KR20230064590A - 발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물 - Google Patents

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김채영
박현빈
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이정민
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조서원
조소희
최지용
한상현
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 적어도 하나의 기능층을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00522

Description

발광 소자 및 발광 소자용 아민 화합물{LIGHT EMITTING DEVICE AND AMINE COMPOUND FOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자에 사용되는 아민 화합물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 정공 수송 영역에 사용되는 아민 화합물 및 이를 포함하는 발광 소자에 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.
또한, 고효율 유기 전계 발광 소자를 구현하기 위해 정공 수송층의 재료에 대한 개발이 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 발광 효율 및 소자 수명이 개선된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 발광 소자의 발광 효율 및 소자 수명을 개선할 수 있는 아민 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 적어도 하나의 기능층을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고, La는 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 헤테로 아릴렌기이고, C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기이고, C1 및 C2가 모두 치환 또는 비치환된 아다만틸기인 경우는 제외하고, M은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-a]
Figure pat00002
[화학식 1-b]
Figure pat00003
[화학식 1-c]
Figure pat00004
상기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c에서, Z는 NR4, O, 또는 S이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이고, Ra 내지 Rl, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고, 화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl 중 하나는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고, 화학식 1-a 및 화학식 1-c에서,
Figure pat00005
는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고, 상기 화학식 1에서 M이 상기 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 상기 화학식 1에서 C1 및 C2 중 적어도 하나는 바이사이클로헵타닐기이고, n1은 0 이상 4 이하의 정수이고, n2는 0 이상 3 이하의 정수이고, 단, n1 및 n2의 합은 1 이상이고, n3은 0 이상 7 이하의 정수이다.
상기 적어도 하나의 기능층은 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역, 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고, 상기 정공 수송 영역은 상기 아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 모노아민 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00006
[화학식 2-2]
Figure pat00007
[화학식 2-3]
Figure pat00008
[화학식 2-4]
Figure pat00009
[화학식 2-5]
Figure pat00010
[화학식 2-6]
Figure pat00011
[화학식 2-7]
Figure pat00012
[화학식 2-8]
Figure pat00013
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서, Ra1 내지 Ra12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고, m1, m2, m6, 및 m8은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0 이상 7 이하의 정수이고, m5, m7, m9, 및 m11은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m10 및 m12는 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수일 수 있다.
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00014
[화학식 3-2]
Figure pat00015
상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, Rb1 내지 Rb4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고, m13 내지 m16는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수일 수 있다.
상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00016
[화학식 4-2]
Figure pat00017
[화학식 4-3]
Figure pat00018
[화학식 4-4]
Figure pat00019
[화학식 4-5]
Figure pat00020
[화학식 4-6]
Figure pat00021
[화학식 4-7]
Figure pat00022
[화학식 4-8]
Figure pat00023
[화학식 4-9]
Figure pat00024
[화학식 4-10]
Figure pat00025
[화학식 4-11]
Figure pat00026
[화학식 4-12]
Figure pat00027
[화학식 4-13]
Figure pat00028
[화학식 4-14]
Figure pat00029
[화학식 4-15]
Figure pat00030
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15에서, R1-1 및 R1-2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15에서, R1, R2, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00031
[화학식 5-2]
Figure pat00032
[화학식 5-3]
Figure pat00033
상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, Rc1 내지 Rc7는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고, m21 내지 m26은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m27은 0 이상 6 이하의 정수일 수 있다.
상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6-1]
Figure pat00034
[화학식 6-2]
Figure pat00035
[화학식 6-3]
Figure pat00036
[화학식 6-4]
Figure pat00037
[화학식 6-5]
Figure pat00038
[화학식 6-6]
Figure pat00039
[화학식 6-7]
Figure pat00040
[화학식 6-8]
Figure pat00041
상기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서, Rd1 내지 Rd7은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고, m31 내지 m36은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m37은 0 이상 6 이하의 정수일 수 있다.
상기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서, M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 C1 및 C2는 각각 독립적으로 하기 화학식 7-1 내지 화학식 7-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7-1]
Figure pat00042
[화학식 7-2]
Figure pat00043
[화학식 7-3]
Figure pat00044
[화학식 7-4]
Figure pat00045
[화학식 7-5]
Figure pat00046
[화학식 7-6]
Figure pat00047
[화학식 7-7]
Figure pat00048
[화학식 7-8]
Figure pat00049
상기 화학식 7-1 내지 화학식 7-8에서, Re1 내지 Re10은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고, m41 내지 m43은 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이고, m44 및 m45는 각각 독립적으로 0 이상 13 이하의 정수이고, m46 및 m47은 각각 독립적으로 0 이상 15 이하의 정수이고, m48 내지 m50은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8-1]
Figure pat00050
[화학식 8-2]
Figure pat00051
[화학식 8-3]
Figure pat00052
[화학식 8-4]
Figure pat00053
[화학식 8-5]
Figure pat00054
상기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서, C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기일 수 있다.
상기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서, Ar1, Ar2, La, C1, C2, 및 Rc 내지 Rl은 상기 화학식 1 및 화학식 1-b에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 9-1]
Figure pat00055
[화학식 9-2]
Figure pat00056
[화학식 9-3]
Figure pat00057
[화학식 9-4]
Figure pat00058
상기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서, C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기일 수 있다.
상기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서, Z, R3, Ar1, Ar2, La, n3, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-c에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 아민 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 적어도 하나의 기능층은 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 제1 정공 수송층, 상기 제1 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 제2 정공 수송층, 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고, 상기 제1 정공 수송층은 상기 아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 기능층은 상기 제2 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 제3 정공 수송층을 더 포함하고, 상기 제1 정공 수송층 및 상기 제3 정공 수송층은 각각 독립적으로 상기 아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제2 정공 수송층은 하기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00059
상기 화학식 10에서, L1은 직접결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고, R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 10 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고, n11 및 n14는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, n12 및 n13은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수일 수 있다.
상기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화학식 11-1 또는 화학식 11-2로 표시될 수 있다.
[화학식 11-1]
Figure pat00060
[화학식 11-2]
Figure pat00061
상기 화학식 11-1 및 화학식 11-2에서, L1, R11 내지 R14, R15 내지 R18, 및 n11 내지 n14는 상기 화학식 10에서 정의한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
상기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
상기 적어도 하나의 기능층은 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송층, 상기 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 보조층을 포함하고, 상기 정공 수송 보조층은 상기 아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 보조층은 상기 정공 수송층 상에 배치된 제1 정공 수송 보조층, 및 상기 제1 정공 수송 보조층 상에 배치된 제2 정공 수송 보조층을 포함하고, 상기 제1 정공 수송 보조층은 상기 아민 화합물을 포함할 수 있다.
450 nm 이상 700 nm 이하 파장범위에서 상기 제1 정공 수송 보조층의 굴절률은 1.55 이상 1.80 이하이고, 450 nm 이상 700 nm 이하 파장범위에서 상기 제2 정공 수송 보조층의 제2 굴절률은 1.65 이상 1.90 이하일 수 있다.
상기 제2 정공 수송 보조층의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 절댓값은 상기 제1 정공 수송 보조층의 HOMO 에너지 준위의 절댓값보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물은 상기 화학식 1로 표시된다.
일 실시예의 발광 소자는 고효율 및 장수명의 개선된 소자 특성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 발광 소자의 정공 수송 영역에 포함되어 발광 소자의 고효율화 및 장수명화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 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 5은 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 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10은 각각 일 실시예에 따른 표시 장치에 대한 단면도들이다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 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.
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, 알키닐기, 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, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기, 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentane)에서 2개의 에틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다. 또한, 4,5-디메틸페난트렌(4,5-dimethylphenanthrene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 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 시클로알킬기는 고리형 알킬기를 의미할 수 있다. 시클로알킬기의 탄소수는 3 이상 50 이하, 3 이상 30 이하, 또는 3 이상 20 이하, 3 이상 10 이다. 시클로알킬기의 예로는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로노닐기, 시클로데실기, 노르보르닐기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 이소보르닐기, 바이사이클로헵타닐기, 바이사이클로옥타닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
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(quinquephenyl), 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 pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
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, 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, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 실릴기는 알킬 실릴기 및 아릴 실릴기를 포함한다. 실릴기의 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기 및 아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 디페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 직접 결합(direct linkage)은 단일 결합을 의미하는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "
Figure pat00066
" 는 연결되는 위치를 의미한다.
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(ED-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.
광학층(PP) 상에는 베이스 기판(BL)이 배치될 수 있다. 베이스 기판(BL)은 광학층(PP)이 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.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 충전층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 충전층(미도시)은 표시 소자층(DP-ED)과 베이스 기판(BL) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 충전층(미도시)은 유기물층일 수 있다. 충전층(미도시)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 및 에폭시계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 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 8은 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2) 및, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 적어도 하나의 기능층을 포함하는 것일 수 있다. 적어도 하나의 기능층은 순차적으로 적층된 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR)을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 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.
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. 도 7은 도 4와 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 복수 개의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도를 나타낸 것이다. 도 8은 도 4와 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 발광층(EML)과 정공 수송층(HTL) 사이에 배치된 정공 수송 보조층(HTAL)을 포함하는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도를 나타낸 것이다.
일 실시예의 발광 소자(ED)는 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR) 등의 적어도 하나의 기능층에 이후 설명하는 일 실시예의 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속재료, 금속합금 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)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF, Mo, Ti, W, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하는 것일 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(LiF와 Ca의 적층 구조), LiF/Al(LiF와 Al의 적층 구조), Mo, Ti, W 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 제1 전극(EL1)은 상기의 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. 또한, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(EL1)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다. 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), 버퍼층 또는 발광보조층(미도시), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 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)/버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/버퍼층(미도시), 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)이 정공 수송층(HTL)을 포함하는 경우, 정공 수송층(HTL)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. 정공 수송층(HTL)이 다층 구조를 가지는 경우, 도 7에서와 같이 정공 수송층(HTL)은 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하는 것일 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 제1 전극(EL1) 상에 배치되는 제1 정공 수송층(HTL1), 제1 정공 수송층(HTL1) 상에 배치되는 제2 정공 수송층(HTL2), 및 제2 정공 수송층(HTL2) 상에 배치되는 제3 정공 수송층(HTL3)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 정공 수송층(HTL)은 두께 방향으로 제1 정공 수송층(HTL1)/제2 정공 수송층(HTL2)/제3 정공 수송층(HTL3)의 순서로 배치된 복수의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL)과 인접하여 배치된 제1 정공 수송층(HTL1), 발광층(EML)에 인접하여 배치된 제3 정공 수송층(HTL3), 및 제1 정공 수송층(HTL1) 및 제3 정공 수송층(HTL3) 사이에 배치된 제2 정공 수송층(HTL2)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1) 및 제3 정공 수송층(HTL3) 각각은 하기 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물을 포함할 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)은 하기 화학식 10으로 표시되는 일 실시예의 아민 유도체 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공 수송층(HTL1)과 제3 정공 수송층(HTL3)은 제2 정공 수송층(HTL2) 보다 작은 굴절률을 갖는 층일 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률은 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률 보다 작고, 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률은 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률 보다 작은 것일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 및 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL3)에 비하여 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제2 정공 수송층(HTL2)을 기준으로 제2 정공 수송층(HTL2)의 하측에 제1 정공 수송층(HTL1)이 배치되고, 제2 정공 수송층(HTL2) 상측에 제3 정공 수송층(HTL3)이 배치된 것일 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 정공 수송 영역(HTR)은 두께 방향으로 저굴절 정공 수송층/고굴절 정공 수송층/저굴절 정공수송층의 순서로 배치된 복수의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하는 것일 수 있다.
460nm 파장에서, 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률과 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률의 차이는 0.1보다 큰 것일 수 있다. 예를 들어, 460nm 파장에서, 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다. 또한, 460nm 파장에서 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률과 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률의 차이는 0.1보다 큰 것일 수 있다. 예를 들어, 460nm 파장에서 제3 굴절률과 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다.
460nm 파장에서, 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률은 각각 1.30 이상 1.80 이하일 수 있다. 또한, 460nm 파장에서 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률은 1.85 이상 2.40 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률은 각각 1.40 이상 1.60 이하이고, 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률은 1.90 이상 2.00 이하일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 300Å내지 약 15000Å 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 300Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)에 포함된 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3) 각각의 두께 (D1, D2, D3)는 약 100Å 내지 1000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)에 포함된 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)의 두께비(D1:D2:D3)는 0.1:0.8:0.1 내지 0.45:0.1:0.45 일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 제1 정공 수송층의 두께(D1)와 제3 정공 수송층의 두께(D3)는 실질적으로 동일하고, 제2 정공 수송층의 두께(D2)은 제1 정공 수송층의 두께(D1) 및 제3 정공 수송층의 두께(D3)와 다른 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 정공 수송층의 두께(D1)와 제3 정공 수송층의 두께(D3)는 서로 다를 수 있다. 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)의 두께비(D1:D2:D3)는 발광층(EML)에서 방출하는 광의 파장 영역, 표시 장치(DD, 도 2)에서 요구되는 표시 품질, 정공 수송 영역(HTR)의 각 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)에서 사용되는 정공 수송 재료의 종류에 따라 최적의 범위로 조절될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)이 430nm 이상 470nm 이하의 파장 영역에서 중심 파장을 갖는 청색광을 발광하는 경우 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)의 두께비(D1:D2:D3)는 1:1:1 일 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)는 저굴절 정공수송층/고굴절 정공수송층/저굴절 정공수송층의 순서로 배치된 복수 개의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하여 개선된 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)는 굴절률 차이를 갖는 정공 수송 영역(HTR)의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하여, 내부의 기능층들에서 방출된 광이 상쇄 간섭되어 소멸되는 것을 최소화하고 굴절률 차이를 갖는 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)에 의해 보강 간섭이 일어나도록 함으로써 높은 광 추출 효율을 나타낼 수 있다.
도시하지는 않았으나, 일 실시예에서 제1 정공 수송층(HTL1)은 제1 전극(EL1) 상측에 직접 배치되는 것일 수 있다. 또한 제3 정공 수송층(HTL3)은 발광층(EML)의 하측에 직접 배치되는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것이다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서 460nm 파장에서, 제1 전극(EL1)의 굴절률은 1.80 이상 2.40 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)의 굴절률은 1.90 이상 2.00 이하일 수 있다. 즉, 제1 전극(EL1)의 굴절률은 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률 보다 크고, 460nm에서 인접하는 제1 정공 수송층(HTL1)과 제1 전극(EL1)의 굴절률 차이는 0.1 보다 큰 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)의 460nm 파장에서 굴절률은 1.80 이상 2.24 이하일 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)의 굴절률은 1.90 이상 2.00 이하일 수 있다. 즉, 발광층(EML)의 굴절률은 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률 보다 크고, 460nm에서 인접하는 제3 정공 수송층(HTL3)과 발광층(EML)의 굴절률 차이는 0.1 보다 큰 것일 수 있다.
즉, 일 실시예의 발광 소자(ED)는 이웃하는 층인 제1 전극(EL1) 또는 발광층(EML)과 굴절률 차이를 갖는 정공 수송층(HTL1, HTL3)을 배치한 정공 수송 영역(HTR)을 포함하여 높은 광 추출 효율 특성 및 개선된 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다.
제1 정공 수송층(HTL1) 및 제3 정공 수송층(HTL3)은 각각 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 460nm 파장에서 1.30 이상 1.80 이하의 굴절률 값을 갖는 것일 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1) 및 제3 정공 수송층(HTL3)은 각각 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물들 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물들로 형성된 것일 수 있다.
도 8을 참조하면, 정공 수송 영역(HTR)은 발광층(EML) 및 정공 수송층(HTL) 사이에 배치된 정공 수송 보조층(HTAL)을 더 포함할 수 있다. 정공 수송 보조층(HTAL)은 정공 수송층(HTL) 상에 배치된 제1 정공 수송 보조층(HTAL1), 및 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)과 발광층(EML) 사이에 배치된 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)을 포함할 수 있다. 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)은 하기 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)은 제2 정공 수송 보조층(HTAL2) 보다 작은 굴절률을 갖는 층일 수 있다. 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 제4 굴절률은 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 제5 굴절률 보다 작은 것일 수 있다.
450nm 이상 700nm 이하의 파장에서, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 제4 굴절률과 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 제5 굴절률의 차이는 0.1 보다 큰 것일 수 있다. 예를 들어, 450nm 이상 700nm 이하의 파장에서 제4 굴절률과 제5 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다. 450nm 이상 700nm 이하의 파장에서, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 제4 굴절률은 1.55 이상 1.80 이하일 수 있다. 또한, 450nm 이상 700nm 이하의 파장에서, 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 제5 굴절률은 1.65 이상 1.90 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)은 정공 수송층(HTL) 상측에 직접 배치되는 것일 수 있다. 또한, 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)은 발광층(EML)의 하측에 직접 배치되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)은 제1 정공 수송 보조층(HTAL1) 보다 낮은(deep) HOMO(최고 점유 분자 오비탈, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 정공 수송층(HTL), 제1 정공 수송 보조층(HTAL1), 및 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 HOMO 에너지 준위는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
HOMOHTL ≥ HOMOHTAL1 > HOMOHTAL2
상기 식 1에서, HOMOHTL는 정공 수송층(HTL)의 HOMO 에너지 준위를 나타내고, HOMOHTAL1는 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 HOMO 에너지 준위를 나타내고, HOMOHTAL2는 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 HOMO 에너지 준위를 나타낸다.
식 1을 참조하면, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 HOMO 에너지 준위는 정공 수송층(HTL)의 HOMO 에너지 준위와 동일하거나, 정공 수송층(HTL)의 HOMO 에너지 준위 보다 낮은 것일 수 있다. 또한 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)의 HOMO 에너지 준위는 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 HOMO 에너지 준위보다 낮은 것일 수 있다. 정공 수송층(HTL)과 인접하게 배치되는 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)이 정공 수송층(HTL)과 동일하거나, 낮은 HOMO 에너지 준위를 갖기 때문에 정공이 원할하게 주입될 수 있다. 제2 정공 수송 보조층(HTAL2)은 제1 정공 수송 보조층(HTAL1) 보다 낮은 HOMO 에너지 준위를 갖기 때문에 발광층(EML)과의 에너지 배리어가 작아지므로 정공이 발광층(EML)으로 쉽게 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)의 HOMO에너지 준위는 -5.05eV 이상 -5.30eV 이하일 수 있다. 또한 제2 정공 수송 보조층(HTAL1)의 HOMO 에너지 준위는 -5.20eV 이상 -5.40eV 이하일 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)는 HOMO 에너지 준위가 상이한 제1 및 제2 정공 수송 보조층(HTAL1, HTAL2)을 포함하여, 정공 수송 능력이 향상되어 우수한 발광 효율 및 개선된 소자 수명 특성을 나타낼 수 있다.
제1 정공 수송 보조층(HTAL1)은 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 -5.05eV 이상 -5.30eV 이하 HOMO에너지 준위를 갖는 것일 수 있다. 제1 정공 수송 보조층(HTAL1)은 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물들 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물들로 형성된 것일 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서 정공 수송 영역(HTR)은 일 실시예의 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 정공 수송층(HTL)이 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 또한 도 7에서와 같이 발광 소자(ED)가 복수의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함할 경우, 제1 정공 수송층(HTL1) 및/또는 제3 정공 수송층(HTL3)이 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 제1 축합환 코어에 아민기가 연결된 구조를 가지며, 분자 구조 내에 제1 치환기 및 제2 치환기를 필수로 포함한다. 일 실시예에서, 제1 축합환은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 치환기 및 제2 치환기는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 및 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 치환기일 수 있다. 한편, 본 명세서에서, 제1 축합환은 후술하는 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 선택되는 어느 하나의 치환기를 의미할 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 아민기를 포함하고, 아민기의 질소 원자는 상기 제1 축합환을 구성하는 탄소 원자 중 하나의 탄소 원자와 연결된 구조를 가진다. 제1 축합환과 아민기의 질소 원자는 직접 결합되거나, 또는 제1 연결기를 통해 결합할 수 있다. 상기 제1 치환기 및 제2 치환기는 각각 제2 연결기 및 제3 연결기를 통해 일 실시예의 아민 화합물의 아민기와 결합할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 연결기 내지 제3 연결기는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기일 수 있다. 이러한 구조를 가지는 일 실시예의 아민 화합물은 높은 열적 특성을 나타내므로 일 실시예의 발광 소자(ED)에 적용되는 경우 소자 수명과 효율 향상에 기여하며, 우수한 전하 수송 능력으로 인해 발광층(EML) 내에서의 정공과 전자의 균형을 이룰 수 있고, 소자 증착 시 증착 온도를 낮출 수 있어 박막 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 일 실시예의 아민 화합물은 제1 치환기 및 제2 치환기를 포함함으로써 분자 간의 상호작용을 감소시켜, 낮은 쌓임밀도(Packing density)를 가질 수 있다. 이로 인해, 일 실시예의 아민 화합물은 저굴절 특성을 가지며, 제1 치환기 및 제2 치환기의 조합을 다양하게 변화시킴으로써 분자의 굴절률을 변화시킬 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 제1 축합환에 연결된 적어도 하나의 제3 치환기를 포함하거나, 또는 아민기의 질소 원자에 연결된 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기인 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 제1 축합환에 연결된 적어도 하나의 제3 치환기를 포함할 수 있다. 제3 치환기는 제1 축합환을 구성하는 벤젠 고리 중 적어도 하나의 벤젠 고리에 연결되어 파이-공액 구조(π-conjugation structure)을 확장하는 기를 의미할 수 있다. 구체적으로, 제3 치환기는 제1 축합환에 연결되어 공액될 수 있는 적어도 하나 이상의 파이 결합을 갖는 치환기를 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 치환기는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기일 수 있다. 제1 축합환에 적어도 하나의 제3 치환기가 도입됨으로써, 파이-공액이 넓게 확장되어 폴라론(Polaron) 상태의 분자 안정성이 증가하게 되고, 이로 인해 소자 수명과 효율이 개선될 수 있다. 또한, 제3 치환기로 인해 아민 화합물 전체의 분자량이 증가되어 유리전이온도를 크게 높일 수 있다는 이점이 있다. 한편, 본 명세서에서 제3 치환기는 하기 화학식 1-a의 R1 및 R2로 표시되는 치환기를 의미할 수 있다.
또는, 일 실시예의 아민 화합물은 아민기의 질소 원자에 연결된 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기인 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 아민 화합물은 질소 원자에 연결된 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 및 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 치환기인 제1 치환기, 및 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기의 제2 치환기를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 아민 화합물에서 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기인 구조를 포함함에 따라, 화학식 1로 표시되는 일 실시예에 따른 아민 화합물은 높은 유리전이온도 특성을 가질 수 있으며, 이러한 높은 유리전이온도 특성에 의해 내열성 및 내구성이 우수한 특징을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00067
화학식 1에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이다. 일 실시예에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 비페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 나프틸기일 수 있다. 예를 들어, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 비치환된 페닐렌기, 비치환된 2가의 비페닐기, 또는 비치환된 2가의 나프틸기일 수 있다.
화학식 1에서, La는 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 헤테로 아릴렌기이다. 일 실시예에서, La는 직접 결합, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기일 수 있다. 예를 들어, La는 직접 결합, 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
화학식 1에서, C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기이다. 즉, 일 실시예의 아민 화합물은 Ar1에 결합된 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 제1 치환기, 및 Ar2에 결합된 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 제2 치환기를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로[2,2,1]헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로[2,2,2]옥타닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기일 수 있다. 일 실시예에서, C1 및 C2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 단, 화학식 1에서, C1 및 C2가 모두 치환 또는 비치환된 아다만틸기인 경우는 제외된다.
화학식 1에서, M은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 어느 하나로 표시된다. 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 선택되는 어느 하나인 제1 축합환을 포함할 수 있다. 화학식 1로 표시되는 아민 화합물에서 아민기는 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 선택되는 어느 하나인 제1 축합환과 연결될 수 있다.
[화학식 1-a]
Figure pat00068
[화학식 1-b]
Figure pat00069
[화학식 1-c]
Figure pat00070
화학식 1-c에서, Z는 NR4, O, 또는 S이다.
화학식 1-a에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이다. 일 실시예에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기일 수 있다. 예를 들어, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기일 수 있다. R1 및 R2는 각각 독립적으로 비치환된 페닐기, 비치환된 비페닐기, 또는 비치환된 나프틸기일 수 있다.
화학식 1-b 및 화학식 1-c에서, Ra 내지 Rl, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이다. 또는, Ra 내지 Rl, R3, 및 R4 각각은 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다. 일 실시예에서, Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 20 이하의 아릴기일 수 있다. 또한, Ra와 Rb, 및 Rc와 Rd 각각은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. Ra와 Rb가 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우 화학식 1-a로 표시되는 치환기는 스피로 구조를 가질 수 있다. 또한, Rc와 Rd가 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우 화학식 1-b로 표시되는 치환기는 스피로 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, Re 내지 Rl, R3, 및 R4은 각각 독립적으로 수소 원자일 수 있다.
화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl 중 하나는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이다. 한편, 화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl에서 화학식 1로 표시되는 아민 화합물의 질소 원자에 결합되는 치환기를 제외한 나머지 치환기들은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이거나, 또는, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 예를 들어, Rc 내지 Rl에서 화학식 1로 표시되는 아민 화합물의 질소 원자에 결합되는 치환기를 제외한 나머지 치환기들은 각각 독립적으로 수소 원자일 수 있다.
화학식 1-a 및 화학식 1-c에서,
Figure pat00071
는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이다.
화학식 1-a에서, n1은 R1의 개수를 의미하며, n1은 0 이상 4 이하의 정수이다. n2는 R2의 개수를 의미하며, 0 이상 3 이하의 정수이다.
n1이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 R1으로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 1-a에서 n1이 4이고, R1이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 1-a에서, n1이 0일 경우와 동일할 수 있다. n1이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 R1은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 R1 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
n2이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 R2로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 1-a에서 n2이 3이고, R2가 모두 수소 원자인 경우, 화학식 1-a에서, n2이 0일 경우와 동일할 수 있다. n2가 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 R2는 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 R2 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
화학식 1-a에서, n1 및 n2의 합은 1 이상이다. 화학식 1에서 M이 화학식 1-a로 표시되는 경우, 일 실시예의 아민 화합물에서 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환은 적어도 하나의 제3 치환기를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 아민 화합물에서 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환은 적어도 1개의 R1로 표시되는 치환기 포함하거나, 또는 적어도 1개의 R2로 표시되는 치환기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 이상 2 이하의 정수이고, n1 및 n2의 합은 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, n1 및 n2의 합이 1일 경우 화학식 1의 n1은 1이고, n2는 0이거나, 또는 화학식 1의 n1은 0이고, n2가 1일 수 있다. n1 및 n2의 합이 2일 경우 화학식 1의 n1 및 n2는 각각 1이거나, 또는 n1이 2이고, n2는 0일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1에서, M이 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 화학식 1에서 C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기이다. 즉, 화학식 1에서 M이 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기를 필수로 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 Ar1에 결합된 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 제1 치환기, 및 Ar2에 결합된 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기인 제2 치환기를 포함하는 것일 수 있다. 즉,
화학식 1-c에서, n3은 0 이상 7 이하의 정수이다. n3이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 R3으로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 1-c에서, n3이 7이고, R3이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 1-c에서 n3이 0인 경우와 동일할 수 있다. n3이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 R3은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 R3 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00072
화학식 1-1은 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-a로 표시되고, 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환 구조가 화학식 1의 질소 원자에 결합되는 탄소 위치가 특정된 경우를 나타낸다. 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물은 화학식 1-a로 표시되는 플루오레닐기에 직접 결합되며, 이 때 아민기의 질소 원자는 화학식 1-a로 표시되는 플루오레닐기의 2번 탄소 또는 7번 탄소와 연결될 수 있다. 한편, 플루오레닐기의 탄소 넘버는 하기 화학식 a와 같다.
[화학식 a]
Figure pat00073
한편, 화학식 1-1에서, Ra, Rb, R1, R2, n1, n2, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00074
[화학식 2-2]
Figure pat00075
[화학식 2-3]
Figure pat00076
[화학식 2-4]
Figure pat00077
[화학식 2-5]
Figure pat00078
[화학식 2-6]
Figure pat00079
[화학식 2-7]
Figure pat00080
[화학식 2-8]
Figure pat00081
화학식 2-1 내지 화학식 2-8은 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-a로 표시되고, 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환 구조가 화학식 1의 질소 원자에 연결되는 탄소 위치가 특정되고, 화학식 1-a로 표시되는 치환기에 연결되는 치환기 개수 및 종류가 특정된 경우를 나타낸다. 즉, 화학식 1-a 구조에서, R1 및 R2의 개수 및 종류가 특정된 경우를 나타낸다.
화학식 2-1은 화학식 1에서 M이 화학식 1-a로 표시되고, 화학식 1-a에서 n1이 1이고, n2이 0이며, R1로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-2는 화학식 1-a에서 n1이 0이고, n2가 1이며, R2로 표시되는 치환기는 치환 또는 비치환된 페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-3은 화학식 1-a에서 n1이 1이고, n2가 0이며, R1로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 나프틸기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-4는 화학식 1-a에서 n1이 0이고, n2가 1이며, R2로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 나프틸기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-5는 화학식 1-a에서 n1이 1이고, n2가 0이며, R1로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 비페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-6은 화학식 1-a에서 n1이 0이고, n2가 1이며, R2로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 비페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-7은 화학식 1-a에서 n1이 1이고, n2가 0이며, R1로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 사이클로헥실페닐(cyclohexyl-phenyl)기인 경우를 나타낸다. 화학식 2-8은 화학식 1-a에서 n1이 0이고, n2가 1이며, R2로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 사이클로헥실페닐기인 경우를 나타낸다.
화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서, Ra1 내지 Ra12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이다. 예를 들어, Ra1 내지 Ra12는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 2-1 및 화학식 2-8에서, m1, m2, m6, 및 m8은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고, m5, m7, m9, 및 m11은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0 이상 7 이하의 정수이고, m10 및 m12는 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이다.
m1, m2, m6, 및 m8 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Ra1, Ra2, Ra6, 및 Ra8 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m1, m2, m6, 및 m8 각각이 5이고, Ra1, Ra2, Ra6, 및 Ra8 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 2-1, 화학식 2-2, 화학식 2-5, 및 화학식 2-6에서 m1, m2, m6, 및 m8 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m1, m2, m6, 및 m8 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Ra1, Ra2, Ra6, 및 Ra8 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Ra1, Ra2, Ra6, 및 Ra8 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m3 및 m4 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Ra3 및 Ra4 각각으로 치환되지 않는 것을 의미할 수 있다. m3 및 m4 각각이 7이고, Ra3 및 Ra4 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 2-3 및 화학식 2-4에서 m3 및 m4 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m3 및 m4 각각이 2 이상의 정수일 경우 복수로 제공되는 Ra3 및 Ra4 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Ra3 및 Ra4 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m5, m7, m9, 및 m11 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Ra5, Ra7, Ra9, 및 Ra11 각각으로 치환되지 않는 것을 의미할 수 있다. m5, m7, m9, 및 m11 각각이 4이고, Ra5, Ra7, Ra9, 및 Ra11 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 2-5 내지 화학식 2-8에서 m5, m7, m9, 및 m11 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m5, m7, m9, 및 m11 각각이 2 이상의 정수일 경우 복수로 제공되는 Ra5, Ra7, Ra9, 및 Ra11 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Ra5, Ra7, Ra9, 및 Ra11 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m10 및 m12 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Ra10 및 Ra12 각각으로 치환되지 않는 것을 의미할 수 있다. m10 및 m12 각각이 11이고, Ra10 및 Ra12 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 화학식 2-7 및 화학식 2-8에서 m10 및 m12 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m10 및 m12 각각이 2 이상의 정수일 경우 복수로 제공되는 Ra10 및 Ra12 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Ra10 및 Ra12 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
한편, 화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00082
[화학식 3-2]
Figure pat00083
화학식 3-1 및 화학식 3-2는 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-a로 표시되고, 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환에 화학식 1의 질소 원자가 연결되는 탄소 위치가 특정되고, 화학식 1-a로 표시되는 치환기에 연결되는 치환기 개수 및 종류가 특정된 경우를 나타낸다. 즉, 화학식 1-a 구조에서, R1 및 R2의 개수 및 종류가 특정된 경우를 나타낸다.
화학식 3-1은 화학식 1-a에서 n1이 2이고, n2가 0이며, R1로 표시되는 치환기가 모두 치환 또는 비치환된 페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 3-2는 화학식 1-a에서 n1 및 n2가 각각 1이고, R1로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 페닐기이고, R2로 표시되는 치환기가 치환 또는 비치환된 페닐기인 경우를 나타낸다.
화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, Rb1 내지 Rb4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다. 예를 들어, Rb1 내지 Rb4는 각각 독립적으로 수소 원자일 수 있다.
화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, m13 내지 m16는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다. m13 내지 m16 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rb1 내지 Rb4 각각으로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서 m13 내지 m16 각각이 5이고, Rb1 내지 Rb4 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서 m13 내지 m16 각각이 0일 경우와 동일할 수 있다. m13 내지 m16 각각이 2 이상이 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rb1 내지 Rb4 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rb1 내지 Rb4 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
한편, 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00084
[화학식 4-2]
Figure pat00085
[화학식 4-3]
Figure pat00086
[화학식 4-4]
Figure pat00087
[화학식 4-5]
Figure pat00088
[화학식 4-6]
Figure pat00089
[화학식 4-7]
Figure pat00090
[화학식 4-8]
Figure pat00091
[화학식 4-9]
Figure pat00092
[화학식 4-10]
Figure pat00093
[화학식 4-11]
Figure pat00094
[화학식 4-12]
Figure pat00095
[화학식 4-13]
Figure pat00096
[화학식 4-14]
Figure pat00097
[화학식 4-15]
Figure pat00098
화학식 4-1 내지 화학식 4-15는 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-a로 표시되고, 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환에 연결되는 치환기의 개수 및 연결 위치가 특정된 경우를 나타낸다. 즉, 화학식 1-a로 표시되는 제1 축합환 구조에서, R1 및 R2의 개수 및 연결 위치가 특정된 경우를 나타낸다.
화학식 4-8 및 화학식 4-9에서, R1-1 및 R1-2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기일 수 있다. 예를 들어, R1-1 및 R1-2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기일 수 있다.
한편, 화학식 4-1 내지 화학식 4-15에서, R1, R2, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 5-1]
Figure pat00099
[화학식 5-2]
Figure pat00100
[화학식 5-3]
Figure pat00101
화학식 5-1 내지 화학식 5-3은 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2가 구체적인 구조로 특정된 경우를 나타낸다. 화학식 5-1는 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2이 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 경우를 나타낸다. 화학식 5-2는 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, Ar2는 치환 또는 비치환된 2가의 비페닐기인 경우를 나타낸다. 화학식 5-3은 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, Ar2는 치환 또는 비치환된 2가의 나프틸기인 경우를 나타낸다.
일 실시예의 아민 화합물에 포함되는 C1 및 C2 각각은 아민기에 직접 결합되지 않고, Ar1 및 Ar2를 통해 아민기의 질소 원자와 결합될 수 있다. 일 실시예에서, C1 및 C2 각각을 아민기의 질소 원자와 연결하는 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 비페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 나프틸기일 수 있다.
화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, Rc1 내지 Rc7는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다. 일 실시예에서, Rc1 내지 Rc7는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서, m21 내지 m26은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m27은 0 이상 6 이하의 정수이다.
m21 내지 m26 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rc1 내지 Rc6 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m21 내지 m26 각각이 4이고, Rc1 내지 Rc6 각각이 수소 원자인 경우, 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서 m21 내지 m26 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m21 내지 m26 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rc1 내지 Rc6 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rc1 내지 Rc6 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m27이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rc7로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 4-3에서 m27이 6이고, Rc7이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 5-3에서 m27이 0인 경우와 동일할 수 있다. m27이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rc7은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rc7 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
한편, M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6-1]
Figure pat00102
[화학식 6-2]
Figure pat00103
[화학식 6-3]
Figure pat00104
[화학식 6-4]
Figure pat00105
[화학식 6-5]
Figure pat00106
[화학식 6-6]
Figure pat00107
[화학식 6-7]
Figure pat00108
[화학식 6-8]
Figure pat00109
화학식 6-1 내지 화학식 6-8은 화학식 1에서 Ar1 및 Ar2가 구체적인 구조로 특정되고, C1 및 C2 각각이 Ar1 및 Ar2와 연결되는 위치를 특정한 것이다.
화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서, Rd1 내지 Rd7은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다. 예를 들어, Rd1 내지 Rd7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서, m31 내지 m36은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, m37은 0 이상 6 이하의 정수이다.
m31 내지 m36 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rd1 내지 Rd6 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m31 내지 m36 각각이 4이고, Rd1 내지 Rd6 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서 m31 내지 m36 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m31 내지 m36 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rd1 내지 Rd6 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rd1 내지 Rd6 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m37이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rd7로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 6-7 및 화학식 6-8에서 m37이 6이고, Rd7이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 6-7 및 화학식 6-8에서 m37이 0인 경우와 동일할 수 있다. m37이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rd7은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rd7 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
한편, M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, C1 및 C2는 각각 독립적으로 하기 화학식 7-1 내지 화학식 7-8 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 7-1]
Figure pat00110
[화학식 7-2]
Figure pat00111
[화학식 7-3]
Figure pat00112
[화학식 7-4]
Figure pat00113
[화학식 7-5]
Figure pat00114
[화학식 7-6]
Figure pat00115
[화학식 7-7]
Figure pat00116
[화학식 7-8]
Figure pat00117
화학식 7-1 내지 화학식 7-8에서, Re1 내지 Re10은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다. 예를 들어, Re1 내지 Re10은 각각 독립적으로 수소 원자일 수 있다.
화학식 7-1 내지 화학식 7-8에서, m41 내지 m43은 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이고, m44 및 m45는 각각 독립적으로 0 이상 13 이하의 정수이고, m46 및 m47은 각각 독립적으로 0 이상 15 이하의 정수이고, m48 내지 m50은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
m41 내지 m43 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Re1 내지 Re3 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m41 내지 m43 각각이 11이고, Re1 내지 Re3 각각이 수소 원자인 경우, 화학식 7-1 내지 화학식 7-3에서 m41 내지 m43 각각이 0인 경와 동일할 수 있다. m41 내지 m43 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Re1 내지 Re3 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Re1 내지 Re3 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m44 및 m45 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Re4 및 Re5 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m44 및 m45 각각이 13이고, Re4 및 Re5 각각이 수소 원자인 경우, 화학식 7-4 및 화학식 7-5에서 m44 및 m45 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m44 및 m45 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Re4 및 Re5 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Re4 및 Re5 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m46 및 m47 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Re6 및 Re7 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m46 및 m47 각각이 15이고, Re6 및 Re7 각각이 수소 원자인 경우, 화학식 7-6 및 화학식 7-7에서 m46 및 m47 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m46 및 m47 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Re6 및 Re7 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Re6 및 Re7 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m48 내지 m50 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Re8 내지 Re10 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m48 내지 m50 각각이 5이고, Re8 내지 Re10 각각이 수소 원자인 경우, 화학식 7-8에서 m48 내지 m50 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m48 내지 m50 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Re8 내지 Re10 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Re8 내지 Re10 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8-1]
Figure pat00118
[화학식 8-2]
Figure pat00119
[화학식 8-3]
Figure pat00120
[화학식 8-4]
Figure pat00121
[화학식 8-5]
Figure pat00122
화학식 8-1 내지 화학식 8-5는 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-b로 표시되고, 화학식 1의 질소 원자가 화학식 1-b로 표시되는 치환기에 연결되는 위치가 특정된 경우를 나타낸다.
화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서, C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기일 수 있다.
화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서, Ar1, Ar2, La, C1, C2, 및 Rc 내지 Rl은 상기 화학식 1 및 화학식 1-b에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 9-1]
Figure pat00123
[화학식 9-2]
Figure pat00124
[화학식 9-3]
Figure pat00125
[화학식 9-4]
Figure pat00126
화학식 9-1 내지 화학식 9-4는 화학식 1 구조에서, M이 화학식 1-c로 표시되고, 화학식 1의 질소 원자가 화학식 1-c로 표시되는 치환기에 연결되는 위치가 특정된 경우를 나타낸다.
화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서, C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기일 수 있다.
화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서, Z, R3, Ar1, Ar2, La, n3, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-c에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 L-1 내지 L-15 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 L-1]
Figure pat00127
[화학식 L-2]
Figure pat00128
[화학식 L-3]
Figure pat00129
[화학식 L-4]
Figure pat00130
[화학식 L-5]
Figure pat00131
[화학식 L-6]
Figure pat00132
[화학식 L-7]
Figure pat00133
[화학식 L-8]
Figure pat00134
[화학식 L-9]
Figure pat00135
[화학식 L-10]
Figure pat00136
[화학식 L-11]
Figure pat00137
[화학식 L-12]
Figure pat00138
[화학식 L-13]
Figure pat00139
[화학식 L-14]
Figure pat00140
[화학식 L-15]
Figure pat00141
상기 화학식 L-1 내지 화학식 L-15에서, Rf1 내지 Rf21은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 L-1 내지 화학식 L-15에서, m51 내지 m63은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하이 정수이고, m64는 0 이상 3 이하의 정수이고, m65는 0 이상 5 이하의 정수이고, m66 내지 m71은 각각 독립적으로 0 이상 6 이하의 정수이다.
m51 내지 m63 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rf1 내지 Rf13 각각으로 치환되지 않은 것을 의미할 수 있다. m51 내지 m63 각각이 4이고, Rf1 내지 Rf13 각각이 모두 수소 원자인 경우, m51 내지 m63 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m51 내지 m63 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rf1 내지 Rf13 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rf1 내지 Rf13 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m64이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rf14로 치환되지 않은 것일 수 있다. m64가 3이고, Rf14가 모두 수소 원자인 경우, m64이 0인 경우와 동일할 수 있다. m64가 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rf14는 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rf14 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m65가 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rf15로 치환되지 않은 것일 수 있다. m65가 5이고, Rf15가 모두 수소 원자인 경우, m65가 0인 경우와 동일할 수 있다. m65가 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rf15는 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rf15 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
m66 내지 m71 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 Rf16 내지 Rf21 각각으로 치환되지 않은 것일 수 있다. m66 내지 m71 각각이 6이고, Rf16 내지 Rf21 각각이 모두 수소 원자인 경우, m66 내지 m71 각각이 0인 경우와 동일할 수 있다. m66 내지 m71 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 Rf16 내지 Rf21 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 Rf16 내지 Rf21 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에서, 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화합물군 1의 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화합물군 1]
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일 실시예에 따른 아민 화합물은 하나의 제1 축합환을 필수로 포함하고, 또한 분자 구조 내에 제1 치환기 및 제2 치환기를 필수로 포함하는 구조를 가진다. 제1 치환기 및 제2 치환기는 각각 아다만틸기, 사이클로헥실기, 바이사이클로헵타닐기, 바이사이클로옥타닐기, 및 트리페닐실릴기 중 선택되는 하나의 치환기로 아민기의 질소 원자와 결합될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 아민 화합물은 아민기에 결합된 제1 축합환, 제1 치환기, 및 제2 치환기를 포함할 수 있다. 제1 축합환, 제1 치환기, 및 제2 치환기 각각은 제1 내지 제3 연결기를 통해 아민기의 질소 원자와 결합할 수 있다.
일 실시예에 따른 아민 화합물은 아다만틸기, 사이클로헥실기, 바이사이클로헵타닐기, 바이사이클로옥타닐기, 및 트리페닐실릴기 중 선택되는 제1 치환기 및 제2 치환기를 필수로 포함하는 구조를 가짐으로써, 분자 간의 상호작용을 감소시켜, 낮은 쌓임밀도(Packing density)를 가질 수 있다. 이로 인해, 일 실시예의 아민 화합물은 저굴절 특성을 가지며, 제1 치환기 및 제2 치환기의 조합을 다양하게 변화시킴으로써 분자의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 아민 화합물은 제1 치환기 및 제2 치환기를 포함함으로써, 증착 공정으로 막 형성시 증착 온도를 낮출 수 있어 막 형성시의 박막 안성정 및 공정 생산성을 높일 수 있다.
또한, 일 실시예의 아민 화합물은 제1 축합환에 치환된 제3 치환기를 포함하거나, 또는 아민기에 결합된 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나가 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기인 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 아민 화합물에서, 제1 축합환은 아민기의 질소 원자와 직접 결합되며, 제1 축합환에 연결되는 치환기로 아민기 이외에 제3 치환기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 제3 치환기는 각각 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 아릴기일 수 있다. 또는, 일 실시예의 아민 화합물은 아민기에 결합된 치환기로 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기를 필수로 포함할 수 있다. 즉, 일 실시예의 아민 화합물에 결합된 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기일 수 있다.
일 실시예에 따른 아민 화합물은 아민기에 치환되는 제1 치환기 및 제2 치환기의 종류 및 연결 위치, 또는 제1 축합환에서 제3 치환기가 치환되는 위치, 및 제3 치환기의 개수를 변화시킴으로써 분자의 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위를 다양하게 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(EL1)과 정공 수송 영역(HTR) 간의 정공 주입 장벽을 다양하게 변화시킬 수 있으며, 정공 수송 영역(HTR)과 발광층(EML) 사이에서 적당한 에너지 준위를 가지도록 하여 발광층(EML) 내부에서의 액시톤 생성 효율을 높이도록 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물을 발광 소자(ED)의 정공 수송 영역(HTR)에 적용하는 경우 고효율, 저전압, 고휘도, 및 장수명의 발광 소자를 구현할 수 있다.
일 실시예의 아민 화합물을 정공 수송 영역에 사용할 경우 제1 전극과 제2 전극 사이에서 굴절률 변화 및 광추출 모드를 변경시켜 외부 양자 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 일 실시예의 아민 화합물을 정공 수송 영역에 사용할 경우 발광 소자의 발광 효율을 증가시키고 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 것과 같이 우수한 내열성 및 내구성을 가짐으로써 일 실시예의 아민 화합물을 발광 소자의 재료로 포함함으로써 일 실시예의 발광 소자의 수명과 발광 효율도 개선될 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광 소자(ED)가 복수 개의 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하는 경우, 제1 전극(EL1)에 인접한 제1 정공 수송층(HTL1)과 발광층(EML)에 인접한 제3 정공 수송층(HTL3)은 각각 상술한 화학식 1로 표시되는 일 실시예의 아민 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 제1 정공 수송층(HTL1) 및 제3 정공 수송층(HTL3) 사이에 배치되는 제2 정공 수송층(HTL2)은 하기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00200
화학식 10에서, L1은 직접결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기일 수 있다.
화학식 10에서, R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 10 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기일 수 있다. 또는, R11 내지 R14 각각은 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 예를 들어, R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
화학식 10에서, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기일 수 있다. 또는 R15 내지 R18 각각은 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 예를 들어, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자일 수 있다.
화학식 10에서, n11 및 n14는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, n12 및 n13은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이다.
n11 및 n14 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 R15 및 R18 각각으로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 10에서 n11 및 n14 각각이 4이고, R15 및 R18 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 10에서 n11 및 n14 각각이 0일 경우와 동일할 수 있다. n11 및 n14 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 R15 및 R18 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 R15 및 R18 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
n12 및 n13 각각이 0일 경우, 일 실시예의 아민 화합물은 R16 및 R17 각각으로 치환되지 않은 것일 수 있다. 화학식 10에서 n12 및 n13 각각이 3이고, R16 및 R17 각각이 모두 수소 원자인 경우, 화학식 1에서 n12 및 n13 각각이 0일 경우와 동일할 수 있다. n12 및 n13 각각이 2 이상의 정수일 경우, 복수로 제공되는 R16 및 R17 각각은 모두 동일한 것이거나, 또는 복수의 R16 및 R17 중 적어도 하나는 상이한 것일 수 있다.
화학식 10으로 표시되는 아민 유도체에서, R12는 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, R12는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화학식 11-1 또는 화학식 11-2로 표시될 수 있다.
[화학식 11-1]
Figure pat00201
[화학식 11-2]
Figure pat00202
화학식 11-1 및 화학식 11-2은 화학식 10에서 카바졸 모이어티와 L1가 연결되는 위치가 특정된 경우를 나타낸다. 화학식 11-1은 화학식 10에서 카바졸 모이어티의 3번 탄소 위치가 L1과 연결되는 위치일 경우에 해당한다. 화학식 11-2는 화학식 10에서 카바졸 모이어티의 2번 탄소 위치가 L1과 연결되는 위치일 경우에 해당한다.
한편, 화학식 11-1 및 화학식 11-2에서, L1, R11 내지 R14, R15 내지 R18, 및 n11 내지 n13은 상기 화학식 10에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 예를 들어, 제2 정공 수송층(HTL2)은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화합물군 2]
Figure pat00203
Figure pat00204
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또한 일 실시예의 발광 소자(ED)는 정공 수송 영역(HTR)에 상술한 일 실시예의 아민 화합물 및 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물 이외의 이하 서술하는 정공 수송 영역의 재료를 더 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 하기 화학식 H-1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 H-1]
Figure pat00205
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. a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 10 이하의 정수일 수 있다. 한편, a 또는 b가 2 이상의 정수인 경우 복수의 L1 및 L2는 각각 독립적으로 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 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 모노아민 화합물일 수 있다. 또는, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 Ar1 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 pat00206
Figure pat00207
Figure pat00208
Figure pat00209
Figure pat00210
정공 수송 영역(HTR)은 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), 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], HATCN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 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 포함할 수도 있다.
또한, 정공 수송 영역(HTR)은, CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole), CCP(9-phenyl-9H-3,9'-bicarbazole), 또는 mDCP(1,3-bis(1,8-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)benzene)등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 상술한 정공 수송 영역의 화합물들을 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL)을 포함하는 경우, 정공 주입층(HIL)의 두께는 예를 들어 약 30Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)이 정공 수송층(HTL)을 포함하는 경우, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)이 전자 저지층(EBL)을 포함하는 경우 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, 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 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 할로겐화 금속 화합물, 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트는 CuI 및 RbI 등의 할로겐화 금속 화합물, 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, HATCN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 및 NDP9(4-[[2,3-bis[cyano-(4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorophenyl)methylidene]cyclopropylidene]-cyanomethyl]-2,3,5,6-tetrafluorobenzonitrile)과 같은 시아노기 함유 화합물 등을 들 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 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 8에 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 pat00211
화학식 E-1에서, R31 내지 R40은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 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 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 한편, R31 내지 R40은 인접하는 기와 서로 결합하여 포화탄화수소 고리, 불포화탄화수소 고리, 포화헤테로 고리 또는 불포화헤테로 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 E19 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
Figure pat00212
Figure pat00213
Figure pat00214
Figure pat00215
Figure pat00216
Figure pat00217
Figure pat00218
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 pat00219
화학식 E-2a에서, a는 0 이상 10 이하의 정수이고 La는 직접 결합, 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. 한편, a가 2 이상의 정수인 경우 복수 개의 La는 각각 독립적으로 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.
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 pat00220
화학식 E-2b에서 Cbz1 및 Cbz2는 각각 독립적으로 비치환된 카바졸기, 또는 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기로 치환된 카바졸기일 수 있다. Lb는 직접 결합, 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. b는 0 이상 10 이하의 정수이고, b가 2 이상의 정수인 경우 복수 개의 Lb는 각각 독립적으로 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 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 pat00221
Figure pat00222
Figure pat00223
Figure pat00224
Figure pat00225
발광층(EML)은 호스트 물질로 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 호스트 물질로 BCPDS (bis (4-(9H-carbazol-9-yl) phenyl) diphenylsilane), POPCPA ((4-(1-(4-(diphenylamino) phenyl) cyclohexyl) phenyl) diphenyl-phosphine oxide), DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-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), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), 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), 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 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
[화학식 M-a]
Figure pat00226
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 인광 도펀트로 사용될 수 있다.
화학식 M-a로 표시되는 화합물은 하기 화합물 M-a1 내지 M-a25 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물 M-a1 내지 M-a25은 예시적인 것으로 화학식 M-a로 표시되는 화합물이 하기 화합물 M-a1 내지 M-a25로 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00227
Figure pat00228
Figure pat00229
Figure pat00230
Figure pat00231
Figure pat00232
Figure pat00233
[화학식 M-b]
Figure pat00234
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 pat00235
,
Figure pat00236
,
Figure pat00237
,
Figure pat00238
,
Figure pat00239
,
Figure pat00240
, 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 pat00241
상기 화합물들에서, R, R38, 및 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 헤테로아릴기일 수 있다.
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 pat00242
상기 화학식 F-a에서, Ra 내지 Rj 중 선택되는 두 개는 각각 독립적으로
Figure pat00243
로 치환되는 것일 수 있다. Ra 내지 Rj 중
Figure pat00244
로 치환되지 않은 나머지들은 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.
Figure pat00245
에서 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. 예를 들어, Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 고리 형성 원자로 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기일 수 있다.
[화학식 F-b]
Figure pat00246
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. 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.
화학식 F-b에서 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-b에서 U 및 V로 표시되는 고리의 개수는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 예를 들어, 화학식 F-b에서 U 또는 V의 개수가 1인 경우 U 또는 V로 기재된 부분에 하나의 고리가 축합환을 구성하며, U 또는 V의 개수가 0인 경우는 U 또는 V가 기재되어 있는 고리는 존재하지 않는 것을 의미한다. 구체적으로 U의 개수가 0이고 V의 개수가 1인 경우, 또는 U의 개수가 1이고 V의 개수가 0인 경우 화학식 F-b의 플루오렌 코어를 갖는 축합환은 4환의 고리화합물일 수 있다. 또한, U 및 V의 개수가 모두 0인 경우 화학식 F-b의 축합환은 3환의 고리화합물일 수 있다. 또한, U 및 V의 개수가 모두 1인 경우 화학식 F-b의 플루오렌 코어를 갖는 축합환은 5환의 고리 화합물일 수 있다.
[화학식 F-c]
Figure pat00247
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 비치환된 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)), 4,4'-bis[2-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl(DPAVBi) , 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)을 포함하는 금속 착체가 사용될 수 있다. 구체적으로, FIrpic(iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2')picolinate), 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-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, III-V족 화합물, III- II-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, InGaS 3 , 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. 코어/쉘 구조에서, 쉘에 존재하는 원소의 농도가 코어로 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. 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)은 하기 화학식 ET-1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 ET-1]
Figure pat00248
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, a 내지 c는 각각 독립적으로 0 내지 10 이하의 정수일 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. 한편, a 내지 c가 2 이상의 정수인 경우 L1 내지 L3은 각각 독립적으로 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 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역(ETR)은 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.
전자 수송 영역(ETR)은 하기 화합물 ET1 내지 ET36 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
Figure pat00249
Figure pat00250
Figure pat00251
Figure pat00252
Figure pat00253
Figure pat00254
Figure pat00255
또한, 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, LiF: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 수송 영역(ETR)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 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 재료 이외에 BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), TSPO1(diphenyl(4-(triphenylsilyl)phenyl)phosphine oxide) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 상술한 전자 수송 영역의 화합물들을 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함하는 경우, 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 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 포함하는 경우, 전자 주입층(EIL)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
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 전극은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF, Mo, Ti, W, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하는 것일 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, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 제2 전극(EL2)은 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, 제2 전극(EL2)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 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 캡핑층(CPL)은 하기와 같은 화합물 P1 내지 P5 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00256
Figure pat00257
Figure pat00258
Figure pat00259
Figure pat00260
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 9 및 도 10는 각각 일 실시예에 따른 표시 장치에 대한 단면도이다. 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하는 일 실시예에 대한 표시 장치에 대한 설명에 있어서 상술한 도 1 내지 도 8에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 9를 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 9에 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 9에 도시된 발광 소자(ED)의 구조는 상술한 도 3 내지 도 8의 발광 소자의 구조가 동일하게 적용될 수 있다.
도 9를 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 9를 참조하면, 서로 이격된 광제어부들(CCP1, CCP2, CCP3) 사이에 분할패턴(BMP)이 배치될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9에서 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.
제1 광제어부(CCP1), 제2 광제어부(CCP2), 및 제3 광제어부(CCP3) 각각은 양자점(QD1, QD2) 및 산란체(SP)를 분산시키는 베이스 수지(BR1, BR2, BR3)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광제어부(CCP1)는 제1 베이스 수지(BR1) 내에 분산된 제1 양자점(QD1)과 산란체(SP)를 포함하고, 제2 광제어부(CCP2)는 제2 베이스 수지(BR2) 내에 분산된 제2 양자점(QD2)과 산란체(SP)를 포함하고, 제3 광제어부(CCP3)는 제3 베이스 수지(BR3) 내에 분산된 산란체(SP)를 포함하는 것일 수 있다. 베이스 수지(BR1, BR2, BR3)는 양자점(QD1, QD2) 및 산란체(SP)가 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지(BR1, BR2, BR3)는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등일 수 있다. 베이스 수지(BR1, BR2, BR3)는 투명 수지일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 베이스 수지(BR1), 제2 베이스 수지(BR2), 및 제3 베이스 수지(BR3) 각각은 서로 동일하거나 상이할 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(CF1, CF2, CF3)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 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 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 9), 발광층(EML, 도 9)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 10에 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(CGL1, CGL2)이 배치될 수 있다. 전하생성층(CGL1, CGL2)은 p형 전하생성층 및/또는 n형 전하생성층을 포함하는 것일 수 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-b)는 2개의 발광층들이 적층된 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)와 비교하여 도 11에 도시된 일 실시예서는 제1 내지 제3 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)는 각각 두께 방향으로 적층된 2개의 발광층들을 포함하는 것에서 차이가 있다. 제1 내지 제3 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 2개의 발광층들은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
제1 발광 소자(ED-1)는 제1 적색 발광층(EML-R1) 및 제2 적색 발광층(EML-R2)을 포함할 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)는 제1 녹색 발광층(EML-G1) 및 제2 녹색 발광층(EML-G2)을 포함할 수 있다. 또한, 제3 발광 소자(ED-3)는 제1 청색 발광층(EML-B1) 및 제2 청색 발광층(EML-B2)을 포함할 수 있다. 제1 적색 발광층(EML-R1)과 제2 적색 발광층(EML-R2) 사이, 제1 녹색 발광층(EML-G1)과 제2 녹색 발광층(EML-G2) 사이, 및 제1 청색 발광층(EML-B1)과 제2 청색 발광층(EML-B2) 사이에는 발광 보조부(OG)가 배치될 수 있다.
발광 보조부(OG)는 단층 또는 다층을 포함할 수 있다. 발광 보조부(OG)는 전하 생성층을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 발광 보조부(OG)는 순차적으로 적층된 전자 수송 영역, 전하 생성층, 및 정공 수송 영역을 포함할 수 있다. 발광 보조부(OG)는 제1 내지 제3 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3) 전체에서 공통층으로 제공될 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 보조부(OG)는 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내에 패턴닝 되어 제공될 수 있다.
제1 적색 발광층(EML-R1), 제1 녹색 발광층(EML-G1), 및 제1 청색 발광층(EML-B1)은 정공 수송 영역(HTR)과 발광 보조부(OG) 사이에 배치될 수 있다. 제2 적색 발광층(EML-R2), 제2 녹색 발광층(EML-G2), 및 제2 청색 발광층(EML-B2)은 발광 보조부(OG)과 전자 수송 영역(ETR) 사이에 배치될 수 있다.
즉, 제1 발광 소자(ED-1)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 제2 적색 발광층(EML-R2), 발광 보조부(OG), 제1 적색 발광층(EML-R1), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 제2 녹색 발광층(EML-G2), 발광 보조부(OG), 제1 녹색 발광층(EML-G1), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 제3 발광 소자(ED-3)는 순차적으로 적층된 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 제2 청색 발광층(EML-B2), 발광 보조부(OG), 제1 청색 발광층(EML-B1), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
한편, 표시 소자층(DP-ED) 상에 광학 보조층(PL)이 배치될 수 있다. 광학 보조층(PL)은 편광층을 포함하는 것일 수 있다. 광학 보조층(PL)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부광에 의한 표시 패널(DP)에서의 반사광을 제어할 수 있다. 도시된 것과 달리, 일 실시예에 따른 표시 장치에서 광학 보조층(PL)은 생략될 수 있다.
도 9 및 도 10과 달리, 도 12의 표시 장치(DD-c)는 4개의 발광 구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3, OL-C1)을 포함하는 것으로 도시하였다. 발광 소자(ED-CT)는 서로 마주하는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2), 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에서 두께 방향으로 순차적으로 적층된 제1 내지 제4 발광 구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3, OL-C1)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 발광 구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3, OL-C1) 사이에는 전하생성층(CGL1, CGL2, CGL3)이 배치될 수 있다. 4개의 발광 구조들 중 제1 내지 제3 발광 구조(OL-B1, OL-B2, OL-B3)는 청색광을 발광하고, 제4 발광 구조(OL-C1)는 녹색광을 발광하는 것일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제4 발광 구조들(OL-B1, OL-B2, OL-B3, OL-C1)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 발광할 수 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 화합물 및 일 실시예의 발광 소자에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 아민 화합물의 합성
먼저, 본 실시 형태에 따른 아민 화합물의 합성 방법에 대해서, 화합물 1, 6, 15, 28, 36, 43, 49, 145, 707, 803, 808, 851, 865, 868, 869, 872, 873, 876, 877, 880, 881, 884, 995, 996, 1024, 1035, 1044, 및 1059의 합성 방법을 예시하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 아민 화합물의 합성법은 일 실시예로서, 본 발명의 실시형태에 따른 아민 화합물의 합성법이 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
(1) 화합물 15의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 15는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00261
(화합물 15의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 10mmol), 5-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.83g의 화합물 15을 얻었다. (수득률 : 70%, 순도≥99.9%)
(2) 화합물 28의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 28은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00262
(화합물 28의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-4-(naphthalen-1-yl)-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.35g의 화합물 28을 얻었다. (수득률 : 66%, 순도≥99.9%)
(3) 화합물 36의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 36은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00263
(화합물 36의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-5-(4-cyclohexylphenyl)-9,9-dimethyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.08g의 화합물 36을 얻었다. (수득률 : 73%, 순도≥99.9%)
(4) 화합물 43의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 43은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00264
(화합물 43의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3,5-diphenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.75g의 화합물 43을 얻었다. (수득률 : 69%, 순도≥99.9%)
(5) 화합물 49의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 49는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00265
(중간체 49-1의 합성)
중간체 5-2 (1.2당량, 22mmol), 2-(4'-bromo-[1,1'-biphenyl]-4-yl)bicyclo[2.2.1]heptane (1당량, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.6mmol), t-BuONa (3당량, 60mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.2mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 7.3g의 중간체 49-1를 얻었다. (수득률 : 87%, 순도≥99.9%)
(화합물 49의 합성)
중간체 49-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 300ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.3g의 화합물 49를 얻었다. (수득률 : 77%, 순도≥99.9%)
(6) 화합물 145의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 145는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00266
(중간체1-2의 합성)
2-(4-bromophenyl)bicyclo[2.2.1]heptane (1당량, 100mmol), CuI (3당량, 300mmol), ammonia solution (1당량, 100mmol), DMF 100ml를 seal tube에 넣고 120℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업(workup)을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하여 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/3 부피비) 중간체 1-2를 9.3g 얻었다. (수득률 : 50%, 순도≥99.9%)
(중간체 145-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 22mmol), 1-bromo-2-cyclohexylbenzene (1당량, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.6mmol), t-BuONa (3당량, 60mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.2mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.48g의 중간체 145-1를 얻었다. (수득률 : 65%, 순도≥99.9%)
(화합물 145의 합성)
중간체 145-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.47g의 화합물 145을 얻었다. (수득률 : 73%, 순도≥99.9%)
(7) 화합물 707의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 707은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00267
(중간체 707-1의 합성)
중간체 5-2 (1.2당량, 22mmol), (1R,2r,3S,5r)-2-(4-bromophenyl)adamantane (1당량, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.6mmol), t-BuONa (3당량, 60mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.2mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 6.7g의 중간체 707-1를 얻었다. (수득률 : 87%, 순도≥99.9%)
(화합물 707의 합성)
중간체 707-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 300ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.22g의 화합물 707을 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(8) 화합물 851의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 851은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00268
(중간체 851-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 22mmol), 1-bromo-8-cyclohexylnaphthalene (1당량, 20mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.6mmol), t-BuONa (3당량, 60mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.2mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.46g의 중간체 851-1를 얻었다. (수득률 : 62%, 순도≥99.9%)
(화합물 851의 합성)
중간체 851-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 4.11g의 화합물 851을 얻었다. (수득률 : 62%, 순도≥99.9%)
(9) 화합물 865의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 865는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00269
(중간체1-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 50mmol), (1r,3R,5S)-1-(4-bromophenyl)adamantane (1당량, 44mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.5mmol), t-BuONa (3당량, 150mmol), t-Bu3P (0.06당량, 3mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 16g의 중간체 1-1을 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(화합물 865의 합성)
중간체 1-1 (1당량, 40mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 44mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.2mmol), t-BuONa (3당량, 120mmol), t-Bu3P (0.06당량, 2.4mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 20g의 화합물 865를 얻었다. (수득률 : 75%, 순도≥99.9%)
(10) 화합물 868의 합성
Figure pat00270
(화합물 868의 합성)
중간체 1-1 (1당량, 40mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 44mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.2mmol), t-BuONa (3당량, 120mmol), t-Bu3P (0.06당량, 2.4mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 18.6g의 화합물 868을 얻었다. (수득률 : 70%, 순도≥99.9%)
(11) 화합물 803의 합성
Figure pat00271
(중간체 5-2의 합성)
1-bromo-4-cyclohexylbenzene (1당량, 100mmol), CuI (3당량, 300mmol), ammonia solution (1당량, 100mmol), DMF 100ml를 seal tube에 넣고 120℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하여 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/3 부피비) 중간체 5-2를 10.5g 얻었다. (수득률 : 60%, 순도≥99.9%)
(중간체 5-1의 합성)
중간체 5-2 (1.2당량, 60mmol), (1r,3R,5S)-1-(4-bromophenyl)adamantane (1당량, 50mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.5mmol), t-BuONa (3당량, 150mmol), t-Bu3P (0.06당량, 3mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 20g의 중간체 5-1을 얻었다. (수득률 : 87%, 순도≥99.9%)
(화합물 803의 합성)
중간체 5-1 (1당량, 52mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 57.2mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.56mmol), t-BuONa (3당량, 156mmol), t-Bu3P (0.06당량, 3.12mmol), 및 톨루엔 300ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 23.7g의 화합물 803을 얻었다. (수득률 : 70%, 순도≥99.9%)
(12) 화합물 808의 합성
Figure pat00272
(화합물 808의 합성)
중간체 5-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 6g의 화합물 808을 얻었다. (수득률 : 90%, 순도≥99.9%)
(13) 화합물 869의 합성
Figure pat00273
(중간체 9-1의 합성)
중간체 5-2 (1.2당량, 30mmol), (1r,3R,5S)-1-(4-bromophenyl)adamantane (1당량, 25mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.75mmol), t-BuONa (3당량, 75mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.5mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 6.8g의 중간체 9-1를 얻었다. (수득률 : 82%, 순도≥99.9%)
(화합물 869의 합성)
중간체 9-1 (1당량, 20.5mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 22.55mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.6mmol), t-BuONa (3당량, 61.5mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.23mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 12g의 화합물 869를 얻었다. (수득률 : 88%, 순도≥99.9%)
(14) 화합물 872의 합성
Figure pat00274
(화합물 872의 합성)
중간체 9-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.3g의 화합물 872를 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(15) 화합물 1의 합성
Figure pat00275
(중간체 13-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 50mmol), (1r,3R,5S)-1-(4-bromophenyl)adamantane (1당량, 44mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.5mmol), t-BuONa (3당량, 150mmol), t-Bu3P (0.06당량, 3mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 13.8g의 중간체 13-1를 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(화합물 1의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 40mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 44mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 1.2mmol), t-BuONa (3당량, 120mmol), t-Bu3P (0.06당량, 2.4mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 17.4g의 화합물 1을 얻었다. (수득률 : 71%, 순도≥99.9%)
(16) 화합물 6의 합성
Figure pat00276
(화합물 6의 합성)
중간체 13-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.3g의 화합물 6을 얻었다. (수득률 : 85%, 순도≥99.9%)
(17) 화합물 873의 합성
Figure pat00277
(중간체 17-1의 합성)
중간체 5-2 (1.2당량, 30mmol), (4-bromophenyl)triphenylsilane (1당량, 25mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.75mmol), t-BuONa (3당량, 75mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.5mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 9.8g의 중간체 17-1를 얻었다. (수득률 : 77%, 순도≥99.9%)
(화합물 873의 합성)
중간체 17-1 (1당량, 19mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 21mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.57mmol), t-BuONa (3당량, 57mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.14mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 9.6g의 화합물 873을 얻었다. (수득률 : 65%, 순도≥99.9%)
(18) 화합물 876의 합성
Figure pat00278
(화합물 876의 합성)
중간체 17-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.3g의 화합물 876을 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(19) 화합물 877의 합성
Figure pat00279
(중간체 25-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 30mmol), 2-(4-bromophenyl)bicyclo[2.2.1]heptane (1당량, 25mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.75mmol), t-BuONa (3당량, 75mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.5mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 6.24g의 중간체 25-1를 얻었다. (수득률 : 70%, 순도≥99.9%)
(화합물 877의 합성)
중간체 25-1 (1당량, 17.5mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 19mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.53mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.05mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 8.2g의 화합물 877을 얻었다. (수득률 : 75%, 순도≥99.9%)
(20) 화합물 880의 합성
Figure pat00280
(화합물 880의 합성)
중간체 25-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.6g의 화합물 880을 얻었다. (수득률 : 90%, 순도≥99.9%)
(21) 화합물 881의 합성
Figure pat00281
(중간체 29-1의 합성)
중간체 1-2 (1.2당량, 30mmol), (4-bromophenyl)triphenylsilane (1당량, 25mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.75mmol), t-BuONa (3당량, 75mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.5mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 9.8g의 중간체 29-1를 얻었다. (수득률 : 77%, 순도≥99.9%)
(화합물 881의 합성)
중간체 29-1 (1당량, 19mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-5-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 21mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.57mmol), t-BuONa (3당량, 57mmol), t-Bu3P (0.06당량, 1.14mmol), 및 톨루엔 250ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 9.6g의 화합물 881을 얻었다. (수득률 : 65%, 순도≥99.9%)
(22) 화합물 884의 합성
Figure pat00282
(화합물 884의 합성)
중간체 29-1 (1당량, 10mmol), 2-bromo-9,9-dimethyl-3-phenyl-9H-fluorene (1.1당량, 11mmol), Pd2(dba)3 (0.03당량, 0.3mmol), t-BuONa (3당량, 30mmol), t-Bu3P (0.06당량, 0.6mmol), 및 톨루엔 150ml를 1구 둥근 바닥 플라스크에 넣고 110℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 종결되면 H2O와 에테르로 워크업을 하고, 컬럼 크로마토그래피로 유기층을 분리하였다 (용리액: 메틸렌클로라이드/헥산 = 1/5 부피비). 얻어진 유기층을 에테르로 재결정하여 5.3g의 화합물 884를 얻었다. (수득률 : 80%, 순도≥99.9%)
(23) 화합물 995의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 995는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00283
(중간체 A의 합성)
1-bromo-4-iodobenzene 12.9g (100mmol), bicyclo[2,2,1]hept-2-ene 23.3g, CuI 19.5g (100mmol), K2CO3 25.8g(200mmol)을 200ml DMF 용액에 추가한 후 150℃에서 96시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 상온으로 온도를 낮추고 Ethyl acetate/H2O로 3회 추출하였다. 무수황산마그네슘으로 건조 및 메틸렌클로라이드 :헥산=1:10 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 정제 후 중간체 A 18.8g(수율 80%)을 얻었다
Figure pat00284
(중간체 B-1의 합성)
페놀 100ml에 1-Bromoadamantan 21.4g(100mmol)을 첨가한 뒤 110℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 생성된 고체를 60℃ H2O 로 3회 세정하였다. MC에 용해 후 무수황산마그네슘으로 건조하여 중간체 B-1 22g(수율 100%)을 얻었다.
(중간체 B의 합성)
중간체 B-1 22g와 Et3N 10g을 메틸렌클로라이드에 녹인 뒤 용액 온도를 0℃로 낮추었다. trifluoromethanesulfonic anhydride 50g을 1시간 동안 하였다. 이후 상온으로 승온 후 4시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 생성된 고체를 60℃ Et2O/H2O로 3회 추출하였다. 무수황산마그네슘으로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 분리정제하여 중간체 B 33g(수율 90%)을 얻었다.
Figure pat00285
(중간체 995-1의 합성)
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 4.2g (20mmol), 중간체 A 5g (20mmol), Pd2(dba)3 0.915g(1mol), Sphos 0.410g (1ml) 및 NaOtBu 3.6g (40mmol)을 톨루엔(200ml)에 녹인 후 90℃에서 2시간 동안 교반하였다 Et2O/H2O 로 3회 추출하였다. 무수황산마그네슘으로 건조 후 컬럼크로마토그래피로 분리정제 하여 중간체 995-1 6.8g(18mmol) 수율 90%로 얻었다.
(화합물 995의 합성)
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 중간체 995-1, 중간체 A 대신 중간체 B를 사용하는 것을 제외하고 중간체 995-1의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 995 5.3g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 995인 것을 확인하였다. [C44H47N M+1: 590.45, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 12H), 2.5-0.9 (m, 32H)]
(24) 화합물 996의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 996은 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00286
(중간체 996-1의 합성)
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine 를 사용하는 것을 제외하고 중간체 995-1의 합성과 동일한 방법을 이용하여 중간체 996-1 9g (18mmol) 수율 90% 로 얻었다.
(화합물 996의 합성)
중간체 995-1 대신 중간체 996-1를 사용하는 것을 제외하고 화합물 995의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 996 6.4g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 996인 것을 확인하였다. [C54H51N M+1: 714.55, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 22H), 2.5-1.5 (m, 26H)]
(25) 화합물 1024의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 1024는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00287
(중간체 1024-1의 합성)
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9-phenyl-9H-carbazol-3-amine 를 사용하는 것을 제외하고 중간체 995-1의 합성과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1024-1 7.7g (18mmol) 수율 90% 로 얻었다.
(화합물 1024의 합성)
중간체 995-1 대신 중간체 1024-1, 중간체 A 대신 1-bromo-4-cyclohexylbenzene를 사용하는 것을 제외하고 화합물 995의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1024 5.2g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 1024인 것을 확인하였다. [C43H42N2 M+1: 587.33, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 17H), 2.5-1.5 (m, 22H)]
(26) 화합물 1035의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 1035는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00288
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 4.2g 대신 9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 2.1g (10mmol)을 사용한 것을 제외하고 중간체 995-1의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1035 5.2g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 1035인 것을 확인하였다. [C41H43N M+1: 550.52, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 12H), 2.5-1.5 (m, 22H), 1.3 (d, 6H)]
(27) 화합물 1044의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 1044는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00289
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9-phenyl-9H-carbazol-2-amine 2.6g (10mmol)을 사용한 것을 제외하고 화합물 995의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1044 5.38g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 1044인 것을 확인하였다. [C44H42N2 M+1: 599.22, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 17H), 2.5-1.5 (m, 22H)]
(28) 화합물 1059의 합성
일 실시예에 따른 아민 화합물 1059는 예를 들어 하기 반응에 의해 합성될 수 있다.
Figure pat00290
(중간체 1059-1의 합성)
9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)aniline 를 사용하는 것을 제외하고 중간체 995-1의 합성과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1059-1 8.19g (18mmol) 수율 90% 로 얻었다.
(화합물 1059의 합성)
중간체 995-1 대신 중간체 1059-1, 중간체 A 대신 1-bromo-4-cyclohexylbenzene를 사용하는 것을 제외하고 화합물 995의 합성과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1059 5.5g (9mmol) 수율 90% 로 얻었다.
분자량과 NMR결과를 아래와 같이 확인하여 화합물 1059인 것을 확인하였다. [C46H47N M+1: 614.44, 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ= 7.80 (m, 2H), 7.60 (d, 1H), 7.55-7.10(m, 16H), 2.5-1.5 (m, 22H), 1.3 (d, 6H)]
2. 아민 화합물을 포함하는 발광 소자의 제작 및 평가
(발광 소자의 제작)
일 실시예의 아민 화합물을 정공 수송층에 포함하는 일 실시예의 발광 소자를 아래의 방법으로 제조하였다. 상술한 실시예 화합물인 화합물 1, 6, 15, 28, 36, 43, 49, 145, 707, 803, 808, 851, 865, 868, 869, 872, 873, 876, 877, 880, 881, 884, 995, 996, 1024, 1035, 1044, 및 1059의 아민 화합물을 정공 수송층 재료로 사용하여 실시예 1 내지 실시예 34의 발광 소자를 제작하였다. 비교예 1 내지 비교예 14는 비교예 화합물 C1 내지 비교예 화합물 C11을 정공 수송층 재료로 사용하여 제작된 발광 소자에 해당한다.
[실시예 화합물]
Figure pat00291
Figure pat00292
Figure pat00293
Figure pat00294
Figure pat00295
Figure pat00296
Figure pat00297
Figure pat00298
하기 비교예 화합물 C1 내지 비교예 화합물 C11을 비교예 1 내지 비교예 14 소자 작성에 사용하였다.
[비교예 화합물]
Figure pat00299
Figure pat00300
(실시예 1)
코닝(Corning) 15Ω/cm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올 및 초순수로 세척하고 5분동안 초음파로 세정한 후, 30 분 동안 UV를 조사하고 이후 오존 처리를 실시하였다. 그 후, 600Å 두께로2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine)를 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하고, 다음으로 300Å 두께로 실시예 화합물 1 을 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
정공 수송층 상에 청색 형광 호스트 DNA(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracene) 와 DPAVBi(4,4'-bis[2-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl)을 98:2의 비율로 공증착하여 두께 300Å의 발광층을 형성하였다.
발광층 상에 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 로 두께 300Å의 전자 수송층을 형성하고, 다음으로 LiF 10Å를 증착하여 전자 주입층을 형성하였다. 전자 주입층 상에 알루미늄(Al)으로 두께 3000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예 및 비교예의 발광 소자 제작에 사용된 화합물들은 아래에 개시하였다.
Figure pat00301
(실시예 2)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 6을　이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 3)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층　형성시 상기 실시예 화합물 1 대신 화합물 15를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 4)
상기 실시예 1과 비교하여,　정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 28을　이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 5)
　상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 36을　이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 6)
　상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 43을　이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 7)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 49를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 8)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 145를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 9)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 707을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 10)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 851을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 11)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 865를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 12)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 868을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 13)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 803을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 14)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 808을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 15)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 869을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 16)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 876 을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 17)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 995를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 18)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 996을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 19)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 1024를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 20)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 1035를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 21)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 1044를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 22)
상기 실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 1059를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 23)
코닝(Corning) 15Ω/cm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올 및 초순수로 세척하고 5분동안 초음파로 세정한 후, 30 분 동안 UV를 조사하고 이후 오존 처리를 실시하였다. 그 후, 600Å 두께로2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine)를 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
정공 주입층 상에 100~400 Å 두께로 실시예 화합물 1을 진공 증착하여 제1 정공 수송층을 형성하고, 제1 정공 수송층 상에 100~400 Å 두께로 실시예 화합물 A13을 진공 증착하여 제2 정공 수송층을 형성하고, 제2 정공 수송층 상에 100~400 Å 두께로 실시예 화합물 1을 진공 증착하여 제3 정공 수송층을 형성하였다.
정공 수송층 상에 청색 형광 호스트 DNA(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracene) 와 DPAVBi(4,4'-bis[2-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl)을 98:2의 비율로 공증착하여 두께 300Å의 발광층을 형성하였다.
발광층 상에 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 로 두께 300Å의 전자 수송층을 형성하고, 다음으로 LiF 10Å를 증착하여 전자 주입층을 형성하였다. 전자 주입층 상에 알루미늄(Al)으로 두께 3000Å의 제2 전극을 형성하였다.
실시예 및 비교예의 발광 소자 제작에 사용된 화합물들은 아래에 개시하였다.
(실시예 24)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 6을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 25)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 873을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 26)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 876을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 27)
실시예 23과 비교하여, 제1　정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 877을 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A25를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 28)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 880을 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A25를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다
(실시예 29)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 881을 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A25를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 30)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 884를 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A25를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 31)
실시예 23과 비교하여, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A33을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 32)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 6을 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A33을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 33)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 995를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(실시예 34)
실시예 23과 비교하여, 제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 실시예 화합물 995를 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 A13 대신 실시예 화합물 A25를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 1)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C1를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 2)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C2를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 3)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C4를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 4)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C5를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 5)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C7을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 6)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C8을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 7)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C9을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 8)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C10을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 9)
실시예 1과 비교하여, 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C11을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 10)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C3을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 11)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C4를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 12)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C5를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 13)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C6을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(비교예 14)
실시예 23과 비교하여,　제1 정공 수송층과 제3 정공 수송층　형성시 실시예 화합물 1 대신 비교예 화합물 C4을 이용하고, 제2 정공 수송층 형성시 실시예 화합물 197 대신 실시예 화합물 217을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 23과 동일하게 하여 발광 소자를 제작했다.
(발광 소자의 특성 평가)
표 1에서는 실시예 1 내지 실시예 22, 및 비교예 1 내지 비교예 9에 대한 발광 소자의 평가 결과를 나타내고, 표 2에서는 실시예 23 내지 실시예 34, 및 비교예 10 내지 비교예 14에 대한 발광 소자의 평가 결과를 나타내었다. 표 1 및 표 2에서는 제작된 발광 소자의 휘도, 발광 효율 및 반감수명을 나타내었다.
표 1 및 표 2에 나타낸 실시예 및 비교예에 대한 특성 평가 결과에서 전압 및 전류 밀도는 V7000 OLED IVL Test System, (Polaronix)를 이용하여 측정하였다. 발광 효율은 전류 밀도 50 mA/cm2- 에서 측정한 효율 값을 나타내었다. 반감 수명은 전류 밀도 100mA/cm2- 에서 측정한 반감 수명 값을 나타내었다.
　소자
작성예		 정공 수송층
물질		 구동전압
(V)		 전류밀도
(㎃/㎠)		 휘도
(cd/㎡)		 효율
(cd/A)		 발광색 반감수명
(hr @100㎃/㎠)
실시예 1 화합물 1 4.75 50 3500 7.0 청색 550
실시예 2 화합물 6 4.61 50 3450 6.9 청색 545
실시예 3 화합물 15 4.61 50 3440 6.88 청색 575
실시예 4 화합물 28 4.50 50 3400 6.8 청색 530
실시예 5 화합물 36 4.79 50 3500 7 청색 540
실시예 6 화합물 43 4.88 50 3405 6.81 청색 520
실시예 7 화합물 49 4.91 50 3440 6.88 청색 545
실시예 8 화합물 145 4.38 50 3485 6.97 청색 535
실시예 9 화합물 707 4.60 50 3485 6.97 청색 545
실시예 10 화합물 851 4.44 50 3420 6.84 청색 535
실시예 11 화합물
865		 4.32 50 3775 7.55 청색 520
실시예 12 화합물
868 		4.83 50 3560 7.12 청색 510
실시예 13 화합물 803 4.85 50 3610 7.22 청색 510
실시예 14 화합물
808		 4.81 50 3765 7.53 청색 555
실시예 15 화합물 869 4.80 50 3545 7.09 청색 540
실시예 16 화합물 872 4.80 50 3335 6.67 청색 560
실시예 17 화합물 995 4.75 50 3075 6.15 청색 520
실시예 18 화합물 996 4.72 50 3060 6.12 청색 510
실시예 19 화합물 1024 4.75 50 3010 6.02 청색 560
실시예 20 화합물 1035 4.73 50 2965 5.93 청색 615
실시예 21 화합물 1044 4.72 50 3045 6.09 청색 570
실시예 22 화합물 1059 4.72 50 3115 6.23 청색 500
비교예 1 비교예 화합물 C1 7.01 50 2645 5.29 청색 258
비교예 2 비교예 화합물 C2 6.59 50 2805 5.61 청색 335
비교예 3 비교예 화합물 C4 6.42 50 2770 5.54 청색 305
비교예 4 비교예 화합물 C5 6.78 50 2825 5.65 청색 340
비교예5 비교예 화합물C7 6.7 50 2800 5.6 청색 300
비교예6 비교예 화합물C8 6.8 50 2845 5.69 청색 360
비교예7 비교예 화합물C9 6.5 50 2760 5.52 청색 355
비교예8 비교예 화합물C10 6.3 50 3005 6.01 청색 380
비교예9 비교예 화합물C11 7.3 50 2895 5.79 청색 370
표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아민 화합물을 정공 수송층 재료로 사용한 발광 소자의 실시예들의 경우 비교예와 비교하여 동일한 청색 광을 발광하면서, 낮은 구동 전압 값을 나타내며, 상대적으로 높은 휘도, 발광 효율과 소자 수명을 나타내는 것을 알 수 있다. 실시예 화합물들의 경우 아민기의 질소 원자에 결합된 제1 축합환을 포함하고, 또한 분자 구조 내에 각각 아다만틸기, 사이클로헥실기, 바이사이클로헵타닐기, 바이사이클로옥타닐기, 및 트리페닐실릴기 중 선택되는 치환기인 제1 치환기 및 제 2치환기를 필수로 포함하는 구조를 가진다. 상기 제1 치환기 및 제2 치환기는 각각 링커를 통해 아민기의 질소 원자와 연결되고, 상기 링커는 아민기의 공액 구조를 확장하는 치환 또는 비치환된 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 아릴렌기일 수 있다. 또한, 실시예 화합물들의 경우 제1 축합환에 연결된 아민기 이외에 치환기로 아릴기 또는 헤테로 아릴기인 제3 치환기를 적어도 하나 이상 포함하는 구조를 가지거나, 제1 치환기 및 제2 치환기 중 적어도 하나가 바이사이클로헵타닐기인 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조를 가지는 일 실시예의 아민 화합물은 높은 열적 특성을 나타내면서도 정공 수송능이 향상되어 발광 소자의 적용되는 경우 발광 소자의 발광 효율 향상 및 장수명화를 구현할 수 있다. 특히, 일 실시예의 발광 소자는 일 실시예의 아민 화합물을 발광 소자의 정공 수송층 재료로 포함함으로써, 발광 소자의 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
비교예 1에 포함된 비교예 화합물 C1의 경우, 아민기에 치환된 제1 축합환을 포함하지 않으며, 아다만틸기, 사이클로헥실기, 바이사이클로헵타닐기, 바이사이클로옥타닐기, 및 트리페닐실릴기 중 적어도 하나의 치환기를 포함하지 않아, 실시예 화합물들에 비해 발광 소자에 적용되었을 때 휘도 및 발광 효율이 감소하며, 반감수명이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
비교예 2에 포함된 비교예 화합물 C2의 경우 아민기에 플루오레닐기가 결합되고, 아다만틸기를 치환기로 포함하는 구조를 가지나, 아민기 이외에 플루오레닐기에 추가로 연결된 치환기를 포함하지 않아 실시예 화합물들에 비해 정공 수송성 및 분자 안정성이 저하되어 발광 소자에 적용되었을 때 휘도 및 발광 효율이 저하되고, 반감수명이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
실시예 2 및 5와, 비교예 3 및 4를 비교하면, 비교예 3 및 4에 포함된 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5에서는 아민기에 플루오레닐기가 결합되는 구조를 가지고, 사이클로헥실기, 아다만틸기, 또는 바이사이클로헵타닐기를 치환기로 포함하는 구조를 가지나, 발광 효율이 감소되고, 반감 수명이 감소된 것을 확인할 수 있다. 이는, 비교예 화합물 C4 및 비교예 화합물 C5의 경우 아민기 이외에 플루오레닐기에 추가로 연결된 치환기를 포함하지 않아 실시예 화합물들에 비하여 분자 안정성이 떨어지고, 발광 소자에 적용되었을 때 실시예들에 비하여 내열성 및 전하 수송 특성이 저하되어 나타나는 결과라 판단된다.
비교예 5에 포함된 비교예 화합물 C7은 플루오렌 코어에 아민기가 연결된 구조를 포함하나, 아민기에 연결된 치환기로 본 제안 발명에서 나타내는 제1 치환기 및 제2 치환기를 포함하지 않아, 실시예와 비교해 발광 효율 및 소자 수명이 모두 감소한 것을 확인할 수 있다.
비교예 6에 포함된 비교예 화합물 C8은 플루오렌 코어를 포함하지 않는 화합물로, 실시예 화합물들에 비해 분자 안정성이 충분하지 않아, 실시예와 비교해 발광 효율 및 소자 수명이 모두 저하된 것을 확인할 수 있다.
비교예 7에 포함된 비교예 화합물 C9는 사이클로헥실기가 아민기에 직접 결합된 화합물이며, 이에 따라 분자 안정성이 부족하여, 실시예와 비교해 발광 효율 및 소자 수명이 모두 저하되었다.
비교예 8에 포함된 비교예 화합물 C10은 플루오렌 코어에 아민기가 연결된 구조를 포함하나, 아민기에 연결된 치환기로 하나의 아다만틸기를 포함하여, 실시예와 비교예 발광 효율 및 소자 수명이 모두 저하된 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예의 아민 화합물들의 경우 아민기에 연결된 제1 치환기 및 제2 치환기를 모두 포함하여 개선된 발광 효율 및 수명 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 비교예 화합물 8의 경우 플루오렌 코어에 사이클로헥실기가 연결된 구조를 가지나, 이러한 구조로는 파이-공액이 신장되기 어려워 구동 중에 분자 안정성이 저하되어 발광 효율 및 소자 수명 특성이 저하된다.
비교예 9에 포함된 비교예 화합물 C11은 플루오렌 코어에 아민기가 연결된 구조를 포함하나, 아민기에 연결된 치환기로 두 개의 아다만틸기를 포함하여 실시예와 비교해 발광 효율 및 소자 수명이 모두 감소한 것을 확인할 수 있다.
소자
작성예		 제1 정공 수송층 제2 정공 수송층 제3 정공 수송층 구동
전압
(V)		 전류
밀도
(㎃/㎠)		 휘도
(cd/㎡)		 효율
(cd/A)		 발광색 반감수명
(hr)
실시예 23 화합물 1 화합물 A13 화합물 1 4.56 50 3300 6.60 청색 615
실시예 24 화합물 6 화합물 A13 화합물 6 4.63 50 3300 6.85 청색 630
실시예 25 화합물 873 화합물 A13 화합물 873 4.69 50 3300 7.00 청색 620
실시예 26 화합물 876 화합물 A13 화합물 876 4.69 50 3300 6.95 청색 640
실시예 27 화합물 877 화합물 A25 화합물 877 4.59 50 3270 6.54 청색 610
실시예 28 화합물 880 화합물 A25 화합물 880 4.62 50 3270 6.75 청색 625
실시예 29 화합물 881 화합물 A25 화합물 881 4.66 50 3270 6.50 청색 635
실시예 30 화합물 884 화합물 A25 화합물 884 4.66 50 3270 6.84 청색 630
실시예 31 화합물1 화합물
A33		 화합물
1		 4.3 50 3495 6.99 청색 685
실시예 32 화합물6 화합물
A33		 화합물
6		 4.5 50 3490 6.98 청색 675
실시예 33 화합물 995 화합물 A13 화합물 995 4.72 50 3300 6.60 청색 580
실시예 34 화합물 995 화합물 A25 화합물 995 4.72 50 3270 6.54 청색 520
비교예 10 비교예 화합물 C3 화합물 A13 비교예 화합물 C3 5.66 50 3002 6.00 청색 450
비교예 11 비교예 화합물 C4 화합물 A13 비교예 화합물 C4 5.30 50 2880 5.76 청색 385
비교예 12 비교예 화합물 C5 화합물 A13 비교예 화합물 C5 5.49 50 2925 5.85 청색 390
비교예 13 비교예 화합물 C6 화합물 A13 비교예 화합물 C5 5.60 50 3000 6.00 청색 450
비교예14 비교예 화합물
C4		 화합물
A33		 비교예 화합물
C4		 5.6 50 3000 6.00 청색 305
표 1 및 2의 결과를 참조하면, 복수 개의 정공 수송층을 포함하는 실시예들의 경우 비교예와 비교하여 발광 효율 또는 소자 수명에 있어서 개선된 소자 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 발광 소자의 발광 효율 특성은 복수의 정공 수송층을 포함하는 실시예 23 내지 34들에 있어서 하나의 정공 수송층을 포함하는 실시예 1 내지 22의 실시예들과 비교하여 발광 효율 및 소자 수명이 향상됨을 확인할 수 있다. 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
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 (30)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 E-1로 표시되는 화합물을 포함하는 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00302

    상기 화학식 1에서,
    Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고,
    La는 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 헤테로 아릴렌기이고,
    C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기이고,
    C1 및 C2가 모두 치환 또는 비치환된 아다만틸기인 경우는 제외하고,
    M은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 어느 하나로 표시되고,
    [화학식 1-a]
    Figure pat00303

    [화학식 1-b]
    Figure pat00304

    [화학식 1-c]
    Figure pat00305

    상기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c에서,
    Z는 NR4, O, 또는 S이고,
    Ra 내지 Rl, 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이고,
    화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl 중 하나는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    화학식 1-a 및 화학식 1-c에서,
    Figure pat00306
    는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    상기 화학식 1에서 M이 상기 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 상기 화학식 1에서 C1 및 C2 중 적어도 하나는 바이사이클로헵타닐기이고,
    n1은 0 이상 4 이하의 정수이고,
    n2는 0 이상 3 이하의 정수이고,
    n3은 0 이상 7 이하의 정수이다:
    [화학식 E-1]
    Figure pat00307

    상기 화학식 E-1에서,
    R31 내지 R40은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 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 결합하여 고리를 형성하고,
    c 및 d는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 모노아민 화합물인 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00308

    [화학식 2-2]
    Figure pat00309

    [화학식 2-3]
    Figure pat00310

    [화학식 2-4]
    Figure pat00311

    [화학식 2-5]
    Figure pat00312

    [화학식 2-6]
    Figure pat00313

    [화학식 2-7]
    Figure pat00314

    [화학식 2-8]
    Figure pat00315

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서,
    Ra1 내지 Ra12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m1, m2, m6, 및 m8은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    m3 및 m4는 각각 독립적으로 0 이상 7 이하의 정수이고,
    m5, m7, m9, 및 m11은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m10 및 m12는 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이고,
    Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일하다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00316

    [화학식 3-2]
    Figure pat00317

    상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서,
    Rb1 내지 Rb4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m13 내지 m16은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일하다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 4-1]
    Figure pat00318

    [화학식 4-2]
    Figure pat00319

    [화학식 4-3]
    Figure pat00320

    [화학식 4-4]
    Figure pat00321

    [화학식 4-5]
    Figure pat00322

    [화학식 4-6]
    Figure pat00323

    [화학식 4-7]
    Figure pat00324

    [화학식 4-8]
    Figure pat00325

    [화학식 4-9]
    Figure pat00326

    [화학식 4-10]
    Figure pat00327

    [화학식 4-11]
    Figure pat00328

    [화학식 4-12]
    Figure pat00329

    [화학식 4-13]
    Figure pat00330

    [화학식 4-14]
    Figure pat00331

    [화학식 4-15]
    Figure pat00332

    상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-15에서,
    R1-1 및 R1-2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이고,
    R1, R2, Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일하다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00333

    [화학식 5-2]
    Figure pat00334

    [화학식 5-3]
    Figure pat00335

    상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서,
    Rc1 내지 Rc7는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m21 내지 m26은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m27은 0 이상 6 이하의 정수이고,
    M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 6-1]
    Figure pat00336

    [화학식 6-2]
    Figure pat00337

    [화학식 6-3]
    Figure pat00338

    [화학식 6-4]
    Figure pat00339

    [화학식 6-5]
    Figure pat00340

    [화학식 6-6]
    Figure pat00341

    [화학식 6-7]
    Figure pat00342

    [화학식 6-8]
    Figure pat00343

    상기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서,
    Rd1 내지 Rd7은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m31 내지 m36은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m37은 0 이상 6 이하의 정수이고,
    M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 C1 및 C2는 각각 독립적으로 하기 화학식 7-1 내지 화학식 7-8 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 7-1]
    Figure pat00344

    [화학식 7-2]
    Figure pat00345

    [화학식 7-3]
    Figure pat00346

    [화학식 7-4]
    Figure pat00347

    [화학식 7-5]
    Figure pat00348

    [화학식 7-6]
    Figure pat00349

    [화학식 7-7]
    Figure pat00350

    [화학식 7-8]
    Figure pat00351

    상기 화학식 7-1 내지 화학식 7-8에서,
    Re1 내지 Re10은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m41 내지 m43은 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이고,
    m44 및 m45는 각각 독립적으로 0 이상 13 이하의 정수이고,
    m46 및 m47은 각각 독립적으로 0 이상 15 이하의 정수이고,
    m48 내지 m50은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 8-1]
    Figure pat00352

    [화학식 8-2]
    Figure pat00353

    [화학식 8-3]
    Figure pat00354

    [화학식 8-4]
    Figure pat00355

    [화학식 8-5]
    Figure pat00356

    상기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서,
    C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기이고,
    Ar1, Ar2, La, C1, C2, 및 Rc 내지 Rl은 상기 화학식 1 및 화학식 1-b에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 9-1]
    Figure pat00357

    [화학식 9-2]
    Figure pat00358

    [화학식 9-3]
    Figure pat00359

    [화학식 9-4]
    Figure pat00360

    상기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서,
    C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기이고,
    Z, R3, Ar1, Ar2, La, n3, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-c에서 정의한 바와 동일하다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 아민 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 발광 소자:
    [화합물군 1]
    Figure pat00361

    Figure pat00362

    Figure pat00363

    Figure pat00364

    Figure pat00365

    Figure pat00366

    Figure pat00367

    Figure pat00368

    Figure pat00369

    Figure pat00370

    Figure pat00371

    Figure pat00372

    Figure pat00373

    Figure pat00374

    Figure pat00375

    Figure pat00376

    Figure pat00377

    Figure pat00378

    Figure pat00379

    Figure pat00380

    Figure pat00381

    Figure pat00382

    Figure pat00383

    Figure pat00384

    Figure pat00385

    Figure pat00386

    Figure pat00387

    Figure pat00388

    Figure pat00389

    Figure pat00390

    Figure pat00391

    Figure pat00392

    Figure pat00393

    Figure pat00394

    Figure pat00395

    Figure pat00396

    Figure pat00397

    Figure pat00398

    Figure pat00399

    Figure pat00400

    Figure pat00401

    Figure pat00402

    Figure pat00403

    Figure pat00404

    Figure pat00405

    Figure pat00406

    Figure pat00407

    Figure pat00408

    Figure pat00409

    Figure pat00410

    Figure pat00411

    Figure pat00412

    Figure pat00413

    Figure pat00414

    Figure pat00415

    Figure pat00416

    Figure pat00417

    Figure pat00418
    .
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 E-1는 하기 화합물 E1 내지 화합물 E19 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    Figure pat00419

    Figure pat00420

    Figure pat00421

    Figure pat00422

    Figure pat00423

    Figure pat00424

    Figure pat00425
    .
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역은 하기 화학식 ET-1로 표시되는 화합물을 포함하는 발광 소자:
    [화학식 ET-1]
    Figure pat00426

    상기 화학식 ET-1에서,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고 나머지는 CRa이고,
    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 헤테로아릴기이고,
    Ar1 내지 Ar3은 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 있고,
    a 내지 c는 각각 독립적으로 0 내지 10 이하의 정수이고,
    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 헤테로아릴렌기이다.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기능층은 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 제1 정공 수송층, 상기 제1 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 제2 정공 수송층, 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 포함하고,
    상기 제1 정공 수송층은 상기 아민 화합물을 포함하는 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기능층은 상기 제2 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 제3 정공 수송층을 더 포함하고,
    상기 제3 정공 수송층은 상기 아민 화합물을 포함하는 발광 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송층은 하기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물을 포함하는 발광 소자:
    [화학식 10]
    Figure pat00427

    상기 화학식 10에서,
    L1은 직접결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고,
    R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 이상 10 이하의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성하고,
    n11 및 n14는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    n12 및 n13은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이다.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화학식 11-1 또는 화학식 11-2로 표시되는 발광 소자:
    [화학식 11-1]
    Figure pat00428

    [화학식 11-2]
    Figure pat00429

    상기 화학식 11-1 및 화학식 11-2에서, L1, R11 내지 R14, R15 내지 R18, 및 n11 내지 n14는 상기 화학식 10에서 정의한 바와 동일하다.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 화학식 10으로 표시되는 아민 유도체 화합물은 하기 화합물군 2에 표시된 화합물 중 어느 하나로 표시되는 발광 소자:
    [화합물군 2]
    Figure pat00430

    Figure pat00431
    .
  19. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기능층은 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송층, 상기 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 보조층을 포함하고,
    상기 정공 수송 보조층은 상기 아민 화합물을 포함하는 발광 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 정공 수송 보조층은
    상기 정공 수송층 상에 배치된 제1 정공 수송 보조층; 및
    상기 제1 정공 수송 보조층 상에 배치된 제2 정공 수송 보조층을 포함하고,
    상기 제1 정공 수송 보조층은 상기 아민 화합물을 포함하는 발광 소자.
  21. 제20항에 있어서,
    450 nm 이상 700 nm 이하 파장범위에서 상기 제1 정공 수송 보조층의 굴절률은 1.55 이상 1.80 이하이고,
    450 nm 이상 700 nm 이하 파장범위에서 상기 제2 정공 수송 보조층의 굴절률은 1.65 이상 1.90 이하인 발광 소자.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송 보조층의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 절댓값은 상기 제1 정공 수송 보조층의 HOMO 에너지 준위의 절댓값보다 큰 발광 소자.
  23. 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00432

    상기 화학식 1에서,
    Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고,
    La는 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 헤테로 아릴렌기이고,
    C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기이고,
    C1 및 C2가 모두 치환 또는 비치환된 아다만틸기인 경우는 제외하고,
    M은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 어느 하나로 표시되고,
    [화학식 1-a]
    Figure pat00433

    [화학식 1-b]
    Figure pat00434

    [화학식 1-c]
    Figure pat00435

    상기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c에서,
    Z는 NR4, O, 또는 S이고,
    Ra 내지 Rl, 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이고,
    화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl 중 하나는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    화학식 1-a 및 화학식 1-c에서,
    Figure pat00436
    는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    상기 M이 상기 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 상기 화학식 1에서 C1 및 C2 중 적어도 하나는 바이사이클로헵타닐기이고,
    n1은 0 이상 4 이하의 정수이고,
    n2는 0 이상 3 이하의 정수이고,
    n3은 0 이상 7 이하의 정수이다.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00437

    [화학식 2-2]
    Figure pat00438

    [화학식 2-3]
    Figure pat00439

    [화학식 2-4]
    Figure pat00440

    [화학식 2-5]
    Figure pat00441

    [화학식 2-6]
    Figure pat00442

    [화학식 2-7]
    Figure pat00443

    [화학식 2-8]
    Figure pat00444

    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-8에서,
    Ra1 내지 Ra12는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m1, m2, m6, 및 m8은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    m3 및 m4는 각각 독립적으로 0 이상 7 이하의 정수이고,
    m5, m7, m9, 및 m11은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m10 및 m12는 각각 독립적으로 0 이상 11 이하의 정수이고,
    Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일하다.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00445

    [화학식 3-2]
    Figure pat00446

    상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서,
    Rb1 내지 Rb4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m13 내지 m16은 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수이고,
    Ra, Rb, Ar1, Ar2, C1 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-a에서 정의한 바와 동일하다.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00447

    [화학식 5-2]
    Figure pat00448

    [화학식 5-3]
    Figure pat00449

    상기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3에서,
    Rc1 내지 Rc7는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 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 헤테로 아릴기이고,
    m21 내지 m26은 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고,
    m27은 0 이상 6 이하의 정수이고,
    M, La, C1, 및 C2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 8-1]
    Figure pat00450

    [화학식 8-2]
    Figure pat00451

    [화학식 8-3]
    Figure pat00452

    [화학식 8-4]
    Figure pat00453

    [화학식 8-5]
    Figure pat00454

    상기 화학식 8-1 내지 화학식 8-5에서,
    C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기이고,
    Ar1, Ar2, La, C1, C2, 및 Rc 내지 Rl은 상기 화학식 1 및 화학식 1-b에서 정의한 바와 동일하다.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물은 하기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4 중 어느 하나로 표시되는 아민 화합물:
    [화학식 9-1]
    Figure pat00455

    [화학식 9-2]
    Figure pat00456

    [화학식 9-3]
    Figure pat00457

    [화학식 9-4]
    Figure pat00458

    상기 화학식 9-1 내지 화학식 9-4에서,
    C1 및 C2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기이고,
    Z, R3, Ar1, Ar2, La, n3, C1, 및 C2는 상기 화학식 1 및 화학식 1-c에서 정의한 바와 동일하다.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 아민 화합물은 하기 화합물군 1에 표시된 화합물들 중 선택되는 적어도 하나인 것인 아민 화합물:
    [화합물군 1]
    Figure pat00459

    Figure pat00460

    Figure pat00461

    Figure pat00462

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    Figure pat00512

    Figure pat00513

    Figure pat00514

    Figure pat00515

    Figure pat00516
    .
  30. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치된 회로층; 및
    상기 회로층 상에 배치되고 복수의 발광 소자들을 포함하는 표시 소자층; 을 포함하고,
    상기 발광 소자들 각각은
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 하기 화학식 1로 표시되는 아민 화합물을 포함하는 적어도 하나의 기능층; 을 포함하는 표시 장치:
    [화학식 1]
    Figure pat00517

    상기 화학식 1에서,
    Ar1 및 Ar2은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴렌기이고,
    La는 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 헤테로 아릴렌기이고,
    C1 및 C2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아다만틸기, 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로헵타닐기, 치환 또는 비치환된 바이사이클로옥타닐기, 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐실릴기이고,
    C1 및 C2가 모두 치환 또는 비치환된 아다만틸기인 경우는 제외하고,
    M은 하기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c 중 어느 하나로 표시되고,
    [화학식 1-a]
    Figure pat00518

    [화학식 1-b]
    Figure pat00519

    [화학식 1-c]
    Figure pat00520

    상기 화학식 1-a 내지 화학식 1-c에서,
    Z는 NR4, O, 또는 S이고,
    Ra 내지 Rl, 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 티오기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 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 헤테로 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하고,
    R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로 아릴기이고,
    화학식 1-b에서, Rc 내지 Rl 중 하나는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    화학식 1-a 및 화학식 1-c에서,
    Figure pat00521
    는 상기 화학식 1과 연결되는 부위이고,
    상기 화학식 1에서 M이 상기 화학식 1-b 또는 화학식 1-c로 표시되는 경우, 상기 화학식 1에서 C1 및 C2 중 적어도 하나는 바이사이클로헵타닐기이고,
    n1은 0 이상 4 이하의 정수이고,
    n2는 0 이상 3 이하의 정수이고,
    n3은 0 이상 7 이하의 정수이다.


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