KR20220028957A

KR20220028957A - 광전 소자용 조성물 및 이를 포함하는 이미지 센서 및 전자 장치

Info

Publication number: KR20220028957A
Application number: KR1020200110628A
Authority: KR
Inventors: 김형주; 홍혜림; 박경배; 박정일; 윤성영; 임선정; 임윤희; 최태진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-08
Also published as: EP3961737A1; EP3961737B1; US20220073542A1; JP2022041984A; CN114106030A

Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전 소자용 조성물 및 이를 포함하는 이미지 센서 및 전자장치를 제공한다:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, 각 치환기의 정의는 상세한 설명에 기재된 바와 같다.

Description

광전 소자용 조성물 및 이를 포함하는 이미지 센서 및 전자 장치{COMPOSITION FOR PHOTOELECTRIC DEVICE, AND IMAGE SENSOR AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}

광전 소자용 조성물 및 이를 포함하는 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치에 관한 것이다.

광전 소자는 광전 효과를 이용하여 빛을 전기 신호로 변환시키는 소자로, 광 다이오드 및 광 트랜지스터 등을 포함하며, 이미지 센서 등에 적용될 수 있다.

광 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 날이 갈수록 해상도가 높아지고 있으며, 이에 따라 화소 크기가 작아지고 있다. 현재 주로 사용하는 실리콘 광 다이오드의 경우 화소의 크기가 작아지면서 흡수 면적이 줄어들기 때문에 감도 저하가 발생할 수 있다. 이에 따라 실리콘을 대체할 수 있는 유기 물질이 연구되고 있다.

유기 물질은 흡광 계수가 크고 분자 구조에 따라 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있으므로, 광 다이오드와 색 필터를 동시에 대체할 수 있어서 감도 개선 및 고집적에 매우 유리하다.

일 구현예는 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있고 열적 안정성이 우수한 광전 소자용 조성물을 제공한다.

다른 구현예는 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하고 고온 조건의 공정에서도 효율을 우수하게 유지할 수 있는 광전 소자를 제공한다.

다른 구현예는 상기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.

또 다른 구현예는 상기 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전 소자용 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

Ar¹ 및 Ar²는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리이고,

X¹는 -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg 중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),

X²는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee, R^ff 및 R^gg 또는 R^mm 및 Rⁿⁿ중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있고, -(CR^fR^g)_n1-에서 n1은 1 또는 2임),

R¹¹과 R¹²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되고, R¹¹과 R¹²는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있고,

Ar³는 C=O, C=S, C=Se 및 C=Te에서 선택되는 적어도 하나의 작용기를 가지는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 탄화수소 고리기, C=O, C=S, C=Se 및 C=Te에서 선택되는 적어도 하나의 작용기를 가지는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 융합고리이고,

R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 아실기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기, 니트로기, 펜타플루오로설파닐기(pentafluorosulfanyl group, -SF₅), 히드록실기, 아민기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SiR^aR^bR^c (여기에서 R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨) 및 이들의 조합에서 선택된다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2A로 표현될 수 있다.

[화학식 2A]

상기 화학식 2A에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.

상기 화학식 2A에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나

Y⁷가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다.

상기 화학식 2A에서, Y¹및 Y⁵가 CR^k인 경우 Y¹및 Y⁵중 적어도 하나와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. Y⁵과 Si가 연결된 구조는 화학식 2A-1로 표현되고 Y¹과 Si가 연결된 구조는 화학식 2A-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-1]

상기 화학식 2A-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁴, Y⁶ 및 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.

[화학식 2A-2]

상기 화학식 2A-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y² 내지 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2B로 표현될 수 있다.

[화학식 2B]

상기 화학식 2B에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함).

상기 화학식 2B에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서, R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,

Y⁵가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다.

상기 화학식 2B에서, X³(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-)와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2B-1 또는 화학식 2B-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-1]

상기 화학식 2B-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³¹은 N, SiR^b, GeR^d, CR^f, Si, Ge 또는 C이고(여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),

Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

상기 화학식 2B에서, Y¹이 CR^k인 경우 Y¹과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2B-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-2]

상기 화학식 2B-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2B에서와 동일하고,

Y² 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2C로 표현될 수 있다.

[화학식 2C]

상기 화학식 2C에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

상기 화학식 2C에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,

X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다.

상기 화학식 2C에서, Y⁵이 CR^k인 경우 Y⁵과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2C-1로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-1]

상기 화학식 2C-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2C에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁴는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

상기 화학식 2C에서, Y¹이 CR^k인 경우 Y¹과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2C-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-2]

상기 화학식 2C-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2C에서와 동일하고,

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2D로 표현될 수 있다.

[화학식 2D]

상기 화학식 2D에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

상기 화학식 2D에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,

Y³가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다.

상기 화학식 2D에서, Y¹이 CR^k인 경우 Y¹과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2D-1로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-1]

상기 화학식 2D-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2D에서와 동일하고,

상기 화학식 2D에서, X³가 -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-인 경우 X³와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2D-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-2]

상기 화학식 2D-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³¹은 N, SiR^b, GeR^d, CR^f, Si, Ge 또는 C이고 (여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2E로 표현될 수 있다.

[화학식 2E]

상기 화학식 2E에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),

Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.

상기 화학식 2E에서, X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)이거나,

상기 화학식 2E에서, Y¹및 Y⁴가 CR^k 인 경우 Y¹및 Y⁴중 하나와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2E-1 또는 화학식 2E-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-1]

상기 화학식 2E-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E와 동일하고,

[화학식 2E-2]

상기 화학식 2E-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E와 동일하고,

Y¹ 내지 Y³ 및 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

상기 화학식 1의 X¹, X² 및 -SiR¹¹R¹²-에서 링 구조는 스피로 구조 또는 융합 고리 구조일 수 있다.

상기 스피로 구조는 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티를 포함할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

X^a 및 X^b는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e- 또는 -GeR^ddR^ee-이고((여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d 및 R^e는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc 또는 R^dd 및 R^ee 중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있음),

L^a는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^p)=N))- 및 단일 결합에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, 및 R^p는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),

각각의 링의 수소는 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되는 적어도 하나의 치환기로 교체될 수 있다.

상기 화학식 3에서, 모이어터 (3), (4), (5), (6) 및 (7)의 방향족 링에 존재하는 CH는 N으로 교체될 수 있다.

상기 화학식 1에서, Ar³는 하기 화학식 4로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 4]

상기 화학식 4에서,

Ar³'은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기에서 선택되고,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이다.

상기 화학식 1에서, Ar²은 하기 화학식 5A 내지 화학식 5G중 어느 하나로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5A]

상기 화학식 5A에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,

Z³는 N 및 CR^c에서 선택되고(여기에서 R^c는 수소, 중수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨),

R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴ 및 R¹⁵는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 R¹²과 R¹³ 및 R¹⁴과 R¹⁵는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 융합된 방향족 고리를 형성할 수 있고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5B]

상기 화학식 5B에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

Z³는 O, S, Se, Te 및 C(R^a)(CN)(여기에서 R^a는 수소, 시아노기(-CN) 및 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨)에서 선택되고,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN) 및 이들의 조합에서 선택되고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5C]

상기 화학식 5C에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN) 및 이들의 조합에서 선택되고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5D]

상기 화학식 5D에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

Z³는 N 및 CR^c에서 선택되고(여기에서 R^c는 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨),

G¹은 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,

R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고, R¹² 및 R¹³은 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 융합된 방향족 고리를 형성할 수 있고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5E]

상기 화학식 5E에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

G²은 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,

R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5F]

상기 화학식 5F에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

R¹¹는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,

G³는 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,

[화학식 5G]

상기 화학식 5G에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

Z² 내지 Z⁴는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이다.

상기 광전 소자용 조성물은 박막 상태에서 약 500 nm 이상 약 600 nm 이하의 파장 범위에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 가질 수 있다.

상기 광전 소자용 조성물은 박막 상태에서 약 50 nm 내지 약 110 nm 의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 화학식 1로 표현되는 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전 소자용 조성물을 포함하는 활성층을 포함하는 광전 소자(예를 들어 유기 광전 소자)를 제공한다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.

상기 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 그리고 상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 감지하는 상기 광전 소자를 포함할 수 있다.

상기 제1 광 감지 소자와 상기 제2 광 감지 소자는 반도체 기판에서 수직 방향으로 적층되어 있을 수 있다.

상기 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과하는 적색 필터를 포함하는 색 필터 층을 더 포함할 수 있다.

상기 이미지 센서는 상기 광전 소자인 녹색 광전 소자, 청색 파장 영역의 광을 감지하는 청색 광전 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 적색 광전 소자가 적층되어 있을 수 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.

녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있고 열적 안정성과 전하 이동도가 우수한 광전 소자용 조성물을 제공된다. 상기 광전 소자용 조성물에 의해 녹색 파장 영역의 파장 선택성을 높여 소자의 효율을 개선할 수 있으며 고온 공정에서도 성능이 저하되지 않는 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치를 제공한다.

도 1은 일 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 도 3의 유기 CMOS 이미지 센서의 단면도이고,
도 5는 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 6은 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 7은 또 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서의 단면도이고,
도 8은 또 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 9는 일 구현예에 따른 이미지 센서를 포함하는 디지털 카메라의 블록 다이어그램이다.

이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.

본 명세서에서 "A, B 또는 C중 적어도 하나", "A, B, C 또는 이들의 조합중 하나" 및 "A, B, C 및 이들의 조합중 하나"는 각각의 구성요소 및 이들의 조합을 모두 의미한다(예를 들어 A; B; A 및 B; A 및 C; B 및 C; 또는 A, B, 및 C).

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "치환된"이란, 화합물 또는 작용기 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아지도기, 아미디노기, 아민기(-NR'R'', 여기서 R' 및 R''은 서로 동일하거나 상이하며, 수소 원자, C1 내지 C20 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기임), 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산기나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C20 알콕시기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.

상기 "아렌기"는 방향족 고리를 가지는 탄화수소 고리기로, 단일환 및 복수환 탄화수소 고리기를 포함하며, 복수환 탄화수소 고리기의 부가적인 고리는 방향족 고리 또는 비방향족 고리일 수 있다. 상기 아렌기는 C6 내지 C30 아렌기, C6 내지 C20 아렌기 또는 C6 내지 C10 아렌기일 수 있다.

"헤테로아렌기"는 고리내에 N, O, S, P 및 Si에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하는 아렌기를 의미한다. 상기 헤테로아렌기는 C3 내지 C30 헤테로아렌기, C3 내지 C20 헤테로아렌기 또는 C3 내지 C10 헤테로아렌기일 수 있다.

본 명세서에서 "탄화수소 고리기"는 C3 내지 C30 탄화수소 고리기일 수 있다. 상기 탄화수소 고리기는 방향족 탄화수소 고리기(예를 들어 C6 내지 C30 아렌기, C6 내지 C20 아렌기 또는 C6 내지 C10 아렌기 또는 C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C20 아릴기 또는 C6 내지 C10 아릴기), 지환족 탄화수소 고리기(예를 들어 C3 내지 C30 사이클로알킬기, C5 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 C3 내지 C10 사이클로알킬기) 또는 이들의 융합 고리기일 수 있다. 예를 들어 상기 융합 고리기는 방향족 고리(아렌 고리)와 비방향족 고리(지환족 고리)의 융합 고리를 의미할 수 있으며, 예를 들어 C6 내지 C30 아렌기, C6 내지 C20 아렌기 또는 C6 내지 C10 아렌기 또는 C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C20 아릴기 또는 C6 내지 C10 아릴기와 같은 적어도 하나의 방향족 고리(아렌 고리)와 C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 C3 내지 C10 사이클로알킬기와 같은 적어도 하나의 비방향족 고리(지환족 고리)가 서로 연결된 융합 고리를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "헤테로고리기"는 C2 내지 C30 헤테로고리기일 수 있다. 상기 헤테로고리기는 방향족 탄화수소 고리기(예를 들어 C6 내지 C30 아렌기, C6 내지 C20 아렌기 또는 C6 내지 C10 아렌기 또는 C6 내지 C30 아릴기, C6 내지 C20 아릴기 또는 C6 내지 C10 아릴기), 지환족 탄화수소 고리기(예를 들어 C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 C3 내지 C10 사이클로알킬기) 및 이들의 융합 고리기에서 선택되는 고리기의 적어도 하나, 예를 들어 1 내지 3개의 탄소를 N, O, S, P 및 Si에서 선택된 헤테로 원자로 치환한 고리기를 의미할 수 있다. 또한 상기 헤테로고리기의 하나 이상의 탄소 원자는 티오카보닐기(C=S)로 치환될 수 있다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로"란, N, O, S, P 및 Si에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.

본 명세서에서 알킬기는 1가의 직쇄 또는 분지쇄의 포화 탄화수소기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다.

본 명세서에서 "사이클로알킬기"는 고리를 형성하는 원자가 탄소인 1가의 탄화수소 고리기, 예를 들어 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등일 수 있다.

본 명세서에서 "아릴기"는 환형인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "시아노 함유기"는 C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기 또는 C2 내지 C30 알키닐기의 적어도 하나의 수소가 시아노기로 치환된 1가의 작용기를 의미할 수 있다. 또한 상기 시아노 함유기는 =CR^x'-(CR^xR^y)_p-CR^y'(CN)₂로 표현되는 작용기와 같은 2가의 작용기를 포함할 수 있으며 여기에서 R^x, R^y, R^x' 및 R^y'는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기이고 p는 0 내지 10(또는 1 내지 10)의 정수이다. 상기 시아노 함유기의 구체적인 예로는 디시아노메틸기(dicyanomethyl group), 디시아노비닐기(dicyanovinyl group), 시아노에티닐기(cyanoethynyl group) 등이 있다. 본 명세서에서 시아노 함유기는 시아노기(-CN)만을 포함하는 작용기는 포함하지 않는다.

본 명세서에서, 별도의 정의가 없는 한, "방향족 탄화수소기"는 페닐기, 나프틸기 등의 C6 내지 C30의 아렌기, C6 내지 C30의 아릴기, C6 내지 C30의 아릴렌기 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서, 별도의 정의가 없는 한, "지방족 탄화수소기"는 예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 C1 내지 C15 알킬기, C1 내지 C15의 알킬렌기, 에테닐기(ethenyl group) 또는 프로페닐기(propenyl group)와 같은 C2 내지 C15 알케닐기, 에티닐기(ethynyl group) 또는 프로피닐기(propynyl group)와 같은 C2 내지 C15 알키닐기 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "방향족 고리"는 공액 구조를 제공하는 C5 내지 C10 사이클릭기(예를 들어 C6 내지 C10 아릴기) 또는 공액 구조를 제공하는 C2 내지 C10 헤테로사이클릭기(예를 들어 C2 내지 C10 헤테로아릴기)를 의미한다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "스피로 구조"는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 융합고리일 수 있다. 상기 C5 내지 C30 탄화수소 고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기) 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기)일 수 있고, 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 헤테로사이클로알킬기) 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 헤테로아릴기) 일 수 있다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "융합고리"는 둘이상의 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기의 융합고리, 둘 이상의 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기의 융합고리 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기와 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기의 융합고리(예를 들어 플루오레닐기)일 수 있다. 여기에서 탄화수소 고리기 및 헤테로 고리기는 상기에서 정의된 바와 같다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "조합"이란 하나의 치환기가 다른 치환기에 치환되거나, 서로 융합하여 존재하거나, 단일결합이나 C1 내지 C10 알킬렌기에 의해 서로 연결된 치환기들을 의미한다.

이하, 일 구현예에 따른 광전 소자용 조성물을 설명한다. 상기 광전 소자용 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

X²는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐(-F, -Cl, -Br 또는 -I), 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기(예컨대, C1 내지 C20 플루오로알킬기 또는 C1 내지 C10 플루오로알킬기), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee, R^ff 및 R^gg 또는 R^mm 및 Rⁿⁿ중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있고, -(CR^fR^g)_n1-에서 n1은 1 또는 2임),

상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 질소(N)과 Si를 포함하는 제1 고리부(ring monety)와 X¹-함유 제2 고리부를 포함하는 전자 도너 부분(electron donor moiety); 및 Ar³로 표시되는 전자 어셉터 부분(electron acceptor moiety);을 포함하고 상기 질소(N)와 Si를 포함하는 제1 고리부와 X¹-함유 제2 고리부가 질소(N)와 X²를 포함하는 제3 고리부를 매개로 연결되어 융합고리를 형성한다. 상기 화학식 1에서 질소(N)과 Si를 포함하는 제1 고리부와 X¹-함유 제2 고리부가 질소(N)와 X²를 포함하는 제3 고리부를 매개로 연결되어 융합고리를 형성함으로써 화합물의 분자 구조의 안정성을 향상시켜 증착 공정에서 화합물 분해를 방지할 수 있으므로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 질소(N)와 Si를 포함하는 제1 고리부에서, Ar¹과 Ar²가 Si에 의해 연결됨으로써 분자 구조의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 특정 구조의 질소(N)와 Si를 포함하는 제1 고리부와 X¹-함유 제2 고리부의 융합고리를 포함하는 전자 도너 부분과 어셉터 구조를 가지며, 이로써, 흡수파장을 녹색 파장 범위(500 nm 내지 600 nm)로 조절할 수 있고, 상기 파장 범위에서 높은 흡광 특성을 보이며, 흡광 계수를 증가시킬 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2A로 표현될 수 있다.

[화학식 2A]

상기 화학식 2A에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2A에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서, R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁴, N, X¹ 및 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2A에서, Y⁷가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁷ 및 X²는 분자내 상호작용을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 2A에서, Y¹및 Y⁵가 CR^k인 경우 Y¹및 Y⁵중 적어도 하나와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2A-1 또는 화학식 2A-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-1]

상기 화학식 2A-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아렌기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 헤테로아렌기; 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 사이클로알켄기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알켄기; 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로사이클로알켄기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 헤테로사이클로알켄기; 또는 이들의 축합고리일 수 있다.

[화학식 2A-2]

상기 화학식 2A-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에서 상기 화학식 2A-1 및 화학식 2A-2의 Cy는 아렌기, 헤테로아렌기, 사이클로알켄기 또는 헤테로사이클로알켄기일 수 있으며 이들은 5-멤버 내지 10-멤버 링 구조를 가질 수 있다. 상기 헤테로아렌기 또는 헤테로사이클로알켄기는 링 내에 N을 포함할 수 있다.

상기 화학식 2A-1의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2A의 화합물은 하기 화학식 2A-11a로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-11a]

상기 화학식 2A-11a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

각각의 방향족 링의 수소는 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되는 적어도 하나의 치환기로 교체될 수도 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2A-11a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2A-2의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2A-21a로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-21a]

상기 화학식 2A-21a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2A-21a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2A에서, Y¹(CR^k)과 Si가 연결되어 제1 융합고리를 형성하고 Y⁵(CR^k)와 Si가 연결되어 제2 융합고리를 형성할 수도 있다. 상기 제1 융합고리와 제2 융합고리가 각각 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2A-3a로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-3a]

상기 화학식 2A-3a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2A-3a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2A에서 Y¹ 내지 Y⁴가 CR^k이고 인접하는 R^k가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2A-41 내지 2A-44로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-41] [화학식 2A-42]

[화학식 2A-43] [화학식 2A-44]

상기 화학식 2A-41 내지 화학식 2A-44에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X⁴는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g-, -CR^ffR^gg-, -CR^h=CRⁱ- 및 -CR^hh=CRⁱⁱ-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^h, Rⁱ 및 R^j는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee, R^ff 및 R^gg 또는 R^hh 및 Rⁱⁱ중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),

상기 화학식 2A-41 내지 화학식 2A-44에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2A에서 Y⁵ 내지 Y⁷가 CR^k이고 인접하는 R^k가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2A-45 내지 화학식 2A-48로 표현될 수 있다.

[화학식 2A-45] [화학식 2A-46]

[화학식 2A-47] [화학식 2A-48]

상기 화학식 2A-45 내지 화학식 2A-48에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

상기 화학식 2A-45 내지 화학식 2A-48에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2B로 표현될 수 있다.

[화학식 2B]

상기 화학식 2B에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에서, 상기 화학식 2B에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서, R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁴, N, X¹ 및 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2B에서, Y⁵가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁵ 및 X²는 분자내 상호작용을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 2B에서, X³(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-)와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2B-1로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-1]

상기 화학식 2B-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

상기 화학식 2B에서, Y¹(CR^k)과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2B-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-2]

상기 화학식 2B-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2B에서와 동일하고,

일 구현예에서 상기 화학식 2B-1 및 2B-2의 Cy는 아렌기, 헤테로아렌기, 사이클로알켄기 또는 헤테로사이클로알켄기일 수 있으며 이들은 5-멤버 내지 10-멤버 링 구조를 가질 수 있다. 상기 헤테로아렌기 또는 헤테로사이클로알켄기는 링 내에 N을 포함할 수 있다.

상기 화학식 2B-1의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2B의 화합물은 하기 화학식 2B-11a로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-11a]

상기 화학식 2B-11a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y⁵는 화학식 2B에서와 동일하고,

X³³은 N, SiR^b, GeR^d, 또는 CR^f이고(여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B-11a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2B-2의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2B-21a로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-21a]

상기 화학식 2B-21a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁵는 화학식 2B에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B-21a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B에서, Y¹(CR^k)이고 Si가 연결되어 제1 융합고리를 형성하고 X³(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-)와 Si가 연결되어 제2 융합고리를 형성할 수도 있다. 상기 제1 융합고리와 제2 융합고리가 각각 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2B-3a로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-3a]

상기 화학식 2B-3a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y⁵는 화학식 2B에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B-3a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2B에서 Y¹ 내지 Y⁴가 CR^k이고 인접하는 R^k가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2B-41 내지 화학식 2B-44로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-41] [화학식 2B-42]

[화학식 2B-43] [화학식 2B-44]

상기 화학식 2B-41 내지 화학식 2B-44에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁵는 화학식 2B에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B-41 내지 화학식 2B-44에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2B에서, X³와 Y⁵가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2B-45 내지 화학식 2B-50으로 표현될 수 있다.

[화학식 2B-45] [화학식 2B-46]

[화학식 2B-47] [화학식 2B-48]

[화학식 2B-49] [화학식 2B-50]

상기 화학식 2B-45 내지 화학식 2B-50에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2B-45 내지 화학식 2B-50에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2C로 표현될 수 있다.

[화학식 2C]

상기 화학식 2C에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에서, 상기 화학식 2C에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁴, N, X¹ 및 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2C에서, X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁷ 및 X²는 분자내 상호작용을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

[화학식 2C-1]

상기 화학식 2C-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2C에서와 동일하고,

[화학식 2C-2]

상기 화학식 2C-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁵는 화학식 2C에서와 동일하고,

Y² 내지 Y⁴는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아렌기; 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아렌기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 헤테로아렌기; 또는 이들의 축합고리일 수 있다.

일 구현예에서 상기 화학식 2C-1 및 2C-2의 Cy는 아렌기, 헤테로아렌기, 사이클로알켄기 또는 헤테로사이클로알켄기일 수 있으며 이들은 5-멤버 내지 10-멤버 링 구조를 가질 수 있다. 상기 헤테로아렌기 또는 헤테로사이클로알켄기는 링 내에 N을 포함할 수 있다.

상기 화학식 2C-1의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2C의 화합물은 하기 화학식 2C-11a로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-11a]

상기 화학식 2C-11a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2C에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C-11a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2C-2의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2C-21a로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-21a]

상기 화학식 2C-21a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁵는 화학식 2C에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C-21a 및 화학식 2C-21b에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C에서, Y⁵(CR^k)와 Si가 서로 연결되어 제1 융합고리를 형성하고, Y¹(CR^k)과 Si가 서로 연결되어 제2 융합고리를 형성할 수도 있다. 상기 제1 융합고리와 제2 융합고리가 각각 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2C-3a로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-3a]

상기 화학식 2C-3a에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2C에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C-3a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2C에서 Y¹ 내지 Y⁴가 CR^k이고 인접하는 R^k가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2C-41 내지 화학식 2C-44로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-41] [화학식 2C-42]

[화학식 2C-43] [화학식 2C-44]

상기 화학식 2C-41 내지 화학식 2C-44에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁵는 화학식 2C에서와 동일하고,

X⁴는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g-, -CR^ffR^gg-, -CR^h=CRⁱ- 및 -CR^hh=CRⁱⁱ-에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^h, Rⁱ 및 R^j는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee, R^ff 및 R^gg 또는 R^hh 및 Rⁱⁱ중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C-41 내지 화학식 2C-44에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2C에서, X³와 Y⁵가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2C-45 내지 화학식 2C-50로 표현될 수 있다.

[화학식 2C-45] [화학식 2C-46]

[화학식 2C-47] [화학식 2C-48]

[화학식 2C-49] [화학식 2C-50]

상기 화학식 2C-45 또는 화학식 2C-50에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2C-45 또는 화학식 2C-50에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2D로 표현될 수 있다.

[화학식 2D]

상기 화학식 2D에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에서, 상기 화학식 2D에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y⁴, N, X¹ 및 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2D에서, Y³가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y³ 및 X²는 분자내 상호작용을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

[화학식 2D-1]

상기 화학식 2D-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2D에서와 동일하고,

상기 화학식 2D에서, X³(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-)와 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2D-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-2]

상기 화학식 2D-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

일 구현예에서 상기 화학식 2D-1 및 2D-2의 Cy는 아렌기, 헤테로아렌기, 사이클로알켄기 또는 헤테로사이클로알켄기일 수 있으며 이들은 5-멤버 내지 10-멤버 링 구조를 가질 수 있다. 상기 헤테로아렌기 또는 헤테로사이클로알켄기는 링 내에 N을 포함할 수 있다.

상기 화학식 2D-1의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2D의 화합물은 하기 화학식 2D-11a로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-11a]

상기 화학식 2D-11a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2D에서와 동일하고,

Y⁴ 및 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D-11a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2D-2의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2D의 화합물은 하기 화학식 2D-21a로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-21a]

상기 화학식 2D-21a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y⁴ 및 Y⁵는 화학식 2D에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D-21a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D에서, Y¹(CR^k)과 Si가 서로 연결되어 제1 융합고리를 형성하고 X³(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-)와 Si가 서로 연결되어 제2 융합고리를 형성할 수도 있다. 상기 제1 융합고리와 제2 융합고리가 육각 링인 경우 하기 화학식 2D-3a로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-3a]

상기 화학식 2D-3a에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y⁴ 및 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D-3a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2D에서 X³와 Y⁵ 또는 Y⁴와 Y⁵가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2D-41 내지 화학식 2D-46으로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-41] [화학식 2D-42]

[화학식 2D-43] [화학식 2D-44]

[화학식 2D-45] [화학식 2D-46]

상기 화학식 2D-41 내지 화학식 2D-46에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³³는 N, SiR^b, GeR^d, 또는 CR^f이고(여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D-41 내지 화학식 2D-46에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2D에서 Y¹ 내지 Y³중 인접하는 두개가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2D-47 내지 화학식 2D-50으로 표현될 수 있다.

[화학식 2D-47] [화학식 2D-48]

[화학식 2D-49] [화학식 2D-50]

상기 화학식 2D-47 또는 화학식 2C-50에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³, Y⁴ 및 Y⁵는 화학식 2D에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2D-47 또는 화학식 2D-50에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2E로 표현될 수 있다.

[화학식 2E]

상기 화학식 2E에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

Y¹ 내지 Y⁵는 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

일 구현예에서, 상기 화학식 2E에서, X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, X³, N, X¹ 및 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서, 상기 화학식 2E에서, Y³가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)일 수 있다. 이 경우, Y³ 및 X²는 분자내 상호작용을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 2E에서, Y¹(CR^k)과 L(-NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))-)이 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2E-1로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-1]

상기 화학식 2E-1에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E와 동일하고,

상기 화학식 2E에서, Y⁴(CR^k)과 Si가 서로 연결되어 융합고리를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 화학식 2E-2로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-2]

상기 화학식 2E-2에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E와 동일하고,

일 구현예에서 상기 화학식 2E-1 및 2E-2의 Cy는 아렌기, 헤테로아렌기, 사이클로알켄기 또는 헤테로사이클로알켄기일 수 있으며 이들은 5-멤버 내지 10-멤버 링 구조를 가질 수 있다. 상기 헤테로아렌기 또는 헤테로사이클로알켄기는 링 내에 N을 포함할 수 있다.

상기 화학식 2E-1의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 화학식 2E의 화합물은 하기 화학식 2E-11a로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-11a]

상기 화학식 2C-11a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³, Y⁴ 및 Y⁵는 화학식 2E에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E-11에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 2E-2의 Cy가 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2E-21a로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-21a]

상기 화학식 2E-21a에서,

X¹, X², Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³ 및 Y⁵는 화학식 2E에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E-21a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E에서, Y¹(CR^k)와 Si가 서로 연결되어 제1 융합고리를 형성하고, Y⁴(CR^k)와 Si가 서로 연결되어 서로 연결되어 제2 융합고리를 형성할 수도 있다. 상기 제1 융합고리와 제2 융합고리가 각각 6-멤버 링 구조를 가지는 경우 하기 화학식 2E-3a로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-3a]

상기 화학식 2E-3a에서,

X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E와 동일하고,

Y⁵는 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E-3a에서 6-멤버 링 구조(예를 들어 벤젠링 및/또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 6-멤버 링 구조에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2E에서 Y⁴와 Y⁵ 또는 Y⁵와 X³가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2E-41 내지 화학식 2E-46으로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-41] [화학식 2E-42]

[화학식 2E-43] [화학식 2E-44]

[화학식 2E-45] [화학식 2E-46]

상기 화학식 2E-41 내지 화학식 2E-46에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³와 Y⁴는 화학식 2E에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E-41 또는 화학식 2E-46에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

또한 상기 화학식 2E에서, Y¹ 내지 Y⁴가 CR^k이고 인접하는 R^k가 서로 연결되어 융합링(C6 내지 C30 아렌기, C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기 또는 이들의 조합)을 형성하는 경우 하기 화학식 2E-47 내지 2E-50로 표현될 수 있다.

[화학식 2E-47] [화학식 2E-48]

[화학식 2E-49] [화학식 2E-50]

상기 화학식 2E-47 내지 화학식 2E-50에서,

X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³, Y⁴ 및 Y⁵는 화학식 2E에서와 동일하고,

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2E-47 또는 화학식 2E-50에서 방향족 링의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 방향족 링에 1개 이상(예를 들어 1개, 2개 또는 3개)의 N이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1의 X¹, X² 및 -SiR¹¹R¹²-, 및 화학식 2B, 화학식 2C, 화학식 2D 및 화학식 2E의 X³에서 링 구조는 스피로 구조 또는 융합 고리 구조일 수 있다. 상기 스피로 구조는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기일 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기) 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기)와 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 아릴기)의 융합 고리일 수 있다. 상기 융합 고리의 예로는 플루오레닐기(fluorenyl group), 인다닐기(indanyl group) 등을 들 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 헤테로사이클로알킬기)일 수 있다.

상기 융합 고리 구조는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 융합 고리일 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 탄화수소 고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기) 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기)일 수 있고, 상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는 예를 들어 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 헤테로사이클로알킬기) 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기(예컨대, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 헤테로아릴기)일 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

각각의 링의 수소는 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되는 적어도 하나의 치환기로 교체될 수도 있다.

상기 화학식 3에서, 모이어터 (3), (4), (5), (6), (7), (8) 또는 (9)의 방향족 링에 존재하는 CH는 N으로 교체될 수 있다.

상기 화학식 1에서, Ar³는 하기 화학식 4로 표현될 수 있다.

[화학식 4]

상기 화학식 4에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

상기 화학식 1에서, Ar³은 하기 화학식 5A 내지 화학식 5F중 어느 하나로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5A]

상기 화학식 5A에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타낸다.

일 구현예에서, 상기 화학식 5A에서 CR¹¹, CR¹², CR¹³, CR¹⁴ 및 CR¹⁵중 적어도 하나는 질소(N)로 교체될 수 있다. 즉, 화학식 5A의 치환 또는 비치환된 벤젠링 모이어티는 헤테로 원자(N)을 포함할 수 있다.

[화학식 5B]

상기 화학식 5B에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

*는 결합 위치를 나타낸다.

[화학식 5C]

상기 화학식 5C에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

*는 결합 위치를 나타낸다.

[화학식 5D]

상기 화학식 5D에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타내고,

[화학식 5E]

상기 화학식 5E에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

n은 0 또는 1이고,

*는 결합 위치를 나타낸다.

[화학식 5F]

상기 화학식 5F에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

G³는 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택된다.

[화학식 5G]

상기 화학식 5G에서,

Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,

상기 화학식 5A로 표현되는 고리기는 하기 화학식 5A-1 또는 화학식 5A-2 로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5A-1]

[화학식 5A-2]

상기 화학식 5A-1 및 화학식 5A-2에서,

Z³, R¹¹, n, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴ 및 R¹⁵는 화학식 5A에서와 같다.

상기 화학식 5A로 표현되는 고리기는 R¹²과 R¹³ 및/또는 R¹⁴과 R¹⁵는 각각 독립적으로 연결되어 융합된 방향족 고리를 형성하는 경우 하기 화학식 5A-3로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5A-3]

상기 화학식 5A-3에서,

Z¹, Z², Z³, R¹¹ 및 n은 화학식 5A에서와 같고,

R^12a 및 R^12b는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,

m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,

Ph¹ 및 Ph²는 융합된 페닐렌 링을 의미하며 Ph¹과 Ph²중 하나는 선택적으로(optionally) 생략될 수 있다.

상기 화학식 5B로 표현되는 고리기는 예컨대 하기 화학식 5B-1,5B-2 또는 5B-3으로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5B-1] [화학식 5B-2] [화학식 5B-3]

상기 화학식 5B-1, 5B-2 및 5B-3에서,

R¹¹ 및 R¹²는 화학식 5B에서와 같다.

상기 화학식 5C로 표현되는 고리기는 예컨대 하기 화학식 5C-1 또는 5C-3으로 표현되는 고리기일 수 있다.

[화학식 5C-1] [화학식 5C-2]

상기 화학식 5C-1 및 5C-2에서,

R¹¹ 내지 R¹³는 화학식 5C에서와 같다.

상기 화학식 1에서, 전자 도너 부분의 N, X¹-함유 고리의 X¹ 및 전자 어셉터 부분인 Ar³에 존재하는 작용기(C=O, C=S, C=Se 및 C=Te)는 분자내 상호작용(intramolecular interaction)을 증가시켜 특정 파장에서의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 2A로 표현되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 그룹 1의 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[그룹 1]

상기 그룹 1에서, Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,

상기 그룹 1에는 화학식 2A에서, X¹가 -Se-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -Se-는 X¹의 다른 결합기(-S-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-)로 교체될 수 있다.

상기 그룹 1에는 화학식 2A에서, X²가 -(C(CH₃)(CH₃))-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -(C(CH₃)(CH₃))-는 X²의 다른 결합기(-O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-)로 교체될 수 있다.

상기 화학식 2A-11a 또는 화학식 2A-21a로 표현되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 그룹 1-1의 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[그룹 1-1]

상기 그룹 1-1에서, Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

각각의 링(벤젠링 또는 사이클로헥사다이엔)의 수소는 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되는 적어도 하나의 치환기로 교체될 수도 있다.

그룹 1-1에서 벤젠링에 존재하는 CH가 하나의 N으로 치환된 구조가 예시되어 있으나, 그룹 1-1의 각각의 링(벤젠링 또는 사이클로헥사다이엔)의 CH는 N으로 치환될 수 있으며 하나의 링은 1개 이상의 N을 포함할 수도 있고 복수의 링이 N을 포함할 수도 있다.

상기 그룹 1-1에는 화학식 2A-11a 또는 화학식 2A-21a에서, X¹가 -Se-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -Se-는 X¹의 다른 결합기(-S-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-)로 교체될 수 있다.

상기 그룹 1-1에는 화학식 2A-1 및 화학식 2A-2에서, X²가 -(C(CH₃)(CH₃))-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -(C(CH₃)(CH₃))-는 X²의 다른 결합기(-O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-)로 교체될 수 있다.

상기 그룹 1 및 그룹 1-1는 화학식 2A로 표현되는 화합물을 예시하였으나 화학식 2B 내지 화학식 2E로 표현되는 화합물도 동일한 방법으로 예시될 수 있다.

예를 들어, 상기 화학식 2E로 표현되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 그룹 2의 화합물로 예시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[그룹 2]

상기 그룹 2에서,

Ar³, R¹ 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,

X³는 화학식 2E에서와 동일하고

R^a1, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되고,

상기 그룹 2에는 화학식 2E에서, X¹가 -Se-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -Se-는 X¹의 다른 결합기(-S-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-)로 교체될 수 있다.

상기 그룹 2에는 화학식 2E에서, X²가 -(C(CH₃)(CH₃))-인 화합물만 도시되어 있으나 상기 -(C(CH₃)(CH₃))-는 X²의 다른 결합기(-O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-)로 교체될 수 있다.

상기 화학식 1로 표현되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 그룹 3의 화합물을 들 수 있다.

[그룹 3]

상기 n형 반도체 화합물은 서브프탈로시아닌 또는 서브프탈로시아닌 유도체, 플러렌 또는 플러렌 유도체, 티오펜 또는 티오펜 유도체 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 플러렌의 예로는 C60, C70, C76, C78, C80, C82, C84, C90, C96, C240, C540, 이들의 혼합물, 플러렌 나노튜브 등이 있다. 상기 플러렌 유도체는 상기 플러렌에 치환기를 가지는 화합물을 의미한다. 상기 플러렌 유도체는 알킬기(예를 들어 C1 내지 C30 알킬기), 아릴기(예를 들어 C6 내지 C30 아릴기), 헤테로고리기 예를 들어 C3 내지 C30 사이클로알킬기) 등의 치환기를 포함할 수 있다. 상기 아릴기와 헤테로고리기의 예로는 벤젠고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 페난트렌 고리, 플루오렌 고리, 트리페닐렌 고리, 나프타센 고리, 바이페닐 고리, 피롤 고리, 퓨란(furan) 고리, 티오펜 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 인돌진(indolizine) 고리, 인돌 고리, 벤조퓨란 고리, 벤조티오펜 고리, 이소벤조퓨란(isobenzofuran) 고리, 벤즈이미다졸 고리, 이미다조피리딘(imidazopyridine) 고리, 퀴놀리진(quinolizidine) 고리, 퀴놀린 고리, 프탈진(phthalazine) 고리, 나프티리진(naphthyridine) 고리, 퀴녹살린(quinoxaline)고리, 퀴녹사졸린(quinoxazoline) 고리, 이소퀴놀린(isoquinoline) 고리, 카바졸(carbazole) 고리, 페나트리딘(phenanthridine) 고리, 아크리딘(acridine) 고리, 페난트롤린(phenanthroline) 고리, 티아트렌(thianthrene) 고리, 크로멘(chromene) 고리, 잔텐(xanthene) 고리, 페녹사진(phenoxazine) 고리, 페녹사틴(phenoxathiin) 고리, 페노티아진(phenothiazine) 고리 또는 페나진(phenazine) 고리가 있다.

상기 서브프탈로시아닌 또는 서브프탈로시아닌 유도체는 하기 화학식 6으로 표현될 수 있다.

[화학식 6]

상기 화학식 6에서,

R³¹ 내지 R³³은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 할로겐 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,

a, b 및 c는 1 내지 3의 정수이고,

Z는 1가의 치환기이다.

일 예로, Z는 할로겐 또는 할로겐 함유기일 수 있으며, 예를 들어 F, Cl, F 함유기 또는 Cl 함유기일 수 있다.

상기 할로겐은 F, Cl, Br 또는 I를 의미할 수 있으며 할로겐 함유기는 알킬기(C1 내지 C30 알킬기)의 수소중 적어도 하나가 F, Cl, Br 또는 I로 치환된 것을 의미할 수 있다.

상기 티오펜 유도체는 예컨대 하기 화학식 7 또는 화학식 8로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 7]

[화학식 8]

상기 화학식 7과 8에서,

T¹, T² 및 T³는 치환 또는 비치환된 티오펜부를 가지는 방향족 고리이고,

T¹, T² 및 T³는 각각 독립적으로 존재하거나 융합되어 있을 수 있고,

X³ 내지 X⁸은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기, 시아노기 또는 이들의 조합이고,

EWG¹ 및 EWG²는 각각 독립적으로 전자흡인기(electron withdrawing group)일 수 있다.

일 예로, 상기 화학식 7에서, X³ 내지 X⁸ 중 적어도 하나는 전자 흡인기, 예를 들어 시아노기 또는 시아노 함유기일 수 있다.

상기 광전 소자용 조성물은 녹색광을 선택적으로 흡수하는 제2의 p형 반도체 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 제2의 p형 반도체 화합물로는 하기 화학식 9의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 9]

상기 화학식 9에서,

R⁴¹ 내지 R⁴³는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 방향족 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴티오기, 시아노기, 시아노 함유기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 설포닐기(예를 들어, 치환 또는 비치환된 C0 내지 C30 아미노설포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬설포닐기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴설포닐기) 또는 이들의 조합이고, 또는 R⁴¹ 내지 R⁴³는 인접한 두 개가 연결되어 융합고리를 형성하고,

L¹ 내지 L³은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 2가의 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,

R⁵¹ 내지 R⁵³는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 아민기(예를 들어, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아민기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아민기), 치환 또는 비치환된 실릴기 또는 이들의 조합이고,

a 내지 c는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.

상기 녹색광을 선택적으로 흡수하는 제2의 p형 반도체 화합물은 상기 화학식 1의 화합물 100 중량부에 대하여 약 500 내지 약 1500 중량부로 포함되는 것이 좋다.

상기 광전 소자용 조성물은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 박막 상태에서 약 500 nm 이상, 예를 들어 약 510 nm 이상, 약 520 nm 이상, 525 nm 이상 또는 530 nm 이상 및 약 600 nm 이하, 약 590 nm 이하, 예를 들어 약 580 nm 이하, 약 570 nm 이하, 약 560 nm 이하, 약 555 nm 이하, 또는 550 nm 이하의 파장 범위에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 가질 수 있다.

상기 광전 소자용 조성물은 박막 상태에서 약 50 nm 내지 약 110 nm, 예를 들어 약 50 nm 내지 약 100 nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 여기서 반치폭은 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 반치폭이 작으면 좁은 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하여 파장 선택성이 높다는 것을 의미한다. 상기 범위의 반치폭을 가짐으로써 녹색 파장 영역에 대한 선택성을 높일 수 있다. 상기 박막은 진공 조건에서 증착된 박막일 수 있다.

상기 광전 소자용 조성물은 상기 p형 반도체 화합물(화학식 1의 화합물)과 n형 반도체 화합물(예컨대, C60)을 약 0.9:1 내지 약 1.1:1, 예를 들어 1:1의 부피비로 포함하고 약 6.0X10⁴ cm^-1 이상, 예를 들어 약 6.7X10⁴ cm^-1내지 약 10X10⁴ cm^-1 또는 약 6.9X10⁴ cm^-1 내지 약 10X10⁴ cm^-1의 흡광 계수를 가질 수 있다.

또한 상기 광전 소자용 조성물은 파장 선택성(좁은 FWHM)과 흡광 계수가 높으면서 개선된 잔류 전하 특성을 나타낼 수 있으며 이로써 소자의 잔상을 감소시킬 수 있다.

상기 광전 소자용 조성물은 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 공증착하여 박막으로 형성될 수 있다. 증착법은 균일한 박막 형성이 가능하고 불순물 혼입 가능성이 적어 유리한 점이 있으나 화합물의 융점이 증착 온도보다 낮은 경우 화합물의 분해물이 증착될 수 있어 소자의 성능을 저해할 수 있다. 따라서 증착 온도보다 화합물의 융점이 더 높은 것이 바람직하다. 이런 점에서 상기 화합물은 증착 온도보다 높은, 예를 들어 약 10 ℃ 이상, 예를 들어 20 ℃ 이상 또는 30 ℃ 이상의 높은 융점을 가지므로 증착 공정에 바람직하게 사용될 수 있다.

좀 더 상세히 설명하면 상기 화학식 1의 구조로 표현되는 도너-어셉터형 재료는 융점(T_m)이 분해온도(T_d)와 유사하므로 재료의 융점(T_m)에서 열분해될 수 있다. 따라서 진공 증착에 의해 제막하는 온도(승화 온도, 증착 온도, T_s)가 Tm보다 높은 온도라면 승화(증착)보다 분해가 우선적으로 발생하여 정상적인 소자를 제작할 수 없다. 이러한 재료로는 안정적인 이미지 센서 생산이 불가능하기 때문에 T_m은 T_s보다 높아야 하며, 더 바람직한 조건으로는 T_m-T_s≥10 ℃인 것이 좋다.

또한 이미지 센서를 제작할 경우 빛의 집광을 위해 마이크로렌즈 어레이(MLA)를 소자 제작 후에 형성할 필요가 있다. 이 마이크로렌즈 어레이는 형성 시에 비교적 고온(약 160 ℃ 이상, 예를 들어 170 ℃ 이상, 180 ℃ 이상 또는 190 ℃ 이상의 온도)을 필요로 하는데, 광전 소자(예를 들어 유기 광전 소자)는 이러한 열처리 공정에서 성능이 열화되어서는 안된다. MLA 열처리 공정에서 광전 소자가 열화하는 것은 유기 물질이 화학적으로 분해하는 것이 아니라 모폴로지 변화에 의해 발생하는 것이다. 모폴로지 변화는 일반적으로는 열처리에 의해 물질의 열운동이 시작되면서 생기기 시작하며 견고한 분자 구조를 갖는 경우에는 이러한 열진동이 발생하기 어려워져 열처리에 따른 열화를 방지할 수 있게 된다. 상기 화합물은 도너 부위에 공액 구조를 가짐으로써 분자의 열에 의한 진동을 억제하여 MLA 열처리 공정에서도 안정하게 유지될 수 있으며, 이로써 공정안정성을 확보할 수 있다.

이하 상기 광전 소자용 조성물을 포함하는 일 구현예에 따른 광전 소자에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 일 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 광전 소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.

제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 상기 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.

상기 활성층(30)은 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물이 포함되어 pn 접합(pn junction)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다.

상기 활성층(30)은 상기 광전 소자용 조성물을 포함한다.

상기 활성층(30)은 약 500 nm 이상, 예를 들어 약 510 nm 이상, 약 520 nm 이상, 525 nm 이상, 530 nm 이상 또는 535 nm 이상 및 약 590 nm 이하, 예를 들어 약 580 nm 이하, 약 570 nm 이하 또는 약 560 nm 이하의 파장 범위에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 가질 수 있다.

상기 활성층(30)은 약 50 nm 내지 약 110 nm, 예를 들어 약 50 nm 내지 약 100 nm의 비교적 작은 반치폭(FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 이에 따라 활성층(30)은 녹색 파장 영역의 광에 대하여 높은 선택성을 가질 수 있다.

상기 활성층(30)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수도 있다. 활성층(30)은 예컨대 진성층(instrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.

상기 진성층(I층)은 상기 화학식 1의 화합물과 상기 n형 반도체 화합물이 약 1:100 내지 약 100:1의 두께 비로 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:1의 두께 비로 포함될 수 있다. 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.

상기 p형 층은 상기 화학식 1의 반도체 화합물을 포함할 수 있고, 상기 n형 층은 상기 n형 반도체 화합물을 포함할 수 있다.

상기 활성층(30)은 약 1 nm 내지 약 500 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 약 5 nm 내지 300 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 빛을 효과적으로 흡수하고 정공과 전자를 효과적으로 분리 및 전달함으로써 광전 변환 효율을 효과적으로 개선할 수 있다. 상기 활성층(30)의 최적의 막 두께는 예컨대 활성층(30)의 흡수 계수를 고려하여 결정할 수 있으며, 예컨대 적어도 약 70% 이상, 예컨대 약 80% 이상, 예컨대 약 90%의 빛을 흡수할 수 있는 두께를 가질 수 있다.

광전 소자(100)는 제1 전극(10) 및/또는 제2 전극(20) 측으로부터 빛이 입사되어 활성층(30)이 소정 파장 영역의 빛을 흡수하면 내부에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 활성층(30)에서 정공과 전자로 분리되고, 분리된 정공은 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전 소자에 전류가 흐를 수 있게 된다.

이하 도 2를 참고하여 다른 구현예에 따른 광전 소자에 대하여 설명한다.

도 2는 다른 구현예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.

도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 광전 소자(100)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.

그러나 본 구현예에 따른 광전 소자(100)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 각각 전하 보조층(40, 45)을 더 포함한다. 전하 보조층(40, 45)은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.

전하 보조층(40, 45)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전하 보조층(40, 45)은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다.

상기 정공 수송층(HTL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4'4"-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 차단층(EBL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 수송층(ETL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전하 보조층(40, 45) 중 하나는 생략될 수 있다.

상기 광전 소자는 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 발광 소자 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 상기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다. 여기서는 이미지 센서의 일 예로 유기 CMOS 이미지 센서에 대하여 설명한다.

도 3은 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 유기 CMOS 이미지 센서의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(300)는 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(310), 하부 절연층(60), 색 필터 층(70), 상부 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.

반도체 기판(310)은 실리콘 기판일 수 있으며, 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50R, 50B)는 광 다이오드일 수 있다.

광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터 및/또는 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 일 예로 도면에서 보는 바와 같이 광 감지 소자(50B, 50R)는 청색 화소 및 적색 화소에 포함될 수 있고 전하 저장소(55)는 녹색 화소에 포함될 수 있다.

광 감지 소자(50B, 50R)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 후술하는 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.

도면에서는 광 감지 소자(50B, 50R)가 나란히 배열된 구조를 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)가 수직으로 적층되어 있을 수도 있다.

반도체 기판(310) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(g) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50B, 50R)의 하부에 위치할 수도 있다.

금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다. 하부 절연층(60)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 하부 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치를 가진다. 트렌치는 충전재로 채워져 있을 수 있다.

하부 절연막(60) 위에는 색 필터 층(70)이 형성되어 있다. 색 필터 층(70)은 청색 화소에 형성되어 청색 광을 선택적으로 투과하는 청색 필터(70B)와 적색 화소에 형성되어 적색 광을 선택적으로 투과하는 적색 필터(70R)를 포함한다. 일 구현예에서 상기 청색 필터(70B)와 적색 필터(70R) 대신에 시안 필터(70C)와 옐로우 필터(70Y)가 배치될 수도 있다. 본 구현예에서는 녹색 필터를 구비하지 않은 예를 설명하지만, 경우에 따라 녹색 필터를 구비할 수도 있다.

색 필터 층(70)은 경우에 따라 생략될 수 있으며, 일 예로 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)가 수직으로 적층되어 있는 구조에서는 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)가 적층 깊이에 따라 각 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지할 수 있으므로 색 필터 층(70)을 구비하지 않을 수도 있다.

색 필터 층(70) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터 층(70)에 의한 단차를 제거하고 평탄화한다. 상부 절연층(80) 및 하부 절연층(60)은 패드를 드러내는 접촉구(도시하지 않음)와 녹색 화소의 전하 저장소(55)를 드러내는 관통구(85)를 가진다.

상부 절연층(80) 위에는 전술한 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(10), 활성층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다.

제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 모두 투명 전극일 수 있으며, 활성층(30)은 전술한 바와 같다. 활성층(30)은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지할 수 있으며 녹색 화소의 색 필터를 대체할 수 있다.

제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 활성층(30)에서 녹색 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있고 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10)을 통과하여 광 감지 소자(50B, 50R)에 센싱될 수 있다.

상기와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 광전 소자가 적층된 구조를 가짐으로써 이미지 센서의 크기를 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있다.

또한 전술한 바와 같이 상기 화학식 1로 표현되는 화합물을 p 형 반도체 화합물로서 포함함으로써 박막 상태에서도 화합물들 사이의 응집이 발생하는 것을 방지하여 파장에 따른 흡광 특성을 유지할 수 있다. 이에 따라 녹색 파장 선택성을 그대로 유지할 수 있고 그에 따라 녹색 이외의 파장 영역의 광을 불필요하게 흡수하여 발생하는 크로스토크를 줄이고 감도를 높일 수 있다.

일 구현예에서, 도 4에서 추가의 컬러 필터가 광전 소자(100)위에 더 배치될 수 있다. 상기 추가의 컬러 필터는 청색 필터(70B)와 적색 필터(70R) 또는 시안 필터(70C)와 옐로우 필터(70Y)를 포함할 수 있다.

상기 컬러 필터가 광전 소자 위에 배치된 유기 CMOS 이미지 센서는 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(400)를 보인 단면도이다. 도 5를 참고하면, 유기 CMOS 이미지 센서(400)는 청색 필터(72B)와 적색 필터(72R)를 포함하는 컬러 필터 층(72)이 광전 소자(100) 위에 위치한 것을 제외하고 도 4와 동일한 구조를 가진다. 상기 청색 필터(72B)와 적색 필터(72R) 대신에 시안 필터(72C) 및 옐로우 필터(72Y)가 각각 배치될 수도 있다.

도 4와 도 5에서는 도 1의 광전 소자(100)를 포함하는 예를 도시하였지만 이에 한정되지 않고 도 2의 광전 소자(200)를 포함하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 6은 도 2의 광전 소자(200)를 적용한 유기 CMOS 이미지 센서(500)를 도시한 단면도이다.

도 7은 또 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(500)는 전술한 구현예와 마찬가지로 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(310), 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.

그러나 본 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(600)는 전술한 구현예와 달리, 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)가 적층되어 있고 색 필터 층(70)이 생략될 수 있다. 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)는 전하 저장소와 전기적으로 연결되어 있고 전송 트랜지스터(도시하지 않음)에 의해 전달될 수 있다. 청색 광 감지 소자(50B)와 적색 광 감지 소자(50R)는 적층 깊이에 따라 각 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지할 수 있다.

상기와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 광전 소자가 적층된 구조를 가지고 적색 광 감지 소자와 청색 광 감지 소자가 적층된 구조를 가짐으로써 이미지 센서의 크기를 더욱 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 광전 소자(100)는 녹색 파장 선택성을 높임으로써 녹색 이외의 파장 영역의 광을 불필요하게 흡수하여 발생하는 크로스토크를 줄이고 감도를 높일 수 있다.

도 7에서는 도 1의 광전 소자(100)를 포함하는 예를 도시하였지만 이에 한정되지 않고 도 2의 광전 소자(200)를 포함하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 8은 또 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 8을 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서는 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 녹색 광전 소자(G), 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 청색 광전 소자(B) 및 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 적색 광전 소자(R)가 적층되어 있는 구조이다.

도면에서는 적색 광전 소자(R), 청색 광전 소자(B) 및 녹색 광전 소자(G)가 차례로 적층된 구조를 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 적층 순서는 다양하게 바뀔 수 있다.

상기 녹색 광전 소자(G)는 전술한 광전 소자(100) 또는 광전 소자(200)일 수 있고, 상기 청색 광전 소자(B)는 서로 마주하는 전극들과 그 사이에 개재되어 있는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 물질을 포함하는 활성층을 포함할 수 있으며, 상기 적색 광전 소자(R)는 서로 마주하는 전극들과 그 사이에 개재되어 있는 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 물질을 포함하는 활성층을 포함할 수 있다.

상기와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 녹색 광전 소자(G), 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 청색 광전 소자(B) 및 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수 및/또는 감지하는 적색 광전 소자(R)가 적층된 구조를 가짐으로써 이미지 센서의 크기를 더욱 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있는 동시에 감도를 높이고 크로스토크를 줄일 수 있다.

상기 이미지 센서는 적절한 파장 영역의 흡수를 가짐으로써 적층형 구조를 가지면서도 감도(YSNR10)와 색 재현성(ΔE*ab)을 모두 개선할 수 있다.

여기에서 말하는 YSNR10이란 이미지 센서의 감도를 나타내는 수치이며 2007년 International Image Sensor Workshop(Ogunquit Maine, USA)의 개요집에 기재된 Juha Alakarhu의 "Image Sensors and Image Quality in Mobile Phones" 방법으로 측정된 수치이며, 시그널과 노이즈의 비가 10이 되는 최소 조도를 lux로 표현한 것이다. 따라서 YSNR10의 값은 작으면 작을수록 감도가 높다고 할 수 있다.

한편 색 재현성(ΔE*ab)은 X-Rite 차트의 표준색에 대해 어느 정도 차이가 있는지를 나타내는 수치이며 ΔE*ab는 CIE（국제조명위원회）가 1976년에 L*a*b* 색공간상의 2 점간의 거리를 나타내는 수치로 규정한 것이다. 예를 들어 상기 색차는 하기 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식 1에서,

ΔL^*는 상온(20 ℃ 내지 25 ℃)에서의 색 좌표 L^*와 비교할 때 색 좌표 L^*의 변화를 나타내고,

Δa^*는 상온(20 ℃ 내지 25 ℃)에서의 색 좌표 a^*와 비교할 때 색 좌표 a^*의 변화를 나타내며,

Δb^*는 상온(20 ℃ 내지 25 ℃)에서의 색 좌표 b^*와 비교할 때 색 좌표 b^*의 변화를 나타낸다.

고감도와 색재현성이 높은 이미지 센서를 만들기 위해서는 ΔE*ab≤3에서 YSNR10≤100 lux 이하일 필요가 있는데 상기 화합물을 사용할 경우 ΔE*ab≤3에서 YSNR10≤100 lux의 감도와 색재현성을 구현할 수 있다.

상기 이미지 센서는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있으며, 예컨대 모바일 폰, 디지털 카메라 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 일 구현예에 따른 이미지 센서를 포함하는 디지털 카메라의 블록 다이어그램이다.

도 9를 참고하면, 디지털 카메라(1000)는 렌즈(1010), 이미지 센서(1020), 모터(1030) 및 엔진(1040)을 포함한다. 상기 이미지 센서(1020)는 상기 도 3 내지 도 8에 도시된 구현예들에 따른 이미지 센서중 어느 하나일 수 있다.

상기 렌즈(1010)는 입사광을 이미지 센서(1020)에 집광한다. 상기 이미지 센서(1020)는 렌즈(1010)를 통하여 수광된 빛에 대하여 RGB 데이터를 생성한다.

일 구현예에서, 상기 이미지 센서(1020)는 엔진(1040)과 인터페이스할 수 있다.

상기 모터(1030)는 렌즈(1010)의 촛점을 조절하거나 엔진(1040)으로부터 받은 콘트롤 신호에 대응하여 셔터를 조절할 수 있다. 상기 엔진(1040)은 이미지 센서(1020)와 모터(1030)를 조절할 수 있다.

상기 엔진(1040)은 호스트/어플리케이션(1050)에 연결될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 범위를 제한하는 것은 아니다.

합성예 1: 화학식 1-1로 표현되는 화합물의 합성

[화학식 1-1]

[반응식 1-1]

(i) 화합물 1-1A의 합성

(4-브로모-5-아이오도셀레노펜-2-일)트라이메틸실란((4-bromo-5-iodoselenophen-2-yl)trimethylsilane) 12.6 g（30.9 mmol）및 10,10-디메틸-5,10-디하이드로디벤조[b,e][1,4]아자실린 (10,10-dimethyl-5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasiline) 5.8g (25.7 mmol)을 톨루엔(toluene) 90ml에 용해시킨다. 5 mol%의 Pd(dba)2, 5 mol%의 P(tBu)₃ 및 7.4ｇ(77.2 mmol)의 NaOtBu 존재 하에서, 2시간 가열 환류한다. 이때 얻은 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통해 분리정제(hexane：ethyl acetate＝5：1의 부피비)하여 화합물 1-1A 2.7 g (수율: 21%)를 얻는다.

(ii) 화합물 1-1B의 합성

화합물 1-1A 2.7 g (3.4 mmol)을 탈수 디에틸 이써(dehydrated diethyl ether) 50 ml에 용해시킨다. 영하 (-)50 ℃에서 2.76 M n-BuLi 헥산(hexnae) 용액 4.3 ml (10.7 mmol) 적하하여 실온에서 1시간 교반한다. -50 ℃에서 탈수 아세톤(dehydrated acetone, (디메틸케톤) (CH₃COCH₃)) 0.8 ml (10.7 mmol)을 더하여 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 디에틸 이써에서 추출한 유기층을 염화 나트륨 수용액으로 씻어낸 다음, 무수황산 마그네슘을 넣어서 건조시킨다. 이때 얻은 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통해 분리정제 (hexane：dichloromethane＝100:0 내지 50:50의 부피비로 변화시키면서 실시함)하여, 화합물 1-1B 1.6 g (수율: 62%)을 얻는다.

(iii) 화합물 1-1C의 합성

화합물 1-1B 1.6 g (3.3 mmol)을 디클로로메탄(dichloromethane) 180 ml에 용해시켰다. 0 ℃에서 1M BBr₃ 용액 3.04 ml (30.4 mmol) 적하하여 2일 교반한다. 디클로로메탄에서 추출한 유기층을 염화나트륨 수용액으로 씻어낸 다음, 무수황산 마그네슘을 넣어서 건조시킨다. 이때, 얻은 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통해 분리정제(hexane：dichloromethane＝50：50의 부피비)하여 화합물 1-1C 1.2 g (수율: 85%)를 얻는다.

(iv) 화합물 1-1D의 합성

N,N-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide) 1.5 ml (20.3 mmol)에 포스포릴 클로라이드(Phosphoryl Chloride) 0.4 ml (4.72 mmol)을 -15 ℃ 상태에서 적하한 뒤, 실온에서 2시간 동안 교반한다. 이 용액을 화합물 1-1C 1.2 g (2.9 mmol)의 디클로로메탄 100 ml 용액에 -15 ℃ 상태에서 서서히 떨어뜨린 다음, 실온에서 30시간 교반하며 저압 농축한다. 여기에 물을 더해, pH 값이 14가 될때까지 수산화 나트륨 수용액을 더한 뒤, 실온에서 2시간 동안 교반한다. 디클로로메탄으로 추출한 유기층을 염화 나트륨 수용액으로 씻어낸 뒤, 무수 황산 마그네슘을 넣어 건조시킨다. 이를 통해 얻은 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통해 분리정제 (hexane：dichloromethane＝50：50의 부피비)하여 화합물 1-1D 0.4 g (수율: 33%)를 얻는다.

(v) 화학식 1-1로 표현되는 화합물의 합성

화합물 1-1D 0.4 g (1.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 20 ml에 용해시키고, 1H-인덴-1,3(2H)-다이온(1H-indene-1,3(2H)-dione) 0.17 g (1.2 mmol)을 첨가하여, 50 ℃에서 4시간 동안 교반하여 감압 농축하였다. 클로로포름 및 에탄올을 사용하여 재결정하여 화학식 1-1로 표현되는 화합물 0.4 g (수율: 69%)를 얻는다. 해당 화합물을 승화정제하여 순도 99.9%까지 정제한다.

¹H-NMR (500 MHz, Methylene Chloride-d ₂): δ 8.04(d, 1H), 7.98 (s, 2H), 7.83-7.81 (m, 1H), 7.78-7.76 (m, 1H), 7.70-7.67 (m, 3H), 7.52 (dd, 1H), 7.47 (dd, 1H), 7.44 (td, 1H), 7.35 (td, 1H), 7.28 (t, 1H), 1.92 (s, 3H), 1.37 (s, 3H), 0.72 (s, 3H), 0.27 (s, 3H).

합성예 2: 화학식 1-2로 표현되는 화합물의 합성

[화학식 1-2]

합성예 1의 (v) 단계에서 1H-인덴-1,3(2H)-다이온 대신 1,3-디메틸피리딘-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(1,3-dimethylpyrimidine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, 0.2 g（1.2 mmol）)을 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 화학식 1-2로 표현되는 화합물 0.4 g（수율: 70％）를 얻는다. 해당 화합물을 승화정제하여 순도 99.9%까지 정제한다.

¹H-NMR (500 MHz, Methylene Chloride-d ₂): δ 8.61(s, 1H), 8.08 (s, 1H), 8.05 (d, 1H), 7.68 (dd, 1H), 7.53 (dd, 1H), 7.47 (dd, 1H), 7.43 (td, 1H), 7.35 (t, 1H), 7.29 (t, 1H), 3.33 (s, 3H), 3.26 (s, 3H), 1.92 (s, 3H), 1.38 (s, 3H), 0.71 (s, 3H), 0.25 (s, 3H).

참고합성예 1: 하기 화학식 2-1로 표현되는 화합물의 합성

[화학식 2-1]

[반응식 2-1]

(i) 화합물 2-1A의 합성

2-아이오도텔루로펜(2-iodotellurophene)은 Efficient Synthesis of 2-Iodo and 2-Dicyanomethyl Derivatives of Thiophene, Selenophene, Tellurophene, and Thieno[3,2-b]thiophene,　Takahashi, K.; Tarutani, S. Heterocycles 1996, 43, 1927-1935에 기재된 방법을 참고하여 합성한다.

(ii) 화합물 2-1B의 합성

2-아이오도텔루로펜 15.0ｇ(49.1 mmol) 및 10,10-dimethyl-5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasiline 10.0ｇ(44.6 mmol)을 무수 톨루엔 200 ml중에서 5 mol%의 Pd(dba)2, 5 mol%의 P(tBu)₃ 및 12.9ｇ(133.9 mmol)의 NaOtBu 존재 하에서, 2시간 가열 환류한다. 얻어진 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 분리 정제(톨루엔 : 헥산=1:4 부피비)하여 10,10-dimethyl-5-(tellurophen-2-yl)-5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasiline 6.8 g (수율 37.8％)을 얻는다.

(iii) 화합물 2-1C의 합성

30.0ml의 N,N-다이메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide)에 6.2 ml의 염화포스포릴(phosphoryl chloride)를 -15

에서 적하한 후 상온(24

에서 2시간 동안 교반한다. 이를 300 ml의 디클로로메탄(dichloromethane)와 6.8 g의 화합물 2-1B를 섞은 것에 -15

에서 천천히 적하한 후 상온에서 30분간 교반하고 감압 농축한다. 여기에 300 ml의 물을 추가하고 pH 값이 14가 될 때까지 수산화나트륨 수용액(aqueous sodium hydroxide solution)를 추가한 후 상온에서 2시간 교반한다. 디클로로메탄(dichloromethane)으로 추출한 유기층을 염화나트륨 수용액(aqueous sodium chloride solution)로 세정(wash)한 후 무수 황산마그네슘(magnesium sulfate anhydrous)를 넣어 건조시킨다. 얻어진 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 분리정제 (헥산 : 에틸아세테이트=4:1의 부피비)하여 5-(10,10-dimethyldibenzo[b,e][1,4]azasilin-5(10H)-yl)tellurophene-2-carbaldehyde 2.82 g (수율 38.8%)을 얻는다.

(iv) 화학식 2-1로 표현되는 화합물 2-1D의 합성

얻어진 화합물 2-1C 2.82g (6.54mmol)를 에탄올에 현탁시키고, 여기에 1,3-디메틸-2-티오바비투릭 에시드 1.35g (7.85 mmol)을 첨가하여, 50

에서 2시간 반응시켜 화학식 2-1로 표현되는 화합물 2.98 g (수율 77.8％)을 얻는다. 얻어진 화합물을 승화 정제하여 순도 99.9％까지 정제한다.

¹H-NMR (500 MHz, Methylene Chloride-d ₂): δ 8.46 (s, 1H), 8.26 (d, 1H), 7.80 (d, 2H), 7.71 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 6.93 (d, 1H), 3.68 (d, 6H), 0.45 (s, 6H).

참고합성예 2: 하기 화학식 2-2로 표현되는 화합물의 합성

참고합성예 1의 2-아이오도텔루로펜 대신에 2-아이오도셀레노펜(2-iodoselenophene)을 사용한 것을 제외하고 참고합성예 1과 동일한 방법으로 실시하여 화학식 2-2로 표현되는 화합물을 합성한다.

[화학식 2-2]

참고합성예 3: 하기 화학식 2-3으로 표현되는 화합물의 합성

[화학식 2-3]

합성예 1의 (i) 단계에서, 1-브로모-9H-카바졸 대신에 2-브로모-N-페닐알라닌(2-bromo-N-phenylaniline)을 사용한 것을 제외하고 합성예 1과 동일한 방법으로 화학식 2-3으로 표현되는 화합물 2.0g（수율: 70％）을 합성한다.

¹H-NMR (300 MHz, Methylene Chloride-d ₂): δ 7.86(m, 6H), 7.35 (m, 4H), 7.23 (m, 6H), 4.99 (s, 1H), 4.86 (s, 1H), 1.81 (s, 3H).

참고합성예 4: 하기 화학식 2-4로 표현되는 화합물의 합성

[화학식 2-4]

[반응식 2-4]

상기 반응식 2-4에서와 같이, 디페닐아민과 2,3-디브로모티오펜을 사용하여, Angewante chem., Int. Ed. 2007, 46, 1627-1629을 참고하여 화합물 2-4B를 합성한다. 그런 다음 염화포스포릴(POCl₃) 0.74ml을 0 ℃로 냉각시킨 후 디메틸포름아미드(DMF) 2.3ml에 천천히 떨어뜨려 Vilsmeier 시약을 제조한다. 상기 Vilsmeier 시약에 화합물 2-4B 2.1g을 2.0ml 무수 DMF에 용해시킨 용액을 냉각시킨 후 계속해서 천천히 떨어뜨리고 80 ℃에서 2시간 가열 교반한다. 실온(25 ℃)까지 냉각시킨 후 초산암모늄으로 중화한다. 여과하여 석출된 여과지 위의 고체를 제거한 다음, 여과된 용액을 톨루엔으로 추출하여 황산마그네슘으로 건조한 후 얻어진 오일 상태의 화합물을 디클로로메탄을 사용하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 2-4C (1.1g, 수율 48%)을 얻는다.

그런 다음, 화합물 2-4C 1.0ｇ와 1H-사이클로펜타[b]나프탈렌-1,3(2H)-디온 0.9g을 에탄올 50ml에 용해시키고 피페리딘 세 방울을 추가하여 3시간 가열 환류한다. 용매를 감압 제거한 다음 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 화학식 2-4의 화합물 1.0 g(수율: 75%)을 얻는다.

실시예 1: 광전 소자의 제작

유리 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 약 150 nm 두께의 애노드를 형성하여 제조된 ITO 유리기판을 아세톤/이소프로필 알코올/순수에서 각각 15분 동안 초음파 세정한 후 UV 오존 세정한다. 이어서 합성예 1에 따른 화합물과 C60를 1.2:1의 부피비로 공증착하여 120 nm 두께의 활성층을 형성한 후 상부에 ITO 7 nm을 진공 증착하여 ITO(150 nm)/활성층(120 nm)/ITO(7 nm) 구조를 갖는 광전 소자를 제작한다.

실시예 2 및 참고예 1 내지 4: 광전 소자의 제작

상기 합성예 1의 화합물 대신 합성예 2 및 참고합성예 1 내지 4에 따른 화합물을 각각 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 및 참고예 1 내지 4에 따른 광전 소자를 제작한다.

평가 1: 화합물의 흡광 특성

합성예 1 및 2에 따른 화합물의 파장에 따른 흡광 특성(최대 흡수 파장 및 반치폭(FWHM))를 평가한다. 합성예 1 및 2에 따른 각각의 화합물과 C60을 1:1의 부피비로 증착하여 박막을 형성한 후 각각의 박막에 대하여 Cary 5000 UV spectroscopy (Varian 사 제조)를 사용하여 자외선-가시광선(UV-Vis) 영역에서 흡광 특성을 평가한다. 그 결과를 표 1에 기재한다.

화합물	화학식	λ_max(nm)	FWHM(nm)
합성예 1		555	103
합성예 2		535	93

표 1을 참고하면 합성예 1 및 2의 화합물이 녹색 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 보이고 반치폭도 낮음을 알 수 있다. 이로부터 합성예 1 및 2의 화합물의 녹색 파장 영역의 흡수 선택성이 우수함을 알 수 있다.

평가 2: 화합물의 열안정성 평가

합성예 1 및 2에 따른 화합물의 융점(Tm)과 증착온도를 측정하여 열안정성을 평가한다. 증착 온도는 열중량분석법(TGA)으로 평가하며, 10Pa 이하의 고진공 하에서 화합물을 승화시켜 온도 상승에 따른 중량 감소로부터 증착 특성을 평가한다. 그 결과를 표 2에 기재한다.

	Tm (℃)	Ts₁₀ (10중량%, 10 Pa)(℃)	Td₁₀ (10중량%, 1 atm)(℃)	△T (Tm-Ts) (℃)
합성예 1	331	223	368	108
합성예 2	304	217	357	107

* T_s(℃)(-10wt%): 시료의 중량이 10wt% 감소한 시점의 온도

표 2를 참고하면, 합성예 1과 2에 따른 화합물들은 양호한 열안정성을 가지는 것을 확인할 수 있다.

평가 3: 광전 소자의 외부 양자 효율(EQE)

실시예 1 및 2에 따른 유기 광전 소자의 파장 및 전압에 따른 외부 양자 효율(EQE)을 평가한다.

외부 양자 효율은 IPCE measurement system(McScience사, 한국) 설비를 이용하여 측정한다. 먼저, Si 광 다이오드(Hamamatsu사, 일본)를 이용하여 설비를 보정(calibration)한 후 실시예 1 및 2에 따른 광전 소자를 설비에 장착하고 파장범위 약 350 내지 약 750 nm 영역에서 외부 양자 효율을 측정한다. 광전 소자를 180℃ 및 200℃에서 어닐링한 후 상기 방법으로 외부 양자 효율을 측정한다. 그 결과를 하기 표 3에 기재한다.

	EQE(상온, %)	EQE(180℃, %)	EQE(200℃, %)
실시예 1	55	51	48
실시예 2	53	51	50
참고예 1	70	68	측정불가
참고예 2	65	63	측정불가
참고예 3	40	측정불가	측정불가
참고예 4	35	측정불가	측정불가

표 3을 참고하면, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 광전 소자는 상온에서뿐만 아니라 180 ℃ 이상의 어닐링 후에도 우수한 외부 양자 효율을 나타냄을 알 수 있다. 이에 비하여 참고예 1, 참고예 2, 참고예 3 및 참고예 4에 따른 광전 소자는 각각 200℃ 및 180℃ 어닐링 후에는 소자 특성이 열화되어 EQE가 측정되지 않았다.

평가 4: 광전 소자의 잔류 전하 특성

1 frame에서 광전 변환된 전하가 신호처리에 모두 사용되지 않고 남아있게 되면, 다음 frame에 이전 frame의 전하가 중복되어 읽혀지게 되는데, 이 때 다음 frame까지 남아있는 전하의 양을 잔류 전하의 양이라 한다. 상기 잔류 전하의 양은 광전변환이 일어날 수 있는 녹색 파장(532nm) 영역의 빛을 일정 시간 조사하고 빛을 끈 후, Oscilloscope　장비로　10^-6초 단위로 측정되는 전류를 시간으로 적분하여　측정한다. 잔류 전하의 양은 5000 lux의 빛을 기준으로 h+/s/㎛² 단위로 평가한다.　 실시예 1, 실시예 2, 참고예 1 및 참고예 2에 따른 광전 소자의 잔류전하 측정 결과를 하기 표 4에 기재한다.

	잔류전하 (상온, h+/s/㎛²)	잔류전하 (180℃, h+/s/㎛²)	잔류전하 (200℃, h+/s/㎛²)
실시예 1	41	15	14
실시예 2	83	18	7
참고예 1	509	100	측정불가
참고예 2	579	측정불가	측정불가

표 4를 참고하면 실시예 1 및 2에 따른 광전 소자는 참고예 1 및 2에 따른 광전 소자에 비하여 상온 및 고온에서 잔류 전하가 낮은 것으로 나타났다.

평가 5: 광전 소자의 이동도(mobility) 평가

전하 이동도를 평가하기 위하여 TDCF(time-delayed collection field) 이동도를 측정한다. 실시예 1 및 2에 따른 광전 소자에 광원(light source)으로 550 nm의 레이저 광(pulse width: 6 nm)을 조사한 후 bias(V) 전압을 인가하여, 광전류(photocurrent)를 측정한다. 하기 수학식 2로부터 이동도를 얻는다.

[수학식 2]

Mobility= (T)²/(t*V)

상기 수학식 2에서,

T는 활성층의 두께이고, t는 광전류가 최대가 되는 시간이고, V는 바이어스 전압이다.

실시예 1 및 실시예 2에 따른 광전 소자의 TDCF 이동도 측정 결과를 하기 표 5에 기재한다.

	TDCF mobility (cm²/ V·sec)
참고예 1	6.8X10^-6
실시예 1	2.7X10^-5
실시예 2	2.5X10^-5

표 5를 참고하면 실시예 1과 실시예 2에 따른 광전 소자의 이동도가 참고예 1에 비하여 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 실제 구현되는 구조는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리 범위에 속하는 것이다.

10: 제1 전극 20: 제2 전극
30: 활성층 40, 45: 전하 보조층
100, 200: 광전 소자 300, 400, 500, 600: 유기 CMOS 이미지 센서
310: 반도체 기판 70B, 72B: 청색 필터 70R, 72R: 적색 필터
70, 72: 색 필터 층 85: 관통구
60: 하부 절연층 80: 상부 절연층
50B, 50R: 광 감지 소자 55: 전하 저장소
1000: 디지털 카메라 1010: 렌즈
1020: 이미지 센서 1030: 모터
1040: 엔진 1050: 호스트/어플리케이션

Claims

하기 화학식 1로 표현되는 p 형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물을 포함하는 광전 소자용 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
Ar¹ 및 Ar²는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리이고,
X¹는 -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg 중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),
X²는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -(CR^fR^g)_n1-, -(CR^ffR^gg)-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))-, -(C(R^mm)=C(Rⁿⁿ))- 및 -(C(R^p)=N))-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee, R^ff 및 R^gg 또는 R^mm 및 Rⁿⁿ중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있고, -(CR^fR^g)_n1-에서 n1은 1 또는 2임),
R¹¹과 R¹²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되고, R¹¹과 R¹²는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있고,
Ar³는 C=O, C=S, C=Se 및 C=Te에서 선택되는 적어도 하나의 작용기를 가지는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 탄화수소 고리기, C=O, C=S, C=Se 및 C=Te에서 선택되는 적어도 하나의 작용기를 가지는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 융합고리이고,
R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 아실기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기, 니트로기, 펜타플루오로설파닐기(pentafluorosulfanyl group, -SF₅), 히드록실기, 아민기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SiR^aR^bR^c (여기에서 R^a, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨) 및 이들의 조합에서 선택된다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2A로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2A]

상기 화학식 2A에서,
X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.
제2항에서,
상기 화학식 2A에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나
Y⁷가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)인, 광전 소자용 조성물.
제2항에서,
상기 화합물은 화학식 2A-1 또는 화학식 2A-2로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2A-1]

상기 화학식 2A-1에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁴, Y⁶ 및 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있고,
[화학식 2A-2]

상기 화학식 2A-2에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y² 내지 Y⁷는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2B로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2B]

상기 화학식 2B에서,
X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있다.
제5항에서,
상기 화학식 2B에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서, R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,
Y⁵가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)인, 광전 소자용 조성물.
제5항에서,
상기 화합물은 화학식 2B-1 또는 화학식 2B-2로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2B-1]

상기 화학식 2B-1에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³¹은 N, SiR^b, GeR^d, CR^f, Si, Ge 또는 C이고(여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),
Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있고,
[화학식 2B-2]

상기 화학식 2B-2에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2B에서와 동일하고,
Y² 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2C로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2C]

상기 화학식 2C에서,
X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁴는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함).
제8항에서,
상기 화학식 2C에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,
X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)인, 광전 소자용 조성물.
제8항에서,
상기 화합물은 화학식 2C-1 또는 화학식 2C-2로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2C-1]

상기 화학식 2C-1에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2C에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁴는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있고,
[화학식 2C-2]

상기 화학식 2C-2에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2C에서와 동일하고,
Y² 내지 Y⁴는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2D로 표현되는 화합물:
[화학식 2D]

상기 화학식 2D에서,
X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,
Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함).
제11항에서,
상기 화학식 2D에서, Y⁴가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이거나,
Y³가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)인, 광전 소자용 조성물.
제11항에서,
상기 화합물은 화학식 2D-1 또는 화학식 2D-2로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2D-1]

상기 화학식 2D-1에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2D와 동일하고,
Y² 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있고,
[화학식 2D-2]

상기 화학식 2D-2에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³¹은 N, SiR^b, GeR^d, CR^f, Si, Ge 또는 C이고(여기에서 R^b, R^d, 및 R^f는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임),
Y¹ 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2E로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2E]

상기 화학식 2E에서,
X¹, X², Ar³, R¹, R², R¹¹ 및 R¹²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택되고(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함),
Y¹ 내지 Y⁵는 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌(arene)기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌(heteroarene)기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
X³는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e-, -GeR^ddR^ee-, -CR^fR^g- 및 -CR^ffR^gg-에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f 및 R^g는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc, R^dd 및 R^ee 또는 R^ff 및 R^gg중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성함).
제14항에서,
상기 화학식 2E에서, X³가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e- 또는 -CR^fR^g-(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)이거나,
Y³가 N 또는 CR^k(여기에서 R^k가 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 할로알킬기 또는 C1 내지 C10 시아노알킬기임)이고, X²가 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^m)=C(Rⁿ))- 또는 -(C(R^p)=N))- (여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, R^m, Rⁿ 및 R^p는 각각 독립적으로 할로겐, C1 내지 C20 할로알킬기 또는 C1 내지 C20 시아노알킬기임)인, 광전 소자용 조성물.
제14항에서,
상기 화합물은 화학식 2E-1 또는 화학식 2E-2로 표현되는 광전 소자용 조성물:
[화학식 2E-1]

상기 화학식 2E-1에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2E에서와 동일하고,
Y² 내지 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있고,
[화학식 2E-2]

상기 화학식 2E-2에서,
X¹, X², Ar³, R¹, 및 R²는 화학식 1에서와 동일하고,
X³는 화학식 2E와 동일하고,
Y¹ 내지 Y³ 및 Y⁵는 각각 독립적으로 N 또는 CR^k이고, 여기에서 R^k는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 히드록실기, 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기이거나 또는 인접하는 R^k가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기 또는 이들의 축합고리를 형성할 수 있고,
Cy는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알켄기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로사이클로알켄기 또는 이들의 축합고리일 수 있다.
제1항에서,
상기 화학식 1의 X¹, X² 및 -SiR¹¹R¹²-에서 링 구조는 스피로 구조 또는 융합 고리 구조인, 광전 소자용 조성물.
제17항에서,
상기 스피로 구조는 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티를 포함하는, 광전 소자용 조성물:
[화학식 3]

상기 화학식 3에서,
X^a 및 X^b는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -S(=O)-, -S(=O)₂-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -SiR^bbR^cc-, -GeR^dR^e- 또는 -GeR^ddR^ee-이고((여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d 및 R^e는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴기이고, R^bb및 R^cc 또는 R^dd 및 R^ee 중 적어도 한 쌍은 서로 연결되어 링 구조를 형성할 수 있음),
L^a는 -O-, -S-, -Se-, -Te-, -NR^a1-, -BR^a2-, -SiR^bR^c-, -GeR^dR^e-, -(CR^fR^g)_n1-, -(C(R^p)=N))- 및 단일 결합에서 선택된다(여기에서 R^a1, R^a2, R^b, R^c, R^d, R^e, R^f, R^g, 및 R^p는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기임).
제17항에서,
각각의 링의 수소는 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기에서 선택되는 적어도 하나의 치환기로 교체되는, 광전 소자용 조성물.
제17항에서,
상기 화학식 3에서, 모이어터 (3), (4), (5), (6) 및 (7)의 방향족 링에 존재하는 CH는 N으로 교체되는, 광전 소자용 조성물.
제1항에서,
상기 Ar³은 하기 화학식 4로 표현되는 고리기인, 광전 소자용 조성물:
[화학식 4]

상기 화학식 4에서,
Ar³'은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기에서 선택되고,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이다.
제1항에서,
상기 화학식 1에서, Ar³은 하기 화학식 5A 내지 화학식 5G중 어느 하나로 표현되는 고리기인, 광전 소자용 조성물:
[화학식 5A]

상기 화학식 5A에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
Z³는 N 및 CR^c에서 선택되고(여기에서 R^c는 수소, 중수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨),
R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴ 및 R¹⁵는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 R¹²과 R¹³ 및 R¹⁴과 R¹⁵는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 융합된 방향족 고리를 형성할 수 있고,
n은 0 또는 1이고,
*는 결합 위치를 나타내고,
[화학식 5B]

상기 화학식 5B에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
Z³는 O, S, Se, Te 및 C(R^a)(CN)(여기에서 R^a는 수소, 시아노기(-CN) 및 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨)에서 선택되고,
R¹¹ 및 R¹²는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN) 및 이들의 조합에서 선택되고,
*는 결합 위치를 나타내고,
[화학식 5C]

상기 화학식 5C에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN) 및 이들의 조합에서 선택되고,
*는 결합 위치를 나타내고,
[화학식 5D]

상기 화학식 5D에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
Z³는 N 및 CR^c에서 선택되고(여기에서 R^c는 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨),
G¹은 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,
R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고, R¹² 및 R¹³은 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 융합된 방향족 고리를 형성할 수 있고,
n은 0 또는 1이고,
*는 결합 위치를 나타내고,
[화학식 5E]

상기 화학식 5E에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
Z³는 N 및 CR^c에서 선택되고(여기에서 R^c는 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기에서 선택됨),
G²은 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,
R¹¹, R¹² 및 R¹³은 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,
*는 결합 위치를 나타내고,
[화학식 5F]

상기 화학식 5F에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z²는 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이고,
R¹¹는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되고,
G³는 O, S, Se, Te, SiR^xR^y 및 GeR^zR^w에서 선택되고, 여기서 R^x, R^y, R^z 및 R^w는 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기에서 선택되고,
[화학식 5G]

상기 화학식 5G에서,
Z¹은 O, S, Se 및 Te에서 선택되고,
Z² 내지 Z⁴는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te 및 CR^aR^b에서 선택되고, 여기서 R^a 및 R^b는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 시아노기 또는 시아노 함유기이고, Z²이 CR^aR^b인 경우 R^a 및 R^b중 적어도 하나는 시아노기 또는 시아노 함유기이다.
제1항에서,
상기 광전 소자용 조성물은 박막 상태에서 500 nm 이상 600 nm 이하에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 가지는 광전 소자용 조성물.
제1항에서,
상기 광전 소자용 조성물은 박막 상태에서 50 nm 내지 110 nm의 반치폭을 가지는 흡광 곡선을 나타내는 광전 소자용 조성물.
서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층
을 포함하고,
상기 활성층은 제1항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 따른 광전 소자용 조성물을 포함하는 광전 소자.
제25항에 따른 광전 소자를 포함하는 이미지 센서.
제26항에서,
청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 그리고
상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 감지하는 광전 소자
를 포함하고
상기 광전 소자는 제25항에 따른 광전 소자인, 이미지 센서.
제27항에서,
청색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과하는 적색 필터를 포함하는 색 필터 층을 더 포함하는 이미지 센서.
제27항에서,
상기 제1 광 감지 소자와 상기 제2 광 감지 소자는 반도체 기판에서 수직 방향으로 적층되어 있는 이미지 센서.
제26항에서,
녹색 파장 영역의 광을 감지하는 녹색 광전 소자, 청색 파장 영역의 광을 감지하는 청색 광전 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 적색 광전 소자가 적층되어 있고,
상기 녹색 광전 소자는 제25항에 따른 광전 소자인, 이미지 센서.
제26항에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치.