KR20220048498A - 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물 - Google Patents

발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물 Download PDF

Info

Publication number
KR20220048498A
KR20220048498A KR1020200130927A KR20200130927A KR20220048498A KR 20220048498 A KR20220048498 A KR 20220048498A KR 1020200130927 A KR1020200130927 A KR 1020200130927A KR 20200130927 A KR20200130927 A KR 20200130927A KR 20220048498 A KR20220048498 A KR 20220048498A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
layer
substituted
independently
Prior art date
Application number
KR1020200130927A
Other languages
English (en)
Inventor
타쿠야 우노
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200130927A priority Critical patent/KR20220048498A/ko
Priority to US17/365,486 priority patent/US20220115598A1/en
Priority to CN202111084841.1A priority patent/CN114349744A/zh
Publication of KR20220048498A publication Critical patent/KR20220048498A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H01L51/0061—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D307/91—Dibenzofurans; Hydrogenated dibenzofurans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/50—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D333/76—Dibenzothiophenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • H01L51/0071—
    • H01L51/5056—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 정공 수송 영역은 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하여 높은 발광 효율을 나타낼 수 있다.

Description

발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물{LUMINESCENCE DEVICE AND AMINE COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물에 관한 것이다.
최근, 영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 왕성하게 이루어져 왔다. 유기 전계 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에 있어서 재결합시킴으로써, 발광층에 있어서 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 전계 발광 소자의 저 구동 전압화, 고 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물을 제공하는 것을 일 목적으로 하며, 보다 구체적으로 고효율의 발광 소자 및 발광 소자의 정공 수송 영역에 포함되는 아민 화합물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
일 실시예에서, 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, X1, X2, 및 X3는 각각 독립적으로 O 또는 S이고, R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고, R7은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기이고, L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기이고, 단 헤테로아릴기를 포함하지 않고, a, 및 b는 각각 독립적으로 1 이상 3 이하의 정수이고, e는 0 이상 2 이하의 정수이고, f 내지 h는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, i 및 j는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이며, 단, X1, X2, 및 X3가 동시에 O는 아니다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 2는 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00004
[화학식 4-2]
Figure pat00005
[화학식 4-3]
Figure pat00006
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 화학식 3은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00007
[화학식 5-2]
Figure pat00008
[화학식 5-3]
Figure pat00009
상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
상기 아민 화합물에서 a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고, 상기 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 비페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 또는 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기일 수 있다.
상기 아민 화합물에서 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 하기 L-1 내지 L-11 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00010
상기 L-1 내지 L-11에서, R8 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고, p 내지 r은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, s는 0 이상 6 이하의 정수이며, t는 0 이상 8 이하의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 1 및 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 제공된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 제공된 발광층, 상기 발광층 상에 제공된 전자 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고, 상기 정공 수송 영역은 일 실시예에 따른 아민 화합물을 포함하는 것인 발광 소자를 제공한다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층이 일 실시예에 따른 아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층 상에 배치된 전자 저지층을 포함하고, 상기 전자 저지층이 일 실시예에 따른 아민 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 효율이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 발광 소자의 정공 수송 영역의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 발광 소자의 효율 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 또는 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 표시 장치(DD)의 일 실시예를 나타낸 평면도이다. 도 2는 일 실시예의 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광학층(PP)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 발광 소자(EDL-1, ED-2, ED-3)를 포함한다. 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함할 수 있다. 광학층(PP)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부광에 의한 표시 패널(DP)에서의 반사광을 제어할 수 있다. 광학층(PP)은 예를 들어, 편광층을 포함하는 것이거나 또는 컬러필터층을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도면에 도시된 바와 달리 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광학층(PP)은 생략될 수 있다.
표시 패널(DP)은 베이스층(BS), 베이스층(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-ED)을 포함하는 것일 수 있다. 표시 소자층(DP-ED)은 화소 정의막(PDL), 화소 정의막(PDL) 사이에 배치된 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3), 및 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
베이스층(BS)은 표시 소자층(DP-ED)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스층(BS)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
일 실시예에서 회로층(DP-CL)은 베이스층(BS) 상에 배치되고, 회로층(DP-CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(DP-CL)은 표시 소자층(DP-ED)의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 후술하는 도 3 내지 도 6에 따른 일 실시예의 발광 소자(ED)의 구조를 갖는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
도 2에서는 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내에 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)이 배치되며, 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 전체에서 공통층으로 제공되는 실시예를 도시하였다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 것과 달리 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내부에 패턴닝 되어 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)의 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 및 전자 수송 영역(ETR) 등은 잉크젯 프린팅법으로 패턴닝되어 제공되는 것일 수 있다.
봉지층(TFE)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 커버하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-ED)을 밀봉하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다. 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄옥사이드, 또는 알루미늄옥사이드 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 포함하는 것일 수 있다. 봉지 유기막은 광중합 가능한 유기물질을 포함하는 것일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치되고, 개구부(OH)를 채우고 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구분하는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 서로 구분되는 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시 장치(DD)는 적색광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2), 및 청색광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)를 포함할 수 있다. 즉, 표시 장치(DD)의 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)은 각각 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대응할 수 있다.
하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나, 또는 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 모두 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 스트라이프 형태로 배열된 것일 수 있다. 도 1을 참조하면, 복수 개의 적색 발광 영역들(PXA-R), 복수 개의 녹색 발광 영역들(PXA-G), 및 복수 개의 청색 발광 영역들(PXA-B)이 각각 제2 방향축(DR2)을 따라 정렬된 것일 수 있다. 또한, 제1 방향축(DR1)을 따라 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)의 순서로 번갈아 가며 배열된 것일 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적이 모두 유사한 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광 영역들(PXA-R PXA-G, PXA-B)의 면적은 방출하는 광의 파장 영역에 따라 서로 상이할 수 있다. 한편, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
한편, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않으며, 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)이 배열되는 순서는 표시 장치(DD)에서 요구되는 표시 품질의 특성에 따라 다양하게 조합되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 펜타일(pentile) 배열 형태이거나, 다이아몬드 배열 형태를 갖는 것일 수 있다.
또한, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적은 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 녹색 발광 영역(PXA-G)의 면적이 청색 발광 영역(PXA-B)의 면적 보다 작을 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 3 내지 도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR)에 후술하는 일 실시예의 모노아민 화합물을 포함한다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)는 정공 수송 영역(HTR) 이외에 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 기능층들인 발광층(EML) 또는 전자 수송 영역(ETR)에 후술하는 일 실시예에 따른 화합물을 포함하거나, 또는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)에 후술하는 일 실시예에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
한편, 도 4는 도 3과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 도 5는 도 3과 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL)을 포함하는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도를 나타낸 것이다. 도 6은 도 4와 비교하여 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 포함하는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도를 나타낸 것이다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 하지만 실시예가 이에 한정되지 않는다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 700Å 내지 약 10000Å일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 버퍼층(미도시), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)의 두께는 예를 들어, 약 50Å 내지 약 15,000Å인 것일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층, 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질 및 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층, 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 발광 소자(ED)의 정공 수송 영역(HTR)은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노아민 화합물을 포함한다.
한편, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 옥시기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 탄화수소 고리기, 아릴기 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 비페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 50 이하, 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 알케닐기는, 탄소수 2이상의 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미한다. 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알케닐기의 예로는 비닐기, 1-부테닐기, 1-펜테닐기, 1,3-부타디에닐 아릴기, 스티레닐기, 스티릴비닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 알키닐기는, 탄소수 2이상의 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미한다. 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하 또는 2 이상 10 이하이다. 알키닐기의 구체적인 예에는, 에티닐기, 프로피닐기, 등이 포함될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 탄화수소 고리기는 지방족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기, 또는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기일 수 있다. 탄화수소 고리기의 고리 형성 탄소수 5 이상 60 이하, 5 이상 30 이하, 또는 5 이상 20이하일 수 있다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 트리페닐에닐기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수도 있다. 플루오레닐기가 치환되는 경우의 예시는 하기와 같다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 헤테로고리기는 지방족 헤테로고리기 및 방향족 헤테로고리기를 포함한다. 방향족 헤테로고리기는 헤테로아릴기일 수 있다. 지방족 헤테로고리 및 방향족 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로고리기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로고리기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있으며, 헤테로아릴기를 포함하는 개념이다. 헤테로고리기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다.
본 명세서에서, 지방족 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 지방족 헤테로고리기는 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 지방족 헤테로고리기의 예로는 옥시란기, 티이란기, 피롤리딘기, 피페리딘기, 테트라하이드로퓨란기, 테트라하이드로티오펜기, 티안기, 테트라하이드로피란기, 1,4-디옥산기, 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로아릴기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기, 아릴 아민기, 또는 헤테로아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민노기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 디페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용된다.
본 명세서에서, 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기에 관한 설명이 적용된다.
한편, 본 명세서에서 "
Figure pat00015
" 는 연결되는 위치를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00016
화학식 1에서, X1, X2, 및 X3는 각각 독립적으로 O 또는 S이다.
화학식 1에서, R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
화학식 1에서, R7은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기다.
화학식 1에서 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기이다. 단, L1, 및 L2는 헤테로아릴기를 포함하지 않는다.
화학식 1에서, a, 및 b는 각각 독립적으로 1 이상 3 이하의 정수이다. 한편, a가 2 이상일 경우, 복수의 L1은 서로 동일하거나 상이하고, b가 2 이상일 경우, 복수의 L2는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, e는 0 이상 2 이하의 정수이다. e가 2 이상일 경우, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, f 내지 h는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다. 한편, f가 2 이상일 경우, 복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하고, g가 2 이상일 경우, 복수의 R3은 서로 동일하거나 상이하며, h가 2 이상일 경우, 복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하다.
화학식 1에서, i 및 j는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이다. 한편, i가 2 이상일 경우, 복수의 R5는 서로 동일하거나 상이하며, j가 2 이상일 경우, 복수의 R6은 서로 동일하거나 상이하다.
단, 화학식 1에서, X1, X2, 및 X3가 동시에 O는 아니다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1은 S일 수 있다. 이 경우, 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00017
화학식 2에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1은 S이고, 화학식 1의 X2 및 X3은 각각 독립적으로 O일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1 및 X3은 각각 독립적으로 S이고, X2는 O일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1 내지 X3은 각각 독립적으로 S일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1은 O일 수 있다. 이 경우, 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00018
화학식 3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1 및 X2은 각각 독립적으로 O이고, X3은 S일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 X1은 O이고, X2 및 X3은 각각 독립적으로 S일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 2는 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00019
[화학식 4-2]
Figure pat00020
[화학식 4-3]
Figure pat00021
화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 3은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00022
[화학식 5-2]
Figure pat00023
[화학식 5-3]
Figure pat00024
화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 화학식 1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나의 식에서, a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고, L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 비페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 또는 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나의 식에서, a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고, L1, 및 L2는 각각 독립적으로 하기 L-1 내지 L-11 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00025
L-1 내지 L-11에서, R8 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기일 수 있다. L-1 내지 L-4 및 L-11에서, p 내지 r은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다. 한편, p가 2 이상일 때, 복수의 R8은 서로 동일하거나 상이하고, q가 2 이상일 때, 복수의 R9은 서로 동일하거나 상이하고, r가 2 이상일 때, 복수의 R10은 서로 동일하거나 상이하다.
L-5 내지 L-8에서, s는 0 이상 6 이하의 정수이다. 한편, s가 2 이상일 때, 복수의 R11은 서로 동일하거나 상이하다.
L-9 내지 L-10에서, t는 0 이상 8 이하의 정수이다. 한편, t가 2 이상일 때, 복수의 R12는 서로 동일하거나 상이하다.
발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 1 및 2에 표시된 화합물들 중 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 1]
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
.
[화합물군 2]
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
.
다시 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에 대하여 설명한다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물을 포함한다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함한다.
정공 수송 영역(HTR)은 복수의 층을 갖는 다층 구조인 경우, 복수의 층 중 어느 하나의 층이 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 배치된 정공 주입층(HIL) 및 정공 주입층(HIL) 상에 배치된 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 정공 수송층(HTL)이 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 정공 주입층(HIL)이 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 전술한 화합물군 1 에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1-phenyl-N4,N4-di-m-tolylbenzene-1,4-diamine)), m-MTDATA(4,4',4"-[tris(3-methylphenyl)phenylamino] triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 1-TNATA(4,4',4"-tris[N(1-naphthyl)-N-phenylamino]-triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris[N(2-naphthyl)-N-phenylamino]-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS(Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium [Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 더 포함할 수도 있다.
전자 저지층(EBL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diplienyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole), CCP(9-phenyl-9H-3,9'-bicarbazole), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene), 또는 mDCP(1,3-bis(1,8-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)benzene)등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 하기 화학식 H-1로 표시되는 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 H-1]
Figure pat00074
상기 화학식 H-1에서, L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다. 화학식 H-1에서 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. 또한, 화학식 H-1에서 Ar3은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 모노아민 화합물일 수 있다. 또는, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 Ar-1 내지 Ar3 중 적어도 하나가 아민기를 치환기로 포함하는 디아민 화합물일 수 있다. 또한, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나에 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함하는 카바졸계 화합물, 또는 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나에 치환 또는 비치환된 플루오렌기를 포함하는 플루오렌계 화합물일 수 있다.
화학식 H-1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 H의 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물군 H에 나열된 화합물들은 예시적인 것으로 화학식 H-1로 표시되는 화합물이 하기 화합물군 H에 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 H]
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7'8,8-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층(EBL)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)은 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 크리센 유도체, 디하이드로벤즈안트라센 유도체, 또는 트리페닐렌 유도체를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 안트라센 유도체 또는 피렌 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있고, 발광층(EML)은 하기 화학식 E-1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 하기 화학식 E-1로 표시되는 화합물은 형광 호스트재료로 사용될 수 있다.
[화학식 E-1]
Figure pat00078
화학식 E-1에서, R31 내지 R40은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 한편, R31 내지 R40은 인접하는 기와 서로 결합하여 포화탄화수소 고리 또는 불포화탄화수소 고리를 형성할 수 있다.
화학식 E-1에서 c 및 d는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수일 수 있다.
화학식 E-1은 하기 화합물 E1 내지 화합물 E16 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
Figure pat00082
Figure pat00083
Figure pat00084
일 실시예에서 발광층(EML)은 하기 화학식 E-2a 또는 화학식 E-2b로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 하기 화학식 E-2a 또는 화학식 E-2b로 표시되는 화합물은 인광 호스트재료로 사용될 수 있다.
[화학식 E-2a]
Figure pat00085
화학식 E-2a에서, La는 직접 결합 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기일 수 있다. 또한, 화학식 E-2a에서 A1 내지 A5는 각각 독립적으로 N 또는 CRi일 수 있다. Ra 내지 Ri는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 20 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. Ra 내지 Ri는 인접하는 기와 서로 결합하여 탄화수소 고리 또는 N, O, S 등을 고리 형성 원자로 포함하는 헤테로 고리를 형성할 수 있다.
한편, 화학식 E-2a에서 A1 내지 A5 중 선택되는 두 개 또는 세 개는 N이고 나머지는 CRi일 수 있다.
[화학식 E-2b]
Figure pat00086
화학식 E-2b에서 Cbz1 및 Cbz2는 각각 독립적으로 비치환된 카바졸지, 또는 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기로 치환된 카바졸기일 수 있다. Lb는 직접 결합, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기일 수 있다.
화학식 E-2a 또는 화학식 E-2b로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 E-2의 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물군 E-2에 나열된 화합물들은 예시적인 것으로 화학식 E-2a 또는 화학식 E-2b로 표시되는 화합물이 하기 화합물군 E-2에 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 E-2]
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
Figure pat00090
발광층(EML)은 호스트 물질로 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 호스트 물질로 DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl), mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene), PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]furan), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine) 및 TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(N-vinylcarbazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(2-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), PPF(2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran) 등을 호스트 재료로 사용할 수 있다.
발광층(EML)은 하기 화학식 M-a 또는 화학식 M-b로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 하기 화학식 M-a 또는 화학식 M-b로 표시되는 화합물은 인광 도펀트재료로 사용될 수 있다.
[화학식 M-a]
Figure pat00091
상기 화학식 M-a에서, Y1 내지 Y4, 및 Z1 내지 Z4는 각각 독립적으로 CR1 또는 N이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 20 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 화학식 M-a에서, m은 0 또는 1이고, n은 2 또는 3이다. 화학식 M-a에서 m이 0일 때, n은 3이고, m이 1일 때, n은 2 이다.
화학식 M-a로 표시되는 화합물은 적색 인광 도펀트 또는 녹색 인광 도펀트로 사용될 수 있다.
화학식 M-a로 표시되는 화합물은 하기 화합물 M-a1 내지 M-a19 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물 M-a1 내지 M-a19는 예시적인 것으로 화학식 M-a로 표시되는 화합물이 하기 화합물 M-a1 내지 M-a19로 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00092
Figure pat00093
화합물 M-a1 및 화합물 M-a2는 적색 도펀트 재료로 사용될 수 있고, 화합물 M-a3 및 화합물 M-a4는 녹색 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
[화학식 M-b]
Figure pat00094
화학식 M-b에서, Q1 내지 Q4는 각각 독립적으로 C 또는 N이며, C1 내지 C4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 5 이상 30 이하의 탄화수소고리, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로고리이다. L21 내지 L24는 각각 독립적으로 직접 결합,
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
,
Figure pat00099
,
Figure pat00100
, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 2가의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기이고, e1 내지 e4는 각각 독립적으로 0 또는 1이다. R31 내지 R39는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, d1 내지 d4는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다.
화학식 M-b로 표시되는 화합물은 청색 인광 도펀트 또는 녹색 인광 도펀트로 사용될 수 있다.
화학식 M-b로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물들은 예시적인 것으로 화학식 M-b로 표시되는 화합물이 하기 화합물들로 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00101
발광층(EML)은 하기 화학식 F-a 내지 화학식 F-c 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 하기 화학식 F-a 내지 화학식 F-c로 표시되는 화합물은 형광 도펀트재료로 사용될 수 있다.
[화학식 F-a]
Figure pat00102
상기 화학식 F-a에서, Ra 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, Ar1 내지 Ar4 중 적어도 하나는 고리 형성 원자로 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기일 수 있다.
[화학식 F-b]
Figure pat00103
상기 화학식 F-b에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 20 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다.
화학식 F-b에서 U 및 V는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 화학식 F-b에서, U는 U의 위치에 결합된 고리의 개수를 의미하고 V는 V의 위치에 결합된 고리의 개수를 의미하는 것이다. 예를 들어, U 또는 V가 1인 경우 U 또는 V가 기재된 고리가 축합환을 구성하며, U 또는 V가 0인 경우는 U 또는 V가 기재되어 있는 고리는 존재하지 않는 것을 의미한다. 구체적으로 U가 0이고 V가 1인 경우, 또는 U가 1이고 V가 0인 경우 화학식 F-b의 플루오렌 코어를 갖는 축합환은 4환의 고리화합물일 수 있다. 또한, U 및 V가 모두 0인 경우 화학식 F-b의 축합환은 3환의 고리화합물일 수 있다. 또한, U 및 V가 모두 1인 경우 화학식 F-b의 플루오렌 코어를 갖는 축합환은 5환의 고리 화합물일 수 있다.
화학식 F-b에서, U 또는 V가 1인 경우 U 및 V는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 탄화수소고리, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로고리일 수 있다.
[화학식 F-c]
Figure pat00104
화학식 F-c에서, A1 및 A2는 각각 독립적으로, O, S, Se, 또는 NRm이고, Rm은 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. R1 내지 R11는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 보릴기, 치환 또는 치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다.
화학식 F-c에서 A1 및 A2는 각각 독립적으로 이웃하는 고리의 치환기들과 결합하여 축합고리를 형성할 수 있다. 예를 들어, A1 및 A2가 각각 독립적으로 NRm일 때, A1은 R4 또는 R5와 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 또한, A2는 R7 또는 R8과 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료로, 스티릴 유도체(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)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi)), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 공지의 인광 도펀트 물질을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 인광 도펀트는 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 금(Au), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb) 또는 툴륨(Tm)를 포함하는 금속 착체가 사용될 수 있다. 구체적으로, FIrpic(iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2
Figure pat00105
), Fir6(Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)-tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(Ⅲ)), 또는 PtOEP(platinum octaethyl porphyrin)가 인광 도펀트로 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(EML)은 양자점(Quantum dot) 물질을 포함하는 것일 수 있다. 양자점의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, CdS, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-VI족 화합물은 In2S3, In2Se3 등과 같은 이원소 화합물, InGaS3, InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
I-III-VI족 화합물은 AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, AgGaS2, CuGaS2 CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 또는 AgInGaS2, CuInGaS2 등의 사원소 화합물로부터 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 한편, III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, III- II-V족 화합물로 InZnP 등이 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(HBL)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazol-1-yl)phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), BmPyPhB(1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 전자 수송층(ETL)은 하기 화학식 ET-1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 ET-1]
Figure pat00106
화학식 ET-1에서, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고 나머지는 CRa이다. Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. Ar1 내지 Ar3 은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다
화학식 ET-1에서, L1 내지 L3은 각각 독립적으로 직접 결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI, CuI, KI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또한 상기의 할로겐화 금속과 란타넘족 금속의 공증착 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 공증착 재료로 KI:Yb, RbI:Yb 등을 포함할 수 있다. 한편, 전자 수송 영역(ETR)은 Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 Liq(8-hydroxyl-Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode) 또는 애노드(anode)일 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우 제2 전극(EL2)은 캐소드일 수 있고, 제1 전극(EL1)이 캐소드인 경우 제2 전극(EL2)은 애노드일 수 있다.
제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)이 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광 소자(ED)의 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(CPL)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 다층 또는 단층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 캡핑층(CPL)은 유기층 또는 무기층일 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(CPL)이 무기물을 포함하는 경우, 무기물은 LiF 등의 알칼리금속 화합물, MgF2 등의 알칼리토금속 화합물, SiON, SiNX, SiOy 등을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 캡핑층(CPL)이 유기물을 포함하는 경우, 유기물은 α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol sol-9-yl) triphenylamine) 등을 포함하거나, 에폭시 수지, 또는 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 이외에 하기와 같은 화합물 P1 내지 P5를 포함할 수 있다.
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
한편, 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 구체적으로, 550nm 이상 660nm 이하의 파장 범위의 광에 대해서 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다.
도 7 및 도 8은 각각 일 실시예에 따른 표시 장치에 대한 단면도이다. 이하 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하는 일 실시예에 대한 표시 장치에 대한 설명에 있어서 상술한 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 소자층(DP-ED)을 포함하는 표시 패널(DP), 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어층(CCL) 및 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다.
도 7에 도시된 일 실시예에서 표시 패널(DP)은 베이스층(BS), 베이스층(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-ED)을 포함하고, 표시 소자층(DP-ED)은 발광 소자(ED)를 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자(ED)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1) 상에 배치된 정공 수송 영역(HTR), 정공 수송 영역(HTR) 상에 배치된 발광층(EML), 발광층(EML) 상에 배치된 전자 수송 영역(ETR), 및 전자 수송 영역(ETR) 상에 배치된 제2 전극(EL2)을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 발광 소자(ED)의 구조는 상술한 도 4 내지 도 6의 발광 소자의 구조가 동일하게 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 발광층(EML)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내에 배치되는 것일 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)에 의해 구분되어 각 발광 영역(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 대응하여 제공된 발광층(EML)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 발광층(EML)은 청색광을 방출하는 것일 수 있다. 한편, 도시된 것과 달리 일 실시예에서 발광층(EML)은 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 전체에 공통층으로 제공되는 것일 수 있다.
광제어층(CCL)은 표시 패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 광제어층(CCL)은 광변환체를 포함하는 것일 수 있다. 광변환체는 양자점 또는 형광체 등일 수 있다. 광변환체는 제공받은 광을 파장 변환하여 방출하는 것일 수 있다. 즉, 광제어층(CCL)은 양자점을 포함하는 층이거나 또는 형광체를 포함하는 층일 수 있다.
광제어층(CCL)은 복수 개의 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)을 포함하는 것일 수 있다. 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)은 서로 이격된 것일 수 있다.
도 7을 참조하면, 서로 이격된 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3) 사이에 분할패턴(BMP)이 배치될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에서 분할패턴(BMP)은 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)과 비중첩하는 것으로 도시되었으나, 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)의 엣지는 분할패턴(BMP)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다.
광제어층(CCL)은 발광 소자(ED)에서 제공되는 제1 색광을 제2 색광으로 변환하는 제1 양자점(QD1)을 포함하는 제1 광제어부(CCP1), 제1 색광을 제3 색광을 변환하는 제2 양자점(QD2)을 포함하는 제2 광제어부(CCP2), 및 제1 색광을 투과시키는 제3 광제어부(CCP3)를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 제1 광제어부(CCP1)는 제2 색광인 적색광을 제공하고, 제2 광제어부(CCP2)는 제3 색광인 녹색광을 제공하는 것일 수 있다. 제3 광제어부(CCP3)는 발광 소자(ED)에서 제공된 제1 색광인 청색광을 투과시켜 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점(QD1)은 적색 양자점이고 제2 양자점(QD2)은 녹색 양자점일 수 있다. 양자점(QD1, QD2)에 대하여는 상술한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
또한, 광제어층(CCL)은 산란체(SP)를 더 포함하는 것일 수 있다. 제1 광제어부(CCP1)는 제1 양자점(QD1)과 산란체(SP)를 포함하고, 제2 광제어부(CCP2)는 제2 양자점(QD2)과 산란체(SP)를 포함하며, 제3 광제어부(CCP3)는 양자점을 미포함하고 산란체(SP)를 포함하는 것일 수 있다.
산란체(SP)는 무기 입자일 수 있다. 예를 들어, 산란체(SP)는 TiO2, ZnO, Al2O3, SiO2, 및 중공 실리카 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 산란체(SP)는 TiO2, ZnO, Al2O3, SiO2, 및 중공 실리카 중 어느 하나를 포함하는 것이거나, TiO2, ZnO, Al2O3, SiO2, 및 중공 실리카 중 선택되는 2종 이상의 물질이 혼합된 것일 수 있다.
광제어층(CCL)은 베리어층(BFL1)을 포함하는 것일 수 있다. 베리어층(BFL1)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 하는 것일 수 있다. 베리어층(BFL1)은 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3) 상에 배치되어 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)이 수분/산소에 노출되는 것을 차단할 수 있다. 한편, 베리어층(BFL1)은 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)을 커버하는 것일 수 있다. 또한, 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3)과 컬러필터층(CFL) 사이에도 베리어층(BFL2)이 제공될 수도 있다.
베리어층(BFL1, BFL2)은 적어도 하나의 무기층을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 베리어층(BFL1, BFL2)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베리어층(BFL1, BFL2)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 베리어층(BFL1, BFL2)은 유기막을 더 포함할 수 있다. 베리어층(BFL1, BFL2)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성되는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 컬러필터층(CFL)은 광제어층(CCL) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 컬러필터층(CFL)은 광제어층(CCL) 상에 직접 배치될 수 있다. 이 경우 베리어층(BFL2)은 생략될 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 차광부(BM) 및 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 포함하는 것일 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 제2 색광을 투과시키는 제1 필터(CF1), 제3 색광을 투과시키는 제2 필터(CF2), 및 제1 색광을 투과시키는 제3 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(CF1)는 적색 필터, 제2 필터(CF2)는 녹색 필터이고, 제3 필터(CF3)는 청색 필터일 수 있다. 필터들(CF1, CF2, CF3) 각각은 고분자 감광수지와 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF1)는 적색 안료 또는 염료를 포함하고, 제2 필터(CF2)는 녹색 안료 또는 염료를 포함하며, 제3 필터(CF3)는 청색 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제3 필터(CF3)는 안료 또는 염료를 포함하지 않는 것일 수 있다. 제3 필터(CF3)는 고분자 감광수지를 포함하고 안료 또는 염료를 미포함하는 것일 수 있다. 제3 필터(CF3)는 투명한 것일 수 있다. 제3 필터(CF3)는 투명 감광수지로 형성된 것일 수 있다.
또한, 일 실시예에서 제1 필터(CF1)와 제2 필터(CF2)는 황색(yellow) 필터일 수 있다. 제1 필터(CF1)와 제2 필터(CF2)는 서로 구분되지 않고 일체로 제공될 수도 있다.
차광부(BM)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광부(BM)는 흑색 안료 또는 흑색염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광부(BM)는 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 필터들(CF1, CF2, CF3) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 차광부(BM)는 청색 필터로 형성되는 것일 수 있다.
제1 내지 제3 필터(CF1, CF2, CF3) 각각은 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B) 각각에 대응하여 배치될 수 있다.
컬러필터층(CFL) 상에는 베이스 기판(BL)이 배치될 수 있다. 베이스 기판(BL)은 컬러필터층(CFL) 및 광제어층(CCL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스 기판(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 기판(BL)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다. 또한, 도시된 것과 달리 일 실시예에서 베이스 기판(BL)은 생략될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 8에서는 도 7의 표시 패널(DP)에 대응하는 일 부분의 단면도를 도시하였다. 일 실시예의 표시 장치(DD-TD)에서 발광 소자(ED-BT)는 복수 개의 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3)을 포함하는 것일 수 있다. 발광 소자(ED-BT)는 서로 마주하는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2), 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에서 두께 방향으로 순차적으로 적층되어 제공되는 복수 개의 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3)을 포함하는 것일 수 있다. 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3) 각각은 발광층(EML, 도 7), 발광층(EML, 도7)을 사이에 두고 배치된 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함하는 것일 수 있다.
즉, 일 실시예의 표시 장치(DD-TD)에 포함된 발광 소자(ED-BT)는 복수의 발광층들을 포함하는 탠덤(Tandem) 구조의 발광 소자일 수 있다.
도 8에 도시된 일 실시예에서 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3) 각각에서 방출되는 광은 모두 청색광일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3) 각각에서 방출되는 광의 파장 영역은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 복수 개의 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3)을 포함하는 발광 소자(ED-BT)는 백색광을 방출할 수 있다.
이웃하는 발광구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3) 사이에는 전하생성층(CGL)이 배치될 수 있다. 전하생성층(CGL) p형 전하생성층 또는 n형 전하생성층을 포함하는 것일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(합성예)
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 예를 들어, 하기와 같이 합성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물의 합성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 화합물 A2의 합성
Figure pat00112
(1) 중간체 IM-1의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromodibenzofuran 20.00 g (80.9 mmol), 4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)aniline 19.51 g (1.1 equiv, 89.0 mmol), K2CO3 33.56 g (3.0 equiv, 242.8 mmol), Pd(PPh3)4 4.68 g (0.05 eq, 4.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 567 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-1 (16.58 g, 수율 79%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =259가 분자 ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-1을 동정했다.
(2) 중간체 IM-2의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-1 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 4-bromodibenzothiophene 11.16 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체IM-2 (12.77 g, 수율 75%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 441이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-2를 동정했다.
(3) 중간체 IM-3의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 3-bromodibenzofuran 20.00 g (80.9 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 13.92 g (1.1 equiv, 89.0 mmol), K2CO3 33.56 g (3.0 equiv, 242.8 mmol), Pd(PPh3)4 4.68 g (0.05 eq, 4.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 567 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체IM-3 (18.28 g, 수율 81%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =278이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-3을 동정했다.
(4) 화합물 A2의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-2 10.00 g (22.6 mmol), Pd(dba)2 0.39 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.35 g (2.0 equiv, 45.3 mmol), Toluene 113 mL, IM-3 6.94 g (1.1 equiv, 24.9 mmol) 및 tBu3P 0.46 g (0.1 equiv, 2.3 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 A2 (11.77 g, 수율 76%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 683이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 A2를 동정했다.
2. 화합물 A58의 합성
Figure pat00113
(1) 중간체 IM-4의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromodibenzofuran 20.00 g (80.9 mmol), 3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)aniline 19.51 g (1.1 equiv, 89.0 mmol), K2CO3 33.56 g (3.0 equiv, 242.8 mmol), Pd(PPh3)4 4.68 g (0.05 eq, 4.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 567 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-4 (15.95 g, 수율 76%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =259가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-4를 동정했다.
(2) 중간체 IM-5의 합성
Ar 분위기 하, 500 mL의 3구 flask에, IM-4 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 4-bromodibenzothiophene 11.16 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-5 (12.94 g, 수율 76%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수m/z = 441이 분자 ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-5를 동정했다.
(3) 중간체 IM-6의 합성
Ar 분위기 하, 500 mL의 3구 flask에, 2-bromodibenthiophene 20.00 g (76.0 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 13.07 g (1.1 equiv, 83.6 mmol), K2CO3 31.51 g (3.0 equiv, 228.0 mmol), Pd(PPh3)4 4.39 g (0.05 eq, 3.8 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 532 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체IM-6 (17.92 g, 수율 80%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =294가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-6을 동정했다.
(4) 화합물 A58의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-5 10.00 g (22.6 mmol), Pd(dba)2 0.39 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.35 g (2.0 equiv, 45.3 mmol), Toluene 113 mL, IM-6 7.34 g (1.1 equiv, 24.9 mmol) 및 tBu3P 0.46 g (0.1 equiv, 2.3 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 A58 (12.52 g, 수율 79%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 699가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 A58을 동정했다.
3. 화합물 B15의 합성
Figure pat00114
(1) 중간체 IM-7의 합성
Ar 분위기 하, 500 mL의 3구 flask에, IM-1 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 3-bromodibenzothiophene 11.16 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-7 (13.11 g, 수율 77%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 441이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체IM-7을 동정했다.
(2) 중간체 IM-8의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromodibenzofuran 20.00 g (80.9 mmol), [4'-chloro-(1,1'-biphenyl)-4-yl]boronic acid 20.70 g (1.1 equiv, 89.0 mmol), K2CO3 33.56 g (3.0 equiv, 242.8 mmol), Pd(PPh3)4 4.68 g (0.05 eq, 4.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 567 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-8 (17.90 g, 수율 75%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =354가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-8을 동정했다.
(3) 화합물 B15의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-7 10.00 g (22.6 mmol), Pd(dba)2 0.39 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.35 g (2.0 equiv, 45.3 mmol), Toluene 113 mL, IM-8 8.84 g (1.1 equiv, 24.9 mmol) 및 tBu3P 0.46 g (0.1 equiv, 2.3 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물B15 (12.56 g, 수율 73%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 759가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 B15를 동정했다.
4. 화합물 B40의 합성
Figure pat00115
(1) 중간체 IM-9의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromo-6-phenyldibenzofuran 20.00 g (61.9 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 10.64 g (1.1 equiv, 68.1 mmol), K2CO3 25.7 g (3.0 equiv, 185.6 mmol), Pd(PPh3)4 3.58 g (0.05 eq, 3.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 433 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다.
MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체IM-9 (17.35 g, 수율 79%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =354가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-9를 동정했다.
(2) 화합물 B40의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, 3-aminodibenzothiophene 4.00 g (20.7 mmol), Pd(dba)2 0.69 g (0.06 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 7.72 g (4.0 equiv, 80.3 mmol), Toluene 100 mL, IM-9 15.67 g (2.2 equiv, 44.2 mmol) 및 tBu3P 0.81 g (0.2 equiv, 4.0 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물B 40 (11.41 g, 수율 68%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 836이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 B40을 동정했다.
5. 화합물 C47의 합성
Figure pat00116
(1) 중간체 IM-10의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-1 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 1-bromodibenzothiophene 11.16 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-10 (13.62 g, 수율 80%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 441이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-10을 동정했다.
(2) 중간체 IM-11의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 3-bromodibenthiophene 20.00 g (76.0 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 13.07 g (1.1 equiv, 83.6 mmol), K2CO3 31.51 g (3.0 equiv, 228.0 mmol), Pd(PPh3)4 4.39 g (0.05 eq, 3.8 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 532 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-11 (16.36 g, 수율 73%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =294가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-11을 동정했다.
(3) 화합물 C47의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-10 10.00 g (22.6 mmol), Pd(dba)2 0.39 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.35 g (2.0 equiv, 45.3 mmol), Toluene 113 mL, IM-11 7.34 g (1.1 equiv, 24.9 mmol) 및 tBu3P 0.46 g (0.1 equiv, 2.3 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 C47 (12.84 g, 수율 81%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 699가 분자 ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 C47을 동정했다.
6. 화합물 C70의 합성
Figure pat00117
(1) 화합물 C70의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, 1-aminodibenzothiophene 4.00 g (20.7 mmol), Pd(dba)2 0.69 g (0.06 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 7.72 g (4.0 equiv, 80.3 mmol), Toluene 100 mL, IM-11 13.02 g (2.2 equiv, 44.2 mmol) 및 tBu3P 0.81 g (0.2 equiv, 4.0 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물C70 (9.34 g, 수율 65%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =715가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 C70을 동정했다.
7. 화합물 D1의 합성
Figure pat00118
(1) 중간체 IM-12의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-1 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 4-bromodibenzofuran 10.48 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-12 (12.63 g, 수율 77%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 425가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-12를 동정했다.
(2) 중간체 IM-13의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromodibenthiophene 20.00 g (76.0 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 13.07 g (1.1 equiv, 83.6 mmol), K2CO3 31.51 g (3.0 equiv, 228.0 mmol), Pd(PPh3)4 4.39 g (0.05 eq, 3.8 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 532 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-13 (17.70 g, 수율 79%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =294가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-13을 동정했다.
(3) 화합물 D1의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-12 10.00 g (23.5 mmol), Pd(dba)2 0.41 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.52 g (2.0 equiv, 47.0 mmol), Toluene 113 mL, IM-13 7.62 g (1.1 equiv, 25.9 mmol) 및 tBu3P 0.48 g (0.1 equiv, 2.4 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 D1 (13.18 g, 수율 82%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 683이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 D1을 동정했다.
8. 화합물 D44의 합성
Figure pat00119
(1) 중간체 IM-14의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 8-bromobenzo[b]naphtho[1,2-d]thiophene 20.00 g (63.9 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 10.98 g (1.1 equiv, 70.2 mmol), K2CO3 26.48 g (3.0 equiv, 191.6 mmol), Pd(PPh3)4 3.69 g (0.05 eq, 3.2 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 447 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-14 (16.30 g, 수율 74%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =344가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-14를 동정했다.
(2) 화합물 D44의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-12 10.00 g (23.5 mmol), Pd(dba)2 0.41 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.52 g (2.0 equiv, 47.0 mmol), Toluene 113 mL, IM-14 8.92 g (1.1 equiv, 25.9 mmol) 및 tBu3P 0.48 g (0.1 equiv, 2.4 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 D44 (12.07 g, 수율 70%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 733이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 D44를 동정했다.
9. 화합물 E18의 합성
Figure pat00120
(1) 중간체 IM-15의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-4 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 3-bromodibenzofuran 10.48 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-15 (12.96 g, 수율 79%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 425가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-15를 동정했다.
(2) 화합물 E18의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-15 10.00 g (23.5 mmol), Pd(dba)2 0.41 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.52 g (2.0 equiv, 47.0 mmol), Toluene 113 mL, IM-11 7.62 g (1.1 equiv, 25.9 mmol) 및 tBu3P 0.48 g (0.1 equiv, 2.4 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 E18 (13.34 g, 수율 83%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 683이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 E18을 동정했다.
10. 화합물 E35의 합성
Figure pat00121
(1) 중간체 IM-16의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-1 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 9-bromonaphtho[1,2-b]benzofuran 12.61 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-16 (14.49 g, 수율 79%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 475가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-16을 동정했다.
(2) 화합물 E35의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-16 10.00 g (21.0 mmol), Pd(dba)2 0.36 g (0.03 equiv, 0.6 mmol), NaOtBu 4.04 g (2.0 equiv, 42.1 mmol), Toluene 105 mL, IM-13 6.82 g (1.1 equiv, 23.1 mmol) 및 tBu3P 0.43 g (0.1 equiv, 2.1 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 E35 (10.96 g, 수율 71%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 733이 분자 ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 E35를 동정했다.
11. 화합물 F9의 합성
Figure pat00122
(1) 중간체IM-17의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 4-bromodibenzofuran 20.00 g (80.9 mmol), 4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)aniline 19.51 g (1.1 equiv, 89.0 mmol), K2CO3 33.56 g (3.0 equiv, 242.8 mmol), Pd(PPh3)4 4.68 g (0.05 eq, 4.1 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 567 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-17 (16.16 g, 수율 77%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =259가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-17을 동정했다.
(2) 중간체 IM-18의 합성
Ar 분위기하, 500 mL의 3구 flask에, IM-17 10.00 g (38.6 mmol), Pd(dba)2 0.67 g (0.03 equiv, 1.2 mmol), NaOtBu 3.71 g (1.0 equiv, 38.6 mmol), Toluene 193 mL, 4-bromodibenzofuran 10.48 g (1.1 equiv, 42.4 mmol) 및 tBu3P 0.78 g (0.1 equiv, 3.9 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-18 (13.29 g, 수율 81%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 425가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-18을 동정했다.
(3) 중간체 IM-19의 합성
Ar 분위기하, 1000 mL의 3구 flask에, 1-bromodibenzothiophene 20.00 g (76.0 mmol), 4-chlorophenylboronic acid 13.07 g (1.1 equiv, 83.6 mmol), K2CO3 31.51 g (3.0 equiv, 228.0 mmol), Pd(PPh3)4 4.39 g (0.05 eq, 3.8 mmol), 및 Toluene/EtOH/H2O (4/2/1)의 혼합 용액 532 mL를 순차 더하여, 80℃로 가열 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용액을 Toluene으로 추출했다. 수층을 제거하여, 유기층을 포화 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 중간체 IM-19 (16.80 g, 수율 75%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =294가 분자ion peak로 관측된 것에 의해 중간체 IM-19를 동정했다.
(4) 화합물 F9의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, IM-18 10.00 g (23.5 mmol), Pd(dba)2 0.41 g (0.03 equiv, 0.7 mmol), NaOtBu 4.52 g (2.0 equiv, 47.0 mmol), Toluene 117 mL, IM-19 7.62 g (1.1 equiv, 25.9 mmol) 및 tBu3P 0.48 g (0.1 equiv, 2.4 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 F9 (11.73 g, 수율 73%)를 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z = 683이 분자ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 F9를 동정했다.
12. 화합물 F46의 합성
Figure pat00123
(1) 화합물 F46의 합성
Ar 분위기하, 300 mL의 3구 flask에, 1-aminodibenzofuran 4.00 g (21.8 mmol), Pd(dba)2 0.75 g (0.06 equiv, 1.3 mmol), NaOtBu 8.39 g (4.0 equiv, 87.3 mmol), Toluene 109 mL, IM-13 14.16 g (2.2 equiv, 48.0 mmol) 및 tBu3P 0.88 g (0.2 equiv, 4.4 mmol)을 순차 더하여, 가열 환류 교반했다. 실온까지 공랭 후, 반응 용매에 물을 더하여 유기층을 분취했다. 수층에 Toluene을 더하여 유기층을 한층 더 추출한 후, 유기층을 합하여 식염수로 세정한 후, MgSO4로 건조시켰다. MgSO4의 여별과 유기층의 농축을 시행하여, 얻어진 조생성물을 silica gel columnchromatography(전개층에는 Hexane과 Toluene의 혼합 용매를 사용)로 정제하여, 고체의 화합물 F46 (11.15 g, 수율 73%)을 얻었다.
FAB-MS를 측정하여, 질량수 m/z =699가 분자 ion peak로 관측된 것에 의해 화합물 F46을 동정했다.
(소자 작성예)
하기 실시예 및 비교예 화합물을 정공 수송 영역 재료로 사용하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 화합물]
Figure pat00124
[비교예 화합물]
Figure pat00125
실시예 및 비교예의 유기 전계 발광 소자는 아래의 방법으로 제조 하였다. 유리 기판 상에 두께 150nm의 ITO를 패터닝한 후, 초순수로 세척하고 UV 오존 처리를 10분간 실시하여 제1 전극을 형성하였다. 그 후, 60nm 두께로 2-TNATA를 증착하고, 실시예 또는 비교예 화합물로 30nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다. 다음으로, ADN에 TBP를 3%로 도핑한 25nm 두께의 발광층을 형성하고, 발광층 상에 Alq3로 두께 25nm 층을 형성하고, LiF로 두께 1nm의 층을 형성하여 전자 수송 영역을 형성하였다. 다음으로, 알루미늄(Al)으로 두께 100nm의 제2 전극을 형성하였다. 각 층은 모두 진공 증착법으로 형성하였다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 10에 따른 측정값을 하기 표 1에 나타냈다. 발광효율은 10mA/cm2에서 측정한 값이며, 반감 수명은 1.0 mA/cm2에서의 시험 결과이다.
정공 수송층 전압
(V)		 발광효율
(%)		 수명
LT50(h)
실시예 1 실시예 화합물 A2 5.6 7.6 1950
실시예 2 실시예 화합물A58 5.7 7.7 1900
실시예 3 실시예 화합물 B15 5.5 7.4 2050
실시예 4 실시예 화합물 B40 5.6 7.5 2100
실시예 5 실시예 화합물C47 5.6 7.9 1900
실시예 6 실시예 화합물 C70 5.7 7.8 1950
실시예 7 실시예 화합물 D1 5.4 7.7 1950
실시예 8 실시예 화합물 D44 5.5 7.7 2000
실시예 9 실시예 화합물 E18 5.6 7.6 2050
실시예 10 실시예 화합물 E35 5.6 7.5 2150
실시예 11 실시예 화합물 F9 5.7 8.0 1950
실시예 12 실시예 화합물 F46 5.5 7.9 1900
비교예 1 비교예 화합물 R1 6.1 6.2 1550
비교예 2 비교예 화합물 R2 6.0 6.1 1650
비교예 3 비교예 화합물 R3 5.9 6.7 1700
비교예 4 비교예 화합물 R4 6.1 6.5 1600
비교예 5 비교예 화합물 R5 6.0 6.6 1650
비교예 6 비교예 화합물 R6 6.2 6.2 1550
비교예 7 비교예 화합물 R7 6.2 6.1 1550
비교예 8 비교예 화합물 R8 6.4 6.2 1500
비교예 9 비교예 화합물 R9 5.8 5.9 1600
비교예 10 비교예 화합물 R10 5.9 6.1 1550
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 12는 비교예 1 내지 10에 비해 모두 저전압, 장수명 및 고효율화를 동시에 달성함을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 정공 수송 영역에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 저구동 전압화, 고효율화 및 장수명화에 기여한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 3개의 dibenzoheterol이 2개의 링커 및 하나의 직접 결합으로 질소와 결합한다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 아민 화합물은 유리 전이 온도와 증착 온도의 밸런스가 우수하며, 내열성 및 전하 내성에 향상된다. 또한, dibenzoheterol 골격에 포함되는 헤테로 원자가 분자 전체의 정공 수송능을 향상시켜 발광층 내에서의 정공과 전자의 재결합 확률이 향상되어, 높은 발광 효율을 달성할 수 있다.
비교예 1은 말단에 2개의 dibenzofuran기를 갖는 amine 재료이나, 실시예 1 내지 12에서 나타내는 재료와 비교하여 dibenzoheterol기가 적어 정공 수송능이 충분하지 않으며, 정공의 발광층에의 주입이 늦어짐에 따라, 실시예보다 특히 발광 효율이 저하했다.
비교예 2 내지 4는 모두 3개의 dibenzoheterol기를 갖는 amine 재료이나, 실시예와 비교하여 소자 효율 및 수명이 모두 저하했다.
비교예 2 및 3은 실시예 1 내지 12에 나타내는 재료와 비교하여 dibenzoheterol과 질소 원자 사이의 연결기가 적으며, 재료 자체의 유리 전이 온도가 충분하지 않아 연속 구동 시에 재료 열화가 진행되고, HOMO 궤도의 공액 길이가 짧아 radical 상태에서의 안정성이 충분하지 않기 때문이라 생각된다.
비교예 4는 3개의 dibenzoheterol기가 모두 연결기를 개재하여 질소 원자와 결합되어 있는 amine 재료이나, 분자 간의 stacking이 증강되어, 재료의 증착 온도 상승 및 성막성 저하가 발생하여, 재료 열화로 이어졌다 생각된다.
비교예 5는 말단의 복소환이 모두 dibenzofuran인 amine 재료이나, 실시예들과 비교하여 소자 효율 및 수명이 모두 저하했다. Dibenzofuran에 포함되는 산소 원자는 전기 음성도가 높아, 동일 분자 내에 3개의 dibenzofuran을 도입하면 질소 원자의 전자 밀도가 지나치게 저하되어 통전 구동 중의 안정성이 저하한다. 실시예에 나타내는 것과 같이, 3개의 dibenzoheterol 중 적어도 하나는 dibenzothiophene기인 경우, 산소 원자와 비교하여 황 원자는 전기 음성도가 작아, 중심 질소 원자의 전자 밀도 저하에 의한 불안정화는 해소되어, 우수한 소자 특성을 발현할 수 있다.
비교예 6 및 7은 질소 원자에 직접 결합한 dibenzoheterol기가 모두 2번 위치에서 결합한 amine 재료이며, 실시예와 비교하여 소자 효율 및 수명이 모두 저하했다. Dibenzoheterol이 2번 위치에서 질소 원자와 직접 결합한 경우, dibenzoheterol에 포함되는 헤테로 원자와 질소 원자가 각각 para 위치에 위치하게 되어 radical 상태에서의 안정성이 저하한다. 한편, 실시예 2 및 11에 나타내는 것과 같이, dibenzoheterol이 2번 위치여도 연결기를 개재하여 질소 원자와 결합한 경우에는, 헤테로 원자와 질소 원자 사이의 개재 결합 수가 늘어 radical 상태에서의 불안정성은 해소되어, 우수한 소자 특성을 발현할 수 있다.
비교예 8은 dibenzoheterol기에 추가적으로 dibenzoheteol기가 치환한 amine 재료이며, 2개의 복소환끼리가 비틀어지는 입체 구조를 취하므로 고온 조건하에서의 안정성이 낮으며, 또한 증착 온도가 상승함에 따라 증착 시 분해가 발생하여, 실시예와 비교하여 소자 효율 및 수명이 모두 저하되는 결과를 보였다.
비교예9 및 10은, carbazole기를 포함하는 amine 재료이며, 캐리어 밸런스가 무너짐에 따라, 실시예와 비교하여 소자 효율 및 수명이 모두 저하되는 결과를 보였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 정공 수송 영역에 사용되어 유기 전계 발광 소자의 저구동 전압화, 고효율화 및 장수명화에 기여한다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
DD, DD-TD : 표시 장치
ED: 발광 소자 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 HTR : 정공 수송 영역
EML : 발광층 ETR : 전자 수송 영역

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 제공된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 제공된 발광층;
    상기 발광층 상에 제공된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것인 발광 소자:
    [화학식 1]

    Figure pat00126

    상기 화학식 1에서,
    X1, X2, 및 X3는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    R7은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기이고,
    L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기이고, 단 헤테로아릴기를 포함하지 않고,
    a, 및 b는 각각 독립적으로 1 이상 3 이하의 정수이고,
    e는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    f 내지 h는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    i 및 j는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이며,
    단, X1, X2, 및 X3가 동시에 O는 아니다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 주입층; 및
    상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고,
    상기 정공 수송층이 상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것인 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송층; 및
    상기 정공 수송층 상에 배치된 전자 저지층을 포함하고,
    상기 전자 저지층이 상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것인 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00127

    상기 화학식 2에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure pat00128

    상기 화학식 3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 4-1]
    Figure pat00129

    [화학식 4-2]
    Figure pat00130

    [화학식 4-3]
    Figure pat00131

    상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00132

    [화학식 5-2]
    Figure pat00133

    [화학식 5-3]
    Figure pat00134

    상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고,
    상기 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 비페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 또는 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기인 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 하기 L-1 내지 L-11 중 어느 하나로 표시되는 것인 발광 소자:
    Figure pat00135

    상기 L-1 내지 L-11에서,
    R8 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    p 내지 r은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    s는 0 이상 6 이하의 정수이며,
    t는 0 이상 8 이하의 정수이다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141
    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156

    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162
    .
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 발광 소자:
    [화합물군 2]
    Figure pat00163

    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    Figure pat00167

    Figure pat00168

    Figure pat00169

    Figure pat00170

    Figure pat00171

    Figure pat00172

    Figure pat00173

    Figure pat00174

    Figure pat00175

    Figure pat00176

    Figure pat00177

    Figure pat00178
    Figure pat00179

    Figure pat00180

    Figure pat00181

    Figure pat00182
    Figure pat00183
    .
  12. 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00184

    상기 화학식 1에서,
    X1, X2, 및 X3는 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    R7은 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기이고,
    L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기이고, 단 헤테로아릴기를 포함하지 않고,
    a, 및 b는 각각 독립적으로 1 이상 3 이하의 정수이고,
    e는 0 이상 2 이하의 정수이고,
    f 내지 h는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    i 및 j는 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이며,
    단, X1, X2, 및 X3가 동시에 O는 아니다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00185

    상기 화학식 2에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3으로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 3]
    Figure pat00186

    상기 화학식 3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 화학식 2는 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 4-1]
    Figure pat00187

    [화학식 4-2]
    Figure pat00188

    [화학식 4-3]
    Figure pat00189

    상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 화학식 3은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00190

    [화학식 5-2]
    Figure pat00191

    [화학식 5-3]
    Figure pat00192

    상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서,
    X2, X3, R1 내지 R7, L1, L2, a, b, 및 e 내지 j는 화학식 3에서 정의한 바와 동일하다.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고,
    상기 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 비페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸렌기, 또는 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기인 아민 화합물.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 a, 및 b는 각각 독립적으로 1이고,
    상기 L1, 및 L2는 각각 독립적으로 하기 L-1 내지 L-11 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    Figure pat00193

    상기 L-1 내지 L-11에서,
    R8 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이고,
    p 내지 r은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    s는 0 이상 6 이하의 정수이며,
    t는 0 이상 8 이하의 정수이다.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00194

    Figure pat00195

    Figure pat00196

    Figure pat00197

    Figure pat00198

    Figure pat00199
    Figure pat00200

    Figure pat00201

    Figure pat00202

    Figure pat00203

    Figure pat00204

    Figure pat00205

    Figure pat00206

    Figure pat00207

    Figure pat00208

    Figure pat00209

    Figure pat00210

    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    Figure pat00215

    Figure pat00216

    Figure pat00217

    Figure pat00218

    Figure pat00219

    Figure pat00220
    .
  20. 제12항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 아민 화합물:
    [화합물군 2]
    Figure pat00221

    Figure pat00222

    Figure pat00223

    Figure pat00224

    Figure pat00225

    Figure pat00226

    Figure pat00227

    Figure pat00228

    Figure pat00229

    Figure pat00230

    Figure pat00231

    Figure pat00232

    Figure pat00233

    Figure pat00234

    Figure pat00235

    Figure pat00236
    Figure pat00237

    Figure pat00238

    Figure pat00239

    Figure pat00240
    Figure pat00241
    .
KR1020200130927A 2020-10-12 2020-10-12 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물 KR20220048498A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130927A KR20220048498A (ko) 2020-10-12 2020-10-12 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
US17/365,486 US20220115598A1 (en) 2020-10-12 2021-07-01 Luminescence device and amine compound for luminescence device
CN202111084841.1A CN114349744A (zh) 2020-10-12 2021-09-16 发光装置及用于发光装置的胺化合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130927A KR20220048498A (ko) 2020-10-12 2020-10-12 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220048498A true KR20220048498A (ko) 2022-04-20

Family

ID=81078147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200130927A KR20220048498A (ko) 2020-10-12 2020-10-12 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220115598A1 (ko)
KR (1) KR20220048498A (ko)
CN (1) CN114349744A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116003363A (zh) * 2023-01-18 2023-04-25 长春海谱润斯科技股份有限公司 一种三芳胺类化合物及其有机电致发光器件

Also Published As

Publication number Publication date
US20220115598A1 (en) 2022-04-14
CN114349744A (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220082949A (ko) 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20220110056A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220085883A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 다환 화합물
KR20220056916A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220047464A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20230107423A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 다환 화합물
KR20220048498A (ko) 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20230074344A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20230082719A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220103250A (ko) 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20220046465A (ko) 발광 소자
KR20220167803A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220081442A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220097635A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20220053059A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220134847A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220063868A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220097638A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20220086754A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20220023928A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
KR20220046744A (ko) 유기 전계 발광 소자
KR102523173B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR102522432B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물
KR20220034301A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 모노 아민 화합물
KR20240027906A (ko) 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination