HO)GaPc, VOPc, TiOPc, MoOPc, GaPc-O-GaPc 등의 프탈로사이아닌 유도체 및 나프탈로사이아닌 유도체가 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 발광층과 양극 사이에, 이들 방향족 3급 아민 유도체 및/또는 프탈로사이아닌 유도체를 함유하는 층, 예컨대 상기 정공 수송층 또는 정공 주입층을 형성하여 이루어지면 바람직하다.
전자 주입 재료로서는, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과와 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성한 여기자의 정공 주입층으로의 이동을 방지하며, 또한 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는, 플루오렌온, 안트라퀴논다이메테인, 다이페노퀴논, 싸이오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트라이아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 플루오렌일리덴 메테인, 안트라퀴논 다이메테인, 안트론 등과 그들의 유도체를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 정공 주입 재료에 전자 수용 물질을, 전자 주입 재료에 전자 공여성 물질을 첨가함으로써 증감(增感)시킬 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 더욱 효과적인 전자 주입 재료는 금속 착체 화합물 및 질소-함유 5원환 유도체이다.
금속 착체 화합물로서는 예컨대 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리네이토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리네이토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리네이토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이토)(o-크레졸레이토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이토)(1-나프톨레이토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이토)(2-나프톨레이토)갈륨 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 질소-함유 5원 유도체로서는 예컨대 옥사졸, 싸이아졸, 옥사다이아졸, 싸이아다이아졸 또는 트라이아졸 유도체가 바람직하다. 구체적으로는, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-옥사졸, 다이메틸 POPOP, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-싸이아졸, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-옥사다이아졸, 2-(4'-tert-뷰틸페닐)-5-(4"-바이페닐)-1,3,4-옥사다이아졸, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-옥사다이아졸, 1,4-비스[2-(5-페닐옥사다이아졸릴)]벤젠, 1,4-비스[2-(5-페닐옥사다이아졸릴)-4-tert-뷰틸벤젠], 2-(4'-tert-뷰틸페닐)-5-(4"-바이페닐)-1,3,4-싸이아다이아졸, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-싸이아다이아졸, 1,4-비스[2-(5-페닐트라이아졸릴)]벤젠, 2-(4'-tert-뷰틸페닐)-5-(4"-바이페닐)-1,3,4-트라이아졸, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-트라이아졸, 1,4-비스[2-(5-페닐트라이아졸릴)]벤젠 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 발광층 중에, 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III'의 방향족 아민 유도체 외에 발광 재료, 도핑 재료, 정공 주입 재료 및 전자 주입 재료 중 1종 이상이 동일 층에 함유될 수도 있다. 또한, 본 발명에 의해 수득된 유기 EL 소자의 온도, 습도, 분위기 등에 대한 안정성 향상을 위해, 소자의 표면에 보호층을 설치하거나 실리콘 오일, 수지 등에 의해 소자 전체를 보호하는 것도 가능하다.
유기 EL 소자의 양극에 사용되는 도전성 재료로서는 4eV보다 큰 일함수를 갖는 것이 적합하고, 탄소, 알루미늄, 바나듐, 철, 코발트, 니켈, 텅스텐, 은, 금, 백금, 팔라듐 등 및 이들의 합금, ITO 기판, NESA 기판에 사용되는 산화주석, 산화인듐 등의 산화금속, 및 폴리싸이오펜이나 폴리피롤 등의 유기 도전성 수지가 사용된다. 음극에 사용되는 도전성 물질로서는 4eV보다 작은 일함수를 갖는 것이 적합하고, 마그네슘, 칼슘, 주석, 납, 타이타늄, 이트륨, 리튬, 루테늄, 망간, 알루미늄, 불화리튬 등 및 이들의 합금이 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다. 합금으로서는 마그네슘/은, 마그네슘/인듐, 리튬/알루미늄 등을 대표예로서 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 합금의 비율은 증착원의 온도, 분위기, 진공도 등에 따라 제어되어 적절한 비율로 선택된다. 양극 및 음극은 필요하면 2층 이상의 층 구성에 의해 형성될 수도 있다.
유기 EL 소자에서는, 효율적으로 발광시키기 위해 적어도 한쪽 면은 소자의 발광 파장 영역에서 충분히 투명하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 기판도 투명한 것이 바람직하다. 투명 전극은 상기 도전성 재료를 사용하여 증착이나 스퍼터링 등의 방법으로 소정의 투광성이 확보되도록 설정한다. 발광면의 전극은 광투과율을 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 기판은 기계적 및 열적 강도를 갖고 투명성을 갖는 것이면 한정되지 않지만, 유리 기판 및 투명성 수지 필름이 있다. 투명성 수지 필름으로서는 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 에틸렌-바이닐알코올 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리염화바이닐, 폴리바이닐 알코올, 폴리바이닐 뷰티랄, 나일론, 폴리에터 에터 케톤, 폴리설폰, 폴리에터 설폰, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬바이닐 에터 공중합체, 폴리바이닐 플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리클로로트라이플루오로에틸렌, 폴리바이닐리덴 플루오라이드, 폴리에스터, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에터 이미드 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 각 층의 형성은 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법 및 스핀 코팅, 디핑, 플로우 코팅 등의 습식 성막법 중 어느 방법을 적용할 수 있다. 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 적절한 막 두께로 설정해야 한다. 막 두께가 너무 두꺼우면, 일정한 광 출력을 얻기 위해 큰 인가 전압이 필요하게 되어 효율이 나빠진다. 막 두께가 너무 얇으면, 핀홀 등이 발생하여 전계를 인가하여도 충분한 발광 휘도가 수득되지 않는다. 통상적인 막 두께는 5nm 내지 10㎛의 범위가 적합하지만, 10nm 내지 0.2㎛의 범위가 더욱 바람직하다.
습식 성막법의 경우, 각 층을 형성하는 재료를 에탄올, 클로로폼, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 등의 적절한 용매에 용해 또는 분산시켜 박막을 형성하지만, 그 용매는 어느 것이어도 무방하다. 또한, 모든 유기 박막층에서 성막성 향상, 막의 핀홀 방지 등을 위해 적절한 수지 또는 첨가제를 사용할 수도 있다. 사용가능한 수지로서는 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리메틸 아크릴레이트, 셀룰로스 등의 절연성 수지 및 이들의 공중합체, 폴리-N-바이닐 카바졸, 폴리실레인 등의 광도전성 수지, 폴리싸이오펜, 폴리피롤 등의 도전성 수지를 들 수 있다. 또한, 첨가제로서는 산화 방지제, 자외선 흡수제, 가소제 등을 들 수 있다.
이상과 같이, 유기 EL 소자의 유기 박막층에 본 발명의 방향족 아민 유도체를 사용함으로써, 수명이 길고 고발광 효율인 유기 EL 소자를 수득할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 벽걸이 텔레비젼의 플랫 패널 디스플레이 등의 평면 발광체, 복사기, 프린터, 액정 디스플레이의 백라이트 또는 계량기 등의 광원, 표시판, 표지등 등에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 재료는 유기 EL 소자뿐만 아니라, 전자사진 감광체, 광전 변환소자, 태양 전지, 이미지 센서 등의 분야에서도 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예로 전혀 한정되지 않는다.
합성예 1(화합물(8)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모피렌 3.6g(10mmo1), 4-아이소프로필 다이페닐 아민 5.2g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 5.5g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 1) 및 FD-MS(field-desorption mass spectrum)의 측정에 의해 화합물(8)로 동정되었다(수율 89%).
한편, NMR 스펙트럼은 용매로서 CDCl3를 사용하여 (주)히타치 제작소 제품 R-1900(90MHz) 퓨리에 변환 핵자기 공명 장치로 측정하였다.
합성예 2(화합물(9)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모피렌 3.6g(10mmo1), 4-t-뷰틸 다이페닐 아민 5.6g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 5.1g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 2) 및 FD-MS의 측정에 의해 화합물(9)로 동정되었다(수율 79%). 한편, NMR 스펙트럼은 합성예 1과 동일한 조건으로 측정하였다.
합성예 3(화합물(12)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모피렌 3.6g(10mmo1), 4-아이소프로필페닐-p-톨릴아민 4.9g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 5.7g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 3) 및 FD-MS의 측정에 의해 화합물(12)로 동정되었다(수율 93%). 한편, NMR 스펙트럼은 합성예 1과 동일한 조건으로 측정하였다.
합성예 4(화합물(13)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모피렌 3.6g(10mmo1), 비스(4-아이소프로필페닐)아민 6.3g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 7.1g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 4) 및 FD-MS의 측정에 의해 화합물(13)로 동정되었다(수율 97%). 한편, NMR 스펙트럼은 합성예 1과 동일한 조건으로 측정하였다.
합성예 5(화합물(52)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모피렌 3.6g(10mmol), 비스(3,4-다이메틸페닐)아민 5.6g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 5.9g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 5) 및 FD-MS의 측정에 의해 화합물(52)로 동정되었다(수율 92%). 한편, NMR 스펙트럼은 합성예 1과 동일한 조건으로 측정하였다.
합성예 6(화합물(59)의 합성)
아르곤 기류하에서 냉각관 부착 300밀리리터 3구 플라스크 중에 1,6-다이브로모-3,8-다이페닐피렌 5.1g(10mmo1), 비스(3,4-다이메틸페닐)아민 5.6g(25mmo1), 아세트산팔라듐 0.03g(1.5mol%), 트라이-t-뷰틸 포스핀 0.06g(3mol%), t-뷰톡시 나트륨 2.4g(25mmo1) 및 건조 톨루엔 100밀리리터를 첨가한 후, 100℃에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 석출된 결정을 여과 분리하고, 톨루엔 50밀리리터 및 메탄올 100밀리리터로 세정하여 담황색 분말 7.0g을 수득하였다. 이것은 NMR 스펙트럼(도 6) 및 FD-MS의 측정에 의해 화합물(59)로 동정되었다(수율 88%). 한편, NMR 스펙트럼은 합성예 1과 동일한 조건으로 측정하였다.
실시예 1
25×75×1.1mm 크기의 유리 기판상에 막 두께 120nm의 인듐 주석 산화물로 이루어진 투명 전극을 설치하였다. 이 유리 기판에 자외선 및 오존을 조사하여 세정한 후, 진공 증착 장치에 이 기판을 설치하였다.
우선, 정공 주입층으로서 N',N"-비스[4-(다이페닐아미노)페닐]-N',N"-다이페닐바이페닐-4,4'-다이아민을 60nm의 두께로 증착한 후, 그 위에 정공 수송층으로서 N,N,N',N'-테트라키스(4-바이페닐)-4,4'-벤지딘을 20nm의 두께로 증착하였다. 계속해서, 10,10'-비스[1,1',4',1"]터페닐-2-일-9,9'-바이안트라센일과 상기 화합물(12)을 중량비 40:2로 동시 증착하여 두께 40nm의 발광층을 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층으로서 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄을 10nm의 두께로 증착하였다. 다음으로, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄:리튬을 중량비 10:0.3으로 10nm의 두께로 증착하고, 계속해서 알루미늄을 150nm의 두께로 증착하였다. 이 알루미늄은 음극으로서 기능한다. 이렇게 하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
수득된 유기 EL 소자에 통전 시험을 수행한 결과, 전압 6.9V 및 전류 밀도 10mA/㎠에서 발광 휘도 938cd/㎡의 청색 발광(발광 극대 파장: 476nm)이 수득되었다. 초기 휘도 3,000cd/㎡로 직류의 연속 통전 시험을 수행한 결과, 반감 수명은 2,000시간이었다.
실시예 2
실시예 1에서 화합물(12) 대신에 화합물(13)을 사용한 점 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
수득된 유기 EL 소자에 통전 시험을 수행한 결과, 전압 6.9V 및 전류 밀도 10mA/㎠에서 발광 휘도 970cd/㎡의 청색 발광(발광 극대 파장: 477nm)이 수득되었다. 초기 휘도 3,000cd/㎡로 직류의 연속 통전 시험을 수행한 결과, 반감 수명은 2,100시간이었다.
비교예 1
실시예 1에서 화합물(12) 대신에 1,6-비스(p,p'-다이톨릴아미노)피렌을 사용하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
수득된 유기 EL 소자에 통전 시험을 수행한 결과, 전압 6.8V 및 전류 밀도 10mA/㎠에서 976cd/㎡의 청색 발광(발광 극대 파장: 477nm)이 수득되었다. 초기 휘도 3,000cd/㎡로 직류의 연속 통전 시험을 수행한 결과, 반감 수명은 900시간으로 짧았다.
비교예 2
실시예 1에서 화합물(12) 대신에 1,4-비스[(2-{4-다이페닐아미노}페닐)바이닐]벤젠을 사용하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
수득된 유기 EL 소자에 통전 시험을 수행한 결과, 전압 6.4V 및 전류 밀도 10mA/㎠에서 809cd/㎡의 청색 발광(발광 극대 파장: 468nm)이 수득되었다. 초기 휘도 3,000cd/㎡로 직류의 연속 통전 시험을 수행한 결과, 반감 수명은 1,000시간으로 짧았다.
본 발명의 화학식 I 내지 III 및 I' 내지 III' 중 어느 하나로 표시되는 방향족 아민 유도체를 사용한 유기 EL 소자는 낮은 인가 전압에서 실용상 충분한 발광 휘도가 수득되어 발광 효율이 높고, 장시간 사용하여도 열화되기 어려워 수명이 길다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 I
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖고;
    p는 1 내지 9의 정수이며, p가 2 이상인 경우, 복수의 ( )p 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, k+p는 10 이하의 정수이다.)
  2. 하기 화학식 II로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 II
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖고;
    복수의 ( )2 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.)
  3. 하기 화학식 III으로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 III
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖는다.)
  4. 제 1 항에 있어서,
    화학식 I에서 A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖는 방향족 다이아민 유도체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    화학식 II에서 A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖는 방향족 다이아민 유도체.
  6. 제 3 항에 있어서,
    화학식 III에서 A1 및 A2 중 하나 이상은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상의 분지 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상의 알킬아미노기 중 어느 하나의 기를 갖는 방향족 다이아민 유도체.
  7. 하기 화학식 I'로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 I'
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, m 및 n 중 하나 이상은 2 이상의 정수이고;
    p는 1 내지 9의 정수이며, p가 2 이상인 경우, 복수의 ( )p 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, k+p는 10 이하의 정수이다.)
  8. 하기 화학식 II'로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 II'
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, m 및 n 중 하나 이상은 2 이상의 정수이고;
    복수의 ( )2 내의 기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.)
  9. 하기 화학식 III'으로 표시되는 방향족 아민 유도체.
    화학식 III'
    (상기 식에서,
    R은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, k는 1 내지 9의 정수이며, k가 2 이상인 경우 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    A1 및 A2는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬아미노기, 사이아노기 또는 할로젠 원자를 나타내고, m 및 n은 각각 0 내지 5의 정수이며, m이 2 이상인 경우, 복수의 A1은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며, n이 2 이상인 경우, 복수의 A2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 연결되어 포화 또는 불포화 환을 형성할 수도 있으며;
    단, m 및 n 중 하나 이상은 2 이상의 정수이다.)
  10. 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층의 적어도 1층이 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방향족 아민 유도체를 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 전계발광 소자.
  11. 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 2층 이상으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계발광 소자에 있어서, 양극과 발광층 사이에, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방향족 아민 유도체를 주성분으로 하는 유기층을 갖는 유기 전계발광 소자.
  12. 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 발광층이 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방향족 아민 유도체를 0.1 내지 20중량% 함유하는 유기 전계발광 소자.
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