KR20220095398A - 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 중간층;을 포함하고, 상기 중간층은 발광층 및 정공 수송 영역을 포함하고, 상기 정공 수송 영역은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 상기 발광층은 제1발광층 및 제2발광층을 포함하고, 상기 제1발광층은 상기 정공 수송 영역과 상기 제2발광층 사이에 배치되고, 상기 제1발광층은 제1호스트 및 제1발광 물질을 포함하고, 상기 제2발광층은 제2호스트 및 제2발광 물질을 포함하고, 상기 제2호스트는 안트라센-함유 화합물이고, 상기 제1호스트와 상기 제2호스트는 서로 상이하고, 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨이 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작고, 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 및 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨 각각은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값인, 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치가 제공된다.

Description

발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치{Light emitting device and electronic apparatus including the same}
발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치에 관한 것이다.
발광 소자 중 자발광형 소자는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하다.
상기 발광 소자는 기판 상부에 제1전극이 배치되어 있고, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 배치되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 상기 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
고발광 효율 및 장수명을 갖는 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 중간층;
을 포함하고,
상기 중간층은 발광층 및 정공 수송 영역을 포함하고,
상기 정공 수송 영역은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치되고,
상기 발광층은 제1발광층 및 제2발광층을 포함하고,
상기 제1발광층은 상기 정공 수송 영역과 상기 제2발광층 사이에 배치되고,
상기 제1발광층은 제1호스트 및 제1발광 물질을 포함하고,
상기 제2발광층은 제2호스트 및 제2발광 물질을 포함하고,
상기 제2호스트는 안트라센-함유 화합물이고,
상기 제1호스트와 상기 제2호스트는 서로 상이하고,
상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨이 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작고,
상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 및 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨 각각은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값인, 발광 소자가 제공된다.
다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치가 제공된다.
상기 발광 소자는 고발광 효율 및 장수명을 갖는 바 고품위 전자 장치 제작에 사용될 수 있다.
도 1 및 2 각각은 일 구현예를 따르는 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 4 각각은 일 구현예를 따르는 전자 포집 물질, 제1호스트, 제2호스트 및 정공 저지 물질의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨을 나타낸 다이어그램이다.
도 5는 일 구현예를 따르는 전자 포집층, 제1발광층, 제2발광층 및 정공 저지층의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨을 나타낸 다이어그램이다.
도 6 및 7 각각은 일 구현예를 따르는 전자 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 1의 유기 발광 소자 및 비교예 1의 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 1에 대한 설명
도 1의 발광 소자(10)는 제1전극(110), 상기 제1전극(110)에 대향된 제2전극(150) 및 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(150) 사이에 배치된 중간층(130)을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110) 및 제2전극(150) 각각에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 중간층(130)은 발광층(133) 및 정공 수송 영역(131)을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역(131)은 상기 제1전극(110)과 상기 발광층(133) 사이에 배치되어 있다.
상기 발광층(133)은 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2)을 포함한다.
상기 제1발광층(133-1)은 상기 정공 수송 영역(131)과 상기 제2발광층(133-2) 사이에 배치되어 있다.
상기 제1발광층(133-1)은 제1호스트 및 제1발광 물질을 포함하고, 상기 제2발광층(133-2)은 제2호스트 및 제2발광 물질을 포함한다.
상기 제2호스트는 안트라센-함유 화합물이다. 상기 제2호스트에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 제1호스트와 상기 제2호스트는 서로 상이할 수 있다.
상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨은 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작을 수 있다.
상술한 바와 같이, i) 상기 제2호스트는 안트라센-함유 화합물이고, ii) 상기 제1호스트와 상기 제2호스트는 서로 상이하고, iii) 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨은 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작음으로써, 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 각각으로 전자가 원활이 주입될 수 있다. 이로써, 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 각각에서의 삼중항 엑시톤(triplet exciton) 밀도 증가로 삼중항 엑시톤끼리의 충돌(collision) 확률이 증가하여, 삼중항-삼중항 융합(triplet-triplet fusion, TTF) 효율이 증가될 수 있다. 따라서, 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 모두에서, 상대적으로 다량의 삼중항 엑시톤(triplet exciton)이 단일항 엑시톤(singlet exciton)으로 전환되어 발광에 기여하게 되므로, 상기 발광 소자(10)의 발광 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
본 명세서 중 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨 각각은, 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값이다. 예를 들어, 상기 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨은 DFT법을 이용한 Gaussian 09 프로그램(예를 들면, B3LYP/6-311G(d,p)에 기반한 DFT법을 이용한 Gaussian 09 프로그램)을 이용하여 평가된 음수값일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값은 0.3eV 이하, 즉, 0eV 초과 및 0.3eV 이하일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값은 0.001eV 내지 0.3eV, 0.01eV 내지 0.3eV, 0.05eV 내지 0.3eV, 0.1eV 내지 0.3eV, 0.001eV 내지 0.25eV, 0.01eV 내지 0.25eV, 0.05eV 내지 0.25eV, 또는 0.1eV 내지 0.25eV일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨은 -2.00eV 내지 -1.70eV, 예를 들면, -1.96eV 내지 -1.87eV일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨은 -2.30eV 내지 -2.01eV, 예를 들면, -2.16eV 내지 -2.10eV일 수 있다.
상기 제1호스트는 안트라센-함유 화합물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1호스트는 적어도 하나의 A1 그룹을 포함한 안트라센-함유 화합물이고,
다른 구현예에 따르면, 상기 제1호스트는 적어도 하나의 A1 그룹을 포함한 안트라센-함유 화합물이고,
상기 A1 그룹 각각은,
i) 적어도 하나의 제1그룹, 적어도 하나의 제2그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 벤조퓨로퀴놀린 그룹, 벤조퓨로이소퀴놀린 그룹 등),
ii) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 디벤조퓨란 그룹, 인데노디벤조퓨란 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹 등),
iii) 2 이상(예를 들면, 3 이상)의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 나프탈렌 그룹, 페난쓰렌 그룹, 페릴렌 그룹 등), 또는
iv) 제3그룹이고,
상기 제1그룹은 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 또는 시클로펜타디엔 그룹이고,
상기 제2그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
상기 제3그룹은 벤젠 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A1 그룹 각각은, 적어도 하나의 제1그룹, 적어도 하나의 제2그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 벤조퓨로퀴놀린 그룹, 벤조퓨라이소퀴놀린 그룹 등)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A1 그룹 각각은, 벤조퓨로퀴놀린 그룹, 벤조퓨로이소퀴놀린 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노디벤조퓨란 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난쓰렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹 또는 페릴렌 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1호스트의 전자 이동도/정공 이동도 값은 1 이상일 수 있다. 상기 전자 이동도 및 정공 이동도 측정 방법은 예를 들면, 본 명세서 중 표 2에 기재된 방법을 참조할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1호스트의 전자 이동도/정공 이동도 값은 3 내지 20 또는 5 내지 10일 수 있다. 상기 제1호스트가 상술한 바와 같은 전자 이동도/정공 이동도 값을 가짐으로써, 상기 제1발광층(133-1)으로의 전자 주입이 효과적으로 이루어질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제2호스트는 적어도 하나의 A2 그룹을 포함한 안트라센-함유 화합물이고,
상기 A2 그룹 각각은,
i) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 나프토벤조퓨란 그룹 등),
ii) 하기 제4그룹,
iii) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제4그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹 등), 또는
iv) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제5그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)이고,
상기 제1그룹은 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 또는 시클로펜타디엔 그룹이고,
상기 제3그룹은 벤젠 그룹이고,
상기 제4그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 이미다졸 그룹, 또는 티아졸 그룹이고,
상기 제5그룹은 1H-피롤 그룹 또는 디하이드로-1H피롤 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A2 그룹 각각은, 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제4그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹 등)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 A2 그룹 각각은, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 이미다졸 그룹, 또는 티아졸 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 또는 카바졸 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 A1 그룹 및 A2 그룹 각각은 비치환되거나, 또는 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 R1a로 치환될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1호스트는 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된 화합물이고, 및/또는 상기 제2호스트는 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시된 화합물일 수 있다:
<화학식 1-1>
Figure pat00001
<화학식 1-2>
Figure pat00002
<화학식 2-1>
Figure pat00003
<화학식 2-2>
Figure pat00004
상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2 중,
L11 내지 L13 및 L21 내지 L23은 서로 독립적으로, 단일 결합, 적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
a11 내지 a13 및 a21 내지 a23은 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수이고,
Ar11 내지 Ar13 및 Ar21 내지 Ar23은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
상기 화학식 1-1의 Ar11 및 Ar12 중 적어도 하나는 A1 그룹이고, 상기 화학식 1-2의 Ar11 내지 Ar13 중 적어도 하나(예를 들면, Ar13)는 A1 그룹이고, 상기 화학식 2-1의 Ar21 및 Ar22 중 적어도 하나는 A2 그룹이고, 상기 화학식 2-2의 Ar21 내지 Ar23 중 적어도 하나(예를 들면, Ar23)는 A2 그룹이고,
상기 A1 그룹 각각은,
i) 적어도 하나의 제1그룹, 적어도 하나의 제2그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 벤조퓨로퀴놀린 그룹, 벤조퓨로이소퀴놀린 그룹 등),
ii) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 디벤조퓨란 그룹, 인데노디벤조퓨란 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹 등),
iii) 2 이상(예를 들면, 3 이상)의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 나프탈렌 그룹, 페난쓰렌 그룹, 페릴렌 그룹 등), 또는
iv) 제3그룹이고,
상기 A2 그룹 각각은,
i) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 나프토벤조퓨란 그룹 등),
ii) 하기 제4그룹,
iii) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제4그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹 등), 또는
iv) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제5그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)이고,
상기 제1그룹은 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 또는 시클로펜타디엔 그룹이고,
상기 제2그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
상기 제3그룹은 벤젠 그룹이고,
상기 제4그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 이미다졸 그룹, 또는 티아졸 그룹이고,
상기 제5그룹은 1H-피롤 그룹 또는 디하이드로-1H피롤 그룹이고,
상기 A1 그룹 및 A2 그룹 각각은 비치환되거나, 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 R1a로 치환될 수 있고,
상기 R1a에 대한 설명은 본 명세서 중 R11에 대한 설명을 참조하고,
R11 내지 R13 및 R21 내지 R23은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C7-C60아릴알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이고,
b11, b12, b21 및 b22는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수이고,
b13 및 b23은 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수이고,
상기 R10a은,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
이고,
상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; C1-C60알킬기; C2-C60알케닐기; C2-C60알키닐기; C1-C60알콕시기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹; C7-C60아릴알킬기; 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기;이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2 중 L11 내지 L13 및 L21 내지 L23은 서로 독립적으로,
단일 결합; 또는
적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피롤 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 실롤 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 인돌 그룹, 인덴 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 나프토벤조실롤 그룹, 디나프토퓨란 그룹, 디나프토티오펜 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 디나프토실롤 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자인돌 그룹, 아자인덴 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자나프토벤조퓨란 그룹, 아자나프토벤조티오펜 그룹, 아자벤조카바졸 그룹, 아자벤조플루오렌 그룹, 아자나프토벤조실롤 그룹, 아자디나프토퓨란 그룹, 아자디나프토티오펜 그룹, 아자디벤조카바졸 그룹, 아자디벤조플루오렌 그룹, 아자디나프토실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조옥사디아졸 그룹, 벤조티아디아졸 그룹, 디벤조옥사실린 그룹, 디벤조티아실린 그룹, 디벤조디하이드로아자실린 그룹, 디벤조디하이드로디실린 그룹, 디벤조디하이드로실린 그룹, 디벤조디옥신 그룹, 디벤조옥사티인 그룹, 디벤조옥사진 그룹, 디벤조피란 그룹, 디벤조디티인 그룹, 디벤조티아진 그룹, 디벤조티오피란 그룹, 디벤조시클로헥사디엔 그룹, 디벤조디하이드로피리딘 그룹 또는 디벤조디하이드로피라진 그룹;
일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2 중 L11 내지 L13 및 L21 내지 L23은 서로 독립적으로,
단일 결합; 또는
하기 화학식 3-1 내지 3-15 중 하나로 표시된 그룹;
일 수 있다:
Figure pat00005
Figure pat00006
상기 화학식 3-1 내지 3-15 중,
R1a에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
c4는 0 내지 4의 정수이고,
c6은 0 내지 6의 정수이고,
c8은 0 내지 8의 정수이고,
* 및 *' 각각은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 1-2 및 2-2 중 L11, L12, L21 및 L22 각각은 단일 결합일 수 있다.
상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2 중 a11 내지 a13 및 a21 내지 a23은 각각 L11 내지 L13 및 L21 내지 L23의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수(예를 들면, 1, 2 또는 3)일 수 있다. 상기 a11이 2 이상일 경우 2 이상의 L11은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 a12가 2 이상일 경우 2 이상의 L12는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 a13이 2 이상일 경우 2 이상의 L13은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 a21이 2 이상일 경우 2 이상의 L21은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 a22가 2 이상일 경우 2 이상의 L22는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 a23이 2 이상일 경우 2 이상의 L23은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2 중 Ar11 내지 Ar13 및 Ar21 내지 Ar23은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R1a로 치환 또는 비치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 안트라센 그룹, 페난트렌 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 피롤 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 실롤 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 인돌 그룹, 인덴 그룹, 벤조실롤 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 나프토벤조실롤 그룹, 디나프토퓨란 그룹, 디나프토티오펜 그룹, 디벤조카바졸 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 디나프토실롤 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자인돌 그룹, 아자인덴 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자나프토벤조퓨란 그룹, 아자나프토벤조티오펜 그룹, 아자벤조카바졸 그룹, 아자벤조플루오렌 그룹, 아자나프토벤조실롤 그룹, 아자디나프토퓨란 그룹, 아자디나프토티오펜 그룹, 아자디벤조카바졸 그룹, 아자디벤조플루오렌 그룹, 아자디나프토실롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조옥사디아졸 그룹, 벤조티아디아졸 그룹, 디벤조옥사실린 그룹, 디벤조티아실린 그룹, 디벤조디하이드로아자실린 그룹, 디벤조디하이드로디실린 그룹, 디벤조디하이드로실린 그룹, 디벤조디옥신 그룹, 디벤조옥사티인 그룹, 디벤조옥사진 그룹, 디벤조피란 그룹, 디벤조디티인 그룹, 디벤조티아진 그룹, 디벤조티오피란 그룹, 디벤조시클로헥사디엔 그룹, 디벤조디하이드로피리딘 그룹 또는 디벤조디하이드로피라진 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 A1 그룹은 하기 화학식 4-1 내지 4-12 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure pat00007
Figure pat00008
상기 화학식 4-1 내지 4-12 중,
X1 내지 X9는 서로 독립적으로, C 또는 N이되, X1 내지 X9 중 적어도 하나는 N이고,
X11은 O 또는 S이고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 4-1 내지 4-12로 표시된 그룹은 비치환되거나, 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 R1a로 치환될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 4-1 내지 4-12 중 X1 내지 X9 중 하나는 N이고, 나머지는 C일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 A1 그룹은 상기 화학식 4-1 내지 4-4 중 하나로 표시된 그룹이되, X1 내지 X7 및 X9는 C이고, X8은 N일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 A1 그룹은 상기 화학식 4-5 내지 4-8 중 하나로 표시된 그룹이되, X1 내지 X3 및 X5 내지 X9는 C이고, X4는 N일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 A2 그룹은 하기 화학식 5-1 내지 5-41 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 화학식 5-1 내지 5-41 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 5-1 내지 5-41로 표시된 그룹은 비치환되거나, 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 R1a로 치환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1호스트는 상기 화학식 1-1로 표시된 화합물일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1-1 중 Ar11과 Ar12는 서로 상이할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1-1 중, *-(L11)a11-Ar11로 표시된 그룹과 *-(L12)a12-Ar12로 표시된 그룹은 서로 상이할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 1-1 중, Ar11은 상술한 바와 같은 A1 그룹이고, Ar12는 하기 화학식 6-1 내지 6-6 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure pat00011
상기 화학식 6-1 내지 6-6 중,
R1a에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
d5는 0 내지 5의 정수이고,
d7은 0 내지 7의 정수이고,
d9은 0 내지 9의 정수이고,
* 및 *' 각각은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2호스트는 상기 화학식 2-1로 표시된 화합물일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2-1 중 Ar21과 Ar22는 서로 동일할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 2-1 중, *-(L21)a21-Ar21로 표시된 그룹과 *-(L22)a22-Ar22로 표시된 그룹은 서로 동일할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 2-1 중, Ar21 및 Ar22 각각은 상술한 바와 같은 A2 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 R1a, R11 내지 R13 및 R21 내지 R23은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), -P(=O)(Q31)(Q32), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 또는 아자디벤조실롤일기; 또는
-Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2);
이고,
Q1 내지 Q3 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 또는 -CD2CDH2; 또는
중수소, C1-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피라지닐기 또는 트리아지닐기;
일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 R1a, R11 내지 R13 및 R21 내지 R23은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, 시아노기, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 시아노기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된, C1-C20알킬기 또는 C1-C20알콕시기; 또는
중수소, -F, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 시아노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, C1-C10알킬페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 또는 크라이세닐기;
일 수 있다.
상기 b11, b12, b21 및 b22 각각은 R11, R12, R21 및 R22의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수(예를 들면, 0 또는 1)일 수 있다. 상기 b11이 2 이상일 경우 2 이상의 R11은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b12가 2 이상일 경우 2 이상의 R12는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b21이 2 이상일 경우 2 이상의 R21은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b22가 2 이상일 경우 2 이상의 R22는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 b13 및 b23 각각은 R13 및 R23의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수(예를 들면, 0 또는 1)일 수 있다. 상기 b13이 2 이상일 경우 2 이상의 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 b23이 2 이상일 경우 2 이상의 R23은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된 화합물은 하기 화합물 A1(1) 내지 A1(44) 중 하나일 수 있다:
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
또 다른 예로서, 상기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시된 화합물은 하기 화합물 A2(1) 내지 A2(15) 중 하나일 수 있다:
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 제1발광 물질 및 상기 제2발광 물질 각각은 청색 발광 물질일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1발광 물질 및 상기 제2발광 물질 각각은 형광 물질(예를 들면, 순간(prompt) 형광 물질 및/또는 지연(delayed) 형광 물질 등)일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1발광 물질 및 상기 제2발광 물질 각각은 이리듐을 비포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 전이 금속을 비포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질은 서로 동일할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 아미노기-함유 화합물일 수 있다.
상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질에 대한 구체적인 화학식은 후술하는 바를 참조한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층(133)으로부터 청색광이 방출될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 각각으로부터 청색광이 방출될 수 있다. 상기 청색광은 390nm 내지 500nm, 410nm 내지 490nm, 430nm 내지 480nm, 440nm 내지 475nm 또는 455nm 내지 470nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 청색광은 0.03 내지 0.07, 예를 들면, 0.04 내지 0.06의 범위의 CIE y 좌표(CIE_y)를 갖는 청색광일 수 있다.
상기 정공 수송 영역(131)은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층, 전자 포집층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(131)은 전자 포집층을 포함하고, 상기 전자 포집층은 상기 제1발광층(133-1)과 직접 접촉(directly contact)할 수 있다.
상기 전자 포집층은 전자 포집 물질(electron scavenger material)을 포함할 수 있다.
상기 전자 포집층에 포함된 전자 포집 물질은, 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2)으로 주입된 전자 중 일부가 정공 수송 영역(131)으로 유출(leakage)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이로써, 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2)으로 주입된 대부분의 전자가 TTF 현상에 활용될 수 있고, 정공 수송 영역(131)으로의 전자 유출로 인한 열화가 방지되어, 상기 발광 소자(10)의 발광 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨은 상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨보다 작을 수 있다.
상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값이다.
예를 들어, 상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨은 -1.80eV 내지 -1.50eV, 예를 들면, -1.75eV 내지 -1.65eV일 수 있다.
상기 전자 포집 물질은 안트라센-함유 화합물일 수 있다. 상기 전자 포집 물질으로서 안트라센-함유 화합물을 사용함으로써, 상기 전자 포집 물질이 추가적인 엑시톤 형성에 기여할 수 있으므로, 발광 소자(10)의 발광 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
상기 전자 포집 물질과 상기 제1호스트는 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 포집 물질은 상기 화학식 1-1, 1-2, 2-1 또는 2-2로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 전자 포집 물질은 하기 화합물 A1(6)일 수 있다. 또는, 하기 화합물 A3(1) 내지 A3(13) 중 하나일 수 있다:
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
상기 전자 포집층은 정공 수송 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 포집층은 정공 수송 물질과 상기 전자 포집 물질을 공증착함으로써, 형성할 수 있다. 상기 정공 수송 물질에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
상기 전자 포집층 중 전자 포집 물질의 중량은 상기 전자 포집층 100중량부당 0.1중량부 내지 10중량부이다. 한편, 상기 전자 포집층의 두께는 2nm 내지 20nm, 예를 들면, 3nm 내지 10nm일 수 있다. 상기 전자 포집 물질의 중량 및 상기 전자 포집층의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 정공 수송 영역(131)의 정공 수송 능력 저하없이, 발광층(133)으로부터의 전자 유출이 효과적으로 방지될 수 있다.
도 2에 대한 설명
도 2의 발광 소자(20)에는, 도 1의 발광 소자(10) 대비, 발광층(133)과 제2전극(150) 사이에 전자 수송 영역(135)이 추가로 배치되어 있다.
상기 전자 수송 영역(135)은 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(135)은 정공 저지층을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 저지층은 상기 제2발광층(133-2)과 직접 접촉(directly contact)할 수 있다.
상기 정공 저지층은 정공 저지 물질을 포함할 수 있다.
상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값이 0.15eV 이하일 수 있다. 이로써, 발광층(133)으로의 전자 주입이 보다 효과적으로 이루어져, 발광 소자(20)의 발광 효율 및 수명이 향상될 수 있다.
상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨은 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 클 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨은 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작을 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨은 -2.30eV 내지 -2.01eV, 예를 들면, -2.16eV 내지 -2.10eV일 수 있다.
상기 정공 저지 물질은 상술한 바와 같은 LUMO 에너지 레벨 관계를 만족하는 임의의 물질 중에서 선택될 수 있다.
도 3에 대한 설명
도 3은, 일 구현예를 따르는 상기 전자 포집 물질, 제1호스트, 제2호스트 및 정공 저지 물질의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨을 나타낸 다이어그램이다.
상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2))은 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H1))보다 작을 수 있다.
상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2))과 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H1)) 차이의 절대값(△L1)은 0.3eV 이하, 0.001eV 내지 0.3eV, 0.01eV 내지 0.3eV, 0.05eV 내지 0.3eV, 0.1eV 내지 0.3eV, 0.001eV 내지 0.25eV, 0.01eV 내지 0.25eV, 0.05eV 내지 0.25eV, 또는 0.1eV 내지 0.25eV일 수 있다.
상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H1))은 상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(ES))보다 작을 수 있다.
상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2))는 상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HB))보다 작을 수 있다.
상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HB))과 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2)) 차이의 절대값(△L2)은 0.15eV 이하일 수 있다.
도 3에 따르면, 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(ES)) > 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H1)) > 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HB)) > 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2))의 관계를 만족할 수 있다.
또한, 도 3에 전자 포집 물질의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(ES)) > 제1호스트의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(H1)) > 제2호스트의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(H2)) > 정공 저지 물질의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(HB))의 관계를 만족할 수 있다.
도 4에 대한 설명
도 4의 다이어그램은, 상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HB))이 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2))보다 작다는 점을 제외하고는, 상기 도 3의 다이어그램과 동일하다.
따라서, 도 4에 따르면, 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(ES)) > 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H1)) > 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(H2)) > 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HB))의 관계를 만족할 수 있다.
도 5에 대한 설명
상기 도 1 내지 4에서 설명된 바와 같은, a) 정공 수송 물질과 전자 포집 물질을 포함한 전자 포집층, b) 제1호스트와 제1발광 물질을 포함한 제1발광층(133-1), c) 제2호스트 및 제2발광 물질을 포함한 제2발광층(133-2) 및 d) 정공 저지 물질을 포함한 정공 저지층의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨 관계의 일 구현예를 도시하면 도 5와 같다.
도 5에 따르면, 전자 포집층의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(ELS)) > 제1발광층(133-1)의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(EML1)) > 제2발광층(133-2)의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(EML2)) > 정공 저지층의 LUMO 에너지 레벨(LUMO(HBL))의 관계를 만족할 수 있다.
또한, 전자 포집층의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(ELS)) > 제1발광층(133-1)의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(EML1)) > 제2발광층(133-2)의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(EML2)) > 정공 저지층의 HOMO 에너지 레벨(HOMO(HBL))의 관계를 만족할 수 있다.
상기 발광 소자(10, 20)는 제1전극(110)의 외측 또는 제2전극(150)의 외측에 배치된 캡핑층을 포함할 수 있다 (도 1 및 2에는 미도시됨).
예를 들어, 상기 발광 소자(10, 20)는 제1전극(110)의 외측에 배치된 제1캡핑층 및 제2전극(150)의 외측에 배치된 제2캡핑층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 제1캡핑층 및/또는 제2캡핑층에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
본 명세서 중 "중간층(130)"은 상기 발광 소자(10, 20) 중 제1전극(110)과 제2전극(150) 사이에 배치된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 발광 소자(10, 20)를 포함한 전자 장치가 제공된다. 상기 전자 장치는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 장치는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 발광 소자(10, 20)의 제1전극(110)은 상기 소스 전극 또는 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 상기 전자 장치는, 컬러 필터, 색변환층, 터치스크린층, 편광층, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 장치에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
[제1전극(110)]
도 1 및 2의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(150)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또는, 상기 기판은 가요성 기판일 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 또는 이의 임의의 조합과 같이, 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 상기 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 제1전극용 물질로서, 정공 주입이 용이한 고일함수 물질을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
[중간층(130) 중 정공 수송 영역(131)]
도 1 및 2의 정공 수송 영역(131)은, 예를 들어, 상기 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 포집층의 다층 구조를 가질 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 상기 정공 수송 영역(131)은 상기 제1발광층(133-1)과 직접 접촉한 전자 포집층을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역(131)은, 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)과 같은 정공 수송 물질을 포함할 수 있다:
<화학식 201>
Figure pat00030
<화학식 202>
Figure pat00031
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중 하나이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
R201과 R202는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)을 형성할 수 있고(예를 들면, 하기 화합물 HT16 등을 참조함),
R203과 R204는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
na1은 1 내지 4의 정수 중 하나일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 하기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00032
상기 화학식 CY201 내지 CY217 중, R10b 및 R10c에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R10a에 대한 설명을 참조하고, 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, C3-C20카보시클릭 그룹, 또는 C1-C20헤테로시클릭 그룹이고, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 적어도 하나의 수소는 본 명세서에 기재된 바와 같은 R10a로 치환 또는 비치환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹, 또는 안트라센 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나 및 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 각각 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 중 xa1은 1이고, R201은 상기 화학식 CY201 내지 CY203 중 하나로 표시된 그룹이고, xa2는 0이고, R202는 상기 화학식 CY204 내지 CY207 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함하고, 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(131)은 하기 화합물 HT1 내지 HT46 중 하나, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), 4P-NPD, TNPA, Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
상기 정공 수송 영역(131)의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(131)이 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(131), 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층(133)에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역(131)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역(131) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산(예를 들면, 전하-생성 물질로 이루어진(consist of) 단일층 형태)되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
예를 들어, 상기 p-도펀트의 LUMO 에너지 레벨은 -3.5eV 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 시아노기-함유 화합물, 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 퀴논 유도체의 예는, TCNQ, F4TCNQ (또는, F4-TCNQ) 등을 포함할 수 있다.
상기 시아노기-함유 화합물의 예는 HAT-CN, 하기 화학식 221로 표시된 화합물 등을 포함할 수 있다.
Figure pat00044
<화학식 221>
Figure pat00045
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기; -F; -Cl; -Br; -I; 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된 C1-C20알킬기; 또는 이의 임의의 조합;으로 치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물 중, 원소 EL1은 금속, 준금속, 또는 이의 조합이고, 원소 EL2는 비금속, 준금속, 또는 이의 조합일 수 있다.
상기 금속의 예는, 알칼리 금속(예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 등); 알칼리 토금속(예를 들면, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등); 전이 금속(예를 들면, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등); 전이후 금속(예를 들면, 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn) 등); 란타나이드 금속(예를 들면, 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu) 등); 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속의 예는, 실리콘(Si), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te) 등을 포함할 수 있다.
상기 비금속의 예는, 산소(O), 할로겐(예를 들면, F, Cl, Br, I 등) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물은, 금속 산화물, 금속 할로겐화물(예를 들면, 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 금속 요오드화물 등), 준금속 할로겐화물(예를 들면, 준금속 불화물, 준금속 염화물, 준금속 브롬화물, 준금속 요오드화물 등), 금속 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물의 예는, 텅스텐 옥사이드(예를 들면, WO, W2O3, WO2, WO3, W2O5 등), 바나듐 옥사이드(예를 들면, VO, V2O3, VO2, V2O5 등), 몰리브덴 옥사이드(MoO, Mo2O3, MoO2, MoO3, Mo2O5 등), 레늄 옥사이드(예를 들면, ReO3 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 할로겐화물의 예는, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물, 전이 금속 할로겐화물, 전이후 금속 할로겐화물, 란타나이드 금속 할로겐화물 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 할로겐화물의 예는, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, LiI, NaI, KI, RbI, CsI 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 토금속 할로겐화물의 예는, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, BeCl2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, BeBr2, MgBr2, CaBr2, SrBr2, BaBr2, BeI2, MgI2, CaI2, SrI2, BaI2 등을 포함할 수 있다.
상기 전이 금속 할로겐화물의 예는, 티타늄 할로겐화물(예를 들면, TiF4, TiCl4, TiBr4, TiI4 등), 지르코늄 할로겐화물(예를 들면, ZrF4, ZrCl4, ZrBr4, ZrI4 등), 하프늄 할로겐화물(예를 들면, HfF4, HfCl4, HfBr4, HfI4 등), 바나듐 할로겐화물(예를 들면, VF3, VCl3, VBr3, VI3 등), 니오브 할로겐화물(예를 들면, NbF3, NbCl3, NbBr3, NbI3 등), 탄탈 할로겐화물(예를 들면, TaF3, TaCl3, TaBr3, TaI3 등), 크롬 할로겐화물(예를 들면, CrF3, CrCl3, CrBr3, CrI3 등), 몰리브덴 할로겐화물(예를 들면, MoF3, MoCl3, MoBr3, MoI3 등), 텅스텐 할로겐화물(예를 들면, WF3, WCl3, WBr3, WI3 등), 망간 할로겐화물(예를 들면, MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2 등), 테크네튬 할로겐화물(예를 들면, TcF2, TcCl2, TcBr2, TcI2 등), 레늄 할로겐화물(예를 들면, ReF2, ReCl2, ReBr2, ReI2 등), 철 할로겐화물(예를 들면, FeF2, FeCl2, FeBr2, FeI2 등), 루테늄 할로겐화물(예를 들면, RuF2, RuCl2, RuBr2, RuI2 등), 오스뮴 할로겐화물(예를 들면, OsF2, OsCl2, OsBr2, OsI2 등), 코발트 할로겐화물(예를 들면, CoF2, CoCl2, CoBr2, CoI2 등), 로듐 할로겐화물(예를 들면, RhF2, RhCl2, RhBr2, RhI2 등), 이리듐 할로겐화물(예를 들면, IrF2, IrCl2, IrBr2, IrI2 등), 니켈 할로겐화물(예를 들면, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2 등), 팔라듐 할로겐화물(예를 들면, PdF2, PdCl2, PdBr2, PdI2 등), 백금 할로겐화물(예를 들면, PtF2, PtCl2, PtBr2, PtI2 등), 구리 할로겐화물(예를 들면, CuF, CuCl, CuBr, CuI 등), 은 할로겐화물(예를 들면, AgF, AgCl, AgBr, AgI 등), 금 할로겐화물(예를 들면, AuF, AuCl, AuBr, AuI 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 전이후 금속 할로겐화물의 예는, 아연 할로겐화물(예를 들면, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2 등), 인듐 할로겐화물(예를 들면, InI3 등), 주석 할로겐화물(예를 들면, SnI2 등), 등을 포함할 수 있다.
상기 란타나이드 금속 할로겐화물의 예는, YbF, YbF2, YbF3, SmF3, YbCl, YbCl2, YbCl3 SmCl3, YbBr, YbBr2, YbBr3 SmBr3, YbI, YbI2, YbI3, SmI3 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속 할로겐화물의 예는, 안티모니 할로겐화물(예를 들면, SbCl5 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 텔루라이드의 예는, 알칼리 금속 텔루라이드(예를 들면, Li2Te, Na2Te, K2Te, Rb2Te, Cs2Te 등), 알칼리 토금속 텔루라이드(예를 들면, BeTe, MgTe, CaTe, SrTe, BaTe 등), 전이 금속 텔루라이드(예를 들면, TiTe2, ZrTe2, HfTe2, V2Te3, Nb2Te3, Ta2Te3, Cr2Te3, Mo2Te3, W2Te3, MnTe, TcTe, ReTe, FeTe, RuTe, OsTe, CoTe, RhTe, IrTe, NiTe, PdTe, PtTe, Cu2Te, CuTe, Ag2Te, AgTe, Au2Te 등), 전이후 금속 텔루라이드(예를 들면, ZnTe 등), 란타나이드 금속 텔루라이드 (예를 들면, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe 등) 등을 포함할 수 있다.
[중간층(130) 중 발광층(133)]
상기 제1발광층(133-1) 중 제1발광 물질의 중량은, 제1호스트 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부일 수 있고, 상기 제2발광층(133-2) 중 제2발광 물질의 중량은, 제2호스트 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부일 수 있다.
상기 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 각각의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 제1발광층(133-1) 및 제2발광층(133-2) 각각의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
[발광층(133) 중 제1호스트 및 제2호스트]
제1발광층(133-1) 중 제1호스트 및 제2발광층(133-3) 중 제2호스트에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
[발광층(133) 중 제1발광 물질 및 제2발광 물질]
상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 아민 그룹-함유 화합물, 스티릴 그룹-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure pat00046
상기 화학식 501 중,
Ar501, L501 내지 L503, R501 및 R502은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 또는 3이고,
xd4는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 501 중 Ar501은 3개 이상의 모노시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 안트라센 그룹, 크라이센 그룹, 파이렌 그룹 등)을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 하기 화합물 FD1 내지 FD36 중 하나, DPVBi, DPAVBi, DFDPA 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
또는, 상기 제1발광 물질 및 제2발광 물질 각각은 지연 형광 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 지연 형광 물질은 지연 형광 방출 메커니즘에 의하여 지연 형광을 방출할 수 있는 임의의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 물질의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 지연 형광 물질의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이는 0eV 이상 및 0.5eV 이하일 수 있다. 상기 지연 형광 물질의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 지연 형광 물질의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 지연 형광 물질 중 삼중항 상태에서 일중항 상태로의 역에너지 이동(up-conversion)이 효과적으로 이루어져, 상기 발광 소자(10, 20)의 발광 효율 등이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 지연 형광 물질은, i) 적어도 하나의 전자 도너(예를 들면, 카바졸 그룹과 같은 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group) 등) 및 적어도 하나의 전자 억셉터(예를 들면, 설폭사이드 그룹, 시아노 그룹, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group) 등)를 포함한 물질, ii) 붕소(B)를 공유하면서 축합된 2 이상의 시클릭 그룹을 포함한 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 포함한 물질 등을 포함할 수 있다.
상기 지연 형광 물질의 예는, 하기 화합물 DF1 내지 DF9 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00055
Figure pat00056
[중간층(130) 중 전자 수송 영역(135)]
상기 전자 수송 영역(135)은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(135)은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(135)은, 발광층(133)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(135)(예를 들면, 상기 전자 수송 영역(135) 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, 적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)을 포함한 금속-비함유 (metal-free) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역(135)은, 하기 화학식 601로 표시된 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601, 및 L601은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
xe1는 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
R601은, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601), 또는 -P(=O)(Q601)(Q602)이고,
상기 Q601 내지 Q603에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xe21는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
상기 Ar601, L601 및 R601 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 중 xe11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar601은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 601 중 Ar601은 치환 또는 비치환된 안트라센 그룹일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 전자 수송 영역(135)은 하기 화학식 601-1로 표시된 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 601-1>
Figure pat00057
상기 화학식 601-1 중,
X614는 N 또는 C(R614)이고, X615는 N 또는 C(R615)이고, X616은 N 또는 C(R616)이고, X614 내지 X616 중 적어도 하나는 N이고,
L611 내지 L613에 대한 설명은 각각 상기 L601에 대한 설명을 참조하고,
xe611 내지 xe613에 대한 설명은 각각 상기 xe1에 대한 설명을 참조하고,
R611 내지 R613에 대한 설명은 각각 상기 R601에 대한 설명을 참조하고,
R614 내지 R616은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 및 601-1 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 전자 수송 영역(135)은 하기 화합물 ET1 내지 ET45 중 하나, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ, NTAZ, TNPT, B3PyPTZ, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
상기 전자 수송 영역(135)의 두께는 약 160Å 내지 약 5000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 전자 수송 영역(135)이 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å이고, 상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 및/또는 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(135)(예를 들면, 상기 전자 수송 영역(135) 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 또는 Cs 이온일 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 또는 Ba 이온일 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다:
Figure pat00066
상기 전자 수송 영역(135)은, 제2전극(150)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(150)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물 및 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속 각각의, 산화물, 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등), 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물, LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속-함유 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임), BaxCa1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속-함유 화합물은, YbF3, ScF3, Sc2O3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3, 또는 이의 임의의 조함을 포함할 수 있다. 또는, 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 란타나이드 금속 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 란타나이드 금속 텔루라이드의 예는, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, SmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe, La2Te3, Ce2Te3, Pr2Te3, Nd2Te3, Pm2Te3, Sm2Te3, Eu2Te3, Gd2Te3, Tb2Te3, Dy2Te3, Ho2Te3, Er2Te3, Tm2Te3, Yb2Te3, Lu2Te3 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, i) 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 이온 중 하나 및 ii) 상기 금속 이온과 결합한 리간드로서, 예를 들면, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시페닐옥사디아졸, 히드록시페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 유기물(예를 들면, 상기 화학식 601로 표시된 화합물)을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 주입층은 i) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물)로 이루어지거나(consist of), ii) a) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물); 및 b) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이의 임의의 조합;으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입층은, KI:Yb 공증착층, RbI:Yb 공증착층 등일 수 있다.
상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합은 상기 유기물을 포함한 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
[제2전극(150)]
상술한 바와 같은 중간층(130) 상부에는 제2전극(150)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(150)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(150)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(150)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀(Yb), 은-이터븀(Ag-Yb), ITO, IZO, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제2전극(150)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(150)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
[캡핑층]
제1전극(110)의 외측에는 제1캡핑층이 배치되거나, 및/또는 제2전극(150)의 외측에는 제2캡핑층이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광 소자(10, 20)는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)이 차례로 적층된 구조, 제1전극(110), 중간층(130), 제2전극(150) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조 또는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(130), 제2전극(150) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(10, 20)의 중간층(130) 중 발광층(133)에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 발광 소자(10, 20)의 중간층(130) 중 발광층(133)에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제2전극(150) 및 제2캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 보강 간섭의 원리에 의하여 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이로써, 상기 발광 소자(10, 20)의 광추출 효율이 증가되어, 상기 발광 소자(10, 20)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 각각은, 1.6 이상의 굴절율(at 589nm)을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 서로 독립적으로, 유기물을 포함한 유기 캡핑층, 무기물을 포함한 무기 캡핑층, 또는 유기물 및 무기물을 포함한 유-무기 복합 캡핑층일 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물, 아민 그룹-함유 화합물, 포르핀 유도체 (porphine derivatives), 프탈로시아닌 유도체 (phthalocyanine derivatives), 나프탈로시아닌 유도체 (naphthalocyanine derivatives), 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물 및 아민 그룹-함유 화합물은, 선택적으로, O, N, S, Se, Si, F, Cl, Br, I, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 치환기로 치환될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 아민 그룹-함유 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 201로 표시된 화합물, 상기 화학식 202로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화합물 HT28 내지 HT33 중 하나, 하기 화합물 CP1 내지 CP6 중 하나, β-NPB 또는 이의 임의의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00067
Figure pat00068
[전자 장치]
상기 발광 소자(10, 20)는 각종 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(10, 20)를 포함한 전자 장치는, 발광 장치, 인증 장치 등일 수 있다.
상기 전자 장치(예를 들면, 발광 장치)는, 상기 발광 소자(10, 20) 외에, i) 컬러 필터, ii) 색변환층, 또는 iii) 컬러 필터 및 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층은 발광 소자(10, 20)로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(10, 20)로부터 방출되는 광은 청색광일 수 있다. 상기 발광 소자(10, 20)에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 일 구현예에 따르면, 상기 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 제1기판을 포함할 수 있다. 상기 제1기판은 복수의 부화소 영역을 포함하고, 상기 컬러 필터는 상기 복수의 부화소 영역 각각에 대응하는 복수의 컬러 필터 영역을 포함하고, 상기 색변환층은 상기 복수의 부화소 영역 각각에 대응하는 복수의 색변환 영역을 포함할 수 있다.
상기 복수의 부화소 영역 사이에 화소 정의막이 배치되어 각각의 부화소 영역이 정의된다.
상기 컬러 필터는 복수의 컬러 필터 영역 및 복수의 컬러 필터 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 색변환층은 복수의 색변환 영역 및 복수의 색변환 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은, 제1색광을 방출하는 제1영역; 제2색광을 방출하는 제2영역; 및/또는 제3색광을 방출하는 제3영역을 포함하고, 상기 제1색광, 상기 제2색광 및/또는 상기 제3색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1색광은 적색광이고, 상기 제2색광은 녹색광이고, 상기 제3색광은 청색광일 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은 양자점을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1영역은 적색 양자점을 포함하고, 상기 제2영역은 녹색 양자점을 포함하고, 상기 제3영역은 양자점을 포함하지 않을 수 있다. 양자점에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 제1영역, 상기 제2영역 및/또는 상기 제3영역은 각각 산란체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자(10, 20)는 제1광을 방출하고, 상기 제1영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제1-1색광을 방출하고, 상기 제2영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제2-1색광을 방출하고, 상기 제3영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제3-1색광을 방출할 수 있다. 이 때, 상기 제1-1색광, 상기 제2-1색광 및 상기 제3-1색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1광은 청색광일 수 있고, 상기 제1-1색광은 적색광일 수 있고, 상기 제2-1색광은 녹색광일 수 있고, 상기 제3-1색광은 청색광일 수 있다.
상기 전자 장치는, 상술한 바와 같은 발광 소자(10, 20) 외에 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 상기 발광 소자(10, 20)의 제1전극(110) 및 제2전극(150) 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 발광 소자(10, 20)를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층과 상기 발광 소자(10, 20) 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자(10, 20)로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자(10, 20)로 외기 및 수분이 침투하는 것을 차단한다. 상기 밀봉부는 투명한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함하는 밀봉 기판일 수 있다. 상기 밀봉부는 유기층 및/또는 무기층을 1층 이상 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 상기 밀봉부가 박막 봉지층일 경우, 상기 전자 장치는 플렉시블할 수 있다.
상기 밀봉부 상에는, 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층 외에, 상기 전자 장치의 용도에 따라 다양한 기능층이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기능층의 예는, 터치스크린층, 편광층, 등을 포함할 수 있다. 상기 터치스크린층은, 감압식 터치스크린층, 정전식 터치스크린층 또는 적외선식 터치스크린층일 수 있다. 상기 인증 장치는, 예를 들면, 생체(예를 들어, 손가락 끝, 눈동자 등)의 생체 정보를 이용하여 개인을 인증하는 생체 인증 장치일 수 있다.
상기 인증 장치는 상술한 바와 같은 발광 소자(10, 20) 외에 생체 정보 수집 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 각종 디스플레이, 광원, 조명, 퍼스널 컴퓨터(예를 들면, 모바일형 퍼스널 컴퓨터), 휴대 전화, 디지털 사진기, 전자 수첩, 전자 사전, 전자 게임기, 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 맥박 계측 장치, 맥파 계측 장치, 심전표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 프로젝터 등으로 응용될 수 있다.
[도 6 및 7에 대한 설명]
도 6은 본 발명의 일 구현예를 따르는 전자 장치의 일예인 발광 장치의 단면도이다.
도 6의 발광 장치는 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 소자 및 발광 소자를 밀봉하는 봉지부(300)를 포함한다.
상기 기판(100)은 가요성 기판, 유리 기판, 또는 금속 기판일 수 있다. 상기 기판(100) 상에는 버퍼층(210)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(210)은 기판(100)을 통한 불순물의 침투를 방지하며 기판(100) 상부에 평탄한 면을 제공하는 역할을 할 수 있다.
상기 버퍼층(210) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(220), 게이트 전극(240), 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)을 포함할 수 있다.
상기 활성층(220)은 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기 반도체, 유기 반도체 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있으며, 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함한다.
상기 활성층(220)의 상부에는 활성층(220)과 게이트 전극(240)을 절연하기 위한 게이트 절연막(230)이 배치될 수 있고, 게이트 절연막(230) 상부에는 게이트 전극(240)이 배치될 수 있다.
상기 게이트 전극(240)의 상부에는 층간 절연막(250)이 배치될 수 있다. 상기 층간 절연막(250)은 게이트 전극(240)과 소스 전극(260) 사이 및 게이트 전극(240)과 드레인 전극(270) 사이에 배치되어 이들을 절연하는 역할을 한다.
상기 층간 절연막(250) 상에는 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)이 배치될 수 있다. 층간 절연막(250) 및 게이트 절연막(230)은 활성층(220)의 소스 영역 및 드레인 영역이 노출하도록 형성될 수 있고, 이러한 활성층(220)의 노출된 소스 영역 및 드레인 영역과 접하도록 소스 전극(260) 및 드레인 전극(270)이 배치될 수 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터(TFT)는 발광 소자에 전기적으로 연결되어 발광 소자를 구동시킬 수 있으며, 패시베이션층(280)으로 덮여 보호된다. 패시베이션층(280)은 무기 절연막, 유기 절연막, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 패시베이션층(280) 상에는 발광 소자가 구비된다. 상기 발광 소자는 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)을 포함한다.
상기 제1전극(110)은 패시베이션층(280) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(280)은 드레인 전극(270)의 전체를 덮지 않고 소정의 영역을 노출하도록 배치될 수 있고, 노출된 드레인 전극(270)과 연결되도록 제1전극(110)이 배치될 수 있다.
상기 제1전극(110) 상에 절연물을 포함한 화소 정의막(290)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(290)은 제1전극(110)의 소정 영역을 노출하며, 노출된 영역에 중간층(130)이 형성될 수 있다. 화소 정의막(290)은 폴리이미드 또는 폴리아크릴 계열의 유기막일 수 있다. 도 6에 미도시되어 있으나, 중간층(130) 중 일부 이상의 층은 화소 정의막(290) 상부에까지 연장되어 공통층의 형태로 배치될 수 있다.
상기 중간층(130) 상에는 제2전극(150)이 배치되고, 제2전극(150) 상에는 캡핑층(170)이 추가로 형성될 수 있다. 캡핑층(170)은 제2전극(150)을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 캡핑층(170) 상에는 봉지부(300)가 배치될 수 있다. 봉지부(300)는 발광 소자 상에 배치되어 수분이나 산소로부터 발광 소자를 보호하는 역할을 할 수 있다. 봉지부(300)는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 무기막, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 헥사메틸디실록산, 아크릴계 수지(예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산 등), 에폭시계 수지(예를 들면, AGE(aliphatic glycidyl ether) 등) 또는 이의 임의의 조합을 포함한 유기막, 또는 무기막과 유기막의 조합을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 구현예를 따르는 전자 장치의 일예인 발광 장치의 단면도이다.
도 7의 발광 장치는, 봉지부(300) 상부에 차광 패턴(500) 및 기능성 영역(400)이 추가로 배치되어 있다는 점을 제외하고는, 도 6의 발광 장치와 동일한 발광 장치이다. 상기 기능성 영역(400)은, i) 컬러 필터 영역, ii) 색변환 영역, 또는 iii) 컬러 필터 영역와 색변환 영역의 조합일 수 있다.
[제조 방법]
상기 정공 수송 영역(131)에 포함된 각 층, 발광층(133) 및 전자 수송 영역(135)에 포함된 각 층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역(131)에 포함된 각 층, 발광층(133) 및 전자 수송 영역(135)에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
[용어의 정의]
본 명세서 중 C3-C60카보시클릭 그룹은 고리-형성 원자로서 탄소로만 이루어진 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로시클릭 그룹은, 탄소 외에, 고리-형성 원자로서 헤테로 원자를 더 포함한 탄소수 1 내지 60의 시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 각각은, 1개의 고리로 이루어진 모노시클릭 그룹 또는 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있는 폴리시클릭 그룹일 수 있다. 예를 들어, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 고리-형성 원자수는 3 내지 61개일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹은 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 모두를 포함한다.
본 명세서 중 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 비포함한 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 포함한 탄소수 1 내지 60의 헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어,
상기 C3-C60카보시클릭 그룹은, i) 그룹 T1 또는 ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 시클로펜타디엔 그룹, 아다만탄 그룹, 노르보르난 그룹, 벤젠 그룹, 펜탈렌 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 헵탈렌 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 인데노페난트렌 그룹, 또는 인데노안트라센 그룹)일 수 있고,
상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 i) 그룹 T2, ii) 2 이상의 그룹 T2가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 iii) 1 이상의 그룹 T2와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T1, ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 그룹 T3, iv) 2 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T3와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 상기 C3-C60카보시클릭 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T4, ii) 2 이상의 그룹 T4가 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iv) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T4, 1 이상의 그룹 T1 및 1 이상의 그룹 T3가이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 그룹 T1은, 시클로프로판 그룹, 시클로부탄 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로부텐 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헥사디엔 그룹, 시클로헵텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르난(norbornane) (또는, 비시클로[2.2.1]헵탄 (bicyclo[2.2.1]heptane)) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 비시클로[1.1.1]펜탄 (bicyclo[1.1.1]pentane) 그룹, 비시클로[2.1.1]헥산 (bicyclo[2.1.1]hexane) 그룹, 비시클로[2.2.2]옥탄 그룹, 또는 벤젠 그룹이고,
상기 그룹 T2는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 테트라진 그룹, 피롤리딘 그룹, 이미다졸리딘 그룹, 디히드로피롤 그룹, 피페리딘 그룹, 테트라히드로피리딘 그룹, 디히드로피리딘 그룹, 헥사히드로피리미딘 그룹, 테트라히드로피리미딘 그룹, 디히드로피리미딘 그룹, 피페라진 그룹, 테트라히드로피라진 그룹, 디히드로피라진 그룹, 테트라히드로피리다진 그룹, 또는 디히드로피리다진 그룹이고,
상기 그룹 T3는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 또는 보롤(borole) 그룹이고,
상기 그룹 T4는, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹 또는 테트라진 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이란 용어는, 당해 용어가 사용된 화학식의 구조에 따라, 임의의 시클릭 그룹에 축합되어 있는 그룹, 1가 그룹 또는 다가 그룹(예를 들면, 2가 그룹, 3가 그룹, 4가 그룹 등)일 수 있다. 예를 들어, "벤젠 그룹"은 벤조 그룹, 페닐기, 페닐렌기 등일 수 있는데, 이는 "벤젠 그룹"이 포함된 화학식의 구조에 따라, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이다.
예를 들어, 1가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있고, 2가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-이소펜틸기, n-헥실기, 이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, n-헵틸기, 이소헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, n-노닐기, 이소노닐기, sec-노닐기, tert-노닐기, n-데실기, 이소데실기, sec-데실기, tert-데실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에티닐기, 프로피닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl)(또는, 비시클로[2.2.1]헵틸기(bicyclo[2.2.1]heptyl)), 비시클로[1.1.1]펜틸기(bicyclo[1.1.1]pentyl), 비시클로[2.1.1]헥실기(bicyclo[2.1.1]hexyl), 비시클로[2.2.2]옥틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 펜탈레닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헵탈레닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트롤리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기 등이 포함된다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 인데닐기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 인데노페난트레닐기, 인데노안트라세닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 원자 외에 적어도 하나의 헤테로 원자를 더 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 벤조인돌일기, 나프토인돌일기, 이소인돌일기, 벤조이소인돌일기, 나프토이소인돌일기, 벤조실롤일기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 카바졸일기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 아자카바졸일기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기, 아자디벤조티오페닐기, 아자디벤조퓨라닐기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사디아졸일기, 티아디아졸일기, 벤조피라졸일기, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조옥사디아졸일기, 벤조티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조트리아지닐기, 이미다조피라지닐기, 이미다조피리다지닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 벤조인돌로카바졸일기, 벤조카바졸일기, 벤조나프토퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 벤조나프토실롤일기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조퓨로디벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 C7-C60아릴알킬기는 -A104A105(여기서, A104는 C1-C54알킬렌기이고, A105는 C6-C59아릴기임)를 가리키고, 본 명세서 중 C2-C60헤테로아릴알킬기는 -A106A107(여기서, A106은 C1-C59알킬렌기이고, A107은 C1-C59헤테로아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 "R10a"는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, C2-C60헤테로아릴알킬기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C7-C60아릴알킬기, 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기,; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
일 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; C1-C60알킬기; C2-C60알케닐기; C2-C60알키닐기; C1-C60알콕시기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹;C7-C60아릴알킬기; 또는 C2-C60헤테로아릴알킬기;일 수 있다.
본 명세서 중 헤테로 원자는, 탄소 원자를 제외한 임의의 원자를 의미한다. 상기 헤테로 원자의 예는, O, S, N, P, Si, B, Ge, Se, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서 중 제3열 전이 금속(third-row transition metal)은 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 금(Au) 등을 포함한다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 또는 모이어티 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 합성예 중 "A 대신 B를 사용하였다"란 표현 중 A의 몰당량과 B의 몰당량은 서로 동일하다.
[실시예]
평가예 1
NPA, SBFF, 화합물 A1(1) 내지 A1(5), 화합물 A2(1) 내지 A2(4) 및 화합물 A3(1) 각각의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨을 B3LYP/6-311G(d,p)에 기반한 density functional theory (DFT)법을 이용한 Gaussian 09 프로그램을 이용하여 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 한편, NPA, SBFF, 화합물 A1(1) 내지 A1(5), 화합물 A2(1) 내지 A2(4) 및 화합물 A3(1) 각각의 정공 이동도 및 전자 이동도를 표 2에 기재된 방법에 따라 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
HOMO 에너지 레벨(eV) LUMO 에너지 레벨(eV) 정공 이동도
(μh)
(cm2V-1s-1)		 전자 이동도
(μe)
( cm2V-1s-1)		 μe /μh 값
NPA -5.38 -1.90 8.46 x 10-3 3.49 x 10-3 0.41
SBFF -5.93 -2.77 4.92 x 10-3 5.21 x 10-5 -
A1(1) -5.42 -1.96 1.69 x 10-3 1.40 x 10-2 8.28
A1(2) -5.41 -1.96 2.22 x 10-3 1.94 x 10-2 8.74
A1(3) -5.41 -1.96 1.08 x 10-3 8.00 x 10-3 7.41
A1(4) -5.35 -1.87 3.61 x 10-3 1.64 x 10-2 4.54
A1(5) -5.37 -1.89 2.13 x 10-3 1.13 x 10-2 5.31
A2(1) -5.57 -2.16 1.27 x 10-2 1.12 x 10-2 -
A2(2) -5.609 -2.134 7.71 x 10-3 2.82 x 10-2 -
A2(3) -5.569 -2.100 1.44 x 10-2 3.83 x 10-3 -
A2(4) -5.566 -2.107 1.82 x 10-2 8.93 x 10-3 -
A3(1) -5.11 -1.66 1.28 x 10-2 1.40 x 10-2 -
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Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
정공 이동도(μh) 측정 방법 ITO 전극(80nm) 상에, HAT-CN, 정공 이동도 측정 대상 화합물, HAT-CN, Ag 및 AgMg를 차례로 적층하여, ITO (80nm) / HAT-CN (5nm) / 정공 이동도 측정 대상 화합물 (50nm) / HAT-CN (5nm) / Ag (5nm) / AgMg (100nm) 구조의 Hole only device(HOD)를 제작하였다. 상기 HOD에 대하여 Mott-Gurney Theory를 적용하여 정공 이동도를 평가하였다.
전자 이동도(μe) 측정 방법 AgMg (100nm), LiQ, 전자 이동도 측정 대상 화합물, LiQ, AgMg를 차례대로 적층하여, ITO(100nm) / LiQ / 전자 이동도 측정 대상 화합물 (50nm) / LiQ / AgMg (100 nm) 구조의 Electron only device (EOD)를 제작하였다. 상기 EOD에 대하여 Mott-Gurney Theory를 적용하여 전자 이동도를 평가하였다.
상기 표 1로부터 화합물 A1(1) 내지 A1(5)는 상대적으로 높은 μe /μh 값을 가짐을 확인할 수 있다.
평가예 2
NPA 및 화합물 A1(1) 각각의 Transient EL 스펙트럼으로부터 각 화합물의 TTF 비율을 평가하고, NPA 및 화합물 A1(1) 각각의 e-leakage 비율을 Sensing layer 실험 및 KMC(Kinetic Monte Carlo) 시뮬레이션을 이용하여 평가한 후, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
NPA A1(1)
TTF 비율(%) 8.3 19.7
e-leakage 비율(%) 0.20 0.83
실시예 1
15 Ω/cm2 (120nm)의 ITO 전극(애노드)을 포함한 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm x 50mm x 0.7 mm의 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 후, 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.
상기 ITO 전극 상부에 F4TCNQ 및 4P-NPD를 3:97의 중량비로 공증착하여 10nm 두께의 정공 주입층을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상부에 4P-NPD를 증착하여 120nm 두께의 정공 수송층을 형성한 다음, 상기 정공 수송층 상부에 TNPA 및 A3(1)을 95:5의 중량비로 공증착하여 5nm 두께의 전자 포집층을 형성함으로써, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상부에 A1(1) 및 DFDPA를 97:3의 중량비로 공증착하여 10nm 두께의 제1발광층을 형성한 다음, 상기 제1발광층 상부에 A2(1) 및 DFDPA를 97:3의 중량비로 공증착하여 10nm 두께의 제2발광층을 형성함으로써, 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상부에 TNPT를 증착하여 5nm 두께의 정공 저지층을 형성한 다음, 상기 정공 저지층 상부에 B3PyPTZ를 증착하여 30nm 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상부에 LiQ를 증착하여 15nm 두께의 전자 주입층을 형성함으로써, 전자 수송 영역을 형성하였다.
상기 전자 수송 영역 상부에 Al를 증착하여 10nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, ITO (120nm) / F4TCNQ(3wt%) + 4P-NPD (10nm) / 4P-NPD (120nm) / TNPA + A3(1)(5wt%) (5nm) / A1(1) + DFDPA(3wt%) (10nm) / A2(1) + DFDPA(3wt%) (10nm) / TNPT (5nm) / B3PyPTZ (30nm) / LiQ (15nm) / Al (10nm) 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00074
Figure pat00075
실시예 2
상기 정공 수송층 상부에 TNPA를 증착하여 5nm 두께의 전자 포집층을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 ITO (120nm) / F4TCNQ(3wt%) + 4P-NPD (10nm) / 4P-NPD (120nm) / TNPA (5nm) / A1(1) + DFDPA(3wt%) (10nm) / A2(1) + DFDPA(3wt%) (10nm) / TNPT (5nm) / B3PyPTZ (30nm) / LiQ (15nm) / Al (10nm) 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
1) 상기 정공 수송층 상부에 TNPA를 증착하여 5nm 두께의 전자 포집층을 형성하고, 2) 상기 정공 수송 영역 상부에, 제1발광층 및 제2발광층 대신, NPA 및 DFDPA를 97:3의 중량비로 공증착하여 20nm 두께의 발광층을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 ITO (120nm) / F4TCNQ(3wt%) + 4P-NPD (10nm) / 4P-NPD (120nm) / TNPA (5nm) / NPA + DFDPA(3wt%) (20nm) / TNPT (5nm) / B3PyPTZ (30nm) / LiQ (15nm) / Al (10nm) 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00076
비교예 2
1) 상기 정공 수송층 상부에 TNPA를 증착하여 5nm 두께의 전자 포집층을 형성하고, 2) 상기 정공 수송 영역 상부에 NPA 및 DFDPA를 97:3의 중량비로 공증착하여 10nm 두께의 제1발광층을 형성하고, 3) 상기 제1발광층 상부에 SBFF 및 DFDPA를 97:3의 중량비로 공증착하여 10nm 두께의 제2발광층을 형성하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 ITO (120nm) / F4TCNQ(3wt%) + 4P-NPD (10nm) / 4P-NPD (120nm) / TNPA (5nm) / NPA + DFDPA(3wt%) (10nm) / SBFF + DFDPA(3wt%) (10nm) / TNPT (5nm) / B3PyPTZ (30nm) / LiQ (15nm) / Al (10nm) 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00077
평가예 3
실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 사용된 화합물 중 일부 이상의 화합물의 HOMO 에너지 레벨 및 LUMO 에너지 레벨을 B3LYP/6-311G(d,p)에 기반한 density functional theory (DFT)법을 이용한 Gaussian 09 프로그램을 이용하며 평가하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
HOMO 에너지 레벨(eV) LUMO 에너지 레벨(eV)
TNPA -5.18 -1.39
A3(1) -5.11 -1.66
A1(1) -5.42 -1.96
A2(1) -5.57 -2.16
NPA -5.38 -1.90
SBFF -5.93 -2.77
DFDPA -5.03 -1.85
TNPT -5.98 -2.15
B3PyPTZ -6.67 -2.35
평가예 4
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제작된 유기 발광 소자의 1000cd/m2에서의 구동 전압, 발광 효율, y색좌표(CIE_y) 및 수명(T97)을 각각 Keithley MU 236 및 휘도계 PR650을 이용하여 측정하여, 그 결과를 표 6에 각각 나타내었다. 참고로, 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제작된 유기 발광 소자의 전자 포집층 및 발광층의 구성을 표 5에 요약하였다. 표 6 중 수명(T97)은 초기 휘도 대비 97%의 휘도가 되는데 걸리는 시간(hr)을 측정한 것이다. 한편, 실시예 1 및 비교예 1에서 제작된 유기 발광 소자 각각의 휘도-발광 효율 그래프는 도 8을 참조한다.
전자 포집층의 전자 포집 물질 발광층의 호스트 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨(eV) 호스트의 LUMO 에너지 레벨(eV)
제1발광층의 제1호스트 제2발광층의 제2호스트 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨(eV) 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨(eV)
실시예 1 A3(1) A1(1) A2(1) -1.66 -1.96 -2.16
실시예 2 - A1(1) A2(1) - -1.96 -2.16
비교예 1 - NPA - -1.90
비교예 2 - NPA SBFF - -1.90 -2.77
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
구동 전압
(V)		 발광 효율
(cd/A)		 y색좌표
(CIE_y)		 수명
(T97 at 1000cd/m2, hr)
실시예 1 4.12 8.4 0.048 188
실시예 2 4.21 7.1 0.049 182
비교예 1 4.30 7.2 0.049 180
비교예 2 4.94 6.3 0.050 152
표 6 및 도 8로부터, 실시예 1 및 2의 유기 발광 소자는, 비교예 1 및 2에 비하여, 향상된 구동 전압, 향상된 발광 효율, 향상된 색순도, 및 향상된 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10, 20: 유기 발광 소자
110: 제1전극
130: 중간층
131: 정공 수송 영역
133: 발광층
133-1: 제1발광층
133-2: 제2발광층
135: 전자 수송 영역
150: 제2전극

Claims (20)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 중간층;
    을 포함하고,
    상기 중간층은 발광층 및 정공 수송 영역을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치되고,
    상기 발광층은 제1발광층 및 제2발광층을 포함하고,
    상기 제1발광층은 상기 정공 수송 영역과 상기 제2발광층 사이에 배치되고,
    상기 제1발광층은 제1호스트 및 제1발광 물질을 포함하고,
    상기 제2발광층은 제2호스트 및 제2발광 물질을 포함하고,
    상기 제2호스트는 안트라센-함유 화합물이고,
    상기 제1호스트와 상기 제2호스트는 서로 상이하고,
    상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨이 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨보다 작고,
    상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 및 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨 각각은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값인, 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값이 0.3eV 이하인, 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값이 0.1eV 내지 0.3eV인, 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1호스트가 안트라센-함유 화합물인, 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1호스트가 적어도 하나의 A1 그룹을 포함한 안트라센-함유 화합물이고,
    상기 A1 그룹 각각이,
    i) 적어도 하나의 제1그룹, 적어도 하나의 제2그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹,
    ii) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹,
    iii) 2 이상의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹, 또는
    iv) 제3그룹이고,
    상기 제1그룹은 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 또는 시클로펜타디엔 그룹이고,
    상기 제2그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 또는 트리아진 그룹이고,
    상기 제3그룹은 벤젠 그룹인, 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 A1 그룹 각각이, 벤조퓨로퀴놀린 그룹, 벤조퓨로이소퀴놀린 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노디벤조퓨란 그룹, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난쓰렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹 또는 페릴렌 그룹인, 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2호스트가 적어도 하나의 A2 그룹을 포함한 안트라센-함유 화합물이고,
    상기 A2 그룹 각각이,
    i) 적어도 하나의 제1그룹 및 적어도 하나의 제3그룹이 서로 축합된 축합환 그룹,
    ii) 하기 제4그룹,
    iii) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제4그룹이 서로 축합된 축합환 그룹, 또는
    iv) 적어도 하나의 제3그룹 및 적어도 하나의 제5그룹이 서로 축합된 축합환 그룹이고,
    상기 제1그룹은 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 또는 시클로펜타디엔 그룹이고,
    상기 제3그룹은 벤젠 그룹이고,
    상기 제4그룹은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 이미다졸 그룹, 또는 티아졸 그룹이고,
    상기 제5그룹은 1H-피롤 그룹 또는 디하이드로-1H피롤 그룹인, 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 A2 그룹 각각이, 나프토벤조퓨란 그룹, 나프토벤조티오펜 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 이미다졸 그룹, 또는 티아졸 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 또는 카바졸 그룹인, 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광 물질 및 상기 제2발광 물질 각각이 청색 발광 물질인, 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광 물질 및 상기 제2발광 물질 각각이 형광 물질인, 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 전자 포집층을 포함하고, 상기 전자 포집층은 상기 제1발광층과 직접 접촉(directly contact)하고,
    상기 전자 포집층은 전자 포집 물질(electron scavenger material)을 포함한, 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1호스트의 LUMO 에너지 레벨이 상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨보다 작고,
    상기 전자 포집 물질의 LUMO 에너지 레벨은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값인, 발광 소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전자 포집 물질이 안트라센-함유 화합물이고,
    상기 전자 포집 물질과 상기 제1호스트는 서로 상이한, 발광 소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전자 포집층은 정공 수송 물질을 더 포함한, 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전자 포집층 중 전자 포집 물질의 중량이 상기 전자 포집층 100중량부당 0.1중량부 내지 10중량부인, 발광 소자.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전자 포집층의 두께가 2nm 내지 20nm인, 발광 소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 전자 수송 영역을 더 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은 정공 저지층을 더 포함하고,
    상기 정공 저지층은 상기 제2발광층과 직접 접촉(directly contact)하고,
    상기 정공 저지층은 정공 저지 물질을 포함하고,
    상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨과 상기 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨 차이의 절대값이 0.15eV 이하이고,
    상기 정공 저지 물질의 LUMO 에너지 레벨은 밀도범함수(DFT)법을 이용하여 평가된 음수값인, 발광 소자.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 발광 소자를 포함한, 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고,
    상기 발광 소자의 제1전극이 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된, 전자 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    컬러 필터, 색변환층, 터치스크린층, 편광층, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함한, 전자 장치.
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