KR20150096593A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light-emitting devices}
본 발명의 실시예들은 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light-emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
상기 유기 발광 소자는 기판 상부에 제1전극이 배치되어 있고, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
본 발명의 실시예들은 유기 발광 소자를 제공한다.
제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하고,
상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자를 개시한다:
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 10A> <화학식 10B>
Figure pat00002
Figure pat00003
<화학식 10C> <화학식 10D>
Figure pat00004
Figure pat00005
<화학식 10E>
Figure pat00006
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중,
A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택되고;
X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
L11은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외되고;
a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
R11, R16 및 R17은 서로 독립적으로,
수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
L21은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
R21, R25 및 R26은 서로 독립적으로,
수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
-N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
Q11, Q12, Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하고,
상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자를 개시한다:
<화학식 1>
Figure pat00007
<화학식 10A> <화학식 10B>
Figure pat00008
Figure pat00009
<화학식 10C> <화학식 10D>
Figure pat00010
Figure pat00011
<화학식 10E>
Figure pat00012
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중,
A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택되고;
X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
L11은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
R11, R16 및 R17은 서로 독립적으로,
수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
L21은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외되고;
a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
R21, R25 및 R26은 서로 독립적으로,
수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
-N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
Q11, Q12, Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
상기 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고휘도, 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서 중 "유기층"은 상기 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"의 층에 포함된 물질이 유기물로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 유기 발광 소자(10)은 제1전극(110), 유기층(150) 및 제2전극(190)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판은 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(110) 상부에는 유기층(150)이 배치되어 있다. 상기 유기층(150)은 발광층을 포함한다.
상기 유기층(150)은, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재되는 정공 수송 영역(hole transport region)을 더 포함할 수 있다. 상기 유기층(150)은, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재되는 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 전자 수송 영역은 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/버퍼층, 정공 주입층/버퍼층, 정공 수송층/버퍼층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 제1전극(110) 상부에 상기 정공 주입층을 형성할 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 코팅 조건은 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역이 정공 수송층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 제1전극(110) 상부 또는 정공 주입층 상부에 상기 정공 수송층을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의하여 정공 수송층을 형성할 경우, 정공 수송층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, α-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), 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 sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00013
Figure pat00014
<화학식 201>
Figure pat00015
<화학식 202>
Figure pat00016
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L205는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알킬렌, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐렌, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택되고,
상기 치환된 C3-C10시클로알킬렌, 치환된 C3-C10헤테로시클로알킬렌, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌, 치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐렌, 치환된 C6-C60아릴렌, 치환된 C2-C60헤테로아릴렌 및 치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 중 적어도 하나의 치환기는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹, -N(Q201)(Q202), -Si(Q203)(Q204)(Q205) 및 -B(Q206)(Q207) 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹, -N(Q211)(Q212), -Si(Q213)(Q214)(Q215) 및 -B(Q216)(Q217) 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 및
-N(Q221)(Q222), -Si(Q223)(Q224)(Q225) 및 -B(Q226)(Q227); 중에서 선택되고;
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
xa5는 1, 2, 3, 4 및 5 중에서 선택되고;
R201 내지 R205는 서로 독립적으로,
C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹, -N(Q231)(Q232), -Si(Q233)(Q234)(Q235) 및 -B(Q236)(Q237) 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹, -N(Q241)(Q242), -Si(Q243)(Q244)(Q245) 및 -B(Q246)(Q247) 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
Q201 내지 Q207, Q211 내지 Q217, Q221 내지 Q227, Q231 내지 Q237 및 Q241 내지 Q247는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 중에서 선택된다.
상기 화학식 201 및 202 중 L201 내지 L205 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 L1에 대한 설명을 참조하고, R201 내지 R205 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 R11에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L205는 서로 독립적으로,
페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 카바졸일렌 및 트리아지닐렌; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이소인돌일, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 카바졸일렌 및 트리아지닐렌; 중에서 선택되고;
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;
xa5는 1, 2 또는 3이고;
R201 내지 R205는 서로 독립적으로,
페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 아줄레닐, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있다:
<화학식 201A>
Figure pat00017
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A-1로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A-1>
Figure pat00018
상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 202A>
Figure pat00019
상기 화학식 201A, 201A-1 및 202A 중 L201 내지 L203, xa1 내지 xa3, xa5 및 R202 내지 R204에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, R211 및 R212는 R203에 대한 설명을 참조하고, R213 내지 R216은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201A, 201A-1 및 202A 중,
L201 내지 L203은 서로 독립적으로,
페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 카바졸일렌 및 트리아지닐렌; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 퀴녹살리닐렌, 퀴나졸리닐렌, 카바졸일렌 및 트리아지닐렌; 중에서 선택되고;
xa1 내지 xa3은 서로 독립적으로, 0 또는 1이고;
R203, R211 및 R212는 서로 독립적으로,
페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택되고;
R213 및 R214는 서로 독립적으로,
C1-C20알킬 및 C1-C20알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬 및 C1-C20알콕시;
페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택되고;
R215 및 R216은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염,
C1-C20알킬 및 C1-C20알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬 및 C1-C20알콕시;
페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐 및 트리아지닐; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택되고;
xa5는 1 또는 2이다.
상기 화학식 201A 및 201A-1 중 R213 및 R214는 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
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 수송층을 모두 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 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 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. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라시아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 HT-D1> <F4-TCNQ>
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 정공 주입층 및 정공 수송층 외에, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
상기 제1전극(110) 상부 또는 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 발광층을 형성한다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성할 경우, 발광층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 유기 발광 소자(10)가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층, 개별 부화소별로, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 구조를 갖거나, 적색광 발출 물질, 녹색광 발출 물질 및 청색광 방출 물질이 층구분없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다. 또는 상기 발광층은 백색 발광층이고, 상기 백색의 빛을 원하는 컬러의 빛으로 변환하는 색변환층(color converting layer)이나, 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 발광층은 호스트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00026
<화학식 10A> <화학식 10B>
Figure pat00027
Figure pat00028
<화학식 10C> <화학식 10D>
Figure pat00029
Figure pat00030
<화학식 10E>
Figure pat00031
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중,
A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린 및 이소퀴놀린 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A14는 서로 독립적으로, 벤젠 및 나프탈렌 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 안니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 및 A14는 나프탈렌 또는 벤젠이고, A12 및 A13는 벤젠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A14는 벤젠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌 및 피리딘 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, 메틸기, 에틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 알킬기, 메틸기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, L11은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, L11은 페닐렌(phenylene), 펜탈레닐렌(pentalenylene), 인데닐렌(indenylene), 나프틸렌(naphthylene), 아줄레닐렌(azulenylene), 헵탈레닐렌(heptalenylene), 인다세닐렌(indacenylene), 아세나프틸렌(acenaphthylene), 플루오레닐렌(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌(spiro-fluorenylene), 벤조플루오레닐렌(benzofluorenylene), 디벤조플루오레닐렌(dibenzofluorenylene), 페날레닐렌(phenalenylene), 페난트레닐렌(phenanthrenylene), 안트라세닐렌(anthracenylene), 플루오란테닐렌(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌(triphenylenylene), 파이레닐렌(pyrenylene), 크라이세닐렌(chrysenylene), 나프타세닐렌(naphthacenylene), 피세닐렌(picenylene), 페릴레닐렌(perylenylene), 펜타페닐렌(pentaphenylene), 헥사세닐렌(hexacenylene), 펜타세닐렌(pentacenylene), 루비세닐렌(rubicenylene), 코로네닐렌(coronenylene) 및 오발레닐렌(ovalenylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 펜탈레닐렌, 인데닐렌, 나프틸렌, 아줄레닐렌, 헵탈레닐렌, 인다세닐렌, 아세나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페날레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 플루오란테닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 피세닐렌, 페릴레닐렌, 펜타페닐렌, 헥사세닐렌, 펜타세닐렌, 루비세닐렌, 코로네닐렌 및 오발레닐렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌 및 크라이세닐렌; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌 및 크라이세닐렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 하기 화학식 3-1 내지 3-8 중 선택되는 그룹(group)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00032
상기 화학식 3-1 내지 3-8 중,
Z1 및 Z2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택되고,
d1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고;
d2는 1 내지 3의 정수 중에서 선택되고;
d3는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
d4는 1 내지 8의 정수 중에서 선택되고;
d6는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 하기 화학식 4-1 내지 4-8 중 선택되는 그룹(group)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00033
상기 화학식 4-1 내지 4-8 중
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 중, a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, a11은 0 또는 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R11은 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
Q11 및 Q12 는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R11은 C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11은 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티에닐기 및 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티에닐기; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 및
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11은 하기 화학식 5-1 내지 5-31 중에서 선택되는 그룹(group)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
상기 화학식 5-1 내지 5-31 중,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
R25 및 R26은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
R25 및 R26는 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, 메틸기, 에틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 알킬기, 메틸기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 피롤일렌(pyrrolylene), 이미다졸일렌(imidazolylene), 피라졸일렌(pyrazolylene), 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌(benzoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피롤일렌, 이미다졸일렌, 피라졸일렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 벤조퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 하기 화학식 3-1 내지 3-32 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00039
Figure pat00040
상기 화학식 3-1 내지 3-26 중,
Z1 및 Z2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택되고,
d1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고;
d2는 1 내지 3의 정수 중에서 선택되고;
d3는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
d4는 1 내지 8의 정수 중에서 선택되고;
d5는 1 또는 2이고;
d6는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 하기 화학식 4-1 내지 4-14 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다::
Figure pat00041
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중,
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, a21은 1의 정수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 수소 및 하기 화학식 H1 내지 H28, H37 내지 H41, H68 내지 H76 및 H80 중에서 선택되는 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
상기 화학식 H1 내지 H81 중, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
-N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 퀴놀리닐기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기 및 비페닐기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물은 하기 화합물 101A 내지 163A 중에서 선택되고, 상기 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 복소환계 화합물은 하기 화합물 101 내지 236 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
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Figure pat00182
다른 실시예에 있어서, 상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00183
<화학식 10A> <화학식 10B>
Figure pat00184
Figure pat00185
<화학식 10C> <화학식 10D>
Figure pat00186
Figure pat00187
<화학식 10E>
Figure pat00188
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린 및 이소퀴놀린 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A14는 서로 독립적으로, 벤젠 및 나프탈렌 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 및 A14는 나프탈렌 또는 벤젠이고, A12 및 A13는 벤젠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, A11 내지 A14는 벤젠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌 및 피리딘 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, 메틸기, 에틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 알킬기, 메틸기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, L11은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, L11은 피롤일렌(pyrrolylene), 이미다졸일렌(imidazolylene), 피라졸일렌(pyrazolylene), 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌(benzoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피롤일렌, 이미다졸일렌, 피라졸일렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 벤조퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 하기 화학식 3-1 내지 3-32 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00189
Figure pat00190
상기 화학식 3-1 내지 3-26 중,
Z1 및 Z2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택되고,
d1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고;
d2는 1 내지 3의 정수 중에서 선택되고;
d3는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
d4는 1 내지 8의 정수 중에서 선택되고;
d5는 1 또는 2이고;
d6는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1 중, L11은 하기 화학식 4-1 내지 4-14 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00191
상기 화학식 4-1 내지 4-14 중,
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 중, a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, a11은 1의 정수일 수 있다.
상기 화학식 1 중, R11은 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R11은 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1 중, R11은 수소 및 하기 화학식 H1 내지 H28, H37 내지 H41, H68 내지 H76 및 H80 중에서 선택되는 그룹(group)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00192
Figure pat00193
Figure pat00194
Figure pat00195
상기 화학식 H1 내지 H81 중, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
R25 및 R26은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
R25 및 R26는 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, 메틸기, 에틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 알킬기, 메틸기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 페닐렌(phenylene), 펜탈레닐렌(pentalenylene), 인데닐렌(indenylene), 나프틸렌(naphthylene), 아줄레닐렌(azulenylene), 헵탈레닐렌(heptalenylene), 인다세닐렌(indacenylene), 아세나프틸렌(acenaphthylene), 플루오레닐렌(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌(spiro-fluorenylene), 벤조플루오레닐렌(benzofluorenylene), 디벤조플루오레닐렌(dibenzofluorenylene), 페날레닐렌(phenalenylene), 페난트레닐렌(phenanthrenylene), 안트라세닐렌(anthracenylene), 플루오란테닐렌(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌(triphenylenylene), 파이레닐렌(pyrenylene), 크라이세닐렌(chrysenylene), 나프타세닐렌(naphthacenylene), 피세닐렌(picenylene), 페릴레닐렌(perylenylene), 펜타페닐렌(pentaphenylene), 헥사세닐렌(hexacenylene), 펜타세닐렌(pentacenylene), 루비세닐렌(rubicenylene), 코로네닐렌(coronenylene) 및 오발레닐렌(ovalenylene); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 펜탈레닐렌, 인데닐렌, 나프틸렌, 아줄레닐렌, 헵탈레닐렌, 인다세닐렌, 아세나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페날레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 플루오란테닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 피세닐렌, 페릴레닐렌, 펜타페닐렌, 헥사세닐렌, 펜타세닐렌, 루비세닐렌, 코로네닐렌 및 오발레닐렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌 및 크라이세닐렌; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌 및 크라이세닐렌; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 하기 화학식 3-1 내지 3-8 중 선택되는 그룹(group)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00196
상기 화학식 3-1 내지 3-8 중,
Z1 및 Z2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택되고,
d1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고;
d2는 1 내지 3의 정수 중에서 선택되고;
d3는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
d4는 1 내지 8의 정수 중에서 선택되고;
d6는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *'은이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, L21은 하기 화학식 4-1 내지 4-8 중 선택되는 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00197
상기 화학식 4-1 내지 4-8 중
* 및 *'은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, a21은 0 또는 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R21은 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티에닐기 및 및 -N(Q11)(Q12); 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티에닐기; 중에서 선택되고;
Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 및
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 트리페닐레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예로서, R21은 하기 화학식 5-1 내지 5-31 중에서 선택되는 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00198
Figure pat00199
Figure pat00200
Figure pat00201
Figure pat00202
상기 화학식 5-1 내지 5-31 중,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
-N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 퀴놀리닐기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기 및 비페닐기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중, b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물은 하기 화합물 101B 내지 190B 중에서 선택되고, 상기 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 복소환계 화합물은 하기 화합물 301 내지 369 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00203
Figure pat00204
Figure pat00205
Figure pat00206
Figure pat00207
Figure pat00208
Figure pat00209
Figure pat00210
Figure pat00211
Figure pat00212
Figure pat00213
Figure pat00214
Figure pat00215
Figure pat00216
Figure pat00217
Figure pat00218
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Figure pat00220
Figure pat00221
Figure pat00222
Figure pat00223
Figure pat00224
Figure pat00225
Figure pat00226
Figure pat00227
상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물의 함량 대 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 함량은 0.01:0.99 내지 0.99:0.01의 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물의 함량 대 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 함량은 0.20:0.80 내지 0.80:0.20의 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물의 함량 대 상기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 함량은 0.50:0.50일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기발광소자의 효율과 수명에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나는 발광층 내에서의 전자와 정공의 균형이다. 이와 더불어 발광층내에서의 발광영역이 정공수송층이나 전자수송층 쪽으로 치우치지 않고 넓게 분포하는 것이 중요하다. 하지만 한가지 재료만으로는 이를 만족시키기 어렵다. 이를 위해서는 두 가지 재료의 치환기 특성을 다르게 할 때 좋은 결과를 얻을 수 있다. 따라서 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물이 전자수송성 시클릭기를 포함하면 화학식 10A~10E 화합물은 이를 포함하지 않는 것이 좋다. 반대로 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물이 전자수송성 시클릭기를 포함하지 않으면 화학식 10A~10E 화합물은 이를 포함하는 것이 좋다.
예를 들어, 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물이 강한 전자수송성 시클릭기인 트리아진이 포함된다면 전자수송성 시클릭기를 포함하지 않는 화학식 10A~10E 화합물이 함께 사용되었을 때 향상된 효율 더불이 좋은 수명특성을 얻을 수 있고, 화학식 10A~10E 화합물이 많은 함량으로 포함되어 있을 때 최적의 효율과 수명을 나타낼 수 있다.
다른 예로서, 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 상대적으로 약한 전자수송성 시클릭기인 피리딘이나 피리미딘만이 포함된다면 전자수송성 시클릭기를 포함하지 않는 화학식 10A~10E 화합물이 함께 사용되었을 때 향상된 효율 더불이 좋은 수명특성을 얻을 수 있고, 상기 화학식10A~10E 화합물이 적은 함량으로 포함되어 있을 때 최적의 효율과 수명을 나타낼 수 있다.
이처럼 두 가지 호스트 사이의 적절한 비율은 각 호스트의 전기적 특성에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어 전자수송성 시클릭기가 포함되지 않은 화학식 10A~10E로 표시되는 화합물은 넓은 에너지갭을 갖는다. 이 화학식 10A~10E로 표시되는 화합물은 상대적으로 좁은 에너지갭을 갖는 전자수송성 시클릭기를 포함하는 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물의 전자수송특성을 효과적으로 제어할 수 있다. 이는 발광영역이 정공수송층과 발광층계면으로 집중되는 현상을 막아주며 이는 효율과 수명향상에 큰 도움을 준다. 반대로, 전자수송성 시클릭기가 포함된 화학식 10A~10E로 표시되는 화합물은 전자수송성 시클릭기를 포함하는 화학식 1로 표시되는 카바졸계화합물의 전자수송특성을 효과적으로 제어할 수 있다. 이는 발광영역이 정공수송층과 발광층계면으로 집중되는 현상을 막아주며 이는 효율과 수명향상에 큰 도움을 준다.
상기 발광층은 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 착체 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 401>
Figure pat00228
상기 화학식 401 중,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb) 및 톨륨(TM) 중에서 선택되고;
X401 내지 X404는 서로 독립적으로, 질소 원자 또는 탄소 원자이고;
A401 및 A402 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 플루오렌, 치환 또는 비치환된 스파이로-플루오렌, 치환 또는 비치환된 인덴, 치환 또는 비치환된 피롤, 치환 또는 비치환된 티오펜, 치환 또는 비치환된 퓨란(furan), 치환 또는 비치환된 이미다졸, 치환 또는 비치환된 피라졸, 치환 또는 비치환된 티아졸, 치환 또는 비치환된 이소티아졸, 치환 또는 비치환된 옥사졸, 치환 또는 비치환된 이속사졸(isooxazole), 치환 또는 비치환된 피리딘, 치환 또는 비치환된 피라진, 치환 또는 비치환된 피리미딘, 치환 또는 비치환된 피리다진, 치환 또는 비치환된 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 벤조퀴놀린, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린, 치환 또는 비치환된 카바졸, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸, 치환 또는 비치환된 벤조퓨란(benzofuran), 치환 또는 비치환된 벤조티오펜, 치환 또는 비치환된 이소벤조티오펜, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸, 치환 또는 비치환된 이소벤조옥사졸, 치환 또는 비치환된 트리아졸, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸, 치환 또는 비치환된 트리아진, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란(dibenzofuran) 및 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜 중에서 선택되고;
상기 치환된 벤젠, 치환된 나프탈렌, 치환된 플루오렌, 치환된 스파이로-플루오렌, 치환된 인덴, 치환된 피롤, 치환된 티오펜, 치환된 퓨란, 치환된 이미다졸, 치환된 피라졸, 치환된 티아졸, 치환된 이소티아졸, 치환된 옥사졸, 치환된 이속사졸, 치환된 피리딘, 치환된 피라진, 치환된 피리미딘, 치환된 피리다진, 치환된 퀴놀린, 치환된 이소퀴놀린, 치환된 벤조퀴놀린, 치환된 퀴녹살린, 치환된 퀴나졸린, 치환된 카바졸, 치환된 벤조이미다졸, 치환된 벤조퓨란, 치환된 벤조티오펜, 치환된 이소벤조티오펜, 치환된 벤조옥사졸, 치환된 이소벤조옥사졸, 치환된 트리아졸, 치환된 옥사디아졸, 치환된 트리아진, 치환된 디벤조퓨란 및 치환된 디벤조티오펜의 적어도 하나의 치환기는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시(aryloxy), C6-C60아릴티오(arylthio), C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group), -N(Q401)(Q402), -Si(Q403)(Q404)(Q405) 및 -B(Q406)(Q407) 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐 및 C1-C60알콕시;
C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹, -N(Q411)(Q412), -Si(Q413)(Q414)(Q415) 및 -B(Q416)(Q417) 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴 및 비-방향족 축합다환 그룹; 및
-N(Q421)(Q422), -Si(Q423)(Q424)(Q425) 및 -B(Q426)(Q427); 중에서 선택되고;
L401은 유기 리간드이고;
xc1은 1, 2 또는 3이고;
xc2는 0, 1, 2 또는 3이다.
상기 L401은 임의의 1가, 2가 또는 3가의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, L401은 할로겐 리간드(예를 들면, Cl, F), 디케톤 리간드(예를 들면, 아세틸아세토네이트, 1,3-디페닐-1,3-프로판디오네이트, 2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트, 헥사플루오로아세토네이트), 카르복실산 리간드(예를 들면, 피콜리네이트, 디메틸-3-피라졸카르복실레이트, 벤조에이트), 카본 모노옥사이드 리간드, 이소니트릴 리간드, 시아노 리간드 및 포스포러스 리간드(예를 들면, 포스핀(phosphine), 포스파이트(phosphaite)) 중 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 401 중 A401가 2 이상의 치환기를 가질 경우, A401의 2 이상의 치환기를 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 401 중 A402가 2 이상의 치환기를 가질 경우, A402의 2 이상의 치환기를 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 401 중 xc1이 2 이상일 경우, 화학식 401 중 복수의 리간드
Figure pat00229
는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 401 중 xc1이 2 이상일 경우, A401 및 A402는 각각 이웃하는 다른 리간드의 A401 및 A402와 각각 직접(directly) 또는 연결기(예를 들면, C1-C5알킬렌, -N(R')-(여기서, R'은 C1-C10알킬기 또는 C6-C20아릴기임) 또는 -C(=O)-)를 사이에 두고 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 401 중 M은 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 오스뮴(Os) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 인광 도펀트는 하기 화합물 PD1 내지 PD82 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00230
Figure pat00231
Figure pat00232
Figure pat00233
Figure pat00234
Figure pat00235
Figure pat00236
Figure pat00237
Figure pat00238
Figure pat00239
Figure pat00240
Figure pat00241
Figure pat00242
Figure pat00243
Figure pat00244
다른 실시예에 있어서, 상기 인광 도펀트는 하기 화합물 PD1 및 PD76 내지 PD82 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00245
Figure pat00246
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 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치될 수 있다.
상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 영역은 정공 저지층을 포함할 수 있다. 상기 정공 저지층은, 발광층이 인광 도펀트를 사용할 경우, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 형성할 수 있다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 발광층 상부에 상기 정공 저지층을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 정공 저지층을 형성할 경우, 정공 저지층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00247
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 전자 수송층을 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 발광층 상부 또는 정공 저지층 상부에 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 수송층을 형성할 경우, 전자 수송층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00248
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화학식 601로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 601>
Ar601-[(L601)xe1-E601]xe2
상기 화학식 601 중,
Ar601은
나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C2-C60알키닐, C1-C60알콕시, C3-C10시클로알킬, C3-C10헤테로시클로알킬, C3-C10시클로알케닐, C3-C10헤테로시클로알케닐, C6-C60아릴, C6-C60아릴옥시, C6-C60아릴티오, C2-C60헤테로아릴, 비-방향족 축합다환 그룹 및 -Si(Q301)(Q302)(Q303) (상기 Q301 내지 Q303은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬, C2-C60알케닐, C6-C60아릴 및 C2-C60헤테로아릴 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고;
L601에 대한 설명은 본 명세서 중 L201에 대한 설명을 참조하고;
E601은,
피롤일(pyrrolyl), 티오페닐(thiophenyl), 퓨라닐(furanyl), 이미다졸일(imidazolyl), 피라졸일(pyrazolyl), 티아졸일(thiazolyl), 이소티아졸일(isothiazolyl), 옥사졸일(oxazolyl), 이속사졸일(isooxazolyl), 피리디닐(pyridinyl), 피라지닐(pyrazinyl), 피리미디닐(pyrimidinyl), 피리다지닐(pyridazinyl), 이소인돌일(isoindolyl), 인돌일(indolyl), 인다졸일(indazolyl), 푸리닐(purinyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이소퀴놀리닐(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐(benzoquinolinyl), 프탈라지닐(phthalazinyl), 나프티리디닐(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐(quinazolinyl), 시놀리닐(cinnolinyl), 카바졸일(carbazolyl), 페난트리디닐(phenanthridinyl), 아크리디닐(acridinyl), 페난트롤리닐(phenanthrolinyl), 페나지닐(phenazinyl), 벤조이미다졸일(benzoimidazolyl), 벤조퓨라닐(benzofuranyl), 벤조티오페닐(benzothiophenyl), 이소벤조티아졸일(isobenzothiazolyl), 벤조옥사졸일(benzooxazolyl), 이소벤조옥사졸일(isobenzooxazolyl), 트리아졸일(triazolyl), 테트라졸일(tetrazolyl), 옥사디아졸일(oxadiazolyl), 트리아지닐(triazinyl), 디벤조퓨라닐(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일 및 디벤조카바졸일; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 펜탈레닐, 인데닐, 나프틸, 아줄레닐, 헵탈레닐, 인다세닐, 아세나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페날레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 플루오란테닐, 트리페닐레닐, 파이레닐, 크라이세닐, 나프타세닐, 피세닐, 페릴레닐, 펜타페닐, 헥사세닐, 펜타세닐, 루비세닐, 코로네닐, 오발레닐, 피롤일, 티오페닐, 퓨라닐, 이미다졸일, 피라졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 옥사졸일, 이속사졸일, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이소인돌일, 인돌일, 인다졸일, 푸리닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤조퀴놀리닐, 프탈라지닐, 나프티리디닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 시놀리닐, 카바졸일, 페난트리디닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페나지닐, 벤조이미다졸일, 벤조퓨라닐, 벤조티오페닐, 이소벤조티아졸일, 벤조옥사졸일, 이소벤조옥사졸일, 트리아졸일, 테트라졸일, 옥사디아졸일, 트리아지닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 벤조카바졸일 및 디벤조카바졸일 중 적어도 하나로 치환된, 피롤일, 티오페닐, 퓨라닐, 이미다졸일, 피라졸일, 티아졸일, 이소티아졸일, 옥사졸일, 이속사졸일, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이소인돌일, 인돌일, 인다졸일, 푸리닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤조퀴놀리닐, 프탈라지닐, 나프티리디닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 시놀리닐, 카바졸일, 페난트리디닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페나지닐, 벤조이미다졸일, 벤조퓨라닐, 벤조티오페닐, 이소벤조티아졸일, 벤조옥사졸일, 이소벤조옥사졸일, 트리아졸일, 테트라졸일, 옥사디아졸일, 트리아지닐, 디벤조퓨라닐, 디벤조티오페닐, 벤조카바졸일 및 디벤조카바졸일; 중에서 선택되고;
xe1은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
xe2는 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된다.
또는, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 아민계 화합물 외에, 하기 화학식 602로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 602>
Figure pat00249
상기 화학식 602 중,
X611은 N 또는 C-(L611)xe611-R611이고, X612는 N 또는 C-(L612)xe612-R612이고, X613은 N 또는 C-(L613)xe613-R613이고, X611 내지 X613 중 적어도 하나는 N이고;
L611 내지 L616 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 L201에 대한 설명을 참조하고;
R611 내지 R616은 서로 독립적으로,
페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실 및 이의 염, 술폰산 및 이의 염, 인산 및 이의 염, C1-C20알킬, C1-C20알콕시, 페닐, 나프틸, 아줄레닐, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된, 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 스파이로-플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 파이레닐, 크라이세닐, 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택되고;
xe611 내지 xe616은 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택된다.
상기 화학식 601로 표시되는 화합물 및 602로 표시되는 화합물은 하기 화합물 ET1 내지 ET15 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00250
Figure pat00251
Figure pat00252
Figure pat00253
Figure pat00254
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 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 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
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 pat00255
상기 전자 수송 영역은, 제2전극(190)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 전자 수송층 상부에 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 주입층을 형성할 경우, 전자 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 전자 주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 및 LiQ 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 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.
상술한 바와 같은 유기층(150) 상부에는 제2전극(190)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(190)은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(190)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2전극(190)용 물질의 구체적인 예에는, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 포함될 수 있다. 또는, 상기 제2전극(190)용 물질로서 ITO 또는 IZO 등을 사용할 수 있다. 상기 제2전극(190)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, ter-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌은 상기 C1-C60알킬과 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐는, 상기 C2-C60알킬의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌은 상기 C2-C60알케닐과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐은, 상기 C2-C60알킬의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐(ethynyl), 프로피닐(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌은 상기 C2-C60알키닐과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬은, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌은 상기 C3-C10시클로알킬과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10헤테로시클로알킬은, N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10헤테로시클로알킬렌은 상기 C3-C10헤테로시클로알킬과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐은 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromacity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐, 시클로헥세닐, 시클로헵테닐 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌은 상기 C3-C10시클로알케닐과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10헤테로시클로알케닐은 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C3-C10헤테로시클로알케닐의 구체예는, 2,3-히드로퓨라닐, 2,3-히드로티오페닐 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10헤테로시클로알케닐렌은 상기 C3-C10헤테로시클로알케닐과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴은 탄 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌은 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴의 구체예는, 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 파이레닐, 크라이세닐 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴 및 C6-C60아릴렌이 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C2-C60헤테로아릴은 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C2-C60헤테로아릴렌은 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C2-C60헤테로아릴의 구체예는, 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐 등을 포함한다. 상기 C2-C60헤테로아릴 및 C2-C60헤테로아릴렌이 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 “Ph”은 페닐을 의미하고, “Me”은 메틸을 의미하고, “Et”은 에틸을 의미하고, “ter-Bu” 또는 “But”은 tert-부틸을 의미한다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 합성예 중 “A 대신 B를 사용하였다”란 표현 중 A의 몰당량과 B의 몰당량은 서로 동일하다.
[ 실시예 ]
실시예 1
애노드로서 ITO/Ag/ITO가 70Å/1000Å/70Å의 두께로　증착된 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.4mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 10분 동안 초음파 세정한 후, 10분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 설치하였다.
상기 애노드 상부에 HT13를 증착하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성한 후, HT3을 증착하여 800Å 두께의 정공 수송층을 형성한 다음, 상기 정공 수송층 상부에 화합물 112A(호스트), 226(호스트) 및 하기 화합물 PD82(도펀트)를 100:100: 15의 중량비로 공증착하여, 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이 후, 상기 발광층 상부에 ET1과 LiQ를 100:100의 중량비로 진공 증착하여 360Å 두께의 전자 수송층을 형성한 후, 상기 전자 수송층 상에 LiQ를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 Mg:Ag를 중량비 90:10의 비율로 증착하여 120Å　두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 108A을 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 119를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 127A을 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 104를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 4
발광층 형성시 상기 화합물 112A 및 상기 화합물 226을 70:30의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 5
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 108A을 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 119를 사용하고, 상기 화합물 127A 및 상기 화합물 104를 70:30의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 6
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 127A을 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 104를 사용하고, 상기 화합물 127A 및 상기 화합물 104를 70:30의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 7
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 161B를 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 306을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 8
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 149B를 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 370을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 9
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 161B를 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 306을 사용하고, 화합물 161B 및 화합물 306을 70:30의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 10
발광층 형성시 화합물 112A 대신 화합물 149B를 사용하고, 화합물 226 대신 화합물 370을 사용하고, 화합물 149B 및 화합물 370을 70:30의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
발광층 형성시 상기 화합물 226을 사용하지 않고, 상기 화합물 112A 및 PD82를 100:15의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
발광층 형성시 상기 화합물 112A를 사용하지 않고, 상기 화합물 226 및 PD82를 100:15의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3
발광층 형성시 하기 화합물 312 및 PD82를 100:15의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 4
발광층 형성시 하기 화합물 161B 및 PD82를 100:15의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 5
발광층 형성시 화합물 112A 대신 하기 호스트 A를 사용하고, 화합물 226 대신 하기 호스트 B를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<호스트 A>
Figure pat00256
<호스트 B>
Figure pat00257

평가예 1
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 유기 발광 소자의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 발광색, 효율 및 수명(@10㎃/㎠)을 PR650 Spectroscan Source Measurement Unit.(PhotoResearch사 제품임)을 이용하여 평가하였다. 수명 97%는 초기 휘도의 97% 되는데 까지 걸리는 시간을 의미한다. 그 결과는 하기 표 1과 같다:
호스트 구동
전압
(V)		 전류
밀도
(mA/cm2)		 휘도
(cd/A)		 전력
(Im/W)		 CIE_x CIE_y 수명 97%
(hr)
실시예 1 화합물 112A 4.0 10.7 84.5 65.8 0.207 0.740 132
화합물 226
실시예 2 화합물 108A 4.1 10.4 86.4 66.1 0.268 0.695 158
화합물 119
실시예 3 화합물 127A 4.1 10.0 90.5 69.0 0.305 0.671 143
화합물 104
실시예 4 화합물 112A 4.5 9.7 92.9 65.6 0.213 0.737 148
화합물 226
실시예 5 화합물 108A 4.5 10.1 89.0 61.5 0.280 0.686 175
화합물 119
실시예 6 화합물 127A 4.6 9.8 92.3 62.8 0.305 0.671 186
화합물 104
실시예 7 화합물 161B 4.0 10.3 87.4 69.1 0.240 0.715 130
화합물 306
실시예 8 화합물 149B 4.2 10.5 85.7 64.8 0.234 0.719 136
화합물 312
실시예 9 화합물 161B 4.6 10.8 83.4 57.0 0.248 0.711 151
화합물 306
실시예 10 화합물 149B 4.8 10.5 85.6 55.6 0.237 0.717 128
화합물 312
비교예 1 화합물 112A 9.6 131.7 6.8 2.2 0.332 0.648 1
비교예 2 화합물 226 3.7 17.0 52.9 44.8 0.226 0.724 42
비교예 3 화합물 306 9.0 166.3 5.4 1.9 0.216 0.724 1
비교예 4 화합물 161B 4.0 12.8 70.4 54.8 0.242 0.720 52
비교예 5 호스트 A 4.1 12.8 70.3 53.4 0.277 0.697 64
표 1로부터, 실시예 1 내지 10의 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 5의 유기 발광 소자에 비하여 우수한 구동 전압, 휘도, 효율, 색순도 및 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
110: 제1전극
150: 유기층
190: 제2전극

Claims (20)

  1. 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자:
    <화학식 1>
    Figure pat00258

    <화학식 10A> <화학식 10B>
    Figure pat00259
    Figure pat00260

    <화학식 10C> <화학식 10D>
    Figure pat00261
    Figure pat00262

    <화학식 10E>
    Figure pat00263

    상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중,
    A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택되고;
    X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
    X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
    L11은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외되고;
    a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    R11, R16 및 R17은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
    L21은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
    a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    R21, R25 및 R26은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
    R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
    -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
    b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    Q11, Q12, Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
    R16 및 R17은 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
    R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    L11은 페닐렌(phenylene), 펜탈레닐렌(pentalenylene), 인데닐렌(indenylene), 나프틸렌(naphthylene), 아줄레닐렌(azulenylene), 헵탈레닐렌(heptalenylene), 인다세닐렌(indacenylene), 아세나프틸렌(acenaphthylene), 플루오레닐렌(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌(spiro-fluorenylene), 벤조플루오레닐렌(benzofluorenylene), 디벤조플루오레닐렌(dibenzofluorenylene), 페날레닐렌(phenalenylene), 페난트레닐렌(phenanthrenylene), 안트라세닐렌(anthracenylene), 플루오란테닐렌(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌(triphenylenylene), 파이레닐렌(pyrenylene), 크라이세닐렌(chrysenylene), 나프타세닐렌(naphthacenylene), 피세닐렌(picenylene), 페릴레닐렌(perylenylene), 펜타페닐렌(pentaphenylene), 헥사세닐렌(hexacenylene), 펜타세닐렌(pentacenylene), 루비세닐렌(rubicenylene), 코로네닐렌(coronenylene) 및 오발레닐렌(ovalenylene); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 펜탈레닐렌, 인데닐렌, 나프틸렌, 아줄레닐렌, 헵탈레닐렌, 인다세닐렌, 아세나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페날레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 플루오란테닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 피세닐렌, 페릴레닐렌, 펜타페닐렌, 헥사세닐렌, 펜타세닐렌, 루비세닐렌, 코로네닐렌 및 오발레닐렌; 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    R11은 C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
    R25 및 R26는 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
    R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    L21은 피롤일렌(pyrrolylene), 이미다졸일렌(imidazolylene), 피라졸일렌(pyrazolylene), 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌(benzoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피롤일렌, 이미다졸일렌, 피라졸일렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 벤조퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택된, 유기 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    R21은 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
    Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물은 하기 화합물 101A 내지 163A 중에서 선택되고, 상기 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 복소환계 화합물은 하기 화합물 101 내지 236 중에서 선택된, 유기 발광 소자:

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  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 인광 도펀트를 더 포함하는 유기 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하고,
    상기 발광층은 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물 중에서 선택되는 1종 이상; 및 하기 화학식 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 복소환계 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 유기 발광 소자:
    <화학식 1>
    Figure pat00401

    <화학식 10A> <화학식 10B>
    Figure pat00402
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    <화학식 10C> <화학식 10D>
    Figure pat00404
    Figure pat00405

    <화학식 10E>
    Figure pat00406

    상기 화학식 1 및 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E 중,
    A11 내지 A14, A21 및 A22는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 2,6-나프티리딘(naphthyridine), 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프타리딘, 2,7-나프티리딘, 퀴녹살린, 프탈라진 및 퀴나졸린 중에서 선택되고;
    X11은 O, S, C(R16)(R17), Si(R16)(R17), P(R16), B(R16), P(=O)(R16) 또는 N(R16)이고;
    X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S, C(R25)(R26), Si(R25)(R26), P(R25), B(R25) 또는 P(=O)(R25)이고;
    L11은 N을 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60헤테로아릴렌기; 중에서 선택되고;
    a11은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    R11, R16 및 R17은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
    L21은 C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬렌기, C3-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C3-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C2-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴렌기는 제외되고;
    a21은 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    R21, R25 및 R26은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되되, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, N를 포함하는 C1-C60헤테로아릴기는 제외되고;
    R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환; 및
    -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
    b12 내지 b15 및 b22 내지 b24는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
    Q11, Q12, Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택된다.
  12. 제11항에 있어서,
    X11은 O, S, C(R16)(R17) 또는 N(R16)이고;
    R16 및 R17은 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
    R16 및 R17은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  13. 제11항에 있어서,
    L11은 피롤일렌(pyrrolylene), 이미다졸일렌(imidazolylene), 피라졸일렌(pyrazolylene), 피리디닐렌(pyridinylene), 피라지닐렌(pyrazinylene), 피리미디닐렌(pyrimidinylene), 인돌일렌(indolylene), 퀴놀리닐렌(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌(benzoquinolinylene), 페난트리디닐렌(phenanthridinylene), 아크리디닐렌(acridinylene), 페난트롤리닐렌(phenanthrolinylene), 트리아졸일렌(triazolylene) 및 테트라졸일렌(tetrazolylene); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피롤일렌, 이미다졸일렌, 피라졸일렌, 피리디닐렌, 피라지닐렌, 피리미디닐렌, 인돌일렌, 퀴놀리닐렌, 이소퀴놀리닐렌, 벤조퀴놀리닐렌, 페난트리디닐렌, 아크리디닐렌, 페난트롤리닐렌, 트리아졸일렌 및 테트라졸일렌; 중에서 선택된, 유기 발광 소자.
  14. 제11항에 있어서,
    R11은 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 수소, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹; 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  15. 제11항에 있어서,
    X21 및 X22는 서로 독립적으로, N-(L21)a21-R21, O, S 또는 C(R25)(R26)이고;
    R25 및 R26는 선택적으로, 서로 연결되어 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성하고;
    R25 및 R26는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기 및 1가 비-방향족 축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  16. 제11항에 있어서,
    L21은 페닐렌(phenylene), 펜탈레닐렌(pentalenylene), 인데닐렌(indenylene), 나프틸렌(naphthylene), 아줄레닐렌(azulenylene), 헵탈레닐렌(heptalenylene), 인다세닐렌(indacenylene), 아세나프틸렌(acenaphthylene), 플루오레닐렌(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌(spiro-fluorenylene), 벤조플루오레닐렌(benzofluorenylene), 디벤조플루오레닐렌(dibenzofluorenylene), 페날레닐렌(phenalenylene), 페난트레닐렌(phenanthrenylene), 안트라세닐렌(anthracenylene), 플루오란테닐렌(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌(triphenylenylene), 파이레닐렌(pyrenylene), 크라이세닐렌(chrysenylene), 나프타세닐렌(naphthacenylene), 피세닐렌(picenylene), 페릴레닐렌(perylenylene), 펜타페닐렌(pentaphenylene), 헥사세닐렌(hexacenylene), 펜타세닐렌(pentacenylene), 루비세닐렌(rubicenylene), 코로네닐렌(coronenylene) 및 오발레닐렌(ovalenylene); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌, 펜탈레닐렌, 인데닐렌, 나프틸렌, 아줄레닐렌, 헵탈레닐렌, 인다세닐렌, 아세나프틸렌, 플루오레닐렌, 스파이로-플루오레닐렌, 벤조플루오레닐렌, 디벤조플루오레닐렌, 페날레닐렌, 페난트레닐렌, 안트라세닐렌, 플루오란테닐렌, 트리페닐레닐렌, 파이레닐렌, 크라이세닐렌, 나프타세닐렌, 피세닐렌, 페릴레닐렌, 펜타페닐렌, 헥사세닐렌, 펜타세닐렌, 루비세닐렌, 코로네닐렌 및 오발레닐렌; 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  17. 제11항에 있어서,
    R21은 C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -N(Q11)(Q12); 및
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C6-C60아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고;
    Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  18. 제11항에 있어서,
    R12 내지 R15 및 R22 내지 R24는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C60알킬기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기 및 -N(Q21)(Q22) 중에서 선택되고;
    Q21 및 Q22는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴기로 치환된, C6-C60아릴기 중에서 선택되는, 유기 발광 소자.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 카바졸계 화합물은 하기 화합물 101B 내지 160B 중에서 선택되고, 상기 10A, 10B, 10C, 10D 및 10E로 표시되는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 복소환계 화합물은 하기 화합물 301 내지 369 중에서 선택된, 유기 발광 소자:
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  20. 제11항에 있어서,
    상기 발광층은 인광 도펀트를 더 포함하는 유기 발광 소자.
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