KR20240055961A - 조성물, 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치 - Google Patents

조성물, 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치 Download PDF

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KR20240055961A
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박영진
엄현아
이예슬
조서원
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Abstract

하기 화학식 1로 표시된 제1화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 제2화합물;을 포함한 조성물 및 발광 소자와 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치 및 전자 기기가 개시된다.
<화학식 1>
Figure pat00101

<화학식 2>
Figure pat00102

상기 화학식 1 및 화학식 2에 대한 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.

Description

조성물, 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치{Composition, light emitting device, electronic device including the same}
조성물, 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치에 관한 것이다.
발광 소자 중 자발광형 소자(예를 들면, 유기 발광 소자 등) 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.
향상된 발광 효율, 수명 특성을 제공할 수 있는 조성물, 이를 포함한 발광 소자 및 전자 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
하기 화학식 1로 표시된 제1화합물; 및
하기 화학식 2로 표시된 제2화합물;
을 포함한, 조성물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
상기 화학식 1 및 화학식 2 중,
R11 내지 R18 및 R21 내지 R27은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이고,
a1 및 a8 및 b1 내지 b7은 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
X1은 N 또는 C(Y1)이고,
X2는 N 또는 C(Y2)이고,
X3는 N 또는 C(Y3)이고,
상기 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
Y1 내지 Y3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이고,
L1 및 L2 각각은 단일 결합이고,
c1이 1이고 c2가 0이거나; 또는 c1이 0이고 c2가 1이고,
c1이 0일 경우 L1은 존재하지 않고, c2가 0일 경우 L2는 존재하지 않고,
상기 R10a는,
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, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -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, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -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, 또는 C6-C60아릴티오기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -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, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다.
다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한, 중간층; 및
상기 조성물;
을 포함한, 발광 소자가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면,
상기 조성물을 준비하는 단계; 및
상기 조성물을 진공 챔버 내 증착원에 충진한 후 이를 가열하는 증착 공정을 수행하여, 조성물-함유층을 형성하는 단계;
를 포함한, 발광 소자 제조 방법이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한, 전자 장치가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발광 소자를 포함한, 전자 기기(electronic apparatus)가 제공된다.
상기 조성물은 우수한 발광 효율 및 수명 특성을 갖고, 각종 전기적 특성 및 내구성이 향상되므로, 상기 조성물을 채용한 발광 소자는 향상된 향상된 발광 효율 및 수명 특성을 가질 수 있고, 각종 전기적 특성 및 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 3은 일 구현예를 따르는 전자 장치 중 하나인 발광 장치의 구조를 각각 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4, 5, 6a, 6b 및 6c는 일 구현예를 따르는 전자 기기의 구조를 각각 개락적으로 나타낸 도면이다.
일 측면에 따르면,
하기 화학식 1로 표시된 제1화합물; 및
하기 화학식 2로 표시된 제2화합물;
을 포함한, 조성물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure pat00003
<화학식 2>
Figure pat00004
상기 화학식 1 및 화학식 2에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 제1화합물 및 제2화합물의 합성 방법은 후술하는 합성예 및/또는 실시예를 참조하여 당업자가 인식할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은, 1) 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물; 및, 2) 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합;을 포함한 층(layer)에 포함될 수 있다. "상기 조성물을 포함한 층"에는, 1) 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물; 2) 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합;을 포함한 혼합물(mixture)이 포함될 수 있다. 따라서, "상기 조성물을 포함한 층"은, 예를 들어, 상기 1) 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물을 포함한 제1층 및 2) 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 제2층으로 이루어진 이중층과는 명백히 구분되는 것이다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은, 1) 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물; 및, 2) 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합;을 포함한 층(layer)을 증착법, 습식법(wet process) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성하기 위하여 제조된 조성물일 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은, 증착법(예를 들면, 진공 증착법)에 이용하기 위하여 제조된, 예비-혼합물(pre-mixed mixture)일 수 있다. 상기 예비-혼합물은, 예를 들어, 진공 챔버 내 증착원에 장입될(charged) 수 있으며, 상기 예비-혼합물에 포함된 2종 이상의 화합물은 공증착될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물은, 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 압력 하에서의 상기 제1화합물의 상전이 온도와 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr 의 압력 하에서의 상기 제2화합물의 상전이 온도 차이는, 20℃ 이하, 0℃ 내지 20℃, 1℃ 내지 20℃, 2℃ 내지 20℃, 3℃ 내지 20℃, 4℃ 내지 20℃, 5℃ 내지 20℃, 0℃ 내지 18℃, 1℃ 내지 18℃, 2℃ 내지 18℃, 3℃ 내지 18℃, 4℃ 내지 18℃, 5℃ 내지 18℃, 0℃ 내지 15℃, 1℃ 내지 15℃, 2℃ 내지 15℃, 3℃ 내지 15℃, 4℃ 내지 15℃, 5℃ 내지 15℃, 0℃ 내지 12℃, 1℃ 내지 12℃, 2℃ 내지 12℃, 3℃ 내지 12℃, 4℃ 내지 12℃, 5℃ 내지 12℃, 0℃ 내지 10℃, 1℃ 내지 10℃, 2℃ 내지 10℃, 3℃ 내지 10℃, 4℃ 내지 10℃ 또는 5℃ 내지 10℃일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1화합물의 상전이 온도와 상기 제2화합물의 상전이 온도 차이는, 20℃ 이하, 0℃ 내지 20℃, 1℃ 내지 20℃, 2℃ 내지 20℃, 3℃ 내지 20℃, 4℃ 내지 20℃, 5℃ 내지 20℃, 0℃ 내지 18℃, 1℃ 내지 18℃, 2℃ 내지 18℃, 3℃ 내지 18℃, 4℃ 내지 18℃, 5℃ 내지 18℃, 0℃ 내지 15℃, 1℃ 내지 15℃, 2℃ 내지 15℃, 3℃ 내지 15℃, 4℃ 내지 15℃, 5℃ 내지 15℃, 0℃ 내지 12℃, 1℃ 내지 12℃, 2℃ 내지 12℃, 3℃ 내지 12℃, 4℃ 내지 12℃, 5℃ 내지 12℃, 0℃ 내지 10℃, 1℃ 내지 10℃, 2℃ 내지 10℃, 3℃ 내지 10℃, 4℃ 내지 10℃ 또는 5℃ 내지 10℃이고, 상기 상전이 온도는 동일한 압력 하에서 평가된 것이고, 상기 압력은 5.0 x 10-5torr 내지 1.0 x 10-3torr의 범위일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물의 상전이 온도는 285℃ 내지 305℃, 286℃ 내지 305℃, 287℃ 내지 305℃, 288℃ 내지 305℃, 289℃ 내지 305℃, 290℃ 내지 305℃, 285℃ 내지 304℃, 286℃ 내지 304℃, 287℃ 내지 304℃, 288℃ 내지 304℃, 289℃ 내지 304℃, 290℃ 내지 304℃, 285℃ 내지 303℃, 286℃ 내지 303℃, 287℃ 내지 303℃, 288℃ 내지 303℃, 289℃ 내지 303℃, 290℃ 내지 303℃, 285℃ 내지 302℃, 286℃ 내지 302℃, 287℃ 내지 302℃, 288℃ 내지 302℃, 289℃ 내지 302℃, 290℃ 내지 302℃, 285℃ 내지 301℃, 286℃ 내지 301℃, 287℃ 내지 301℃, 288℃ 내지 301℃, 289℃ 내지 301℃, 290℃ 내지 301℃, 285℃ 내지 300℃, 286℃ 내지 300℃, 287℃ 내지 300℃, 288℃ 내지 300℃, 289℃ 내지 300℃, 290℃ 내지 300℃일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2화합물의 상전이 온도는 285℃ 내지 305℃, 286℃ 내지 305℃, 287℃ 내지 305℃, 288℃ 내지 305℃, 289℃ 내지 305℃, 290℃ 내지 305℃, 285℃ 내지 304℃, 286℃ 내지 304℃, 287℃ 내지 304℃, 288℃ 내지 304℃, 289℃ 내지 304℃, 290℃ 내지 304℃, 285℃ 내지 303℃, 286℃ 내지 303℃, 287℃ 내지 303℃, 288℃ 내지 303℃, 289℃ 내지 303℃, 290℃ 내지 303℃, 285℃ 내지 302℃, 286℃ 내지 302℃, 287℃ 내지 302℃, 288℃ 내지 302℃, 289℃ 내지 302℃, 290℃ 내지 302℃, 285℃ 내지 301℃, 286℃ 내지 301℃, 287℃ 내지 301℃, 288℃ 내지 301℃, 289℃ 내지 301℃, 290℃ 내지 301℃, 285℃ 내지 300℃, 286℃ 내지 300℃, 287℃ 내지 300℃, 288℃ 내지 300℃, 289℃ 내지 300℃, 290℃ 내지 300℃일 수 있다.
상기 제1화합물 및 제2화합물은 상술한 바와 같은 상전이 온도 관계를 만족하므로, 상기 제1화합물 및 제2화합물을 포함한 조성물(예를 들면, 예비-혼합물(pre-mixed mixture)) 중 제1화합물과 제2화합물 각각의 상전이는, 상기 압력 범위 내에서는, 실질적으로 동일한 온도에서 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제1화합물 및 제2화합물을 포함한 조성물을 증착원에 장입한 후 증착 공정을 수행할 경우, 상기 조성물 중 제1화합물 및 제2화합물은 실질적으로 동일한 온도에서 기화될 수 있으므로, 상기 제1화합물 및 제2화합물의 공증착이 효과적으로 이루어질 수 있고, 상기 공증착 결과 제조된 층(layer)의 각종 전기적 특성 및 내구성이 향상될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물 중 제2화합물의 중량이 제1화합물 100중량부 당 10중량부 내지 1000중량부일 수 있다.
다른 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한, 중간층; 및
상기 조성물;
을 포함한, 발광 소자가 제공된다.
상기 발광 소자는, 상기 조성물을 포함하므로, 향상된 향상된 발광 효율 및 수명 특성을 가질 수 있고, 각종 전기적 특성 및 내구성이 향상될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 상기 발광 소자의 중간층에 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 상기 발광 소자의 발광층에 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은, 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 발광층 중 제1화합물, 제2화합물, 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물은 서로 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은, 발광 물질을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광 물질이 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 발광 물질 중 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물은 서로 상이할 수 있다.
상기 조성물 및 발광 소자 중 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물, 제2화합물, 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합은 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1화합물은 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
다른 예로, 상기 제2화합물은 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물 각각은, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자 각각은, 상기 제1화합물 및 제2화합물 외에, 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물을 더 포함하고, 상기 제1화합물, 제2화합물, 전이 금속-함유 화합물 및 지연 형광 화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 제1화합물 및 제2화합물 외에, 전이 금속-함유 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 제1화합물, 제2화합물 및 전이 금속-함유 화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 제1화합물 및 제2화합물 및 전이 금속-함유 화합물 외에, 지연 형광 화합물을 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 제1화합물 및 제2화합물 외에, 지연 형광 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 제1화합물, 제2화합물 및 지연 형광 화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다. 상기 지연 형광 화합물은 상기 발광 소자의 색순도, 발광 효율 및 수명 특성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 및 발광 소자(예를 들면, 발광 소자 중 발광층) 각각은, 상기 제1화합물, 제2화합물 및 지연 형광 화합물 외에, 전이 금속-함유 화합물을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1화합물과 제2화합물은 엑시플렉스(exciplex)를 형성할 수 있다. 상기 제1화합물, 제2화합물 및 전이 금속-함유 화합물 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1화합물의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6 eV 내지 -5.0 eV, -5.6 eV 내지 -5.1 eV, -5.6 eV 내지 -5.2 eV, -5.6 eV 내지 -5.3 eV 또는 -5.6 eV 내지 -5.4 eV일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2화합물의 LUMO 에너지 레벨은 -2.6 eV 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2화합물의 LUMO 에너지 레벨은, -3.2 eV 내지 -2.6 eV, -3.1 eV 내지 -2.6 eV, -3.0 eV 내지 -2.6 eV, -2.9 eV 내지 -2.6 eV 또는 -2.8 eV 내지 -2.6 eV일 수 있다.
예를 들어, 상기 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨은 상기 제1화합물 및 제2화합물에 대한 순환전압전류(Cyclic Voltammetry) 분석을 통하여 평가할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각의 삼중항(T1) 에너지 레벨은 2.8 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각의 삼중항(T1) 에너지 레벨은 2.8 eV 내지 3.4 eV, 2.8 eV 내지 3.3 eV, 2.8 eV 내지 3.2 eV, 2.8 eV 내지 3.1 eV 또는 2.8 eV 내지 3.0 eV일 수 있다.
예를 들어, 상기 HOMO, LUMO 및 삼중항(T1) 에너지 레벨은 상기 제1화합물 및 제2화합물에 대한 양자화학 계산을 통하여 평가할 수 있다.
상기 제1화합물 및 제2화합물은 상술한 바와 같은 HOMO 에너지 레벨, LUMO 에너지 레벨 또는 삼중항(T1) 에너지 레벨을 만족하므로, 높은 발광 효율 및 수명을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물의 필름 중 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장(또는, 발광 피크 파장)은 400nm 내지 500nm, 410nm 내지 490nm, 420nm 내지 480 nm, 430nm 내지 475nm, 440nm 내지 475nm, 450nm 내지 475nm, 430nm 내지 470nm, 440nm 내지 470nm, 450nm 내지 470nm, 430nm 내지 465nm, 440nm 내지 465nm, 450nm 내지 465nm, 430nm 내지 460nm, 440nm 내지 460nm, 또는 450nm 내지 460nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, i) 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물; 및 ii) 상기 전이 금속-함유 화합물, 또는 지연 형광 화합물;이, 상기 발광 소자의 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 청색광 또는 청록생광을 방출할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층으로부터 방출된 광의 최대 발광 파장은 400nm 내지 500nm, 410nm 내지 490nm, 420nm 내지 480 nm, 430nm 내지 475nm, 440nm 내지 475nm, 450nm 내지 475nm, 430nm 내지 470nm, 440nm 내지 470nm, 450nm 내지 470nm, 430nm 내지 465nm, 440nm 내지 465nm, 450nm 내지 465nm, 430nm 내지 460nm, 440nm 내지 460nm, 또는 450nm 내지 460nm일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광은 진한(deep) 청색광일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 CIEx 좌표(예를 들면, 배면 발광 CIEx 좌표)는 0.125 내지 0.140 또는 0.130 내지 0.140일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 청색광의 CIEy 좌표(예를 들면, 배면 발광 CIEy 좌표)는 0.120 내지 0.200일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물은, 백금(Pt)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물이 백금 및 상기 백금과 결합된 4자리(tetradentate) 리간드를 포함하고, 상기 백금과 상기 4자리 리간드의 탄소 원자 중 하나가 배위 결합을 통하여 결합될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물이 카벤(carbene)-함유 화합물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물은 하기 화학식 3으로 표시된 화합물일 수 있다. 화학식 3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
<화학식 3>
Figure pat00005
일 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은, 삼중항 에너지 레벨(eV)과 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 0eV 이상 및 0.5eV 이하(또는, 0eV 이상 및 0.3eV 이하)인 화합물일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은 B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 지연 형광 화합물은, 붕소(B)를 공유하면서 축합된 2 이상의 시클릭 그룹을 포함한 C8-C60폴리시클릭 그룹-함유 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은 1 이상의 제3고리와 1 이상의 제4고리가 서로 축합된 축합환을 포함하고,
상기 제3고리는, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헵텐 그룹, 시클로옥텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 노르보르난(norobornane) 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 (bicyclo[2.2.2]octane) 그룹, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 피라진 그룹, 또는 트리아진 그룹이고,
상기 제4고리는, 1,2-아자보리닌(1,2-azaborinine) 그룹, 1,3-아자보리닌(1,3-azaborinine) 그룹, 1,4-아자보리닌(1,4-azaborinine) 그룹, 1,2-디하이드로-1,2-아자보리닌(1,2-dihydro-1,2-azaborinine) 그룹, 1,4-oxaborinine(1,4-옥사보리닌) 그룹, 1,4-thiaborinine(1,4-티아보리닌) 그룹, 또는 1,4-dihydroborinine(1,4-디하이드로보리닌) 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 화합물은 하기 화학식 502로 표시된 화합물, 하기 화학식 503으로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 502>
Figure pat00006
<화학식 503>
Figure pat00007
상기 화학식 502 및 503 중,
고리 A501 내지 고리 A504는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
Y505는 O, S, N(R505), B(R505), C(R505a)(R505b) 또는 Si(R505a)(R505b)이고,
Y506은 O, S, N(R506), B(R506), C(R506a)(R506b) 또는 Si(R506a)(R506b)이고,
Y507은 O, S, N(R507), B(R507), C(R507a)(R507b) 또는 Si(R507a)(R507b)이고,
Y508은 O, S, N(R508), B(R508), C(R508a)(R508b) 또는 Si(R508a)(R508b)이고,
Y51 및 Y52는 서로 독립적으로, B, P(=O) 또는 S(=O)이고,
R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
a501 내지 a504는 서로 독립적으로, 0 내지 20의 정수 중 하나이다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 하기 <조건 1> 내지 <조건 4> 중 적어도 하나를 만족할 수 있다:
<조건 1>
제1화합물의 LUMO 에너지 준위(eV) > 상기 전이 금속-함유 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)
<조건 2>
상기 전이 금속-함유 화합물의 LUMO 에너지 준위(eV) > 제2화합물의 LUMO 에너지 준위(eV)
<조건 3>
상기 전이 금속-함유 화합물의 HOMO 에너지 준위(eV) > 제1화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)
<조건 4>
제1화합물의 HOMO 에너지 준위(eV) > 제2화합물의 HOMO 에너지 준위(eV)
상기 제1화합물, 제2화합물 및 전이 금속-함유 화합물 각각의 HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위 각각은, 음수값으로서, 공지된 방법에 기재된 방법에 따라 실측된 것일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물의 LUMO 에너지 준위와 상기 제2화합물의 LUMO 에너지 준위 차의 절대값은 0.1eV 이상 및 1.0eV 이하이거나, 상기 전이 금속-함유 화합물의 LUMO 에너지 준위와 상기 제1화합물의 LUMO 에너지 준위 차의 절대값은 0.1eV 이상 및 1.0eV 이하이고, 상기 전이 금속-함유 화합물의 HOMO 에너지 준위와 상기 제2화합물의 HOMO 에너지 준위 차의 절대값은 1.25eV 이하(예를 들면, 1.25eV 이하 및 0.2eV 이상)이거나, 상기 전이 금속-함유 화합물의 HOMO 에너지 준위와 상기 제1화합물의 HOMO 에너지 준위 차의 절대값은 1.25eV 이하(예를 들면, 1.25eV 이하 및 0.2eV 이상)일 수 있다.
상술한 바와 같은 LUMO 에너지 준위 및 HOMO 에너지 준위 관계를 만족함으로써, 발광층으로의 정공 및 전자 주입 균형이 이루어질 수 있다.
상기 발광 소자는 제1구현예 또는 제2구현예의 구조를 가질 수 있다:
[제1구현예]
제1구현예에 따르면, 상기 제1화합물 및 제2화합물이 상기 발광 소자의 중간층 중 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 전이 금속-함유 화합물을 더 포함하고, 상기 발광층은 상기 전이 금속-함유 화합물로부터 방출된 인광 또는 형광을 방출할 수 있다. 즉, 제1구현예에 따르면, 상기 제1화합물 및 제2화합물은 호스트이고, 상기 전이 금속-함유 화합물은 도펀트, 또는 에미터일 수 있다. 예를 들어, 상기 전이 금속-함유 화합물은 인광 도펀트 또는 인광 에미터일 수 있다.
상기 전이 금속-함유 화합물로부터 방출된 인광 또는 형광은 청색광일 수 있다.
상기 발광층은 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 도펀트는, 도펀트 또는 에미터인 상기 전이 금속-함유 화합물로 효과적으로 에너지를 전달하여 상기 제1화합물로부터의 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 보조 도펀트는 상기 전이 금속-함유 화합물, 제1화합물 및 제2화합물 각각과 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 보조 도펀트는 지연 형광 방출 화합물일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 보조 도펀트는 B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물일 수 있다.
[제2구현예]
제2구현예에 따르면, 상기 제1화합물 및 제2화합물이 상기 발광 소자의 중간층 중 발광층에 포함되어 있고, 상기 발광층은 전이 금속-함유 화합물 및 도펀트를 더 포함하고, 상기 제1화합물, 제2화합물, 전이 금속-함유 화합물 및 도펀트는 서로 상이하고, 상기 발광층은 상기 도펀트로부터 방출된 인광 또는 형광(예를 들면, 지연 형광)을 방출할 수 있다. 즉, 제2구현예에 따르면, 상기 제1화합물 및 제2화합물은 호스트이고, 상기 전이 금속-함유 화합물은 도펀트가 아니라, 도펀트(또는 에미터)로 에너지를 전달하는 보조 도펀트의 역할을 할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제2구현예 중 상기 제1화합물 및 제2화합물은 호스트이고, 상기 전이 금속-함유 화합물은 에미터의 역할을 수행하고, 도펀트(또는, 에미터)로의 에너지를 전달하는 보조 도펀트의 역할도 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2구현예 중 상기 도펀트(또는, 에미터)로부터 방출된 인광 또는 형광은 청색 인광 또는 청색 형광(예를 들면, 청색 지연 형광)일 수 있다.
상기 제2구현예 중 도펀트(또는, 에미터)는 인광 도펀트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 전이 금속-함유 화합물 또는 임의의 형광 도펀트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 화학식 501로 표시된 화합물, 화학식 502로 표시된 화합물, 화학식 503으로 표시된 화합물 또는 이의 임의의 조합)일 수 있다.
상기 제1구현예 및 제2구현예 중 상기 청색광은 400nm 내지 500nm, 410nm 내지 490nm, 420nm 내지 480 nm, 430nm 내지 475nm, 440nm 내지 475nm, 450nm 내지 475nm, 430nm 내지 470nm, 440nm 내지 470nm, 450nm 내지 470nm, 430nm 내지 465nm, 440nm 내지 465nm, 450nm 내지 465nm, 430nm 내지 460nm, 440nm 내지 460nm, 또는 450nm 내지 460nm 범위의 최대 발광 파장을 갖는 청색광일 수 있다.
상기 제1구현예 중 보조 도펀트는 예를 들면, 본 명세서 중 화학식 502 또는 503으로 표시된 지연 형광 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제1구현예 및 제2구현예 중 호스트는 임의의 호스트 재료(예를 들면, 본 명세서 중 화학식 301로 표시된 화합물, 301-1로 표시된 화합물, 화학식 301-2로 표시된 화합물 또는 이의 임의의 조합)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 제1전극의 외측 및/또는 제2전극의 외측에 배치된 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는 제1전극의 외측에 배치된 제1캡핑층 및 제2전극의 외측에 배치된 제2캡핑층 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나에 상기 화학식 1로 표시된 제1화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 제2화합물이 포함되어 있을 수 있다. 상기 제1캡핑층 및/또는 제2캡핑층에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광 소자는,
상기 제1전극의 외측에 배치되고, 상기 화학식 1로 표시된 제1화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 제2화합물을 포함한 제1캡핑층;
상기 제2전극의 외측에 배치되고, 상기 화학식 1로 표시된 제1화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 제2화합물을 포함한 제2캡핑층; 또는
상기 제1캡핑층 및 상기 제2캡핑층;
을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "(중간층 및/또는 캡핑층이) 상기 화학식 1로 표시된 제1화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 제2화합물을 포함한다"란, "(중간층 및/또는 캡핑층이) 상기 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 제1화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 제1화합물; 및 상기 화학식 2의 범주에 속하는 1종의 제2화합물 또는 상기 화학식 2의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 제2화합물;을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 중간층 및/또는 캡핑층은, 상기 제1화합물로서 화합물 H3만을 포함하고, 상기 제2화합물로서 화합물 E1만을 포함할 수 있다. 이때, 화합물 H3 및 E1은 상기 발광 소자의 발광층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 중간층은 상기 제1화합물로서 화합물 H3 및 H8을 포함하고, 상기 제2화합물로서 화합물 E1 및 E4를 포함할 수 있다. 이때, 상기 화합물 H3와 H8 및 화합물 E1과 E4는 각각 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 H3와 H8이 모두 발광층에 존재하고, 상기 화합물 E1과 E4가 모두 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 H3은 발광층에 존재하고 상기 화합물 H8는 정공 수송 영역에 존재하고, 상기 화합물 E1은 발광층에 존재하고 상기 화합물 E4는 전자 수송 영역에 존재할 수 있음)할 수 있다.
본 명세서 중 "중간층"은 상기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 배치된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다.
또 다른 측면에 따르면,
상기 조성물을 준비하는 단계; 및
상기 조성물을 진공 챔버 내 증착원에 충진한 후 이를 가열하는 증착 공정을 수행하여, 조성물-함유층을 형성하는 단계;
를 포함한, 발광 소자 제조 방법이 제공된다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물-함유층이 상기 발광층일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 증착 공정의 증착 온도 범위가 160℃ 내지 240℃, 165℃ 내지 240℃, 170℃ 내지 240℃, 175℃ 내지 240℃, 180℃ 내지 240℃, 185℃ 내지 240℃, 190℃ 내지 240℃, 160℃ 내지 235℃, 165℃ 내지 235℃, 170℃ 내지 235℃, 175℃ 내지 235℃, 180℃ 내지 235℃, 185℃ 내지 235℃, 190℃ 내지 235℃, 160℃ 내지 230℃, 165℃ 내지 230℃, 170℃ 내지 230℃, 175℃ 내지 230℃, 180℃ 내지 230℃, 185℃ 내지 230℃, 190℃ 내지 230℃, 160℃ 내지 225℃, 165℃ 내지 225℃, 170℃ 내지 225℃, 175℃ 내지 225℃, 180℃ 내지 225℃, 185℃ 내지 225℃, 190℃ 내지 225℃, 160℃ 내지 220℃, 165℃ 내지 220℃, 170℃ 내지 220℃, 175℃ 내지 220℃, 180℃ 내지 220℃, 185℃ 내지 220℃, 190℃ 내지 220℃, 160℃ 내지 215℃, 165℃ 내지 215℃, 170℃ 내지 215℃, 175℃ 내지 215℃, 180℃ 내지 215℃, 185℃ 내지 215℃, 190℃ 내지 215℃, 160℃ 내지 210℃, 165℃ 내지 210℃, 170℃ 내지 210℃, 175℃ 내지 210℃, 180℃ 내지 210℃, 185℃ 내지 210℃, 190℃ 내지 210℃일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 발광 소자를 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 소자의 제1전극은 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.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 발광 소자를 포함한 전자 기기가 제공된다.
예를 들어, 상기 전자 기기는, 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광선 요법 디바이스, 및 간판 중 하나일 수 있다.
화학식에 대한 설명
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시된 제1화합물이 제공된다.
<화학식 1>
Figure pat00008
상기 화학식 1 중, R11 내지 R18는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다.
상기 R10a, Q1 내지 Q3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11 내지 R18은 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, 벤조티아졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(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, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2);
일 수 있다.
상기 Q1 내지 Q3 및 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11 내지 R18은 서로 독립적으로,
수소 또는 중수소;
적어도 하나의 중수소로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기; 또는
중수소, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기;
일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11 내지 R18은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 페닐기 또는 중수소화(deuterated) 페닐기일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11 내지 R18은 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
상기 화학식 1 중, a1 및 a8은 각각 R11 내지 R18의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나일 수 있다. 상기 a1 내지 a8이 2 이상일 경우, 2 이상의 R11 내지 R18- 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
<화학식 1-1>
Figure pat00009
<화학식 1-2>
Figure pat00010
<화학식 1-3>
Figure pat00011
상기 화학식 1-1 내지 1-3 중,
R111 내지 R114에 대한 설명은, 본 명세서 중 R11에 대한 설명을 참조하고,
R121 내지 R124에 대한 설명은, 본 명세서 중 R12에 대한 설명을 참조하고,
R131 내지 R134에 대한 설명은, 본 명세서 중 R13에 대한 설명을 참조하고,
R141 내지 R144에 대한 설명은, 본 명세서 중 R14에 대한 설명을 참조하고,
R151 내지 R154에 대한 설명은, 본 명세서 중 R15에 대한 설명을 참조하고,
R161 내지 R165에 대한 설명은, 본 명세서 중 R16에 대한 설명을 참조하고,
R171 내지 R175에 대한 설명은, 본 명세서 중 R17에 대한 설명을 참조하고,
R181 내지 R185에 대한 설명은, 본 명세서 중 R18에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 1-1 내지 1-3 중, 상기 R111 내지 R114, R121 내지 R124, R131 내지 R134, R141 내지 R144, R151 내지 R154, R161 내지 R165, R171 내지 R175, R181 내지 R185는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
예를 들어, 상기 R111 내지 R114, R121 내지 R124, R131 내지 R134, R141 내지 R144, R151 내지 R154, R161 내지 R165, R171 내지 R175, R181 내지 R185 중, 적어도 4개는 중수소일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 2로 표시된 제2화합물이 제공된다.
<화학식 2>
Figure pat00012
상기 화학식 2 중, R21 내지 R27은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다.
상기 R10a, Q1 내지 Q3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R21 내지 R27은 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, 벤조티아졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(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, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2);
일 수 있다.
상기 Q1 내지 Q3 및 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R21 내지 R27은 서로 독립적으로,
수소 또는 중수소;
적어도 하나의 중수소로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기; 또는
중수소, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기;
일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R21 내지 R27은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 페닐기 또는 중수소화(deuterated) 페닐기일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R21 내지 R27은 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
상기 화학식 2 중, b1 및 b7은 각각 R21 내지 R27의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나일 수 있다. 상기 b1 내지 b7이 2 이상일 경우, 2 이상의 R21 내지 R27- 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 2 중, X1은 N 또는 C(Y1)이고, X2는 N 또는 C(Y2)이고, X3는 N 또는 C(Y3)일 수 있다.
예를 들어, Y1 내지 Y3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다.
상기 R10a, Q1 내지 Q3에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X1 내지 X3는 각각 N일 수 있다.
상기 화학식 2 중, L1 및 L2 각각은 단일 결합일 수 있다.
상기 화학식 2 중, c1이 1이고 c2가 0이거나; 또는 c1이 0이고 c2가 1일 수 있다. c1이 0일 경우 L1은 존재하지 않고, c2가 0일 경우 L2는 존재하지 않을 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2-1 내지 2-4로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
<화학식 2-1>
Figure pat00013
<화학식 2-2>
Figure pat00014
<화학식 2-3>
Figure pat00015
<화학식 2-4>
Figure pat00016
상기 화학식 2-1 내지 2-4 중,
R211 내지 R214에 대한 설명은, 본 명세서 중 R21에 대한 설명을 참조하고,
R221 내지 R224에 대한 설명은, 본 명세서 중 R22에 대한 설명을 참조하고,
R231 내지 R234에 대한 설명은, 본 명세서 중 R23에 대한 설명을 참조하고,
R241 내지 R244에 대한 설명은, 본 명세서 중 R24에 대한 설명을 참조하고,
R251 내지 R255에 대한 설명은, 본 명세서 중 R25에 대한 설명을 참조하고,
R261 내지 R265에 대한 설명은, 본 명세서 중 R26에 대한 설명을 참조하고,
R271 내지 R275에 대한 설명은, 본 명세서 중 R27에 대한 설명을 참조하고,
X1 내지 X3에 대한 설명은, 본 명세서 중 X1 내지 X3에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 2-1 내지 2-4 중, 상기 R211 내지 R214, R221 내지 R224, R231 내지 R234, R241 내지 R244, R251 내지 R255, R251 내지 R255, R261 내지 R265, R271 내지 R275는 서로 독립적으로, 수소 또는 중수소일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물이 적어도 하나의 중수소를 포함하거나, 상기 제2화합물이 적어도 하나의 중수소를 포함하거나, 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각이, 적어도 하나의 중수소를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물이 적어도 4개의 중수소를 포함하거나, 상기 제2화합물이 적어도 4개의 중수소를 포함하거나, 상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각이, 적어도 4개의 중수소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 R21는 중수소이고, 상기 b2는 4일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전이 금속-함유 화합물은 하기 화학식 3으로 표시된 화합물일 수 있다.
<화학식 3>
Figure pat00017
상기 화학식 3 중, M은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb) 또는 툴륨(Tm)일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 M은 백금(Pt)일 수 있다.
상기 화학식 3 중, X31 내지 X34는 서로 독립적으로, C 또는 N일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X31은 C일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 3 중 X31은 C이고, 상기 C는 카벤(carbene) 모이어티의 탄소일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 3 중 X31은 N일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X32 및 X33 각각은 C이고, 상기 X34는 N일 수 있다.
상기 화학식 3 중, i) X31과 M 사이의 결합은 배위 결합이고, ii) X32와 M 사이의 결합, X33와 M 사이의 결합 및 X34와 M 사이의 결합 중 1개는 배위 결합이고, 나머지 2개는 공유 결합일 수 있다.
예를 들어, X31과 M 사이의 결합 및 X34와 M 사이의 결합 각각은 배위 결합이고, X32와 M 사이의 결합 및 X33와 M 사이의 결합 각각은 공유 결합일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X31은 C이고, X31과 M 사이의 결합은 배위 결합일 수 있다.
상기 화학식 3 중, 고리 CY31 내지 CY34는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 CY31은 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 화학식 3 중, 고리 CY31은 i) X1-함유 5원환, ii) 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는, X31-함유 5원환, 또는 iii) X31-함유 6원환일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 3 중 고리 CY31은 i) X31-함유 5원환 또는 ii) 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는, X31-함유 5원환일 수 있다. 즉, 고리 CY31은 X31을 통하여 화학식 3 중 M과 결합된 5원환을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 X31-함유 5원환은 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹 또는 티아디아졸 그룹이고, 상기 X31-함유 5원환에 선택적으로 축합될 수 있는 6원환 또는 X31-함유 6원환은 벤젠 그룹, 피리딘 그룹 또는 피리미딘 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY31은 X31-함유 5원환이고, 상기 X31-함유 5원환은 이미다졸 그룹 또는 트리아졸 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY31은 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는 X31-함유 5원환이고, 상기 적어도 하나의 6원환이 축합되어 있는 X31-함유 5원환은 벤조이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY31은 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 X31은 C이고, 상기 고리 CY31은 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 나프토이미다졸 그룹 또는 이미다조피리딘 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 고리 CY32는 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 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, 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, 또는 아자디나프토실롤 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 CY32는 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 또는 디벤조실롤 그룹일 수 있다.
상기 화학식 3 중, 고리 CY33는 C2-C8모노시클릭 그룹; 또는 2개 또는 3개의 C2-C8모노시클릭 그룹들이 서로 축합되어 있는 C4-C20폴리시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 3 중, 고리 CY33는 C4-C6모노시클릭 그룹; 또는 2개 또는 3개의 C4-C6모노시클릭 그룹들이 서로 축합되어 있는 C4-C8폴리시클릭 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 C2-C8모노시클릭 그룹은, 비-축합환 그룹을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 시클로펜타디엔 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 시클로헵타디엔 그룹, 또는 시클로옥타디엔 그룹 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 CY33는 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 나프탈렌 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 플루오렌 그룹, 디벤조실롤 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 또는 아자디벤조실롤 그룹일 수 있다.
상기 화학식 3 중, 상기 고리 CY34은 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 고리 CY34는 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, 벤조피라졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 또는 벤조티아졸 그룹일 수 있다.
상기 화학식 3 중, L31 내지 L33는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-C(R1a)(R1b)-*', *-C(R1a)=*', *=C(R1a)-*', *-C(R1a)=C(R1b)-*', *-C(=O)-*', *-C(=S)-*', *-C
Figure pat00018
', *-B(R1a)-*', *-N(R1a)-*', *-O-*', *-P(R1a)-*', *-Si(R1a)(R1b)-*', *-P(=O)(R1a)-*', *-S-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*' 또는 *-Ge(R1a)(R1b)-*'이고, 상기 * 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트일 수 있다.
상기 R1a, R1b에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 L31 및 L33 각각은 단일 결합이고, 상기 L32는 *-C(R1a)(R1b)-*', *-B(R1a)-*`. *-N(R1a)-*`, *-O-*', *-P(R1a)-*`, *-Si(R1a)(R1b)-*` 또는 *-S-*'일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 L32는 *-O-*' 또는 *-S-*'일 수 있다.
상기 화학식 3 중, n31 내지 n33은 각각 L31 내지 L33의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수일 수 있다. 상기 n31 내지 n33가 2 이상일 경우, 2 이상의 L31 내지 L33 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 n32는 1일 수 있다.
상기 화학식 3 중, R31 내지 R34, R1a 및 R1b는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다.
상기 R10a, Q1, Q2, Q3 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R31 내지 R34, R1a 및 R1b는 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, 벤조티아졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(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, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2);
일 수 있다.
상기 Q1 내지 Q3 및 Q31 내지 Q33 각각에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 R31 내지 R34, R1a 및 R1b는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, C1-C20알킬기;
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 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기; 또는
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, C1-C20알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피리미디닐기, C1-C10알킬페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬페닐기 또는 나프틸기;
일 수 있다.
상기 화학식 3 중, a31 내지 a34는 각각 R31 내지 R34의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수일 수 있다. 상기 a31 내지 a34가 2 이상일 경우, 2 이상의 R31 내지 R34 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서 중 R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -C(Q1)(Q2)(Q3), -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)일 수 있다. 상기 Q1 내지 Q3에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
예를 들어, 화학식 502 및 503 중 R500a, R500b, R501 내지 R508, R505a, R505b, R506a, R506b, R507a, R507b, R508a 및 R508b는 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, 벤조티아졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, -O(Q31), -S(Q31), -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -P(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, 벤조이소티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기 또는 화학식 91로 표시된 그룹; 또는
-C(Q1)(Q2)(Q3), -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.
화합물 구체예
일 구현예에 따르면, 상기 제1화합물은 하기 화합물 H1 내지 H15 중에서 선택되고, 상기 제2화합물은 하기 화합물 E1 내지 E15 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
[도 1에 대한 설명]
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 발광 소자(10)는 제1전극(110), 중간층(130) 및 제2전극(150)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 소자(10)의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
[제1전극(110)]
도 1의 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)]
상기 제1전극(110) 상부에는 중간층(130)이 배치되어 있다. 상기 중간층(130)은 발광층을 포함한다.
상기 중간층(130)은, 상기 제1전극(110)과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 발광층과 상기 제2전극(150) 사이에 배치된 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
상기 중간층(130)은 각종 유기물 외에, 전이 금속-함유 화합물과 같은 금속-함유 화합물, 양자점과 같은 무기물 등도 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 중간층(130)은, i) 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(150) 사이에 순차적으로 적층되어 있는 2 이상의 발광 단위(emitting unit) 및 ii) 인접한 2개의 발광 단위 사이에 배치된 전하 생성층(chrge generation layer)을 포함할 수 있다. 상기 중간층(130)이 상술한 바와 같은 발광 단위 및 전하 생성층을 포함할 경우, 상기 발광 소자(10)는 탠덤(tandem) 발광 소자일 수 있다.
[중간층(130) 중 정공 수송 영역]
상기 정공 수송 영역은, 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 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)을 포함할 수 있다:
<화학식 201>
<화학식 202>
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:
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 영역은 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)), 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:
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 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, 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 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 발광층으로부터 정공 수송 영역으로의 전자 유출(leakage)을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상술한 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질이 발광 보조층 및 전자 저지층에 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 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, F4-TCNQ 등을 포함할 수 있다.
상기 시아노기-함유 화합물의 예는 HAT-CN, 하기 화학식 221로 표시된 화합물 등을 포함할 수 있다.
<화학식 221>
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]
상기 발광 소자(10)가 풀 컬러 발광 소자일 경우, 발광층은, 개별 부화소별로, 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 2 이상의 층이 접촉 또는 이격되어 적층된 구조를 갖거나, 적색광 방출 물질, 녹색광 방출 물질 및 청색광 방출 물질 중 2 이상의 물질이 층구분 없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트(또는, 에미터)를 포함할 수 있다. 또는, 상기 발광층은 상기 호스트 및 도펀트(또는, 에미터) 외에, 도펀트(또는, 에미터)로의 에너지 전달을 촉진시키는 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 발광층이 상기 도펀트(또는, 에미터) 및 보조 도펀트를 포함할 경우, 상기 도펀트(또는, 에미터)와 상기 보조 도펀트는 서로 상이하다.
본 명세서 중 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물은 상기 도펀트(또는, 에미터)의 역할을 하거나, 상기 보조 도펀트의 역할을 할 수 있다.
상기 발광층 중 도펀트(또는, 에미터)의 함량(중량)은, 호스트 100 중량부에 대하여, 약 0.01 중량부 내지 약 15 중량부일 수 있다.
상기 발광층에 상기 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물이 포함될 수 있다. 상기 발광층 중 전이 금속-함유 화합물의 함량(중량)은, 상기 발광층 100중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 30중량부, 0.1 중량부 내지 20중량부, 또는 0.1 중량부 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
[호스트]
상기 발광층 중 호스트는 본 명세서에 기재된 제1화합물, 제2화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또는, 상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301 및 L301은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
xb1는 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
R301은, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301), 또는 -P(=O)(Q301)(Q302)이고,
xb21는 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
Q301 내지 Q303에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 호스트는, 하기 화학식 301-1로 표시된 화합물, 하기 화학식 301-2로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 301-1>
<화학식 301-2>
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중,
고리 A301 내지 고리 A304는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X301은 O, S, N-[(L304)xb4-R304], C(R304)(R305), 또는 Si(R304)(R305)이고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1 및 R301에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R305 및 R311 내지 R314에 대한 설명은 각각 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체, 전이후 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체(예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체, Zn 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 하기 화합물 H1 내지 H130 중 하나, ADN (9,10-Di(2-naphthyl)anthracene), MADN (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), TBADN (9,10-di(2-naphthyl)-2-t-butyl-anthracene), CBP (4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), mCP (1,3-di-9-carbazolylbenzene), TCP (1,3,5-tri(carbazol-9-yl)benzene), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
또는, 상기 호스트는 실리콘-함유 화합물, 포스핀 옥사이드-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 호스트는 1종의 화합물만을 포함하거나, 서로 상이한 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
[인광 도펀트]
상기 발광층은 인광 도펀트로서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층에 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물이 포함되고, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물이 보조 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 중심 금속으로서, 적어도 하나의 전이 금속을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 1자리(monodenate) 리간드, 2자리 리간드, 3자리 리간드, 4자리 리간드, 5자리 리간드, 6자리 리간드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는, 전기적으로 중성(neutral)일 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 전이 금속-함유 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 전이 금속(예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 금(Au), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh), 레늄(Re), 또는 툴륨(Tm))이고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드이고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0, 1, 2, 3, 또는 4이고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 및 X402는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
고리 A401 및 고리 A402는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
T401은 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C(Q411)=*'이고,
X403 및 X404는 서로 독립적으로, 화학 결합(예를 들면, 공유 결합 또는 배위 결합), O, S, N(Q413), B(Q413), P(Q413), C(Q413)(Q414) 또는 Si(Q413)(Q414)이고,
상기 Q411 내지 Q414에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401), 또는 -P(=O)(Q401)(Q402)이고,
상기 Q401 내지 Q403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중 하나이고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 각각 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 402 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 고리 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 T402를 통하여 서로 연결되거나, 2개의 고리 A402는 선택적으로, 연결기인 T403을 통하여 서로 연결될 수 있다 (하기 화합물 PD1 내지 PD4 및 PD7 참조). 상기 T402 및 T403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 T401에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐 그룹, 디케톤 그룹 (예를 들면, 아세틸아세토네이트 그룹), 카르복실산 그룹(예를 들면, 피콜리네이트 그룹), -C(=O), 이소니트릴 그룹, -CN 그룹, 포스포러스 그룹 (예를 들면, 포스핀(phosphine) 그룹, 포스파이트(phosphite) 그룹 등), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중 하나, 또는 이의 임의의 조합을 포함 수 있다:
[형광 도펀트]
상기 발광층이 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물을 포함하고, 상기 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물이 보조 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 형광 도펀트를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 발광층이 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물을 포함하고, 상기 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 3으로 표시된 전이 금속-함유 화합물이 인광 도펀트의 역할을 할 경우, 상기 발광층은 보조 도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는, 서로 독립적으로, 아릴아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 보론-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 서로 독립적으로, 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
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 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 하기 화합물 FD1 내지 FD36 중 하나, DPVBi, DPAVBi, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
또는, 상기 형광 도펀트 및 보조 도펀트는 서로 독립적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 502 또는 503으로 표시된 지연 형광 화합물을 포함할 수 있다.
[중간층(130) 중 전자 수송 영역]
상기 전자 수송 영역은 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 영역은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층으로부터 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(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, 적어도 하나의 π 전자-결핍성 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 heterocyclic group)을 포함한 금속-비함유 (metal-free) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 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 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 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 영역은 하기 화학식 601-1로 표시된 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 601-1>
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 영역은 하기 화합물 ET1 내지 ET46 중 하나, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ, NTAZ, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
상기 전자 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 5000Å, 예를 들면, 약 160Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 전자 수송 영역이 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(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체, 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:
상기 전자 수송 영역은, 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, RbI 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 금속 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, LiF: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)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)의 중간층(130) 중 발광층에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 발광 소자(10)의 중간층(130) 중 발광층에서 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)의 광추출 효율이 증가되어, 상기 발광 소자(10)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:
[전자 장치]
상기 발광 소자는 각종 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치는, 발광 장치, 인증 장치 등일 수 있다.
상기 전자 장치(예를 들면, 발광 장치)는, 상기 발광 소자 외에, i) 컬러 필터, ii) 색변환층, 또는 iii) 컬러 필터 및 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층은 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자로부터 방출되는 광은 청색광, 녹색광 또는 백색광일 수 있다. 상기 발광 소자에 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 소자는 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 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 소자의 제1전극 및 제2전극 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 발광 소자를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층과 상기 발광 소자 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자로 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 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 2 및 3에 대한 설명]
도 2는 본 발명의 일 구현예를 따르는 전자 장치 중 하나인 발광 장치의 단면도이다.
도 2의 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 2에 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 제2캡핑층(170)이 추가로 형성될 수 있다. 제2캡핑층(170)은 제2전극(150)을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 제2캡핑층(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 3은 본 발명의 다른 구현예를 따르는 전자 장치 중 하나인 발광 장치의 단면도이다.
도 3의 발광 장치는, 봉지부(300) 상부에 차광 패턴(500) 및 기능성 영역(400)이 추가로 배치되어 있다는 점을 제외하고는, 도 2의 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. 일 구현예에 따르면, 도 3의 발광 장치에 포함된 발광 소자는 탠덤 발광 소자일 수 있다.
[도 4에 대한 설명]
도 4는 본 발명의 일 구현예를 따르는 발광 소자를 포함한 전자 기기(1)를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 상기 전자기기(1)는 동영상이나 정지영상을 표시하는 장치로서, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player) 또는 내비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자기기뿐만 아니라, 텔레비전, 랩탑, 모니터, 광고판 또는 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품이거나 그 일부일 수 있다. 또한, 상기 전자기기(1)는 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 안경형 디스플레이 또는 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, HMD)와 같은 웨어러블 장치(wearable device)이거나 그 일부일 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전자기기(1)는 자동차의 계기판, 및 자동차의 센터페시아(center fascia) 또는 대쉬보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(room mirror display), 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트 또는 앞좌석의 배면에 배치되는 디스플레이, 차량의 전방에 설치되거나 프론트 윈도우 글라스에 투영되는 헤드업 디스플레이(Head Up Display, HUD), 홀로그램 증강현실 헤드업 디스플레이(Computer Generated Hologram Augmented Reality Head Up Display, CGH AR HUD)일 수 있다. 도 4는 설명의 편의를 위하여 상기 전자기기(1)가 스마트 폰인 경우를 도시하고 있다.
상기 전자 기기(1)는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA) 외측의 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 장치는 표시영역(DA)에 2차원적으로 배열된 복수의 화소들의 어레이를 통해 이미지를 구현할 수 있다.
비표시영역(NDA)은 이미지를 디스플레이하지 않는 영역으로서, 표시영역(DA)을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 비표시영역(NDA)에는 표시영역(DA)에 배치된 디스플레이소자들에 전기적 신호나 전원을 제공하기 위한 드라이버 등이 배치될 수 있다. 비표시영역(NDA)에는 전자소자나 인쇄회로기판 등이 전기적으로 연결될 수 있는 영역인 패드가 배치될 수 있다.
상기 전자 기기(1)는 x축 방향의 길이와 y축 방향의 길이가 서로 상이할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 x축 방향의 길이가 y축 방향의 길이보다 짧을 수 있다. 또 다른 예를 들면, 상기 x축 방향의 길이와 y축 방향의 길이가 동일할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 상기 x축 방향의 길이가 y축 방향의 길이보다 길 수 있다.
[도 5 및 6a 내지 6c에 대한 설명]
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 발광 소자를 포함한 전자 기기로서 차량(1000)의 외부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다양한 구현예에 따른 차량(1000)의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5, 도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 참조하면, 차량(1000)은 인간, 물건 또는 동물 등과 같은 피운송체를 출발지에서 목적지로 이동시키는 다양한 장치를 의미할 수 있다. 차량(1000)은 도로 또는 선로를 주행하는 차량, 바다나 강 위로 이동하는 선박 및 공기의 작용을 이용하여 창공을 비행하는 비행기 등을 포함할 수 있다.
차량(1000)은 도로 또는 선로를 주행할 수 있다. 차량(1000)은 적어도 하나의 차륜의 회전에 따라 소정의 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 차량(1000)은 삼륜 또는 사륜 자동차, 건설기계, 이륜 자동차, 원동기 장치, 자전거, 및 선로를 주행하는 열차를 포함할 수 있다.
차량(1000)은 내장과 외장을 갖는 차체(body)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(chassis)를 포함할 수 있다. 차체의 외장은 프론트 패널, 본네트, 루프 패널, 리어 패널, 트렁크, 도어 사이의 경계에 마련된 필러를 포함할 수 있다. 차량(1000)의 차대는 동력 발생 장치, 동력 전달 장치, 주행 장치, 조향 장치, 제동 장치, 현가 장치, 변속 장치, 연료 장치, 전후좌우 차륜 등을 포함할 수 있다.
차량(1000)은 사이드 윈도우 글라스(1100), 프론트 윈도우 글라스(1200), 사이드 미러(1300), 클러스터(1400), 센터 페시아(1500), 조수석 대시보드(1600), 및 표시 장치(2)를 포함할 수 있다.
사이드 윈도우 글라스(1100) 및 프론트 윈도우 글라스(1200)는 사이드 윈도우 글라스(1100) 및 프론트 윈도우 글라스(1200) 사이에 배치된 필러에 의해 구획될 수 있다.
사이드 윈도우 글라스(1100)는 차량(1000)의 측면에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 사이드 윈도우 글라스(1100)는 차량(1000)의 도어에 설치될 수 있다. 사이드 윈도우 글라스(1100)는 복수개로 구비될 수 있으며, 서로 마주볼 수 있다. 일 실시예에서, 사이드 윈도우 글라스(1100)는 제1사이드 윈도우 글라스(1110) 및 제2사이드 윈도우 글라스(1120)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1사이드 윈도우 글라스(1110)는 클러스터(1400)에 인접하게 배치될 수 있다. 제2사이드 윈도우 글라스(1120)는 조수석 대시보드(1600)에 인접하게 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 사이드 윈도우 글라스(1100)들은 x 방향 또는 -x 방향으로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제1사이드 윈도우 글라스(1110) 및 제2사이드 윈도우 글라스(1120)는 x 방향 또는 -x 방향으로 서로 이격될 수 있다. 이를 다시 말하면, 사이드 윈도우 글라스(1100)들을 연결하는 가상의 직선(L)은 x 방향 또는 -x 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1사이드 윈도우 글라스(1110) 및 제2사이드 윈도우 글라스(1120)를 서로 연결하는 가상의 직선(L)은 x 방향 또는 -x 방향으로 연장될 수 있다.
프론트 윈도우 글라스(1200)는 차량(1000)의 전방에 설치될 수 있다. 프론트 윈도우 글라스(1200)는 서로 마주보는 사이드 윈도우 글라스(1100)들 사이에 배치될 수 있다.
사이드 미러(1300)는 차량(1000)의 후방의 시야를 제공할 수 있다. 사이드 미러(1300)는 차체의 외장에 설치될 수 있다. 일 구현예에서, 사이드 미러(1300)는 복수개로 구비될 수 있다. 복수의 사이드 미러(1300)들 중 어느 하나는 제1사이드 윈도우 글라스(1110)의 외측에 배치될 수 있다. 복수의 사이드 미러(1300)들 중 다른 하나는 제2사이드 윈도우 글라스(1120)의 외측에 배치될 수 있다.
클러스터(1400)는 스티어링 휠의 전방에 위치할 수 있다. 클러스터(1400)는 타코미터, 속도계, 냉각수 온도계, 연료계 방향전환 지시등, 상향등 표시등, 경고등, 안전벨트 경고등, 주행 거리계, 주행 기록계, 자동변속 선택레버 표시등, 도어 열림 경고등, 엔진 오일 경고등, 및/또는 연료부족 경고등이 배치될 수 있다.
센터 페시아(1500)는 오디오 장치, 공조 장치, 및 시트의 히터를 조정하기 위한 복수의 버튼이 배치된 컨트롤 패널을 포함할 수 있다. 센터 페시아(1500)는 클러스터(1400)의 일측에 배치될 수 있다.
조수석 대시보드(1600)는 센터 페시아(1500)를 사이에 두고 클러스터(1400)와 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 클러스터(1400)는 운전석(미도시)에 대응하여 배치될 수 있고, 조수석 대시보드(1600)는 조수석(미도시)에 대응하여 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 클러스터(1400)는 제1사이드 윈도우 글라스(1110)에 인접할 수 있으며, 조수석 대시보드(1600)는 제2사이드 윈도우 글라스(1120)에 인접할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(2)는 표시 패널(3)을 포함할 수 있으며, 상기 표시 패널(3)은 영상을 표시할 수 있다. 표시 장치(2)는 차량(1000)의 내부에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(2)는 서로 마주보는 사이드 윈도우 글라스(1100)들 사이에 배치될 수 있다. 표시 장치(2)는 클러스터(1400), 센터 페시아(1500), 및 조수석 대시보드(1600) 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
표시 장치(2)는 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display), 무기 EL 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display), 양자점 표시 장치(Quantum dot display), 등을 포함할 수 있다, 이하에서는, 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치(2)로서, 본 발명에 따른 발광 소자를 포함한 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 실시예들은 전술한 바와 같은 다양한 방식의 표시 장치가 사용될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 표시 장치(2)는 센터 페시아(1500)에 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 표시 장치(2)는 네비게이션 정보를 표시할 수 있다. 일 구현예에서, 표시 장치(2)는 오디오, 비디오, 또는 차량 설정에 관한 정보를 표시할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 표시 장치(2)는 클러스터(1400)에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 클러스터(1400)는 표시 장치(2)에 의해 운행 정보 등을 표현할 수 있다. 즉, 클러스터(1400)는 디지털 방식으로 구현될 수 있다. 디지털 방식의 클러스터(1400)는 차량 정보 및 주행 정보를 영상으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 타코미터의 바늘 및 게이지와 각종 경고등 아이콘은 디지털 신호에 의해 표시될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 표시 장치(2)는 조수석 대시보드(1600)에 배치될 수 있다. 표시 장치(2)는 조수석 대시보드(1600)에 매립되거나 조수석 대시보드(1600) 상에 위치할 수 있다. 일 구현예에서, 조수석 대시보드(1600)에 배치된 표시 장치(2)는 클러스터(1400)에 표시된 정보 및/또는 센터 페시아(1500)에 표시된 정보에 관한 영상을 표시할 수 있다. 다른 구현예에서, 조수석 대시보드(1600)에 배치된 표시 장치(2)는 클러스터(1400)에 표시된 정보 및/또는 센터 페시아(1500)에 표시된 정보와 상이한 정보를 표시할 수 있다.
[제조 방법]
상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 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 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 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 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 heterocyclic 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 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 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, 페트라히드로피라진 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-C60시클릭 그룹 또는 π 전자-결핍성 질소-함유 C1-C60헤테로시클릭 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-C60아릴기기임)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; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;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]
합성예 1: 화합물 H3의 합성
Figure pat00082
(1) 중간체 3-1의 합성
3-bromo-9H-carbazole-1,2,4,5,6,7,8-d7(CAS#=2764814-81-3)(1eq), TsCl(para-toluenesulfonyl chloride, 1eq), KOH(1eq)을 아세톤에 녹이고 밤새 환류하여 중간체 3-1을 얻었다. 해당 중간체 3-1은 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C19H7D7BrNO2S M+1 : 407.1
(2) 중간체 3-2의 합성
중간체 3-1(1eq)과 9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(CAS#=38537-24-5)(1eq)을 toluene에 녹이고 CuI(0.5eq), ethylenediamine(2eq), potassium phosphate(3eq) 조건 하에서 밤새 환류하여 중간체 3-2를 얻었다. 해당 중간체 3-2는 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C31H7D15N2O2S M+1 : 502.3
(3) 중간체 3-3의 합성
중간체 3-2(1eq), KOH(5eq)를 THF:H2O=1:1용액에 녹인후 밤새 환류하여 중간체 3-3을 얻었다. 해당 중간체 3-3을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C24HD15N2 M+1 3478.1
(4) 화합물 H3의 합성
상기 중간체 3-3 3.2 g, (3-bromophenyl)triphenylsilane(CAS#=185626-73-7) 3.9g을 반응용기에 넣고 Pd2dba3 0.28g, P(tBu)3 0.1g, NaOtBu 1.3g, toluene 50mL 적가하였다. 반응 온도를 120℃로 승온한 후 12시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 3.7g (수율: 59%)의 화합물 H3를 얻었다. 상기 화합물 H3를 LC-MS로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 2: 화합물 H8의 합성
Figure pat00083
(1) 중간체 8-1의 합성
Bromobenzene-2,3,4,5,6-d5(3eq)을 THF에 녹이고 -78℃에서 nButyllithium(3eq)을 천천히 적가하였다. 1시간 후 SiCl4를 적가한후 상온으로 천천히 승온하였다. 다른 RBF에서 1,3-dibromobenzene-2,4,5,6-d4(1eq) THF에 녹이고 -78℃에서 nButyllithium(1eq)을 천천히 적가하였다. 여기에 앞서 생성한 반응용액을 천천히 적가하였다. 온도를 상온으로 천천히 승온한 후 밤새 교반하여 중간체 8-1을 얻었다. 해당 중간체 8-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C24D19BrSi M+1 434.3
(2) 화합물H8의 합성
상기 중간체 8-1 2.7 g, 상기 중간체 3-3 2.6g을 반응용기에 넣고 Pd2dba3 0.22g, P(tBu)3 0.1g, NaOtBu 1.1g, toluene 30mL 적가하였다. 반응 온도를 120℃로 승온한 후 12시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 2.9g (수율: 66%)의 화합물 H8를 얻었다. 상기 화합물 H8를 LC-MS로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 3: 화합물 H9의 합성
Figure pat00084
(1) 중간체 9-1의 합성
2-bromo-9H-carbazole-1,2,4,5,6,7,8-d7(CAS#=2650519-97-2)(1eq), TsCl(para-toluenesulfonyl chloride, 1eq), KOH(1eq)을 아세톤에 녹이고 밤새 환류하여 중간체 9-1을 얻었다. 해당 중간체 9-1은 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C19H7D7BrNO2S M+1 : 406.04
(2) 중간체 9-2의 합성
중간체 9-1(1eq)과 9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(CAS#=38537-24-5, (1eq))을 toluene에 녹이고 CuI(0.5eq), ethylenediamine(2eq), potassium phosphate(3eq) 조건 하에서 밤새 환류하여 중간체 9-2를 얻었다. 해당 중간체 9-2는 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C31H7D15N2O2S M+1 : 502.3
(3) 중간체 9-3의 합성
중간체 9-2(1eq), KOH(5eq)를 THF:H2O=1:1용액에 녹인후 밤새 환류하여 중간체 9-2을 얻었다. 해당 중간체 9-3을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C24HD15N2 M+1 : 347.23
(4) 화합물 H9의 합성
상기 중간체 9-3 2.4 g, (3-bromophenyl)triphenylsilane 2.4g을 반응용기에 넣고 Pd2dba3 0.21g, P(tBu)3 0.1g, NaOtBu 1.1g, toluene 30mL 적가하였다. 반응 온도를 120℃로 승온한 후 12시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 2.65g (수율: 67%)의 화합물 H9을 얻었다. 상기 화합물 H9를 LC-MS로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 4: 화합물 H13의 합성
Figure pat00085
(1) 중간체 13-1의 합성
1,4-dibromobenzene-2,3,5,6-d4(1eq)(CAS#= 4165-56-4)을 THF에 녹이고 -78℃에서 nButyllithium(1eq)을 천천히 적가하였다. 1시간 후 triphenylsilyl cholride(1eq)을 천천히 적가하였다. 도를 상온으로 천천히 승온한 후 밤새 교반하여 중간체 13-1을 얻었다. 해당 중간체 13-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C24H15D4BrSi M+1 418.2
(2) 화합물 H13의 합성
상기 중간체 13-1 4.1 g, 상기 중간체 3-3 4.1g을 반응용기에 넣고 Pd2dba3 0.36g, P(tBu)3 0.1g, NaOtBu 1.7g, toluene 30mL 적가하였다. 반응 온도를 120℃로 승온한 후 12시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 4.2g (수율: 63%)의 화합물 H13를 얻었다. 상기 화합물 H13를 LC-MS로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 5: 화합물 E1의 합성
Figure pat00086
(1) 중간체 E1-1의 합성
9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(2eq)(CAS#=38537-24-5)를 THF에 녹이고 0℃에서 nbutyllithium과 반응시킨후 cyanuric chloride를 적가하였다. 이후 70℃ 조건에서 밤새 교반하여 중간체 E1-1을 얻었다. 상기 중간체 E1-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C27D16ClN5 M+1 462.3
(2) 중간체 E1-2의 합성
9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d(1eq), 1-bromo-2-fluorobenzene(1.5eq), K3PO4(2eq)을 DMF에 녹이고 160℃ 조건에서 밤새 교반하였다. 상기 중간체 E1-2을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C18H4D8BrN M+1 : 330.2
(3) 중간체E1-3의 합성
중간체 E1-2(1eq)을 THF에 녹이고 -78℃에서 nbutyllithium(1.2eq)과 반응시킨후 1시간 후 trimethyl borate 를 적가하였다. 이후 상온으로 천천히 승온하여 중간체 E1-3을 얻었다. 상기 중간체 E1-3을 LC-MS로 확인한 결과는 다음고 같다.
C18H2D12BNO2 M+1 300.3
(4) 화합물 E1의 합성
상기 중간체 E1-1 2.1 g, 중간체 E1-3 1.6 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.21 g, 탄산칼륨 1.6 g을 반응 용기에 넣고 톨루엔 40 mL, 에탄올 10 mL, 증류수 10mL에 녹이고 24시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 1.8 g (수율: 59 %)의 화합물 E1을 얻었다. 상기 화합물 E1을 LC-MS으로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 6: 화합물 E4의 합성
Figure pat00087
(1) 중간체 E4-1의 합성
9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d(1eq), 1-bromo-2-fluorobenzene-3,4,5,6-d4 (1.5eq)(CAS#= 50592-35-3), K3PO4(2eq)을 DMF에 녹이고 160℃ 조건에서 밤새 교반하였다. 상기 중간체 E4-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C18D12BrN M+1: 334.0
(2) 중간체E4-2의 합성
중간체 E4-1(1eq)을 THF에 녹이고 -78℃에서 nbutyllithium(1.2eq)과 반응시킨후 1시간 후 trimethyl borate(1.4eq) 를 적가하였다. 이후 상온으로 천천히 승온하여 중간체 E4-2을 얻었다. 상기 중간체 E4-2을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C18H2D12BNO2 M+1 : 301.2
(3) 화합물E4의 합성
상기 중간체 E1-1 3.7 g, 중간체 E4-2 2.9 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.37 g, 탄산칼륨 2.8 g을 반응 용기에 넣고 톨루엔 80 mL, 에탄올 20 mL, 증류수 20mL에 녹이고 24시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 3.3 g (수율: 61 %)의 화합물 E4을 얻었다. 상기 화합물 E4을 LC-MS으로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 7: 화합물 E8의 합성
Figure pat00088
(1) 중간체 E8-1의 합성
9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(2eq)(CAS#=38537-24-5)를 THF에 녹이고 0℃에서 nbutyllithium과 반응시킨후 2,4,6-trichloropyrimidine을 적가하였다. 이후 70℃ 조건에서 밤새 교반하여 중간체 E8-1을 얻었다. 상기 중간체 E8-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C28HD16ClN4 : 461.3
(2) 화합물E8의 합성
상기 중간체 E8-1 3.6 g, 중간체 E1-3 2.8 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.36 g, 탄산칼륨 2.7 g을 반응 용기에 넣고 톨루엔 80 mL, 에탄올 20 mL, 증류수 20mL에 녹이고 24시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 3.3 g (수율: 63 %)의 화합물 E1을 얻었다. 상기 화합물 E8을 LC-MS으로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 8: 화합물 E9의 합성
Figure pat00089
(1) 중간체 E9-1의 합성
중간체 E4-2(1eq), 2,4,6-trichloropyrimidine(1eq), Pd(PPh3)2Cl2(0.01eq), Na2CO3(2eq)을 THF: H2O=4:1 용액에서 70℃ 조건에서 반응시켜 중간체 E9-1을 얻었다. 상기 중간체 E9-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C22H5D8Cl2N3 M+1 : 398.20
(2) 화합물 E9의 합성
상기 중간체 E9-1 2.5 g, 9H-carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8 2.4g을 반응용기에 넣고 Pd2dba3 0.23g, P(tBu)3 0.1g, NaOtBu 1.1g, toluene 40mL 적가하였다. 반응 온도를 120℃로 승온한 후 12시간 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 1.9g (수율: 44%)의 화합물 E9를 얻었다. 상기 화합물 E9를 LC-MS로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 9: 화합물 E10의 합성
Figure pat00090
상기 중간체 E1-1 3.6 g, (9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)boronic acid(CAS#= 854952-58-2) 2.7 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.36 g, 탄산칼륨 2.7 g을 반응 용기에 넣고 톨루엔 80 mL, 에탄올 20 mL, 증류수 20mL에 녹이고 24시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 2.7 g (수율: 52 %)의 화합물 E10을 얻었다. 상기 화합물 E10을 LC-MS으로 확인하여 표 1에 나타내었다.
합성예 10: 화합물 E15의 합성
Figure pat00091
(1) 중간체 E15-1의 합성
3-bromo-9H-carbazole-1,2,4,5,6,7,8-d7(1eq)(CAS#=2764814-81-3)과 1-iodobenzene-2,3,4,5,6-d5(1eq)(CAS#=7379-67-1)을 toluene에 녹이고 CuI(0.5eq), ethylenediamine(2eq), potassium phosphate(3eq) 조건 하에서 밤새 환류하여 중간체 E15-1를 얻었다. 해당 중간체 E15-1을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C18D12BrN M+1 : 334.2
(2) 중간체 E15-2의 합성
중간체 E15-1(1eq)을 THF에 녹이고 -78℃에서 nbutyllithium(1.2eq)과 반응시킨후 1시간 후 trimethyl borate(1.4eq)를 적가하였다. 이후 상온으로 천천히 승온하여 중간체 E15-2을 얻었다. 상기 중간체 E15-2을 LC-MS로 확인한 결과는 다음과 같다.
C18H2D12BNO2 M+1 : 301.3
(3) 화합물 E15의 합성
상기 중간체 E1-1 3.4 g, 중간체 15-2 2.6 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.34 g, 탄산칼륨 2.5 g을 반응 용기에 넣고 톨루엔 40 mL, 에탄올 10 mL, 증류수 10mL에 녹이고 24시간 동안 환류하였다. 반응이 완결된 후 반응 용액을 에틸아세테이트로 추출하고 수집한 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발시켜 얻은 잔류물을 실리카젤 컬럼크로마토그래피로 분리하고 정제하여 3.2 g (수율: 64 %)의 화합물 E15을 얻었다. 상기 화합물 E15을 LC-MS으로 확인하여 표 1에 나타내었다.
상기 합성예 1 내지 10에서 합성된 화합물들의 HR-MS(High-Resolution Mass) 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 합성예 1 내지 10에서 합성된 화합물 이외의 다른 화합물들의 합성 방법은, 상기 합성 경로 및 원료 물질을 참조하여 기술 분야에 숙련된 이들에게 용이하게 인식될 수 있다.
화합물 분자식 분자량(이론값) 분자량(실측값)
[M+1]
H3 C48H19D15N2Si 681.3 682.2
H8 C48D34N2Si 700.5 701.3
H9 C48H19D15N2Si 681.3 682.5
H13 C48H15D19N2Si 685.4 686.3
E1 C45H4D24N6 676.4 677.4
E4 C45D28N6 680.4 681.5
E8 C46H5D24N5 675.4 676.4
E9 C46H5D24N5 675.4 676.3
E10 C45H12D16N6 668.3 669.2
E15 C45D28N6 680.4 681.5
평가예 1
표 2에 기재된 화합물 H3, H8, H9, H13, E1, E4, E8, E9, E10, E15 및 CE1 내지 CE4 각각에 대해, 미국 가우시안 (Gaussian)사 제조의 양자 화학 계산 프로그램 가우시안 09을 이용하여 양자화학 계산을 수행하여, HOMO, LUMO 및 삼중항(T1) 에너지 레벨을 각각 측정하여, 그 결과를 표 2에 정리하였다. 기저상태의 구조 최적화는 B3LYP, 함수로는 6-31G* (d,p)를 이용하였다
화합물 No. HOMO (eV) LUMO (eV) T1 (eV)
H3 -5.5 -1.9 3.07
H8 -5.5 -1.9 3.07
H9 -5.6 -1.9 3.00
H13 -5.5 -1.9 3.03
E1 -5.7 -2.7 2.95
E4 -5.7 -2.7 2.95
E8 -5.8 -2.6 2.92
E9 -5.8 -2.6 2.92
E15 -5.7 -2.7 2.95
CE1 -5.5 -1.9 3.00
CE2 -5.6 -1.9 3.07
CE3 -6.0 -2.5 3.05
CE4 -5.6 -2.0 2.95
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
평가예 2
상기 화합물 H3, H8, H9, H13, E1, E4, E8, E9, E10, E15 및 CE1 내지 CE4 각각의 상전이 온도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 구체적으로, 3.5x10-3 torr의 압력 조건 하에서, 각각의 화합물을 초기 온도 100℃부터 가열하여, 상전이가 발생하는 시점의 온도를 측정하였다.
화합물 No. 상전이 온도(℃)
H3 293
H8 294
H9 291
H13 300
E1 296
E4 297
E8 290
E9 291
E10 299
E15 299
CE1 335
CE2 285
CE3 301
CE4 267
평가예 3
화합물 H3 1g과 E1 0.54g을 혼합(즉, 65 : 35의 중량비) 후 막자사발을 통해 분쇄하여 예비 혼합물(pre-mixture)을 형성하였다. 예비 혼합물을 crucible에 충진한 후 진공 챔버에서 198℃의 온도로 가열하며, 2 Å/s의 속도로 유리기판에 2000Å 두께로 증착시키는 공정을 예비혼합물이 소진될때까지 반복하였다. 이렇게 얻어진 증착막 1~5을 각각 dichloromethane에 녹이고 유기 용매를 증발시킨후 HPLC로 분석하여 화합물간 비율 변화를 확인하여 표 4에 나타내었다.
증착막(2000Å) H3(%) E1(%)
1 66.3 33.7
2 65.9 34.1
3 66.2 33.8
4 66.4 33.6
5 66.1 33.9
표 4로부터, 예비 혼합물의 초기 조성비와 형성된 증착막의 조성비의 차이가 2% 이내임을 확인할 수 있는 바, 증착 공정이 진행될 때 조성비가 실질적으로 변화하지 않아 증착 공정이 안정적으로 진행됨을 확인할 수 있다.
실시예 1
애노드로서 15 Ω/cm2 (1200Å) ITO가 형성된 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm x 50mm x 0.5 mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하여 진공 증착 장치에 설치하였다.
상기 애노드 상에 HATCN을 진공 증착하여 100Å 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상에 BCFN을 진공 증착하여 600Å 두께의 제1정공 수송층을 형성한 후, 상기 제1정공 수송층 상에 SiCzCz를 진공 증착하여 50Å두께의 제2정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에 H3와 E1의 예비 혼합물인 P1(호스트)과 PtON-TBBI(인광 도펀트)를 동시에 진공 증착하여, 350Å 두께의 발광층을 형성하였다. 여기서, P1과 PtON-TBBI의 중량비는 83 : 13으로 조절하였다.
상기 발광층 상에 mSiTrz를 진공 증착하여 50Å 두께의 제1전자 수송층을 형성하고, 상기 제1전자 수송층 상에 mSiTrz와 LiQ를 1:1의 중량비로 동시에 진공 증착하여 350Å 두께의 제2전자 수송층을 형성한 후, 상기 제2전자 수송층 상에 LiF를 진공 증착하여 15Å 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상에 Al을 진공 증착하여 80Å 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2 내지 7
발광층 형성시 예비 혼합물 P1을 표 5에 기재된 바와 같이 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
예비혼합물 No. 제1화합물 제2화합물
실시예 1 P1 H3 E1
실시예 2 P2 H3 E4
실시예 3 P3 H13 E10
실시예 4 P4 H13 E15
실시예 5 P5 H8 E1
실시예 6 P6 H9 E9
실시예 7 P7 H9 E8
Figure pat00096
Figure pat00097
비교예 1 및 2
발광층 형성시, 예비 혼합물 P1과 PtON-TBBI를 동시에 진공 증착하는 대신, CE1, CE3 및 PtON-TBBI를 동시에 진공 증착하거나(비교예 2), CE2, CE4 및 PtON-TBBI를 동시에 진공 증착했다는(비교예 3) 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
구체적으로, 비교예 1 및 비교예 2의 경우에는, CE1과 CE3를 예비 혼합한 후 증착 공정을 진행하거나, CE2와 CE4를 예비 혼합한 후 증착 공정을 진행할 경우, 상이한 상전이 온도로 인해 증착막 형성이 불가하였기 때문에, 상기 방식으로 증착을 진행하였다.
Figure pat00098
평가예 4
상기 실시예 1 내지 7, 비교예 1 및 2에서 제작된 유기 발광 소자의 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압(V), 최대 양자 효율(%), 소자 상대 수명(%) 및 발광색을 각각 측정하여 표 6에 나타내었다. 표 6 중 구동 전압은 소스 미터(Keithley Instrument사, 2400 series)를 이용하여 측정하였으며, 최대 양자 효율은 하마마츠 포토닉스 사의 외부 양자 효율 측정 장치 C9920-2-12를 사용하여 측정하였다. 최대 양자 효율 평가의 경우, 파장 감도의 교정을 한 휘도계를 이용하여 휘도/전류 밀도를 측정하고, 완전확산 반사면을 상정한 각도 휘도 분포(Lambertian)을 가정하여 최대 양자 효율을 환산하였다. 소자 상대 수명의 경우 실시예 6의 휘도가 초기 휘도 대비 95%에 도달하는데 걸리는 시간을 100%로 하여, 상대적인 수명을 나타내었다.
구분 호스트 물질 구동전압(V) 최대양자효율(%) 소자 상대 수명(%) 발광색
실시예 1 P1 5.2 23.1 140 청색
실시예 2 P2 5.2 22.8 130 청색
실시예 3 P3 5.3 22.7 105 청색
실시예 4 P4 5.2 22.6 115 청색
실시예 5 P5 5.3 22.4 150 청색
실시예 6 P6 5.2 23.2 100 청색
실시예 7 P7 5.2 22.7 95 청색
비교예 1 CE1 + CE3 6.1 20.1 23 청색
비교예 2 CE2 + CE4 6.2 21.1 11 청색
표 6으로부터, 실시예 1 내지 7의 유기 발광 소자는, 청색광을 방출하면서, 우수한 구동 전압, 우수한 발광 효율 및 우수한 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
110: 제1전극
130: 중간층
150: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시된 제1화합물; 및
    하기 화학식 2로 표시된 제2화합물;
    을 포함한, 조성물:
    <화학식 1>
    Figure pat00099

    <화학식 2>
    Figure pat00100

    상기 화학식 1 및 화학식 2 중,
    R11 내지 R18 및 R21 내지 R27은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이고,
    a1 및 a8 및 b1 내지 b7은 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
    X1은 N 또는 C(Y1)이고,
    X2는 N 또는 C(Y2)이고,
    X3는 N 또는 C(Y3)이고,
    상기 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
    Y1 내지 Y3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 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, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 또는 -P(=O)(Q1)(Q2)이고,
    L1 및 L2 각각은 단일 결합이고,
    c1이 1이고 c2가 0이거나; 또는 c1이 0이고 c2가 1이고,
    c1이 0일 경우 L1은 존재하지 않고, c2가 0일 경우 L2는 존재하지 않고,
    상기 R10a는,
    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, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -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, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -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, 또는 C6-C60아릴티오기; 또는
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -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, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물이 적어도 하나의 중수소를 포함하거나,
    상기 제2화합물이 적어도 하나의 중수소를 포함하거나,
    상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각이, 적어도 하나의 중수소를 포함한, 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6 eV 이상인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물의 LUMO 에너지 레벨은 -2.6 eV 이하인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물 및 상기 제2화합물 각각의 삼중항(T1) 에너지 레벨은 2.8 eV 이상인, 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물의 상전이 온도와 제2화합물의 상전이 온도의 차이가 15℃ 이하인, 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물의 상전이 온도는 285℃ 내지 305℃인, 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물의 상전이 온도는 285℃ 내지 305℃인, 조성물.
  9. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극;
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함한 중간층; 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 조성물;
    을 포함한, 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조성물이 상기 발광층에 포함되어 있고,
    상기 발광층이, 전이 금속-함유 화합물, 지연 형광 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전이 금속-함유 화합물은 백금(Pt)을 포함한, 발광 소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전이 금속-함유 화합물이 백금 및 상기 백금과 결합된 4자리(tetradentate) 리간드를 포함하고,
    상기 백금과 상기 4자리 리간드의 탄소 원자 중 하나가 배위 결합을 통하여 결합된, 발광 소자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 지연 형광 화합물이, B(붕소) 및 N(질소) 각각을 고리-형성 원자로 포함한 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함한 화합물인, 발광 소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 발광층으로부터 방출된 광의 최대 발광 파장이 400nm 내지 500nm인, 발광 소자.
  15. 제10항의 발광 소자 제조 방법으로서,
    상기 조성물을 준비하는 단계; 및
    상기 조성물을 진공 챔버 내 증착원에 충진한 후 이를 가열하는 증착 공정을 수행하여, 조성물-함유층을 형성하는 단계;
    를 포함한, 발광 소자 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 증착 공정의 증착 온도 범위가 160℃ 내지 240℃인, 발광 소자 제조 방법.
  17. 제1항의 발광 소자를 포함한, 전자 장치.
  18. 제17항에 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.
  19. 제1항의 발광 소자를 포함한, 전자 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광선 요법 디바이스, 및 간판 중 하나인, 전자 기기.
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