KR20210032221A - 근적외선 흡수재, 근적외선 흡수/차단 필름, 광전 소자, 유기 센서 및 전자 장치 - Google Patents

근적외선 흡수재, 근적외선 흡수/차단 필름, 광전 소자, 유기 센서 및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 근적외선 흡수재, 근적외선 흡수/차단 필름, 광전 소자, 유기 센서 및 전자 장치를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00047

상기 화학식 1에서, X1, X2, Y1, Y2, Ar, Ar1 및 Ar2는 상세한 설명에서 정의한 바와 같다.

Description

근적외선 흡수재, 근적외선 흡수/차단 필름, 광전 소자, 유기 센서 및 전자 장치{NEAR-INFRARED ABSORBING MATERIAL, NEAR-INFRARED ABSORBING/CUTTING FILM AND PHOTOELECTRIC DIODE AND ORGANIC SENSOR AND ELECTRONIC DEVICE}
근적외선(near-infrared, NIR) 흡수재, 근적외선 흡수/차단 필름, 광전 소자, 유기 센서 및 전자 장치에 관한 것이다.
디지털 카메라와 캠코더 등에는 영상을 촬영하여 전기적 신호로 저장하는 촬상 소자가 사용되고, 촬상 소자는 입사하는 빛을 파장에 따라 분해하여 각각의 성분을 전기적 신호로 변환하는 센서를 포함한다.
근래, 저조도 환경에서 센서의 감도를 개선하거나 생체 인식 장치로 사용하기 위한 근적외선 영역의 광전 소자가 연구되고 있다.
일 구현예는 근적외선 흡광 특성이 우수한 근적외선 흡수재를 제공한다.
다른 구현예는 상기 근적외선 흡수재를 포함하는 필름을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 근적외선 흡수재를 포함하는 광전 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 근적외선 흡수재 또는 상기 광전 소자를 포함하는 유기 센서를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 광전 소자 또는 상기 유기 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 근적외선 흡수재를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합이고,
X1는 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O2), NRa, C(=O), CRbRc 또는 SiRdRe이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
X2는 O, S, Se, Te, C, S(=O) 또는 S(=O2)이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O)2, NRa, SiRbRc C(RdRe)이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
상기 화학식 1에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 A로 표현되는 작용기이다.
[화학식 A]
Figure pat00002
상기 화학식 A에서,
Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기에서 선택되고,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n- 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
*는 연결 지점이다.
상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 테트라센 또는 치환 또는 비치환된 파이렌일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린 또는 치환 또는 비치환된 페난트롤린일 수 있다.
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-5 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 A-1]
Figure pat00003
상기 화학식 A-1에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5a 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5a 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-2]
Figure pat00004
상기 화학식 A-2에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-3]
Figure pat00005
상기 화학식 A-3에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4b 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4b 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-4]
Figure pat00006
상기 화학식 A-4에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-5]
Figure pat00007
상기 화학식 A-5에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5c는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 및 R5c는 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
상기 근적외선 흡수재의 피크 흡수 파장은 약 700nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 근적외선 흡수재를 포함하는 근적외선 흡수/차단 필름을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 근적외선 흡수재를 포함하는 광전 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 광전 소자를 포함하는 유기 센서를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 광전 소자 또는 상기 유기 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
근적외선 영역에서 양호한 흡광 특성을 보이는 근적외선 흡수재를 제공하여 광전 소자 및/또는 유기 센서에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 광전 소자를 보여주는 단면도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이고,
도 3은 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이고,
도 4는 또 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
도 5는 실시예 5에 따른 광전 소자의 외부 양자 효율을 보인 그래프이다.
이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "치환된"이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 실릴기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로"란, N, O, S, Se, Te, Si 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유한 것을 의미한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "방향족 고리"란 고리 형태인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 작용기를 의미하고, "헤테로방향족 고리"란 헤테로원자를 포함하는 방향족 고리를 의미한다. 상기 "방향족 고리"는 C6 내지 C30의 아렌기, 예를 들어 C6 내지 C20의 아렌기 또는 C6 내지 C30의 아릴기, 예를 들어 C6 내지 C20의 아릴기를 의미한다. 또한 상기 "헤테로방향족 고리"는, C3 내지 C30의 헤테로아렌기, 예를 들어 C3 내지 C20의 헤테로아렌기 또는 C6 내지 C30의 헤테로아릴기, 예를 들어 C3 내지 C20의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "아렌기"는 방향족 고리를 가지는 탄화수소기로, 단일환 및 복수환 탄화수소기를 포함하며, 복수환 탄화수소기의 부가적인 고리는 방향족 고리 또는 비방향족 고리일 수 있다. "헤테로아렌기"는 고리내에 N, O, S, P 및 Si에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하는 아렌기를 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "아릴기"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 총괄하는 개념으로서, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소가 p-오비탈을 가지면서, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 형태, 예컨대 페닐기, 나프틸기 등을 포함하고, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 시그마 결합을 통하여 연결된 형태, 예컨대 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등을 포함하며, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리, 예컨대 플루오레닐기 등을 포함할 수 있다. 아릴기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합 폴리사이클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로아릴기"는 고리 내에 탄소(C) 대신 N, O, S, Se, Te, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로아릴기를 이루는 고리 중 적어도 하나가 헤테로 원자를 가질 수 있고 각각의 고리마다 헤테로 원자를 가질 수도 있다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "고리"는 방향족 고리, 비방향족 고리, 헤테로방향족 고리, 헤테로 비방향족 고리, 이들의 융합 고리 및/또는 이들의 조합을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 근적외선 흡수재를 설명한다.
상기 근적외선 흡수재는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00008
상기 화학식 1에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합이고,
X1는 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O2), NRa, C(=O), CRbRc 또는 SiRdRe이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
X2는 O, S, Se, Te, C, S(=O) 또는 S(=O2)이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O)2, NRa, SiRbRc C(RdRe)이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 A로 표현되는 작용기이다.
[화학식 A]
Figure pat00009
상기 화학식 A에서,
Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아렌기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아렌기에서 선택되고,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
*는 연결 지점이다.
상기 근적외선 흡수재는 전자 수용 특성을 가진 공액 구조의 코어에 전자 공여 특성을 가진 치환 또는 비치환된 고리형 아민기(화학식 A)가 Y1-함유 링 및 Y2-함유 링으로 연결된 도너-억셉터-도너 구조를 가짐으로써 근적외선 파장 영역의 빛을 효과적으로 흡수하는 흡광 특성을 가지는 동시에 양호한 전기적 특성을 나타낼 수 있다.
상기 근적외선 흡수재의 피크 흡수 파장(peak absorption wavelength, λmax)은 예컨대 약 700 nm 이상일 수 있고, 예컨대 약 750 nm 이상, 예컨대 약 780 nm 이상, 예컨대 약 790 nm 이상, 예컨대 약 800 nm 이상, 예컨대 약 810 nm 이상, 예컨대 약 820 nm 이상 또는 약 830 nm 이상일 수 있다. 상기 근적외선 흡수재의 피크 흡수 파장은 예컨대 약 700 nm 내지 3000 nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 750 nm 내지 2500 nm, 예컨대 약 780 nm 내지 2200 nm, 예컨대 약 790 nm 내지 2100 nm, 예컨대 약 800 nm 내지 2000 nm, 예컨대 약 810 nm 내지 2000 nm, 예컨대 약 820 nm 내지 2000 nm 또는 예컨대 약 830 nm 내지 2000 nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
상기 화학식 1에서, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 O 또는 S일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1에서, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, S 또는 C(CN)2일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 테트라센 또는 치환 또는 비치환된 파이렌일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린 또는 치환 또는 비치환된 페난트롤린일 수 있다.
상기 Y1-함유 링과 Y2-함유 링은 Ar의 대칭 위치에 연결될 수도 있고 비대칭 위치에 연결될 수도 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 하기 화학식 B-1로 표현되는 모이어티중 하나일 수 있다.
[화학식 B-1]
Figure pat00010
상기 화학식 B-1에서, 각각의 방향족 링의 수소는 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C10 할로알킬기로 치환(replace)될 수 있고, 방향족 고리 내부의 *는 화학식 1의 N-X1-N-함유 오각링 및 N=X2=N-함유 오각링과 결합하는 부분이고, 좌우의 연결기의 *는 화학식 1의 Y1-함유 링과 Y2-함유 링과 결합하는 부분이다.
상기 화학식 1에서, Ar은 하기 화학식 B-2로 표현되는 모이어티중 하나일 수 있다.
[화학식 B-2]
Figure pat00011
상기 화학식 B-2에서, 각각의 방향족 링의 수소는 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C10 할로알킬기로 치환(replace)될 수 있고, 방향족 고리 내부의 *는 화학식 1의 N-X1-N-함유 오각링 및 N=X2=N-함유 오각링과 결합하는 부분이고, 좌우의 연결기의 *는 화학식 1의 Y1-함유 링과 Y2-함유 링과 결합하는 부분이다.
상기 화학식 1에서, Y1-함유 링과 Y2-함유 링은 하기 화학식 C로 표현될 수 있다.
[화학식 C]
Figure pat00012
상기 화학식 C에서,
Ra 내지 Re는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 할로겐 또는 이들의 조합일 수 있고, Rb와 Rc 및 Rd와 Re는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-5 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 A-1]
Figure pat00013
상기 화학식 A-1에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5a 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5a 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-2]
Figure pat00014
상기 화학식 A-2에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-3]
Figure pat00015
상기 화학식 A-3에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4b 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4b 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-4]
Figure pat00016
상기 화학식 A-4에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
[화학식 A-5]
Figure pat00017
상기 화학식 A-5에서,
G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5c는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 및 R5c는 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
상기 근적외선 흡수재는 양호한 전하 이동 특성을 나타낼 수 있으며 이에 따라 빛을 흡수하여 전기적 신호로 변환하는 광전 변환 특성이 양호하여 광전 소자의 광전 변환 물질로서 효과적으로 사용될 수 있다.
상기 근적외선 흡수재는 내열성이 양호하여 증착시 열 분해를 방지하거나 감소시킬 수 있어서 반복적으로 증착될 수 있다. 상기 근적외선 흡수재는 열 증착 또는 진공 증착될 수 있으며, 예컨대 승화(sublimation)에 의해 증착될 수 있다. 예컨대 승화에 의한 증착은 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)에 의해 확인될 수 있으며, 약 10Pa 이하의 압력에서 열 중량 분석시 예컨대 초기 중량 대비 10%의 중량 감소가 일어나는 온도는 약 450℃ 이하일 수 있고, 초기 중량 대비 50%의 중량 감소가 일어나는 온도는 약 500℃ 이하일 수 있다. 예컨대 상기 근적외선 흡수재의 약 10Pa 이하의 압력에서 열 중량 분석시 예컨대 초기 중량 대비 10%의 중량 감소가 일어나는 온도는 약 230 내지 450℃일 수 있고, 초기 중량 대비 50%의 중량 감소가 일어나는 온도는 약 300 내지 500℃일 수 있다.
다른 구현예는 상기 근적외선 흡수재를 포함하는 근적외선 흡수/차단 필름을 제공한다.
상기 근적외선 흡수/차단 필름은 근적외선 파장 영역의 흡광 특성이 요구되는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
상기 근적외선 흡수재는 근적외선 파장 영역의 흡광 특성 및 광전 특성을 동시에 가지므로, 광전 변환 물질로 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 광전 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 광전 소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 유기층(30)을 포함한다.
기판(도시하지 않음)은 제1 전극(10) 측에 배치될 수도 있고 제2 전극(20) 측에 배치될 수 있다. 기판은 예컨대 유리와 같은 무기 물질, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합과 같은 유기 물질 또는 실리콘웨이퍼 등으로 만들어질 수 있다. 기판은 생략될 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 예컨대 제1 전극(10)은 애노드이고 제2 전극(20)은 캐소드일 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 투광 전극은 예컨대 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 아연 산화물(ZnO), 주석 산화물(SnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)과 같은 도전성 산화물, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다. 일 예로, 제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 모두 투광 전극일 수 있다. 일 예로, 제2 전극(20)은 빛을 받는 측에 위치하는 수광 전극(light receiving electrode)일 수 있다.
유기층(30)은 활성층(active layer)을 포함할 수 있다.
활성층은 p형 반도체와 n형 반도체가 pn 접합(pn junction)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리할 수 있다.
p형 반도체와 n형 반도체는 각각 적어도 일부 파장 영역의 광을 흡수하는 흡광 물질일 수 있으며, 상기 근적외선 흡수재는 p형 반도체 또는 n형 반도체로서 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 근적외선 흡수재는 p형 반도체로 사용될 수 있고, n형 반도체로서 플러렌 또는 플러렌 유도체를 포함할 수 있다.
활성층은 전술한 p형 반도체 및 플러렌 유도체를 포함하는 n형 반도체가 공증착된 진성층을 포함할 수 있으며, 이때 p형 반도체와 n형 반도체는 약 1:9 내지 9:1의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 2:8 내지 8:2의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 3:7 내지 7:3의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 4:6 내지 6:4의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 5:5의 부피비로 포함될 수 있다.
활성층은 진성층 외에 p형 층 및/또는 n형 층을 더 포함할 수 있다. p형 층은 전술한 p형 반도체를 포함할 수 있고, n형 층은 전술한 n형 반도체를 포함할 수 있다. 예컨대 p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층 등 다양한 조합으로 포함될 수 있다.
유기층(30)은 제1 전극(10)과 활성층 사이 및/또는 제2 전극(20)과 활성층 사이에 위치하는 전하 보조층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 전하 보조층은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.
전하 보조층은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전하 보조층은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다.
전하 보조층은 예컨대 전술한 근적외선 흡수재를 포함할 수 있다.
광전 소자(100)는 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20)의 일면에 반사방지층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 반사방지층은 광이 입사되는 측에 배치되어 입사 광의 반사도를 낮춤으로써 광 흡수도를 더욱 개선할 수 있다. 예컨대 제1 전극(10) 측으로 광이 입사되는 경우 반사방지층은 제1 전극(10)의 일면에 위치할 수 있고 제2 전극(20) 측으로 광이 입사되는 경우 반사방지층은 제2 전극(20)의 일면에 위치할 수 있다.
반사방지층은 예컨대 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 범위의 굴절률을 가지는 금속 산화물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반사방지층은 예컨대 알루미늄 함유 산화물, 몰리브덴 함유 산화물, 텅스텐 함유 산화물, 바나듐 함유 산화물, 레늄 함유 산화물, 니오븀 함유 산화물, 탄탈륨 함유 산화물, 티타늄 함유 산화물, 니켈 함유 산화물, 구리 함유 산화물, 코발트 함유 산화물, 망간 함유 산화물, 크롬 함유 산화물, 텔러륨 함유 산화물 또는 이들의 조합과 같은 금속 산화물; 아연설파이드와 같은 금속 황화물; 또는 아민 유도체와 같은 유기물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전 소자(100)는 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20) 측으로부터 빛이 입사되어 유기층(30)이 소정 파장 영역의 빛을 흡수하면 내부에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 유기층(30)에서 정공과 전자로 분리되고, 분리된 정공은 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 전류가 흐를 수 있게 된다.
광전 소자(100)는 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 유기발광다이오드 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전 소자는 예컨대 유기 센서에 적용될 수 있다. 유기 센서는 유기 CMOS 센서일 수 있으며, 예컨대 유기 CMOS 적외광 센서 또는 유기 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
일 구현예에 따른 유기 센서(300)는 반도체 기판(110), 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 실리콘 기판일 수 있으며, 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있다. 전하 저장소(55)는 후술하는 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 반도체 기판(110)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 절연층(80)이 형성되어 있다. 절연층(80)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치(85)를 가진다. 트렌치는 충전재로 채워져 있을 수 있다.
절연층(80) 위에는 전술한 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(10), 유기층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다. 도면에서는 제1 전극(10), 유기층(30) 및 제2 전극(20)이 차례로 적층된 구조를 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 제2 전극(20), 유기층(30) 및 제1 전극(10)의 순서로 배치될 수도 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20)는 모두 투명 전극일 수 있으며, 유기층(30)은 전술한 바와 같다. 유기층(30)은 근적외선 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 유기층(30)에서 근적외선 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있다.
광전 소자(100) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다. 집광 렌즈는 입사 광의 방향을 제어하여 광을 하나의 지점으로 모을 수 있다. 집광 렌즈는 예컨대 실린더 모양 또는 반구 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 유기 적외광 센서일 수 있으며, 예컨대 홍채 센서(iris sensor) 또는 거리 센서(depth sensor)일 수 있다.
홍채 센서(iris sensor)는 사람마다 각기 다른 홍채의 특성을 이용하여 개인 신원을 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 사용자의 눈을 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 미리 저장된 이미지와 비교함으로써 홍채 인식 동작을 수행할 수 있다.
거리 센서(depth sensor)는 3차원 객체의 정보로부터 객체의 형상이나 위치를 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 객체를 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 객체 형상이나 위치를 확인할 수 있다. 이러한 거리 센서는 예컨대 얼굴 인식 센서로 사용될 수 있다.
도 3은 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 기능이 다른 복수의 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 기능이 다른 복수의 센서 중 적어도 하나는 생체 인식 센서일 수 있으며, 생체 인식 센서는 예컨대 홍채 센서, 거리 센서, 지문 센서, 혈관 분포 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기능이 다른 복수의 센서 중 하나는 홍채 센서일 수 있고 다른 하나는 거리 센서일 수 있다.
일 예로, 복수의 센서는 예컨대 적외선 파장 영역 내에서 제1 파장(λ1)을 가진 적외선 영역의 광을 감지하는 제1 적외광 센서와 적외선 파장 영역 내에서 제2 파장(λ2)을 가진 적외광을 감지하는 제2 적외광 센서를 포함할 수 있다.
제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)은 예컨대 약 700 nm 내지 3000 nm의 파장 영역 내에서 서로 다를 수 있으며, 예컨대 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 차이는 약 30 nm 이상일 수 있고 상기 범위 내에서 약 50 nm 이상일 수 있고 약 70 nm 이상일 수 있고 약 80 nm 이상일 수 있고 약 90 nm 이상일 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 780 nm 내지 900 nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 830 nm 내지 1000 nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 780 nm 내지 840 nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 910 nm 내지 970 nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 800 nm 내지 830 nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 930 nm 내지 950 nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 805 nm 내지 815 nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 935 nm 내지 945 nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 810 nm일 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 940 nm일 수 있다.
본 구현예에 따른 유기 센서(400)는 듀얼 밴드패스 필터(40), 제1 적외광 센서(100A), 절연층(80) 및 제2 적외광 센서(120)가 집적된 반도체 기판(110)을 포함한다. 제1 적외광 센서(100A)와 제2 적외광 센서(120)는 적층되어 있다.
듀얼 밴드패스 필터(40)는 유기 센서(400)의 전면(front side)에 위치될 수 있으며, 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 선택적으로 투과하고 그 외의 광은 차단 및/또는 흡수시킬 수 있다. 여기서 그 외의 광은 자외선 및 가시광선 영역의 광도 포함될 수 있다.
제1 적외광 센서(100A)는 전술한 구현예의 광전 소자(100)와 동일할 수 있으며, 구체적인 설명은 생략한다.
제2 적외광 센서(120)는 반도체 기판(110) 내에 집적되어 있을 수 있으며 광 감지 소자일 수 있다. 반도체 기판(110)은 예컨대 실리콘 기판일 수 있으며, 제2 적외광 센서(120), 전하 저장소(55) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)가 집적되어 있다.
제2 적외광 센서(120)는 광 다이오드일 수 있으며, 유입된 광을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다. 여기서 제2 적외광 센서(120)에 유입된 광은 듀얼 밴드패스 필터(40)와 제1 적외광 센서(100A)를 통과한 광으로, 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광일 수 있다. 제1 파장(λ1)을 포함하는 소정 영역의 적외광은 제1 적외광 센서의 유기층(30)에서 모두 흡수되어 제2 적외광 센서(120)에 도달하지 않을 수 있다. 이 경우 제2 적외광 센서(120)에 유입되는 광의 파장 선택성을 위한 별도의 필터가 필요하지 않다. 그러나 제1 파장(λ1)을 포함하는 소정 영역의 적외광이 유기층(30)에서 모두 흡수되지 않는 경우를 대비하여 제1 적외광 센서(100A)와 제2 적외광 센서(120) 사이에 필터를 추가로 구비할 수도 있다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 별개의 기능을 수행하는 두 개의 적외광 센서를 포함함으로써 복합 센서의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 각 화소에 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 적층함으로써 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
도 4는 또 다른 구현예에 따른 유기 센서를 보여주는 단면도이다.
본 구현예에 따른 유기 센서는 유기 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 센서(500)는 광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(110), 하부 절연층(60), 색 필터 층(70a, 70b. 70c), 상부 절연층(80) 및 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50a, 50b, 50c)는 광 다이오드일 수 있다.
광 감지 소자(50a, 50b, 50c), 전송 트랜지스터 및/또는 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 일 예로 광 감지 소자(50a)는 적색 화소에 포함되고 광 감지 소자(50b)는 녹색 화소에 포함되고 광 감지 소자(50c)는 청색 화소에 포함될 수 있다.
광 감지 소자(50a, 50b, 50c)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 후술하는 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50a, 50b)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다.
하부 절연막(60) 위에는 색 필터(70a, 70b, 70c)가 형성되어 있다. 색 필터(70a, 70b, 70c)는 적색 화소에 형성되어 있는 적색 필터(70a), 녹색 화소에 형성되어 있는 녹색 필터(70b) 및 청색 화소에 형성되어 있는 청색 필터(70c)를 포함한다.
색 필터(70a, 70b, 70c) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터(70a, 70b, 70c)에 의한 단차를 제거하고 평탄화할 수 있다.
상부 절연층(80) 위에는 전술한 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(10), 유기층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다. 도면에서는 제1 전극(10), 유기층(30) 및 제2 전극(20)이 차례로 적층된 구조를 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 제2 전극(20), 유기층(30) 및 제1 전극(10)의 순서로 배치될 수도 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20)는 모두 투명 전극일 수 있으며, 유기층(30)은 전술한 바와 같다. 유기층(30)은 근적외선 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.
제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 유기층(30)에서 근적외선 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있다. 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10) 및 색 필터(70a, 70b, 70c)를 통과할 수 있고, 색 필터(70a)를 통과한 적색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50a)에 의해 센싱될 수 있고 색 필터(70b)를 통과한 녹색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50b)에 의해 센싱될 수 있고 색 필터(70c)를 통과한 청색 파장 영역의 광은 광 감지 소자(50c)에 의해 센싱될 수 있다.
전술한 유기 센서는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있으며, 예컨대 카메라, 캠코더, 이들을 내장한 모바일 폰, 디스플레이 장치, 보안 장치 또는 의료 장치 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
합성예 1: 화학식 1-1로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-1]
Figure pat00018
10-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-10H-페노티아진(10-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-10H-phenothiazine, 0.58g, 1.02mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 15ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.28g (수율: 45%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: m/z 752
합성예 2: 화학식 1-2로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-2]
Figure pat00019
10-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-10H-페노셀레나진(10-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-10H-phenoselenazine, 0.63g, 1.02mmol), 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol을 15ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.24 g (수율: 34%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 847m/z
합성예 3: 화학식 1-3으로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-3]
Figure pat00020
10-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-10H-페노텔루라진(10-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-10H-phenotellurazin, 0.22g, 0.34mmol)e과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.08 g (수율: 30%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 945m/z
합성예 4: 화학식 1-4로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-4]
Figure pat00021
10,10-(다이메틸-5-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-5,10-디하이드로디벤조[b,e][1,4]아자실린(10,10-dimethyl-5-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasiline, 0.2g, 0.34mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.08 g (수율: 47%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 804m/z
합성예 5: 화학식 1-5로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-5]
Figure pat00022
9,9-디메틸-10-5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-9,10-디하이드로아크리딘(9,9-dimethyl-10-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-9,10-dihydroacridine, 0.99g, 0.17mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.05g, 0.14mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.004g, 0.007mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.023 g (수율: 21%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 772m/z
합성예 6: 화학식 1-6으로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-6]
Figure pat00023
10-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-10H-페녹사진 (10-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-10H-phenoxazine, 0.57g, 1.02mmol), 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 15ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.29 g (수율: 47%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 720m/z
합성예 7: 화학식 1-7로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 1-7]
Figure pat00024
9-(5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-일)-9H-카바졸(9-(5-(tributylstannyl)thiophen-2-yl)-9H-carbazole, 1g, 1.86mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 10ml 건조 톨루엔(dry toluene)에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.33 g (수율: 56%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: m/z 688
합성예 8: 화학식 2-1로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-1]
Figure pat00025
10-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-10H-페노티아진(10-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-10H-phenothiazine, 0.63g, 1.02mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 15ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.31 g (수율: 43%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 847m/z
합성예 9: 화학식 2-2로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-2]
Figure pat00026
10-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-10H-페노셀레나진 (10-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-10H-phenoselenazin, 0.23g, 0.34mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.09g (수율: 34%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 941m/z
합성예 10: 화학식 2-3으로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-3]
Figure pat00027
10-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-10H-페노텔루라진 (10-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-10H-phenotellurazine, 0.24g, 0.34mmol)e과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.05 g (수율: 17%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 1041m/z
합성예 11: 화학식 2-4로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-4]
Figure pat00028
10,10-(다이메틸-5-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-5,10-디하이드로디벤조[b,e][1,4]아자실린 (10,10-dimethyl-5-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasiline, 0.22g, 0.34mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.1 g (수율: 32%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 900m/z
합성예 12: 화학식 2-5로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-5]
Figure pat00029
[반응식 2-6]
10-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-10H-페녹사진(10-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-10H-phenoxazine, 0.61g, 1.02mmo)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 15ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.3 g (수율: 43%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 815m/z
합성예 13: 화학식 2-6으로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-6]
Figure pat00030
9,9-디메틸-10-5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-9,10-디하이드로아크리딘 (9,9-dimethyl-10-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-9,10-dihydroacridine, 011.g, 0.17mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-Dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.05g, 0.14mmol)및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.004g, 0.007mmol을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.02 g (수율: 16%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 868m/z
합성예 14: 화학식 2-7로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 2-7]
Figure pat00031
9-(5-(트리부틸스탠닐)셀레노펜-2-일)-9H-카바졸(9-(5-(tributylstannyl)selenophen-2-yl)-9H-carbazole, 0.55g, 1.02mmol)과4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.3g, 0.85mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.024g, 0.043mmol)을 15ml 건조 톨루엔(dry toluene)에 녹이고 110°C 에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.33 g (수율: 50%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 783 m/z
비교합성예 1: 화학식 3-1로 표현되는 화합물의 합성
[화학식 3-1]
Figure pat00032
N,N-디페닐-5-(트리부틸스탠닐)티오펜-2-아민(N,N-diphenyl-5-(tributylstannyl)thiophen-2-amine, 0.18g, 0.34mmol)과 4,8-디브로모벤조[1,2-c;4,5-c]비스([1,2,5]티아디아졸)(4,8-dibromobenzo[1,2-c;4,5-c]bis([1,2,5]thiadiazole), 0.1g, 0.28mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0), 0.008g, 0.014mmol)을 5ml 건조 톨루엔에 녹이고 110 ℃에서 18 시간 동안 교반한다. 반응 종료 후 톨루엔을 농축, 증발시킨 후 디클로로메탄으로 침전시켜 0.1g (수율: 52%)의 생성물을 얻는다.
MALDI-TOF 분자량 분석: 692m/z
평가 I
합성예 1 내지 14에 따른 화합물을 「M. J. Frisch, et al., Gaussian 09, Revision D.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT (2009)」에 기재된 B3LYP/6-31　G(d)　level　이론으로　「Gaussian 09　program」의 방법으로 최대흡수파장(λmax)을 계산한다. 이중 합성예 1 내지 5 및 합성예 8 내지 13의 결과를 표 1에 기재한다.
λmax (nm)
합성예 1 983
합성예 2 986
합성예 3 998
합성예 4 1004
합성예 5 993
합성예 8 1021
합성예 9 1025
합성예 10 1047
합성예 11 1046
합성예 12 1018
합성예 13 1037
표 1을 참고하면, 합성예 1 내지 5 및 합성예 8 내지 13에 따른 화합물은 근적외선 파장 영역에서 파장 흡수성이 우수함을 확인할 수 있다.
평가 II
합성예 1 내지 14 및 비교합성예 1에서 얻은 화합물의 증착 특성을 평가한다. 증착 특성은 열중량분석법으로 수행하며, 10Pa 이하의 고진공 하에서 화합물을 승화시켜 온도 상승에 따른 중량 감소로부터 증착 특성을 평가한다. 그 중 합성예 1과 5에 따른 화합물의 측정결과를 표 2에 기재한다. 비교합성예 1에 따른 화합물은 증착공정시 분해되어 평가할 수 없었다.
Ts(℃) (-10 wt%)
합성예 1 330
합성예 5 335
* Ts(℃)(-10wt%): 시료의 중량이 10wt% 감소한 시점의 온도표 2를 참고하면, 합성예 1과 5에 따른 화합물들은 증착 특성이 우수함을 가지는 것을 확인할 수 있다.
실시예 및 비교예 : 광전 소자의 제작
유리 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 150 nm 두께의 애노드를 형성한다. 이어서 애노드 위에 합성예 1 내지 합성예 14에 따른 화합물을 각각 C60과 1:1 부피비로 공증착하여 150 nm 두께의 광전 변환층을 형성한다. 이어서 광전 변환층 위에 C60을 증착하여 보조층을 형성한다. 이어서 보조층 위에 ITO를 스퍼터링하여 7nm 두께의 캐소드를 형성한다. 이어서 캐소드 위에 산화알루미늄(Al2O3)을 증착하여 50nm 두께의 반사방지층을 형성하고 유리판으로 봉지하여 실시예 1 내지 14에 따른 광전 소자를 제작한다.
한편 비교합성예 1에 따른 화합물은 증착공정시 분해되어 박막 형성이 되지 않아 광전 소자를 제작할 수 없었다.
평가 III
실시예 1 내지 14에 따른 광전 소자의 광전 변환 효율을 평가한다. 전 변환 효율은 IPCE measurement system(TNE tech사, 한국) 설비를 이용하여 측정한다. 먼저, Si 광 다이오드(Hamamatsu사, 일본)를 이용하여 설비를 보정(calibration)한 후 광전 소자를 설비에 장착하고 파장범위 약 400nm 내지 약 1000 nm 영역에서 외부 양자 효율을 측정한다. 이중 실시예 5에 따른 광전 소자의 결과를 도 5에 도시한다. 도 5는 실시예 5에 따른 광전 소자의 외부 양자 효율을 보인 그래프이다. 도 5를 참고하면 실시예 5에 따른 광전 소자가 근적외선 영역(810 nm 내지 910nm)에서 우수한 외부 양자 효율을 보임을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
10: 제1 전극
20: 제2 전극
30: 유기층
50a, 50b, 50c: 광 다이오드
55: 전하저장소
70a, 70b, 70c: 색 필터
80: 절연층
100: 광전 소자
300, 400, 500: 광전 소자

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 근적외선 흡수재:
    [화학식 1]
    Figure pat00033

    상기 화학식 1에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합이고,
    X1는 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O2), NRa, C(=O), CRbRc 또는 SiRdRe이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
    X2는 O, S, Se, Te, C, S(=O) 또는 S(=O2)이고,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O)2, NRa, SiRbRc C(RdRe)이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 A로 표현되는 작용기이고,
    [화학식 A]
    Figure pat00034

    상기 화학식 A에서,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기에서 선택되고,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    *는 연결 지점이다.
  2. 제1항에서,
    상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 테트라센 또는 치환 또는 비치환된 파이렌인 근적외선 흡수재.
  3. 제1항에서,
    상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린 또는 치환 또는 비치환된 페난트롤린인 근적외선 흡수재.
  4. 제1항에서,
    상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-5 중 어느 하나로 표현되는 근적외선 흡수재:
    [화학식 A-1]
    Figure pat00035

    상기 화학식 A-1에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5a 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5a 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-2]
    Figure pat00036

    상기 화학식 A-2에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-3]
    Figure pat00037

    상기 화학식 A-3에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4b 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4b 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-4]
    Figure pat00038

    상기 화학식 A-4에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-5]
    Figure pat00039

    상기 화학식 A-5에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5c는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 및 R5c는 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
  5. 제1항에서,
    상기 근적외선 흡수재의 피크 흡수 파장은 700nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속하는 근적외선 흡수재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 근적외선 흡수재를 포함하는 근적외선 흡수/차단 필름.
  7. 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 유기층
    을 포함하고,
    상기 유기층은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 근적외선 흡수재를 포함하는 광전 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00040

    상기 화학식 1에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합이고,
    X1는 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O2), NRa, C(=O), CRbRc 또는 SiRdRe이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
    X2는 O, S, Se, Te, C, S(=O) 또는 S(=O2)이고,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te, S(=O), S(=O)2, NRa, SiRbRc C(RdRe)이고(여기에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1 내지 C6 알킬기, C1 내지 C6 할로알킬기, 할로겐기 또는 시아노기임),
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 하기 화학식 A로 표현되는 작용기이고,
    [화학식 A]
    Figure pat00041

    상기 화학식 A에서,
    Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아렌기 및 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아렌기에서 선택되고,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    *는 연결 지점이다.
  8. 제7항에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 테트라센 또는 치환 또는 비치환된 파이렌인 광전 소자.
  9. 제7항에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린 또는 치환 또는 비치환된 페난트롤린인 광전 소자.
  10. 제7항에서,
    상기 화학식 A는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-5 중 어느 하나로 표현되는 광전 소자:
    [화학식 A-1]
    Figure pat00042

    상기 화학식 A-1에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5a 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5a 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-2]
    Figure pat00043

    상기 화학식 A-2에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d 중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-3]
    Figure pat00044

    상기 화학식 A-3에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4b 내지 R4d 및 R5b 내지 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4b 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 내지 R5d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-4]
    Figure pat00045

    상기 화학식 A-4에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5d는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 A-5]
    Figure pat00046

    상기 화학식 A-5에서,
    G는 단일결합, -O-, -S-, -Se-, -Te-, -N=, -NRa-, -SiRbRc-, -GeRdRe-, -(CRfRg)n-, 및 -(C(Rh)=C(Ri))-에서 선택되고(여기서 Ra, Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh 및 Ri은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기에서 선택되고, Rb와 Rc, Rd와 Re, Rf와 Rg, 또는 Rh와 Ri는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, -(CRfRg)n-의 n은 1 또는 2의 점수임),
    R4a 내지 R4d 및 R5b 및 R5c는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기(-CN), 시아노 함유기 및 이들의 조합에서 선택되거나 또는 선택적으로(optionally) R4a 내지 R4d중 서로 인접하는 2개가 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있고 선택적으로 R5b 및 R5c는 서로 연결되어 5원 방향족 고리 또는 6원 방향족 고리를 형성할 수 있다.
  11. 제7항에서,
    상기 유기층은 플러렌 또는 플러렌 유도체를 더 포함하는 광전 소자.
  12. 제11항에서,
    상기 유기층의 피크 흡수 파장은 700nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속하는 광전 소자.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광전 소자를 포함하는 유기 센서.
  14. 제13항에 따른 유기 센서를 포함하는 전자 장치.
  15. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광전 소자를 포함하는 전자 장치.
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