KR20160100330A - 방향족 아민 화합물, 발광 소자 재료 및 발광 소자 - Google Patents

방향족 아민 화합물, 발광 소자 재료 및 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자의 광 추출 효율 및 색 순도를 개선하는, 일반식(1)로 표시되는 방향족 아민 화합물, 상기 방향족 아민 화합물을 함유하는 유기 발광 소자 재료, 유기 발광 소자 피복층 재료 및 유기 발광 소자를 제공한다. 본 발명에서 제공하는 유기 발광 소자는 고 발광 효율 및 색 재현성을 실현할 수 있고, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기 전자 발광 표시 장치, 액정 표시 장치의 백라이트 소스, 조명, 측정장치류 등의 광원, 표지판, 표지 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 발광 추출 효율을 크게 향상시키고 우월한 색 순도를 구비하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

방향족 아민 화합물, 발광 소자 재료 및 발광 소자{AROMATIC AMINE COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT MATERIALS AND LIGHT-EMITTING ELEMENT}
본 발명은 유기 발광 소자용 방향족 아민 화합물, 상기 방향족 아민 화합물을 함유하는 발광 소자 재료 및 발광 소자에 관한 것이고, 특히 광 추출 효율이 크게 향상된 유기 발광 소자용 방향족 아민 화합물, 발광 소자 재료 및 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 경량 박형, 광 시야각, 저전력 소비, 하이 콘트라스트(high contrast) 등 특성을 구비하는 자기 발광 표시 장치이다.
유기 발광 소자의 발광 원리는, 전극으로부터 주입된 정공과 전자가 발광층에서 재결합을 통하여 여기 상태를 거쳐 기저 상태로 회복될 경우 광을 발생하는 것이다. 상기 발광 소자는, 박형, 저구동 전압에서 고휘도로 발광할 수 있고 발광 재료를 선택하여 다색 발광을 할 수 있는 특징으로 구비하므로, 많은 관심을 받고 있다.
상기 연구는, 코닥(kodak) 회사의 C. W. Tang 등에 의하여 유기 박막 소자가 고휘도로 발광할 수 있는 것을 제시한 이래, 이의 응용에 대하여 이미 많은 연구가 진행되고 있다. 유기 박막 발광 소자는 휴대폰 메인 스크린 등에 사용되는데, 이러한 실용화는 확실한 발전을 가져왔다. 하지만, 아직 많은 기술적 과제가 존재하는 바, 그 중, 소자의 고 효율화와 저전력 소비가 매우 중대한 과제이다.
유기 발광층에 의하여 발생한 광의 발사 방향에 따라, 유기 발광 소자는 후면발광(bottom emission) 유기 발광 소자와 전면발광(top emission) 유기 발광 소자로 구분될 수 있다. 후면발광 유기 발광 소자에서, 광은 기판측으로 발사되고, 유기 발광층의 상부에는 반사 전극이 형성되며, 유기 발광층의 하부에는 투명 전극이 형성된다. 이러한 상황하에서 유기 발광 소자가 액티브 매트릭스(active matrix) 소자일 경우, 박막 트랜지스터가 형성된 부분은 투광되지 않음으로, 발광 면적이 감소된다. 다른 한편으로, 전면발광 유기 발광 소자에서, 투명 전극은 유기 발광층의 상부에 형성되고, 반사 전극은 유기 발광층의 하부에 형성되어, 광은 기판측과 반대인 방향으로 발사됨으로써, 광이 투과되는 면적이 증가되어, 휘도가 향상된다.
선행기술에서, 전면발광 유기 발광 소자의 발광 효율을 향상시키기 위하여, 사용한 방법은, 발광층의 광이 투과되는 상부 반투명 금속 전극에 유기 피복층을 형성함으로써, 광학 간섭 거리를 조절하여, 외광 반사와, 표면 플라즈마 에너지 이동에 의한 소광 등을 억제한다(특허문헌 1~5 참조).
예를 들면, 특허문헌 2에는, 전면발광 유기 발광 소자의 상부 반투명 금속 전극에 굴절률이 1.7 이상이고 필름 두께가 600Å의 유기 피복층을 형성하여, 적색 발광과 녹색 발광 유기 발광 소자의 발광 효율을 약 1.5배 향상시킨 것이 기재되었다. 사용하는 유기 피복층의 재료는 아민 유도체, 퀴놀린올(quinolinol) 착화합물 등이다.
특허문헌 4에는, 에너지 갭이 3.2eV보다 작은 재료는 청색 파장에 영향을 줄 수 있어, 유기 피복층에 적합하지 않으므로, 사용하는 유기 피복층 재료는 특정 화학적 구조를 구비한 아민 유도체 등이라는 것이 기재되었다.
특허문헌 5에는, 저 CIEy 값의 청색 발광 소자를 실현하려면, 유기 피복층 재료가 430nm~460nm의 파장에서 굴절률 변화량은 △n＞0.08이고, 사용하는 유기 피복층 재료는 특정 화학적 구조를 구비하는 안트라센(anthracene) 유도체 등인 것이 기재되었다.
WO2001/039554 JP2006-156390 JP2007-103303 JP2006-302878 WO2011/043083.
Journal of Applied Physics, 96, 19 (2004). Journal of Applied Physics Letters, 76, 1650 (2000).
상기에서 설명한 바와 같이, 선행기술에서, 고굴절률을 구비하는 특정 구조의 아민 유도체 또는 특정 파라미터 요구에 부합되는 재료를 유기 피복층 재료로 사용하여 광 추출 효율과 색 순도를 개선하지만, 아직 발광 효율과 색 순도의 문제를 모두 해결하지 못하였는바, 특히 청색 발광 소자를 제조하는 측면에서 부족하다.
본 발명은, 유기 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시키고 색 순도를 개선하는데 사용되는 방향족 아민 화합물, 상기 방향족 아민 화합물을 함유하는 유기 발광 소자 재료, 유기 발광 소자 피복층 재료 및 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서 제공한 방향족 아민 화합물은 티오펜(thiophene) 구조, 푸란(furan) 구조 또는 피롤(pyrrole) 구조를 구비하므로, 우월한 박막 안정성과 고굴절률을 구비하여, 광 추출 효율을 향상시키고 색 순도를 개선하는 문제를 모두 해결할 수 있다.
본 발명에서, 방향족 아민 화합물은 구체적으로 하기와 같은 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 구비한다.
Figure pct00001
상기 식에서, X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고,
상기 식에서, R는 수소, 중수소(deuterium), 치환 가능한 알킬기(alkyl group), 치환 가능한 시클로알킬기(cycloalkyl group), 치환 가능한 헤테로시클릴기(heterocyclyl group), 치환 가능한 알케닐기(alkenyl group), 치환 가능한 시클로알케닐기(cycloalkenyl group), 치환 가능한 알키닐기(alkynyl group), 치환 가능한 알콕시기(alkoxy group), 치환 가능한 알킬티오기(alkylthio group), 치환 가능한 아릴에테르기(arylether group), 치환 가능한 아릴설파이드기(arylsulfide group), 치환 가능한 아릴기(aryl group), 치환 가능한 헤테로아릴기(heteroaryl group), 치환 가능한 카르보닐기(carbonyl group), 치환 가능한 카르복실기(carboxyl group), 치환 가능한 옥시카르보닐기(oxycarbonyl group), 치환 가능한 카르바모일기(carbamoyl group), 치환 가능한 알킬아미노기(alkylamino group) 또는 치환 가능한 실릴기(Silyl group) 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 선택될 수 있며,
L1, L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기(arylene group) 또는 헤테로아릴렌기(heteroarylene group)로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar1, Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar3, Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
상기 식에서, R1~R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있다.
합성의 단순성과 원가 측면에서 고려하면, L1과 L2는 아릴렌기인 것이 바람직하다.
본 발명은, 하기와 같은 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 유기 발광 소자 재료를 더 제공한다.
Figure pct00002
상기 식에서, X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고,
상기 식에서, R는 수소, 중수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 선택될 수 있으며,
L1, L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar1, Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar3, Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
상기 식에서, R1~R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있다. 합성의 단순성과 원가 측면에서 고려하면, L1과 L2는 아릴렌기인 것이 바람직하다.
본 발명은, 기판, 제1 전극, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층 필름, 제2 전극 소자를 포함하고, 유기 재료를 함유하는 피복층을 더 포함하며, 상기 유기 발광 소자 재료를 함유하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 하기와 같은 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 유기 발광 소자 피복층 재료를 더 제공한다.
Figure pct00003
상기 식에서, X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고,
상기 식에서, R는 수소, 중수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 선택될 수 있으며,
L1, L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar1, Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
Ar3, Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며,
상기 식에서, R1~R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있으며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있다.
합성의 단순성과 원가 측면에서 고려하면, L1과 L2는 아릴렌기인 것이 바람직하다.
마지막으로, 본 발명은, 기판, 제1 전극, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층 필름, 제2 전극 소자를 포함하고, 피복층을 더 구비하며, 상기 유기 발광 소자 피복층 재료를 함유하는 유기 발광 소자를 더 제공한다. 본 발명에서 제공한 방향족 아민 화합물은 티오펜 구조, 푸란 구조 또는 피롤 구조를 구비하므로, 우월한 박막 안정성과 고굴절률을 구비하여, 광 추출 효율을 향상시키고 색 순도를 개선하는 문제를 모두 해결할 수 있다.
상기 일반식(1)으로 표시되는 피복층 재료는 티오펜 구조, 푸란 구조 또는 피롤 구조를 구비하므로, 높은 유리 전이 온도와 입체 장애 효과를 구비하여, 우월한 박막 안정성을 구비하고, 티오펜 구조, 푸란 구조 또는 피롤 구조는 흡광계수를 향상시키고 더 높은 감쇠계수를 얻을 수 있어, 박막은 자외선/가시 광선 범위 내에서 더 높은 굴절률을 얻을 수 있다. 더 설명하자면, 헤테로아릴기는 자화율을 향상시키는 성능을 구비하여, 고굴절률을 더 향상시킬 수 있다. 이 밖에, Ar1~Ar2가 모두 아릴기일 경우, 비록 고굴절률을 얻을 수 있지만, 파장을 흡수하는 적색 편이가 존재하여, 청색광의 흡수로 인해 발광 효율이 낮아질 수 있으므로, Ar3 및 Ar4가 헤테로아릴기인 것이 바람직하다. Ar3 및 Ar4는 전자 흡인성을 구비하는 질소 원자인 것이 바람직한바, 즉 헤테로아릴기 중의 질소 원자는 이중 결합으로 인접한 원자와 연결되어, 파장을 흡수하는 적색 편이를 억제하는 동시에 굴절률을 향상시킬 수 있다. 더 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 피리딜기(pyridyl group), 퀴놀릴기(quinolyl group), 피리미디닐기(pyrimidinyl group) 또는 퀴나졸린일 퀴녹살리닐기(quinazolinyl quinoxalinyl group)이고, 가장 바람직하게는 피리딜기, 퀴놀닐기 또는 피리미디닐기이다.
상기 내용에 의하면, 피복층 재료는 고굴절률을 구비하는 방향족 아민 화합물을 사용함으로써, 발광 추출 효율을 크게 향상시키고 우월한 색 순도를 구비하는 유기 발광 소자를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 상기 알킬기는 C1-C20의 알킬기이고, 더 바람직하게는, 메틸기(methyl group), 에틸기(ethyl group), n-프로필기(n-propyl group), 이소프로필기(isopropyl group), n-부틸기(n-butyl group), sec-부틸기(sec-butyl group) 또는 tert-부틸기(tert-butyl) 등 포화 지방족 히드로카빌기(hydrocarbyl group) 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 알킬기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 시클로알킬기는 C3-C20의 시클로알킬기이고, 더 바람직하게는, 시클로프로필기(cyclopropyl group), 시클로헥실기(cyclohexyl group), 노르보르닐기(norbornyl group) 또는 아다만틸기(adamantyl group) 등 포화 지방족 고리형 히드로카빌기 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 시클로알킬기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 헤테로시클릴기는 C2-C20의 헤테로시클릴기이고, 더 바람직하게는, 피란 고리, 피페리딘 고리 또는 시클릭 아미드 등 고리 내에 탄소 이외의 원자를 구비하는 지방족 고리 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 헤테로시클릴기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 알케닐기는 C2-C20의 알케닐기고, 더 바람직하게는, 비닐기(vinyl group), 알릴기(allyl group) 또는 부타디에닐기(butadienyl group) 등 이중 결합을 포함하는 불포화 지방족 히드로카빌기 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 알케닐기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 시클로알케닐기는 C3-C20의 시클로알케닐기고, 더 바람직하게는, 시클로펜테닐기(cyclopentenyl group), 시클로펜타디에닐기(cyclopentadienyl group) 또는 시클로헥세닐기(cyclohexenyl group) 등 이중 결합을 포함하는 불포화 지방족 고리형 히드로카빌기 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 시클로알케닐기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 알키닐기는 C2-C20의 알키닐기이고, 더 바람직하게는, 에티닐기(ethynyl group) 등 삼중 결합을 포함하는 불포화 지방족 히드로카빌기이다. 상기 알키닐기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 알콕시기는 C1-C20의 알콕시기이고, 더 바람직하게는, 메톡시기(methoxy group), 에톡시기(ethoxy group) 또는 프르폭시기(propoxy group) 등 에테르 결합을 거쳐 지방족 히드로카빌기과 결합한 관능기 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 상기 지방족 히드로카빌기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
상기 알킬티오기는 알콕시기의 산소 원자가 황 원자로 치환된 라디칼이다. 바람직하게는, C1-C20의 알킬티오기이고, 알킬티오기의 알킬기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 아릴기는 C6-C60의 아릴기이고, 더 바람직하게는, 페닐기(phenyl group), 나프틸기(naphthyl group), 비페닐기(biphenyl group), 페난트릴기(phenanthryl), 테르페닐기(terphenyl group) 또는 피레닐기(pyrenyl group) 등 방향족 히드로카빌기 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 아릴기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 헤테로아릴기는 C4-C60의 방향족 헤테로시클릴기이고, 더 바람직하게는, 푸릴기(furyl group), 티에닐기(thienyl group), 피롤, 벤조푸라닐기(benzofuranyl group), 벤조티에닐기(benzothienyl group), 디벤조푸라닐기(dibenzofuranyl group), 디벤조티에닐기(dibenzothienyl group), 피리딜기 또는 퀴놀릴기 등 이들 중의 한 가지 또는 여러 가지이다. 방향족 헤테로시클릴기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
바람직하게는, 상기 아릴에테르기는 C6-C40의 아릴에테르기이고, 더 바람직하게는, 페녹시기(phenoxy group) 등이 에테르 결합을 거쳐 방향족 히드로카빌기과 결합한 관능기이다. 아릴에테르기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
상기 아릴설파이드기는 아릴에테르기의 에테르 결합된 산소 원자가 황 원자로 치환된 라디칼이다. 바람직하게는, C6-C60의 아릴설파이드기이다. 아릴설파이드기 중의 방향족 히드로카빌기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.
상기 할로겐 원자는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드로부터 선택된다.
상기 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 알킬아미노기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다. 알킬아미노기 치환기의 탄소수에 대하여 특별히 한정하지 않고, 일반적으로 2 이상 60 이하의 범위이다.
상기 실릴기는 트리메틸실릴기(trimethylsilyl group), 트리에틸실릴기(trimethylsilyl group), 디메틸 tert-부틸실릴기(dimethyl tert-butyl silyl group), 트리페닐실릴기(triphenylsilyl group) 등과 같은 규소 원자와 결합된 결합을 구비하는 관능기로 표시되고, 실릴기는 치환기를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다. 실릴기의 탄소수에 대하여 특별히 한정하지 않고, 일반적으로 1 이상 40 이하의 범위이다.
상기 치환기는 중수소, 할로겐, C1-C15의 알킬기, C3-C15의 시클로알킬기, C3-C15의 헤테로시클릴기, C2-C15의 알케닐기, C4-C15의 시클로알케닐기, C2-C15의 알키닐기, C1-C55의 알콕시기, C1-C55의 알킬티오기, C6-C55의 아릴에테르기, C6-C55의 아릴설파이드기, C6-C55의 아릴기, C4-C55의 방향족 헤테로시클릴기, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, C1-C55의 알킬아미노기 또는 규소 원자수가 1~5인 C3-C15의 실릴기 중의 한 가지 또는 여러 가지로부터 선택된다.
상기 방향족 아민 화합물에 대하여 특별한 제한이 없고, 바람직한 예는 하기와 같다.
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
상기 일반식(1)으로 표시되는 방향족 아민 화합물의 합성은 공지된 방법을 사용하여 진행할 수 있다. 예를 들면, 니켈, 팔라듐 등 전이 금속을 사용하여 교차 결합 반응시키는 것이다. 하기 반응식에서, M은, MgBr 등이 대표하는 마그네슘 화합물의 쿠마다-타마오(Kumada-Tamao) 커플링 반응, ZnCl 등이 대표하는 아연 화합물의 네기시(negishi) 커플링 반응, SuBu3 등이 대표하는 주석 화합물의 미기타-코스기-스틸(migita-kosugi-stille) 커플링 반응, Si(OH)3 등이 대표하는 규소 화합물의 히야마이(hiyamai) 커플링 반응, B(OH)2 등이 대표하는 스즈키-미야우라(suzuki-miyaura) 커플링 반응이지만, 이러한 방법에 한정되지 않는다. 상기 Hal는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등 할로겐 또는 트리플루오로메탄설포기(trifluoromethanesulfo group) 등 슈도 할로겐(pseudohalogen)을 표시한다. 상기 반응에서, 원료가 메인 그룹 금속 화합물로서, 독성이 낮고, 반응의 부산물이 적으며, 반응되지 않은 메인 그룹 금속 화합물이 쉽게 제거되는 등 특징에 의하면, 스즈키-미야우라 커플링 반응이 바람직하다.
Figure pct00010
기타 반응 방법은 니켈, 팔라듐 또는 동 등 전이 금속의 C-N 결합을 사용하여 반응을 진행한다. 예를 들면, 니켈 또는 팔라듐의 Buchwald-Hartwig 반응을 사용하거나, 또는 동의 Ullman 반응을 사용할 수 있지만, 이러한 방법에 한정되지 않는다. 상기 반응에서, 반응 조건이 온화하고, 다양한 관능기의 선택성이 우월함 등 특징에 의하면, Buchwald-Hartwig 반응이 바람직하다. 이 밖에, Ar1, Ar2, 또는 Ar3, Ar4를 합성하는 치환기가 상이할 경우, 아민 및 할로겐화물의 이론적인 혼합비에 따라, 단계를 나누어 합성한다. 본 발명에서의 일반식(1)의 방향족 아민 화합물은, 단독으로 사용될 수도 있고, 기타 재료와 혼합하여 유기 발광 소자에 사용될 수도 있다.
이하, 본 발명의 유기 발광 소자의 실시형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 방향족 아민 화합물을 함유하는 유기 발광 소자에 관한 것이고, 상기 유기 발광 소자는 기판, 제1 전극, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층 필름, 상기 발광층이 발사한 광이 투과되는 제2 전극과 광 추출 효율 개선층을 순차적으로 포함하고, 발광층은 전기 에너지를 통하여 발광한다.
본 발명의 발광 소자에서, 사용하는 기판은 나트륨 유리 또는 무알칼리 유리 등 유리 기판이 바람직하다. 유리 기판의 두께에 있어서, 기계적 강도를 충분히 유지할 수 있는 두께이면 되므로, 0.5mm 이상이면 충분하다. 유리의 재질에 있어서, 유리에서 용출되는 이온이 적을수록 좋기 때문에, 무알칼리 유리가 바람직하다. 이 밖에, SiO2 등 보호층이 코팅되어 있는 시중에서 판매되고 있는 것도 사용할 수 있다. 이 외에, 만약 제1 전극이 안정하게 기능을 발휘하면, 기판이 반드시 유리일 필요가 없고, 예를 들면, 플라스틱 기판 상에서 양극을 형성할 수도 있다.
제1 전극에 사용되는 재료는 고굴절률 특성을 구비하는 금, 은, 알루미늄 등 금속 또는 APC계 합금류의 금속 합금이 바람직하다. 이러한 금속 또는 금속 합금은 다층으로 적층될 수도 있다. 이 외에, 금속, 금속 합금 또는 이들의 라미네이트(laminate)의 상부면 및/또는 하부면에 주석 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등 투명 도전성 금속 산화물을 적층할 수 잇다.
제2 전극에 사용되는 재료는, 광이 투과될 수 있는 반투명 또는 투명 필름을 형성할 수 있는 재료가 바람직하다. 예를 들면, 은, 마그네슘, 알루미늄, 칼슘 또는 이러한 금속의 합금, 주석 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등 투명 도전성 금속 산화물일 수 있다. 이러한 금속, 합금 또는 금속 산화물도 다층으로 적층될 수 있다.
상기 전극의 형성 방법은, 저항 가열 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 또는 접착제 코팅법 등일 수 있고, 이에 대하여 특별히 제한하지 않는다. 이 외에, 제1 전극과 제2 전극은 사용되는 재료의 일함수에 따라, 그 중의 하나는 유기 필름층에 대하여 양극 작용을 일으키고, 다른 하나는 음극 작용을 일으킨다.
유기층은 단지 발광층으로 구성될 수 있는 이외에, 1) 정공 수송층/발광층, 2) 발광층/전자 수송층, 3) 정공 수송층/발광층/전자 수송층, 4) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층, 5) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층 등이 적층되어 형성되는 구조일 수도 있다. 이 외에, 상기 각 층은 각각 단층 또는 다층 중의 어느 한 가지일 수 있다. 1)~5)의 구조를 사용할 경우, 양극측 전극과 정공 주입층 또는 정공 수송층은 접합되고, 음극측 전극은 전자 주입층 또는 전자 수송층과 접합된다.
정공 수송층은, 정공 수송 재료의 하나 또는 2가지 이상을 적층하거나 혼합하는 방법, 또는 정공 수송 재료와 고분자 접착제의 혼합물을 사용하는 방법을 통하여 형성할 수 있다. 정공 수송 재료는 전기장을 인가한 전극 사이에서 양극으로부터 오는 정공을 고효율적으로 수송해야 하므로, 정공 주입 효율이 높고, 주입된 정공을 고효율적으로 수송할 수 있어야 한다. 따라서, 정공 수송 재료는 적합한 이온 퍼텐셜(ionic potential)을 구비하고, 정공 이동률이 커야만, 안정성이 우월하며, 제조 및 사용시 트랩으로 될 수 있는 불순물을 쉽게 생성하지 않는다. 이러한 조건을 충족시키는 물질에 대하여 특별히 한정하지 않는바, 예를 들면, 4,4'-비스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)비페닐 (4,4'-bis(N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino)biphenyl) (TPD), 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐 (4,4'-bis(N-(1-naphthyl)-N-phenylamino)biphenyl) (NPD), 4,4'-비스(N,N-비스(4-비페닐)아미노)비페닐 (4,4'-bis(N,N-bis(4-biphenyl)amino)biphenyl) (TBDB), 비스(N,N-디페닐-4-페닐아미노)-N,N-디페닐-4,4'-디아미노-1,1'-비페닐 (bis(N,N-diphenyl-4-phenylamino)-N,N-diphenyl-4-diamino-1,1'-biphenyl) (TPD232) 등 벤지딘, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐(페닐)아미노)트리페닐아민 (4,4',4"-tris(3-methylphenyl(phenyl)amino)triphenylamine) (m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(1-나프틸(페닐)아미노)트리페닐아민 (4,4',4"-tris(1-naphthyl(phenyl)amino)triphenylamine) (1-TNATA) 등 별형 트리아릴아민(triarylamine)으로 불리우는 재료 세트, 카바졸 골격(carbazole-based)을 구비하는 재료일 수 있고, 여기서, 카바졸계 중합체가 바람직하고, 구체적으로, 비스(N-아릴카바졸) (bis(N-aryl carbazole) 또는 비스(N-알킬카바졸) (bis(N-alkyl carbazole) 등 디카바졸 유도체, 티리스카바졸 유도체, 테트라카바졸(tetracarbazole) 유도체, 트리페닐(triphenyl)계 화합물, 피라졸린(pyrazoline) 유도체, 스틸벤(stilbene)계 화합물, 히드라진(hydrazine)계 화합물, 벤조푸란 유도체, 티오펜 유도체, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 유도체, 포피린 유도체 등 헤테로시클릭 화합물 또는 풀러렌(fullerene) 유도체를 예를 들 수 있고, 중합체계에서, 측쇄에 상기 단량체를 구비하는 폴리카보네이트 또는 스티렌 유도체, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리비닐카바졸(pulyvinylcarbazole)과 폴리실란(polysilane) 등이 바람직하다. 이 외에, P형 Si, P형 SiC 등 무기 화합물을 사용할 수도 있다.
양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 설치할 수 있다. 정공 주입층을 설치하여, 유기 발광 소자가 저구동 전압을 실현하고, 내구 수명을 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 정공 주입층은 정공 수송층 재료의 이온 퍼텐셜보다 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 TPD232와 같은 비페닐아민 유도체, 별형 트리아릴아민 재료 세트와 같은 것일 수 있고, 이 외에, 프탈로시아닌 유도체 등을 사용할 수도 있다. 이 밖에, 정공 주입층은 수용체 화합물에 의하여 단독으로 구성되거나, 또는 수용체 화합물이 다른 정공 수송층에 도핑되어 사용되는 것이 더 바람직하다. 수용체 화합물은 염화 제3철(III), 염화 알루미늄, 염화 갈륨, 염화 인듐, 염화 안티몬 등과 같은 금속 염화물, 산화 몰리브덴, 산화 바나듐, 산화 텅스텐, 산화 루테늄 등과 같은 금속 산화물, 트리스(4-브로모페닐)아미늄 헥사클로로안티몬산염 (tris(4-bromophenyl)aminium hexachloroantimonate)(TBPAH) 등 전하 이동 배위화합물을 예를 들 수 있다. 이 외에, 분자 내에 니트릴기, 시아노기, 할로겐 또는 트리플루오로메틸기(trifluoromethyl group)를 구비하는 유기 화합물, 퀴논계 화합물, 에스톨라이드계 화합물, 풀러렌 등일 수도 있다.
본 발명에서, 발광층은 단층, 다층 중의 어느 하나일 수 있고, 발광 재료(호스트 재료, 도핑 재료)로 각각 형성될 수 있으며, 이는 호스트 재료와 도핑 재료의 혼합물일 수도 있고, 단지 호스트 재료일 수도 있으며, 어떤 상황이든지 모두 가능하다. 즉, 본 발명의 발광 소자의 각 발광층에서, 단지 호스트 재료 또는 단지 도핑 재료가 발광할 수도 있고, 호스트 재료와 도핑 재료가 함께 발광할 수도 있다. 전기 에너지를 고효율적으로 이용하고 고 색 순도의 발광을 얻는 측면에서 고려하면, 발광층은 호스트 재료와 도핑 재료가 혼합되어 형성되는 것이 바람직하다. 이 밖에, 호스트 재료와 도핑 재료는 각각 한 종류일 수도 있고, 여러 가지의 조합일 수도 있으면, 어떤 상황이든지 모두 가능하다. 도핑 재료는 전체 호스트 재료에 첨가될 수도 있고, 일부분에 첨가될 수도 있으며, 어떤 상황이든지 모두 가능하다. 도핑 재료는 적층될 수도 있고, 분산될 수도 있으며, 어떤 상황이든지 모두 가능하다. 도핑 재료는 발광색을 제어할 수 있다. 도핑 재료의 수량이 과다할 경우, 농도 소광 현상이 발생할 수 있으므로, 그 사용량은 호스트 재료에 대하여 20중량％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이하이다. 도핑 방법은 호스트 재료와 함께 증착하는 방법일 수도 있고, 미리 호스트 재료와 혼합한 후, 동시에 증착하는 방법일 수도 있다.
구체적으로 말하면, 발광 재료로서, 기존에 발광체로 사용되는 공지된 안트라센(anthracene), 피렌(pyrene) 등 축합 고리 유도체, 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 (tris(8-hydroxyquinoline)aluminum) 등 금속 킬레이트계 히드록시퀴놀린 화합물, 디벤조푸란 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸(indolocarbazole) 유도체, 중합체로서 폴리페닐렌비닐리덴(polyphenylene vinylidene) 유도체, 폴리(p-페닐렌) (poly(p-phenylene)) 유도체, 및 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있고, 특별히 한정하지 않는다.
발광 재료에 함유된 호스트 재료에 대하여 특별히 한정하지 않는 바, 안트라센, 페난트렌(phenanthrene), 피렌, 벤조페난트렌(benzophenanthrene), 테트라센(tetracene), 페릴렌, 벤조[9,10]페난트렌(benzo[9,10]phenanthrene), 플루오란텐(fluoranthene), 플루오렌, 인덴(indene) 등 축합 방향족 고리를 구비하는 화합물 또는 이의 유도체, N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1,1'-디아민(N,N'-dinaphthy-N,N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine) 등 방향족 아민 유도체, 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 등 금속 킬레이트계 히드록시퀴놀린 화합물, 피롤로피롤(pyrrolopyrrole) 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 트리아진 유도체를 사용할 수 있으며, 중합체에서, 폴리페닐렌비닐리덴 유도체, 폴리(p-페닐렌) 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카바졸 유도체, 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있고, 이에 대하여 특별히 한정하지 않는다.
이 외에, 도핑 재료에 대하여 특별히 한정하지 않는바, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 벤조페난트렌, 페릴렌, 벤조[9,10]페난트렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등 축합 방향족 고리를 구비하는 화합물 또는 이의 유도체(예를 들면, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센(2-(benzothiazole-2-yl)-9,10-diphenyl anthracene) 등), 푸란, 피롤, 티오펜, 실롤, 9-실리콘헤테로플루오렌(9-silicon heterofluorene), 9,9'-스피로-2실리콘헤테로플루오렌(9,9'-spiro-2 silicon heterofluorene), 벤조티오펜(benzothiophene), 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다졸피리딘, 페난트롤린(phenanthroline), 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린(quinoxaline), 피롤로피리딘, 티오크산텐(thioxanthene) 등 헤테로 방향족 고리를 구비한 화합물 또는 이의 유도체, 보란(borane) 유도체, 디스티릴벤젠(distyryl benzene) 유도체, 아미노스티릴(aminostyryl) 유도체, 피로메텐(pyrromethene) 유도체, 디케톤피롤로[3,4-c]피롤 (diketone pyrrolo[3,4-c]pyrrole) 유도체, 쿠마린(coumarin) 유도체, 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등 졸 유도체, 방향족 아민 유도체 등을 예로 들 수 있다.
이 밖에, 발광층에도 인광 발광 재료를 도핑할 수 있다. 인광 발광 재료는 실온 하에서도 인광 발광할 수 있는 재료이다. 인광 발광 재료를 도펀트로 사용할 경우, 기본적으로 실온에서 인광 발광할 수 있어야지만, 이에 대하여 특별히 한정하지 않고, 바람직하게는, 인듐, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 백금, 오스뮴과 레늄으로부터 선택되는 한 가지의 금속을 함유하는 유기 금속 착화합물이다. 실온에서 높은 인광 발광 효율을 구비하는 측면에서 고려하면, 인듐 또는 백금을 구비하는 유기 금속 착화합물이 더 바람직하다. 인광 발광성 도펀트와 조합하여 사용되는 호스트 재료로서, 인돌 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 피리딘, 피리미딘, 트리아진 골격을 구비하는 질소 함유 방향족 화합물 유도체, 폴리아릴벤젠 유도체, 스피로플루오렌(spirofluorene) 유도체, 트룩센, 벤조[9,10]페난트렌 등 방향족 탄화수소 화합물 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 등 16족 원소를 함유하는 화합물, 히드록시퀴놀린베릴륨 착화합물 등 유기 금속 착화합물을 우수하게 사용할 수 있지만, 기본적으로 사용하는 도펀트의 삼중 상태 에너지보다 크고, 전자와 정공이 각자의 수송층으로부터 원활하게 주입 또는 수송되면, 이에 대하여 특별히 한정하지 않는다. 이 밖에, 2가지 이상의 삼중 상태 발광 도펀트를 함유할 수도 있고, 2가지 이상의 호스트 재료를 함유할 수도 있다. 이 외에, 한 가지 이상의 삼중 상태 발광 도펀트와 하나 이상의 형광 발광 도펀트를 함유할 수도 있다.
본 발명에서, 전자 수송층은 전자가 음극으로부터 주입되고 다시 전자를 수송하는 층이다. 전자 수송층은 높은 전자 주입 효율을 구비하고 주입된 전자를 고효율적으로 수송하기에 적합하다. 따라서, 바람직하게는, 전자 수송층은 전자 친화력과 전자 이동률이 크고 안정성이 우월하며 제조 및 사용 시 트랩으로 될 수 있는 불순물을 쉽게 생성하지 않는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 하지만, 정공과 전자의 수송 균형을 고려할 경우, 만약 전자 수송층이 양극으로부터 오는 정공이 재결합되지 않아 음극측으로 흘러가는 것을 고효율적으로 저지시킬 수 있는 작용을 주로 일으키면, 가령 전자 수송 능력이 너무 높지 않은 재료로 구성되어도, 발광 효율을 개선하는 효과가 전자 수송 능력이 높은 재료로 구성되는 상황과 동등할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 전자 수송층에서, 정공 이동을 고효율적으로 저지시킬 수 있는 정공 저지층을 균등물로 하여 전자 수송층 내에 포함할 수 있다.
전자 수송층에 사용되는 전자 수송 재료에 대하여 특별히 한정하지 않는 바, 나프탈렌, 안트라센 등 축합 방향족 고리 유도체, 4,4'-비스(디페닐비닐)비페닐 (4,4'-bis(diphenyl vinyl)biphenyl)을 대표로 하는 스티릴계 방향족 고리 유도체, 안트라퀴논, 비페닐퀴논 등 퀴논 유도체, 산화 포스핀 유도체, 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 등 히드록시퀴놀린 착화합물, 벤조히드록시퀴놀린(benzohydroxy quinoline) 착화합물, 히드록시졸 착화합물, 아조메틴(azomethine) 착화합물, 트로폴론(tropolone) 금속 착화합물 또는 플라보놀(flavonol) 금속 착화합물을 예를 들 수 있으며, 구동 전압을 감소시키고, 고효율적인 발광을 획득하는 측면에서 고려하면, 바람직하게는 헤테로 방향족 고리 구조를 구비하는 화합물을 사용하며, 상기 헤테로 방향족 고리 구조는 탄소, 수소, 질소, 산소, 규소, 인으로부터 선택되는 원소로 구성되고, 전자 흡인성 질소를 함유한다.
전자 흡인성 질소를 함유하는 헤테로 방향족 고리는 높은 친전자성을 구비한다. 전자 흡인성 질소를 구비하는 전자 수송 재료는 높은 친전자성으로부터 오는 음극을 구비하는 전자를 쉽게 받아들이므로, 발광 소자의 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 이 외에, 발광층으로 공급되는 전자가 증대되므로, 발광층에서 재결합되는 확률이 증대되기에, 발광 효율이 향상된다. 전자 흡인성 질소를 함유하는 헤테로 방향족 고리로서, 예를 들면, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 퀴놀린 고리, 퀴녹살린 고리, 나프티리딘 고리, 피리미도피리미딘 고리, 벤조퀴놀린 고리, 페난트롤린 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사디아졸 고리, 트리아졸 고리, 티아졸 고리, 티아디아졸 고리, 벤조옥사졸 고리, 벤조티아졸 고리, 벤조이미다졸 고리 또는 페난트로이미다졸 고리 등을 예를 들 수 있다.
이 밖에, 이러한 헤테로 방향족 고리 구조를 구비하는 화합물로서, 벤조이미다졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 피라진 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 비피리딘, 터피리딘 등과 같은 로우(low)폴리피리딘 유도체를 예를 들 수 있다. 상기 유도체가 축합 방향족 고리 골격을 구비할 경우, 유리 전이 온도는 향상되고, 전자 이동률이 향상되므로, 발광 소자의 구동 전압을 감소시키는 효과가 증대되기에, 바람직하다. 이 외에, 발광 소자로부터의 내구 수명 향상, 합성 용이성, 원료 구매 용이성에서 고려하면, 상기 축합 방향족 고리 골격은 안트라센 골격, 피렌 골격 또는 페난트롤린 골격인 것이 바람직하다.
상기 전자 수송 재료는 단독으로 사용될 수도 있고, 2가지 이상의 상기 전자 수송 재료를 혼합하여 사용하거나, 또는 한 가지 이상의 기타 전자 수송 재료를 상기 전자 수송 재료에 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 밖에, 공여체 화합물을 첨가할 수도 있다. 여기서, 공여체 화합물은, 전자 주입 에너지 장벽을 개선하여 전자가 음극 또는 전자 주입층으로부터 전자 수송층으로 쉽게 주입되어 전자 수송층의 도전성을 개선하는 화합물을 의미한다. 본 발명의 공여체 화합물의 바람직한 예로서, 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물의 착화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속을 함유하는 무기염 또는 알칼리 토금속과 유기물의 착화합물 등을 예를 들 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 바람직한 종류로서, 일함수가 낮고 전자 수송 능력을 개선하는 효과가 큰 리튬, 나트륨 또는 세슘과 같은 알칼리 금속 또는 마그네슘, 칼슘과 같은 알칼리 토금속을 예를 들 수 있다.
본 발명에서, 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 설치할 수도 있다. 일반적으로, 전자 주입층은 전자가 음극으로부로 전자 수송층로 주입되도록 하는 목적으로 삽입되고, 삽입될 경우, 전자 흡인성 질소를 함유하는 헤테로 방향족 고리 구조의 화합물을 사용할 수도 있고, 상기 공여체 화합물을 함유하는 층을 사용할 수도 있다. 이 밖에, 전자 주입층에서, 절연체 또는 반도체의 무기물을 사용할 수도 있다. 이러한 재료를 사용하면, 발광 소자의 단락을 효과적으로 방지할 수 있고, 전자 주입성을 향상시킬 수 있으므로, 바람직한 것이다. 이러한 절연체로서, 알칼리 금속 칼코게나이드(chalcogenide), 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속 할로겐화물 및 알칼리 토금속 할로겐화물로부터 선택되는 적어도 한 가지 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이 밖에, 유기물과 금속의 착화합물은 우수하게 사용될 수도 있다.
발광 소자를 구성하는 상기 각 층을 형성하는 방법으로서, 저항 가열 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 분자 적층법 또는 코팅법 등을 예를 들 수 있고, 이에 대하여 특별히 한정하지 않지만, 일반적으로, 소자 특성의 측면에서 고려하면, 저항 가열 증착법 또는 전자빔 증착법이 바람직하다.
유기층의 두께는 발광 물질의 저항값에 따라 상이하므로, 한정할 수 없지만, 1~1000nm이 바람직하다. 바람직하게는, 발광층, 전자 수송층, 정공 수송층의 필름 두께는 각각 1nm 이상 200nm 이하이고, 더 바람직하게는 5nm 이상 100nm 이하이다.
본 발명의 광 추출 효율 개선층은 티오펜 구조, 푸란 구조 또는 피롤 구조를 구비하는 상기 화합물을 함유한다. 고 발광 효율을 극대화시키고, 색 재현성을 실현하기 위하여, 티오펜 구조, 푸란 구조 또는 피롤 구조의 화합물은 20nm~120nm의 두께로 적층하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 적층 두께는 40nm~80nm이다. 이 밖에, 발광 효율을 극대화시킬 수 있는 측면에서 고려하면, 더 바람직한 광 추출 효율 개선층의 두께는 50nm~70nm이다.
광 추출 효율 개선층의 형성 방법에 대하여 특별히 한정하지 않고, 저항 가열 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 분자 적층법, 코팅법, 잉크 제트법, 드래깅법, 레이저 전사법 등을 예를 들 수 있고, 이에 대하여 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 발광 소자는 전기 에너지를 광으로 전환시킬 수 있는 기능을 구비한다. 여기서, 전기 에너지로서, 주로 직류 전류를 사용할 수도 있고, 맥동 전류 또는 교류 전류를 사용할 수도 있다. 전류값 및 전압값에 대하여 특별히 한정하지 않지만, 소자의 전력 소비와 수명을 고려할 경우, 가능한 낮은 에너지로 가장 큰 휘도를 얻는 방식으로 해야 한다.
본 발명의 발광 소자는 매트릭스 및/또는 필드 방식으로 표시하는 평면 디스플레이 등에 효과적으로 사용될 수 있다.
매트릭스 방식은 표시하기 위한 픽셀이 그리드 형상 또는 모자이크 형상 등으로 이차원으로 배치되고 픽셀의 집합을 통하여 문자 또는 이미지를 표시하는 것을 의미한다. 픽셀의 형상, 사이즈는 용도에 따라 결정된다. 예를 들면, 계산기, 모니터, TV의 이미지 및 문자를 표시함에 있어서, 일반적으로 변 길이가 300μm 이하의 사변형의 픽셀을 사용하고, 이 밖에, 디스플레이 패널과 같은 대형 디스플레이일 경우, 변 길이는 mm 레벨의 픽셀을 사용한다. 단색 표시일 경우, 동일한 색상의 픽셀만 배열하면 되지만, 채색 표시일 경우, 적색, 녹색, 청색 픽셀을 배열하여 표시해야 된다. 이러한 상황하에서, 전형적인 방식에는 삼각형 패턴 줄무늬 패턴이 있다. 또한, 상기 매트릭스의 구동 방법은 라인 단위(line by line) 구동 방법과 액티브 매트릭스 중의 한 가지일 수 있다. 비록 라인 단위 구동의 구조가 간단하지만, 조작 특성을 고려할 경우, 경우에 따라 액티브 매트릭스가 우월할 상황이 있을 수 있기에, 용도에 따라 원활하게 사용해야 된다.
본 발명에서의 필드 방식은, 패턴을 형성하고 상기 패턴의 배치에 의해 결정된 영역을 발광시킴으로써, 미리 결정된 정보를 표시하는 방식을 의미한다. 디지털 시계, 온도계 중의 시각, 온도표시, 음향 기기, 전자기스토브 등의 작업 상태 표시 및 자동차의 패널 표시 등을 예를 들 수 있다. 또한, 상기 매트릭스 표시와 필드 표시는 동일한 패널에 함께 존재할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 발광 소자는 조명광원으로 사용되어, 기존의 발광 소자보다 얇고 가벼우며, 면 발광 가능한 광원을 제공할 수 있다.
하기와 같은 실시예를 예로 들어 본 발명의 방향족 아민 화합물을 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에서 예를 든 방향족 아민 화합물과 합성 방법에 제한되지 않는다.
디메틸포름아미드(dimethylformamide), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene), 탄산칼륨, 디클로로메탄(dichloromethane), 에탄올과 탄산나트륨 등은 중국국가의약회사(China National Medicines Corporation Ltd.)에서 구매하고, N-메틸피롤(N-methrypyrrole), 2,5-디브로모티오펜(2,5-dibromothiophene) 등은 TCI 회사에서 구매하며, 각종 팔라듐 촉매, 붕산 유도체와 붕산에스테르 유도체 등은 알드리치(Aldrich) 회사에서 구매한다.
1H-NMR 스펙트럼은 JEOL(400MHz) 자기공명영상촬영기를 사용하여 측정하고, HPLC 스펙트럼은 시마즈(shimadzu) LC-20AD 고속액체크로마토그래피를 사용하여 측정한다.
실시예와 비교예에서 사용하는 물질은 하기와 같다.
화합물[2] (2,5-비스(4-(N-페닐)-(N-3-피리딜)아미노페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-phenyl)-(N-3-pyridyl)aminophenyl)thiophene),
화합물[5] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-3-피리딜)아미노페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-3-pyridyl)aminophenyl)thiophene),
화합물[6] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-4-피리딜)아미노페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-4-pyridyl)aminophenyl)thiophene),
화합물[8] (2,5-비스(4-(N-3-비페닐)-(N-3-피리딜)아미노페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-3-biphenyl)-(N-3-pyridyl)aminophenyl)thiophene),
화합물[87] (1-메틸-2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-3-피리딜)아미노페닐)-1H-피롤) (1-methyl-2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-3-pyridyl)aminophenyl)thiophene)-1H-pyrrole),
화합물[31] (2,5-비스(4-(N-1-나프틸)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-1-anphthyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[32] (2,5-비스(4-(N-3-비페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-3-biphenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[134] (2,5-비스(4-(N-3-(3'-메틸)비페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-3-(3'-methyl)biphenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[11] (2,5-비스(4-(N-4-(3-피리딜)페닐)-(N-3-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-(3-pyridyl)phenyl)-(N-3-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[12] (2,5-비스(4-(N-4-(3-피리딜)페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-(3-pyridyl)phenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[13] (2,5-비스(4-(N-4-(4-피리딜)페닐)-(N-2-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-(3-pyridyl)phenyl)-(N-2-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[14] (2,5-비스(4-(N-4-(4-피리딜)페닐)-(N-3-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-(4-pyridyl)phenyl)-(N-3-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[15] (2,5-비스(4-(N-4-(4-피리딜)페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-(4-pyridyl)phenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[18] (2,5-비스(4-(N-3-(3-피리딜)페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-3-(3-pyridyl)phenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[21] (2,5-비스(4-(N-3-(4-피리딜)페닐)-(N-4-피리딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-3-(4-pyridyl)phenyl)-(N-4-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[140] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-3-퀴놀린아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-3-quinolineamino)phenyl)thiophene),
화합물[142] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-6-퀴놀린아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-6-quinolineamino)phenyl)thiophene),
화합물[143] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-2-피리미딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-2-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[144] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-5-피리미딘아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-5-pyridineamino)phenyl)thiophene),
화합물[147] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-4-페닐아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-5-phenylamino)phenyl)thiophene),
화합물[148] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-1-나프탈렌아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-1-naphthalyne amino)phenyl)thiophene),
화합물[149] (2,5-비스(4-(N-4-비페닐)-(N-2-나프탈렌아미노)페닐)티오펜) (2,5-bis(4-(N-4-biphenyl)-(N-2-naphthalyne amino)phenyl)thiophene),
NPD: (N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민) (N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine),
F4-TCNQ: (2,3,5,6-테트라플루오로-7,7',8,8'-테트라시아노디메틸 p-벤조퀴논) (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7',8,8'-tetracyanodimethyl p-benzoquinone),
BH: (9-(2-나프틸)-10-(4-(1-나프틸)페닐)안트라센) (9-(2-naphthyl)-10-(4-(1-naphthyl)phenyl)anthracene),
BD: (E-7-(4-(디페닐아미노)스티릴)-N,N-디페닐-9,9'-디메틸플루오레닐-2-아민) (E-7-(4-(diphenyl amino)styryl)-N,N-9,9'-dimethylfluorenyl-2-amine),
Alq3: (트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄) (tris(8-hydroxyquinoline)aluminum),
TBDB: (N,N,N',N'-4(4-비페닐)비페닐 디아민) (N,N,N',N'-4(4-biphenyl)biphenyl diamine).
본 명세서 기재된 화합물에 대하여, 본 명세서에 기타 화학식 명명과 구조식이 동시에 존재하는 상황 하에서, 화합물의 구조는 구조식을 기준으로 한다.
실시예1
화합물[2]의 합성
질소 분위기에서, 반응기에 24.2g의 2,5-디브로모티오펜(100mmol), 34.4g의 4-클로로페닐붕소산(4-chlorophenylboronic acid)(220mmol), 5.7g의 테트라(트리페닐포스핀)팔라듐(tetra-(triphenylphosphine)palladium)(5.0mmol), 200ml의 1.5M탄산나트륨 수용액(300mmol)과 100ml의 디메틸에테르(dimethyl ether)(DME)를 넣고, 110℃까지 가열하여 하룻밤 교반한다. 실온까지 냉각시키고, 여과하며, 여과액은 유기층과 수층으로 나누어지고, 유기층을 감압하여 농축시킨다. 수득한 고체를 에탄올로 세척하여, 21.3g의 2,5-비스(4-클로로페닐)티오펜 (2,5-bis(chlorophenyl)thiophene)을 얻는다.
1HNMR(DMSO): δ7.52~7.51(d, 8H), 6.32(s, 2H), 3.57(s, 3H).
질소 분위기에서, 반응기에 2.00g의 2,5-비스(4-클로로페닐)티오펜(6.56mmol), 2.45g의 N-페닐-3-피리딜아민(N-phenyl-3-pyridyl amine)(14.4mmol), 189mg의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(bis(dibenzylideneacetone)palladium)(0.328mmol), 190mg의 트리-tert-부틸포스핀테트라플루오로보레이트(tri-tert-butylphosphinetetrafluoroborate)(0.656mmol), 1.89g의 나트륨 tert-부톡시드(sodium ter-butoxide)(19.7mmol)와 60ml의 1,2-디메틸벤젠을 넣고, 110℃까지 가열하여 하룻밤 교반한다. 실온까지 냉각시키고, 여과하며, 여과액을 감압하여 농축시킨다. 얻은 고체를 에탄올로 세척하여, 3.5g의 조품을 얻는다. 조품을 3×10-3Pa의 압력, 280℃의 온도에서 승화시켜 2.2g의 화합물[2](담황색 고체)를 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ7.53~7.51(d, 4H), 7.42~7.39(m, 2H), 7.32~7.28(t, 4H), 7.20(s, 2H), 7.19~7.15(m, 2H), 7.14~7.07(m, 10H).
HPLC(순도＝97.1％)
실시예2
화합물[5]의 합성
N-(4-비페닐)-3-피리딜아민으로 N-페닐-3-피리딜아민을 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 1.1g의 화합물[5](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(DMSO): δ8.47~8.46(d, 2H), 8.27~8.26(d, 2H), 7.57~7.52(m, 12H), 7.45~7.41(m, 6H), 7.35~7.32(t, 2H), 7.25~7.12(m, 12H).
HPLC(순도＝98.1％)
실시예3
화합물[6]의 합성
N-(4-비페닐)-3-피리딜아민으로 N-페닐-4-피리딜아민을 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 2.2g의 화합물[6](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(DMSO): δ8.26~8.25(d, 4H), 7.76~7.67(m, 12H), 7.55(s, 2H), 7.48~7.45(t, 4H), 7.38~7.26(m, 10H), 6.78~6.77(m, 4H).
HPLC(순도＝99.02％)
실시예4
화합물[8]의 합성
N-(3-비페닐)-3-피리딜아민으로 N-페닐-3-피리딜아민을 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 1.5g의 화합물[8](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ8.35~8.34(d, 2H), 8.27~8.26(d, 2H), 7.66~7.64(d, 4H), 7.58~7.56(d, 4H), 7.53~7.41(m, 12H), 7.37~7.34(m, 6H), 7.12~7.08(t, 6H). HPLC(순도＝97.8％)
실시예5
화합물[31]의 합성
N-(3-비페닐)-3-피리딜아민으로 N-나프틸-3-피리딜아민을 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 2.5g의 화합물[31](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ8.17~8.14(d, 4H), 8.05~7.98(m, 4H), 7.82~7.79(d, 2H), 7.67~7.59(m, 6H), 7.57~7.43(m, 8H), 7.30~7.27(d, 4H), 6.56~6.54(d, 4H).
HPLC(순도＝97.2％)
실시예6
화합물[32]의 합성
N-(3-비페닐)-3-피리딜아민을 N-비페닐-3-피리딜아민으로 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 3.2g의 화합물[32](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ8.17~8.14(d, 4H), 8.05~7.98(m, 4H), 7.82~7.79(d, 2H), 7.67~7.59(m, 6H), 7.57~7.43(m, 8H), 7.30~7.27(d, 4H), 6.56~6.54(d, 4H).
HPLC(순도＝95.0％)
실시예7
화합물[134]의 합성
N-페닐-3-피리딜아민으로 N-3-(3'-메틸기비페닐)-4-피리딜아민을 대체하여 사용하는 이외에, 나머지는 실시예1과 동일하다. 3.6g의 화합물[134](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ8.25(d, 4H); 7.70~7.75(m, 8H); 7.54(s, 2H); 7.44~7.49(m, 4H); 7.15~7.36(m, 12H); 6.76(d, 4H); 2.37(s, 6H).
HPLC(순도＝95.9％)
실시예8
화합물[87]의 합성
질소 분위기에서, 반응기에 3.24g의 N-메틸피롤(40mmol), 22.9g의 4-브로모클로로벤젠(4-chlorobromobenzene)(120mmol), 243mg의 비스(디페닐포스핀)프로판-염화팔라듐(bis(diphenyl phosphine)propane-palladous chloride)(0.39mmol), 15.68g의 탄산칼륨(160mmol)과 150ml의 디메틸아세트아민(dimethylacetamine)(DMAC)을 넣고, 110℃까지 가열하여 하룻밤 교반한다. 실온까지 냉각시키고, 여과하며, 여과액을 감압하여 농축시킨다. 수득한 고체를 에탄올로 세척하여, 4.3g의 2,5-비스(4-클로로페닐)-1-메틸피롤을 얻는다.
1HNMR(DMSO): δ7.52~7.51(d, 8H), 6.32(s, 2H), 3.57(s, 3H).
질소 분위기에서, 반응기에 1.50g의 2,5-비스(4-클로로페닐)-1-메틸피롤 (4.96mmol), 3.50g의 N-(4-비페닐)-3-피리딜아민(14.2mmol), 30mg의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0.052mmol), 30mg의 트리-tert-부틸포스핀테트라플루오로보레이트(0.10mmol), 2.80g의 나트륨 tert-부톡시드(29.1mmol)와 60ml의 1,2-디메틸벤젠을 넣고, 110℃까지 가열하여 하룻밤 교반한다. 실온까지 냉각시키고, 여과하며, 여과액을 감압하여 농축시킨다. 수득한 고체를 에탄올로 세척한 후, 실리카겔 컬럼(용출액: 디클로로메탄/에틸아세테이트＝4/1)으로 정제하여, 2.4g의 조품을 얻는다. 조품을 2×10-3Pa의, 320℃의 온도에서 승화시켜 1.0g의 화합물[87](담황색 고체)을 얻는다.
1HNMR(CDCl3): δ8.48~8.47(d, 2H), 8.27~8.26(dd, 2H), 7.59~7.57(d, 4H), 7.55-7.53(d, 4H), 7.50~7.47(m, 2H), 7.45~7.38(m, 8H), 7.35~7.31(t, 2H), 7.22~7.16(m, 10H), 6.31(s, 2H), 3.66(s, 3H).
HPLC(순도＝97.8％)
실시예9
박막 샘플의 제조 방법
무알칼리 유리기판((주)아사히글라스((Asahi Glass Co., Ltd.), AN100)을 20분간의 자외선(UV) 오존 세척 처리를 진행하여, 진공 증착 장치 내에 설치하고, 장치 내의 진공도가 1×10-3Pa보다 높을 때까지 배기하며, 상기 진공도 조건에서, 저항 가열 증착법을 통하여, 화합물[2]을 약 50nm의 박막으로 제조한다. 증착 속도는 0.1nm/s이다.
제조된 상기 박막 샘플의 굴절률과 감쇠계수에 대한 측정은 도레이 리서치 센터(Toray Research Center. Inc.)에서 진행하였고, 사용한 기기는 타원 폴라리제이션 스펙트럼(polarization spectrum) (J.A.Woollam회사 M-2000)이다.
굴절률(n)
화합물 λ=430nm λ=460nm λ=500nm
[2] 2.34 2.14 1.98
※광학 상수(굴절률: n, 감쇠계수: k)는 소수점 셋째 자리에서 반올림한다.
실시예10 내지 실시예24 및 비교예1
실시예10
화합물[5]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예11
화합물[6]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예12
화합물[8]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예13
화합물[87]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예14
화합물[11]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예15
화합물[12]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예16
화합물[13]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예17
화합물[14]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예18
화합물[15]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예19
화합물[18]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예20
화합물[21]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예21
화합물[140]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예22
화합물[142]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예23
화합물[143]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예24
화합물[144]로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
비교예1
NPD로 화합물[2]를 대체하는 이외에, 나머지는 실시예9와 동일하다.
유기 발광 소자를 평가한다. 평가 결과는 표2를 참조한다.
실시예9와 동일한 실험을 진행하고, 표2에 도시된 바와 같이, 실시예10 내지 실시예24의 결과는 하기와 같다.
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
상기 표1과 표2에 도시된 바와 같이, 실시예9 내지 실시예24는 비교예1보다 굴절률이 높다. 이하, 발광 소자 성능을 더 측정하였다.
발광 소자의 평가 방법
실시예25
무알칼리 유리를 이소프로판올(isopropanol)에서 15분간 초음파 세척한 후, 공기 중에서 30분간 UV오존 세척 처리한다. 진공 증착법을 이용하여, 먼저 100nm의 알루미늄을 증착하여 양극을 제조하고, 그 다음 양극 상에 정공 주입층(NPD과 F4-TCNQ(중량비 97:3), 50nm), 정공 수송층(NPD, 80nm), 청색 발광층(BH와 BD(중량비 97:3, 20nm), 전자 수송층(Alq3, 30nm), 전자 주입층(LiF, 1nm)을 순차적으로 적층하여 증착한 후, Mg와 Ag(중량비 10:1, 15nm)를 함께 증착하여 반투명 음극을 제조한다.
사용하는 상기 화합물은 하기에 도시된 바와 같다.
Figure pct00014
Figure pct00015
그 다음, 화합물[5](60nm)을 증착하여 피복층으로 사용한다.
마지막으로, 건조한 질소 분위기의 글러브 박스에서, 에폭시 수지 접착제와 무알칼리 유리로 제조된 실링 플레이트로 발광 소자를 밀봉한다.
실온, 공기에서 상기 발광 소자에 10mA/cm2의 직류 전류를 인가하고, 실링 플레이트의 발광으로부터 분광복사기(CS1000, (주)코니카미놀타)로 발광 특성을 측정한다. 획득한 발광 효율은 6.5cd/A이고, 색 순도가 CIE(x, y)＝(0.139, 0.051) 되도록 한다. 화합물[5]를 피복층으로 사용하여 고 발광 효율, 고 색 순도의 고성능 발광 소자를 얻는다.
평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
실시예26
피복층 재료가 화합물[6]인 이외에, 나머지는 실시예25와 동일한 방법으로 소자를 제조하여 평가하고, 평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
실시예27
피복층 재료가 화합물[8]인 이외에, 나머지는 실시예25와 동일한 방법으로 소자를 제조하여 평가하고, 평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
비교예2
피복층 재료가 NPD인 이외에, 나머지는 실시예25와 동일한 방법으로 소자를 제조하여 평가하고, 평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
비교예3
피복층 재료가 TBDB인 이외에, 나머지는 실시예25와 동일한 방법으로 소자를 제조하여 평가하고, 평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
실시예28 내지 실시예39, 비교예4 내지 비교예6은 화합물이 표3에 도시된 바와 같은 것 이외에, 나머지는 실시예25와 동일한 방법으로 소자를 제조하여 평가하고, 평가 결과는 표3에 도시된 바와 같다.
비교예4, 비교예5, 및 비교예6에서 사용한 화합물은 하기와 같다.
Figure pct00016
Figure pct00017
(TBDB)/비교예3
Figure pct00018
상기 표3에 도시된 바와 같이, 실시예25 내지 실시예39의 발광 소자는 고 발광 효율과 고 색 순도를 동시에 충족시킨다. 이 밖에, 비교예2 내지 비교예6의 발광 소자와 실시예의 색 순도는 동등하지만, 발광 효율은 실시예보다 낮아, 고 발광 효율과 고 색 순도를 동시에 충족시키지 못한다.
상기 결과로부터 알 수 있는바, 본 발명의 방향족 아민 화합물은 유기 발광 소자 재료에 적합하고, 고 발광 효율과 고 색 순도를 동시에 충족시키는 발광 소자를 획득하며, 피복층 재료에 더 적합하다.
본 명세서에서 제시한 모든 특허문헌, 비특허문헌은 모두 인용되는 방식으로 본문에 인입되었다. 본 명세서에서 제시한 '여러 가지'는 한 가지보다 많은 모든 상황을 포함하는 바, 즉, '한 가지 또는 여러 가지'는 한 가지, 두가지,세가지, ......등을 포함한다. 본 명세서에서는 임의의 수치 범위에 대하여 각각 상한과 하한을 기재하거나, 또는 상한과 하한을 조합하는 방식으로 임의의 수치 범위를 기재할 경우, 여기서 기재한 각 상한과 각 하한은 임의로 신규 수치 범위로 조합될 수 있으므로, 이것은 조합을 직접 명확히 기재하여 형성한 수치 범위의 기재 형식과 모두 동일한 것으로 이해해야 한다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 정황 하에서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에 대하여 변형과 개량을 진행할 수 있고, 이러한 변형과 개량은 본 발명의 범위 내에 속한다.

Claims (8)

  1. 하기 일반식(1)을 갖는 것을 특징으로 하는, 방향족 아민 화합물.
    Figure pct00019

    (상기 식에서,
    X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고, R는 수소, 중수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 선택되며,
    L1 및 L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    Ar1 및 Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    Ar3 및 Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    상기 식에서,
    R1 및 R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있음)
  2. 제1항에 있어서,
    L1및 L2는 아릴렌기인 것을 특징으로 하는, 방향족 아민 화합물.
  3. 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자 재료.
    Figure pct00020

    (상기 식에서,
    X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고, R는 수소, 중수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 선택되며,
    L1 및 L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    Ar1 및 Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    Ar3 및 Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며,
    상기 식에서,
    R1 및 R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있음)
  4. 제3항에 있어서,
    L1및 L2는 아릴렌기인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자 재료.
  5. 제3항 또는 제4항에 따른 유기 발광 소자 재료를 함유하는 유기 발광 소자이며,
    기판, 제1 전극, 하나 이상의 유기층 필름을 포함하는 발광층, 제2 전극, 및 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  6. 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자 피복층 재료.
    Figure pct00021

    (상기 식에서,
    X는 황 원자, 산소 원자 또는 N-R로부터 선택되고, R는 수소, 중수소, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 선택되며;
    L1 및 L2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로부터 각각 독립적으로 선택되며;
    Ar1 및 Ar2는 동일하거나 또는 상이하고, 아릴기 또는 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며;
    Ar3 및 Ar4는 동일하거나 또는 상이하고, 헤테로아릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며;
    상기 식에서,
    R1 및 R2는 동일하거나 또는 상이하고, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 가능한 알킬기, 치환 가능한 시클로알킬기, 치환 가능한 헤테로시클릴기, 치환 가능한 알케닐기, 치환 가능한 시클로알케닐기, 치환 가능한 알키닐기, 치환 가능한 알콕시기, 치환 가능한 알킬티오기, 치환 가능한 아릴에테르기, 치환 가능한 아릴설파이드기, 치환 가능한 아릴기, 치환 가능한 헤테로아릴기, 치환 가능한 시아노기, 치환 가능한 카르보닐기, 치환 가능한 카르복실기, 치환 가능한 옥시카르보닐기, 치환 가능한 카르바모일기, 치환 가능한 알킬아미노기 또는 치환 가능한 실릴기로부터 각각 독립적으로 선택되며, 인접한 치환기와 결합되어 고리를 형성할 수도 있음)
  7. 제6항에 있어서,
    L1 및 L2는 아릴렌기인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자 피복층 재료.
  8. 기판, 제1 전극, 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기층 필름, 및 제2 전극 소자를 포함하는 유기 발광 소자이며,
    제6항 또는 제7항에 따른 유기 발광 소자 피복층 재료를 함유하는 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
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