KR20170029708A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
상기 유기 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 형성되어 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. 전자 스핀 통계에 의하면 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤은 1:3의 비율로 형성된다. 이러한 엑시톤은 Inter-system corssing(ISC) 또는 삼중항-삼중항 fusion(TTF)에 의해 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤 간의 전이가 발생한다. 형광 발광체를 사용하는 소자의 경우 일중항 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이하면서 광이 형성되고, 인광 발광체를 사용하는 소자의 경우 삼중항 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이하면서 광이 형성된다.
장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층;
상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재되고, 상기 발광층에 직접(directly) 접촉되어 있는 제1정공 수송층을 포함한 정공 수송 영역; 및
상기 제2전극과 상기 발광층 사이에 개재된 전자 수송 영역;을 포함하고,
상기 제1정공 수송층은 제1화합물 및 제2화합물을 포함하고,
상기 발광층은 제3화합물 및 제4화합물을 포함하고,
상기 제2화합물의 전자 친화도는 상기 제1화합물의 전자 친화도보다 크고,
상기 제4화합물의 LUMO 실측치는 상기 제3화합물의 LUMO 실측치보다 크고,
상기 제2화합물과 상기 제3화합물은 서로 상이하고,
상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지(minimum anion dissociation energy)는 상기 제3화합물의 삼중항 에너지(triplet energy)보다 큰, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 장수명을 갖는다.
도 1은 통상적인 유기 발광 소자의 에너지 준위 다이어그램과 특정 구동 휘도에서의 주입/누설 전하의 농도와 발광 영역 내의 엑시톤의 농도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 정공 수송층(HTL) 재료(NPB), 발광층(EML) 호스트(ADN), 발광층(EML) 도펀트(FD1) 및 전자 수송층(ETL) 재료(ET1)의 HOMO/LUMO 에너지 준위를 나타낸 다이어그램의 일 예이다.
도 3은 통상적인 유기 발광 소자의 발광층 중 엑시톤의 농도 분포를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자 중 정공 주입층(HIL) 재료, 제1정공 수송층(HTL 1) 재료, 제2정공 수송층(HTL 2) 재료, 발광층(EML) 재료 및 전자 수송층(ETL) 재료 각각의 에너지 준위를 나타낸 다이어그램의 일 예이다.
본 발명은 유기 발광 소자에서 사용되는 유기 분자의 특정 화학 결합이 전하 또는 엑시톤에 의해 분해되는 것을 유기 발광 소자 열화의 원인으로 보고, 이러한 분해의 속도 상수를 크게 감소시킬 수 있는 소자 구조를 제공함으로써 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 유기 발광 소자의 에너지 준위 다이어그램과 특정 구동 휘도에서의 주입/누설 전하의 농도와 발광 영역 내의 엑시톤의 농도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에서, Ne는 전자 수송층(ETL)에서 발광층(EML)으로 주입되는 전자의 농도이고, Nh는 정공 수송층(HTL)에서 발광층으로 주입되는 정공의 농도이고 Nex는 발광층에서 전자와 정공이 결합해서 만들어진 엑시톤의 농도이고, Nh' 와 Ne'는 각각 발광층에서 정공 수송층으로 누설되는 정공의 농도와 발광층에서 전자 수송층으로 누설되는 전자의 농도이다. 유기 발광 소자 내에 사용되는 유기 분자의 화학 결합은 엑시톤 에너지를 받아 분해될 수 있다. 또한, 유기 분자는 양이온, 음이온 또는 중성 상태에 따라서 상이한 분해 속도 상수들을 가질 것이다. 이러한 유기 분자 내의 화학 결합의 분해로 인해 소자의 효율 변화가 수반될 것으로 예상된다.
먼저, 유기 발광 소자의 수명과 관련된 양자화학적 이론을 하기 수학식들을 통해 설명한다.
<수학식 1>
Figure pat00001
상기 수학식 1에 따르면, 외부 양자 효율(η EQE )은 전하 균형 인자(γ), 발광이 허용된 엑시톤 비율(η S/T ), 발광층의 발광 양자 효율(φ PL) 및 외부 광추출 효율(η out )의 곱이다. 수명(R)이란 요구 휘도에서 시간에 따른 외부 양자 효율의 변화로 나타낼 수 있고, 이 변화율은 전하 균형 인자와 발광층의 발광 양자 효율의 시간에 따른 변화율에 의존하고, 나머지 두 변수는 (η S/T , η out ) 시간에 따른 변화율이 미미하여, 상수(C)로 간주할 수 있다. 따라서, 시간에 따른 외부 양자 효율 변화율을 나타내면 하기 수학식 2와 같다:
<수학식 2>
Figure pat00002
상기 수학식 2에 따르면, 유기 발광 소자의 열화의 원인은 첫 번째 항인 발광층 재료의 열화와, 두 번째 항인 전하 균형 인자의 변화로 구분될 수 있다.
상기 수학식 2의 첫 번째 항인 발광층 재료의 열화에 따른 발광 양자 효율의 변화율에 대한 분해 속도식(r ex )을 하기 수학식 3에 나타내었다:
<수학식 3>
Figure pat00003
상기 수학식 3 중, N nu , N cation 및 N anion 는 각각 중성, 양이온 및 음이온 상태의 발광층 재료의 농도이고, N ex 는 발광층 중 엑시톤의 농도 이고, k deg,nu , k deg,cation 및 k deg,anion 은 각각 중성, 양이온 및 음이온 상태의 발광층 재료의 분해 속도 상수이다. 발광층에 존재하는 유기 분자의 여러 결합에 대해서 상기 수학식 3과 같은 분해 속도식이 적용될 수 있다.
또한, 상기 수학식 2의 두 번째 항인 전하 균형 인자의 변화율에 대한 분해 속도식(r bal )을 하기 수학식 4에 나타내었다:
<수학식 4>
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 화학식 4 중, r HT , r ET 및 r EM 은 각각 정공 수송층, 전자 수송층 및 발광층 재료의 분해 속도식이고, C 1 , C 2 , C 3 는 상수이다. 또한, N a,b 는 a층 재료의 b 상태알 때의 농도이고, k deg,a,b 는 a층 분자의 b 상태일 때의 분해 속도 상수이다. 상기 화학식 3 및 4에서 사용된 분해 속도 상수는 이분자 (bimolecular) 속도 상수로 하기 수학식 5와 같이 일반화 될 수 있다:
<수학식 5>
Figure pat00006
상기 수학식 5 중, A는 단위 부피당 주파수로서 엔트로피와 관계된 값이고, E a 는 활성화 에너지로서 결합 분해 에너지와 관계된 값이고, R는 Boltzmann 상수이고, T는 절대 온도이다. 분자의 양이온, 음이온, 중성 및 엑시톤 상태의 분해 에너지는 서로 상이하다. 또한, 양이온, 음이온 또는 중성 상태의 분해 에너지의 크기가 엑시톤 에너지보다 작은 경우, 양이온, 음이온 또는 중성 상태의 분자의 분해가 발생할 확률이 크다.
예를 들어, NPB(정공 수송층 재료), ADN(발광층 호스트), FD1(발광층 도펀트) 및 ET1(전자 수송층 재료) 각각에 대해서 양이온, 음이온 및 중성 상태에서의 분해 에너지를 비교하여 하기 표 1에 나타내었다. 일반적으로, 이중결합> C-C 단일 결합> C-N 단일 결합의 순서로 분해 에너지가 높으며, 하기 표 1에서는 각 분자를 이루는 가장 약한 결합의 분해 에너지를 나타내었다. 비교를 위하여, 4개의 분자의 일중항 및 삼중항 에너지도 함께 나타내었다. 상기 분해 에너지의 계산 방법은 하기 평가예를 참조한다.
Figure pat00007
NPB
(C-N
단일결합)		 ADN
(C-C
단일결합)		 FD1
(C-N
단일결합)		 ET1
(C-N
단일결합)
중성 상태에서의 분해 에너지(eV) 3.1 4.5 3.0 3.5
양이온 상태에서의 분해 에너지(eV) 3.2 4.9 2.9 3.5
음이온 상태에서의 분해 에너지(eV) 1.5
 3.9 1.5 2.0
일중항 에너지(eV) 3.04 3.12 2.71 2.95
삼중항 에너지(eV) 2.49 1.76 1.9 1.71
상기 표 1, 수학식 3 및 5를 참조하면, ADN(발광층 호스트)는 중성, 양이온 및 음이온 상태에서 일중항 또는 삼중항 에너지보다 큰 분해 에너지를 갖기 때문에, 일중항 또는 삼중항 에너지에 의한 ADN의 열화가 일어나지 않을 것임을 알 수 있다.
하지만, FD1(발광층 도펀트)는 음이온 상태에서의 C-N 결합의 분해 에너지가 일중항 또는 삼중항 에너지보다 작기 때문에, 음이온 상태에서의 C-N 결합의 분해 속도 상수가 가장 크고, 이에 따라, 상기 수학식 3은 하기 수학식 6으로 축약될 수 있다.
<수학식 6>
Figure pat00008
즉, 음이온 상태에서의 FD1(발광층 도펀트)의 C-N 결합의 분해 속도 상수가 크기 때문에, 발광 양자 효율이 감소될 수 있음을 알 수 있다.
도 2는 NPB(정공 수송층 재료), AND(발광층 호스트), FD1(발광층 도펀트) 및 ET1(전자 수송층 재료)의 HOMO/LUMO의 에너지 다이어그램의 일 예를 나타낸 것이다. 발광층의 호스트 및 도펀트의 에너지 준위를 비교할 때, 정공에 대해서는 도펀트의 에너지 준위는 호스트의 에너지 준위보다 더 낮은 trap (트랩) 위치에 있고, 전자에 대해서는 도펀트의 에너지 준위는 호스트의 에너지보다 더 높은 Scatter (스케터) 위치에 존재한다. 즉, 정공 수송층에서 주입된 정공의 경우는 도펀트 재료에 트랩이 되지만, 전자 수송층에서 주입된 전자의 경우는 도펀트 재료의 에너지가 스케터 위치에 존재하기 때문에, 이를 음이온화 시키지 못하고, 호스트 재료만을 음이온화 시키게 된다. 도펀트 재료가 음이온으로 존재할 확률이 매우 낮아지기 때문에, 발광층의 열화 확률은 현저하게 낮아지고, 상기 수학식 2에서 첫 번 째 항인 발광층 열화에 대한 기여도는 작아질 것이다. 이를 위하여, 도펀트의 LUMO 준위가 호스트의 LUMO 준위보다 높아야 한다. 예를 들어, 도펀트 분자의 LUMO 준위가 호스트 분자의 LUMO 준위 보다 예를 들어, 0.1 eV 이상, 또는 0.2 eV 이상 높을 수 있다.
또한, 상기 표 1, 수학식 4 및 5를 참조하면, NPB 및 ET1은 모두 음이온 상태일 때 분해 에너지가 가장 낮고, NPB의 경우 음이온 상태에서의 C-N 결합의 분해 에너지가 ADN 또는 FD1의 삼중항 에너지 보다 낮다. ET1의 경우, 음이온 상태의 C-N 결합 분해 에너지가 ADN 또는 FD1의 삼중항 에너지 보다는 높고 일중항 에너지 보다는 낮아서 일중항 에너지에 의해 분해가 발생하지만, 삼중항 에너지에 의해 분해될 확률은 낮다. 따라서, NPB 및 ET1는 음이온 상태에서의 C-N 결합의 분해 속도 상수가 크고, 발광층 호스트 재료의 분해 속도 상수는 작기 때문에, 상기 수학식 4는 하기 수학식 7로 축약될 수 있다.
<수학식 7>
Figure pat00009
즉, 상기 수학식 2 중 두 번 째 항인 전하 균형 인자의 변화는 정공 수송층 재료 및 전자 수송층 재료의 열화에 따른다.
도 3은 유기 발광 소자의 발광층 중 엑시톤의 농도 분포를 나타낸 것이다. 발광층에서 정공은 트랩 위치에 존재하고, 전자는 스케터링 위치에 존재하기 때문에, 발광층 중 정공 이동도가 전자 이동도 보다 약 102~103 배 이상 크다. 이러한 이동도의 차이로 인해 특정 전압에서 발광층 내부에서의 전자의 이동이 정공의 이동보다 원활하여 엑시톤의 농도는 정공 수송층과 발광층 계면에서 가장 크게 나타나고, 발광층에서 전자 수송층 계면 방향으로 갈수록 농도는 감소한다. 일중항 엑시톤의 천이 시간은 예를 들어, 수 nsec 정도이고, 삼중항 엑시톤의 가장 빠른 천이는 TTF에 의한 지연 형광으로 예를 들어, 수십 μsec 이다. 따라서, 천이 시간을 고려할 때, 단위 시간당 농도의 비를 계산할 때, 삼중항 엑시톤이 일중항 엑시톤보다 약 1,000배 이상 많다.
발광층 중 일중항 엑시톤의 농도는 발광층 내의 정공/전자 이동도의 차이 때문에 전자 수송층과 발광층의 계면에서보다 정공 수송층과 발광층의 계면에서 약 100배 이상 높다. 또한, 정공 수송층 재료의 음이온 상태에서의 결합 분해 에너지가 전자 수송층 재료의 음이온 상태에서의 결합 분해 에너지보다 낮아서(예를 들어, 0.5eV 낮음), 정공 수송층 재료의 분해 속도 상수가 더 크다. 따라서, 정공 수송층 재료의 열화 확률이 전자 수송층 재료의 열화 확률 보다 훨씬 크다.
또한, 전자 수송층 재료의 음이온 상태에서의 결합 분해 에너지는 발광층 호스트 재료의 삼중항 에너지 보다 크기 때문에 전자 수송층 재료의 분해 속도 상수는 낮고, 이에 따라 전자 수송층 재료의 열화 확률은 낮다. 이와 반대로, 정공 수송층 재료의 음이온 상태에서의 결합 분해 에너지는 발광층 호스트의 삼중항 에너지 보다 작기 때문에 높은 분해 속도 상수를 가져서 높은 열화 확률을 가진다.
따라서, 정공 수송층 재료의 열화가 유기 발광 소자의 열화의 주 원인이 될 수 있는 바, 정공 수송층 재료의 열화를 방지함으로써 장수명의 유기 발광 소자를 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 유기 발광 소자(10)은 제1전극(110), 정공 수송 영역(130), 발광층(150), 전자 수송 영역(170) 및 제2전극(190)을 포함한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판은 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(110) 상부에는 정공 수송 영역(130), 발광층(150) 및 전자 수송 영역(170)이 차례로 적층되어 있다.
상기 정공 수송 영역은 상기 발광층에 직접(directly) 접촉되어 있는 제1정공 수송층을 포함하고, 상기 제1정공 수송층은 제1화합물 및 제2화합물을 포함한다.
상기 제1화합물은 m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated NPB, TAPC, HMTPD, TCTA, 하기 화학식 1A 및 1B로 표시된 화합물 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
<화학식 1A>
Figure pat00013
<화학식 1B>
Figure pat00014
상기 화학식 1A 및 1B 중,
L11 내지 L15는 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(substituted or unsubstituted divalent non-aromatic condensed polycyclic group) 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(substituted or unsubstituted divalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group) 중에서 선택되고,
a11 내지 a14는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
a15는 1, 2, 3, 4 및 5 중에서 선택되고,
R11 내지 R14는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1화합물은 하기 화학식 1A(1) 또는 1B(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 1A(1)>
Figure pat00015
<화학식 1B(1)>
Figure pat00016
상기 화학식 1A(1) 및 1B(1) 중,
L11 내지 L13, a11 내지 a13, a15 및 R12 내지 R14는 본 명세서에 기재된 바와 동일하고, R111 및 R112는 본 명세서에 기재된 R13을 참조하고,
R113 내지 R116은 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-C60아릴기옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기티오기, 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.
예를 들어, 상기 화학식 1A(1) 및 1B(1) 중,
L11 내지 L13은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌기 및 트리아지닐렌기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌기 및 트리아지닐렌기;중에서 선택되고,
a11 내지 a13은 서로 독립적으로, 0 또는 1이고,
R12 내지 R14, R111 및 R112는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고,
R113 및 R114는 서로 독립적으로,
C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고,
R115 및 R116은 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-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고,
a15는 1 또는 2이다.
예를 들어, 상기 화학식 1A(1) 중 R113 및 R114는 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 제1화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
상기 제2화합물은 하기 화학식 2A 또는 2B로 표시될 수 있다:
<화학식 2A>
Ar21-[(L21)a21-R21]b21
<화학식 2B>
Figure pat00021
상기 화학식 2A 및 2B 중,
Ar21은
나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene);
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-C60아릴기옥시기, C6-C60아릴기티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고,
L21은 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,
a21은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
R21 내지 R24는 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-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기(pyrrolyl), 티오페닐기(thiophenyl), 퓨라닐기(furanyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 이속사졸일기(isooxazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 벤조퓨라닐기(benzofuranyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 이소벤조티아졸일기(isobenzothiazolyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 이소벤조옥사졸일기(isobenzooxazolyl), 트리아졸일기(triazolyl), 테트라졸일기(tetrazolyl), 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조퓨라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 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, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고,
b21은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고,
b1 내지 b4는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2A(1), 화학식 2A(2) 및 화학식 2B(1) 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 2A(1)>
Figure pat00022
<화학식 2A(2)>
Figure pat00023
<화학식 2B(1)>
Figure pat00024
상기 화학식 2A(1), 화학식 2A(2) 및 화학식 2B(1) 중,
L21 내지 L24는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기 및 디벤조카바졸일렌기; 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, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오기페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기 및 디벤조카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기 및 디벤조카바졸일렌기; 중에서 선택되고,
a21 내지 a24는 서로 독립적으로 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
R21 내지 R24는 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-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
b1 내지 b4는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수 중에서 선택된다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화합물 1 내지 4 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화합물 1> <화합물 2>
Figure pat00025
Figure pat00026
<화합물 3> <화합물 4>
Figure pat00027
Figure pat00028
또는, 상기 제2화합물은 하기 화학식 601 또는 602로 표시될 수 있다:
<화학식 601>
Ar601-[(L601)xe1-E601]xe2
상기 화학식 601 중,
Ar601은
나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene); 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, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q301)(Q302)(Q303) (상기 Q301 내지 Q303은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 또는 C1-C60헤테로아릴기임) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고;
L601에 대한 설명은 본 명세서 중 L11에 대한 설명을 참조하고;
E601은,
피롤일기(pyrrolyl), 티오페닐기(thiophenyl), 퓨라닐기(furanyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 이속사졸일기(isooxazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 벤조퓨라닐기(benzofuranyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 이소벤조티아졸일기(isobenzothiazolyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 이소벤조옥사졸일기(isobenzooxazolyl), 트리아졸일기(triazolyl), 테트라졸일기(tetrazolyl), 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조퓨라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 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, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고;
xe1은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
xe2는 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된다.
<화학식 602>
Figure pat00029
상기 화학식 602 중,
X611은 N 또는 C-(L611)xe611-R611이고, X612는 N 또는 C-(L612)xe612-R612이고, X613은 N 또는 C-(L613)xe613-R613이고, X611 내지 X613 중 적어도 하나는 N이고;
L611 내지 L616 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 L11에 대한 설명을 참조하고;
R611 내지 R616은 서로 독립적으로,
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐; 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, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
xe611 내지 xe616은 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택된다.
상기 화학식 601로 표시되는 화합물 및 화학식 602로 표시되는 화합물은 서로 독립적으로, 하기 화합물 ET1 내지 ET15 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
일 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화학식 1A 및 1B로 표시된 화합물 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화학식 2A 및 2B로 표시된 화합물 중에서 선택된 제2화합물;을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화학식 1A(1) 및 1B(1)로 표시된 화합물 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화학식 2A(1), 2A(2) 및 2B(1)로 표시된 화합물 중에서 선택된 제2화합물;을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화합물 HT1 내지 HT20 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화합물 1 내지 4 중에서 선택된 제2화합물;을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화합물 HT1 내지 HT20 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화합물 ET1 내지 ET15 중에서 선택된 제2화합물;을 포함할 수 있다.
상기 제1정공 수송층 중 제1화합물과 상기 제2화합물의 중량비는 99:1 내지 50:50의 범위, 예를 들면, 99 : 1 내지 80 : 20의 범위에서 선택될 수 있다. 상기 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 발광층으로부터 상기 제1정공 수송층으로 누설되는 전자를 트랩하여 제1 화합물의 음이온화를 막아 유기 발광 소자의 열화를 방지할 수 있다.
상기 제1정공 수송층의 두께는 10Å 내지 10,000Å의 범위, 예를 들면, 50Å 내지 1,000Å의 범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 두께 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이, 유기 발광 소자 중 정공과 전자의 이동 균형이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 정공 수송 영역(130)은 상기 제1전극(110)와 상기 제1정공 수송층 사이에 개재된 정공 수송층, 정공 주입층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역(130)은 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/제1정공 수송층, 정공 주입층/버퍼층/제1정공 수송층, 버퍼층/제1정공 수송층, 정공 주입층/제2정공 수송층/제1정공 수송층, 제2정공 수송층/제1정공 수송층, 버퍼층/제2정공 수송층/제1정공 수송층 및 정공 주입층/버퍼층/제2정공 수송층/제1정공 수송층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제1정공 수송층에 직접(directly) 접촉되어 있는 제2정공 수송층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2정공 수송층은 제5화합물을 포함할 수 있다.
상기 제5화합물은 상기 제1화합물과 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 제5화합물은 제1화합물과 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 제5화합물은 상기 화학식 1A 또는 1B로 표시될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제5화합물은 상기 화학식 1A(1) 또는 1B(1) 로 표시될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제5화합물은 상기 화합물 HT1 내지 HT20 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2정공 수송층의 두께는 10Å 내지 10,000Å의 범위, 예를 들면, 50Å 내지 2,000Å의 범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 두께 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이, 유기 발광 소자 중 정공과 전자의 이동 균형이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 제1전극(110) 상부에 상기 정공 주입층을 형성할 수 있다. 제1정공 수송층, 제2정공 수송층 및 버퍼층 형성 방법은 정공 주입층 형성 방법을 참조한다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 코팅 조건은 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
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 버퍼층을 모두 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 버퍼층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 버퍼층의 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, 테트라시아노퀴논다이메테인(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 및 2,2-(퍼플루오로-나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴(F6-TCNNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 HT-D1> <F4-TCNQ>
Figure pat00035
Figure pat00036
<F6-TCNNQ >
Figure pat00037
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 제1 정공 수송층 외에, 정공 주입층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(110) 상부 또는 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 발광층을 형성한다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성할 경우, 발광층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 유기 발광 소자(10)가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층, 개별 부화소별로, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 구조를 갖거나, 적색광 발출 물질, 녹색광 발출 물질 및 청색광 방출 물질이 층구분없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트는 제3화합물이고, 상기 도펀트는 제4화합물일 수 있다.
상기 제3화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다:
<화학식 3>
Ar31-[(L31)a31-R31]b31
상기 화학식 3 중,
Ar31은 안트라센(anthracene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene); 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, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴기옥시기, C6-C60아릴기티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중 적어도 하나로 치환된, 안트라센 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고,
L31은 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,
a31은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
R31은
C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고,
b31은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 3 중,
L31은,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기 및 크라이세닐렌기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기 및 크라이세닐렌기; 중에서 선택되고,
R31은
C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 제3화합물은 하기 화합물 H1 내지 H45 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
상기 제4화합물은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다:
<화학식 4>
Figure pat00045
상기 화학식 4 중,
Ar41은
나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene); 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, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고;
L41 내지 L43은 서로 독립적으로,
치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐렌기, 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,
a41 및 a42는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택된 정수이고,
a43은 0 내지 8 중에서 선택된 정수이고,
R41 및 R42는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 중에서 선택되고,
b41은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된 정수이고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 제4화합물은 하기 화합물 FD1 내지 FD15 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
일 구현예에 따르면, 상기 발광층은 상기 화학식 3으로 표시된 제3화합물; 및 상기 화학식 4로 표시된 제4화합물;을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 발광층은 상기 화합물 H1 내지 H45 중에서 선택된 제3화합물; 및 상기 화합물 FD1 내지 FD15 중에서 선택된 제4화합물;을 포함할 수 있다.
상기 발광층 중 제3화합물과 상기 제4화합물의 중량비는 99:1 내지 70:30의 범위, 예를 들면, 98 : 2 내지 90 : 10의 범위에서 선택될 수 있다. 상기 중량비가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 고효율의 유기 발광 소자를 제공할 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.
일 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화학식 1A 및 1B로 표시된 화합물 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화학식 2A 및 2B로 표시된 화합물 중에서 선택된 제2화합물;을 포함하고,
상기 발광층은 상기 화학식 3으로 표시된 제3화합물; 및 상기 화학식 4로 표시된 제4화합물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화학식 1A(1) 및 1B(1)로 표시된 화합물 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화학식 2A(1), 2A(2) 및 2B(1)로 표시된 화합물 중에서 선택된 제2화합물;을 포함하고,
상기 발광층은 상기 화학식 3으로 표시된 제3화합물; 및 상기 화학식 4로 표시된 제4화합물;을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1정공 수송층은 상기 화합물 HT1 내지 HT20 중에서 선택된 제1화합물; 및 상기 화합물 1 내지 4 중에서 선택된 제2화합물;을 포함하고,
상기 발광층은 상기 화합물 H1 내지 H45 중에서 선택된 제3화합물; 및 상기 화합물 FD1 내지 FD15 중에서 선택된 제4화합물;을 포함할 수 있다.
상기 제2화합물과 상기 제3화합물은 서로 상이하다.
도 5는 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자 중 정공 주입층(HIL) 재료, 제1정공 수송층(HTL 1) 재료(상기 제1화합물 및 상기 제2화합물), 제2정공 수송층(HTL 2) 재료, 발광층(EML) 재료(상기 제3화합물 및 상기 제4화합물) 및 전자 수송층(ETL) 재료 각각의 에너지 준위를 나타낸 다이어그램의 일 예이다.
상기 제2화합물의 전자 친화도는 상기 제1화합물의 전자 친화도보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제2화합물의 전자 친화도와 상기 제1화합물의 전자 친화도의 차는 0.2 eV 이상일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 제2화합물의 전자 친화도와 상기 제1화합물의 전자 친화도의 차는 0.4 eV 이상일 수 있다.
상기 제2화합물의 전자 친화도가 상기 제1화합물의 전자 친화도보다 큰 경우, 상기 발광층으로부터 상기 제1정공 수송층으로 누설되는 전자에 의한 제1화합물의 음이온화를 방지하여, 이를 포함하는 소자의 열화를 방지할 수 있다.
상기 제4화합물의 LUMO 실측치는 상기 제3화합물의 LUMO 실측치보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제4화합물의 LUMO 실측치와 상기 제3화합물의 LUMO 실측치의 차는 0.1 eV 이상, 예를 들어, 0.2 eV 이상일 수 있다.
상기 제4화합물의 LUMO 실측치가 상기 제3화합물의 LUMO 실측치보다 큰 경우, 제4화합물의 음이온화를 방지하여 소자의 열화를 막을 수 있다.
상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지는 상기 제3화합물의 삼중항 에너지보다 클 수 있다.
본 명세서에서, "최저 음이온 분해 에너지"는 음이온 상태의 분자 내의 공유 결합을 끊기 위해 필요한 최소한의 에너지를 의미한다.
예를 들어, 상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지와 상기 제3화합물의 삼중항 에너지의 차는 0.1 eV 이상일 수 있다.
본 명세서에서, "음이온 상태에서의 분해 에너지"는 음이온 분해 에너지와 동일한 의미를 갖는다.
상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지가 상기 제3화합물의 삼중항 에너지보다 큰 경우, 삼중항 엑시톤에 의한 제2화합물의 열화를 방지할 수 있어 유기 발광 소자의 수명이 향상될 수 있다.
상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지는 상기 제4화합물의 일중항 에너지보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지와 상기 제4화합물의 일중항 에너지의 차는 0.1 eV 이상일 수 있다.
상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지가 상기 제4화합물의 일중항 에너지보다 큰 경우, 일중항 엑시톤에 의한 제2화합물의 열화를 방지할 수 있어 유기 발광 소자의 수명이 향상될 수 있다.
다음으로 발광층(150) 상부에 전자 수송 영역(170)이 배치될 수 있다.
상기 전자 수송 영역(170)은, 정공 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 형성 방법은 상기 정공 주입층 형성 방법을 참조한다.
상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층은 상기 화학식 601로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 602로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
상기 화학식 601로 표시되는 화합물 및 화학식 602로 표시되는 화합물은 서로 독립적으로, 상기 화합물 ET1 내지 ET15 중에서 선택될 수 있다:
또는, 상기 전자 수송층은 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00051
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 pat00052
상기 전자 수송 영역은, 제2전극(190)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 전자 수송층 상부에 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 주입층을 형성할 경우, 전자 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 전자 주입층은, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 및 LiQ 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.
상술한 바와 같은 전자 수송 영역(170) 상부에는 제2전극(190)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(190)은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(190)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2전극(190)용 물질의 구체적인 예에는, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 포함될 수 있다. 또는, 상기 제2전극(190)용 물질로서 ITO 또는 IZO 등을 사용할 수 있다. 상기 제2전극(190)은 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다.
유기 발광 소자(10) 상부에 봉지층(미도시)을 형성할 수 있다. 봉지층은 유기막 및 무기막을 교번하여 형성할 수 있다. 봉지층은 외부 환경의 수분 및/또는 산소가 유기 발광 소자(10)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 봉지층은 상기 제2화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 봉지층은 상기 화합물 1 내지 4를 포함할 수 있다
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 탄화수소 그룹을 의미하며, 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 탄화수소 그룹을 의미하며, 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 C1-C10헤테로시클로알킬기는, N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-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(aromacity)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 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예는, 2,3-히드로퓨라닐기, 2,3-히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-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, 상기 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-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 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 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 외에 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 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 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(aryloxy), C6-C60아릴티오기(arylthio), C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) 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, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기 및 터페닐기;
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 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 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, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기 및 터페닐기; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33); 중에서 선택되고,
상기 Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 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-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 2개의 벤젠이 단일 결합으로 서로 연결되어 있는 1가 그룹을 의미하고, "터페닐기"는 3개의 벤젠이 단일 결합으로 서로 연결되어 있는 1가 그룹을 의미한다.
[실시예]
실시예 1
ITO/Ag/ITO(100/1000/100Å)의 애노드가 형성된 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm X 50mm X 0.5mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.
상기 애노드 상부에 HT3 및 F6-TCNNQ를 중량비 97 : 3로 공증착하여 100 Å의 두께의 정공주입층을 형성하고, 상기 정공주입층 상부에 HT3(제5화합물)을 증착하여 1100Å의 두께의 제2정공 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 제2정공 수송층 상부에 화합물 HT3(제1화합물) 및 화합물 2(제2화합물)를 중량비 95 : 5로 공증착하여 100 Å의 두께의 제1정공 수송층을 형성하였다.
상기 제1정공 수송층 상부에 화합물 H43(제3화합물) 및 FD15(제4화합물) 를 중량비 95 : 5로 공증착하여 200 Å 두께의 발광층을 형성하였다.
이어서, 상기 발광층 상부에 화합물 ET1 및 화합물 ET-D1을 중량비 50 : 50으로 공증착하여 350Å의 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상부에 LiF를 증착하여 7Å 두께의 전자 주입층을 형성하였다.
이후, 상기 전자 주입층 상부에 Mg: Ag를 90:10의 중량비로로 공증착하여 120 Å 두께의 캐소드를 형성하고, 상기 캐소드 상부에 광추출 향상을 위해서 HT3을 증착하여 600 Å 두께의 봉지층을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00053
<화합물 2>
Figure pat00054
실시예 2 내지 4
하기 표 2에 기재된 재료를 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
제1정공 수송층 형성시 화합물 2를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
제1정공 수송층 형성시 화합물 2 대신 TCTA를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3
제1정공 수송층 형성시 화합물 2 대신 화합물 H43을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 1
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제작된 유기 발광 소자의 제1정공 수송층 중 제1화합물 및 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지 및 전자 친화도를 하기와 같은 방법으로 계산하여 하기 표 2에 요약하였고, 발광층 재료인 화합물 H43 및 FD15 각각에 대한 LUMO 실측치, 삼중항 에너지 및 일중항 에너지를 하기와 같은 방법으로 계산하여 하기 표 3에 요약하였다.
최저 음이온 분해 에너지
최저 음이온 분해 에너지를 하기 식 1에 따라 계산하였다.
<식 1>
E최저 음이온 분해 에너지 = E[A-B]- - [EA -+ EB .(또는 EA . + EB -)]
1. 밀도 함수 이론(density function theory: DFT) 또는 순이론적(ab-initio) 방법을 사용하여 중성 분자의 기저 상태에 대한 양자 계산을 수행함.
2. 중성 분자 구조를 기반으로 excess electron 조건 하에서, 음이온 상태에 대한 양자 계산(E[A-B]-)을 수행함.
3. 음이온 상태의 가장 안정한 구조([A-B]-의 전역 최소점)를 기반으로 [A-B]- ( Ax + By로 분해되는 과정에 대한 양자 계산([EA -+ EB .(또는 EA . + EB -)])을 수행함.
이때, 분해 형태는 i) A- + B. 또는 ii) A. + B- 의 2가지 경우이며, 두 경우 중 더 작은 값을 갖는 분해 형태로 선택한다.
Figure pat00055

LUMO 실측치
Cyclovoltametry (CV) 방법을 이용해서 LUMO 실측치를 얻었다.
전자 친화도
전자 친화도는 진공 준위(0eV) 에서 LUMO까지의 에너지 차로 계산하였다.
일중항 및 삼중항 에너지
일중항 및 삼중항 에너지는 재료를 유리 기판 위에 50 nm의 박막으로 진공 증착하여 PL(photoluminescence) 실험을 통해서 측정하였다.
제1정공 수송층
제1화합물 제2화합물
재료 최저 음이온
분해 에너지
(eV)		 전자 친화도
(eV)		 재료 최저 음이온
분해 에너지
(eV)		 전자 친화도
(eV)
실시예1 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 화합물 1 (C-N단일결합)
2.0		 2.9
실시예2 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 화합물 2 (C-N단일결합)
2.9		 2.6
실시예3 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 화합물 3 (C-C단일결합)
3.9		 3.0
실시예4 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 화합물 4 (C-C단일결합)
4.8		 3.1
비교예1 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 - - -
비교예2 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 TCTA (C-C단일결합)
1.6		 2.6
비교예3 HT3 (C-N단일결합)
1.4		 2.3 H43 (C-C단일결합)
3.9		 3.0
발광층 재료 LUMO 실측치(eV) 삼중항 에너지(eV) 일중항 에너지(eV)
화합물 H43 -3.0 1.7 3.1
화합물 FD15 -2.7 1.9 2.8
평가예 2
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제작된 유기 발광 소자의 구동전압, 효율, T90 수명 및 CIE 색도를 Keithley SMU 236 및 휘도계 PR650을 이용하여 측정하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. T90 수명은 10 ㎃/㎠ 전류 밀도 조건 하에서 측정한 초기 휘도를 100%로 할 때, 휘도가 90%까지 감소하는데 걸리는 시간을 측정한 것이다.
제1정공 수송층 구동
전압
(V)		 효율
(cd/A)		 수명
(T90, hr)		 색도
제1화합물 제2화합물 CIEx CIEy
실시예1 HT3
 화합물 1
 4.3 4.5 114 0.143 0.060
실시예2 HT3 화합물 2
 4.3 4.6 140 0.143 0.061
실시예3 HT3 화합물 3
 4.3 4.6 180 0.143 0.061
실시예4 HT3 화합물 4
 4.3 4.3 170 0.143 0.059
비교예1 HT3 -
 4.3 4.4 50 0.143 0.060
비교예2 HT3 TCTA
 4.4 4.5 55 0.143 0.058
비교예3 HT3 H43 5.0 3.5 90 0.143 0.060
상기 표 4로부터 실시예 1 내지 4의 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 3의 유기 발광 소자에 비하여 장수명을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극;
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층;
    상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재되고, 상기 발광층에 직접(directly) 접촉되어 있는 제1정공 수송층을 포함한 정공 수송 영역; 및
    상기 제2전극과 상기 발광층 사이에 개재된 전자 수송 영역;을 포함하고,
    상기 제1정공 수송층은 제1화합물 및 제2화합물을 포함하고,
    상기 발광층은 제3화합물 및 제4화합물을 포함하고,
    상기 제2화합물의 전자 친화도는 상기 제1화합물의 전자 친화도보다 크고,
    상기 제4화합물의 LUMO 실측치는 상기 제3화합물의 LUMO 실측치보다 크고,
    상기 제2화합물과 상기 제3화합물은 서로 상이하고,
    상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지(minimum anion dissociation energy)는 상기 제3화합물의 삼중항 에너지(triplet energy)보다 큰, 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물의 전자 친화도와 상기 제1화합물의 전자 친화도의 차는 0.2 eV 이상인, 유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4화합물의 LUMO 실측치와 상기 제3화합물의 LUMO 실측치의 차는 0.1 eV 이상인, 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지와 상기 제3화합물의 삼중항 에너지의 차는 0.1 eV 이상인, 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물의 최저 음이온 분해 에너지는 상기 제4화합물의 일중항 에너지(singlet energy)보다 큰, 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물은 m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, methylated NPB, TAPC, HMTPD, TCTA, 하기 화학식 1A 및 1B로 표시된 화합물 중에서 선택된, 유기 발광 소자:
    Figure pat00056

    Figure pat00057

    Figure pat00058

    <화학식 1A>
    Figure pat00059

    <화학식 1B>
    Figure pat00060

    상기 화학식 1A 및 1B 중,
    L11 내지 L15는 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(substituted or unsubstituted divalent non-aromatic condensed polycyclic group) 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(substituted or unsubstituted divalent non-aromatic condensed heteropolycyclic group) 중에서 선택되고,
    a11 내지 a14는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
    a15는 1, 2, 3, 4 및 5 중에서 선택되고,
    R11 내지 R14는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    Figure pat00061

    Figure pat00062

    Figure pat00063

    Figure pat00064
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물은 하기 화학식 2A 또는 2B로 표시된, 유기 발광 소자:
    <화학식 2A>
    Ar21-[(L21)a21-R21]b21
    <화학식 2B>
    Figure pat00065

    상기 화학식 2A 및 2B 중,
    Ar21은
    나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene);
    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-C60아릴기옥시기, C6-C60아릴기티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고,
    L21은 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,
    a21은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
    R21 내지 R24는 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-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기(pyrrolyl), 티오페닐기(thiophenyl), 퓨라닐기(furanyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 이속사졸일기(isooxazolyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌일기(indolyl), 인다졸일기(indazolyl), 푸리닐기(purinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 벤조퀴놀리닐기(benzoquinolinyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 카바졸일기(carbazolyl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 아크리디닐기(acridinyl), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl), 페나지닐기(phenazinyl), 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 벤조퓨라닐기(benzofuranyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 이소벤조티아졸일기(isobenzothiazolyl), 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl), 이소벤조옥사졸일기(isobenzooxazolyl), 트리아졸일기(triazolyl), 테트라졸일기(tetrazolyl), 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 트리아지닐기(triazinyl), 디벤조퓨라닐기(dibenzofuranyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 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, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고,
    b21은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고,
    b1 내지 b4는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
    상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택된다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물은 하기 화학식 2A(1), 화학식 2A(2) 및 화학식 2B(1) 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    <화학식 2A(1)>
    Figure pat00066

    <화학식 2A(2)>
    Figure pat00067

    <화학식 2B(1)>
    Figure pat00068

    상기 화학식 2A(1), 화학식 2A(2) 및 화학식 2B(1) 중,
    L21 내지 L24는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기 및 디벤조카바졸일렌기; 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, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오기페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기 및 디벤조카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기 및 디벤조카바졸일렌기; 중에서 선택되고,
    a21 내지 a24는 서로 독립적으로 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
    R21 내지 R24는 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-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 벤조이미다졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
    b1 내지 b4는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수 중에서 선택된다.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2화합물은 하기 화합물 1 내지 4 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    <화합물 1> <화합물 2>
    Figure pat00069
    Figure pat00070

    <화합물 3> <화합물 4>
    Figure pat00071
    Figure pat00072
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제3화합물은 하기 화학식 3로 표시된, 유기 발광 소자:
    <화학식 3>
    Ar31-[(L31)a31-R31]b31
    상기 화학식 3 중,
    Ar31은 안트라센(anthracene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene); 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, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴기옥시기, C6-C60아릴기티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중 적어도 하나로 치환된, 안트라센 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고,
    L31은 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,
    a31은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고,
    R31은
    C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기 및 트리아지닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고,
    b31은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택되고,
    상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택된다.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제3화합물은 하기 화합물 H1 내지 H45 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    Figure pat00073

    Figure pat00074

    Figure pat00075

    Figure pat00076

    Figure pat00077

    Figure pat00078

    Figure pat00079
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제4화합물은 하기 화학식 4로 표시된, 유기 발광 소자:
    <화학식 4>
    Figure pat00080

    상기 화학식 4 중,
    Ar41은
    나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene); 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, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고;
    L41 내지 L43은 서로 독립적으로,
    치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐렌기, 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,
    a41 및 a42는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택된 정수이고,
    a43은 0 내지 8 중에서 선택된 정수이고,
    R41 및 R42는 서로 독립적으로,
    페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 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, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 중에서 선택되고,
    b41은 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된 정수이고,
    상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C6-C60아릴기 및 C1-C60헤테로아릴기 중에서 선택된다.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제4화합물은 하기 화합물 FD1 내지 FD15 중 하나로 표시된, 유기 발광 소자:
    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083

    Figure pat00084

    Figure pat00085
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1화합물과 상기 제2화합물의 중량비는 99 : 1 내지 50 : 50의 범위인, 유기 발광 소자.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제3화합물과 상기 제4화합물의 중량비는 99 : 1 내지 70 : 30인, 유기 발광 소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 상기 제1정공 수송층에 직접(directly) 접촉되어 있는 제2정공 수송층을 더 포함하고, 상기 제2정공 수송층은 제5화합물을 포함한, 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제5화합물은 상기 제1화합물과 서로 동일한, 유기 발광 소자.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제5화합물은 상기 제1화합물과 서로 상이한, 유기 발광 소자.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함한, 유기 발광 소자.
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