KR20210090332A - 발광 소자 및 이를 포함한 장치 - Google Patents

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KR20210090332A
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도현미
이창희
박명진
하재국
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Abstract

제1전극, 발광층, 전자 수송층, 금속-핵생성 유도층 및 제2전극을 포함한 발광 소자 및 이를 포한한 장치가 개시된다.

Description

발광 소자 및 이를 포함한 장치{Light emitting device and deivce including the same}
발광 소자 및 이를 포함한 장치에 관한 것이다.
발광 소자는 전기 에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 소자이다. 이러한 발광 소자의 예시로는, 발광 물질이 유기물인 유기 발광 소자, 발광 물질이 양자점인 양자점 발광 소자 등이 있다.
발광 소자는 제1전극, 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 형성된 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 전자는 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
우수한 발광 효율 및 수명을 갖는 발광 소자 및 이를 포함한 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층;
을 포함하고,
상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 전자 수송층이 배치되어 있고,
상기 전자 수송층은 탄소를 비포함하고,
상기 전자 수송층과 상기 제2전극 사이에 금속-핵생성 유도층(metal-nucleation inducing layer)이 배치되어 있고,
상기 금속-핵생성 유도층은 금속-핵생성 유도 물질(metal-nucleation inducing material)을 포함하고,
상기 금속-핵생성 유도 물질은 적어도 하나의 금속-핵생성 유도 그룹(metal-nucleation inducing group)을 포함하고,
상기 금속-핵생성 유도 그룹은, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹 또는 하기 화학식 1A 내지 1E 중 하나로 표시된 그룹이되, *-C(=O)(OH)로 표시된 그룹 및 시아노기를 비포함하고,
상기 금속-핵생성 유도층은 상기 제2전극과 직접 접촉하고(directly contact),
상기 제2전극은 상기 금속-핵생성 유도 물질과 복합화된(hybridized) 금속-함유막을 포함한, 발광 소자가 제공된다:
<화학식 1A> <화학식 1B>
*-O(Q1) *-S(Q1)
<화학식 1C> <화학식 1D>
*-N(Q1)(Q2) *-P(Q1)(Q2)
<화학식 1E>
*-P(=O)(Q1)(Q2)
상기 R1, Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 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 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
*는 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이다.
다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한 장치가 제공된다.
상기 발광 소자는 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 가질 수 있는 바, 상기 발광 소자를 이용함으로써, 고품위의 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 발광 소자의 구조를 개략적으로 도시한 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.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
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, "상온"은 약 25℃를 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여, 상기 발광 소자의 일 구현예를 설명한다.
도 1의 발광 소자(10)는 제1전극(110), 발광층(153), 전자 수송층(155), 금속-핵생성 유도층(157) 및 제2전극(190)을 포함한다.
[제1전극(110)]
도 1의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 유리 기판 또는 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, 제1전극용 물질로서, 정공 주입이 용이한 고일함수 물질을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투명 전극 또는 투명 전극일 수 있다. 투명 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또는, 반투명 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
[정공 수송 영역]
도 1에는 미도시되어 있으나, 제1전극(110)과 발광층(153) 사이에는 정공 수송 영역이 추가로 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광 보조층 및 전자 저지층(EBL) 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), TBF(Poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamin(폴리(9,9-디옥틸-플루오렌-코-N-(4-부틸페닐)-디페닐아민)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00001
Figure pat00002
<화학식 201>
Figure pat00003
<화학식 202>
Figure pat00004
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중 하나이고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중 하나이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 202 중 R201과 R202는, 선택적으로(optionally), 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있고, R203과 R204는, 선택적으로, 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202 중 i) R201과 R202은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있거나, 및/또는 ii) R203과 R204은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202 중 R201 내지 R204 중 적어도 하나는, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 카바졸일기일 수 있다.
상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201-1로 표시될 수 있다:
<화학식 201-1>
Figure pat00005
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201-2로 표시될 수 있다:
<화학식 201-2>
Figure pat00006
또 다른 예로서, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201-2(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 201-2(1)>
Figure pat00007
상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있다:
<화학식 201A>
Figure pat00008
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 201A(1)>
Figure pat00009
또 다른 예로서, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A-1로 표시될 수 있다:
<화학식 201A-1>
Figure pat00010
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202-1로 표시될 수 있다:
<화학식 202-1>
Figure pat00011
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202-1(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 202-1(1)>
Figure pat00012
한편, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A로 표시될 수 있다:
<화학식 202A>
Figure pat00013
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A-1로 표시될 수 있다:
<화학식 202A-1>
Figure pat00014
상기 화학식 201-1, 201-2, 201-2(1), 201A, 201A(1), 201A-1, 202-1, 202-1(1), 202A 및 202A-1 중,
L201 내지 L203, xa1 내지 xa3, xa5 및 R202 내지 R204에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L205는 페닐렌기 및 플루오레닐렌기 중에서 선택되고,
X211은 O, S 및 N(R211) 중에서 선택되고,
X212은 O, S 및 N(R212) 중에서 선택되고,
R211 및 R212에 대한 설명은 본 명세서 중 R203에 대한 설명을 참조하고,
R213 내지 R217은 서로 독립적으로, 수소, 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 및 피리디닐기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은 하기 화합물 HT1 내지 HT48 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층(153)에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 전자 수송층(155)으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상기 발광 보조층 및 전자 저지층에는 상술한 바와 같은 물질이 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트의 LUMO는 -3.5eV 이하일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 금속 산화물, 시아노기-함유 화합물, 또는 이 의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 p-도펀트는,
TCNQ (Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체;
텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물;
HAT-CN (1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile); 및
하기 화학식 221로 표시되는 화합물;
중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<HAT-CN> <F4-TCNQ>
Figure pat00023
Figure pat00024
<화학식 221>
Figure pat00025
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, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이되, 상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, -F로 치환된 C1-C20알킬기, -Cl로 치환된 C1-C20알킬기, -Br로 치환된 C1-C20알킬기 및 -I로 치환된 C1-C20알킬기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기를 갖는다.
[발광층(153)]
상기 발광층(153)은 임의의 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광 물질은 호스트 및/또는 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 발광층(153)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있다. 유기 발광 물질을 포함한 발광층(153)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층(153)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
또는, 상기 발광층(153)은 양자점을 포함할 수 있다. 양자점을 포함한 발광층(153)의 두께는 7 nm 내지 100 nm, 구체적으로, 15 nm 내지 50 nm일 수 있다. 전술한 범위를 만족하면, 양자점 입자 배열에 의해 발생가능한 공극 제어로 인해 상기 발광 소자는 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 가질 수 있다.
상기 발광 소자가 풀 컬러 발광 소자일 경우, 발광층(153)은, 개별 부화소별로, 서로 다른 색을 방출하는 발광층을 포함할 수 있다.
[발광층(153) 중 호스트]
상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
L301은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
xb1는 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
R301은, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 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), 또는 -P(=O)(Q301)(Q302)이고,
xb21는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
Q301 내지 Q303에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 호스트는, 하기 화학식 301-1로 표시된 화합물, 하기 화학식 301-2로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 301-1>
Figure pat00026
<화학식 301-2>
Figure pat00027
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중,
고리 A301 내지 고리 A304는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X301은 O, S, N-[(L304)xb4-R304], C(R304)(R305), 또는 Si(R304)(R305)이고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1 및 R301에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R305 및 R311 내지 R314에 대한 설명은 각각 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체(예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체, Zn 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[발광층(153) 중 인광 도펀트]
상기 인광 도펀트는 중심 금속으로서, 적어도 하나의 전이 금속을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 1자리(monodenate) 리간드, 2자리 리간드, 3자리 리간드, 4자리 리간드, 5자리 리간드, 6자리 리간드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는, 전기적으로 중성(neutral)일 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
Figure pat00028
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 전이 금속(예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 금(Au)하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh), 레늄(Re) 또는 툴륨(Tm))이고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드이고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0, 1, 2, 3, 또는 4이고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 및 X402는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
고리 A401 및 고리 A402는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
T401은 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C(Q411)=*'이고,
X403 및 X404는 서로 독립적으로, 화학 결합(예를 들면, 공유 결합 또는 배위 결합), O, S, N(Q413), B(Q413), P(Q413), C(Q413)(Q414) 또는 Si(Q413)(Q414)이고,
상기 Q411 내지 Q414에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 또는 -P(=O)(Q401)(Q402)이고,
상기 Q401 내지 Q403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중 하나이고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 각각 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 402 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 고리 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 T402를 통하여 서로 연결되거나, 2개의 고리 A402는 선택적으로, 연결기인 T403을 통하여 서로 연결될 수 있다. 상기 T402 및 T403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 T401에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐 그룹, 디케톤 그룹 (예를 들면, 아세틸아세토네이트 그룹), 카르복실산 그룹(예를 들면, 피콜리네이트 그룹), -C(=O), 이소니트릴 그룹, -CN 그룹, 포스포러스 그룹 (예를 들면, 포스핀(phosphine) 그룹, 포스파이트(phosphite) 그룹 등), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[발광층(153) 중 형광 도펀트]
상기 형광 도펀트는 아민 그룹-함유 화합물, 스티릴 그룹-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure pat00029
상기 화학식 501 중,
Ar501은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L501 내지 L503은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 또는 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 또는 3이고,
R501 및 R502는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
xd4는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 501 중 Ar501은 3개 이상의 모노시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환(예를 들면, 안트라센 그룹, 크라이센 그룹, 파이렌 그룹 등)일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있다.
상기 형광 도펀트는 아민 그룹-함유 화합물, 스티릴 그룹-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[양자점을 포함한 발광층(153)]
상기 발광층(153)은 양자점을 포함할 수 있다. 상기 발광층(153)은 양자점 외에, 매트릭스 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(153)은 양자점 및 매트릭스 물질을 포함하고, 상기 매트릭스 물질 내에 양자점이 분산되어 있을 수 있다.
상기 양자점은 광에 의한 자극으로 발광할 수 있는 양자점 입자일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점(111)은, II-VI족 반도체 화합물; III-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 화합물; I-III-VI족 반도체 화합물; 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe 등과 같은 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe MgZnS, MgZnSe 등과 같은 삼원소 화합물; CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 III-VI족 반도체 화합물은 In2S3, In2Se3 등과 같은 이원소 화합물; InGaS3, InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등과 같은 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등과 같은 삼원소 화합물; GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다. 상기 III-V족 반도체 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수 있다(예를 들어, InZnP 등).
상기 IV-VI족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등과 같은 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등과 같은 삼원소 화합물; SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물은 Si 및/또는 Ge; SiC, SiGe 등과 같은 이원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 I-III-VI족 반도체 화합물 AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 양자점은 성분 및 조성이 균질한(homogeneous) 단일 구조; 또는 코어-쉘(core-shell) 구조, 그래디언트(gradient) 구조 등과 같은 복합 구조;를 가질 수 있다. 상기 코어-쉘 구조 중 쉘은 성분 및 조성이 균질한 단일쉘이거나, 서로 상이한 성분 및/또는 조성을 갖는 2 이상의 층을 포함한 다중쉘일 수 있다.
예를 들어, 상기 코어-쉘 구조에서, 코어(core)와 쉘(shell)을 이루는 각각의 물질은 상술한 바와 같은 반도체 화합물 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 양자점은 III-V족 반도체 화합물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 In을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 In 및 P를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 III-V족 반도체 화합물 및 II-VI족 반도체 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 코어-쉘 구조를 갖고, 상기 코어는 III-V족 반도체 화합물이고, 상기 쉘은 II-VI족 반도체 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 코어-쉘 구조를 갖고, 상기 코어는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 또는 이의 임의의 조합이고, 상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe MgZnS, MgZnSe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 코어-쉘 구조를 갖고, 상기 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS, ZnO, InN, InP, InAs, InSb, InGaP 또는 이의 임의의 조합이고, 상기 쉘은 CdSe, ZnSe, ZnS, ZnSeS ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, HgSe, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 양자점은 InP/ZnS 또는 InP/ZnSeS 코어-쉘 양자점일 수 있다.
상기 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process), 유기금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피텍시 공정(MBE, molecular beam epitaxy) 등과 같은 다양한 방법에 의하여 합성될 수 있다.
상기 양자점의 평균 입경은 1nm 내지 20nm, 예를 들면, 1nm 내지 15nm, 또 다른 예로서, 1nm 내지 10nm일 수 있다.
상기 양자점이 코어-쉘 구조를 가질 경우, 코어의 반지름과 쉘 두께의 비는 2 : 8 내지 8 : 2, 예를 들면, 3 : 7 내지 7 : 3, 또 다른 예로서, 4 : 6 내지 6 : 4일 수 있다.
상기 매트릭스 물질은 상기 양자점이 분산될 수 있는 매질 역할을 하는 폴리머를 포함할 수 있다.
[전자 수송층(155)]
상기 발광층(153)과 상기 제2전극(190) 사이에는 전자 수송층(155)이 배치되어 있다. 상기 전자 수송층(155)은 상기 제2전극(190)으로부터 주입된 전자를 발광층(153)으로 전달하는 역할을 한다.
상기 전자 수송층(155)은 탄소를 비포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 수송층(155)은 유기물을 비포함한다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 수송층(155)은 무기물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 전자 수송층(155)은 무기물로 이루어질(consist of) 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 전자 수송층(155)은 무기물을 포함하고, 상기 무기물은 무기 나노 입자의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 나노 입자의 평균 입경은 3nm 내지 15nm일 수 있다. 상기 무기 나노 입자의 평균 입경이 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 전자 수송층(155)의 전자 이동도 및 외부 광취출 효율이 향상될 수 있다.
상기 무기물은 우수한 전자 이동도를 제공할 수 있는 물질일 수 있다.
예를 들어, 상기 무기물은 제1물질을 포함하고, 상기 제1물질은, 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 또는 바륨(Ba)의, 산화물, 질화물, 황화물 또는 산화질화물; 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 상기 무기물은 상기 제1물질 외에 제2물질을 더 포함하고, 상기 제2물질은, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 실리콘(Si), 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2물질은 금속 이온의 형태로 상기 제1물질에 도핑될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 무기물은,
ZnO 나노 입자(제1물질); 또는
Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Al, Ga, In, Si, 또는 이의 임의의 조합(제2물질)을 더 포함한 ZnO 나노입자(제1물질);
를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 무기물은, 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화아연알루미늄(ZnAlO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화하프늄(HfO3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄실리콘(ZrSiO4), 산화바륨티타늄(BaTiO3), 산화바륨지르코늄(BaZrO3) 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층(155)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층(155)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층(155)은 상술한 바와 같이 탄소를 비포함한다. 즉, 상기 전자 수송층(155)은 유기물을 포함하지 않고, 무기물을 포함한다. 이로써, 상기 전자 수송층(155)은 구동시 발생하는 열, 발광층(153)으로부터 이동한 과량의 엑시톤 등에 의한 열화가 실질적으로 방지될 수 있는 바, 상기 발광 소자(10)는 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 가질 수 있다.
[금속-핵생성 유도층(metal-nucleation inducing layer)(157)]
상기 전자 수송층(155)과 상기 제2전극(190) 사이에 금속-핵생성 유도층(157)이 배치되어 있다.
상기 금속-핵생성 유도층(157)은 금속-핵생성 유도 물질(metal-nucleation inducing material)을 포함할 수 있다.
상기 금속-핵생성 유도 물질은 적어도 하나의 금속-핵생성 유도 그룹(metal-nucleation inducing group)을 포함할 수 있다.
상기 금속-핵생성 유도층(157)은, 상기 전자 수송층(155)과 직접 접촉(directly contact)할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 상기 전자 수송층(155)이 무기 나노 입자를 포함할 경우, 상기 금속-핵생성 유도층(157)에 의하여 상기 무기 나노 입자 사이의 공극이 충진되어 전자 수송층(155)의 막 균일도 및 전자 이동도가 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 금속-핵생성 유도 물질은, 후술하는 금속-핵생성 유도 그룹을 적어도 하나 포함한, 금속 착체, 저분자 유기 화합물 또는 고분자일 수 있다.
상기 금속 착체에 포함된 금속은, 전자 이동 등에 기여할 수 있는 금속으로써, 전이 금속이 아닐 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 착체에 포함된 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Al, Ga, 또는 In일 수 있다.
한편, 상기 저분자 유기 화합물의 분쟈랑은 30 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 저분자 유기 화합물의 분자량은 30 내지 700일 수 있다.
상기 금속-핵생성 유도 그룹은, i) 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹 또는 ii) 하기 화학식 1A 내지 1E 중 하나로 표시된 그룹(예를 들면, 하기 화학식 1B 또는 1C로 표시된 그룹)이되, *-C(=O)(OH)로 표시된 그룹 및 시아노기를 비포함할 수 있다:
<화학식 1A> <화학식 1B>
*-O(Q1) *-S(Q1)
<화학식 1C> <화학식 1D>
*-N(Q1)(Q2) *-P(Q1)(Q2)
<화학식 1E>
*-P(=O)(Q1)(Q2)
상기 R1, Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 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 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
*는 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이다.
상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은, i) 제1고리, ii) 2 이상의 제1고리가 서로 축합된 축합환, 또는 iii) 1 이상의 제1고리와 1 이상의 제2고리가 서로 축합된 축합환이고,
상기 제1고리는 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 이속사디아졸 그룹, 옥사트리아졸 그룹, 이속사트리아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 이소티아디아졸 그룹, 티아트리아졸 그룹, 이소티아트리아졸 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 아자실롤 그룹, 다이아자실롤 그룹, 트리아자실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
상기 제2고리는 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 벤젠 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피롤 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 인돌 그룹 또는 벤조실롤 그룹일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된, 아자인돌 그룹, 아자인덴 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조셀레노펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 아크리딘 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, 또는 벤조티아디아졸 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 R1, Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 R1, Q1 및 Q2는 서로 독립적으로,
수소 또는 C1-C20알킬기; 또는
적어도 하나의 C1-C20알킬기, 페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 카바졸일기, 플루오레닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기;
일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속-핵생성 유도 물질은, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 금속 착체일 수 있다 (예를 들면, 후술하는 화합물 1 등 참조).
또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속-핵생성 유도 물질은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된 화합물일 수 있다:
<화학식 2>
Figure pat00030
<화학식 3>
(L1)b1-(T1)c1
상기 화학식 2 중 고리 Het1은 본 명세서에 기재된 바와 같은 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이고,
상기 화학식 2 중 R1에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
상기 화학식 2 중 a1은 0 내지 20의 정수이고, a1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,
상기 화학식 3 중 L1은 *-O-*', *-S-*', 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬렌기, 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환되 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고, R11에 대한 설명은 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
상기 화학식 3 중 b1은 1 내지 20의 정수이고, b1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
상기 화학식 3 중 T1은 상기 화학식 1A 내지 1E 중 하나로 표시된 그룹이고,
상기 화학식 3 중 c1은 1 내지 20의 정수이고, c1이 2 이상일 경우 2 이상의 T1은 서로 동일하거나 상이하다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 3 중 L1은, *-O-*', *-S-*', 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C2-C20알킬렌기, 또는 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 벤젠 그룹, 또는 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 나프탈렌 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 3 중 b1은 1 내지 10의 정수, 예를 들면, 1 내지 5의 정수일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 3 중 T1은 상기 화학식 1B 또는 1C로 표시된 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예예에 따르면, 상기 화학식 3 중 c1은 1 내지 5의 정수, 예를 들면, 1 또는 2일 수 있다.
예를 들어, 금속-핵생성 유도층(157)에 포함될 수 있는 금속-핵생성 유도 물질이 하기 화합물 1 내지 5 중 하나일 수 있다:
Figure pat00031
상기 금속-핵생성 유도층(157)의 두께는 0.1nm 내지 20nm 또는 1nm 내지 10nm일 수 있다. 또는, 상기 금속-핵생성 유도층(157)의 단일막(monolayer)일 수 있다. 상기 금속-핵생성 유도층(157)의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 제2전극(190) 형성시 효과적으로 금속-핵생성을 유도할 수 있고, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 금속-핵생성 유도층(157)은 상기 제2전극(190)과 직접 접촉(directly contact)할 수 있다.
상기 금속-핵생성 유도층(157)은,
1) 전자 수송층(155)의 막 균일도 및 전자 이동 효율을 향상시킬 수 있고,
2) 금속-핵생성 유도층(157) 상부에 제2전극(190) 형성시, 금속-핵생성 유도 그룹에 의하여 상대적으로 균일하게 금속핵을 생성시킬 수 있고, 제2전극(190)과의 우수한 접착력(adhesion)을 제공할 수 있으므로, 우수한 막 균일도를 갖는 제2전극(190) 형성에 기여할 수 있으므로,
3) 금속-핵생성 그룹에 의한 쌍극자(dipole) 효과 및/또는 일함수 조절 효과는 발광 소자(10)의 효율 상승 및 제2전극(190)의 광투과도 향상에 영향을 미칠 수 있으므로,
상기 금속-핵생성 유도층(157)을 채용함으로써, 발광 소자(10)의 발광 효율 및/또는 수명이 향상될 수 있다.
[제2전극(190)]
상술한 바와 같은 금속-핵생성 유도층(157) 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, 또는 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2전극(190)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 인듐(In) 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2전극(190)은, Ag, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, In, 또는 이의 임의의 조합 외에, 알칼리 금속, 희토류 금속, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2전극(190)은 상기 금속-핵생성 유도층(157)에 포함된 금속-핵생성 유도 물질과 복합화된(hybridized) 금속-함유막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2전극(190)에 포함된 금속-함유막의 금속은 상기 금속-핵생성 유도층(157)의 금속-핵생성 유도 물질과 화학 결합할 수 있다.
상기 제2전극(190)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2전극(190)은 가시광선 파장 범위의 광(예를 들면, 400nm 내지 700nm의 최대 발광 파장을 갖는 광)에 대하여 50% 이상(예를 들면, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상)의 광투과도를 갖는 투명 전극일 수 있다. 이로써, 상기 제2전극(190)을 채용한 발광 소자(10)는, 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 갖는 전면 발광형 발광 소자가 될 수 있다.
상기 제2전극(190)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 제2전극(190)의 두께는, 예를 들면, 10nm 내지 1000nm, 100nm 내지 300nm일 수 있다.
[캡핑층]
제1전극(110)의 외측에는 제1캡핑층이 배치되거나, 및/또는 제2전극(190) 외측에는 제2캡핑층이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광 소자(10)는 제1캡핑층, 제1전극(110), 발광층(153), 전자 수송층(155), 금속-핵생성 유도층(157) 및 제2전극(190)이 차례로 적층된 구조, 제1전극(110), 발광층(153), 전자 수송층(155), 금속-핵생성 유도층(157), 제2전극(190) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조 또는 제1캡핑층, 제1전극(110), 발광층(153), 전자 수송층(155), 금속-핵생성 유도층(157), 제2전극(190) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(10)의 발광층(153)에서 생성된 광은 반투명 전극 또는 투명 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 발광 소자(10)의 발광층(153)에서 생성된 광은 반투명 전극 또는 투명 전극인 제2전극(190) 및 제2캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 보강 간섭의 원리에 의하여 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 서로 독립적으로, 유기물을 포함한 유기 캡핑층, 무기물을 포함한 무기 캡핑층, 또는 유기물 및 무기물을 포함한 복합 캡핑층일 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물, 아민 그룹-함유 화합물, 포르핀 유도체 (porphine derivatives), 프탈로시아닌 유도체 (phthalocyanine derivatives), 나프탈로시아닌 유도체 (naphthalocyanine derivatives), 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물 및 아민 그룹-함유 화합물은, 선택적으로, O, N, S, Se, Si, F, Cl, Br, I, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 치환기로 치환될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 아민 그룹-함유 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 201로 표시된 화합물, 상기 화학식 202로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[장치]
상기 발광 소자(10)는 각종 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(10)를 포함한 발광 장치, 인증 장치 또는 전자 장치가 제공될 수 있다.
상기 발광 장치는, 상술한 바와 같은 발광 소자(10) 외에 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 상기 발광 소자(10)의 제1전극 및 제2전극 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 발광 장치는 발광 소자(10)를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터와 상기 발광 소자(10) 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자(10)로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자(10)로 외기 및 수분이 침투하는 것을 차단한다. 상기 밀봉부는 투명한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함하는 밀봉 기판일 수 있다. 상기 밀봉부는 복수의 유기층 및/또는 복수의 무기층을 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 상기 밀봉부가 박막 봉지층일 경우, 상기 발광 장치는 플렉시블할 수 있다.
상기 발광 장치는, 각종 디스플레이, 광원 등으로 사용될 수 있다.
상기 인증 장치는, 예를 들면, 생체(예를 들어, 손가락 끝, 눈동자 등)의 생체 정보를 이용하여 개인을 인증하는 생체 인증 장치일 수 있다.
상기 인증 장치는 상술한 바와 같은 발광 소자(10) 외에 생체 정보 수집 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 퍼스널 컴퓨터(예를 들면, 모바일형 퍼스널 컴퓨터), 휴대 전화, 디지털 사진기, 전자 수첩, 전자 사전, 전자 게임기, 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 맥박 계측 장치, 맥파 계측 장치, 심전표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 프로젝터 등으로 응용될 수 있다.
[제조 방법]
상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층, 전자 수송층, 금속-핵생성 유도층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층, 전자 수송층, 금속-핵생성 유도층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층, 전자 수송층, 금속-핵생성 유도층에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 코팅 조건은, 예를 들면, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
[치환기의 일반적인 정의]
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-이소펜틸기, n-헥실기, 이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, n-헵틸기, 이소헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, n-노닐기, 이소노닐기, sec-노닐기, tert-노닐기, n-데실기, 이소데실기, sec-데실기, tert-데실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에티닐기, 프로피닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 비시클로[1.1.1]펜틸기(bicyclo[1.1.1]pentyl), 비시클로[2.1.1]헥실기(bicyclo[2.1.1]hexyl), 비시클로[2.2.1]헵틸기(bicyclo[2.2.1]heptyl), 비시클로[2.2.2]옥틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 펜탈레닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헵탈레닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트롤리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기 등이 포함된다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 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-C60아릴기기임)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)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 인데닐기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 인데노페난트레닐기, 인데노안트라세닐기 등이 포함된다. 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 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 벤조인돌일기, 나프토인돌일기, 이소인돌일기, 벤조이소인돌일기, 나프토이소인돌일기, 벤조실롤일기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 카바졸일기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 아자카바졸일기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기, 아자디벤조티오페닐기, 아자디벤조퓨라닐기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사디아졸일기, 티아디아졸일기, 벤조피라졸일기, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조옥사디아졸일기, 벤조티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조트리아지닐기, 이미다조피라지닐기, 이미다조피리다지닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 벤조인돌로카바졸일기, 벤조카바졸일기, 벤조나프토퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 벤조나프토실롤일기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조퓨로디벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C5-C60카보시클릭 그룹이란, 고리-형성 원자로서 탄소만을 포함한 탄소수 5 내지 60의 모노시클릭 또는 폴리시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 방향족 카보시클릭 그룹 또는 비-방향족 카보시클릭 그룹일 수 있다. 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 벤젠과 같은 화합물이거나, 페닐기와 같은 1가 그룹 또는 페닐렌기와 같은 2가 그룹일 수 있다. 또는, 상기 C5-C60카보시클릭 그룹에 연결된 치환기에 개수에 따라, 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 3가 그룹 또는 4가 그룹일 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
상기 C5-C60카보시클릭 그룹의 구체예에는, 시클로펜타디엔 그룹, 벤젠 그룹, 펜탈렌 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 헵탈렌 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 인데노페난트렌 그룹, 인데노안트라센 그룹 등이 포함된다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로시클릭 그룹이란, 고리-형성 원자로서, 탄소(탄소수는 1 내지 60일 수 있음) 외에, 헤테로 원자(예를 들면, N, O, Si, P, S, 또는 이의 임의의 조합)를 포함한 탄소수 1 내지 60의 모노시클릭 또는 폴리시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 방향족 헤테로시클릭 그룹 또는 비-방향족 헤테로시클릭 그룹일 수 있다. 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 피리딘과 같은 화합물이거나, 피리디닐기와 같은 1가 그룹 또는 피리디닐렌기와 같은 2가 그룹일 수 있다. 또는, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹에 연결된 치환기에 개수에 따라, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 3가 그룹 또는 4가 그룹일 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 구체예에는, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트롤린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 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, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹 등이 포함된다.
본 명세서 중 상기 치환된 C5-C60카보시클릭 그룹, 치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 치환된 C1-C60알킬렌기, 치환된 C2-C60알케닐렌기, 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 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 치환기는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 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, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11) 및 -P(=O)(Q11)(Q12) 중 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 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, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21) 및 -P(=O)(Q21)(Q22) 중 적어도 하나로 치환 또는 비치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32); 또는
이의 임의의 조합;
일 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기, 또는 터페닐기일 수 있다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
[실시예]
실시예 1
애노드로서 ITO 전극이 증착된 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.
상기 ITO 전극 상부에 PEDOT:PSS를 스핀 코팅한 후 건조시켜 40nm 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 TFB를 스핀 코팅한 후 건조시켜 40nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에 양자점으로서 InP/ZnS 코어-쉘 양자점(평균입경 : 3~8nm)을 포함한 조성물을 3,500 rpm의 코팅 속도로 30초간 스핀 코팅하고, 상온에서 5분간 자연 건조시킨 후, 150℃에서 30분 동안 건조시켜 30nm 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 ZnMgO 나노 입자 함유-조성물을 스핀 코팅한 다음, 자연 건조시켜 40nm 두께의 ZnMgO 전자 수송층을 형성한 후, 상기 전자 수송층 상부에 하기 화합물 1을 진공 증착하여 3.5nm 두께의 금속-핵생성 유도층을 형성한 다음, 상기 금속-핵생성 유도층 상에 Ag을 증착하여 150nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00032
비교예 1
금속-핵생성 유도층을 형성하지 않고, 전자 수송층 상에 캐소드를 바로 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
전자 수송층 형성시, ZnMgO 나노 입자 대신, 8-(4-4,6-디(나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)퀴놀린(8-(4-(4,6-di(naphthalene-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline)과 화합물 1을 1 : 1의 중량비로 공증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 발광 소자를 제작하였다.
평가예 1
상기 실시예 1과 비교예 1 및 2에서 제작된 발광 소자의 구동 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2) 및 발광 효율(cd/A)을 Keithley SMU 236 및 휘도계 PR650을 이용하여 측정하여, 그 결과를 상대값(%)으로서 각각 표 1에 나타내었다.
전자 수송층 금속-핵생성 유도층 구동 전압
(상대값, %)		 전류 밀도
(상대값, %)		 발광 효율
(상대값, %)
실시예 1 ZnMgO 나노 입자 화합물 1 72.5 70.9 142.1
비교예 1 ZnMgO 나노 입자 - 100 100 100
비교예 2 8-(4-4,6-디(나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)퀴놀린 : 화합물 1 화합물 1 142.5 95.4 105.3
상기 표 1로부터, 실시예 1의 발광 소자는 비교예 1 및 2보다 향상된 구동 전압, 향상된 전류 밀도 및 향상된 발광 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
10 : 발광 소자
110 : 제1전극
153 : 발광층
155 : 전자 수송층
157 : 금속-핵생성 유도층
190 : 제2전극

Claims (20)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층;
    을 포함하고,
    상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 전자 수송층이 배치되어 있고,
    상기 전자 수송층은 탄소를 비포함하고,
    상기 전자 수송층과 상기 제2전극 사이에 금속-핵생성 유도층(metal-nucleation inducing layer)이 배치되어 있고,
    상기 금속-핵생성 유도층은 금속-핵생성 유도 물질(metal-nucleation inducing material)을 포함하고,
    상기 금속-핵생성 유도 물질은 적어도 하나의 금속-핵생성 유도 그룹(metal-nucleation inducing group)을 포함하고,
    상기 금속-핵생성 유도 그룹은, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹 또는 하기 화학식 1A 내지 1E 중 하나로 표시된 그룹이되, *-C(=O)(OH)로 표시된 그룹 및 시아노기를 비포함하고,
    상기 금속-핵생성 유도층은 상기 제2전극과 직접 접촉하고(directly contact),
    상기 제2전극은 상기 금속-핵생성 유도 물질과 복합화된(hybridized) 금속-함유막을 포함한, 발광 소자:
    <화학식 1A> <화학식 1B>
    *-O(Q1) *-S(Q1)
    <화학식 1C> <화학식 1D>
    *-N(Q1)(Q2) *-P(Q1)(Q2)
    <화학식 1E>
    *-P(=O)(Q1)(Q2)
    상기 R1, Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 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 C1-C60헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴티오기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 또는 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹이고,
    *는 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광층이 양자점을 포함한, 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양자점은 III-V족 반도체 화합물 및 II-VI족 반도체 화합물을 포함한, 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 무기물을 포함한, 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무기물이 제1물질을 포함하고, 상기 제1물질은,
    아연(Zn), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 또는 바륨(Ba)의, 산화물, 질화물, 황화물 또는 산화질화물;
    또는 이의 임의의 조합;
    을 포함한, 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무기물이 제2물질을 더 포함하고, 상기 제2물질은, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 실리콘(Si), 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 발광 소자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 무기물이,
    ZnO 나노 입자; 또는
    Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Al, Ga, In, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함한 ZnO 나노입자;
    를 포함한, 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도층이 상기 전자 수송층과 직접 접촉한(directly contact), 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도 물질이, 금속 착체, 저분자 유기 화합물 또는 고분자인, 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 착체에 포함된 금속이, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Al, Ga, 또는 In인, 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이, i) 제1고리, ii) 2 이상의 제1고리가 서로 축합된 축합환, 또는 iii) 1 이상의 제1고리와 1 이상의 제2고리가 서로 축합된 축합환이고,
    상기 제1고리는 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 이속사디아졸 그룹, 옥사트리아졸 그룹, 이속사트리아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 이소티아디아졸 그룹, 티아트리아졸 그룹, 이소티아트리아졸 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 아자실롤 그룹, 다이아자실롤 그룹, 트리아자실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
    상기 제2고리는 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 벤젠 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피롤 그룹, 실롤 그룹, 인덴 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 인돌 그룹 또는 벤조실롤 그룹인, 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된, 아자인돌 그룹, 아자인덴 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조셀레노펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 아크리딘 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, 또는 벤조티아디아졸 그룹인, 발광 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도 물질이, 적어도 하나의 R1으로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹을 포함한 금속 착체인, 발광 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도 물질이 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된 화합물인, 발광 소자:
    <화학식 2>
    Figure pat00033

    <화학식 3>
    (L1)b1-(T1)c1
    상기 화학식 2 중 고리 Het1은 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이고,
    상기 화학식 2 중 R1에 대한 설명은 제1항에 기재된 바를 참조하고,
    상기 화학식 2 중 a1은 0 내지 20의 정수이고, a1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 화학식 3 중 L1은 *-O-*', *-S-*', 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C2-C60알킬렌기, 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R11로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고, R11에 대한 설명은 제1항 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
    상기 화학식 3 중 b1은 1 내지 20의 정수이고, b1이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이하고,
    상기 화학식 3 중 T1은 상기 화학식 1A 내지 1E 중 하나로 표시된 그룹이고,
    상기 화학식 3 중 c1은 1 내지 20의 정수이고, c1이 2 이상일 경우 2 이상의 T1은 서로 동일하거나 상이하다.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도 물질이 하기 화합물 1 내지 5 중 하나인, 발광 소자:
    Figure pat00034
  16. 제1항에 있어서,
    상기 금속-핵생성 유도층의 두께는 0.1nm 내지 20nm인, 발광 소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극이 은(은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 인듐(In) 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 발광 소자.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극에 포함된 금속-함유막의 금속이 상기 금속-핵생성 유도 물질과 화학 결합한, 발광 소자.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극이 가시광선 파장 범위의 광에 대하여 50% 이상의 광투과도를 갖는 투명 전극인, 발광 소자.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 발광 소자를 포함한, 장치.
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