KR102528301B1 - 전자 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치 및 조명 장치가 개시된다.

Description

전자 장치 및 조명 장치{Electronic apparatus and lightening apparatus}
페로브스카이트 화합물을 포함한 전자 장치 및 페로브스카이트 화합물을 포함한 조명 장치에 관한 것이다.
페로브스카이트 화합물은 CaTiO3의 결정 구조와 관련된 3차원 결정 구조를 갖는 물질의 통칭으로서, 다양한 전자 장치에 사용될 수 있다.
예를 들어 상기 페로브스카이트 화합물은 발광 장치의 발광 재료, 전극 재료, 감광성 재료, 흡광 재료 등으로 사용될 수 있다.
그러나, 종래의 페로브스카이트 화합물로는 고효율 및 장수명을 갖는 전자 장치 구현에 한계가 있으며, 특히 Pb2 + 양이온을 포함한 페로브스카이트 화합물은 환경에 악영향을 미칠 수 있다.
페로브스카이트 화합물을 포함하여 고품위를 구현한 전자 장치 및 조명 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 중간층;을 포함한 발광 소자를 포함하고, 상기 발광층이 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 (perovskite) 화합물을 포함한 전자 장치(electronic apparatus)가 제공된다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
상기 화학식 1 중
A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온(at least one monovalent organic-cation), 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)이고,
B1은 Sm2 + 이온이고,
B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함하고,
n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
다른 측면에 따르면, 제1기판; 유기 발광 소자; 및 상기 유기 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치하는 박막;을 포함하고, 상기 박막이 하기 페로브스카이트 화합물을 포함한 전자 장치가 제공된다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
상기 화학식 1 중
A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온, 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합이고,
B1은 Sm2 + 이온이고,
B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함하고,
n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
다른 측면에 따르면, 광원; 및 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 흡수된 광과 상이한 파장 대역의 광을 방출하는 광변환층;을 포함하고, 상기 광변환층이 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 화합물을 포함한, 조명 장치가 제공된다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
상기 화학식 1 중
A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온, 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합이고,
B1은 Sm2 + 이온이고,
B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함하고,
n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 박막을 포함한 전자 장치는 고효율 및/또는 장수명을 가질 수 있다. 상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 광변한층을 포함한 조명 장치는 높은 색재현율을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 내지 6는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 확대하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8 및 9은 본 발명의 일 구현예를 따르는 조명 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 명세서 중 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
본 명세서 중 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서 중 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
일 구현예에 따른 전자 장치 또는 조명 장치에 포함된 페로브스카이트 화합물은 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
본 명세서에서, 페로브스카이트 화합물은, 페로브스카이트 결정 구조 형태를 갖는 화합물을 의미한다. 상기 페로브스카이트 결정 구조는 CaTiO3의 결정 구조와 관련된 3차원 결정 구조를 의미한다.
상기 화학식 1 내지 4 중 A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온(at least one monovalent organic-cation), 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)일 수 있다.
예를 들어, 상기 A는 i) 1종의 1가 유기-양이온이거나, ii) 1종의 1가 무기-양이온이거나, iii) 서로 상이한 2종 이상의 1가 유기-양이온의 조합이거나, iv) 서로 상이한 2종 이상의 1가 무기-양이온의 조합이거나, 또는 v) 1가 유기-양이온과 1가-무기-양이온의 조합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 A는 (R1R2R3C)+, (R1R2R3R4N)+, (R1R2R3R4P)+, (R1R2R3R4As)+, (R1R2R3R4Sb)+, (R1R2N=C(R3)-NR4R5)+, 치환 또는 비치환된 시클로헵타트리에늄(cycloheptatrienium), 치환 또는 비치환된 함질소 5원환의 1가 양이온, 치환 또는 비치환된 함질소 6원환의 1가 양이온, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+ 또는 이의 임의의 조합이고,
상기 R1 내지 R5은 서로 독립적으로, 수소, 중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
상기 치환된 시클로헵타트리에늄, 상기 치환된 함질소 5원환의 1가 양이온 및 상기 치환된 함질소 6원환의 1가 양이온의 치환기 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 -N(Q3)(Q4) 중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
상기 "함질소 5원환" 및 "함질소 6원환"은 고리 구성 원자로서 적어도 하나의 N 및 적어도 하나의 C를 포함한 유기 시클릭 그룹을 의미한다. 예를 들어, 상기 "함질소 5원환"는, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 옥사졸, 피롤리딘, 피롤린, 피롤 또는 트리아졸일 수 있고, 상기 "함질소 6원환"은 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진 또는 피페리딘일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 A는, (R1R2R3C)+, (R1R2R3R4N)+, (R1R2R3R4P)+, (R1R2R3R4As)+, (R1R2R3R4Sb)+, (R1R2N=C(R3)-NR4R5)+, 치환 또는 비치환된 시클로헵타트리에늄, 치환 또는 비치환된 이미다졸륨(imidazolium), 치환 또는 비치환된 피리디늄(pyridinium), 치환 또는 비치환된 피리다지늄, 치환 또는 비치환된 피리미디늄, 치환 또는 비치환된 피라지늄, 치환 또는 비치환된 피라졸륨, 치환 또는 비치환된 티아졸륨, 치환 또는 비치환된 옥사졸륨, 치환 또는 비치환된 피페리디늄, 치환 또는 비치환된 피롤리디늄(pyrrolidinium), 치환 또는 비치환된 피롤리늄(pyrrolinium), 치환 또는 비치환된 피롤륨(pyrrolium) 및 치환 또는 비치환된 트리아졸륨, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+ 또는 이의 임의의 조합이고,
상기 R1 내지 R5는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I 및 히드록실기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 터페닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 터페닐기; 및
-N(Q1)(Q2);
중에서 선택되고,
상기 치환된 시클로헵타트리에늄, 상기 치환된 이미다졸륨, 상기 치환된 피리디늄, 상기 치환된 피리다지늄, 상기 치환된 피리미디늄, 상기 치환된 피라지늄, 상기 치환된 피라졸륨, 상기 치환된 티아졸륨, 상기 치환된 옥사졸륨, 상기 치환된 피페리디늄, 상기 치환된 피롤리디늄, 상기 치환된 피롤리늄, 상기 치환된 피롤륨 및 상기 치환된 트리아졸륨 중 적어도 하나는 서로 독립적으로,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I 및 히드록실기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 터페닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 터페닐기; 및
-N(Q3)(Q4);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 A는 (R1R2R3R4N)+, (R1R2R3R4P)+, (R1R2R3R4As)+, (R1R2R3R4Sb)+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+ 또는 이의 임의의 조합이고,
상기 R1 내지 R4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
상기 Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 A는 (R1R2R3R4N)+, K+, Rb+, Cs+ 또는 이의 임의의 조합이고,
상기 R1 내지 R4은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
상기 Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 A는 (NH4)+, (PH4)+, (AsH4)+, (SbH4)+, (NF4)+, (PF4)+, (NCl4)+, (PCl4)+, (CH3NH3)+, (CH3PH3)+, (CH3AsH3)+, (CH3SbH3)+, ((CH3)2NH2)+, ((CH3)2PH2)+, ((CH3)2AsH2)+, ((CH3)2SbH2)+, ((CH3)3NH)+, ((CH3)3PH)+, ((CH3)3AsH)+, ((CH3)3SbH)+, ((CH3CH2)NH3)+, ((CH3CH2)PH3)+, ((CH3CH2)AsH3)+, ((CH3CH2)SbH3)+, (CH2N2H4)+, (C7H7)+, (NH3OH)+, (NH3NH2)+, ((CH2)3NH2)+, (CH(NH2)2)+, (C3N2H5)+, (NC4H8)+, ((NH2)3C)+, K+, Rb+, Cs+ 또는 이의 임의의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 내지 4 중 B1은 Sm2 + 이온이다.
상기 화학식 1 내지 4 중 B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함한다.
예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 B2는 i) 1종의 2가 무기-양이온이거나, ii) 서로 상이한 2종 이상의 무기-양이온의 조합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 B2는 희토류 금속의 2가 양이온, 알칼리토 금속의 2가 양이온, 전이 금속의 2가 양이온, 후전이 금속의 2가 양이온 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 B2는 La2 +, Ce2 +, Pr2+, Nd2 +, Pm2 +, Eu2 +, Bi2 +, Ag2 +, Mn2 +, Sn2 +, Gd2 +, Tb2 +, Ho2 +, Er2 +, Tm2 +, Yb2 +, Lu2 +, Be2+, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 +, Ra2 + 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 B2는 희토류 금속의 2가 양이온, 알칼리토 금속의 2가 양이온 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 B2는 La2 +, Ce2 +, Pr2 +, Nd2 +, Pm2+, Eu2 +, Bi2 +, Ag2 +, Mn2 +, Sn2 +, Gd2 +, Tb2 +, Dy2 +, Ho2 +, Er2 +, Yb2 +, Lu2 +, Be2 +, Mg2 +, Ca2+, Sr2 +, Ba2 +, Ra2 + 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 B2는 Eu2 +, Bi2 +, Ag2 +, Mn2 +, Sn2+, Yb2 +일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, n1은 0 < n1 < 1을 만족하는 실수이다. 즉, 상기 화학식 1 중 n1은 0이 아니므로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +를 반드시 포함하고; 상기 화학식 1 중 n1이 1이 아니므로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +이 아닌 2가 유기-양이온을 반드시 포함한다.
상기 화학식 2 내지 4 중 n2는 0.01 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이다. 즉, 상기 화학식 1 중 n2는 0이 아니므로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +를 반드시 포함한다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 2 내지 4 중, n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 n2가 0이 아니므로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +를 반드시 포함하고; 상기 화학식 1 중 n2가 1이 아니므로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +이 아닌 2가 유기-양이온을 반드시 포함한다.
일 구현예를 따르면, 상기 화학식 1 중 n1은 0.01 < n1 < 1을 만족하는 실수이고, 상기 화학식 2 내지 4 중 n2는 0.01 < n2 < 1을 만족하는 실수이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 n1은 0 < n1 ≤ 0.6를 만족하는 실수, 예를 들면, 0.001 ≤ n1 ≤ 0.6를 만족하는 실수, 또 다른 예로서, 0.05 ≤ n1 ≤ 0.4를 만족하는 실수일 수 있다. 화학식 1 중 n1이 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 광전자 장치, 예를 들면, 상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 발광 소자는 가시 광선 영역의 광을 효과적으로 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2 내지 4 중 n2는 0 < n2 ≤ 0.6를 만족하는 실수, 예를 들면, 0.001 ≤ n2 ≤ 0.6를 만족하는 실수, 또 다른 예로서, 0.05 ≤ n2 ≤ 0.4를 만족하는 실수일 수 있다. 화학식 2 내지 4 중 n2가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 광전자 장치, 예를 들면, 상기 페로브스카이트 화합물을 채용한 발광 소자는 가시 광선 영역의 광을 효과적으로 방출할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 n1 및 n2의 범위를 조절함으로써, 상기 페로브스카이트 화합물로부터의 발광 컬러 조정이 가능할 수 있다.
예를 들어,
(i) 상기 n1이 0.01 < n1 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
상기 n1이 0.21 < n1 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
상기 n1이 0.41 < n1 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하고,
(ii) 상기 n2가 0.01 < n2 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
상기 n2가 0.21 < n2 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
상기 n2가 0.41 < n2 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예를 들어,
(i) 상기 n1이 0.01 < n1 < 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
상기 n1이 0.21 < n1 < 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
상기 n1이 0.41 < n1 < 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하고,
(ii) 상기 n2가 0.01 < n2 < 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
상기 n2가 0.21 < n2 < 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
상기 n2가 0.41 < n2 < 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 내지 4 중 X는 적어도 1종의 1가 음이온일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 X는 i) 1종의 1가 음이온이거나, 또는 ii) 서로 상이한 2종 이상의 1가 음이온의 조합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 X는 Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 적어도 1종의 할라이드 음이온일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 X는 i) Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 1종의 할라이드 음이온이거나, 또는 ii) Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 서로 상이한 2종 이상의 할라이드 음이온의 조합일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 X는 -I일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물은, 4eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 X로서 사용되는 i) 1종의 할라이드 음이온, 또는 ii) 서로 상이한 2종 이상의 할라이드 음이온의 조합을 조절함으로써, 상기 페로브스카이트 화합물의 에너지 밴드 갭 조정이 가능할 수 있다. 예를 들어, X가 I-인 경우에 비하여 X가 Br-인 경우에, 또는 X가 Br-인 경우에 비하여 X가 Cl-인 경우에 에너지 밴드 갭이 확장되어 단파장이 구현될 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물은 X로서 사용되는 1가 음이온의 종류에 따라 상기 평균 입경의 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 X로서 1가 할라이드 음이온을 사용할 경우에, 상기 할라이드 음이온을 I-, Br-, Cl- 등으로 변경함에 따라 에너지 밴드 갭을 조정하고, 발광 특성을 변경할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은
[CH3NH3][Sm][X]3, [CH3NH3][SmnSr(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnMg(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnCa(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnBa(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnEu(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnBi(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnAg(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnMn(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnSn(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnYb(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnTm(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnLa(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnCe(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnPr(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnNd(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnPm(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnGd(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnTb(1-n)][X]3, [CH3NH3][SmnHo(1-n)][X]3 및 [CH3NH3][SmnEr(1-n)][X]3;
[Cs][Sm][X]3, [Cs][SmnSr(1-n)][X]3, [Cs][SmnMg(1-n)][X]3, [Cs][SmnCa(1-n)][X]3, [Cs][SmnBa(1-n)][X]3, [Cs][SmnEu(1-n)][X]3, [Cs][SmnBi(1-n)][X]3, [Cs][SmnAg(1-n)][X]3, [Cs][SmnMn(1-n)][X]3, [Cs][SmnSn(1-n)][X]3, [Cs][SmnYb(1-n)][X]3, [Cs][SmnTm(1-n)][X]]3, [Cs][SmnLa(1-n)][X]3, [Cs][SmnCe(1-n)][X]3, [Cs][SmnPr(1-n)][X]3, [Cs][SmnNd(1-n)][X]3, [Cs][SmnPm(1-n)][X]3, [Cs][SmnGd(1-n)][X]3, [Cs][SmnTb(1-n)][X]3, [Cs][SmnHo(1-n)][X]3 및 [Cs][SmnEr(1-n)][X]3;
[Rb][Sm][X]3, [Rb][SmnSr(1-n)][X]3, [Rb][SmnMg(1-n)][X]3, [Rb][SmnCa(1-n)][X]3, [Rb][SmnBa(1-n)][X]3, [Rb][SmnEu(1-n)][X]3, [Rb][SmnBi(1-n)][X]3, [Rb][SmnAg(1-n)][X]3, [Rb][SmnMn(1-n)][X]3, [Rb][SmnSn(1-n)][X]3, [Rb][SmnYb(1-n)][X]3, [Rb][SmnTm(1-n)][X]3, [Rb][SmnLa(1-n)][X]3, [Rb][SmnCe(1-n)][X]3, [Rb][SmnPr(1-n)][X]3, [Rb][SmnNd(1-n)][X]3, [Rb][SmnPm(1-n)][X]3, [Rb][SmnGd(1-n)][X]3, [Rb][SmnTb(1-n)][X]3, [Rb][SmnHo(1-n)][X]3 및 [Rb][SmnEr(1-n)][X]3; 및
[K][Sm][X]3, [K][SmnSr(1-n)][X]3, [K][SmnMg(1-n)][X]3, [K][SmnCa(1-n)][X]3, [K][SmnBa(1-n)][X]3, [K][SmnEu(1-n)][X]3, [K][SmnBi(1-n)][X]3, [K][SmnAg(1-n)][X]3, [K][SmnMn(1-n)][X]3, [K][SmnSn(1-n)][X]3, [K][SmnYb(1-n)][X]3, [K][SmnTm(1-n)][X]3, [K][SmnLa(1-n)][X]3, [K][SmnCe(1-n)][X]3, [K][SmnPr(1-n)][X]3, [K][SmnNd(1-n)][X]3, [K][SmnPm(1-n)][X]3, [K][SmnGd(1-n)][X]3, [K][SmnTb(1-n)][X]3, [K][SmnHo(1-n)][X]3 및 [K][SmnEr(1-n)][X]3;
중에서 선택될 수 있고, n은 0 < n < 1을 만족하는 실수이고, 다만 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 페로브스카이트 화합물은
[CH3NH3]2[Sm][X]4, [CH3NH3]2[SmnSr(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnMg(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnCa(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnBa(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnEu(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnBi(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnAg(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnMn(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnSn(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnYb(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnTm(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnLa(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnCe(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnPr(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnNd(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnPm(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnGd(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnTb(1-n)][X]4, [CH3NH3]2[SmnHo(1-n)][X]4 및 [CH3NH3]2[SmnEr(1-n)][X]4;
[Cs]2[Sm][X]4, [Cs]2[SmnSr(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnMg(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnCa(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnBa(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnEu(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnBi(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnAg(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnMn(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnSn(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnYb(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnTm(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnLa(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnCe(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnPr(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnNd(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnPm(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnGd(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnTb(1-n)][X]4, [Cs]2[SmnHo(1-n)][X]4 및 [Cs]2[SmnEr(1-n)][X]4;
[Rb]2[Sm][X]4, [Rb]2[SmnSr(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnMg(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnCa(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnBa(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnEu(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnBi(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnAg(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnMn(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnYb(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnTm(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnLa(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnCe(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnPr(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnNd(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnPm(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnGd(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnTb(1-n)][X]4, [Rb]2[SmnHo(1-n)][X]4 및 [Rb]2[SmnEr(1-n)][X]4; 및
[K]2[Sm][X]4, [K]2[SmnSr(1-n)][X]4, [K]2[SmnMg(1-n)][X]4, [K]2[SmnCa(1-n)][X]4, [K]2[SmnBa(1-n)][X]4, [K]2[SmnEu(1-n)][X]4, [K]2[SmnBi(1-n)][X]4, [K]2[SmnAg(1-n)][X]4, [K]2[SmnMn(1-n)][X]4, [K]2[SmnSn(1-n)][X]4, [K]2[SmnYb(1-n)][X]4, [K]2[SmnTm(1-n)][X]4, [K]2[SmnLa(1-n)][X]4, [K]2[SmnCe(1-n)][X]4, [K]2[SmnPr(1-n)][X]4, [K]2[SmnNd(1-n)][X]4, [K]2[SmnPm(1-n)][X]4, [K]2[SmnGd(1-n)][X]4, [K]2[SmnTb(1-n)][X]4, [K]2[SmnHo(1-n)][X]4 및 [K]2[SmnEr(1-n)][X]4;
중에서 선택될 수 있고, n은 0 < n < 1을 만족하는 실수이고, 다만 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 3로 표시되는 페로브스카이트 화합물은
[CH3NH3]3[Sm]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnSr(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnMg(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnCa(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnBa(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnEu(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnBi(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnAg(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnMn(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnSn(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnYb(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnTm(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnLa(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnCe(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnPr(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnNd(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnPm(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnGd(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnTb(1-n)]2[X]7, [CH3NH3]3[SmnHo(1-n)]2[X]7 및 [CH3NH3]3[SmnEr(1-n)]2[X]7;
[Cs]3[Sm]2[X]7, [Cs]3[SmnSr(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnMg(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnCa(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnBa(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnEu(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnBi(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnAg(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnMn(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnSn(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnYb(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnTm(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnLa(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnCe(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnPr(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnNd(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnPm(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnGd(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnTb(1-n)]2[X]7, [Cs]3[SmnHo(1-n)]2[X]7 및 [Cs]3[SmnEr(1-n)]2[X]7;
[Rb]3[Sm]2[X]7, [Rb]3[SmnSr(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnMg(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnCa(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnBa(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnEu(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnBi(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnAg(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnMn(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnSn(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnYb(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnTm(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnLa(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnCe(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnPr(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnNd(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnPm(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnGd(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnTb(1-n)]2[X]7, [Rb]3[SmnHo(1-n)]2[X]7 및 [Rb]3[SmnEr(1-n)]2[X]7; 및
[K]3[Sm]2[X]7, [K]3[SmnSr(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnMg(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnCa(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnBa(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnEu(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnBi(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnAg(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnMn(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnSn(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnYb(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnTm(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnLa(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnCe(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnPr(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnNd(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnPm(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnGd(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnTb(1-n)]2[X]7, [K]3[SmnHo(1-n)]2[X]7 및 [K]3[SmnEr(1-n)]2[X]7;
중에서 선택될 수 있고, n은 0 < n < 1을 만족하는 실수이고, 다만 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 페로브스카이트 화합물은
[CH3NH3]4[Sm]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnSr(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnMg(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnCa(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnBa(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnEu(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnBi(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnAg(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnMn(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnSn(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnYb(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnTm(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnLa(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnCe(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnPr(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnNd(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnPm(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnGd(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnTb(1-n)]3[X]10, [CH3NH3]4[SmnHo(1-n)]3[X]10 및 [CH3NH3]4[SmnEr(1-n)]3[X]10;
[Cs]4[Sm]3[X]10, [Cs]4[SmnSr(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnMg(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnCa(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnBa(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnEu(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnBi(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnAg(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnMn(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnSn(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnYb(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnTm(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnLa(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnCe(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnPr(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnNd(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnPm(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnGd(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnTb(1-n)]3[X]10, [Cs]4[SmnHo(1-n)]3[X]10 및 [Cs]4[SmnEr(1-n)]3[X]10;
[Rb]4[Sm]3[X]10, [Rb]4[SmnSr(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnMg(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnCa(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnBa(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnEu(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnBi(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnAg(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnMn(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnSn(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnYb(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnTm(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnLa(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnCe(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnPr(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnNd(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnPm(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnGd(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnTb(1-n)]3[X]10, [Rb]4[SmnHo(1-n)]3[X]10 및 [Rb]4[SmnEr(1-n)]3[X]10; 및
[K]4[Sm]3[X]10, [K]4[SmnSr(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnMg(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnCa(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnBa(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnEu(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnBi(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnAg(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnMn(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnSn(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnYb(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnTm(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnLa(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnCe(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnPr(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnNd(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnPm(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnGd(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnTb(1-n)]3[X]10, [K]4[SmnHo(1-n)]3[X]10 및 [K]4[SmnEr(1-n)]3[X]10;
중에서 선택될 수 있고, n은 0 < n < 1을 만족하는 실수이고, 다만 이에 한정되지 않는다.
일 구현예에 따르면, 상기 페로브스카이트 화합물은 나노 입자, 나노 와이어, 나노 레이어, 다층 나노 레이어, 마이크로 입자, 마이크로 와이어, 마이크로 레이어 또는 다층 마이크로 레이어의 형태일 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물의 형태나 사이즈를 조절함으로써, 또한 상기 페로브스카이트의 에너지 밴드 갭 및 최대 발광 파장의 조정이 가능할 수 있다.예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 i) 평균 입경이 제어되거나, ii) 조성비가 제어됨으로써 상기 페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장이 다양하게 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 A, B1, B2 및 X 중 어느 하나의 종류(즉, 입경) 및 조성비를 각각 제어하여 최대 발광 파장을 제어할 수 있다. 일 구현예를 들어, 상기 A, B1, B2 및 X 중, A 및 X의 종류 및 조성비가 동일하더라도, B1 및 B2 의 종류나 조성비를 제어하여 상기 페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장을 제어할 수 있다. 다른 구현예를 들어, 상기 A, B1, B2 및 X 중, B1, B2 및 X의 종류 및 조성비가 동일하더라도, A의 종류나 조성비를 제어하여 상기 페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장을 제어할 수 있다. 또 하나의 구현예를 들어, 상기 A, B1, B2 및 X 중, A, B1 및 B2 의 종류 및 조성비가 동일하더라도, X의 종류나 조성비를 제어하여 상기 페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장을 제어할 수 있다.
상기 화학식 1 내지 4 중 n1 및 n2는 0이 아니다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물은 Sm2 +를 반드시 포함한다. 이로써, Sm2 +는 종래의 페로브스카이트 화합물에 사용되는 Pb2 +와 이온 반경이 유사하여, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물의 Goldschmidt's tolerance factor(페로브스카이트의 구조 지표)가 실질적으로 약 1이 되고, 안정된 큐빅(cubic) 구조를 가질 수 있다. 따라서, 특정 이론에 의하여 한정하려는 것은 아니나, 양자 제한 효과(quantum confinement effect)에 의하여 높은 양자 효율을 얻을 수 있다.
따라서, 예를 들어, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 채용한 박막은 높은 PL 양자 효율(photoluminescence quantum yields: PLQY) 및 좁은 반치폭(full width at half maximum: FWHM)을 가질 수 있고, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 채용한 발광 소자는 우수한 외부 양자 효율 및 광효율을 가질 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한, 박막(thin layer)이 제공된다.
상기 박막에 포함된 페로브스카이트 화합물에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 박막은 공지의 합성 방법에 따라 합성될 수 있다. 이하에서는, 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막의 합성 방법의 일 예시를 구체적으로 설명한다.
상기 박막은, 소정의 기판(예를 들면, 상기 박막이 형성될 영역) 상에 A-함유 전구체, B1-함유 전구체 및 B2-함유 전구체를 제공 및 열처리하여, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막을 형성함으로써, 제조될 수 있다.
상기 A-함유 전구체, B1-함유 전구체 및 B2-함유 전구체 중 A, B1 및 B2에 대한 설명은 각각, 본 명세서 중 화학식 1 내지 4에 대한 설명 중 A, B1 및 B2에 대한 설명을 참조한다.
상기 A-함유 전구체는 A의 할로겐화물(예를 들면, (A)(X1)) 중에서 선택되고, 상기 B1-함유 전구체는 B1의 할로겐화물(예를 들면, (B1)(X2)2) 중에서 선택되고, 상기 B2-함유 전구체는 B2의 할로겐화물(예를 들면, (B2)(X3)2) 중에서 선택될 수 있다. 상기 (A)(X1), (B1)(X2)2 및 (B2)(X3)2 중 A, B1 및 B2에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, X1 내지 X3는 서로 독립적으로, -F, -Cl, -Br 및 -I 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 A-함유 전구체는 CH3NH3I일 수 있고, 상기 B1-함유 전구체는 SmI2일 수 있고, B2-함유 전구체는 EuI2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막은, 소정의 기판 상에 A-함유 전구체, B1-함유 전구체 및 B2-함유 전구체를 제공하면서, 동시에, 열처리하여, 상기 화학식 1로 표시된 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막을 형성(즉, 원-스텝 방법)함으로써, 제조될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막은, 소정의 기판 상에 A-함유 전구체, B1-함유 전구체 및 B2-함유 전구체를 제공하여 전구체-함유막을 형성한 다음, 이어서, 상기 전구체-함유막을 열처리하여, 상기 화학식 1로 표시된 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막을 형성(즉, 투- 스텝 방법)함으로써, 제조될 수 있다.
상기 박막 제조 방법 중 열처리 조건은 상기 A-전구체 중 A가 1가 무기-양이온을 포함하는지 여부에 따라 상이한 조건에서 선택될 수 있다.
예를 들어, i) 상기 A가 1가 무기-양이온을 비포함할 경우, 상기 박막 제조 방법 중 열처리 조건은 15분 내지 1시간의 시간 범위 및 100℃ 내지 400℃의 온도 범위 중에서 선택될 수 있고, ii) 상기 A가 1가 무기-양이온을 포함할 경우, 상기 박막 제조 방법의 열처리 조건은 2시간 내지 48시간의 시간 범위 및 400℃ 내지 800℃의 온도 범위 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와는 별개로, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막은, 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한 혼합물을 소정의 기판 상에 제공한 다음, 이를 열처리함으로써 제조될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함한 전자 장치(electronic apparatus)가 제공된다.
일 구현예를 따르면, 상기 전자 장치가 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 광전자 소자(optoelectronic device)를 포함하고,
상기 광전자 소자가, 광전변환 소자(phtovolatic device), 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor), 광전자 증배관(photomultiplier), 광저항기(photo resistor), 광검출기(photo detector), 감광성 검출기(light sensitive detector), 고상 3극관(solid-state triode), 배터리 전극, 발광 장치(light emitting device), 발광 소자(light emitting diode), 유기 발광 소자(organic light emitting device), 양자점 발광 소자(quantum dot light emitting diode), 트랜지스터, 태양 전지, 레이저, 또는 다이오드 주입 레이저(diode injection laser)일 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물은 상기 전자 장치의 발광 재료(예를 들면, 발광층을 구비한 발광 소자의 발광 재료로 사용될 수 있음), 전하 수송 재료(예를 들면, 정공 수송 영역을 구비한 발광 소자의 정공 수송층 재료로 사용될 수 있음), 전극 재료, 감광성 재료, 광흡수 재료(예를 들면, 태양 전지의 활성층 재료로 사용될 수 있음), 광변환 재료(예를 들면, 발광 소자가 컬러 필터를 포함할 경우, 컬러 필터 재료로 사용될 수 있음) 등으로 사용될 수 있다.
일 구현예를 따른 전자 장치는 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 중간층;을 포함한 발광 소자를 포함하고, 상기 발광층이 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 (perovskite) 화합물을 포함한다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
상기 화학식 1 중
A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온(at least one monovalent organic-cation), 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)이고,
B1은 Sm2 + 이온이고,
B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함하고,
n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
상기 페로브스카이트에 관한 설명은 본 명세서에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
일 구현예에 따른 전자 장치는 표시 장치일 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 전자 장치에 포함된 발광 소자는 예를 들어 유기 발광 소자 또는 양자점 발광 소자일 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 장치는 유기 발광 소자를 포함한 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 전자 장치는 양자점 발광 소자를 포함한 양자점 발광 표시 장치일 수 있다.
상기 발광 소자 중 중간층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자의 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나는, 무기물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자의 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 금속 할로겐화물, 금속 산화물, 금속 칼코게나이드, 금속 셀레나이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함하는 무기물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광 소자의 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로,
IV족 화합물 반도체 (예를 들면, 실리콘 카바이드);
III-V족 반도체 (예를 들면, 갈륨 아세나이드);
II-VI족 반도체 (예를 들면, 카드뮴 셀레나이드);
I-VII족 반도체 (예를 들면, 구리(I) 클로라이드 또는 CuI);
IV-VI족 반도체 (예를 들면, 납 셀레나이드);
V-VI족 반도체 (예를 들면, 비스무트 텔루라이드);
II-V족 반도체 (예를 들면, 카드뮴 아세나이드);
3원(ternary) 또는 4원(quaternary) 반도체 (예를 들어, 구리 인듐 셀레나이드, 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드, 구리 아연 주석 술피드 또는 구리 아연 주석 술피드 셀레나이드 (CZTSSe)); 또는
이의 임의의 조합;
을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 발광 소자의 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로,
티타늄, 니오븀, 주석, 아연, 카드뮴, 구리, 납, 또는 이의 임의의 조합(예를 들면, 합금 등)의 산화물;
안티몬, 구리, 아연, 철, 비스무트 또는 이의 임의의 조합(예를 들면, 합금 등)의 칼코게나이드(예를 들면, 구리 술피드 또는 철 술피드);
구리 아연 주석 칼코게나이드(예를 들면, Cu2ZnSnS4 (CZTS)와 같은 구리 아연 주석 술피드 및 Cu2ZnSn(S1-xSex)4 (CZTSSe)와 같은 구리 아연 주석 황-셀레나이드);
구리 인듐 셀레나이드 (CIS)와 같은 구리 인듐 칼코게나이드;
구리 인듐 갈륨 셀레나이드 (CuIn1 - xGaxSe2) (CIGS)와 같은 구리 인듐 갈륨 셀레나이드;
구리 인듐 갈륨 디셀레나이드; 또는
이의 임의의 조합;
을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 x는 0보다 크고 1 이하인 실수 중에서 선택될 수 있다.
또는, 상기 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나는, 유기물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송 영역은 아민계 화합물을 포함하거나, 상기 전자 수송 영역은, π 전자 결핍성 함질소 고리를 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역에 포함될 수 있는 유기물 및 추가 재료에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
도 1은 상기 전자 장치에 포함되는 발광 소자(10)의 일 구현예의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 일 구현예에 따른 발광 소자(10)는 제1전극(11), 정공 수송 영역(13), 발광층(15), 전자 수송 영역(17) 및 제2전극(19)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 일 구현예에 따른 발광 소자(10)의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
[제1전극(11)]
도 1의 제1전극(11)의 하부 또는 제2전극(19)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은, 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록, 제1전극용 물질은, 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다.
상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(11)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 및 이의 임의의 조합 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(11)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 및 이의 임의의 조합 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[정공 수송 영역(13)]
상기 정공 수송 영역(13)은, i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광 보조층 및 전자 저지층(EBL) 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 1종의 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조를 갖거나(예를 들면, 1종의 물질로 이루어진 정공 수송층으로 이루어짐), 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 제1전극(11)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은, 상술한 바와 같은 무기물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 정공 수송 영역은, 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 정공 수송 영역은 유기물을 포함할 수 있다.
상기 유기물의 예로는, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 들 수 있다.
Figure 112018019746987-pat00001
Figure 112018019746987-pat00002
또는, 상기 유기물의 예로는, 아민계 화합물을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 201>
Figure 112018019746987-pat00003
<화학식 202>
Figure 112018019746987-pat00004
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 202 중 R201과 R202는, 선택적으로(optionally), 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있고, R203과 R204는, 선택적으로, 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L205는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기 및 피리디닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기 및 피리디닐렌기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, xa5는 1, 2, 3 또는 4일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상기 발광 보조층 및 전자 저지층에는 상술한 바와 같은 물질이 포함될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트의 LUMO는 -3.5eV 이하일 수 있다.
상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 p-도펀트는,
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;
HAT-CN (1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile); 및
하기 화학식 221로 표시되는 화합물;
중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<HAT-CN> <F4-TCNQ>
Figure 112018019746987-pat00005
Figure 112018019746987-pat00006
<화학식 221>
Figure 112018019746987-pat00007
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되되, 상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, -F로 치환된 C1-C20알킬기, -Cl로 치환된 C1-C20알킬기, -Br로 치환된 C1-C20알킬기 및 -I로 치환된 C1-C20알킬기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기를 갖는다.
[발광층(15)]
상기 발광 소자가 양자점 발광 소자인 경우에, 상기 발광층(15)에는 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물이 포함될 수 있다. 상기 발광층(15)의 형성 방법은 본 명세서 중 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막 제조 방법에 대한 설명을 참조한다.
상기 발광 소자가 유기 발광 소자인 경우에, 상기 발광층(15)에는 호스트 및 도펀트가 포함될 수 있다. 상기 도펀트는 인광 도펀트 및 형광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광층 중 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층(15)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층(15)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
상기 유기 발광 소자(10)가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은, 개별 부화소별로, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중에서 선택된 2 이상의 층이 접촉 또는 이격되어 적층된 구조를 갖거나, 적색광 방출 물질, 녹색광 방출 물질 및 청색광 방출 물질 중에서 선택된 2 이상의 물질이 층구분없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다.
[발광층 중 호스트]
상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
L301은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xb1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R301은, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301) 및 -P(=O)(Q301)(Q302) 중에서 선택되고,
xb21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
Q301 내지 Q303는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 301 중 Ar301은,
나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹;
중에서 선택되고,
Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 301로 표시되는 화합물은 하기 화학식 301-1 또는 301-2로 표시될 수 있다:
<화학식 301-1>
Figure 112018019746987-pat00008
<화학식 301-2>
Figure 112018019746987-pat00009
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중
A301 내지 A304는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 피리딘, 피리미딘, 인덴, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 인돌, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 퓨란, 벤조퓨란, 디벤조퓨란, 나프토퓨란, 벤조나프토퓨란, 디나프토퓨란, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 나프토티오펜, 벤조나프토티오펜 및 디나프토티오펜 중에서 선택되고,
X301은 O, S 또는 N-[(L304)xb4-R304]이고,
R311 내지 R314는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기 -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택되고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1, R301 및 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
Xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301, 301-1 및 301-2 중 L301 내지 L304는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 301, 301-1 및 301-2 중 R301 내지 R304는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체 (예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체 및 Zn 착체 중에서 선택될 수 있다.
상기 호스트는 ADN (9,10-Di(2-naphthyl)anthracene), MADN (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), TBADN (9,10-di-(2-naphthyl)-2-t-butyl-anthracene), CBP (4,4′'-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl), mCP (1,3-di-9-carbazolylbenzene), TCP (1,3,5-tri(carbazol-9-yl)benzene) 및 하기 화합물 H1 내지 H55 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018019746987-pat00010
Figure 112018019746987-pat00011
Figure 112018019746987-pat00012
Figure 112018019746987-pat00013
Figure 112018019746987-pat00014
Figure 112018019746987-pat00015
Figure 112018019746987-pat00016
[유기층(150) 중 발광층에 포함된 인광 도펀트]
상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 착체를 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
Figure 112018019746987-pat00017
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh) 및 툴륨(Tm) 중에서 선택되고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드 중에서 선택되고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 내지 X404는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
X401과 X403은 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되고, X402와 X404는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되고,
A401 및 A402는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X405는 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C(Q411)=*'이고, 상기 Q411 및 Q412는, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
X406은 단일 결합, O 또는 S이고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 및 -P(=O)(Q401)(Q402) 중에서 선택되고, 상기 Q401 내지 Q403은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, C6-C20아릴기 및 C1-C20헤테로아릴기 중에서 선택되고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 A401 및 A402는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 인덴 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란(furan) 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 카바졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란(benzofuran) 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티오펜 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 R401 및 R402는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 페닐기, 나프틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기 및 노르보네닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
-Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 및 -P(=O)(Q401)(Q402);
중에서 선택되고,
상기 Q401 내지 Q403은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 401 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 X407을 통하여 서로 연결되거나, 2개의 A402는 선택적으로, 연결기인 X408을 통하여 서로 연결될 수 있다 (하기 화합물 PD1 내지 PD4 및 PD7 참조). 상기 X407 및 X408은 서로 독립적으로, 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q413)-*', *-C(Q413)(Q414)-*' 또는 *-C(Q413)=C(Q414)-*' (여기서, Q413 및 Q414는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기임)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 1가, 2가 또는 3가의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐, 디케톤 (예를 들면, 아세틸아세토네이트), 카르복실산(예를 들면, 피콜리네이트), -C(=O), 이소니트릴, -CN 및 포스포러스 (예를 들면, 포스핀(phosphine), 포스파이트(phosphite)) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 인광 도펀트는 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018019746987-pat00018
Figure 112018019746987-pat00019
Figure 112018019746987-pat00020
[발광층 중 형광 도펀트]
상기 형광 도펀트는 아릴아민 화합물 또는 스티릴아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 형광 도펀트는 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure 112018019746987-pat00021
상기 화학식 501 중,
Ar501은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L501 내지 L503은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
R501 및 R502는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xd4는 1 내지 6의 정수 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 Ar501은,
나프탈렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹 및 인데노페난트렌 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹 및 인데노페난트렌 그룹;
중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 L501 내지 L503은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 R501 및 R502는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 하기 화합물 FD1 내지 FD22 중에서 선택될 수 있다:
Figure 112018019746987-pat00022
Figure 112018019746987-pat00023
Figure 112018019746987-pat00024
Figure 112018019746987-pat00025
Figure 112018019746987-pat00026
Figure 112018019746987-pat00027
Figure 112018019746987-pat00028
Figure 112018019746987-pat00029
Figure 112018019746987-pat00030
또는, 상기 형광 도펀트는 하기 화합물들 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018019746987-pat00031
Figure 112018019746987-pat00032
[전자 수송 영역(17)]
상기 전자 수송 영역(17)은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(17)은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(17)은, 발광층(15)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 영역(17)은 무기물을 포함할 수 있다. 상기 무기물에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
또는, 상기 전자 수송 영역(17)은 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 전자 수송 영역(17)은 유기물을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역(17)에 포함될 수 있는 유기물은, π 전자 결핍성 함질소 고리를 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물일 수 있다.
상기 "π 전자 결핍성 함질소 고리"는, 고리-형성 모이어티로서, 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어, 상기 "π 전자 결핍성 함질소 고리"는, i) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹이거나, ii) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹 중 2 이상이 서로 축합되어 있는 헤테로폴리시클릭 그룹이거나, 또는 iii) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 C5-C60카보시클릭 그룹이 서로 축합되어 있는 헤테로폴리시클릭 그룹일 수 있다.
상기 π 전자 결핍성 함질소 고리의 구체예로는, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 인다졸, 푸린(purine), 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 프탈라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 시놀린, 페난트리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 벤조이미다졸, 이소벤조티아졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 트리아졸, 테트라졸, 옥사디아졸, 트리아진, 티아디아졸, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘, 아자카바졸 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(17)은 하기 화학식 601로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
L601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xe1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), - -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602) 중에서 선택되고,
상기 Q601 내지 Q603은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
xe21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택된다.
일 구현예에 따르면, 상기 xe11개의 Ar601 및 xe21개의 R601 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 π 전자 결핍성 함질소 고리를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 고리 Ar601은,
벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 인다졸 그룹, 푸린 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹 및 아자카바졸 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 인다졸 그룹, 푸린 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹 및 아자카바졸 그룹;
중에서 선택될 수 있고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 601 중 xe11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar601은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 L601 및 L611 내지 L613은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 R601 및 R611 내지 R613은 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기; 및
-S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602);
중에서 선택되고,
상기 Q601 및 Q602에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송 영역(17)은, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ(3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole), NTAZ 및 TPBi 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018019746987-pat00033
<TPBi>
Figure 112018019746987-pat00034
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 700Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(17)(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 및 Cs 이온 중에서 선택될 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 및 Ba 이온 중에서 선택될 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린 및 시클로펜타다이엔 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure 112018019746987-pat00035
상기 전자 수송 영역(17)은, 제2전극(19)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(19)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb 및 Cs 중에서 선택될 수 있다.
상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, 및 Ba 중에서 선택될 수 있다.
상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd 및 Tb 중에서 선택될 수 있다.
상기 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물 및 상기 희토류 금속 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 산화물 및 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등) 중에서 선택될 수 있다.
상기 알칼리 금속 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물 및 LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI, RbI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속 화합물은, LiF, Li2O, NaF, LiI, NaI, CsI, KI 및 RbI 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 토금속 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1 - xO(0<x<1), BaxCa1 -xO(0<x<1) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 토금속 화합물은, BaO, SrO 및 CaO 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 희토류 금속 화합물은, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, 및 TbF3 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 희토류 금속 화합물은 YbF3, ScF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 주입층은 알칼리 금속 화합물(예를 들면, RbI 등) 및 희토류 금속(예를 들면, Yb)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 이온을 포함하고, 상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린 및 시클로펜타다이엔 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 상기 유기물을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합은 상기 유기물로 이루어진 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
[제2전극(19)]
상술한 바와 같은 전자 수송 영역(17) 상부에는 제2전극(19)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(19)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(19)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합(combination)을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(19)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 은-마그네슘(Ag-Mg), ITO 및 IZO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2전극(19)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(19)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역(13)에 포함된 각 층 및 전자 수송 영역(17)에 포함된 각 층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역(13)에 포함된 각 층 및 전자 수송 영역(17)에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 상기 정공 수송 영역(13)에 포함된 각 층 및 전자 수송 영역(17)에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 코팅 조건은, 예를 들면, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
일 구현예를 따른 전자 장치는 제1기판; 유기 발광 소자; 및 상기 유기 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치하는 박막;을 포함하고,
상기 박막이 하기 페로브스카이트 화합물을 포함한다:
<화학식 1>
[A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
<화학식 2>
[A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
<화학식 3>
[A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
<화학식 4>
[A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
상기 화학식 1 중
A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온, 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합이고,
B1은 Sm2 + 이온이고,
B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2 + 이온을 비포함하고,
n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
상기 페로브스카이트 화합물에 관한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상기 유기 발광 소자에 관한 설명은 상기 발광 소자에 관한 설명 중 양자점 발광 소자에 관한 설명을 제외한 나머지를 참조할 수 있다.
일 구현예에 따른 전자 장치는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3 내지 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 확대하여 개략적으로 도시한 단면이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 제1기판(110)을 포함한다. 제1기판(110)은 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또는, 유기 발광 표시 장치(100)는 전면 발광형일 수 있으므로, 제1기판(110)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸, Invar 합금, Inconel 합금, Kovar 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1기판(110) 상에는 유기 발광 소자(120)가 배치될 수 있다. 유기 발광 소자(120)는 제1전극; 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함하는 유기층;을 포함한다. 상기 유기 발광 소자(120)의 제1전극, 제2전극, 발광층 및 유기층에 대한 내용은 상기 발광 소자(10)에 대한 설명을 참조할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1전극은 애노드일 수 있는데, 정공 주입이 용이하도록, 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1전극은 반사전극일 수 있고, 상기 제1전극은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 및 이의 임의의 조합 중에서 선택되는 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예를 따르면, 상기 제1전극은 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO) 등의 투명 전극 재료를 포함할 수 있다.
다른 구현예를 따르면, 상기 제1전극은 반사전극의 재료인 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 및 이의 임의의 조합을 포함하고, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO) 등의 투명 전극 재료를 더 포함할 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 제1전극은 단층으로 구성되거나, 투과층 및 반사층을 포함하는 복수층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극은 ITO/Ag/ITO의 복수층의 구조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전극은 상기 유기층에서 방출되는 빛이 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치의 수평 방향을 따라 방출되는 빛이 박막(130)을 향해 진행하도록 상기 제1전극의 주변부에 제1기판(110)에 대하여 소정의 각도를 갖는 경사면을 더 포함할 수 있다. 상기 경사면은 화소 정의막 상에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 유기층에서 방출되는 빛은 상기 제1전극의 경사면에 반사되어 박막(130)을 향해 진행하므로, 유기 발광 표시 장치의 광효율이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2전극은 캐소드일 수 있는데, 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제2전극은 투과전극 또는 반투과전극일 수 있고, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 및 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
유기 발광 소자(120) 상에는, 유기 발광 소자(120)로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치하는 박막(130)이 배치될 수 있고, 상기 박막은 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한다.
상기 페로브스카이트 화합물을 포함하는 박막(130)에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
본 명세서 중, 박막(130)이 유기 발광 소자(120)로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치한다는 것은, 박막(130)과 유기 발광 소자(120) 사이에 다른 요소들이 더 포함될 수 있음을 배제하는 것은 아니다.
박막(130)의 적어도 일면에 산소 또는 수분과의 접촉을 방지하는 배리어 필름(미도시)이 더 포함될 수 있다. 상기 광변환층은 배리어 필름을 포함함으로써, 산소 및/또는 수분에 취약할 수 있는 페로브스카이트 화합물을 안정한 상태로 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 배리어 필름은 박막(130)의 입광면(즉, 유기 발광 소자(120)으로부터 방출된 광을 흡수하는 면) 상에 형성되거나, 및/또는 박막(130)의 출광면(즉, 유기 발광 소자(120)로부터 광이 방출되는 면) 상에 형성될 수 있다. 또는, 상기 배리어 필름은 박막(130)의 전체를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 배리어 필름은, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 고리형 올레핀 고분자(cyclic olefin copolymer, COC), 또는 폴리이미드를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 배리어 필름은 그 표면에 단일층 또는 다중층의 무기물 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 무기물 코팅층 내 무기물은 무기 산화물, 예를 들면 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 무기물 코팅층 또한 산소나 수분의 침투를 억제하므로, 상기 무기물 코팅층에 의해 배리어 필름의 산소 및/또는 수분 차단 기능이 보다 강화될 수 있다.
도 3을 참조하면, 유기 발광 소자(220)는 제1광을 방출하고, 박막(230)은 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고, 상기 제1광과 상기 제2광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1광의 최대 발광 파장은 상기 제2광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1광과 상기 제2광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
상기 제1광은 청색광이고, 상기 제2광은 녹색광, 황색광 및 적색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1광은 청색광이고, 상기 제2광은 황색광; 또는 녹색광 및 적색광의 혼색광;일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 청색광, 녹색광 및 적색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 청색광(예를 들면, 약 400 내지 약 490 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광), 녹색광(예를 들면, 약 490 내지 약 570 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광) 및 적색광(예를 들면, 약 570 내지 약 680 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광)의 혼색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예를 따르면, 상기 유기 발광 소자가 청색광 또는 UV광을 방출할 수 있다.
예를 들어,
(i) 상기 유기 발광 소자가 청색광을 방출하고, 상기 박막은,
상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물; 및
상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물;을 포함하거나,
(ii) 상기 유기 발광 소자가 UV광을 방출하고, 상기 박막은,
상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물;
상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물; 및
상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 박막(230)은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물(231) 및 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물(232)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2페로브스카이트 화합물의 평균 입경이 서로 상이하게 조절됨으로써, 상기 제1 및 제2페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장은 서로 상이해질 수 있다.
박막(230)은 상기 제1 및 제2페로브스카이트 화합물이 균일하게 분산되어 있는 단일막(monolayer film)일 수 있다. 박막(230)은 상기 제1 및 제2페로브스카이트 화합물을 균일하게 분산되게 하는 바인더 수지(233)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2페로브스카이트 화합물의 혼합비는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 제어될 수 있다. 바인더 수지(233)는 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, (메트)아크릴레이트 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1광이 청색광인 경우에 있어서, 상기 제1페로브스카이트 화합물(231)은 적색광을 방출할 수 있고, 상기 제2페로브스카이트 화합물(232)은 녹색광을 방출할 수 있다. 이 때, 상기 제1페로브스카이트 화합물의 평균 입경은 상기 제2페로브스카이트 화합물의 평균 입경보다 클 수 있으며, 예를 들어, 약 7 내지 10 nm일 수 있다. 상기 제2페로브스카이트 화합물의 평균 입경은, 예를 들어, 약 5 내지 7 nm일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 페로브스카이트 화합물은 X로서 사용되는 1가 음이온의 종류에 따라 상기 평균 입경의 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 X로서 1가 할라이드 음이온을 사용할 경우에, 상기 할라이드 음이온을 I-, Br-, Cl- 등으로 변경함에 따라 에너지 밴드 갭을 조정하고, 발광 특성을 변경할 수 있다.
한편, 상기 제1광과 상기 제1페로브스카이트 화합물로부터 방출된 적색광 및 상기 제2페로브스카이트 화합물로부터 방출된 녹색광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
일 구현예를 따르면, 상기 유기 발광 소자가 청색광을 방출하고,
상기 박막은,
상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및
상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 도 4를 참조하면, 박막(330)은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물(331), 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물(332) 및 상기 화학식 1로 표시되는 제3페로브스카이트 화합물(333)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3페로브스카이트 화합물의 평균 입경이 서로 상이하게 조절됨으로써, 상기 제1, 제2 및 제3페로브스카이트 화합물이 방출하는 최대 발광 파장은 서로 상이해질 수 있다. 박막(330)은 상기 제1, 제2 및 제3페로브스카이트 화합물이 균일하게 분산되어 있는 단일막일 수 있다. 박막(330)은 상기 상기 제1, 제2 및 제3페로브스카이트을 균일하게 분산되게 하는 바인더 수지(334)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3페로브스카이트 화합물의 혼합비는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 제어될 수 있다.
상기 제1광이 UV광인 경우에 있어서, 상기 제1페로브스카이트 화합물(331)은 적색광을 방출할 수 있고, 상기 제2페로브스카이트 화합물(332)은 녹색광을 방출할 수 있고, 상기 제3페로브스카이트 화합물(333)은 청색광을 방출할 수 있다. 이 때, 상기 제1페로브스카이트 화합물의 평균 입경은 상기 제2페로브스카이트 화합물의 평균 입경보다 클 수 있으며, 예를 들어, 약 7 내지 10 nm일 수 있다. 상기 제2페로브스카이트 화합물의 평균 입경은 상기 제3페로브스카이트 화합물의 평균 입경보다 클 수 있으며, 예를 들어, 약 5 내지 7nm일 수 있다. 상기 제3페로브스카이트 화합물의 평균 입경은 예를 들어, 약 2 내지 5 nm일 수 있다. 한편, 상기 제1광과 상기 제1페로브스카이트 화합물로부터 방출된 적색광, 상기 제2페로브스카이트 화합물로부터 방출된 녹색광 및 상기 제3페로브스카이트 화합물로부터 방출된 청색광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 박막(430)은 제1박막(431) 및 제2박막(432)을 포함하고, 유기 발광 소자(420)는 제1광을 방출하고, 상기 제1박막은 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고, 상기 제2박막은 상기 제1광 및/또는 상기 제2광을 흡수하여 제3광을 방출하고, 상기 제1광, 상기 제2광 및 상기 제3광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1광의 최대 발광 파장은 상기 제2광의 최대 발광 파장 및 상기 제3광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있다. 또한, 상기 제2광의 최대 발광 파장은 상기 제3광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1광, 상기 제2광 및 상기 제3광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
상기 제1광은 청색광이고, 상기 제2광 및 상기 제3광은 서로 독립적으로, 녹색광 및 적색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1광은 청색광이고, 상기 제2광은 녹색광이고, 상기 제3광은 적색광일 수 있다.
상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광 및 상기 제3광은 서로 독립적으로, 청색광, 시안색광, 녹색광, 황색광, 적색광 및 마젠타색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 시안색광이고, 상기 제3광은 적색광일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 녹색광이고, 상기 제3광은 마젠타색광일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 청색광이고, 상기 제3광은 황색광일 수 있다.
제1박막(431)은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물을 포함하고, 제2박막(432)은 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1광은 청색광이고, 상기 제1페로브스카이트 화합물은 녹색광을 방출하고, 상기 제2페로브스카이트 화합물은 적색광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 상기 박막(530)은 제1박막(531), 제2박막(532) 및 제3박막(533)을 포함하고, 유기 발광 소자(520)는 제1광을 방출하고, 제1박막(531)은 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고, 제2박막(532)은 상기 제1광 및/또는 상기 제2광을 흡수하여 제3광을 방출하고, 제3박막(533)은 상기 제1광, 상기 제2광 및/또는 상기 제3광을 흡수하여 제4광을 방출하고, 상기 제1광, 상기 제2광, 상기 제3광 및 상기 제4광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1광의 최대 발광 파장은 상기 제2광의 최대 발광 파장, 상기 제3광의 최대 발광 파장 및 상기 제4광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제2광의 최대 발광 파장은 상기 제3광의 최대 발광 파장 및 상기 제4광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제3광의 최대 발광 파장은 상기 제4광의 최대 발광 파장보다 짧을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 제1광, 상기 제2광, 상기 제3광 및 상기 제4광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
상기 제1광은 청색광이고, 상기 제2광, 상기 제3광 및 상기 제4광은 서로 독립적으로, 녹색광 및 적색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광, 상기 제3광 및 상기 제4광은 서로 독립적으로, 청색광, 녹색광 및 적색광 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제2광은 청색광이고, 상기 제3광은 녹색광이고, 상기 제4광은 적색광일 수 있다.
제1박막(531)은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물을 포함하고, 제2박막(532)은 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물을 포함하고, 제3박막(533)은 상기 화학식 1로 표시되는 제3페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1광은 UV광이고, 상기 제1페로브스카이트 화합물은 청색광을 방출하고, 상기 제2페로브스카이트 화합물은 녹색광을 방출하고, 상기 제3페로브스카이트 화합물은 적색광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명들은 전면 발광형 발광 장치를 예시한 것이며, 배면 발광형으로 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 전면 발광형인 경우와 반대로, 제1전극은 반투명전극 또는 투명전극으로 형성되고, 제2전극은 반사전극으로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 박막은 기판 상에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(600)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 컬러 필터(640)는 박막(630)으로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치될 수 있다.
제1기판(610)은 복수의 부화소 영역을 구비하고, 컬러 필터(640)는 상기 복수의 부화소 영역 각각 대응하는 복수의 컬러 필터 영역을 구비할 수 있다.
상기 복수의 부화소 영역 사이에 화소 정의막(624)이 형성되어 각각의 부화소 영역이 정의된다.
컬러 필터(640)는 복수의 컬러 필터 영역 사이에 차광 패턴(644)이 형성될 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터 영역은, 제1색광을 방출하는 제1컬러 필터 영역(641); 제2색광을 방출하는 제2컬러 필터 영역(642); 및 제3색광을 방출하는 제3컬러 필터 영역(643)을 포함하고, 상기 제1색광, 상기 제2색광 및 상기 제3색광은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1색광은 적색광이고, 상기 제2색광은 녹색광이고, 상기 제3색광은 청색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 7에 도시된 유기 발광 표시 장치는 전자 장치의 일 예시이며, 전자 장치는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있고, 이를 위해 공지의 다양한 구성을 추가로 포함할 수도 있다.
이하 본 발명의 일 구현예를 따르는 조명 장치를 설명한다.
상기 조명 장치는 광원; 및 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 흡수된 광과 상이한 파장 대역의 광을 방출하는 광변환층;을 포함하고, 상기 광변환층이 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한다.
상기 페로브스카이트 화합물에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상기 페로브스카이트 화합물은 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수할 수 있는 데, 이때 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 외부로부터 전압을 인가 받아 광을 생성할 수 있는 광원일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 광원은 형광램프, 발광다이오드(light emitting diode: LED), 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED), 양자점발광다이오드(quantum dot light emitting diode: QLED) 또는 이의 임의의 조합일 수 있다. 상기 형광램프는, 예를 들어 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL) 및/또는 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광원은 청색광(예를 들면, 약 420 내지 약 490 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광) 또는 UV광(예를 들면, 약 300 내지 약 420 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광)을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원은 청색광을 방출하는 청색 발광다이오드 또는 UV광을 방출하는 UV 발광다이오드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 측면에 있어서, 상기 광원은 청색광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 광원으로부터 방출된 청색광을 흡수하고, 상기 청색광과 상이한 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원은 청색광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 청색광을 흡수하여 황색광(예를 들면, 약 540 내지 약 620 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광)을 방출하는 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 광원으로부터 방출된 청색광과 상기 페로브스카이트 화합물로부터 방출된 황색광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
상기 광변환층은 상기 페로브스카이트 화합물을 포함하는 박막일 수 있다. 예를 들어, 상기 광변환층에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 박막에 대한 설명을 참조할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광변환층은 상기 황색광을 방출하는 페로브스카이트 화합물이 단결정 형태로 적층된 박막일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 광변환층은 약 500 nm 미만의 나노 구조물 형태의 상기 황색광을 방출하는 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막일 수 있다. 상기 나노 구조물은, 입자 형태일 수도 있고, 예를 들어 나노 입자, 나노 로드, 나노 와이어, 나노 튜브, 분기된 나노구조, 나노테트라포드(nanotetrapods), 나노트리포드(nanotripods) 또는 나노바이포드(nanobipods) 등의 형태일 수도 있다. 이러한 나노 구조물은, 예를 들어 하나 이상의 리간드 또는 매트릭스 수지에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 상기 리간드 또는 매트릭스 수지는, 상기 페로브스카이트 나노 구조물의 안정성을 향상시키고, 고온, 고강도, 외부 가스 또는 수분 등을 포함하는 유해한 외부 조건들로부터 상기 페로브스카이트 나노 구조물을 보호할 수 있다. 상기 리간드는, 예를 들어 아민기를 갖는 분자(oleylamine, triethylamine, hexylamine, naphtylamine 등) 또는 고분자, 카복실기를 갖는 분자(oleic acid 등) 또는 고분자, 티올기를 갖는 분자(butanethiol, hexanethiol, dodecanethiol 등) 또는 고분자, 피리딘기를 갖는 분자(pyridine 등) 또는 고분자, 포스핀기를 갖는 분자(triphenylphosphine 등), 산화포스핀기를 갖는 분자(trioctylphosphine oxide 등), 카보닐기를 갖는 분자(alkyl ketone 등), 벤젠고리를 갖는 분자(benzene, styrene 등) 또는 고분자, 히드록시기를 갖는 분자(butanol, hexanol 등) 또는 고분자 등일 수 있다. 상기 매트릭스 수지는, 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, (메트)아크릴레이트 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 광원은 청색광을 방출하고, 상기 광변환층은, 상기 청색광을 흡수하여 녹색광(예를 들면, 약 490 내지 약 570 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광)을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물; 및 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광(예를 들면, 약 570 내지 약 680 nm 사이의 파장 대역을 갖는 광)을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물;을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 광원으로부터 방출된 청색광, 상기 제1페로브스카이트 화합물로부터 방출된 녹색광 및 상기 제2페로브스카이트 화합물로부터 방출된 적색광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광원은 청색광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물 및 상기 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물이 균일하게 분산되어 있는 단일층(monofilm)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1페로브스카이트 화합물 및 제2페로브스카이트 화합물은 모두 나노 구조물 형태를 가질 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 광원은 청색광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1층은 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부가 상기 제1층으로 입사되도록 배치되고, 상기 제2층은 상기 제1층을 통과한 상기 광원으로부터 방출된 광 및/또는 상기 제1층으로부터 방출된 광이 상기 제2층으로 입사되도록 배치될 수 있다. 상기 제1층 및 제2층은 서로 독립적으로 상기 페로브스카이트 화합물이 단결정 형태로 적층된 박막이거나, 나노 구조물 형태의 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 광원으로부터 방출된 UV광을 흡수하고, 상기 UV광과 상이한 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은, 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물; 상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물; 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1페로브스카이트 화합물로부터 방출된 청색광, 상기 제2페로브스카이트 화합물로부터 방출된 녹색광, 및 상기 제3페로브스카이트 화합물로부터 방출된 적색광이 조합되어 백색광이 방출될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은, 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물, 상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물, 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물이 균일하게 분산되어 있는 단일층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1페로브스카이트 화합물, 상기 제2페로브스카이트 화합물 및 상기 제3페로브스카이트 화합물은 모두 나노 구조물 형태를 가질 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물 및 상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1층은 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부가 상기 제1층으로 입사되도록 배치되고, 상기 제2층은 상기 제1층을 통과한 상기 광원으로부터 방출된 광 및/또는 상기 제1층으로부터 방출된 광이 상기 제2층으로 입사되도록 배치될 수 있다. 상기 제1층은 나노 구조물 형태의 상기 제1 및 제2 페로브스카이트 화합물들을 포함한 박막일 수 있고, 상기 제2층은 상기 제3페로브스카이트 화합물이 단결정 형태로 적층된 박막이거나, 나노 구조물 형태의 상기 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 박막일 수 있다.
또는, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및 상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1층은 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부가 상기 제1층으로 입사되도록 배치되고, 상기 제2층은 상기 제1층을 통과한 상기 광원으로부터 방출된 광 및/또는 상기 제1층으로부터 방출된 광이 상기 제2층으로 입사되도록 배치될 수 있다. 상기 제1층은 상기 제1페로브스카이트 화합물이 단결정 형태로 적층된 박막이거나, 나노 구조물 형태의 상기 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 박막일 수 있고, 상기 제2층은 나노 구조물 형태의 상기 제2 및 제3 페로브스카이트 화합물들을 포함한 박막일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 광원은 UV광을 방출하고, 상기 광변환층은 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 상기 UV광 및/또는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층; 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제3층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1층은 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부가 상기 제1층으로 입사되도록 배치되고, 상기 제2층은 상기 제1층을 통과한 상기 광원으로부터 방출된 광 및/또는 상기 제1층으로부터 방출된 광이 상기 제2층으로 입사되도록 배치되고, 상기 제3층은 상기 제1층 및 제2층을 통과한 상기 광원으로부터 방출된 광, 상기 제2층을 통과한 상기 제1층으로부터 방출된 광 및/또는 상기 제2층으로부터 방출된 광이 상기 제3층으로 입사되도록 배치될 수 있다. 상기 제1층, 제2층 및 제3층은 서로 독립적으로 상기 페로브스카이트 화합물이 단결정 형태로 적층된 박막이거나, 나노 구조물 형태의 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막일 수 있다.
상기 광변환층에 포함되는 층들의 두께, 상기 광변환층이 적어도 2종의 페로브스카이트 화합물들을 포함하는 경우, 상기 페로브스카이트 화합물들의 혼합비 등은 특별히 제한되지 않으며, 따라서 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 설정할 수 있다.
상기 광변환층에 포함되는 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 층(들)은 공지의 합성 방법에 따라 합성될 수 있다. 예를 들어, 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 층(들)은 본 명세서 중 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 박막의 합성 방법을 참조하여 합성할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 광변환층에 포함되는 상기 페로브스카이트 화합물을 포함한 층(들)은, 매트릭스 수지 상에 혼입된 페로브스카이트 화합물을 포함한 혼합물을 소정의 기판 상에 제공한 후, 이를 건조 또는 열처리함으로써 제조될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
일 구현예에 따르면, 상기 광변환층의 적어도 일면에는 산소 또는 수분과의 접촉을 방지하는 배리어 필름이 더 포함될 수 있다. 상기 광변환층은 배리어 필름을 포함함으로써, 상기 페로브스카이트 화합물을 안정한 상태로 유지할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광변환층의 적어도 일면에는 산소 또는 수분과의 접촉을 방지하는 배리어 필름이 더 포함될 수 있다. 상기 광변환층은 배리어 필름을 포함함으로써, 상기 페로브스카이트 화합물을 안정한 상태로 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 배리어 필름은 상기 광변환층의 입광면(즉, 상기 광원으로부터 방출된 광을 흡수하는 면) 상에 형성되거나, 및/또는 상기 광변환층의 출광면(즉, 상기 광변환층으로부터 광이 방출되는 면) 상에 형성될 수 있다. 또는, 상기 배리어 필름은 상기 광변환층 전체를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 배리어 필름은, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 고리형 올레핀 고분자(cyclic olefin copolymer, COC), 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 배리어 필름은 그 표면에 단일층 또는 다중층의 무기물 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 무기물 코팅층 내 무기물은 무기 산화물, 예를 들면 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 무기물 코팅층 또한 산소나 수분의 침투를 억제하므로, 상기 무기물 코팅층에 의해 배리어 필름의 산소 및/또는 수분 차단 기능이 보다 강화될 수 있다.
상기 광변환층은, 상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부가 상기 광변환층으로 입사되도록 배치된다. 본 명세서의 기재 중, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 광변환층으로 입사되도록 배치된다는 것은, 상기 광원과 상기 광변환층 사이에 다른 수단들이 더 포함되는 경우를 배제하는 것은 아니다. 따라서, 상기 광원과 상기 광변환층 사이에 다른 수단들이 더 포함될 수도 있다.
예를 들어, 상기 광원과 상기 광변환층은 직접(directly) 접촉되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 광원으로부터 방출된 광이 곧바로 상기 광변환층으로 입사될 수 있다.
또는, 상기 광원과 상기 광변환층은 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원과 상기 광변환층은 이격되어 배치되고, 상기 광원과 상기 광변환층 사이에 다른 수단이 포함될 수 있다. 여기서, 상기 광원과 상기 광변환층 사이에 다른 수단이 포함된다는 것은, 상기 광원과 상기 광변환층이 서로 대향하고, 그 사이에 다른 수단이 개재되는 것뿐만 아니라, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 광변환층으로 입사되는 광의 진행 경로 상에 상기 다른 수단이 개재되는 것을 포함한다.
상기 수단들은, 예를 들면 광을 유도하는 도광판(light guide plate), 광을 확산하는 확산판(diffuser plate), 휘도 등과 같은 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 소정의 광학시트, 광원으로부터의 광을 반사시켜 외부로 취출되는 광효율을 증가시킬 수 있는 반사필름 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
상기 광학시트는, 예를 들면 프리즘 시트(prism sheet), 마이크로 렌즈 시트(micro lens sheet), 휘도 향상 시트(brightness enhancement sheet) 또는 이의 임의의 조합일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 광학시트는 이외에도 다양한 기능을 가진 시트를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광원 및 광변환층 사이에 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 개재될 수 있다. 상기 광원 및 광변환층 사이에 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 개재된다는 것은, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 광변환층으로 입사되는 광의 진행 경로 상에 상기 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 배치된다는 것을 의미한다.
다른 구현예에 따르면, 상기 광변환층 상에 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 조명 장치는 광원 상에 배치된 확산판을 더 포함할 수 있다. 이때, 광변환층은 상기 광원과 상기 확산판 사이에 개재되거나, 또는 확산판 상에 배치될 수 있다. 한편, 상기 확산판과 상기 광변환층은 서로 이격되어 배치되거나 또는 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 조명 장치는 상기 확산판 이외에 소정의 광학시트를 더 포함할 수 있다. 상기 확산판 및 광학시트를 포함하는 조명 장치는, 예를 들어 광원/ 광변환층/ 확산판/ 광학시트, 광원/ 확산판/ 광변환층/ 광학시트, 또는 광원/ 확산판/ 광학시트/ 광변환층의 순서로 적층된 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 조명 장치는 광을 유도하는 도광판을 더 포함할 수 있다. 상기 도광판은 상기 광원 상에 배치되거나, 또는 상기 광원의 일측면에 배치될 수 있다. 이때, 광변환층은 상기 광원과 상기 도광판 사이에 개재되거나, 또는 도광판 상에 배치될 수 있다. 한편, 상기 도광판과 상기 광변환층은 서로 이격되어 배치되거나 또는 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 조명 장치는 상기 광원의 일면상에 배치된 도광판 이외에 확산판 및/또는 광학시트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도광판 상에 확산판 및 광학시트가 순서대로 적층될 수 있다. 이때, 상기 광변환층은 상기 광원과 상기 도광판 사이, 상기 도광판과 상기 확산판 사이, 상기 확산판과 상기 광학시트 사이, 또는 상기 광학시트 상부에 배치될 수 있다.
또는, 상기 조명 장치는 광을 반사하는 반사필름을 더 포함할 수 있다. 상기 반사필름은 상기 광원과 상기 광변환층 사이에 개재되거나, 상기 광변환층 상에 배치될 수 있다. 한편, 상기 반사필름과 상기 광변환층은 서로 이격되어 배치되거나 또는 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 조명 장치는 광변환층, 도광판 및 반사필름을 함께 포함할 수 있다. 이 때, 상기 도광판은 상기 광변환층 및 상기 반사필름 사이에 개재될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 구현예를 따르는 조명 장치(700, 800)를 예시적으로 보여주는 개략도이다.
도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 조명 장치에서 광원(721, 722, 723, 820)과 광변환층(710, 810)은 상기 광원(721, 722, 723, 820)으로부터 조사된 광이 상기 광변환층(710, 810)으로 입사될 수 있도록 배치된다.
도 8에서, 광원(721, 722, 723)이 광변환층(710)의 하부에 배치되어 있고, 이에 따라 상부 방향으로 광원(721, 722, 723)으로부터 조사된 광은 상기 광변환층(710)으로 입사될 수 있다.
도 9에서, 광원(820)이 광 변환층(810)의 측면에 배치되어 있고, 이러한 경우 광을 유도하는 도광판(830)과 같이 광원(820)으로부터 방출된 광이 보다 효율적으로 광변환층(810)에 입사될 수 있도록 하는 다른 수단이 포함될 수도 있다.
상기 도 8 및 9에 도시된 예시는 조명 장치의 일 예시이며, 이 외에도 조명 장치는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있고, 이를 위해 공지의 다양한 구성을 추가로 포함할 수 있다.
상술한 조명 장치는 다양한 용도에 사용될 수 있으며, 예를 들면 상기 조명 장치는 액정표시장치의 백라이트 유닛으로서 사용될 수 있다. 이외에도, 상술한 조명 장치는 실내 또는 실외 조명, 무대 조명 또는 장식 조명 등에 사용될 수 있으며, 상기 조명 장치가 적용될 수 있는 용도가 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서, 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 박막 및 전자 장치를 보다 구체적으로 설명한다.
[ 실시예 ]
실시예 1 내지 36 및 비교예 1 내지 4
유리 기판 상에 하기 표 1에 기재된 페로브스카이트 화합물로 40nm 두께의 박막을 형성하여 실시예 1 내지 36 및 비교예 1 내지 4의 필름을 제작하였다.
평가예 1 : 필름 중 양자 효율( PLQY ) 및 반치폭 ( FWHM ) 평가
상기 실시예 1 내지 36 및 비교예 1 내지 4에서 제작한 각각의 필름에 대하여 양자 효율(PLQY) 및 반치폭(FWHM)을 평가하여, 그 결과를 표 1에 정리하였다. 양자 발광 효율(Luminescence quantum yields in film)은 각각의 필름에 대하여, 제논 광원(xenon light source), 모노크로메터(monochromator), 포토닉 멀티채널 분석기(photonic multichannel analyzer), 및 적분구(integrating sphere)가 장착되어 있고, PLQY measurement software (Hamamatsu Photonics, Ltd., Shizuoka, Japan)를 채용한, Hamamatsu Photonics absolute PL quantum yield measurement system을 이용하여 평가하였고, FWHM은 각각의 필름에 대하여 ISC PC1 스펙트로플로로메터(Spectrofluorometer)를 이용하여 측정한 PL 스펙트럼을 분석하여 평가하였다.
페로브스카이트 화합물 PLQY(%) FWHM(nm)
실시예 1 CsSmI3 67 38
실시예 2 Cs(Sm0.05Eu0.95)I3 78 32
실시예 3 Cs(Sm0.05Bi0.95)I3 72 35
실시예 4 Cs(Sm0.05Ag0.95)I3 75 32
실시예 5 Cs(Sm0.05Sn0.95)I3 77 31
실시예 6 Cs(Sm0.05Mn0.95)I3 68 36
실시예 7 Cs(Sm0.25Eu0.75)I3 67 32
실시예 8 Cs(Sm0.25Bi0.75)I3 58 34
실시예 9 Cs(Sm0.25Ag0.75)I3 71 35
실시예 10 Cs(Sm0.25Sn0.75)I3 63 32
실시예 11 Cs(Sm0.25Mn0.75)I3 52 34
비교예 1 (CH3NH3)EuI3 31 21
실시예 12 CsSmBrI2 78 30
비교예 2 CsPbBrI2 70 35
실시예 13 CsSmBr2I 90 20
실시예 14 CsSmBr3 98 19
비교예 3 CsPbBr3 95 20
실시예 15 CsSmBr1 . 5I1 .5 55 15
비교예 4 CsPbBr1 . 5I1 .5 37 16
실시예 16 Cs(Sm0.05Eu0.95)Br3 80 31
실시예 17 Cs(Sm0.05Bi0.95)Br3 75 34
실시예 18 Cs(Sm0.05Ag0.95)Br3 74 34
실시예 19 Cs(Sm0.05Sn0.95)Br3 83 36
실시예 20 Cs(Sm0.05Mn0.95)Br3 69 35
실시예 21 Cs(Sm0.25Eu0.75)Br3 78 35
실시예 22 Cs(Sm0.25Bi0.75)Br3 61 32
실시예 23 Cs(Sm0.25Ag0.75)Br3 71 32
실시예 24 Cs(Sm0.25Sn0.75)Br3 72 32
실시예 25 Cs(Sm0.25Mn0.75)Br3 59 35
실시예 26 CsSmBr2Cl 75 20
실시예 27 Cs(Sm0.05Eu0.95)Cl3 54 32
실시예 28 Cs(Sm0.05Bi0.95)Cl3 48 34
실시예 29 Cs(Sm0.05Ag0.95)Cl3 41 35
실시예 30 Cs(Sm0.05Sn0.95)Cl3 58 35
실시예 31 Cs(Sm0.05Mn0.95)Cl3 39 32
실시예 32 Cs(Sm0.25Eu0.75)Cl3 41 36
실시예 33 Cs(Sm0.25Bi0.75)Cl3 39 33
실시예 34 Cs(Sm0.25Ag0.75)Cl3 32 34
실시예 35 Cs(Sm0.25Sn0.75)Cl3 47 34
실시예 36 Cs(Sm0.25Mn0.75)Cl3 29 36
상기 표 1로부터, 실시예 1 내지 36의 필름은 유기 발광 소자에 채용하기에 적합한 PLQY 및 FWHM를 나타냄을 확인하였다. 특히, 금속 A와 할로겐 X의 조성이 동일한 조건에서, Sm을 포함한 페로브스카이트 화합물을 이용한 필름은 Pb를 포함한 페로브스카이트 화합물을 이용한 필름에 비하여 높은 PLQY 및 좁은 FWHM을 나타내었다.
실시예 41
기판 및 애노드로서 코닝(corning) 15Ω/cm2 (100nm) ITO가 형성된 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.5mm 크기로 잘라서 아세톤, 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 다음, 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.
상기 ITO 애노드 상에 CuI를 증착하여 80nm 두께의 정공 수송층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 CsSmI3를 포함한 40nm 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 TPBi를 증착하여 50nm 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상이 RbI와 Yb를 1 : 1의 부피비로 공증착하여 1.5nm 두께의 전자 주입층을 형성하여, 전자 수송 영역을 형성하였다.
상기 전자 수송 영역 상에 Ag와 Mg를 9 : 1의 부피비로 공증착하여 10nm 두께의 캐소드를 형성하여, ITO (100nm) / CuI(80nm) / (CH3NH3)(Tm0 . 05Eu0 . 95)I3 (40nm) / TPBi (50nm) / RbI:Yb (1.5nm) / AgMg (Mg 10 vol%, 10nm) 구조의 발광 소자를 제작하였다.
실시예 42 내지 49 및 비교예 41 및 42
발광층 형성시, (CH3NH3)(Tm0 . 05Eu0 . 95)I3대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 41과 동일한 방법을 이용하여 발광 소자를 제작하였다.
평가예 2: 유기 발광 소자의 전류 효율 평가
상기 실시예 41 내지 49 및 비교예 41 및 42에서 제작된 유기 발광 소자의 5mA/cm2에서의 구동 전압, 외부 양자 효율 및 전류 효율을 Keithley MU 236 및 휘도계 PR650을 이용하여 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
발광층 전류 효율(cd/A)
실시예 41 CsSmI3 0.82
실시예 42 CsSmBrI2 1.01
실시예 43 CsSmBr2I 1.80
실시예 44 CsSmBr3 1.10
실시예 45 CsSmBr2Cl 1.03
실시예 46 CsSmBr1 . 5I1 .5 0.8
실시예 47 Cs(Sm0.05Eu0.95)I3 0.8
실시예 48 Cs(Sm0.05Bi0.95)Cl3 0.7
실시예 49 Cs(Sm0.05Ag0.95)Cl3 0.9
비교예 41 CsPbBrI2 0.21
비교예 42 CsPbBr3 0.51
상기 표 2로부터 실시예 41 내지 49의 유기 발광 소자는 비교예 41 및 42 의 유기 발광 소자에 비하여 전류 효율이 우수한 것을 확인하였다.
실시예 51
유리 기판 상에 CsSmBrI2를 포함한 40nm 두께의 제1층을 형성하고, 상기 제1층 상에 CsSmBr3를 포함한 40nm 두께의 제2층을 형성하여 광변환층을 형성하였다.
비교예 51
유기 기판 상에 InP/ZnS(λem　530　nm) 양자점을 포함한 용액을 3000 rpm의 속도로 20 초 동안 스핀코팅하여 40nm 두께의 제1층을 형성하였다. 상기 제1층 상에 InP/ZnS(λem　650　nm) 양자점을 포함한 용액을 3000 내지 4000 rpm의 속도로 30 초 동안 스핀코팅하여, 40nm 두께의 제2층을 형성하여 광변환층을 형성하였다.
평가예 3: 조명 장치의 색재현율 평가
실시예 51 및 비교예 51에서 제작한 각각의 광변환층과, 광변환층을 형성하지 않은 경우인 비교예 52에 대하여, 청색 LCD를 광원으로 사용하고, NTSC 1931 표준을 사용하여, 각각의 조명 장치에 대하여 색재현율을 평가하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
또한, 실시예 51 및 비교예 51에서 제작한 각각의 광변환층과, 광변환층을 형성하지 않은 경우인 비교예 52에 대하여, 청색발광다이오드를 광원으로 사용하고, NTSC 1931 표준을 사용하여, 각각의 조명 장치에 대하여 색재현율을 평가하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
광변환층에 포함된 화합물 발광색 색재현율
비교예 51 lnP/ZnS 103%
비교예 52 광변환층 형성하지 않은 경우 72%
실시예 51 CsSmBrI2/ CsSmI3 129%
광변환층에 포함된 화합물 발광색 색재현율
비교예 51 lnP/ZnS 110%
비교예 52 광변환층 형성하지 않은 경우 105%
실시예 51 CsSmBrI2/ CsSmI3 131%
표 3 및 4를 참조하여, 실시예 51의 광변환층을 포함한 조명 장치는 비교예 51 및 52와 비교하여 색재현율이 우수한 것을 확인하였다.
10: 발광 소자
11: 제1전극 13: 정공 수송 영역
15: 발광층 17: 전자 수송 영역
19: 제2전극
100: 유기 발광 표시 장치
110, 210, 310, 410, 510, 610: 제1기판
120, 220, 320, 420, 520, 620: 유기 발광 소자
130, 230, 330, 430, 530, 630: 박막
231, 331: 제1페로브스카이트 232, 332: 제2페로브스카이트
333: 제3페로브스카이트 233, 334: 바인더 수지
431, 531: 제1박막 432, 532: 제2박막
533: 제3박막 621: 제1전극
622: 유기층 623: 제2전극
624: 화소 정의막 640: 컬러 필터
641: 제1컬러 필터 영역 642: 제2컬러 필터 영역
643: 제3컬러 필터 영역 644: 차광 패턴
700, 800: 조명 장치
710, 810: 광변환층
721, 722, 723, 820: 광원
830: 도광판

Claims (23)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 중간층;을 포함한 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광층이 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 (perovskite) 화합물을 포함한 전자 장치(electronic apparatus):
    <화학식 1>
    [A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
    <화학식 2>
    [A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
    <화학식 3>
    [A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
    <화학식 4>
    [A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
    상기 화학식 1 내지 4 중
    A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온(at least one monovalent organic-cation), 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)이고,
    B1은 Sm2+ 이온이고,
    B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2+ 이온을 비포함하고,
    n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A가 (R1R2R3C)+, (R1R2R3R4N)+, (R1R2R3R4P)+, (R1R2R3R4As)+, (R1R2R3R4Sb)+, (R1R2N=C(R3)-NR4R5)+, 치환 또는 비치환된 시클로헵타트리에늄(cycloheptatrienium), 치환 또는 비치환된 함질소 5원환의 1가 양이온, 치환 또는 비치환된 함질소 6원환의 1가 양이온, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+ 또는 이의 임의의 조합이고,
    상기 R1 내지 R5은 서로 독립적으로, 수소, 중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 -N(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
    상기 치환된 시클로헵타트리에늄, 상기 치환된 함질소 5원환의 1가 양이온 및 상기 치환된 함질소 6원환의 1가 양이온의 치환기 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 및 -N(Q3)(Q4) 중에서 선택되고,
    상기 Q1 내지 Q4는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 B2가 희토류 금속의 2가 양이온, 알칼리토 금속의 2가 양이온 또는 이의 임의의 조합인, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 n1이 0.01 < n1 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n1이 0.21 < n1 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n1이 0.41 < n1 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하고,
    (ii) 상기 n2가 0.01 < n2 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n2가 0.21 < n2 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n2가 0.41 < n2 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 X가 Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 적어도 1종의 할라이드 음이온인, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 표시 장치인, 전자 장치.
  7. 제1기판;
    유기 발광 소자; 및
    상기 유기 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 위치하는 박막;을 포함하고,
    상기 박막이 하기 페로브스카이트 화합물을 포함한, 전자 장치:
    <화학식 1>
    [A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
    <화학식 2>
    [A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
    <화학식 3>
    [A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
    <화학식 4>
    [A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
    상기 화학식 1 내지 4 중
    A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온, 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합이고,
    B1은 Sm2+ 이온이고,
    B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2+ 이온을 비포함하고,
    n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 B2가 희토류 금속의 2가 양이온, 알칼리토 금속의 2가 양이온 또는 이의 임의의 조합인, 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    (i) 상기 n1이 0.01 < n1 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n1이 0.21 < n1 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n1이 0.41 < n1 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하고,
    (ii) 상기 n2가 0.01 < n2 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n2가 0.21 < n2 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n2가 0.41 < n2 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하는, 전자 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 X가 Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 적어도 1종의 할라이드 음이온인, 전자 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전자 장치는 유기 발광 표시 장치인, 전자 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자가 제1광을 방출하고,
    상기 박막이 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고,
    상기 제1광과 상기 제2광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 갖는, 전자 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 박막은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물 및 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물을 포함하거나;
    상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물, 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물 및 상기 화학식 1로 표시되는 제3페로브스카이트 화합물;을 포함한, 전자 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    (i) 상기 박막은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1박막; 및 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2박막을 포함하고,
    상기 유기 발광 소자는 제1광을 방출하고,
    상기 제1박막은 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고,
    상기 제2박막은 상기 제1광 및 상기 제2광 중 적어도 하나를 흡수하여 제3광을 방출하고,
    상기 제1광, 상기 제2광 및 상기 제3광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 갖거나,
    (ii) 상기 박막은 상기 화학식 1로 표시되는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1박막; 상기 화학식 1로 표시되는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2박막; 및 상기 화학식 1로 표시되는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제3박막을 포함하고,
    상기 유기 발광 소자는 제1광을 방출하고,
    상기 제1박막은 상기 제1광을 흡수하여 제2광을 방출하고,
    상기 제2박막은 상기 제1광 및 상기 제2광 중 적어도 하나를 흡수하여 제3광을 방출하고,
    상기 제3박막은 상기 제1광, 상기 제2광 및 상기 제3광 중 적어도 하나를 흡수하여 제4광을 방출하고,
    상기 제1광, 상기 제2광, 상기 제3광 및 상기 제4광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 갖는, 전자 장치.
  15. 광원; 및
    상기 광원으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 흡수된 광과 상이한 파장 대역의 광을 방출하는 광변환층;을 포함하고,
    상기 광변환층이 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시된 페로브스카이트 화합물을 포함한, 조명 장치:
    <화학식 1>
    [A][B1 n1B2 (1-n1)][X]3
    <화학식 2>
    [A]2[B1 n2B2 (1-n2)][X]4
    <화학식 3>
    [A]3[B1 n2B2 (1-n2)]2[X]7
    <화학식 4>
    [A]4[B1 n2B2 (1-n2)]3[X]10
    상기 화학식 1 내지 4 중
    A는 적어도 1종의 1가 유기-양이온, 1가 무기-양이온 또는 이의 임의의 조합이고,
    B1은 Sm2+ 이온이고,
    B2는 적어도 1종의 2가 무기-양이온이고, B2는 Sm2+ 이온을 비포함하고,
    n1은 0 < n1 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    n2는 0 < n2 ≤ 1을 만족하는 실수이고,
    X는 적어도 1종의 1가 음이온이다.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 B2가 희토류 금속의 2가 양이온, 알칼리토 금속의 2가 양이온 또는 이의 임의의 조합인, 조명 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    (i) 상기 n1이 0.01 < n1 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n1이 0.21 < n1 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n1이 0.41 < n1 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하고,
    (ii) 상기 n2가 0.01 < n2 ≤ 0.2를 만족하는 실수이고, 청색광을 방출하거나;
    상기 n2가 0.21 < n2 ≤ 0.4를 만족하는 실수이고, 녹색광을 방출하거나; 또는
    상기 n2가 0.41 < n2 ≤ 1를 만족하는 실수이고, 적색광을 방출하는, 조명 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 X가 Cl-, Br- 및 I- 중에서 선택된 적어도 1종의 할라이드 음이온인, 조명 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 광원은 형광램프, 발광 소자(LED), 유기 발광 소자(OLED) 또는 양자점 발광 소자(QLED) 또는 이의 임의의 조합인, 조명 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    (i) 상기 광원이 청색광을 방출하고,
    상기 광변환층은,
    상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물; 및
    상기 청색광 및 상기 녹색광 중 적어도 하나를 흡수하여 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물;을 포함하거나,
    (ii) 상기 광원이 UV광을 방출하고,
    상기 광변환층은,
    상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물;
    상기 UV광 및 상기 청색광 중 적어도 하나를 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물; 및
    상기 UV광, 상기 청색광 및 상기 녹색광 중 적어도 하나를 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한, 조명 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    (i) 상기 광원이 청색광을 방출하고,
    상기 광변환층은,
    상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및
    상기 청색광 및 상기 녹색광 중 적어도 하나를 흡수하여 적색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함하거나,
    (ii) 상기 광원이 UV광을 방출하고,
    상기 광변환층은,
    i) 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물 및 상기 UV광 및 상기 청색광 중 적어도 하나를 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및 상기 UV광, 상기 청색광 및 상기 녹색광 중 적어도 하나를 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함하거나, 또는
    ii) 상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층; 및 상기 UV광 및 상기 청색광 중 적어도 하나를 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물 및 상기 UV광, 상기 청색광 및/또는 상기 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층;을 포함하거나,
    (iii) 상기 광원이 UV광을 방출하고,
    상기 광변환층은,
    상기 UV광을 흡수하여 청색광을 방출하는 제1페로브스카이트 화합물을 포함한 제1층;
    상기 UV광 및 상기 청색광 중 적어도 하나를 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2페로브스카이트 화합물을 포함한 제2층; 및
    상기 UV광, 상기 청색광 및 상기 녹색광 중 적어도 하나를 흡수하여 적색광을 방출하는 제3페로브스카이트 화합물을 포함한 제3층;을 포함한, 조명 장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 광원의 적어도 일면에 상기 광변환층이 직접(directly) 접촉되거나;
    상기 광원과 상기 광변환층은 이격되어 배치된, 조명 장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 광원 및 광변환층 사이에 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 개재되거나,
    상기 광변환층 상에 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 휘도 향상 시트, 반사필름 또는 이의 임의의 조합이 배치된, 조명 장치.
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