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KR102692561B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR102692561B1
KR102692561B1 KR1020180073403A KR20180073403A KR102692561B1 KR 102692561 B1 KR102692561 B1 KR 102692561B1 KR 1020180073403 A KR1020180073403 A KR 1020180073403A KR 20180073403 A KR20180073403 A KR 20180073403A KR 102692561 B1 KR102692561 B1 KR 102692561B1
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김종수
김중혁
이하섭
전순옥
정연숙
정용식
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Abstract

소정의 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터를 포함한 유기 발광 소자가 제시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
유기 발광 소자가 제시된다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 종래 소자에 비하여, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다.
일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
고효율 및 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면,
제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함하고,
상기 발광층은 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터(Thermal Activated Delayed Fluorescenc Emitter)를 포함하고,
상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 하기 화학식 1 및 2 중 CZ은 하기 화학식 CZ1 또는 CZ2로 표시된 그룹인, 유기 발광 소자가 제공된다:
Figure 112018062684447-pat00001
Figure 112018062684447-pat00002
상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중,
고리 A1, A2, A5 및 A6는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이되, 화학식 2의 고리 A6는 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이고,
X22는 O 또는 S이고,
m은 0, 1 또는 2이고,
n은 0 또는 1이고,
Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
수소, 중수소 또는 시아노기(CN); 또는
중수소, 시아노기, C1-C20알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 이고,
b1 내지 b6은 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3이고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물은 각각, 적어도 하나의 시아노기를 포함한다.
상기 유기 발광 소자는 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 유기 발광 소자는, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함한다.
상기 발광층은 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터(Thermal Activated Delayed Fluorescenc Emitter)를 포함할 수 있다.
상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure 112018062684447-pat00003
상기 화학식 1 및 2 중 CZ은 하기 화학식 CZ1 또는 CZ2로 표시된 그룹일 수 있다:
Figure 112018062684447-pat00004
상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중 고리 A1 A2, A5 및 A6는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이되, 화학식 2의 고리 A6는 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1의 고리 A5 및 A6, 화학식 2의 고리 A5 및 화학식 CZ1 및 CZ2의 고리 A1 및 A2는 벤젠 그룹이고, 화학식 2의 고리 A6는 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중 X22는 O 또는 S일 수 있다.
상기 화학식 1 및 2의 m은 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 1 및 2의 n은 0 또는 1일 수 있다.
상기 화학식 1 및 2 중 n이 0일 경우, 화학식 1 및 2 중
Figure 112018062684447-pat00005
로 표시된 그룹은 단일 결합이 된다.
상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중 Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
수소, 중수소 또는 시아노기(CN); 또는
중수소, 시아노기, C1-C20알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중 Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
수소, 중수소 또는 시아노기; 또는
중수소, 시아노기, C3-C10알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C3-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중 Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
수소, 중수소 또는 시아노기; 또는
중수소, 시아노기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기; 일 수 있다.
상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중 b1 내지 b6는 각각 Z1 내지 Z6의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3일 수 있다. 상기 b1 내지 b6가 각각 2 이상일 경우, 2 이상의 Z1 내지 Z6는 각각, 서로 동일하거나 상이하다. 예를 들어, 상기 b1 내지 b6는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 CZ1 및 CZ2 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물은 각각, 적어도 하나의 시아노기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시된 화합물에 포함된 시아노기의 개수 및 상기 화학식 2로 표시된 화합물에 포함된 시아노기의 개수는 서로 독립적으로, 1, 2, 3 또는 4 (예를 들면, 1 또는 2)일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중,
b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나, 또는
b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중 CZ이 상기 화학식 CZ2로 표시된 그룹이고, 상기 화학식 CZ2 중 Z7이 적어도 하나의 시아노기로 치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현에에 따르면, 상기 화학식 1 및 2 중
Figure 112018062684447-pat00006
로 표시된 그룹이 하기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9로 표시된 그룹 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00007
Figure 112018062684447-pat00008
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Figure 112018062684447-pat00031
상기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9 중 Z10 내지 Z19에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Z3 및 Z4에 대한 설명을 참조하고, * 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9 중 Z10 내지 Z19는 시아노기가 아닐 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9 중 Z10 내지 Z19는 서로 독립적으로,
수소, 중수소 또는 시아노기; 또는
중수소, 시아노기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기; 일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중
Figure 112018062684447-pat00032
로 표시된 그룹이 하기 화학식 1(1) 내지 1(4)로 표시된 그룹 중에서 선택되고 (선택되거나),
상기 화학식 2 중
Figure 112018062684447-pat00033
로 표시된 그룹이 하기 화학식 2(1) 내지 2(12)로 표시된 그룹 중에서 선택되고 (선택되거나),
상기 화학식 CZ1로 표시된 그룹이 하기 화학식 CZ1(1) 내지 CZ1(3)으로 표시된 그룹 중에서 선택되고 (선택되거나),
상기 화학식 CZ2로 표시된 그룹이 하기 화학식 CZ2(1) 내지 CZ2(14)로 표시된 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00034
Figure 112018062684447-pat00035
Figure 112018062684447-pat00036
Figure 112018062684447-pat00037
Figure 112018062684447-pat00038
Figure 112018062684447-pat00039
상기 화학식 1(1) 내지 1(4), 2(1) 내지 2(12), CZ1(1) 내지 CZ1(3) 및 CZ2(1) 내지 CZ2(14) 중 X22, Z1, Z2, Z5 내지 Z7, b5 및 b6에 대한 설명은 각각 제1항에 기재된 바를 참조하고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 1(1) 내지 1(4), 2(1) 내지 2(12), CZ1(1) 내지 CZ1(3) 및 CZ2(1) 내지 CZ2(14) 중 Z1, Z2 및 Z5 내지 Z7는 시아노기가 아닐 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 CZ2(1) 내지 CZ2(14) 중 Z7는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 적어도 하나의 시아노기로 치환된 페닐기, 적어도 하나의 시아노기로 치환된 비페닐기 또는 적어도 하나의 시아노기로 치환된 터페닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 호스트는 하기 화합물 H1 내지 H28 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00040
Figure 112018062684447-pat00041
Figure 112018062684447-pat00042
상기 화학식 1 중 X22는 O 또는 S이고, 상기 화학식 2 중 고리 A6는 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이다. 이로써, 상기 화학식 1 및 2는, 각각, CZ으로 표시된 카바졸계 그룹 외에, 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹(또는, 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹을 포함한 축합환 그룹)을 반드시 포함한 비대칭 구조를 갖는 바, 높은 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 가질 수 있다. 이로써, 상기 화학식 1로 표시된 화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 화합물 중 적어도 하나를 포함한 전자 소자, 예를 들면, 유기 발광 소자는 우수한 발광 효율을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시된 화합물 및 상기 화학식 2로 표시된 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)는 3.41debye 이상, 예를 들면, 3.41debye 내지 10debye의 범위일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 쌍극자 모멘트는, Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용(B3LYP, 6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화함)하여, 해당 화합물의 각 원자들의 부분 전하(mulliken charge) 및 원자 간 거리를 구한 다음, 이로부터 해당 화합물의 쌍극자 모멘트를 계산함으로써, 평가될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 화학식 1 및 2는 상술한 바와 같은 비대칭 구조를 갖되,
Figure 112018062684447-pat00043
로 표시된 그룹(여기서, *는 이웃한 임의의 원자와의 결합 사이트임)을 비포함하므로(예를 들어, 포스핀 옥사이드-함유 화합물은
Figure 112018062684447-pat00044
로 표시된 그룹을 포함함), 고발광 효율을 달성할 수 있으면서도 유기 발광 소자의 보관 및/또는 구동시
Figure 112018062684447-pat00045
로 표시된 그룹에 의한 발광층 재료의 분해 등이 실질적으로 방지될 수 있는 바, 고발광 효율 및 장수명을 "동시에" 달성할 수 있다.
상기 호스트의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 삼중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이는 0.2eV 이상 및 0.5eV 이하일 수 있다. 상기 호스트의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 삼중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 열활성화 지연 형광 에미터에서 생성된 삼중항 여기자의 에너지가 상기 발광층 중 호스트로 누출되는 것이 방지되어 효율적인 발광이 실현될 수 있고, 상기 호스트의 활성화 여기 에너지 레벨이 억제되어 유기 발광 소자의 장수명 구동이 실현될 수 있다.
상기 삼중항 에너지 레벨은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것일 수 있다.
상기 열활성화 지연 형광 에미터는 열활성화 지연 형광 방출 메커니즘에 따라 지연 형광을 방출할 수 있는 임의의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이는 0eV 이상 및 0.5eV 이하일 수 있다. 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 삼중항 상태에서 일중항 상태로의 역에너지 이동(up-conversion)이 효과적으로 이루어져, 상기 형광 도펀트는 고효율 지연 형광(delayed fluorescence)을 방출할 수 있게 된다.
상기 삼중항 에너지 레벨과 상기 일중항 에너지 레벨은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한 것일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 열활성화 지연 형광 에미터는 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 11>
Figure 112018062684447-pat00046
상기 화학식 11 중 X1은 단일 결합, N-[(L4)c4-R4], C(R5)(R6), O 또는 S일 수 있다.
예를 들어, 상기 X1은 단일 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 11 중 A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 인덴 그룹, 인돌 그룹, 벤조퓨란 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조실롤 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹 또는 디벤조실롤 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 플루오렌 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹 또는 디벤조실롤 그룹이고, A1 및 A2 중 적어도 하나는 벤젠 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 L3 및 L4는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 L3 및 L4는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기 및 인돌로카바졸일렌기; 및
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q34)(Q35) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기 및 인돌로카바졸일렌기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q35는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 c3 및 c4는 각각 L3 및 L4의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 4 중에서 선택된 정수일 수 있다. 상기 c3가 2 이상일 경우, 2 이상의 L3는 서로 상이하거나 동일하고, 상기 c4가 2 이상일 경우, 2 이상의 L4는 서로 동일하거나 상이하다. 예를 들어, 상기 c3 및 c4는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 c3가 0일 경우 *-(L3)c3-*'은 단일 결합이 되고, 상기 c4가 0일 경우 *-(L4)c4-*'는 단일 결합이 된다.
상기 화학식 11 중 R1 내지 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택될 수 있다. 여기서, Q1 내지 Q7에 대한 설명은 본 명세성 기재된 바를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 11 중 R3은 적어도 하나의 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹"이란 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 시클릭 그룹을 포함한 그룹을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 상기 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹은, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀릭 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 아자인덴 그룹, 아자인돌 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹 또는 아자디벤조실롤 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 11 중 R3는,
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, (C1-C10알킬)페닐기, 디(C1-C10알킬)페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디(페닐)페닐기, 디(비페닐)페닐기, (피리디닐)페닐기, 디(피리디닐)페닐기, (피리미디닐)페닐기, 디(피리미디닐)페닐기, (트리아지닐)페닐기, 디(트리아지닐)페닐기, 피리디닐기, (C1-C10알킬)피리디닐기, 디(C1-C10알킬)피리디닐기, (페닐)피리디닐기, 디(페닐)피리디닐기, (비페닐)피리디닐기, 디(비페닐)피리디닐기, (터페닐)피리디닐기, 비(터페닐)피리디닐기, (피리디닐)피리디닐기, 디(피리디닐)피리디닐기, (피리미디닐)피리디닐기, 디(피리미디닐)피리디닐기, (트리아지닐)피리디닐기, 디(트리아지닐)피리디닐기, 피리미디닐기, (C1-C10알킬)피리미디닐기, 디(C1-C10알킬)피리미디닐기, (페닐)피리미디닐기, 디(페닐)피리미디닐기, (비페닐)피리미디닐기, 디(비페닐)피리미디닐기, (터페닐)피리미디닐기, 비(터페닐)피리미디닐기, (피리디닐)피리미디닐기, 디(피리디닐)피리미디닐기, (피리미디닐)피리미디닐기, 디(피리미디닐)피리미디닐기, (트리아지닐)피리미디닐기, 디(트리아지닐)피리미디닐기, 트리아지닐기, (C1-C10알킬)트리아지닐기, 디(C1-C10알킬)트리아지닐기, (페닐)트리아지닐기, 디(페닐)트리아지닐기, (비페닐)트리아지닐기, 디(비페닐)트리아지닐기, (터페닐)트리아지닐기, 비(터페닐)트리아지닐기, (피리디닐)트리아지닐기, 디(피리디닐)트리아지닐기, (피리미디닐)트리아지닐기, 디(피리미디닐)트리아지닐기, (트리아지닐)트리아지닐기, 디(트리아지닐)트리아지닐기, 플루오레닐기, 디(C1-C10알킬)플루오레닐기, 디(페닐)플루오레닐기, 디(비페닐)플루오레닐기, 카바졸일기, (C1-C10알킬)카바졸일기, (페닐)카바졸일기, (비페닐)카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, (C1-C10알킬)디벤조퓨라닐기, (페닐)디벤조퓨라닐기, (비페닐)디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, (C1-C10알킬)디벤조티오페닐기, (페닐)디벤조티오페닐기 및 (비페닐)디베조티오페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, 페닐기, 인데닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 이소인돌일기, 인돌일기, 퓨라닐기, 티오페닐기, 실롤일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조실롤일기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨라카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사질일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자인데닐기, 아자인돌일기, 아자벤조퓨라닐기, 아자벤조티오페닐기, 아자벤조실롤일기, 아자플루오레닐기, 아자카바졸일기, 아자디벤조퓨라닐기, 아자디벤조티오페닐기 및 아자디벤조실롤일기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 11 중 R3는,
하기 화학식 13(1) 또는 13(2)로 표시된 그룹;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기; 및
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
Figure 112018062684447-pat00047
상기 화학식 13(1) 중 X11 내지 X15는 서로 독립적으로 C 또는 N이고, X11 내지 X15 중 적어도 하나는 N일 수 있다.
예를 들어, 상기 X11 내지 X15 중 2개 또는 3가 N일 수 있다.
상기 화학식 13(2) 중 A11 및 A12는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹 또는 퀴나졸린 그룹이고, A11 및 A12 중 적어도 하나는 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹 또는 퀴나졸린 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 A11은 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹 또는 퀴나졸린 그룹이고, A12는 벤젠 그룹 또는 나프탈렌 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 13(2) 중 X16은 N-[(L12)a12-R12], C(R14)(R15), O 또는 S이고, X17은 단일 결합, N-[(L13)a13-R13], C(R16)(R17), O 또는 S일 수 있다.
예를 들어, 상기 X16은 O 또는 S이고, X17은 단일 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 13(1) 및 13(2) 중 L11 내지 L13에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L3에 대한 설명을 참조하고, a11 내지 a13에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 c3에 대한 설명을 참조하고, R11 내지 R17에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 13(2) 중 d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고, 화학식 13(1) 중 d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택된다.
상기 화학식 13(1) 및 13(2) 중 *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 11 중 R3은 하기 화학식 13-1 내지 13-20으로 표시된 그룹 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00048
Figure 112018062684447-pat00049
상기 화학식 13-1 내지 13-20 중,
X16은 N-[(L12)a12-R12], C(R14)(R15), O 또는 S이고,
L11 및 L12에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L3에 대한 설명을 참조하고,
a11 및 a12에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 c3에 대한 설명을 참조하고,
R11, R12, R14 및 R15에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
d15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
d13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
d12는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 11 중 R1, R2, R5 및 R6는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기, -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q4)(Q5) 중에서 선택되고,
Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 11 중 a1 및 a2는 각각 R1 및 R2의 개수를 나타낸 것으로서, 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택될 수 있다. 상기 a1이 2 이상일 경우 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하고, a2가 2 이상일 경우 2 이상의 R2는 서로 동일하거나 상이하다.
일 구현예에 따르면, 상기 열활성화 지연 형광 에미터는 하기 화학식 11-1 내지 11-7 중 하나로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00050
Figure 112018062684447-pat00051
상기 화학식 11-1 내지 11-7 중,
X1, L3, c3 및 R1 내지 R3에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
X2는 N-[(L5)c5-R7], C(R8)(R9), O 또는 S이고,
L5 및 c5에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L3 및 c3에 대한 설명을 참조하고,
R7에 대한 설명은 본 명세서 중 R3에 대한 설명을 참조하고,
R8 및 R9에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R5 및 R6에 대한 설명을 참조하고,
a16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
a14 및 a24는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 11-1 내지 11-17 중 1) X2가 C(R8)(R9), O 또는 S일 경우 R3 및, 2) X2가 N-[(L5)c5-R7]일 경우 R3 및 R7 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같은 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 적어도 하나 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 11-1 내지 11-17 중 1) X2가 C(R8)(R9), O 또는 S일 경우 R3 및, 2) X2가 N-[(L5)c5-R7]일 경우 R3 및 R7는, 서로 독립적으로,
상기 화학식 13(1) 또는 13(2)로 표시된 그룹 (예를 들면, 상기 화학식 13-1 내지 13-20으로 표시된 그룹 중 하나);
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기; 및
중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기;
중에서 선택되되,
1) X2가 C(R8)(R9), O 또는 S일 경우 R3 및, 2) X2가 N-[(L5)c5-R7]일 경우 R3 및 R7 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 13(1) 또는 13(2)로 표시된 그룹 (예를 들면, 상기 화학식 13-1 내지 13-20으로 표시된 그룹 중 하나)일 수 있다.
한편, 상기 열활성화 지연 형광 에미터는 하기 화학식 14A로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 14A>
Figure 112018062684447-pat00052
상기 화학식 14A 중 R21 내지 R25는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 시아노기, C1-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기이다.
일 구현예에 따르면, 상기 열활성화 지연 형광 에미터는 시아노기를 비포함할 수 있다.
상기 열활성화 지연 형광 에미터는 하기 화합물 D1-1 내지 D1-83, D2-1 내지 D2-81, D3-1 내지 D3-81 및 D201 내지 D211 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00053
Figure 112018062684447-pat00054
Figure 112018062684447-pat00055
Figure 112018062684447-pat00056
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Figure 112018062684447-pat00062
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Figure 112018062684447-pat00065
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Figure 112018062684447-pat00084
Figure 112018062684447-pat00085
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Figure 112018062684447-pat00089
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Figure 112018062684447-pat00104
Figure 112018062684447-pat00105
상술한 바와 같은 호스트와 열활성화 지연 형광 에미터를 포함한 발광층은 전이 금속-함유 유기금속 화합물을 비포함한다. 즉, 상기 발광층은 전이 금속-함유 유기금속 화합물을 포함하여, 상기 전이 금속-함유 유기금속 화합물로부터의 인광을 방출하는 인광 발광층과는 명백히 구분된다.
상술한 바와 같은 호스트와 열활성화 지연 형광 에미터를 포함한 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중 상기 열활성화 지연 형광 에미터로부터 방출되는 지연 형광 성분은 90% 이상, 92% 이상, 94% 이상, 96% 이상 또는 98% 이상일 수 있다.
상기 발광층은 열활성화 지연 형광 에미터의 최대 발광 파장에 따라, 적, 녹 및 청색의 광을 다양하게 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 상기 열활성화 지연 형광 에미터로부터 방출되는 광이 청색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층 중 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 함량은 상기 호스트 100중량부 당 0.01 내지 30중량부의 범위일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 형광 함량이 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 농도 소광 현상없는 고품질의 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 상술한 바와 같은 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터를 포함하되, 인광 화합물(예를 들면, 전이 금속-함유 유기금속 화합물)을 비포함하므로, 상기 발광층을 포함한 유기 발광 소자는 인광이 아닌 지연 형광을 방출하면서, 고효율 및 장수명을 동시에 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 유기 발광 소자(10)는 제1전극(11), 유기층(15) 및 제2전극(19)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
상기 제1전극(11) 하부 또는 제2전극(19) 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 애노드일 수 있다. 상기 제1전극용 물질은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(11)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등과 같은 금속을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(11)은 단일층 또는 2 이상의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(11)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(11) 상부로는 유기층(15)이 배치되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 수송 영역(hole transport region); 발광층(emission layer); 및 전자 수송 영역(electron transport region);을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 제1전극(11)과 발광층 사이에 배치될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층만을 포함하거나, 정공 수송층만을 포함할 수 있다. 또는, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(11)로부터 차례로 적층된, 정공 주입층/정공 수송층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(11) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 코팅 조건은 정공주입층 재료로 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층 및 전자 저지층 형성 조건은 정공 주입층 형성 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은, 예를 들면, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), 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 sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure 112018062684447-pat00106
Figure 112018062684447-pat00107
<화학식 201>
Figure 112018062684447-pat00108
<화학식 202>
Figure 112018062684447-pat00109
상기 화학식 201 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염, 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 및 파이레닐기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A>
Figure 112018062684447-pat00110
상기 화학식 201A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112018062684447-pat00111
Figure 112018062684447-pat00112
Figure 112018062684447-pat00113
Figure 112018062684447-pat00114
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층을 모두 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1, HT-D2 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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Figure 112018062684447-pat00116
상기 정공 수송 영역은, 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층은 공지의 물질, 예를 들면, mCP를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018062684447-pat00117
상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층된 구조를 가짐으로써, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층은 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터를 포함하며, 상기 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터에 관한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
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.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송 영역이 배치된다.
전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역은 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층 또는 전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전자 수송층은 단일층 또는 2 이상의 서로 다른 물질을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역의 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 형성 조건은 정공 주입층의 형성 조건을 참조한다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018062684447-pat00118
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure 112018062684447-pat00119
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1 내지 ET25 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018062684447-pat00120
Figure 112018062684447-pat00121
Figure 112018062684447-pat00122
Figure 112018062684447-pat00123
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure 112018062684447-pat00124
또한 전자 수송 영역은, 제2전극(19)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 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.
상기 유기층(15) 상부로는 제2전극(19)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(19)은 캐소드일 수 있다. 상기 제2전극(19)용 물질로는 상대적으로 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 제2전극(19) 형성용 물질로 사용할 수 있다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용하여 투과형 제2전극(19)을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기(ethynyl), 프로피닐기(propynyl), 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알킬기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 2 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C2-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 2 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C2-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-히드로퓨라닐기, 2,3-히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C2-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함한다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C2-C60헤테로아릴기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C2-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 2 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C2-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C2-C60헤테로아릴기 및 C2-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예는 플루오레닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소(예를 들어, 탄소수는 2 내지 60일 수 있음) 외에 N, O, P, Si 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은, 카바졸일기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중, 상기 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서 중 "상온"이란 약 25℃의 온도를 가리킨다.
본 명세서 중 "비페닐기 및 터페닐기"는 2개 또는 3개의 벤젠 그룹이 단일 결합으로 서로 결합된 1가 그룹을 가리키는 것이다.
이하, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 화합물 및 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 하기 합성예 중 "'A' 대신 'B'를 사용하였다"란 표현 중 'B'의 사용량과 'A'의 사용량은 몰당량 기준으로 동일하다.
[실시예]
합성예 1 : 화합물 H1의 합성
하기 반응식에 따라 화합물 H1을 합성하였다.
Figure 112018062684447-pat00125
중간체 (1)의 합성
디벤조퓨란-2-일 보론산 (dibenzofuran-2-yl boronic acid) (10 g, 47.2 mmol), 3-브로모-2-플루오로벤조니트릴 (3-bromo-2-fluorobenzonitrile) (9.43 g, 47.2 mmol), 팔라듐 테트라키스트리페닐포스핀 (Pd(PPh3)4, 10.9 g, 9.4 mmol), 탄산칼륨 (K2CO3, 19.6 g, 141.5 mmol)을 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 100 ml와 증류수 70 ml에 넣고 가열하여 환류시켰다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각시키고 유기층을 에틸아세테이트(ethyl acetate)로 추출하고 무수 황산나트륨(Na2SO4)로 건조하고 농축시킨 후, 실리카 겔 컬럼크로마토그래피(디클로로메탄/헥산)로 분리하였다. 이로부터 생성된 고체를 재결정(디클로로메탄/메탄올)하여 흰색 고체인 중간체 (1)을 합성하였다.
화합물 H1의 합성
0℃에서 수소화나트륨 (NaH, 60% in mineral oil) (1.9 g, 47.8 mmol)에 N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-dimethylformamide) 20 ml 를 천천히 가해주고 10분간 교반하였다. 이어서, 카바졸 (carbazole) (8 g, 47.8 mmol)을 N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-dimethylformamide) 30 ml에 녹인 후 상기 반응 용액에 천천히 첨가하고, 2시간 동안 실온에서 교반한 다음, N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-dimethylformamide) 90 ml과 중간체 (1) (10.9 g, 38.0 mmol)의 혼합물을 상기 반응 용액에 첨가하였다. 이 후, 120℃로 가열하고 환류하였다. 반응 종료 후, 메탄올/물에 반응물을 부어 생성된 침전물을 여과한 후, 메탄올로 세정하여 수득한 결과물을 뜨거운 톨루엔에 녹여 실리카겔을 이용하여 여과하였다. 이로부터 수득한 여액을 농축시켜 수득한 고체에 대하여 재결정을 2회(디클로로메탄/메탄올, 에틸아세테이트) 수행하여 화합물 H1을 합성하였다. (수율 52%).
MALDI-TOF Mass (계산치: 434.49 g/mol, 측정치: 434.15 g/mol)
평가예 1: 쌍극자 모멘트 측정
Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용(B3LYP, 6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화함)하여, 화합물 H1 및 H21 내지 H28 각각의 각 원자들의 부분 전하(mulliken charge) 및 원자 간 거리를 구한 다음, 이로부터 상기 화합물들의 쌍극자 모멘트를 계산하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
화합물 No. 쌍극자 모멘트(debye)
H1 4.6323
H21 3.4481
H22 4.5336
H23 8.5754
H24 8.2051
H25 7.3057
H26 5.2772
H27 8.5898
H28 8.716
Figure 112018062684447-pat00126
Figure 112018062684447-pat00127
상기 표 1로부터 화합물 H1 및 H21 내지 H28은 상대적으로 높은 쌍극자 모멘트를 가짐을 확인할 수 있다.
평가예 2 : 감쇠 시간 및 지연형광 성분의 비율 평가
클로로포름과 순수물로 세정한 쿼츠(quartz)기판을 준비한 다음, 하기 표 2에 기재된 소정의 물질을 10-7 torr의 진공도에서 진공(공)증착하여 50nm 두께의 필름 H1, H21, H24, H25, H26 및 B를 각각 준비하였다.
필름 명칭 필름 제작에 사용된 화합물
필름 H1 화합물 H1 : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
필름 H21 화합물 H21 : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
필름 H24 화합물 H24 : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
필름 H25 화합물 H25 : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
필름 H26 화합물 H26 : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
필름 B 화합물 B : 화합물 D205 (85:15의 부피비)
이어서, 상술한 바와 같이 준비된 필름 H1, H21, H24, H25, H26 및 B 각각에 대하여 PicoQuant사의 TRPL 측정시스템인 FluoTime 300과 PicoQuant사의 pumping source인 PLS340 (여기 파장 = 340 나노미터, spectral width = 20나노미터)을 이용하여, PL 스펙트럼을 상온에서 평가한 후, 상기 스펙트럼의 main peak의 파장을 결정하고, PLS340이 상기 각각의 필름에 가하는 photon pulse (pulse width = 500 피코초)에 의해 상기 각각의 필름으로부터 main peak의 파장에서 방출되는 photon의 개수를 Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)을 기반으로 시간에 따라 측정하는 것을 반복하여, fitting이 충분히 가능한 TRPL 커브를 구하였다. 이로부터 얻은 결과에 둘 혹은 그 이상의 exponential decay function을 fitting하여 필름 H1, H21, H24, H25, H26 및 B의 Tdecay(Ex)(감쇠 시간)를 구하였다. Fitting에 사용되는 function은 하기 <수식 1>과 같고, fitting에 사용된 각 exponential decay function으로부터 얻은 Tdecay 중 가장 큰 값을 Tdecay(Ex)로 취하여 표 3에 나타내었다. 나머지 Tdecay 값들은 일반 fluorescence의 decay의 lifetime을 결정하는데 사용될 수 있다. 이 때, TRPL 커브를 구하기 위한 측정 시간과 동일한 측정 시간동안 동일한 측정을 dark상태(상기 소정의 필름으로 입사되는 pumping signal을 차단한 상태임)에서 한 번 더 반복하여 baseline 혹은 background signal 커브를 얻어 fitting에 baseline으로 사용하였다.
이어서, 시간에 따른 전체 발광 세기(intensity) 적분값에 대한, 상기 Tdecay(Ex)로 결정되는 exponential decay curve (=시간에 따른 intensity 변화)를 시간에 대해 적분한 값의 비를 계산함으로써, 전체 발광 성분에 대한 지연 형광 성분의 비율을 평가하여, 표 3에 나타내었다.
<수식 1>
필름 명칭 Tdecay(Ex) (㎲)
(감쇠 시간)		 전체 발광 성분에 대한 지연 형광 성분의 비율 (%)
필름 H1 20.65 68.8
필름 H21 20.65 52.3
필름 H24 9.36 26.7
필름 H25 8.04 80.1
필름 H26 12.4 51.0
필름 B 7.17 11.2
Figure 112018062684447-pat00129
상기 표 3으로부터, 필름 B는 필름 H1, H21, H24, H25 및 H26에 비하여 작은 감쇠 시간 및 지연 형광 성분의 비율을 가짐을 확인할 수 있다.
실시예 1
1500Å 두께의 ITO (Indium tin oxide) 전극(제1전극, 애노드)이 형성된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정 한 후 진공 층착기로 상기 기판을 이송하였다.
상기 유리 기판의 ITO 전극 상에 화합물 HT3와 화합물 HT-D2를 공증착하여 100Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에 화합물 HT3를 증착하여 1350Å 두께의 정공 수송층을 형성하고, 상기 정공 수송층 상에 mCP를 증착하여 100Å 두께의 전자 저지층을 형성하여, 정공 수송 영역을 형성하였다.
상기 정공 수송 영역 상에 상기 화합물 H1(호스트) 및 화합물 D205(지연 형광 에미터)를 85 : 15의 부피비로 공증착하여, 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 화합물 BCP를 진공 증착하여 100Å 두께의 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 상에 화합물 ET3와 Liq를 함께 진공 증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 전자 수송층 상에 Liq를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 1000Å 두께의 Al 제2전극(캐소드)를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112018062684447-pat00130
비교예 A 및 B
발광층의 구성을 하기 표 4에서와 같이 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 소자를 제작하였다.
평가예 3 : 소자 데이터 평가
실시예 1과 비교예 A 및 B 각각의 최대 외부 양자 효율(EQEmax), 500cd/m2에서의 외부 양자 효율(EQE at 500cd/m2) 및 수명(T80)을 전류-전압계(Keithley 2400) 및 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 측정하고 그 결과를 표 4에 정리하였다. 표 4의 수명(T80)(at 500cd/m2) 데이타는 초기 휘도 100% 기준으로, 80%의 휘도가 되는데 걸리는 시간(hr)을 평가한 것이다.
실시예 No. 호스트 지연 형광 에미터 EQEmax
(%)		 EQE
at 500cd/m2 (%)		 수명(T80)
at 500cd/m2 (hr)
실시예 1 H1 D205 19.2 11.9 7.36
비교예 A A D205 21.1 9.9 0.15
비교예 B B D205 8.8 7.4 14.26
Figure 112018062684447-pat00131
상기 표 4로부터 실시예 1의 유기 발광 소자는 비교예 A 및 B의 유기 발광 소자에 비하여 향상된 발광 효율 및 수명 특성을 "동시에" 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 제1전극
15: 유기층
19: 제2전극

Claims (20)

  1. 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 호스트 및 열활성화 지연 형광 에미터(Thermal Activated Delayed Fluorescenc Emitter)를 포함하고,
    상기 호스트는 하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 하기 화학식 1 및 2 중 CZ은 하기 화학식 CZ1 또는 CZ2로 표시된 그룹이고,
    상기 열활성화 지연 형광 에미터가 하기 화학식 11-7로 표시되는 화합물을 포함한, 유기 발광 소자:
    Figure 112024044167259-pat00132

    Figure 112024044167259-pat00133

    상기 화학식 1, 2, CZ1 및 CZ2 중,
    고리 A1, A2, A5 및 A6는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이되, 화학식 2의 고리 A6는 디벤조퓨란 그룹 또는 디벤조티오펜 그룹이고,
    X22는 O 또는 S이고,
    m은 0, 1 또는 2이고,
    n은 0 또는 1이고,
    Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
    수소, 중수소 또는 시아노기(CN); 또는
    중수소, 시아노기, C1-C20알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 이고,
    b1 내지 b6은 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3이고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
    하기 화학식 1로 표시된 화합물 및 하기 화학식 2로 표시된 화합물은 각각, 적어도 하나의 시아노기를 포함한다;
    <화학식 11-7>

    상기 화학식 11-7 중,
    X1은 단일 결합, N-[(L4)c4-R4], C(R5)(R6), O 또는 S이고,
    상기 L3 및 L4는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
    상기 c3 및 c4는 서로 독립적으로, 0 내지 4 중에서 선택된 정수이고,
    상기 R1은 비치환된 C1-C60헤테로아릴기이고,
    상기 R2는 수소이고,
    상기 R3 내지 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q4)(Q5) 및 -B(Q6)(Q7) 중에서 선택되고,
    a14 및 a24는 각각 1이고,
    상기 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
    C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
    -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q34)(Q35) 및 -B(Q36)(Q37);
    중에서 선택되고,
    상기 Q1 내지 Q7, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27 및 Q31 내지 Q37은 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Z1 내지 Z7은 서로 독립적으로,
    수소, 중수소 또는 시아노기; 또는
    중수소, 시아노기, C3-C10알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C3-C10알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 인,
    유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시된 화합물에 포함된 시아노기의 개수 및 상기 화학식 2로 표시된 화합물에 포함된 시아노기의 개수가 서로 독립적으로, 1, 2, 3 또는 4인, 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중,
    b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
    b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
    b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
    b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
    b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나,
    b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기이거나, 또는
    b1개의 Z1 및 b2개의 Z2 중 적어도 하나가 시아노기이고, b3개의 Z3 및 b4개의 Z4 중 적어도 하나가 시아노기이고, b5개의 Z5 및 b6개의 Z6 중 적어도 하나가 시아노기인, 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중 CZ이 상기 화학식 CZ2로 표시된 그룹이고,
    상기 화학식 CZ2 중 Z7이 적어도 하나의 시아노기로 치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기인, 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 2 중
    Figure 112018062684447-pat00134
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9로 표시된 그룹 중 하나인, 유기 발광 소자:
    Figure 112018062684447-pat00135

    Figure 112018062684447-pat00136

    Figure 112018062684447-pat00137

    Figure 112018062684447-pat00138

    Figure 112018062684447-pat00139

    Figure 112018062684447-pat00140

    Figure 112018062684447-pat00141

    Figure 112018062684447-pat00142

    Figure 112018062684447-pat00143

    Figure 112018062684447-pat00144

    Figure 112018062684447-pat00145

    Figure 112018062684447-pat00146

    Figure 112018062684447-pat00147

    Figure 112018062684447-pat00148

    Figure 112018062684447-pat00149

    Figure 112018062684447-pat00150

    Figure 112018062684447-pat00151

    Figure 112018062684447-pat00152

    Figure 112018062684447-pat00153

    Figure 112018062684447-pat00154

    Figure 112018062684447-pat00155

    Figure 112018062684447-pat00156

    Figure 112018062684447-pat00157

    Figure 112018062684447-pat00158

    Figure 112018062684447-pat00159

    상기 화학식 PO1 내지 PO25, PM1 내지 PM25, PP1 내지 PP18, MO1 내지 MO37, MM1 내지 MM37, MP1 내지 MP25, OO1 내지 OO37, OM1 내지 OM37, OP1 내지 OP25, O1 내지 O16, M1 내지 M16 및 P1 내지 P9 중,
    Z10 내지 Z19는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소 또는 시아노기; 또는
    중수소, 시아노기, C1-C20알킬기, 페닐기 및 비페닐기 중 적어도 하나로 치환되거나 비치환된, C1-C20알킬기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 디벤조퓨라닐기 또는 디벤조티오페닐기; 이고,
    * 및 *'은 각각 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 중
    Figure 112018062684447-pat00160
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 1(1) 내지 1(4)로 표시된 그룹 중에서 선택되고,
    상기 화학식 2 중
    Figure 112018062684447-pat00161
    로 표시된 그룹이 하기 화학식 2(1) 내지 2(12)로 표시된 그룹 중에서 선택되고,
    상기 화학식 CZ1로 표시된 그룹이 하기 화학식 CZ1(1) 내지 CZ1(3)으로 표시된 그룹 중에서 선택되고,
    상기 화학식 CZ2로 표시된 그룹이 하기 화학식 CZ2(1) 내지 CZ2(14)로 표시된 그룹 중에서 선택된, 유기 발광 소자:
    Figure 112018062684447-pat00162

    Figure 112018062684447-pat00163

    Figure 112018062684447-pat00164

    Figure 112018062684447-pat00165

    Figure 112018062684447-pat00166

    Figure 112018062684447-pat00167

    상기 화학식 1(1) 내지 1(4), 2(1) 내지 2(12), CZ1(1) 내지 CZ1(3) 및 CZ2(1) 내지 CZ2(14) 중 X22, Z1, Z2, Z5 내지 Z7, b5 및 b6에 대한 설명은 각각 제1항에 기재된 바를 참조하고, *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 호스트는 H1 내지 H28 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한, 유기 발광 소자:
    Figure 112018062684447-pat00168

    Figure 112018062684447-pat00169

    Figure 112018062684447-pat00170
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열활성화 지연 형광 에미터의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 열활성화 지연 형광 에미터의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이는 0eV 이상 및 0.5eV 이하이고,
    상기 삼중항 에너지 레벨과 상기 일중항 에너지 레벨은 B3LYP/6-31G(d,p) 수준에서 구조 최적화한 Gaussian 프로그램의 DFT 방법을 이용하여 평가한, 유기 발광 소자.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 L3 및 L4가 서로 독립적으로,
    페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기 및 인돌로카바졸일렌기; 및
    중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q34)(Q35) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 카바졸일렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기 및 인돌로카바졸일렌기;
    중에서 선택되고,
    Q31 내지 Q35는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택되고,
    c3 및 c4는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2인, 유기 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 R3가, 적어도 하나의 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹을 포함한, 유기 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 π 전자 결핍성 함질소 시클릭 그룹이, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 피리미딘 그룹, 인다졸 그룹, 푸린(purine) 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀릭 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 아자인덴 그룹, 아자인돌 그룹, 아자벤조퓨란 그룹, 아자벤조티오펜 그룹, 아자벤조실롤 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹 또는 아자디벤조실롤 그룹인, 유기 발광 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 R3가,
    하기 화학식 13(1) 또는 13(2)로 표시된 그룹;
    페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기; 및
    중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기;
    중에서 선택되고,
    Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된, 유기 발광 소자:
    Figure 112023076863188-pat00172

    상기 화학식 13(1) 및 13(2) 중
    X11 내지 X15는 서로 독립적으로 C 또는 N이고, X11 내지 X15 중 적어도 하나는 N이고,
    A11 및 A12는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹 또는 퀴나졸린 그룹이고, A11 및 A12 중 적어도 하나는 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹 또는 퀴나졸린 그룹이고,
    X16은 N-[(L12)a12-R12], C(R14)(R15), O 또는 S이고,
    X17은 단일 결합, N-[(L13)a13-R13], C(R16)(R17), O 또는 S이고,
    L11 내지 L13에 대한 설명은 각각 제1항 중 L3에 대한 설명을 참조하고,
    a11 내지 a13에 대한 설명은 각각 제1항 중 c3에 대한 설명을 참조하고,
    R11 내지 R17에 대한 설명은 각각 제1항 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
    d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
    d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 R3가, 하기 화학식 13-1 내지 13-20으로 표시된 그룹 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    Figure 112023076863188-pat00173

    Figure 112023076863188-pat00174

    상기 화학식 13-1 내지 13-20 중,
    X16은 N-[(L12)a12-R12], C(R14)(R15), O 또는 S이고,
    L11 및 L12에 대한 설명은 각각 제1항 중 L3에 대한 설명을 참조하고,
    a11 및 a12에 대한 설명은 각각 제1항 중 c3에 대한 설명을 참조하고,
    R11, R12, R14 및 R15에 대한 설명은 각각 제1항 중 R1에 대한 설명을 참조하고,
    d16은 0 내지 6의 정수 중에서 선택되고,
    d15는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
    d14는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    d13은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    d12는 0 내지 2의 정수 중에서 선택되고,
    *는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 R1은 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 및 인돌로카바졸일기 중에서 선택되고,
    상기 R5 및 R6은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 인돌로카바졸일기, -Si(Q1)(Q2)(Q3) 및 -N(Q4)(Q5) 중에서 선택되고,
    Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된, 유기 발광 소자.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 발광층이 전이 금속-함유 유기금속 화합물을 비포함하고,
    상기 발광층으로부터 방출되는 전체 발광 성분 중 상기 열활성화 지연 형광 에미터로부터 방출되는 지연 형광 성분이 90% 이상인, 유기 발광 소자.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 발광층 중 상기 열활성화 지연 형광 에미터로부터 방출되는 광이 청색광인, 유기 발광 소자.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 열활성화 지연 형광 에미터의 함량이 상기 호스트 100중량부 당 0.01 내지 30중량부의 범위인, 유기 발광 소자.
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