KR20190026618A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

소정 파라미터를 만족하는 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서, 시야각, 응답 시간, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 등이 우수하고, 다색화가 가능하다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 발광층을 포함한 유기층을 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자는 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
소정 파라미터를 만족하여 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일측면에 따르면,
제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함하고,
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
상기 발광층은 인광을 방출하고,
상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자가 제공된다.
다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및
상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 배치되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층;
을 포함하고,
상기 m은 2 이상의 정수이고,
상기 m개의 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 나머지 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이하고,
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
상기 발광층은 인광을 방출하고,
상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층된 m개의 발광층;
을 포함하고,
상기 m은 2 이상의 정수이고,
상기 m개의 발광층 중 적어도 하나의 발광층에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 나머지 발광층 중 적어도 하나의 발광층에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이하고,
상기 발광층은 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
상기 발광층은 인광을 방출하고,
상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자가 제공된다.
소정 파라미터를 만족한 상기 유기 발광 소자는 장수명을 갖는다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 HOMO(dopant) 및 HOMO(host)의 일 구현예를 표시한 다이어그램의 일 구현예이다.
도 3은 다른 구현예를 따르는 유기 발광 소자(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 또 다른 구현예를 따르는 유기 발광 소자(200)의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 2에 대한 설명
도 1의 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 상기 제1전극(11)에 대향된 제2전극(19) 및 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(19) 사이에 배치된 유기층(10A)을 포함한다.
상기 유기층(10A)은 발광층(15)을 포함하고, 상기 제1전극(11)과 상기 발광층(15) 사이에는 정공 수송 영역(12)이 배치되어 있고, 상기 발광층(15)과 상기 제2전극(19) 사이에는 전자 수송 영역(17)이 배치되어 있다.
상기 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.
[제1전극(11)]
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(110)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.
[ 발광층 (15)]
상기 발광층(15)은 호스트 및 도펀트를 포함한다.
상기 발광층(15)은 인광을 방출한다. 즉, 상기 도펀트는 인광을 방출할 수 있는 물질이다. 상기 인광을 방출하는 발광층(15)은, 통상의 형광 도펀트 및/또는 열활성화 지연 형광(Thermal Activated Delayed, TADF) 도펀트를 포함하여 형광을 방출하는 발광층과는 명확히 구분된다.
상기 도펀트는 유기금속 화합물이다.
상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하, 2.31eV 이상 및 2.40eV 이하, 2.31eV 이상 및 2.38eV 이하, 2.31eV 이상 및 2.36eV 이하, 2.32eV 이상 및 2.36eV 이하 또는 2.33eV 이상 및 2.35eV 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 "최대 발광 파장"은 발광 세기가 최대인 파장을 가리키는 것으로서, "피크 발광 파장"이라고도 할 수 있다.
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.8 이상 및 1.0 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.9 이상 및 1.0 이하, 0.92 이상 및 1.0 이하, 0.94 이상 및 1.0 이하, 0.95 이상 및 1.0 이하, 0.96 이상 및 1.0 이하, 0.972 이상 및 0.995 이하, 0.974 이상 및 0.995 이하, 0.975 이상 및 1.0 이하, 0.975 이상 및 0.995 이하, 0.975 이상 및 0.990 이하, 0.978 이상 및 0.985 이하 또는0.978 이상 및 0.980 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도펀트의 감쇠 시간은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트의 감쇠 시간은 1.0㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하, 1.5㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하, 1.6㎲ 이상 및 2.7㎲ 이하, 1.5㎲ 이상 및 2.6㎲ 이하, 1.7㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하, 1.8㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하 또는 2.0㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층에 포함된 호스트 및 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족할 수 있다. 여기서, 상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (예를 들면, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트로 이루어질(consist of) 경우) 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이다. 상기 HOMO(dopant)와 HOMO(host) 간의 관계를 도시한 다이어그램의 일 구현예는 도 2를 참조한다.
예를 들어, 상기 발광층에 포함된 호스트 및 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.3 eV, 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV 또는 0.15eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV를 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.975 이상 및 1.0 이하이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 2.0㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하이고,
0.15eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV을 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중,
상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.36eV 이하이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.975 이상 및 1.0 이하이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 2.0㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하이고,
0.15eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV을 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 필름 1에 대한 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장으로부터 계산된 것이고,
상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치(예를 들면, Riken Keiki社의 AC3)를 이용하여 측정된 음수값이고,
상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (예를 들면, 상기 호스트가 1종의 호스트로 이루어질(consist of) 경우), ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값일 수 있다.
상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장 에너지, 상기 도펀트의 발광 양자 효율, 상기 도펀트의 감쇠 시간, HOMO(dopant) 및 HOMO(host)의 보다 상세한 평가 방법은 후술하는 실시예 등을 참조한다.
상기 발광층(15)의 호스트 및 도펀트는 상기 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 상기 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 "동시에" "모두" 만족함으로써, 상기 유기 발광 소자(10)는 장수명 특성을 가질 수 있다. 나아가, 상기 발광층(15)의 호스트 및 도펀트가 상술한 바와 같은 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장 에너지 범위를 추가로 만족함으로써, 보다 우수한 장수명 특성을 갖는 유기 발광 소자(10)를 구현할 수 있다.
유기 발광 소자(10)의 특정 구동 조건에서의 초기 휘도 100% 대비 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간, 즉, 5%의 수명 변화가 일어나는데 걸리는 시간을 "t(5%)"라 하고, 유기 발광 소자(10)의 특정 구동 조건에서의 초기 휘도 100% 대비 95%의 휘도가 되는데 필요한 속도, 즉, 5%의 수명 변화가 일어나는데 필요한 속도를 "R(5%)"라 할 경우, R(5%) = 1/t(5%)의 관계를 갖는다.
상기 R(5%)는 발광층(15)에 포함된 도판트에서 생성되는 엑시톤의 발광 에너지가 높아질 수록, 엑시톤의 밀도가 증가할 수록, 그리고 엑시톤이 폴라론(polaron)과 만날 수 있는 확산 거리가 길어질 수록 증가할 수 있다.
엑시톤, 즉, 발광층(15)에 포함된 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지가 지나치게 높아지면, 엑시톤-폴라론 소광(exciton-polaron quenching)에 의해 폴라론이 고에너지로 전이하여 발광층(15)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트 분자 중 각종 화학 결합을 끊어 발광층(15)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트가 분해될 확률이 증가할 수 있다. 따라서 엑시톤, 즉, 발광층(15)에 포함된 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지(E)와 R(5%)와의 관계는 R(5%) ∝ exp[-(Ed-E)/kT]로 나타낼 수 있다. 여기서, Ed는 원자 간 화학 결합 중 상대적으로 약한 결합에 해당하는 탄소-질소 간 결합 에너지인 3.16eV이고, kT는 볼츠만 상수이다 (예를 들어, 25℃(298K)에서 kT는 25.7meV임).
다음으로, 발광 양자 효율(PLQY,Φ)는 발광층(15)에 포함된 도판트의 발광 능력과 직접적인 연관 관계에 있는 물성으로서, 발광층(15)에 포함된 도펀트의 PLQY가 낮으면 유기 발광 소자(10)의 발광 효율이 저하되므로 소정 휘도를 얻기 위해서는 유기 발광 소자(10)를 고전류 하에서 구동할 수 밖에 없게 되는데, 이는 유기 발광 소자(10)의 수명 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서, 발광층(15) 중 도펀트의 PLQY와 R(5%)와의 관계는 R(5%) ∝ Φ- 1으로 나타낼 수 있다.
한편, 발광층(15) 중 엑시톤의 확산 거리는 엑시톤, 즉, 발광층(15) 중 도펀트의 감쇠 시간(τ)의 제곱근에 비례하므로, 발광층(15) 중 도펀트의 감쇠 시간과 R(5%)와의 관계는 R(5%) ∝ τ0 .5로 나타낼 수 있다.
마지막으로, 발광층(15) 중 엑시톤의 밀도는 발광층(15)에 포함된 호스트와 도판트 간의 HOMO 에너지 레벨 차(ΔH)에 의해 결정될 수 있다. 상기 호스트와 도판트 간의 HOMO 에너지 레벨 차가 상대적으로 커지면 발광층(15)으로 주입된 정공이 발광층(15) 내로 트랩핑(trap)되어 발광층(15) 중 정공 수송 영역(12)에 인접한 영역에서 엑시톤이 다량 생성되어 발광층(15) 중 엑시톤의 밀도가 상승할 수 있다. 한편, 상기 호스트와 도펀트 간의 HOMO 에너지 레벨 차가 상대적으로 작아지면 발광층(15)으로 주입된 대부분의 정공이 발광층(15) 중 전자 수송 영역(17)에 인접한 영역에 쌓이게 되어, 발광층(15) 중 전자 수송 영역(17)과 인접한 영역에서 다량의 엑시톤이 생성되어 발광층(15) 중 엑시톤의 밀도가 상승할 수 있다. 따라서, 엑시톤의 밀도와 R(5%)와의 관계는 R(5%) ∝ exp(|ΔH-ΔHopt|/kT)로 나타낼 수 있다. 여기서, ΔHopt는 엑시톤의 밀도가 최소화되는 HOMO 에너지 레벨 차이고, kT는 볼츠만 상수이다.
즉,
a) 상기 발광층(15)의 도펀트가 본 명세서에 기재된 발광 양자 효율 범위를 만족함으로써, 고휘도 유기 발광 소자(10)를 구현하기 위하여, 상대적으로 낮은 전류 구동 조건을 선택할 수 있고,
b) 상기 발광층(15)의 도펀트가 본 명세서에 기재된 감쇠 시간 범위를 만족함으로써, 발광층(15) 중 엑시톤의 확산 거리가 감소될 수 있고,
c) 상기 발광층(15)의 호스트 및 도펀트가 본 명세서에 기재된 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 만족함으로써, 발광층(15) 중 엑시톤이 발광층(15) 중 정공 수송 영역(12) 또는 전자 수송 영역(17)과 인접한 영역에 편중되어 생성되지 않게 되므로, 발광층(15) 중 엑시톤 밀도가 감소될 수 있는 바,
상기 발광층(15)의 호스트 및 도펀트가 본 명세서에 기재된 바와 같은 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 "동시에" "모두" 만족함으로써, 상기 유기 발광 소자(10)는 현저히 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다.
이에 더하여, 상기 발광층(15)의 도펀트가 본 명세서에 기재된 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장 에너지 범위를 만족함으로써, 엑시톤-폴라론 소광(exciton-polaron quenching)에 의해 폴라론이 고에너지로 전이하여 발광층(15)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트 분자 중 각종 화학 결합을 끊어 발광층(15)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트가 분해될 확률이 감소할 수 있는 바, 상기 발광층(15)의 호스트 및 도펀트가 본 명세서에 기재된 바와 같은 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장 에너지 범위를 추가로 만족함으로써, 상기 유기 발광 소자(10)는 보다 더 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다.
[ 발광층 (15) 중 도펀트 ]
상기 발광층(15) 중 도펀트는 인광 발광성 화합물일 수 있다. 따라서, 상기 유기 발광 소자(10)는 형광 메커니즘에 의하여 형광을 방출하는 유기 발광 소자와는 명백히 구분된다.
상기 도펀트는 유기금속 화합물이다.
예를 들어, 상기 도펀트는 전이 금속, Tl, Pb, Bi, In, Sn, Sb 또는 Te를 1개 포함한 유기금속 화합물이다.
다른 예로서, 상기 도펀트는 1주기 전이 금속, 2주기 전이 금속 또는 3주기 전이 금속을 1개 포함한 유기금속 화합물이다.
일 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 이리듐-비함유 유기금속 화합물일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함한 유기금속 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트는 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd)을 포함한 유기금속 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 백금(Pt)-함유 유기금속 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 도펀트는 사각-평면 코디네이션(square-planra coordination) 구조를 갖는 유기금속 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 도펀트는 T1(dopant) ≤ Egap(dopant) ≤ T1(dopant) + 0.5 eV, 예를 들면, T1(dopant) ≤ Egap(dopant) ≤ T1(dopant) + 0.36 eV를 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 Egap(dopant)는 상기 발광층(15)에 포함된 도펀트의 HOMO 에너지 레벨과 LUMO 에너지 레벨 간의 차이이고, 상기 HOMO(dopant)는 상기 발광층(15)에 포함된 도펀트의 HOMO 에너지 레벨로서, 본 명세서 중 HOMO(dopant) 측정 방법을 참조한다.
상술한 바와 같은 범위의 Egap(dopant)을 만족함으로써, 발광층(15) 중 도펀트, 예를 들면, 사각-평면 코디네이션 구조를 갖는 유기금속 화합물은, 삼중항 에너지 레벨과 인접한 일중항 에너지 레벨과의 SOC(spin-orbital coupling)가 약하더라도, 높은 방사 감쇠율(radiative decay rate)을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속 M과 상기 유기 리간드는 1, 2 또는 3개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있다. 상기 금속 M은 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트는 1개의 금속 M을 포함하고, 상기 금속 M은 Pt, Pd 또는 Au일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 3개 또는 4개(예를 들면, 3개)의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는 4 자리(tetradentate) 유기 리간드를 포함할 수 있다. 상기 금속 M에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 4배위 유기 리간드는 예를 들면, 벤즈이미다졸 그룹 및 피리딘 그룹을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 하기 화학식 1-1 내지 1-4로 표시된 리간드 중 적어도 하나의 리간드를 포함할 수 있다:
Figure pat00001
상기 화학식 1-1 내지 1-4 중,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹, 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 및 비고리형(non-cyclic) 그룹 중에서 선택되고,
Y11 내지 Y14는 서로 독립적으로, 화학 결합, O, S, N(R91), B(R91), P(R91) 또는 C(R91)(R92)이고,
T1 내지 T4는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, *-N(R93)-*', *-B(R93)-*', *-P(R93)-*', *-C(R93)(R94)-*', *-Si(R93)(R94)-*', *-Ge(R93)(R94)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R93)=*', *=C(R93)-*', *-C(R93)=C(R94)-*', *-C(=S)-*' 및 *-C≡C-*' 중에서 선택되고,
상기 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹의 치환기, 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹의 치환기 및 R91 내지 R94는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 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, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되되, 상기 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹의 치환기 및 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹의 치환기는 수소가 아니고,
*1, *2, *3 및 *4는 각각 상기 도펀트의 금속 M과의 결합 사이트이고,
상기 Q1 내지 Q9에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 1-1 내지 1-4 중 A1 내지 A4는 서로 독립적으로, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 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, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌(1,2,3,4-tetrahydronaphthalene) 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조보롤 그룹, 벤조포스폴 그룹, 인덴 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조저몰 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조셀레노펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조보롤 그룹, 디벤조포스폴 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조저몰 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조셀레노펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 5-옥사이드 그룹, 9H-플루오렌-9-온 그룹, 디벤조티오펜 5,5-다이옥사이드 그룹, 아자인돌 그룹, 아자벤조보롤 그룹, 아자벤조포스폴 그룹, 아자인덴 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자벤조저몰 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자벤조셀레노펜 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조보롤 그룹, 아자디벤조포스폴 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조저몰 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조셀레노펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 5-옥사이드 그룹, 아자-9H-플루오렌-9-온 그룹, 아자디벤조티오펜 5,5-다이옥사이드 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조옥사디아졸 그룹, 벤조티아디아졸 그룹, 5,6,7,8-테트라히드로이소퀴놀린(5,6,7,8-tetrahydroisoquinoline) 그룹 및 5,6,7,8-테트라히드로퀴놀린(5,6,7,8-tetrahydroquinoline) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, A1 내지 A4의 치환기에 대한 상세한 설명은 하기 화학식 1A 중 R1에 대한 설명을 참조할 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 상기 화학식 1-3으로 표시되는 리간드를 포함하고, 상기 화학식 1-3의 A1 내지 A4 중 임의의 2개는 각각 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸 그룹 및 치환 또는 비치환된 피리딘 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는, 하기 화학식 1A로 표시된 유기금속 화합물일 수 있다:
<화학식 1A>
Figure pat00002
상기 화학식 1A 중
M은 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 류테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 레늄(Re), 백금(Pt) 또는 금(Au)이고,
X1은 O 또는 S이고, X1과 M 사이의 결합은 공유 결합이고,
X2 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개의 결합은 공유 결합이고, 나머지 2개의 결합은 배위 결합이고,
Y1 및 Y3 내지 Y5는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X2와 Y3 사이의 결합, X2와 Y4 사이의 결합, Y4와 Y5 사이의 결합, Y5와 X51 사이의 결합 및 X51과 Y3 사이의 결합은, 화학 결합이고,
CY1 내지 CY5는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고, CY4는 벤즈이미다졸이 아니고,
CY5, CY2, CY3 및 M에 의하여 형성된 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)는 6원환이고,
X51은 O, S, N-[(L7)b7-(R7)c7], C(R7)(R8), Si(R7)(R8), Ge(R7)(R8), C(=O), N, C(R7), Si(R7) 및 Ge(R7) 중에서 선택되고,
R7 및 R8은 선택적으로, 제1연결기를 통하여 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
L1 내지 L4 및 L7은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고,
b1 내지 b4 및 b7은 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R1 내지 R4, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 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, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되고,
c1 내지 c4는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
a1 내지 a4는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
서로 이웃한 복수의 R1 중 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R2 중 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R3 중 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R4 중 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R1 내지 R4 중 이웃한 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 및 1A 중 C5-C30카보시클릭 그룹, C1-C30헤테로시클릭 그룹 및 CY1 내지 CY4는 서로 독립적으로, a) 제1고리, b) 2 이상의 제1고리가 서로 축합된 축합환 또는 c) 1 이상의 제1고리 및 1 이상의 제2고리가 서로 축합된 축합환 중에서 선택되고, 상기 제1고리는, 시클로헥산 그룹, 시클로헥센 그룹, 아다만탄(admantane) 그룹, 노르보난(norbornane) 그룹, 노르보넨 그룹, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 및 트리아진 그룹 중에서 선택되고, 상기 제2고리는, 시클로펜탄 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹 및 티아디아졸 그룹 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 중 비고리형(non-cyclic) 그룹은, *-C(=O)-*', *-O-C(=O)-*', *-S-C(=O)-*', *-O-C(=S)-*', *-S-C(=S)-*' 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 및 1A 중 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹의 치환기, 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹의 치환기 및 R91 내지 R94, R1 내지 R4, R7 및 R8는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 -Si(Q33)(Q34)(Q35) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9);
중에서 선택되고,
Q1 내지 Q9 및 Q33 내지 Q35은 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 X51은 N-[(L7)b7-(R7)c7]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 상기 화학식 1A로 표시된 유기금속 화합물이되, 상기 화학식 1A 중,
X2 및 X3은 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X4는 N이고,
i) M은 Pt이고, ii) X1이 O이고, iii) X2 및 X4는 N이고, X3는 C이고, X2와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합은 배위 결합이고, X3와 M 사이의 결합은 공유 결합이고, iv) Y1 내지 Y5는 C이고, v) Y5와 X51 사이의 결합 및 Y3과 X51 사이의 결합은 단일 결합이고, vi) CY1, CY2 및 CY3가 벤젠 그룹이고, CY4가 피리딘 그룹이고, vii) X51이 O, S 또는 N-[(L7)b7-(R7)c7]이고, viii) 상기 b7은 0이고, c7은 1이고, 상기 R7이 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기일 경우, a1 내지 a4는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4 또는 5이고, R1 내지 R4 중 적어도 하나는, 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 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는, 하기 화학식 1A-1로 표시될 수 있다:
Figure pat00003
상기 화학식 1A-1 중,
M, X1 내지 X3 및 X51에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바와 동일하고,
X11은 N 또는 C-[(L11)b11-(R11)c11]이고, X12는 N 또는 C-[(L12)b12-(R12)c12]이고, X13은 N 또는 C-[(L13)b13-(R13)c13]이고, X14는 N 또는 C-[(L14)b14-(R14)c14]이고,
L11 내지 L14, b11 내지 b14 R11 내지 R14 및 c11 내지 c14에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L1, b1, R1 및 c1에 대한 설명을 참조하고,
X21은 N 또는 C-[(L21)b21-(R21)c21]이고, X22는 N 또는 C-[(L22)b22-(R22)c22]이고, X23은 N 또는 C-[(L23)b23-(R23)c23]이고,
L21 내지 L23, b21 내지 b23, R21 내지 R23 및 c21 내지 c23에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L2, b2, R2 및 c2에 대한 설명을 참조하고,
X31은 N 또는 C-[(L31)b31-(R31)c31]이고, X32는 N 또는 C-[(L32)b32-(R32)c32]이고, X33은 N 또는 C-[(L33)b33-(R33)c33]이고,
L31 내지 L33, b31 내지 b33, R31 내지 R33 및 c31 내지 c33에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L3, b3, R3 및 c3에 대한 설명을 참조하고,
X41은 N 또는 C-[(L41)b41-(R41)c41]이고, X42는 N 또는 C-[(L42)b42-(R42)c42]이고, X43은 N 또는 C-[(L43)b43-(R43)c43]이고, X44는 N 또는 C-[(L44)b44-(R44)c44]이고,
L41 내지 L44, b41 내지 b44, R41 내지 R44 및 c41 내지 c44에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L4, b4, R4 및 c4에 대한 설명을 참조하고,
R11 내지 R14 중 2개는 선택적으로(optionally), 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R21 내지 R23 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R31 내지 R33 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R41 내지 R44 중 2개는, 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 하기 화합물 1-1 내지 1-91, 2-1 내지 2-47 및 3-1 내지 3-582 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00004
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Figure pat00076
[ 발광층 (15) 중 호스트]
발광층(15) 중 호스트는 본 명세서에 기재된 바와 같은 HOMO(dopant) - HOMO(host)를 만족한 임의의 호스트 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층(15) 중 호스트의 함량은 상기 발광층(15) 중 도펀트의 함량보다 크다.
일 구현예에 따르면, 상기 호스트는 1종의 호스트로 이루어질 수 있다(consist of). 상기 호스트가 1종의 호스트로 이루어진 경우, 상기 1종의 호스트는 후술하는 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 호스트는 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트의 혼합물, 서로 상이한 2종의 전자 수송성 호스트의 혼합물 또는 서로 상이한 2종의 정공 수송성 호스트의 혼합물일 수 있다. 상기 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트에 관한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 전자 수송성 호스트는 전자 수송성 모이어티를 적어도 하나 포함하고, 상기 정공 수송성 호스트는 전자 수송성 모이어티를 비포함할 수 있다.
본 명세서 중 전자 수송성 모이어티는, 시아노기, π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹 및 하기 화학식들 중 하나로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00077
상기 화학식 중 *, *' 및 *"은 각각 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 전자 수송성 호스트는 시아노기 및 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 전자 수송성 호스트는 적어도 하나의 시아노기를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 전자 수송성 호스트는 적어도 하나의 시아노기 및 적어도 하나의 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(15) 중 전자 수송성 호스트는 2.5 eV 이상의 최저 음이온 분해 에너지를 가질 수 있다. 상기 전자 수송성 호스트가 상술한 바와 같은 범위의 최저 음이온 분해 에너지를 가짐으로써, 전하 및/또는 엑시톤에 의한 전자 수송성 호스트의 분해가 실질적으로 방지될 수 있다. 상기 최저 음이온 분해 에너지는 하기 식 1에 의하여 측정될 수 있다.
<식 1>
E최저 음이온 분해 에너지 = E[A-B]- - [EA -+ EB .(또는 EA . + EB -)]
1. 밀도 함수 이론(density function theory: DFT) 또는 순이론적(ab-initio) 방법을 사용하여 중성 분자의 기저 상태에 대한 양자 계산을 수행함.
2. 중성 분자 구조를 기반으로 excess electron 조건 하에서, 음이온 상태에 대한 양자 계산(E[A-B]-)을 수행함.
3. 음이온 상태의 가장 안정한 구조([A-B]-의 전역 최소점)를 기반으로 [A-B]- ( Ax + By로 분해되는 과정에 대한 양자 계산([EA -+ EB .(또는 EA . + EB -)])을 수행함.
이때, 분해 형태는 i) A- + B. 또는 ii) A. + B- 의 2가지 경우이며, 두 경우 중 더 작은 값을 갖는 분해 형태로 선택한다.
Figure pat00078
또 다른 구현예에 따르면, 상기 전자 수송성 호스트는 적어도 하나의 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹 및 적어도 하나의 전자 수송성 모이어티를 포함하고, 상기 정공 수송성 호스트는 적어도 하나의 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹을 포함하고, 전자 수송성 모이어티를 비포함할 수 있다. 여기서, 상기 전자 수송성 모이어티는 시아노기 또는 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 "π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹"이란 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 시클릭 그룹을 포함한 그룹으로서, 예를 들면, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀릭 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 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, 아자카바졸 그룹 또는 상기 그룹들 중 적어도 하나와 임의의 시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 트리아졸 그룹과 나프탈렌 그룹이 서로 축합된 축한환 그룹) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹은 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 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, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로젠 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹 또는 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 다르면, 상기 전자 수송성 호스트는 하기 화학식 E-1로 표시된 화합물 중에서 선택되고,
상기 정공 수송성 호스트는 하기 화학식 H-1로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 E-1>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 E-1 중,
Ar301은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
L301은 서로 독립적으로, 단일 결합, 하기 화학식 중 하나로 표시된 그룹, 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고, 상기 화학식 중 *, *' 및 *"은 각각 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이고,
Figure pat00079
xb1는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R301은, 수소, 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), -S(=O)(Q301), -P(=O)(Q301)(Q302) 및 -P(=S)(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 선택되고,
하기 <조건 1> 내지 <조건 3> 중 적어도 하나를 만족한다:
<조건 1>
상기 화학식 E-1의 Ar301, L301 및 R301 중 적어도 하나가 서로 독립적으로, π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 포함함
<조건 2>
상기 화학식 E-1의 L301 중 적어도 하나가 하기 화학식 중 하나로 표시된 그룹임
Figure pat00080
<조건 3>
상기 화학식 E-1의 R301 중 적어도 하나가, 시아노기, -S(=O)2(Q301), -S(=O)(Q301), -P(=O)(Q301)(Q302) 및 -P(=S)(Q301)(Q302)중에서 선택됨
<화학식 H-1>
Ar401-(L401)xd1-(Ar402)xd11
Figure pat00081
상기 화학식 H-1, 11 및 12 중,
L401은,
단일 결합; 및
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 트리페닐레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기 및 -Si(Q401)(Q402)(Q403) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹 (예를 들면, 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 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, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로젠 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹);
중에서 선택되고,
xd1은 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고, xd1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
Ar401은 상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹 중에서 선택되고,
Ar402는,
상기 화학식 11 및 12로 표시되는 그룹, 및 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹(예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기); 및
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹 (예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기);
중에서 선택되고,
CY401 및 CY402는 서로 독립적으로, π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹(예를 들면, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조실롤 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹) 중에서 선택되고,
A21은 단일 결합, O, S, N(R51), C(R51)(R52) 및 Si(R51)(R52) 중에서 선택되고,
A22는 단일 결합, O, S, N(R53), C(R53)(R54) 및 Si(R53)(R54) 중에서 선택되고,
화학식 12의 A21 및 A22 중 적어도 하나는 단일 결합이 아니고,
R51 내지 R54, R60 및 R70은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹(예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기);
중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 비페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹(예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기); 및
-Si(Q404)(Q405)(Q406);
중에서 선택되고,
e1 및 e2는 서로 독립적으로, 0 내지 10 중에서 선택된 정수이고,
상기 Q401 내지 Q406은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 히드록실기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 E-1 중 Ar301 및 L401은 서로 독립적으로, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기, 시아노-함유 나프틸기, 피리디닐기, 페닐피리디닐기, 디페닐피리디닐기, 비페닐피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, 피라지닐기, 페닐피라지닐기, 디페닐피라지닐기, 비페닐피라지닐기, 디(비페닐)피라지닐기, 피리다지닐기, 페닐피리다지닐기, 디페닐피리다지닐기, 비페닐피리다지닐기, 디(비페닐)피리다지닐기, 피리미디닐기, 페닐피리미디닐기, 디페닐피리미디닐기, 비페닐피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, 페닐트리아지닐기, 디페닐트리아지닐기, 비페닐트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, -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 치환 또는 비치환된, 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, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 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 선택되고,
xb1개의 L301 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기, 시아노-함유 나프틸기, 피리디닐기, 페닐피리디닐기, 디페닐피리디닐기, 비페닐피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, 피라지닐기, 페닐피라지닐기, 디페닐피라지닐기, 비페닐피라지닐기, 디(비페닐)피라지닐기, 피리다지닐기, 페닐피리다지닐기, 디페닐피리다지닐기, 비페닐피리다지닐기, 디(비페닐)피리다지닐기, 피리미디닐기, 페닐피리미디닐기, 디페닐피리미디닐기, 비페닐피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, 페닐트리아지닐기, 디페닐트리아지닐기, 비페닐트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, -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 치환 또는 비치환된, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 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 선택되고,
R301은 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기, 나프틸기, 시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기, 시아노-함유 테트라페닐기, 시아노-함유 나프틸기, 피리디닐기, 페닐피리디닐기, 디페닐피리디닐기, 비페닐피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, 피라지닐기, 페닐피라지닐기, 디페닐피라지닐기, 비페닐피라지닐기, 디(비페닐)피라지닐기, 피리다지닐기, 페닐피리다지닐기, 디페닐피리다지닐기, 비페닐피리다지닐기, 디(비페닐)피리다지닐기, 피리미디닐기, 페닐피리미디닐기, 디페닐피리미디닐기, 비페닐피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, 페닐트리아지닐기, 디페닐트리아지닐기, 비페닐트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택되고,
Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현에에 따르면,
상기 Ar301은, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기, 시아노-함유 나프틸기, 피리디닐기, 페닐피리디닐기, 디페닐피리디닐기, 비페닐피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, 피라지닐기, 페닐피라지닐기, 디페닐피라지닐기, 비페닐피라지닐기, 디(비페닐)피라지닐기, 피리다지닐기, 페닐피리다지닐기, 디페닐피리다지닐기, 비페닐피리다지닐기, 디(비페닐)피리다지닐기, 피리미디닐기, 페닐피리미디닐기, 디페닐피리미디닐기, 비페닐피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, 페닐트리아지닐기, 디페닐트리아지닐기, 비페닐트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, -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 치환 또는 비치환된, 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; 및
하기 화학식 5-1 내지 5-3 및 화학식 6-1 내지 6-33으로 표시된 그룹;
중에서 선택되고,
상기 L301은 하기 화학식 5-1 내지 5-3 및 화학식 6-1 내지 6-33으로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00082
Figure pat00083
Figure pat00084
Figure pat00085
상기 화학식 5-1 내지 5-3 및 6-1 내지 6-33 중,
Z1은 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기, 시아노-함유 나프틸기, 피리디닐기, 페닐피리디닐기, 디페닐피리디닐기, 비페닐피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, 피라지닐기, 페닐피라지닐기, 디페닐피라지닐기, 비페닐피라지닐기, 디(비페닐)피라지닐기, 피리다지닐기, 페닐피리다지닐기, 디페닐피리다지닐기, 비페닐피리다지닐기, 디(비페닐)피리다지닐기, 피리미디닐기, 페닐피리미디닐기, 디페닐피리미디닐기, 비페닐피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, 페닐트리아지닐기, 디페닐트리아지닐기, 비페닐트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택되고,
d4는 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
d3은 0, 1, 2 또는 3이고,
d2는 0, 1 또는 2이고,
* 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 L301은 상기 화학식 5-2, 5-3 및 6-8 내지 6-33으로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 R301은 시아노기 및 하기 화학식 7-1 내지 7-18로 표시된 그룹 중에서 선택되고, xd11개의 Ar402 중 적어도 하나는 하기 화학식 7-1 내지 7-18로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00086
Figure pat00087
상기 화학식 7-1 내지 7-18 중
xb41 내지 xb44는 0, 1 또는 2이되, 화학식 7-10 중 xb41은 0이 아니고, 화학식 7-11 내지 7-13 중 xb41 + xb42는 0이 아니고, 화학식 7-14 내지 7-16 중 xb41 + xb42 + xb43은 0이 아니고, 화학식 7-17 및 7-18 중 xb41 + xb42 + xb43 + xb44는 0이 아니고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 E-1 중 2 이상의 Ar301은 서로 동일하거나 상이하고, 2 이상의 L301은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 화학식 H-1 중 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고, 2 이상의 Ar402는 서로 동일하거나 상이하다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송성 호스트는 i) 시아노기, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹 및 트리아진 그룹 중 적어도 하나 및 ii) 트리페닐렌 그룹을 포함하고, 상기 정공 수송성 호스트는 카바졸 그룹을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 전자 수송성 호스트는 적어도 하나의 시아노기를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송성 호스트는 예를 들어, 하기 화합물들 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
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또 다른 예로서, 상기 정공 수송성 호스트는 하기 화합물 H-H1 내지 H-H103 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00146
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Figure pat00155
상기 호스트가 전자 수송성 호스트와 정공 수송성 호스트의 혼합물일 경우, 상기 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트의 중량비는 1 : 9 내지 9 : 1, 예를 들면, 2 : 8 내지 8 : 2, 또 다른 예로서, 4 : 6 내지 6 : 4의 범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트의 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 발광층(15) 내로의 정공 및 전자 수송 균형을 달성할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송성 호스트는 BCP, Bphene, B3PYMPM, 3P-T2T, BmPyPb, TPBi, 3TPYMB 및 BSFM이 아닐 수 있다:
Figure pat00156
Figure pat00157
다른 구현예에 따르면, 상기 정공 수송성 호스트는 mCP, CBP 및 아민-함유 화합물이 아닐 수 있다:
Figure pat00158
[정공 수송 영역(12)]
유기 발광 소자(10) 중 제1전극(11)과 발광층(15)과 사이에는 정공 수송 영역(12)이 배치되어 있다.
상기 정공 수송 영역(12)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(12)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/제1정공 수송층/제2정공 수송층, 정공 수송층/중간층, 정공 주입층/정공 수송층/중간층, 정공 수송층/전자 저지층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역(12)은, 정공 수송 특성을 갖는 임의의 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(12)은 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송 영역(12)은 하기 화학식 201로 표시된 화합물 내지 하기 화학식 205로 표시된 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201>
Figure pat00159
<화학식 202>
Figure pat00160
<화학식 203>
Figure pat00161
<화학식 204>
Figure pat00162
<화학식 205>
Figure pat00163
상기 화학식 201 내지 205 중,
L201 내지 L209는 서로 독립적으로, *-O-*', *-S-*', 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xa1 내지 xa9는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R201 내지 R206은 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, R201 내지 R206 인접한 2개의 그룹은 선택적으로, 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있다.
예를 들어,
상기 L201 내지 L209는 중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 트리페닐레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 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, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로젠 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹 및 트라이인돌로벤젠 그룹 중에서 선택될 수 있고,
xa1 내지 xa9는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
R201 내지 R206은 서로 독립적으로, 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 치환 또는 비치환된, 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, 피리디닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기 및 벤조티에노카바졸일기 중에서 선택되고,
상기 Q11 내지 Q13 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된다.
일 구현에에 따르면, 상기 정공 수송 영역(12)은 카바졸-함유 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 정공 수송 영역(12)은 카바졸-함유 아민계 화합물 및 카바졸-비함유 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 카바졸-함유 아민계 화합물은, 예를 들어, 카바졸 그룹은 포함하고, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹 및 벤조티에노카바졸 그룹 중 적어도 하나를 더 포함한, 화학식 201로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다.
상기 카바졸-비함유 아민계 화합물은, 예를 들어, 카바졸 그룹은 비포함하고, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹 및 벤조티에노카바졸 그룹 중 적어도 하나는 포함한, 화학식 201로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 정공 수송 영역(12)은, 상기 화학식 201 또는 202로 표시된 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 정공 수송 영역(12)은 하기 화학식 201-1, 202-1 및 201-2로 표시된 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201-1>
Figure pat00164
<화학식 202-1>
Figure pat00165
<화학식 201-2>
Figure pat00166
상기 화학식 201-1, 202-1 및 201-2 중 L201 내지 L203, L205, xa1 내지 xa3, xa5, R201 및 R202에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, R211 내지 R213은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 트리페닐레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(12)은 하기 화합물 HT1 내지 HT39 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00167
Figure pat00168
Figure pat00169
Figure pat00170
Figure pat00171
Figure pat00172
Figure pat00173
한편, 상기 유기 발광 소자(10)의 정공 수송 영역(12)은 p-도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 정공 수송 영역(12)이 p-도펀트를 더 포함할 경우, 상기 정공 수송 영역(12)은 매트릭스(예를 들면, 상기 화학식 201 내지 205로 표시된 화합물 중 적어도 하나) 및 상기 매트릭스에 포함된 p-도펀트를 포함한 구조를 가질 수 있다. 상기 p-도펀트는 정공 수송 영역(12)에 균일 또는 불균일하게 도핑될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트의 LUMO 에너지 레벨은 -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), F4-TCNQ (2,3,5,6-??Tetrafluoro-??7,7,8,8-??tetracyanoquinodimethane), F6-TCNNQ 등과 같은 퀴논 유도체;
텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물;
HAT-CN (1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile); 및
하기 화학식 221로 표시되는 화합물;
중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00174
<화학식 221>
Figure pat00175
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.
상기 정공 수송 영역(12)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 400Å 내지 약 2000Å일 수 있고, 상기 발광층(15)의 두께는 약 100Å 내지 약 3000Å, 예를 들면, 약 300Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(12) 및 발광층(15)의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성 및/또는 발광 특성을 얻을 수 있다.
[전자 수송 영역(17)]
유기 발광 소자(10) 중 발광층(15)과 제2전극(19) 사이에는 전자 수송 영역(17)이 배치되어 있다.
상기 전자 수송 영역(17)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(17)은 전자 수송층, 전자 수송층/전자 주입층, 버퍼층/전자 수송층, 정공 저지층/전자 수송층, 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송 영역(17)은 전자 제어층을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역(17)은 공지된 전자 수송 물질을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물을 포함할 수 있다. 상기 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은 하기 화학식 601로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601 및 L601은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
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 시클릭 그룹을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 고리 Ar601 및 L601은 서로 독립적으로, 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 치환 또는 비치환된, 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.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 Ar601은 안트라센 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 601로 표시되는 화합물은 하기 화학식 601-1로 표시될 수 있다:
<화학식 601-1>
Figure pat00176
상기 화학식 601-1 중,
X614는 N 또는 C(R614)이고, X615는 N 또는 C(R615)이고, X616은 N 또는 C(R616)이고, X614 내지 X616 중 적어도 하나는 N이고,
L611 내지 L613은 서로 독립적으로, 상기 L601에 대한 설명을 참조하고,
xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 상기 xe1에 대한 설명을 참조하고,
R611 내지 R613은 서로 독립적으로, 상기 R601에 대한 설명을 참조하고,
R614 내지 R616은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 및 601-1 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 및 601-1 중 R601 및 R611 내지 R613은 서로 독립적으로, 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 치환 또는 비치환된, 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.
상기 전자 수송 영역은 하기 화합물 ET1 내지 ET36 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00177
Figure pat00178
Figure pat00179
Figure pat00180
Figure pat00181
Figure pat00182
Figure pat00183
Figure pat00184
Figure pat00185
Figure pat00186
Figure pat00187
Figure pat00188
또는, 상기 전자 수송 영역은 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) 및 NTAZ 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00189
상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성 또는 전자 조절 특성을 얻을 수 있다.
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 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 pat00190
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. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속은 Li, Na 또는 Cs일 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속은 Li 또는 Cs일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, 및 Ba 중에서 선택될 수 있다.
상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb 및 Gd 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 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속 화합물은, LiF, Li2O, NaF, LiI, NaI, CsI, KI 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.
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 유기층(10A) 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), 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.
도 3에 대한 설명
도 3은 다른 구현예에 따른 유기 발광 소자(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3의 유기 발광 소자(100)는, 제1전극(110), 상기 제1전극(110)에 대향된 제2전극(190) 및 상기 제1전극(100)과 상기 제2전극(190) 사이에 적층된 제1발광 유닛(151) 및 제2발광 유닛(152)을 포함한다. 상기 제1발광 유닛(151)과 제2발광 유닛(152) 사이에는 전하 생성층(141)이 배치되고, 상기 전하 생성층(141)은 n형 전하 생성층(141-N) 및 p형 전하 생성층(141-P)을 포함한다. 상기 전하 생성층(141)은 전하를 생성하여 인접한 발광 유닛에 공급하는 역할을 하는 층으로서, 공지의 물질을 사용할 수 있다.
제1발광 유닛(151)은 제1발광층(151-EM)을 포함하고, 제2발광 유닛(152)은 제2발광층(152-EM)을 포함한다. 상기 제1발광 유닛(151)에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 제2발광 유닛(152)에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1발광 유닛(151)에서 방출되는 광과 상기 제2발광 유닛(152)에서 방출되는 광의 혼합광은 백색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1발광 유닛(151)과 제1전극(110) 사이에는 정공 수송 영역(120)이 배치되어 있고, 제2발광 유닛(152)은 상기 제1전극(110) 측에 배치된 제1정공 수송 영역(121)을 포함한다.
상기 제2발광 유닛(152)과 제2전극(190) 사이에는 전자 수송 영역(170)이 배치되어 있고, 제1발광 유닛(151)은 전하 생성층(141)과 제1발광층(151-EM) 사이에 배치된 제1전자 수송 영역(171)을 포함한다.
상기 제1발광층(151-EM)은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 제1발광층(151-EM)은 인광을 방출하고, 상기 도펀트는 유기금속 화합물이다. 여기서, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 호스트와 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하되, 상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 HOMO(host)는, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (예를 들어, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 호스트가 1종의 호스트로 이루어질 경우) 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이다. 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지, 상기 도펀트의 발광 양자 효율, 상기 도펀트의 감쇠 시간, 상기 HOMO(dopant) 및 상기 HOMO(host) 측정 방법은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 제1발광층(151-EM)에 포함된 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하이고, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지 측정 방법은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상기 제2발광층(152-EM)은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 제2발광층(152-EM)은 인광을 방출하고, 상기 도펀트는 유기금속 화합물이다. 여기서, 상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고, 상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고, 상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 호스트와 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하되, 상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 HOMO(host)는, 상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 호스트가 1종의 호스트로 이루어질 경우) 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이다. 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지, 상기 도펀트의 발광 양자 효율, 상기 도펀트의 감쇠 시간, 상기 HOMO(dopant) 및 상기 HOMO(host) 측정 방법은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 제2발광층(152-EM)에 포함된 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하이고, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지 측정 방법은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 유기 발광 소자(100)의 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM) 각각은, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 "동시에" "모두" 만족하므로, 고휘도 유기 발광 소자(100)를 구현하기 위하여, 상대적으로 낮은 전류 구동 조건을 선택할 수 있고, 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM) 중 엑시톤의 확산 거리가 감소될 수 있고, 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM) 중 엑시톤 밀도가 감소될 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자(100)은 현저히 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다. 나아가, 상기 유기 발광 소자(100)의 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM) 각각이, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지 범위를 추가로 만족함으로써, 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트가 분해될 확률이 감소할 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자(100)은 보다 더 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다.
도 3 중 제1전극(110) 및 제2전극(190)에 대한 설명은 각각 도 1 중 제1전극(11) 및 제2전극(19)에 대한 설명을 참조한다.
도 3 중 제1발광층(151-EM) 및 제2발광층(152-EM)에 대한 설명은 각각 도 1 중 발광층(15)에 대한 설명을 참조한다.
도 3 중 정공 수송 영역(120) 및 제1정공 수송 영역(121)에 대한 설명은 각각 도 1 중 정공 수송 영역(12)에 대한 설명을 참조한다.
도 3 중 전자 수송 영역(170) 및 제1전자 수송 영역(171)에 대한 설명은 각각 도 1 중 전자 수송 영역(17)에 대한 설명을 참조한다.
이상, 도 3을 참조하여, 제1발광 유닛(151) 및 제2발광 유닛(152) 모두, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 만족한 유기 발광 소자에 대하여 설명하였으나, 도 3의 유기 발광 소자의 제1발광 유닛(151) 및 제2발광 유닛(152) 중 하나는 공지된 임의의 발광 유닛으로 교체되거나, 3 이상의 발광 유닛을 포함할 수 있는 등, 다양한 변형예가 다양하다.
도 4에 대한 설명
도 4는 또 다른 구현예에 따른 유기 발광 소자(200)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 유기 발광 소자(200)는, 제1전극(210), 상기 제1전극(210)에 대향된 제2전극(290) 및 상기 제1전극(210)과 상기 제2전극(290) 사이에 적층된 제1발광층(251) 및 제2발광층(252)을 포함한다.
상기 제1발광층(251)에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 제2발광층(252)에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1발광 층(251)에서 방출되는 광과 상기 제2발광층(252)에서 방출되는 광의 혼합광은 백색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 제1발광층(251)과 상기 제1전극(210) 사이에는 정공 수송 영역(220)이 배치되어 있고, 상기 제2발광층(252)과 상기 제2전극(290) 사이에는 전자 수송 영역(270)이 배치되어 있다.
상기 제1발광층(251)은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 제1발광층(251)은 인광을 방출하고, 상기 도펀트는 유기금속 화합물이다. 여기서, 상기 제1발광층(251)에 포함된 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고, 상기 제1발광층(251)에 포함된 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고, 상기 제1발광층(251)에 포함된 호스트와 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하되, 상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 HOMO(host)는, 상기 제1발광층(251)에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (상기 제1발광층(251)에 포함된 호스트가 1종의 호스트로 이루어질 경우) 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이다. 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지, 상기 도펀트의 발광 양자 효율, 상기 도펀트의 감쇠 시간, 상기 HOMO(dopant) 및 상기 HOMO(host) 측정 방법은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 제1발광층(251)에 포함된 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하이고, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상기 제2발광층(252)은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 제2발광층(252)은 인광을 방출하고, 상기 도펀트는 유기금속 화합물이다. 여기서, 상기 제2발광층(252)에 포함된 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고, 상기 제2발광층(252)에 포함된 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고, 상기 제2발광층(252)에 포함된 호스트와 도펀트는 0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하되, 상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 HOMO(host)는, 상기 제2발광층(252)에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 (상기 제2발광층(252)에 포함된 호스트가 1종의 호스트로 이루어질 경우) 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이다. 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지, 상기 도펀트의 발광 양자 효율, 상기 도펀트의 감쇠 시간, 상기 HOMO(dopant) 및 상기 HOMO(host) 측정 방법은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 제2발광층(252)에 포함된 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하이고, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지 측정 방법은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 유기 발광 소자(200)의 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 각각은, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 "동시에" "모두" 만족하므로, 고휘도 유기 발광 소자(200)를 구현하기 위하여, 상대적으로 낮은 전류 구동 조건을 선택할 수 있고, 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 중 엑시톤의 확산 거리가 감소될 수 있고, 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 중 엑시톤 밀도가 감소될 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자(200)은 현저히 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다. 나아가, 상술한 바와 같이, 상기 유기 발광 소자(200)의 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 각각이, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지 범위를 추가로 만족함으로써, 제1발광층(251) 및 제2발광층(252)에 포함된 호스트 및/또는 도펀트가 분해될 확률이 감소할 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자(200)은 보다 더 향상된 장수명 특성을 가질 수 있다.
도 4 중 제1전극(210), 정공 수송 영역(220) 및 제2전극(290)에 대한 설명은 각각 도 1 중 제1전극(11), 정공 수송 영역(12) 및 제2전극(19)에 대한 설명을 참조한다.
도 4 중 제1발광층(251) 및 제2발광층(252)에 대한 설명은 각각 도 1 중 발광층(15)에 대한 설명을 참조한다.
도 4 중 전자 수송 영역(270)에 대한 설명은 도 1 중 전자 수송 영역(17)에 대한 설명을 참조한다.
이상, 도 4를 참조하여, 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 모두, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 도펀트의 발광 양자 효율 범위, 도펀트의 감쇠 시간 범위 및 HOMO(dopant) - HOMO(host) 범위를 만족한 유기 발광 소자에 대하여 설명하였으나, 도 4의 제1발광층(251) 및 제2발광층(252) 중 임의의 1개는 공지의 층으로 교체되거나, 3개 이상의 발광층을 포함하거나, 서로 이웃한 발광층들 사이에 중간층이 추가도 배치될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
용어에 대한 설명
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 포화 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethynyl), 프로피닐기(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(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-aromaticity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 8 내지 60의 탄소수를 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 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, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 1 내지 60의 탄소수를 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 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 C5-C30카보시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 5 내지 30개의 탄소만을 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C5-C30카보시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 C1-C30헤테로시클릭 그룹은 고리 형성 원자로서 1 내지 30개의 탄소 외에, N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 적어도 하나 갖는 포화 또는 불포화 시클릭 그룹을 가리킨다. 상기 C1-C30헤테로시클릭 그룹은 모노시클릭 그룹 또는 폴리시클릭 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 상기 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹, 치환된 C2-C30헤테로시클릭 그룹, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15), -B(Q16)(Q17) 및 -P(=O)(Q18)(Q19) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25), -B(Q26)(Q27) 및 -P(=O)(Q28)(Q29) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-N(Q31)(Q32), -Si(Q33)(Q34)(Q35), -B(Q36)(Q37) 및 -P(=O)(Q38)(Q39);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q9, Q11 내지 Q19, Q21 내지 Q29 및 Q31 내지 Q39는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, 중수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, 중수소, C1-C60알킬기 및 C6-C60아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
본 명세서 중 "비페닐기, 터페닐기 및 테트라페닐기"는 각각 2개, 3개 또는 4개의 페닐기가 서로 단일 결합을 통하여 연결되어 있는 1가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 "시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기 및 시아노-함유 테트라페닐기"는 각각, 적어도 하나의 시아노기로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 테트라페닐기를 의미한다. 상기 "시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기 및 시아노-함유 테트라페닐기" 중 시아노기는 임의의 위치에 치환될 수 있고, 상기 "시아노-함유 페닐기, 시아노-함유 비페닐기, 시아노-함유 터페닐기 및 시아노-함유 테트라페닐기"는 시아노기 외에 다른 치환기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 시아노기로 치환된 페닐기 및 시아노기 및 메틸기로 치환된 페닐기 모두, "시아노-함유 페닐기"에 속한다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[실시예]
합성예 1 : 화합물 1-8의 합성
Figure pat00191
중간체 1-8(5)의 합성
출발 물질 1-8(6) (0.024mol) 및 Bis(pinacolato) diboron 9.0g(0.036mol, 1.5 equiv.)을 플라스크에 넣고 potassium acetate 4.6g(0.048mol, 2equiv.) 및 PdCl2(dppf) 0.96g(0.05 equiv.)을 첨가한 후 Toluene(100mL)를 넣고 100℃에서 밤새 reflux하였다. 이로부터 수득한 결과물의 온도를 실온까지 냉각시킨 후 침전물을 여과하고 수득한 여액을 EA / H2O로 세정하고 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 중간체 1-8(5)를 수득하였다.
중간체 1-8(4)의 합성
중간체 1-8(5) (0.014mol, 1.2 equiv.)와 2-bromo-4-phenylpyridine (0.012mol, 1equiv.), Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) 0.61g(0.001mol, 0.07equiv.), Potassium carbonate 3.1g(0.036mol, 3 equiv.)을 테트라 하이드로 퓨란(THF)과 증류수(H2O)를 3:1 비율로 섞은 용매에 녹여(25mL, 0.8M) 12h 환류하였다. 이로부터 수득한 결과물의 온도를 실온까지 냉각 시킨 후 침전물을 여과하고 수득한 여액을 EA / H2O로 세정하고 컬럼 크로마토그래피(MC / Hex 25%~50% 올리며 컬럼)를 수행하여 중간체 1-8(4)를 수득하였다.
중간체 1-8(3)의 합성
중간체 1-8(4) (0.009mol) 및 Bis(pinacolato) diboron 3.6g(0.014mol, 1.5 equiv.)을 플라스크에 넣고 potassium acetate 1.9g(0.019mol, 2equiv.) 및 PdCl2(dppf) 0.39g(0.05 equiv.)을 첨가한 후 Toluene(32mL)를 넣고 100℃에서 밤새 reflux하였다. 이로부터 수득한 결과물의 온도를 실온까지 냉각시킨 후 침전물을 여과하고 수득한 여액을 EA / H2O로 세정하고 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 중간체 1-8(3)를 수득하였다.
중간체 1-8(1)의 합성
중간체 1-8(3) (0.005mol, 1.2 equiv.)와 중간체 1-8(2) (0.004mol, 1equiv.), Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) 0.35g(0.001mol, 0.07equiv.), Potassium carbonate 1.8g(0.013mol, 3 equiv.)을 테트라 하이드로 퓨란(THF)과 증류수(H2O)를 3:1 비율로 섞은 용매 20mL에 녹여 12h 환류하였다. 이로부터 수득한 결과물의 온도를 실온까지 냉각 시킨 후 침전물을 여과하고 수득한 여액을 EA / H2O로 세정하고 컬럼 크로마토그래피(EA / Hex 20%~35% 올리며 컬럼)를 수행하여 중간체 1-8(1)를 수득하였다. Mass와 HPLC 분석을 통해 물질을 확인하였다.
화합물 1-8의 합성
중간체 1-8(1) (2.5mmol)와 K2PtCl4 1.23g(3mmol, 1.2 equiv.)을 AcOH 20mL와 H2O 5mL를 섞은 용매에 녹여 (25mL) 16h 환류하였다. 이로부터 수득한 결과물의 온도를 실온까지 냉각 시킨 후 침전물을 여과하고, 침전물을 다시 MC에 녹여 H2O로 세정하고 컬럼 크로마토 그래피 (MC 40%, EA 1%, Hex 59%)를 수행하여 화합물 1-8을 수득하였다.
합성예 2 : 화합물 1-12의 합성
Figure pat00192
중간체 1-12(1)의 합성
중간체 1-8(3) 대신 중간체 1-12(3)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1-12(1)을 수득하였다.
화합물 1-12의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 1-12(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1-12를 수득하였다.
합성예 3 : 화합물 1-89의 합성
Figure pat00193
중간체 1-89(1)의 합성
중간체 1-8(3) 대신 중간체 1-89(3)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1-89(1)을 수득하였다.
화합물 1-89의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 1-89(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1-89를 수득하였다.
합성예 4 : 화합물 3-225의 합성
Figure pat00194
중간체 3-225(1)의 합성
중간체 1-8(3) 및 중간체 1-8(2) 대신 중간체 1-12(3) 및 중간체 3-225(2)를 각각 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 3-225(1)를 수득하였다.
화합물 3-225의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 3-225(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 3-225를 수득하였다.
합성예 5 : 화합물 1-90의 합성
Figure pat00195
중간체 1-90(1)의 합성
중간체 1-8(2) 대신 중간체 1-90(2)를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1-90(1)을 수득하였다.
화합물 1-90의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 1-90(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1-90을 수득하였다.
합성예 6 : 화합물 1-91의 합성
Figure pat00196
중간체 1-91(1)의 합성
중간체 1-8(2) 대신 중간체 1-91(2)를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1-91(1)을 수득하였다.
화합물 1-91의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 1-91(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1-91을 수득하였다.
합성예 7 : 화합물 1-36의 합성
Figure pat00197
중간체 1-36(1)의 합성
중간체 1-8(3) 및 중간체 1-8(2) 대신 중간체 1-12(3) 및 중간체 1-36(2)를 각각 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 중간체 1-8(1)의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 1-36(1)을 수득하였다.
화합물 1-36의 합성
중간체 1-8(1) 대신 중간체 1-36(1)을 사용하였다는 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1-8의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 1-36을 수득하였다.
평가예 1 : 최대 발광 파장의 발광 에너지 및 발광 양자 효율 측정
쿼츠 기판 상에 하기 표 1에 기재된 화합물들을 표 1에 기재된 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 40nm 두께의 필름 A(1), B(1), C(1), D(1), E(1), F(1), G(1), 1-8(1), 1-12(1), 1-89(1), 3-225(1), 1-90(1), 1-91(1) 및 1-36(1)을 제작하고, 표 2에 기재된 화합물들을 표 2에 기재된 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 40nm 두께의 필름 A(3), B(3), C(3), D(3), E(3), F(3), G(3), 1-8(3), 1-12(3), 1-89(3), 3-225(3), 1-90(3), 1-91(3), 1-36(3) 및 1-8(4)를 제작하였다.
상기 필름 A(1), B(1), C(1), D(1), E(1), F(1), G(1), 1-8(1), 1-12(1), 1-89(1), 3-225(1), 1-90(1), 1-91(1), 1-36(1), A(3), B(3), C(3), D(3), E(3), F(3), G(3), 1-8(3), 1-12(3), 1-89(3), 3-225(3), 1-90(3), 1-91(3), 1-36(3) 및 1-8(4) 각각의 발광 스펙트럼을 Hamamatsu社의 Quantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometer(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 채용하였음)를 이용하여 측정하였다. 측정시에는 여기파장을 320nm에서 380nm까지 10nm 간격으로 스캔하여 측정하였고, 이 중에서 340nm의 여기파장에서 측정된 스펙트럼을 취하였다. 그 후, 각 필름에 포함된 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지를 구하여 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
이어서, 상기 필름 A(1), B(1), C(1), D(1), E(1), F(1), G(1), 1-8(1), 1-12(1), 1-89(1), 3-225(1), 1-90(1), 1-91(1), 1-36(1), A(3), B(3), C(3), D(3), E(3), F(3), G(3), 1-8(3), 1-12(3), 1-89(3), 3-225(3), 1-90(3), 1-91(3), 1-36(3) 및 1-8(4) 각각의 발광 양자 효율을 Hamamatsu社의 Quantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometer를 이용하여 여기파장을 320nm에서 380nm까지 10nm 간격으로 스캔하여 측정한 후, 최대값으로 측정된 각 필름에 포함된 도펀트의 발광 양자 효율을 각각 표 1 및 2에 나타내었다.
필름 No. 필름 조성 (중량비) 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지(eV) 도펀트의 발광 양자 효율
A(1) H-H1 : H-E1 : A (45 : 45 : 10) 2.39 0.939
B(1) H-H1 : H-E1 : B (45 : 45 : 10) 2.35 0.919
C(1) H-H1 : H-E1 : C (45 : 45 : 10) 2.37 0.888
D(1) H-H1 : H-E1 : D (45 : 45 : 10) 2.43 0.828
E(1) H-H1 : H-E1 : E (45 : 45 : 10) 2.44 0.921
F(1) H-H1 : H-E1 : F (45 : 45 : 10) 2.38 0.986
G(1) H-H1 : H-E1 : G (45 : 45 : 10) 2.39 0.943
1-8(1) H-H1 : H-E1 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.34 0.980
1-12(1) H-H1 : H-E1 : 1-12 (45 : 45 : 10) 2.35 0.980
1-89(1) H-H1 : H-E1 : 1-89 (45 : 45 : 10) 2.33 0.979
3-225(1) H-H1 : H-E1 : 3-225 (45 : 45 : 10) 2.33 0.979
1-90(1) H-H1 : H-E1 : 1-90 (45 : 45 : 10) 2.33 0.978
1-91(1) H-H1 : H-E1 : 1-91 (45 : 45 : 10) 2.35 0.980
1-36(1) H-H1 : H-E1 : 1-36 (45 : 45 : 10) 2.35 0.978
필름 No. 필름 조성 (중량비) 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지(eV) 도펀트의 발광 양자 효율
A(3) H-H2 : H-E43 : A (45 : 45 : 10) 2.39 0.925
B(3) H-H2 : H-E43 : B (45 : 45 : 10) 2.35 0.867
C(3) H-H2 : H-E43 : C (45 : 45 : 10) 2.37 0.879
D(3) H-H2 : H-E43 : D (45 : 45 : 10) 2.43 0.805
E(3) H-H2 : H-E43 : E (45 : 45 : 10) 2.44 0.869
F(3) H-H2 : H-E43 : F (45 : 45 : 10) 2.38 0.927
G(3) H-H2 : H-E43 : G (45 : 45 : 10) 2.39 0.889
1-8(3) H-H2 : H-E43 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.34 0.942
1-12(3) H-H2 : H-E43 : 1-12 (45 : 45 : 10) 2.35 0.951
1-89(3) H-H2 : H-E43 : 1-89 (45 : 45 : 10) 2.33 0.935
3-225(3) H-H2 : H-E43 : 3-225 (45 : 45 : 10) 2.33 0.967
1-90(3) H-H2 : H-E43 : 1-90 (45 : 45 : 10) 2.33 0.970
1-91(3) H-H2 : H-E43 : 1-91 (45 : 45 : 10) 2.35 0.924
1-36(3) H-H2 : H-E43 : 1-36 (45 : 45 : 10) 2.35 0.955
1-8(4) H-H17 : H-E43 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.34 0.985
Figure pat00198
Figure pat00199
Figure pat00200
Figure pat00201
평가예 2 : 감쇠 시간 측정
상기 필름 A(1), B(1), C(1), D(1), E(1), F(1), G(1), 1-8(1), 1-12(1), 1-89(1), 3-225(1), 1-90(1), 1-91(1), 1-36(1), A(3), B(3), C(3), D(3), E(3), F(3), G(3), 1-8(3), 1-12(3), 1-89(3), 3-225(3), 1-90(3), 1-91(3), 1-36(3) 및 1-8(4) 각각에 대하여 PicoQuant사의 TRPL 측정시스템인 FluoTime 300과 PicoQuant사의 pumping source인 PLS340 (여기 파장 = 340 나노미터, spectral width = 20나노미터)을 이용하여, PL 스펙트럼을 상온에서 평가한 후, 상기 스펙트럼의 main peak의 파장을 결정하고, PLS340이 상기 각각의 필름에 가하는 photon pulse (pulse width = 500 피코초)에 의해 상기 각각의 필름으로부터 main peak의 파장에서 방출되는 photon의 개수를 Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)을 기반으로 시간에 따라 측정하는 것을 반복하여, fitting이 충분히 가능한 TRPL 커브를 구하였다. 이로부터 얻은 결과에 하나 이상의 exponential decay function을 fitting하여 필름 A(1), B(1), C(1), D(1), E(1), F(1), G(1), 1-8(1), 1-12(1), 1-89(1), 3-225(1), 1-90(1), 1-91(1), 1-36(1), A(3), B(3), C(3), D(3), E(3), F(3), G(3), 1-8(3), 1-12(3), 1-89(3), 3-225(3), 1-90(3), 1-91(3), 1-36(3) 및 1-8(4) 각각의 Tdecay(Ex), 즉, 감쇠 시간(decay time)을 구하여, 그 결과를 표 3 및 4에 각각 기재하였다. Fitting에 사용되는 function은 하기 <식 20>과 같고, fitting에 사용된 각 exponential decay function으로부터 얻은 Tdecay의 평균값을 Tdecay(Ex)로 취하였다. 이 때, TRPL 커브를 구하기 위한 측정 시간과 동일한 측정 시간동안 동일한 측정을 dark상태(상기 소정의 필름으로 입사되는 pumping signal을 차단한 상태임)에서 한 번 더 반복하여 baseline 혹은 background signal 커브를 얻어 fitting에 baseline으로 사용하였다.
<식 20>
Figure pat00202
필름 No. 필름 조성 (중량비) 도펀트의 감쇠 시간(㎲)
A(1) H-H1 : H-E1 : A (45 : 45 : 10) 3.1
B(1) H-H1 : H-E1 : B (45 : 45 : 10) 3.7
C(1) H-H1 : H-E1 : C (45 : 45 : 10) 10.9
D(1) H-H1 : H-E1 : D (45 : 45 : 10) 4.3
E(1) H-H1 : H-E1 : E (45 : 45 : 10) 6.5
F(1) H-H1 : H-E1 : F (45 : 45 : 10) 4.5
G(1) H-H1 : H-E1 : G (45 : 45 : 10) 4.4
1-8(1) H-H1 : H-E1 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.4
1-12(1) H-H1 : H-E1 : 1-12 (45 : 45 : 10) 2.4
1-89(1) H-H1 : H-E1 : 1-89 (45 : 45 : 10) 2.4
3-225(1) H-H1 : H-E1 : 3-225 (45 : 45 : 10) 2.3
1-90(1) H-H1 : H-E1 : 1-90 (45 : 45 : 10) 2.0
1-91(1) H-H1 : H-E1 : 1-91 (45 : 45 : 10) 2.5
1-36(1) H-H1 : H-E1 : 1-36 (45 : 45 : 10) 2.4
필름 No. 필름 조성 (중량비) 도펀트의 감쇠 시간(㎲)
A(3) H-H2 : H-E43 : A (45 : 45 : 10) 3.1
B(3) H-H2 : H-E43 : B (45 : 45 : 10) 3.6
C(3) H-H2 : H-E43 : C (45 : 45 : 10) 11.1
D(3) H-H2 : H-E43 : D (45 : 45 : 10) 4.3
E(3) H-H2 : H-E43 : E (45 : 45 : 10) 6.3
F(3) H-H2 : H-E43 : F (45 : 45 : 10) 4.4
G(3) H-H2 : H-E43 : G (45 : 45 : 10) 4.2
1-8(3) H-H2 : H-E43 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.5
1-12(3) H-H2 : H-E43 : 1-12 (45 : 45 : 10) 2.5
1-89(3) H-H2 : H-E43 : 1-89 (45 : 45 : 10) 2.3
3-225(3) H-H2 : H-E43 : 3-225 (45 : 45 : 10) 2.4
1-90(3) H-H2 : H-E43 : 1-90 (45 : 45 : 10) 2.0
1-91(3) H-H2 : H-E43 : 1-91 (45 : 45 : 10) 2.4
1-36(3) H-H2 : H-E43 : 1-36 (45 : 45 : 10) 2.4
1-8(4) H-H17 : H-E43 : 1-8 (45 : 45 : 10) 2.3
평가예 3 : HOMO 에너지 레벨 측정
ITO 기판 상에 하기 표 5에 기재된 화합물들을 표 5에 기재된 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 (공)증착하여 40nm 두께의 필름 A(2), B(2), C(2), D(2), E(2), F(2), G(2), 1-8(2), 1-12(2), 1-89(2), 3-225(2), 1-90(2), 1-91(2), 1-36(2), H-H1, H-E1, H-H2, H-H17 및 H-E43을 제작한 후, 각 필름에 대하여 Riken Keiki社의 대기하 광전자 분광장치인 AC3를 이용하여 광전자 방출을 측정하였다. 측정시에는 AC3의 UV 광원의 세기를 10nW로 고정하였고 측정범위는 -4.5eV에서 -7.0eV까지 0.05eV 간격으로 측정하였으며, 이 때 각 포인트를 측정하는 시간은 10초이다. HOMO 에너지 레벨은 측정된 광전자 방출의 세기값에 세제곱근을 적용하여 광전자 효율 스펙트럼을 구한 후 첫 번째 기울기에 대한 접선을 그어서 baseline과 접선 사이의 접점값으로 구하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 이 때 baseline은 AC3 장비에 내재된 광원 보정 기능을 활용하여 보정되었다.
필름 No. 필름 조성 (중량비) HOMO 에너지 레벨(eV)
A(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : A (85 : 15) -5.34
B(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : B (85 : 15) -5.48
C(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : C (85 : 15) -5.68
D(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : D (85 : 15) -5.38
E(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : E (85 : 15) -5.62
F(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : F (85 : 15) -5.55
G(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : G (85 : 15) -5.58
1-8(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-8 (85 : 15) -5.38
1-12(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-12 (85 : 15) -5.39
1-89(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-89 (85 : 15) -5.35
3-225(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 3-225 (85 : 15) -5.34
1-90(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-90 (85 : 15) -5.36
1-91(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-91 (85 : 15) -5.37
1-36(2) 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene : 1-36 (85 : 15) -5.36
H-H1 H-H1(100wt%) -5.57
H-E1 H-E1(100wt%) -6.07
H-H2 H-H2 (100wt%) -5.59
H-H17 H-H17 (100wt%) -5.55
H-E43 H-E43 (100wt%) -6.08
비교예 A
ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.5mm크기로 잘라서 아세톤 이소프로필 알콜과 순수물 속에서 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하였다.
이어서, 상기 유리 기판 상의 ITO 전극(애노드) 상에 F6-TCNNQ를 증착하여 100Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 HT1을 증착하여 1260Å 두께의 정공 수송층을 형성하여 정공 수송 영역을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송 영역 상에 호스트로서 정공 수송성 호스트인 H-H1 및 전자 수송성 호스트인 H-E1 (정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트의 중량비는 5:5임)와 도펀트인 화합물 A를 공증착하여 (호스트와 도펀트의 중량비는 90 : 10임) 400Å 두께의 발광층을 형성하였다.
그 다음으로, 상기 발광층 상에 화합물 ET1과 Liq를 5:5의 중량비로 공증착하여 360Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 5Å 두께의 전자 주입층을 형성한 후, 상기 전자 주입층 상에 Al를 진공 증착하여 800Å 두께의 제2전극(캐소드)을 형성함으로써, ITO / F6-TCNNQ (100Å) / HT1 (1260Å) / (H-H1 + H-E1) : 화합물 A(10wt%) (400Å) / ET1 : Liq (50wt%) (360Å) / LiF(5Å) / Al(800Å) 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00203
비교예 B 내지 G 및 실시예 1 내지 7
발광층 형성시 정공 수송성 호스트, 전자 수송성 호스트 및 도펀트로서 각각 표 6에 표시된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 비교예 A와 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1A 내지 1G 및 실시예 11 내지 18
발광층 형성시 정공 수송성 호스트, 전자 수송성 호스트 및 도펀트로서 각각 표 7에 표시된 화합물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 비교예 A와 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 4 : OLED 수명 측정
비교예 A 내지 G 및 실시예 1 내지 7과 비교예 1A 내지 1G 및 실시예 11 내지 18에서 제조된 각각의 유기 발광 소자에 대하여, 수명(T95)(at 6000cd/m2)을 평가하여 그 결과를 각각 표 6 및 7에 나타내었다. 평가 장치로서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 사용하였고, 수명(T95)(at 6000nit)은 초기 휘도 100% 대비 95%의 휘도가 되는데 걸리는 시간을 평가하였고, 수명(T95)는 실시예 1의 수명 데이터 대비 상대값(%)으로 나타내었다 (즉, 실시예 1의 수명(T95)이 100%임)
정공 수송성 호스트 전자 수송성 호스트 도펀트 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지(eV) 도펀트의 발광 양자 효율(PLQY) 도펀트의 감쇠 시간
(㎲)		 HOMO(dopant) - HOMO(host)
(eV)		 수명(T95)
(%)
비교예 A H-H1 H-E1 A 2.39 0.939 3.1 0.23 8.2
비교예 B H-H1 H-E1 B 2.35 0.919 3.7 0.09 20
비교예 C H-H1 H-E1 C 2.37 0.888 10.9 -0.11 1.3
비교예 D H-H1 H-E1 D 2.43 0.828 4.3 0.19 4.0
비교예 E H-H1 H-E1 E 2.44 0.921 6.5 -0.05 0.4
비교예 F H-H1 H-E1 F 2.38 0.986 4.5 0.02 2.5
비교예 G H-H1 H-E1 G 2.39 0.943 4.4 -0.01 1.6
실시예 1 H-H1 H-E1 1-8 2.34 0.980 2.4 0.19 100
실시예 2 H-H1 H-E1 1-12 2.35 0.980 2.4 0.18 70
실시예 3 H-H1 H-E1 1-89 2.33 0.979 2.4 0.22 84
실시예 4 H-H1 H-E1 3-225 2.33 0.979 2.3 0.23 72
실시예 5 H-H1 H-E1 1-90 2.33 0.978 2.0 0.21 86
실시예 6 H-H1 H-E1 1-91 2.35 0.980 2.5 0.20 76
실시예 7 H-H1 H-E1 1-36 2.35 0.978 2.4 0.21 70
정공 수송성 호스트 전자 수송성 호스트 도펀트 도펀트의 최대 발광 파장의 발광 에너지(eV) 도펀트의 발광 양자 효율(PLQY) 도펀트의 감쇠 시간
(㎲)		 HOMO(dopant) - HOMO(host)
(eV)		 수명(T95)
(%)
비교예 1A H-H2 H-E43 A 2.39 0.925 3.1 0.25 4.3
비교예 1B H-H2 H-E43 B 2.35 0.867 3.6 0.11 12
비교예 1C H-H2 H-E43 C 2.37 0.879 11.1 -0.09 0.8
비교예 1D H-H2 H-E43 D 2.43 0.805 4.3 0.21 2.8
비교예 1E H-H2 H-E43 E 2.44 0.869 6.3 -0.03 0.2
비교예 1F H-H2 H-E43 F 2.38 0.927 4.4 0.04 1.5
비교예 1G H-H2 H-E43 G 2.39 0.889 4.2 0.01 0.8
실시예 11 H-H2 H-E43 1-8 2.34 0.942 2.5 0.21 78
실시예 12 H-H2 H-E43 1-12 2.35 0.951 2.5 0.20 72
실시예 13 H-H2 H-E43 1-89 2.33 0.935 2.3 0.24 60
실시예 14 H-H2 H-E43 3-225 2.33 0.967 2.4 0.25 50
실시예 15 H-H2 H-E43 1-90 2.33 0.970 2.0 0.23 82
실시예 16 H-H2 H-E43 1-91 2.35 0.924 2.4 0.22 41
실시예 17 H-H2 H-E43 1-36 2.35 0.955 2.4 0.23 34
실시예 18 H-H17 H-E43 1-8 2.34 0.985 2.3 0.17 120
Figure pat00204
Figure pat00205
Figure pat00206
Figure pat00207
상기 표 6으로부터 실시예 1 내지 7의 유기 발광 소자는 비교예 A 내지 G의 유기 발광 소자에 비하여 향상된 수명 특성을 갖고, 표 7로부터 실시예 11 내지 18의 유기 발광 소자는 비교예 1A 내지 1G의 유기 발광 소자에 비하여 향상된 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
12: 정공 수송 영역
15: 유기층
16: 전자 수송 영역
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 발광층은 인광을 방출하고,
    상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
    0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
    상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
    상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
    상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
    상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
    상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 2.31eV 이상 및 2.48eV 이하이고, 상기 도펀트의 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장의 발광 에너지는 상기 필름 1에 대한 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장으로부터 계산된, 유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.9 이상 및 1.0 이하인, 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트의 감쇠 시간은 1.0㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하인, 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV을 만족한, 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율은 0.975 이상 및 1.0 이하이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간은 2.0㎲ 이상 및 2.5㎲ 이하이고,
    0.15eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.25 eV을 만족한, 유기 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 이리듐-비함유 유기금속 화합물인, 유기 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함한 유기금속 화합물인, 유기 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 백금-함유 유기금속 화합물인, 유기 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 사각-평면 코디네이션(square-planra coordination) 구조를 갖는, 유기금속 화합물
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 금속 M 및 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속 M과 상기 유기 리간드는 1, 2 또는 3개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는, 유기 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트가 금속 M 및 3개 또는 4개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는 4자리(tetradentate) 유기 리간드를 포함하고,
    상기 M은 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하고,
    상기 4배위 유기 리간드는 벤즈이미다졸 그룹 및 피리딘 그룹을 포함한, 유기 발광 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 호스트가 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트를 포함하고,
    상기 전자 수송성 호스트는 전자 수송성 모이어티를 적어도 하나 포함하고,
    상기 정공 수송성 호스트는 전자 수송성 모이어티를 비포함하고,
    상기 전자 수송성 모이어티가, 시아노기, π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹 및 하기 화학식들 중 하나로 표시된 그룹 중에서 선택된, 유기 발광 소자:
    Figure pat00208

    상기 화학식 중 *, *' 및 *"은 각각 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이다.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전자 수송성 호스트는 적어도 하나의 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹 및 적어도 하나의 전자 수송성 모이어티를 포함하고,
    상기 정공 수송성 호스트는 적어도 하나의 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹을 포함하고, 전자 수송성 모이어티를 비포함하고,
    상기 전자 수송성 모이어티는 시아노기 또는 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹인, 유기 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹은, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀릭 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 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, 아자카바졸 그룹 또는 상기 그룹들 중 적어도 하나와 임의의 시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환 그룹이고,
    상기 π 전자 결핍성 질소-비함유 시클릭 그룹은, 벤젠 그룹, 헵탈렌 그룹, 인덴 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 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, 펜타센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 피롤 그룹, 이소인돌 그룹, 인돌 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조티오펜 설폰(dibenzothiophene sulfone) 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹 또는 트라이인돌로벤젠 그룹인, 유기 발광 소자.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전자 수송성 호스트는 i) 시아노기, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹 및 트리아진 그룹 중 적어도 하나 및 ii) 트리페닐렌 그룹을 포함하고,
    상기 정공 수송성 호스트는 카바졸 그룹을 포함한, 유기 발광 소자.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전자 수송성 호스트가 적어도 하나의 시아노기를 포함한, 유기 발광 소자.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 배치되어 있고,
    상기 정공 수송 영역은 아민-함유 화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
  19. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극;
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및
    상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 배치되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층;
    을 포함하고,
    상기 m은 2 이상의 정수이고,
    상기 m개의 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 나머지 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이하고,
    상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 발광층은 인광을 방출하고,
    상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
    0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
    상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
    상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
    상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
    상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
    상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자.
  20. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층된 m개의 발광층;
    을 포함하고,
    상기 m은 2 이상의 정수이고,
    상기 m개의 발광층 중 적어도 하나의 발광층에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 나머지 발광층 중 적어도 하나의 발광층에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이하고,
    상기 발광층은 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 발광층은 인광을 방출하고,
    상기 도펀트는 유기금속 화합물이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율(photoluminescent quantum yield, PLQY)은 0.8 이상 및 1.0 이하이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간(decay time)은 0.1㎲ 이상 및 2.9㎲ 이하이고,
    0.1eV ≤ HOMO(dopant) - HOMO(host) ≤ 0.4 eV을 만족하고,
    상기 HOMO(dopant)는 상기 도펀트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고,
    상기 HOMO(host)는, 상기 발광층에 포함된 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우 상기 1종의 호스트의 HOMO 에너지 레벨(eV)이고, 상기 발광층에 포함된 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, 상기 2종 이상의 호스트의 HOMO 에너지 레벨들(eV) 중 가장 높은 에너지 레벨이고,
    상기 도펀트의 발광 양자 효율은 필름 1에 대한 발광 양자 효율을 평가한 것이고,
    상기 도펀트의 감쇠 시간은 필름 1에 대한 TRPL(Time-Resolved Photoluminescece) 스펙트럼으로부터 계산한 값이고,
    상기 필름 1은 쿼츠 기판 상에 상기 발광층에 포함된 호스트와 도펀트를 90 : 10의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름이고,
    상기 HOMO(dopant)는 ITO 기판 상에 1,4-비스(트리페닐실릴)벤젠(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)과 상기 발광층에 포함된 도펀트를 85 : 15의 중량비로 10-7 torr의 진공도에서 진공 공증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고,
    상기 HOMO(host)는 i) 상기 호스트가 1종의 호스트를 포함할 경우, ITO 기판 상에 상기 1종의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값이고, ii) 상기 호스트가 2종 이상의 서로 상이한 호스트의 혼합물일 경우, ITO 기판 상에 각각의 호스트를 10-7 torr의 진공도에서 진공 증착하여 수득한 40nm 두께의 필름들에 대하여 대기하 광전자 분광장치를 이용하여 측정된 음수값들 중 가장 큰 음수값인, 유기 발광 소자.
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