WO2021201449A1 - 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

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윤진호
박용욱
강영훈
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a compound for an organic electric device, an organic electric device using the same, and an electronic device thereof.
  • the organic light emitting phenomenon refers to a phenomenon in which electric energy is converted into light energy using an organic material.
  • An organic electric device using an organic light emitting phenomenon generally has a structure including an anode and a cathode and an organic material layer therebetween.
  • the organic material layer is often formed of a multilayer structure composed of different materials in order to increase the efficiency and stability of the organic electric device, and may include, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
  • a material used as an organic layer in an organic electric device may be classified into a light emitting material and a charge transport material, for example, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material, etc. according to their functions.
  • the light emitting material can be classified into a high molecular type and a low molecular type according to the molecular weight, and can be classified into a fluorescent material derived from a singlet excited state of an electron and a phosphorescent material derived from a triplet excited state of an electron according to the light emission mechanism.
  • the light emitting material may be divided into blue, green, and red light emitting materials and yellow and orange light emitting materials necessary for realizing a better natural color according to the emission color.
  • a host/dopant system may be used as a light emitting material in order to increase the luminous efficiency through the The principle is that when a small amount of a dopant having a smaller energy band gap than that of a host forming the emission layer is mixed in the emission layer, excitons generated in the emission layer are transported to the dopant to emit light with high efficiency. At this time, since the wavelength of the host moves to the wavelength band of the dopant, light having a desired wavelength can be obtained according to the type of dopant used.
  • Efficiency, lifespan, and driving voltage are related to each other, and when the efficiency is increased, the driving voltage is relatively decreased. It shows a tendency to increase the lifespan.
  • the efficiency cannot be maximized simply by improving the organic material layer. This is because, when the energy level and T1 value between each organic material layer, and the intrinsic properties (mobility, interfacial properties, etc.) of materials are optimally combined, long lifespan and high efficiency can be achieved at the same time.
  • the material constituting the organic material layer in the device for example, a hole injection material, a hole transport material, a light emitting material, an electron transport material, an electron injection material, a light emitting auxiliary layer material, etc. is stable and efficient. It is necessary to be supported by the material in advance. In particular, the development of materials used for the hole transport layer and the light emitting auxiliary layer is urgently required.
  • An object of the present invention is to provide a compound capable of lowering the driving voltage of a device and improving the luminous efficiency, color purity and lifespan of the device, an organic electric device using the same, and an electronic device including the organic electric device.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula.
  • the present invention provides an organic electric device and an electronic device using the compound represented by the above formula.
  • FIG. 1 to 3 schematically show an organic electric device according to embodiments of the present invention.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula.
  • the present invention provides an organic electric device and an electronic device using the compound represented by the above formula.
  • a component When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It should be understood that elements may be “connected,” “coupled,” or “connected.”
  • a component such as a layer, membrane, region, plate, etc.
  • halo or halogen includes fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I), unless otherwise specified.
  • alkyl or "alkyl group” as used herein, unless otherwise specified, has 1 to 60 carbons linked by a single bond, and is a straight chain alkyl group, a branched chain alkyl group, a cycloalkyl (alicyclic) group, an alkyl-substituted means a radical of saturated aliphatic functional groups including cycloalkyl groups, cycloalkyl-substituted alkyl groups.
  • haloalkyl group or “halogenalkyl group” refers to an alkyl group substituted with halogen unless otherwise specified.
  • alkenyl or “alkynyl” as used in this application has a double bond or a triple bond, respectively, unless otherwise specified, includes a straight or branched chain group, and has 2 to 60 carbon atoms, but is limited thereto it's not going to be
  • cycloalkyl refers to an alkyl forming a ring having 3 to 60 carbon atoms, unless otherwise specified, and is not limited thereto.
  • alkoxy group or “alkyloxy group” refers to an alkyl group to which an oxygen radical is bonded, and has 1 to 60 carbon atoms unless otherwise specified, but is not limited thereto.
  • alkenoxyl group refers to an alkenyl group to which an oxygen radical is attached, and unless otherwise specified, 2 to 60 has a carbon number of, but is not limited thereto.
  • aryl group and arylene group used in the present application have 6 to 60 carbon atoms, respectively, unless otherwise specified, but are not limited thereto.
  • the aryl group or the arylene group includes a single ring type, a ring aggregate, a fused multiple ring-based compound, and the like.
  • the aryl group may include a phenyl group, a monovalent functional group of biphenyl, a monovalent functional group of naphthalene, a fluorenyl group, and a substituted fluorenyl group
  • the arylene group may include a fluorenylene group, a substituted fluorenylene group. group may be included.
  • ring assemblies means that two or more ring systems (monocyclic or fused ring systems) are directly connected to each other through a single bond or a double bond, and between such rings It means that the number of direct links is one less than the total number of ring systems in the compound. In a ring aggregate, the same or different ring systems may be directly connected to each other through single or double bonds.
  • the aryl group in the present application includes a ring aggregate
  • the aryl group includes biphenyl and terphenyl in which a single aromatic benzene ring is connected by a single bond.
  • the aryl group also includes compounds in which an aromatic single ring and a fused aromatic ring system are connected by a single bond, for example, a compound in which a benzene ring, which is an aromatic single ring, and a fluorene, a fused aromatic ring system, are connected by a single bond. do.
  • fused multiple ring system refers to a fused ring type sharing at least two atoms, and includes a fused ring system of two or more hydrocarbons and at least one heteroatom. and a form in which at least one heterocyclic system is fused.
  • fused multiple ring systems may be an aromatic ring, a heteroaromatic ring, an aliphatic ring, or a combination of these rings.
  • an aryl group it may be a naphthalenyl group, a phenanthrenyl group, a fluorenyl group, etc., but is not limited thereto.
  • the term "spiro compound" has a 'spiro union', and the spiro linkage means a linkage formed by sharing only one atom in two rings. At this time, the atoms shared by the two rings are called 'spiro atoms', and they are respectively 'monospiro-', 'dispiro-', 'trispiro-', depending on the number of spiro atoms in a compound. ' It's called a compound.
  • fluorenyl group means that R, R', R" and R'" are all hydrogen in the following structures, respectively, unless otherwise specified. It refers to a monovalent, divalent or trivalent functional group
  • substituted fluorenyl group means that at least one of " is a substituent other than hydrogen, and includes cases in which R and R' are bonded to each other to form a spiro compound together with the carbon to which they are bonded.
  • the fluorenyl group, the fluorenylene group, and the fluorentriyl group may all be referred to as fluorene groups regardless of valences such as monovalent, divalent, trivalent, and the like.
  • R, R', R" and R'" are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, 3 to It may be a heterocyclic group having 30 carbon atoms, for example, the aryl group may be phenyl, biphenyl, naphthalene, anthracene or phenanthrene, and the heterocyclic group may be pyrrole, furan, thiophene, pyrazole, imidazole, triazole, pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, triazine, indole, benzofuran, quinazoline or quinoxaline.
  • the aryl group may be phenyl, biphenyl, naphthalene, anthracene or phenanthrene
  • the heterocyclic group may be pyrrole, furan, thi
  • the substituted fluorenyl group and the fluorenylene group are monovalent to 9,9-dimethylfluorene, 9,9-diphenylfluorene and 9,9'-spirobi[9H-fluorene], respectively. It may be a functional group or a divalent functional group.
  • heterocyclic group used in the present application includes not only aromatic rings such as “heteroaryl group” or “heteroarylene group” but also non-aromatic rings, and unless otherwise specified, each carbon number including at least one heteroatom It means a ring of 2 to 60, but is not limited thereto.
  • heteroatom refers to N, O, S, P or Si, unless otherwise specified, and the heterocyclic group is a monocyclic group including a heteroatom, a ring aggregate, a fused multiple ring system, a spy means a compound or the like.
  • ring includes monocyclic and polycyclic rings, and includes hydrocarbon rings as well as heterocycles containing at least one heteroatom, and includes aromatic and non-aromatic rings.
  • polycyclic includes ring assemblies such as biphenyl, terphenyl, etc., fused multiple ring systems and spiro compounds, and includes aromatic as well as non-aromatic, hydrocarbon Rings include, of course, heterocycles containing at least one heteroatom.
  • aliphatic ring group used in the present application refers to a cyclic hydrocarbon other than an aromatic hydrocarbon, and includes a monocyclic type, a ring aggregate, a fused multiple ring system, a spiro compound, etc., and unless otherwise specified, the number of carbon atoms It means a ring of 3 to 60, but is not limited thereto. For example, even when benzene, which is an aromatic ring, and cyclohexane, which is a non-aromatic ring, are fused, it corresponds to an aliphatic ring.
  • an arylalkoxy group means an alkoxy group substituted with an aryl group
  • an alkoxycarbonyl group means a carbonyl group substituted with an alkoxy group
  • an arylcarbonylalkenyl group means an alkenyl group substituted with an arylcarbonyl group, where The arylcarbonyl group is a carbonyl group substituted with an aryl group.
  • substitution means deuterium, halogen, amino group, nitrile group, nitro group, C 1 -C 20 alkyl group, C 1 -C 20 Alkoxy group, C 1 -C 20 Alkylamine group, C 1 -C 20 Alkylthiophene group, C 6 -C 20 Arylthiophene group, C 2 -C 20 Alkenyl group, C 2 -C 20 alkynyl, C 3 -C 20 cycloalkyl group of, C 6 -C 20 aryl group, of a C 6 -C 20 aryl group substituted with a heavy hydrogen, C 8 -C 20 aryl alkenyl group, a silane group, a boron group, germanium group, and C 2 -C 20 including at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P means substituted
  • the 'functional group name' corresponding to the aryl group, arylene group, heterocyclic group, etc. exemplified as examples of each symbol and its substituents may be described as 'the name of the functional group reflecting the valence', but is described as 'the name of the parent compound' You may.
  • the monovalent 'group' is 'phenanthryl (group)'
  • the divalent group is 'phenanthrylene (group)', etc. It can be described, but it can also be described as 'phenanthrene', which is the name of the parent compound, regardless of the valence.
  • pyrimidine regardless of the valence, it is described as 'pyrimidine', or if it is monovalent, it is pyrimidinyl (group), and if it is divalent, the 'group of the valence, such as pyrimidinylene (group), etc. It can also be written in the name of '. Therefore, in the present application, when the type of the substituent is described as the name of the parent compound, it may mean an n-valent 'group' formed by the detachment of a hydrogen atom bonding to a carbon atom and/or a hetero atom of the parent compound.
  • the substituent R 1 means that it does not exist, that is, when a is 0, it means that all hydrogens are bonded to the carbons forming the benzene ring, and in this case, the indication of hydrogen bonded to carbon is shown. It can be omitted and the chemical formula or compound can be described.
  • R 1 when a is an integer of 1, one substituent R 1 is bonded to any one of the carbons forming the benzene ring, and when a is an integer of 2 or 3, it may be bonded as follows, for example, a is 4 to 6 Even if it is an integer of , it is bonded to the carbon of the benzene ring in a similar manner, and when a is an integer of 2 or more, R 1 may be the same as or different from each other.
  • forming a ring means that adjacent groups combine with each other to form a single ring or fused multiple rings, and the single ring and the formed fused multiple rings are at least one hydrocarbon ring as well as a hydrocarbon ring. It includes heterocycles containing heteroatoms, and may include aromatic and non-aromatic rings.
  • the number in 'number-condensed ring' indicates the number of rings to be condensed.
  • a form in which three rings are condensed with each other, such as anthracene, phenanthrene, benzoquinazoline, etc. may be expressed as a 3-condensed ring.
  • an organic electric device 100 includes a first electrode 110 , a second electrode 170 , and a first electrode 110 formed on a substrate (not shown); An organic material layer including the compound according to the present invention is included between the second electrodes 170 .
  • the first electrode 110 may be an anode (anode)
  • the second electrode 170 may be a cathode (cathode)
  • the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
  • the organic material layer may include a hole injection layer 120 , a hole transport layer 130 , a light emitting layer 140 , an electron transport layer 150 , and an electron injection layer 160 .
  • the hole injection layer 120 , the hole transport layer 130 , the light emitting layer 140 , the electron transport layer 150 , and the electron injection layer 160 may be sequentially formed on the first electrode 110 .
  • the capping layer 180 may be formed on one surface of both surfaces of the first electrode 110 or the second electrode 170 not in contact with the organic material layer.
  • the light efficiency of the device may be improved.
  • a capping layer 180 may be formed on the second electrode 170 .
  • the capping layer 180 is formed in the second electrode 170 . It is possible to reduce optical energy loss due to surface plasmon polaritons (SPPs) of SPPs, and in the case of a bottom emission organic light emitting device, the capping layer 180 may serve as a buffer for the second electrode 170 . .
  • SPPs surface plasmon polaritons
  • a buffer layer 210 or a light emitting auxiliary layer 220 may be further formed between the hole transport layer 130 and the light emitting layer 140 , which will be described with reference to FIG. 2 .
  • the organic electric device 200 includes a hole injection layer 120 , a hole transport layer 130 , a buffer layer 210 sequentially formed on the first electrode 110 , It may include a light emitting auxiliary layer 220 , a light emitting layer 140 , an electron transport layer 150 , an electron injection layer 160 , and a second electrode 170 , and a capping layer 180 is formed on the second electrode.
  • an electron transport auxiliary layer may be further formed between the light emitting layer 140 and the electron transport layer 150 .
  • the organic material layer may have a form in which a plurality of stacks including a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are formed. This will be described with reference to FIG. 3 .
  • an organic electric device 300 includes two stacks ST1 and ST2 of an organic material layer formed of a multilayer between the first electrode 110 and the second electrode 170 . More than one set may be formed, and a charge generating layer (CGL) may be formed between stacks of organic material layers.
  • CGL charge generating layer
  • the organic electric device includes a first electrode 110 , a first stack ST1 , a charge generation layer (CGL), a second stack ST2 , and a second electrode. 170 and a capping layer 180 may be included.
  • the first stack ST1 is an organic material layer formed on the first electrode 110, which is a first hole injection layer 320, a first hole transport layer 330, a first emission layer 340, and a first electron transport layer ( 350) may be included.
  • the second stack ST2 may include a second hole injection layer 420 , a second hole transport layer 430 , a second emission layer 440 , and a second electron transport layer 450 .
  • the first stack and the second stack may be organic material layers having the same stacked structure or organic material layers having different stacked structures.
  • a charge generation layer CGL may be formed between the first stack ST1 and the second stack ST2 .
  • the charge generation layer CGL may include a first charge generation layer 360 and a second charge generation layer 361 .
  • the charge generating layer CGL is formed between the first light emitting layer 340 and the second light emitting layer 440 to increase the efficiency of current generated in each light emitting layer and to smoothly distribute charges.
  • the first light emitting layer 340 may include a light emitting material including a blue fluorescent dopant in a blue host, and the second light emitting layer 440 includes a green host in which a greenish yellow dopant and a red dopant are doped together. may be included, but the material of the first light emitting layer 340 and the second light emitting layer 440 according to an embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the second hole transport layer 430 includes the second stack ST2 in which the energy level is set higher than the triplet excited state energy level of the second light emitting layer 440 .
  • the second hole transport layer 430 functions as an exciton blocking layer that functions to transport holes from the inherent second light emitting layer 440 and prevents triplet excitons from crossing over. .
  • the first hole transport layer 330 may also be set to a higher energy level than the triplet excitation energy level of the first light emitting layer 340 .
  • the first electron transport layer 350 is also set to an energy level higher than the energy level of the triplet excited state of the first light emitting layer 340
  • the second electron transport layer 450 is also triplet excited by the second light emitting layer 440 . It is preferable to set the energy level higher than the energy level of the state.
  • n may be an integer of 1 to 5.
  • the charge generation layer CGL and the third stack may be additionally stacked on the second stack ST2 .
  • an organic electroluminescent device that emits white light by the mixing effect of light emitted from each light emitting layer can be manufactured as well as light of various colors. It is also possible to manufacture an organic electroluminescent device that emits light.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention is a hole injection layer (120, 320, 420), a hole transport layer (130, 330, 430), a buffer layer 210, a light emitting auxiliary layer 220, an electron transport layer (150, 350) , 450), the electron injection layer 160, the light emitting layer 140, 340, 440, or may be used as a material of the capping layer 180, preferably the hole transport layer 130, 330, 430, the light emitting auxiliary layer 220 ), the light emitting layers 140 , 340 , 440 , and/or the capping layer 180 may be used as a material.
  • the organic electric device according to FIGS. 1 to 3 may further include a protective layer (not shown) and an encapsulation layer (not shown).
  • the protective layer may be disposed on the capping layer, and the encapsulation layer is disposed on the capping layer, and a side portion of at least one of the first electrode, the second electrode, and the organic material layer to protect the first electrode, the second electrode, and the organic material layer. may be formed to cover the
  • the protective layer may provide a planarized surface so that the encapsulation layer is uniformly formed, and may serve to protect the first electrode, the second electrode, and the organic material layer during the manufacturing process of the encapsulation layer.
  • the encapsulation layer may serve to prevent the penetration of external oxygen and moisture into the organic electric device.
  • the band gap, electrical properties, interface properties, etc. may vary depending on which position the substituent is bonded to, so the selection of the core and the combination of sub-substituents coupled thereto.
  • the energy level and T1 value between each organic material layer and the intrinsic properties of the material are optimally combined, long lifespan and high efficiency can be achieved at the same time.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 as a material for the light-emitting auxiliary layer 220, the light-emitting layer 140, 340, 440, and/or the capping layer 180, the energy level and T1 value between each organic material layer, By optimizing the intrinsic properties (mobility, interfacial properties, etc.) of the material, the lifetime and efficiency of the organic electric device could be improved at the same time.
  • the organic electroluminescent device may be manufactured using various deposition methods. It can be manufactured using a deposition method such as PVD or CVD, for example, by depositing a metal or a metal oxide having conductivity or an alloy thereof on a substrate to form the anode 110, and the hole injection layer 120, 320, 420), the hole transport layers 130, 330, 430, the light emitting layers 140, 340, 440, the electron transport layers 150, 350, 450, and the electron injection layer 160 after forming an organic material layer including the It may be manufactured by depositing a material that can be used as the cathode 170 thereon.
  • a deposition method such as PVD or CVD, for example, by depositing a metal or a metal oxide having conductivity or an alloy thereof on a substrate to form the anode 110, and the hole injection layer 120, 320, 420), the hole transport layers 130, 330, 430, the light emitting layers 140, 340, 440, the electron transport layers 150, 350, 450, and
  • a light-emitting auxiliary layer 220 between the hole transport layers 130 , 330 , 430 and the light emitting layers 140 , 340 , 440 , and an electron transport auxiliary layer between the light emitting layer 140 and the electron transport layer 150 may be further formed or may be formed in a stack structure as described above.
  • the organic layer is a solution process or a solvent process rather than a deposition method using various polymer materials, such as a spin coating process, a nozzle printing process, an inkjet printing process, a slot coating process, a dip coating process, a roll-to-roll process, Dr. Blay It can be manufactured with a smaller number of layers by a method such as a printing process, a screen printing process, or a thermal transfer method. Since the organic material layer according to the present invention can be formed by various methods, the scope of the present invention is not limited by the formation method.
  • the organic electric device may be a top emission type, a back emission type, or a double-sided emission type according to a material used.
  • the organic electric device may include an organic electroluminescent device, an organic solar cell, an organic photoreceptor, an organic transistor, a device for monochromatic lighting, a device for a quantum dot display, and the like.
  • Another embodiment of the present invention may include a display device including the organic electric device of the present invention described above, and an electronic device including a control unit for controlling the display device.
  • the electronic device may be a current or future wired/wireless communication terminal, and includes all electronic devices such as a mobile communication terminal such as a mobile phone, a PDA, an electronic dictionary, a PMP, a remote control, a navigation system, a game machine, various TVs, and various computers.
  • the compound according to one aspect of the present invention is represented by the following formula (1).
  • Ar 1 ⁇ Ar 2 are each independently a C 6 ⁇ C 60 aryl group; fluorenyl group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; Or C 3 ⁇ C 60 An aliphatic ring and a C 6 ⁇ C 60 A fused ring group of an aromatic ring; C 1 ⁇ C 30 Alkyl group; C 2 ⁇ C 30 Alkenyl group; C 2 ⁇ C 30 Alkynyl group; C 1 ⁇ C 30 An alkoxyl group; C 6 ⁇ C 30 Aryloxy group; -L a -N(R a )(R b ); or a combination thereof,
  • At least one of Ar 1 and Ar 2 may be represented by Formula 1-a or Formula 1-b,
  • R 1 to R 6 , R′ and R” are each independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; cyano group; nitro group; C 6 ⁇ C 60 Aryl group; fluorenyl group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; C 3 ⁇ C 60 A fused ring group of an aliphatic ring and C 6 ⁇ C 60 aromatic ring; C 1 ⁇ C 50 Alkyl group; C 2 ⁇ C 20 Alkenyl group; C 2 ⁇ C 20 Alkynyl group; C 1 ⁇ C 30 An alkoxyl group; C 6 ⁇ C 30 Aryloxy group; -L a -N(R a )(R b ); or adjacent groups may combine to form a ring,
  • R a ⁇ R b are each independently a C 6 ⁇ C 60 aryl group; fluorenyl group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; Or C 3 ⁇ C 60 An aliphatic ring and a C 6 ⁇ C 60 A fused ring group of an aromatic ring; or a combination thereof,
  • L a is a single bond; C 6 ⁇ C 60 Arylene group; fluorenylene group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; C 3 ⁇ C 60 A fused ring group of an aliphatic ring and C 6 ⁇ C 60 aromatic ring; or a combination thereof,
  • R 7 is hydrogen; heavy hydrogen; halogen; cyano group; nitro group; C 6 ⁇ C 60 Aryl group; fluorenyl group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; C 3 ⁇ C 60 A fused ring group of an aliphatic ring and C 6 ⁇ C 60 aromatic ring; C 1 ⁇ C 50 Alkyl group; C 2 ⁇ C 20 Alkenyl group; C 2 ⁇ C 20 Alkynyl group; C 1 ⁇ C 30 An alkoxyl group; C 6 ⁇ C 30 Aryloxy group; or adjacent groups may combine to form a ring,
  • X 1 is CR'R'', NR', O, S, Se or SiR'R'',
  • X 2 is CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' or a single bond
  • n, p, q and r are each independently an integer from 0 to 4,
  • n and o are each independently an integer of 0 to 3
  • the Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 7 , R′, R”, R a ⁇ R b , L a and the rings formed by bonding adjacent groups are each deuterium; halogen; a silane group unsubstituted or substituted with a C 1 -C 20 alkyl group or a C 6 -C 20 aryl group; siloxane group; boron group; germanium group; cyano group; amino group; nitro group; C 1 -C 20 Alkylthio group; C 1 -C 20 Alkoxy group; C 6 -C 20 Arylalkoxy group; C 1 -C 20 Alkyl group; C 2 -C 20 alkenyl group; C 2 -C 20 alkynyl group; C 6 -C 20 Aryl group; a C 6 -C 20 aryl group substituted with deuterium; fluorenyl group; C 2 -C 20 A heterocyclic group comprising at least one heteroatom selected from the
  • R 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 7 , R′, R” and R a ⁇ R b are an aryl group, preferably a C 6 ⁇ C 30 aryl group, more preferably C 6 ⁇ C 18 of an aryl group such as phenyl, biphenyl, naphthyl, terphenyl, and the like.
  • Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 7 , R ', R ” and R a ⁇ R b is a heterocyclic group, Preferably a C 2 ⁇ C 30 heterocyclic group, more preferably a C 2 ⁇ C 18 heterocyclic group, such as dibenzofuran, dibenzothiophene, naphthobenzothiophene, naphthobenzofuran, etc. .
  • R 1 to Ar 2 , R 1 to R 7 , R′, R” and R a to R b are fluorenyl groups, preferably 9,9-dimethyl-9H-fluorene, 9,9- It may be a diphenyl-9H-fluorenyl group, 9,9'-spirobifluorene, or the like.
  • L a is an arylene group, it may be preferably a C 6 ⁇ C 30 arylene group, more preferably a C 6 ⁇ C 18 arylene group, such as phenyl, biphenyl, naphthyl, terphenyl, and the like.
  • R 1 to R 7 , R′ and R” are an alkyl group, it may be preferably a C 1 to C 10 alkyl group, for example, methyl, t-butyl, or the like.
  • R 1 to R 7 , R′ and R” are alkoxyl groups, preferably a C 1 to C 20 alkoxyl group, more preferably a C 1 to C 10 alkoxyl group, such as methoxy, t-part Toxic, etc. may be used.
  • the Ar 1 ⁇ Ar 2 , R 1 ⁇ R 7 , R′, R”, R a ⁇ R b and the ring formed by bonding adjacent groups of L a to each other is a C 6 ⁇ C 60 aromatic ring group; fluorenyl group; O, N, S, Si and P containing at least one heteroatom C 2 ⁇ C 60 A heterocyclic group; Or it may be a C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group, for example, when adjacent groups are bonded to each other to form an aromatic ring, preferably a C 6 ⁇ C 20 aromatic ring, more preferably C 6 ⁇ C 14 of aromatic rings, such as benzene, naphthalene, phenanthrene, and the like.
  • Formula 1 may be represented by any one of Formulas 2 to 4 below, but is not limited thereto.
  • Z is CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' or a single bond
  • Formula 1 may be represented by Formula 5 or Formula 6, but is not limited thereto.
  • the X 1 , X 2 , Ar 1 , R 1 to R 4 , R 7 , m to p and r are the same as defined in Formula 1.
  • Formula 1 may be represented by Formula 7 or Formula 8, but is not limited thereto.
  • the Ar 1 , R 1 to R 7 , R′, R”, and m to r are as defined in Formula 1.
  • Formula 1-a may be represented by any one of Formulas 1-a-1 to 1-a-5, but is not limited thereto.
  • the X 1 , R 3 to R 4 , R′, R”, o and p are the same as defined in Formula 1.
  • the compound represented by Formula 1 may be one of the following P-1 to P-90, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a first electrode; a second electrode; and an organic material layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the organic material layer includes the compound represented by Formula 1 alone or in combination.
  • the present invention provides a first electrode; a second electrode; an organic material layer formed between the first electrode and the second electrode; and a capping layer, wherein the capping layer is formed on one side not in contact with the organic material layer among both surfaces of the first electrode and the second electrode, and the organic material layer or the capping layer is represented by Formula 1
  • the compounds used alone or in combination are included.
  • the organic material layer includes at least one of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting auxiliary layer, a light emitting layer, an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. That is, at least one layer of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting auxiliary layer, the light emitting layer, the electron transport auxiliary layer, the electron transport layer and the electron injection layer included in the organic material layer may include a compound represented by the formula (1). .
  • the organic material layer includes at least one of the hole transport layer, the light emitting auxiliary layer and the light emitting layer. That is, the compound may be included in at least one of the hole transport layer, the light emitting auxiliary layer, and the light emitting layer.
  • the organic material layer may include two or more stacks including a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer sequentially formed on the anode.
  • the organic material layer further includes a charge generating layer formed between the two or more stacks.
  • Another aspect of the present invention is to provide an electronic device including a display device including an organic electric device including the compound represented by Chemical Formula 1 and a controller for driving the display device.
  • the compound of Formula 1 may be included alone, the compound may be included in a combination of two or more different types, or the compound may be included in a combination of two or more other compounds.
  • the final product represented by Formula 1 according to the present invention may be synthesized by reacting Sub 1 and Sub 2 as shown in Scheme 1 below, but is not limited thereto.
  • R 1 , R 2 , R 7 , Ar 1 , Ar 2 , n, m and r are the same as defined in Formula 1 above.
  • Scheme 1 may be synthesized by Scheme 2 below, but is not limited thereto.
  • reaction solution was quenched with 1N HCl aqueous solution and extracted with ethyl acetate. The extracted organic layer was dried over MgSO 4 , filtered and concentrated. 500 ml of acetic acid and 100 ml of HCl aqueous solution (35%) were added to the concentrated mixture, and the mixture was refluxed and stirred for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature and the solid was filtered. The filtered solid was subjected to silica gel column chromatography to obtain 47.47 g (yield: 81.1%) of the product.
  • Sub 1-A-2 (16.74 g, 45.82 mmol), (3-chloropyridin-4-yl)boronic acid (7.57 g, 48.12 mmol) obtained by synthesizing in the same manner as in the synthesis of Sub 1-A-1 ), Pd(PPh 3 ) 4 (1.59 g 1.37 mmol) and 155 ml of THF were placed in a 500 ml round-bottom flask, and K 2 CO 3 (19.00 g, 137.47 mmol) was dissolved in 40 ml of water and added, followed by refluxing and refluxing for 10 hours. stirred.
  • Sub 1-A-5 (19.76 g, 54.09 mmol), (1-chlorodibenzo[b,d]furan-4-yl)boronic acid obtained by synthesizing in the same manner as in the synthesis of Sub 1-A-1 (14.00 g, 56.80 mmol), Pd(PPh 3 ) 4 (1.88 g 1.62 mmol) and 180 ml of THF were placed in a 500 ml round bottom flask, and K 2 CO 3 (22.43 g, 162.27 mmol) was dissolved in 50 ml of water and added. Then, it was refluxed and stirred for 10 hours.
  • the compound belonging to Sub 1 may be a compound as follows, but is not limited thereto.
  • Table 1 below shows FD-MS values of compounds belonging to Sub 1.
  • Sub 2 of Scheme 1 may be synthesized by the reaction route of Scheme 3 below, but is not limited thereto.
  • the compound belonging to Sub 2 may be a compound as follows, but is not limited thereto.
  • Table 2 below shows FD-MS (Field Desorption-Mass Spectrometry) values of compounds belonging to Sub 2 .
  • An organic electroluminescent device was manufactured according to a conventional method using the compound of the present invention as a hole transport layer material.
  • a hole injection layer was formed by vacuum deposition of phenylbenzene-1,4-diamine (hereinafter, abbreviated as 2-TNATA) to a thickness of 60 nm.
  • the compound P-2 of the present invention as a hole transport compound was vacuum-deposited to a thickness of 60 nm to form a hole transport layer.
  • CBP 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl
  • Ir(ppy) 3 tris(2-phenylpyridine)-iridium
  • BAlq (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum
  • Tris(8-quinolinol)aluminum (hereinafter abbreviated as Alq3) was vacuum-deposited on the hole blocking layer to a thickness of 40 nm to form an electron transport layer.
  • an organic electroluminescent device was manufactured by depositing an alkali metal halide LiF to a thickness of 0.2 nm to form an electron injection layer, and then depositing Al to a thickness of 150 nm to form a cathode.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the compound of the present invention described in Table 4 was used instead of the compound P-2 of the present invention as the hole transport layer material.
  • NPB N,N'-Bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Comparative Compounds 1 to 3 were used as the hole transport layer material.
  • a forward bias DC voltage was applied to the organic electroluminescent devices manufactured according to Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4, and electroluminescence (EL) characteristics were measured with a PR-650 manufactured by photoresearch, 5000cd/ The T95 lifetime was measured using a lifetime measuring device manufactured by McScience at m 2 standard luminance. Table 4 below shows the manufactured devices and evaluation results.
  • Comparative Examples 2 to 4 prepared using Comparative Compounds 1 to 3 containing a fluorenyl group in an amine group rather than the device of Comparative Example 1 manufactured using NPB mainly used as a hole transport layer material.
  • the device has improved electrical properties (driving voltage, efficiency, and lifetime), and when the compound according to Formula 1 of the present invention is used as a hole transport layer material compared to Comparative Examples 2 to 4, the luminous efficiency and lifespan of the organic electroluminescent device As this increased and the driving voltage was slightly lowered, the electrical characteristics of the device were improved.
  • Comparative Compounds 1 to 3 and the compounds represented by Formula 1 of the present invention have a similar basic composition including an amine group and a fluorenyl group in the structure in a broad framework.
  • Comparative Compound 1 is spiroadamantylfluorene ( ) is different in that the amine group is directly bonded
  • Comparative Compound 2 is different in that a para-phenyl linking group is introduced between spiroadamantylfluorene and the amine group
  • Comparative Compound 3 is between diphenylfluorene and the amine group.
  • an ortho-phenyl linking group is introduced, it is different from the compound of the present invention in that it does not include a spiroadamantylfluorene skeleton in the structure.
  • Comparative Examples 3 and 4 have a linking group between the amine group and the fluorenyl group (spiroadamantylfluorene / diphenyl fluorene), and thus Comparative Example 2 It can be seen that more improved device characteristics are exhibited. It can be seen that the presence or absence of introduction of a linking group between the amine group and the fluorenyl group affects the electrical characteristics of the device.
  • Comparative Examples 3 and 4 all of them are similar in that a linking group is introduced between the amine group and the fluorenyl group, but Comparative Example 3 including a spiroadamantylfluorene skeleton is in terms of lifespan, ortho It can be seen that Comparative Example 4 including a phenyl linking group has improved characteristics of the device in terms of efficiency, which indicates that the degree of bending of the linking group or the configuration of the fluorenyl group affects the electrical properties of the device. .
  • the compound of the present invention represented by Formula 1 of the present invention includes an amine group and a spiroadamantylfluorene skeleton, and there is necessarily a linking group bent by ortho between them, so that in Comparative Example 2 It can be seen that the device characteristics of Examples 1 to 14 are significantly improved compared to Comparative Example 4.
  • the energy level (HOMO, LUMO and T1, etc.) of the compound is significantly higher depending on the presence or absence of a linking group between the amine group and the fluorenyl group, the substitution form of the linking group, the fluorenyl group configuration, etc. It may be different, and since this difference in compound properties acts as a major factor in improving device performance during device deposition, it is suggested that different device results as described above may be derived.
  • having a structure in which the fluorenyl group is spiroadamantylfluorene and the amine group is connected with an ortho-linking group as shown in the chemical formula of the present invention is a structure suitable for improving the performance of the device. have.
  • the compound of the present invention may be applied to one or more of the light emitting layer, the hole transport layer and the light emission auxiliary layer.
  • organic electric device 110 first electrode
  • capping layer 210 buffer layer
  • first hole transport layer 340 first light emitting layer
  • second charge generation layer 420 second hole injection layer

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Abstract

본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 상기 유기전기소자를 포함하는 전자장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 고내열성을 가지는 유기전기소자를 제공할 수 있고, 유기전기소자의 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다.
유기전기소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 그리고 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트/도판트계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
현재 휴대용 디스플레이 시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 기존 휴대용 디스플레이에서 요구하던 소비전력 보다 더 큰 소비전력이 요구되고 있다. 따라서, 배터리라는 제한적인 전력 공급원을 가지고 있는 휴대용 디스플레이 입장에서는 소비전력이 중요한 요소가 되었고, 효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 하는 중요한 요소이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다. 하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성 할 수 있기 때문이다.
한편, 유기전기소자의 수명단축 원인 중 하나인 양극전극(ITO)으로부터 금속 산화물이 유기층으로 침투 확산되는 것을 지연시키면서, 소자 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 대해서도 안정된 특성, 즉 높은 유리전이 온도를 가지는 정공주입층 재료에 대한 개발이 필요하다. 또한, 정공수송층 재료의 낮은 유리전이 온도는 소자 구동시, 박막 표면의 균일도를 저하시키는 특성이 있는바, 이는 소자수명에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.
하지만, 이는 단순히 유기물층에 존재하는 재료의 구조적 특성으로 이루어 질 수 없으며, 각 재료의 코어 및 sub-치환기 특성, 그리고 각 유기물층 간의 알맞은 조합이 이루어졌을 때 고효율 및 고수명의 소자가 구현될 수 있는 것이다.
따라서, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨데 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 발광보조층 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하는데, 특히 정공수송층 및 발광보조층 등에 사용되는 재료에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 소자의 구동전압을 낮추고, 소자의 발광효율, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 상기 유기전기소자를 포함하는 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000001
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 유기전기소자를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 화학식을 나타낸다.
본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000002
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.
본 실시예들을 설명하기 위해, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 아래에서 참조되는 도면들에서는 축적비가 적용되지 않는다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 용어는, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위내에서, 달리 언급하지 않는 한 하기와 같다.
본 출원에서 사용된 용어 "할로" 또는 "할로겐"은 다른 설명이 없는 한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함한다.
본 출원에서 사용된 용어 "알킬" 또는 "알킬기"는 다른 설명이 없는 한 단일결합으로 연결된 1 내지 60의 탄소를 가지며, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 사이클로알킬(지환족)기, 알킬-치환된 사이클로알킬기, 사이클로알킬-치환된 알킬기를 비롯한 포화 지방족 작용기의 라디칼을 의미한다.
본 출원에서 사용된 용어 "할로알킬기" 또는 "할로겐알킬기"는 다른 설명이 없는 한 할로겐이 치환된 알킬기를 의미한다.
본 출원에서 사용된 용어 "알케닐" 또는 "알키닐"은 다른 설명이 없는 한 각각 이중결합 또는 삼중결합을 가지며, 직쇄형 또는 측쇄형 사슬기를 포함하고, 2 내지 60의 탄소수를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용된 용어 "사이클로알킬"은 다른 설명이 없는 한 3 내지 60의 탄소수를 갖는 고리를 형성하는 알킬을 의미하며, 여기에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용된 용어 "알콕시기" 또는 "알킬옥시기"는 산소 라디칼이 결합된 알킬기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용된 용어 "알켄옥실기", "알켄옥시기", "알켄일옥실기", 또는 "알켄일옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알켄일기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 2 내지 60의 탄소수를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 출원에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일 고리형, 고리 집합체, 접합된 여러 고리계 화합물 등을 포함한다. 예를 들면, 상기 아릴기는 페닐기, 바이페닐의 1가 작용기, 나프탈렌의 1가 작용기, 플루오렌일기, 치환된 플루오렌일기를 포함할 수 있고, 아릴렌기는 플루오렌일렌기, 치환된 플루오렌일렌기를 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용된 용어 "고리 집합체(ring assemblies)"는 둘 또는 그 이상의 고리계(단일고리 또는 접합된 고리계)가 단일결합이나 또는 이중결합을 통해서 서로 직접 연결되어 있고, 이와 같은 고리 사이의 직접 연결의 수가 그 화합물에 들어 있는 고리계의 총 수보다 1개가 적은 것을 의미한다. 고리 집합체는 동일 또는 상이한 고리계가 단일결합이나 이중결합을 통해 서로 직접 연결될 수 있다.
본 출원에서 아릴기는 고리 집합체를 포함하므로, 아릴기는 단일 방향족고리인 벤젠고리가 단일결합에 의해 연결된 바이페닐, 터페닐을 포함한다. 또한, 아릴기는 방향족 단일 고리와 접합된 방향족 고리계가 단일결합에 의해 연결된 화합물도 포함하므로, 예를 들면, 방향족 단일 고리인 벤젠 고리와 접합된 방향족 고리계인 플루오렌이 단일결합에 의해 연결된 화합물도 포함한다.
본 출원에서 사용된 용어 "접합된 여러 고리계"는 적어도 두 개의 원자를 공유하는 접합된(fused) 고리 형태를 의미하며, 둘 이상의 탄화수소류의 고리계가 접합된 형태 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리계가 적어도 하나 접합된 형태 등을 포함한다. 이러한 접합된 여러 고리계는 방향족고리, 헤테로방향족고리, 지방족 고리 또는 이들 고리의 조합일 수 있다. 예를 들어 아릴기의 경우, 나프탈렌일기, 페난트렌일기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
본 출원에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결 (spiro union)'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
본 출원에서 사용된 용어 "플루오렌일기", "플루오렌일렌기", "플루오렌트리일기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하기 구조에서 R, R', R" 및 R'"이 모두 수소인 1가, 2가 또는 3가의 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌일기", "치환된 플루오렌일렌기" 또는 "치환된 플루오렌트리일기"는 치환기 R, R', R", R'"중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, R과 R'이 서로 결합되어 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성한 경우를 포함한다. 본 명세서에서는 1가, 2가, 3가 등과 같은 가수와 상관없이 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 플루오렌트리일기를 모두 플루오렌기라고 명명할 수도 있다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000003
또한, 상기 R, R', R" 및 R'"은 각각 독립적으로, 1 내지 20의 탄소수를 가지는 알킬기, 1 내지 20의 탄소수를 가지는 알케닐기, 6 내지 30의 탄소수를 가지는 아릴기, 3 내지 30의 탄소수를 가지는 헤테로고리기일 수 있고, 예를 들면, 상기 아릴기는 페닐, 바이페닐, 나프탈렌, 안트라센 또는 페난트렌일 수 있으며, 상기 헤테로고리기는 피롤, 푸란, 티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤조퓨란, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린일 수 있다. 예를 들면, 상기 치환된 플루오렌일기 및 플루오렌일렌기는 각각 9,9-디메틸플루오렌, 9,9-디페닐플루오렌 및 9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]의 1가 작용기 또는 2가 작용기일 수 있다.
본 출원에서 사용된 용어 "헤테로고리기"는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 출원에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타내며, 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 의미한다.
예를 들어, “헤테로고리기”는 고리를 형성하는 탄소 대신 하기 화합물과 같이 SO 2, P=O 등과 같은 헤테로원자단을 포함하는 화합물도 포함할 수 있다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000004
본 출원에서 사용된 용어 "고리"는 단일환 및 다환을 포함하며, 탄화수소고리는 물론 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리를 포함하고, 방향족 및 비방향족 고리를 포함한다.
본 출원에서 사용된 용어 "다환"은 바이페닐, 터페닐 등과 같은 고리 집합체(ring assemblies), 접합된(fused) 여러 고리계 및 스파이로 화합물을 포함하며, 방향족뿐만 아니라 비방향족도 포함하고, 탄화수소고리는 물론 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리를 포함한다.
본 출원에서 사용된 용어 "지방족고리기"는 방향족탄화수소를 제외한 고리형 탄화수소를 의미하며, 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함하며, 다른 설명이 없는 한 탄소수 3 내지 60의 고리를 의미하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 방향족고리인 벤젠과 비방향족고리인 사이클로헥산이 융합된 경우에도 지방족 고리에 해당한다.
또한, 접두사가 연속으로 명명되는 경우 먼저 기재된 순서대로 치환기가 나열되는 것을 의미한다. 예를 들어, 아릴알콕시기의 경우 아릴기로 치환된 알콕시기를 의미하며, 알콕시카르보닐기의 경우 알콕시기로 치환된 카르보닐기를 의미하며, 또한 아릴카르보닐알켄일기의 경우 아릴카르보닐기로 치환된 알켄일기를 의미하며 여기서 아릴카르보닐기는 아릴기로 치환된 카르보닐기이다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 출원에서 사용된 용어 "치환 또는 비치환된"에서 "치환"은 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C 1-C 20의 알킬기, C 1-C 20의 알콕시기, C 1-C 20의 알킬아민기, C 1-C 20의 알킬티오펜기, C 6-C 20의 아릴티오펜기, C 2-C 20의 알켄일기, C 2-C 20의 알킨일기, C 3-C 20의 사이클로알킬기, C 6-C 20의 아릴기, 중수소로 치환된 C 6-C 20의 아릴기, C 8-C 20의 아릴알켄일기, 실란기, 붕소기, 게르마늄기, 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2-C 20의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환됨을 의미하며, 이들 치환기에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '작용기 명칭'은 '가수를 반영한 작용기의 명칭'을 기재할 수도 있지만, '모체 화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴 기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴(기)'로, 2가의 기는 '페난트릴렌(기)' 등과 같이 가수를 구분하여 기의 이름을 기재할 수도 있지만, 가수와 상관없이 모체 화합물 명칭인 '페난트렌'으로 기재할 수도 있다.
유사하게, 피리미딘의 경우에도, 가수와 상관없이 '피리미딘'으로 기재하거나, 1가인 경우에는 피리미딘일(기)로, 2가의 경우에는 피리미딘일렌(기) 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 있다. 따라서, 본 출원에서 치환기의 종류를 모체 화합물 명칭으로 기재할 경우, 모체 화합물의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자와 결합하고 있는 수소 원자가 탈리되어 형성되는 n가의 '기'를 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 화합물 명칭이나 치환기 명칭을 기재함에 있어 위치를 표시하는 숫자나 알파벳 등은 생략할 수도 있다. 예컨대, 피리도[4,3-d]피리미딘을 피리도피리미딘으로, 벤조퓨로[2,3-d]피리미딘을 벤조퓨로피리미딘으로, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌을 다이메틸플루오렌 등과 같이 기재할 수 있다. 따라서, 벤조[g]퀴녹살린이나 벤조[f]퀴녹살린을 모두 벤조퀴녹살린이라고 기재할 수 있다.
또한 명시적인 설명이 없는 한,　본 출원에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에　의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000005
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R 1은 부존재하는 것을 의미하는데, 즉 a가 0인 경우는 벤젠고리를 형성하는 탄소에 모두 수소가 결합된 것을 의미하며, 이때 탄소에 결합된 수소의 표시를 생략하고 화학식이나 화합물을 기재할 수 있다. 또한, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R 1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 예컨대 아래와 같이 결합할 수 있고, a가 4 내지 6의 정수인 경우에도 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, a가 2 이상의 정수인 경우 R 1은 서로 같거나 상이할 수 있다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000006
본 출원에서 다른 설명이 없는 한, 고리를 형성한다는 것은, 인접한 기가 서로 결합하여 단일고리 또는 접합된 여러고리를 형성하는 것을 의미하고, 단일고리 및 형성된 접합된 여러 고리는 탄화수소고리는 물론 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리를 포함하고, 방향족 및 비방향족 고리를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 축합환을 표시할 때 '숫자-축합환'에서 숫자는 축합되는 고리의 개수를 나타낸다. 예컨데, 안트라센, 페난트렌, 벤조퀴나졸린 등과 같이 3개의 고리가 서로 축합한 형태는 3-축합환으로 표기할 수 있다.
이하, 본 발명의 화합물이 포함된 유기전기소자의 적층 구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자(100)는 기판(미도시) 상에 형성된 제1 전극(110), 제2 전극(170) 및 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이에 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기물층을 포함한다.
상기 제1 전극(110)은 애노드(양극)이고, 제2 전극(170)은 캐소드(음극)일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제1 전극이 캐소드이고 제2 전극이 애노드일 수 있다.
상기 유기물층은 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(110) 상에 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)이 순차적으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 전극(110) 또는 제2 전극(170)의 양면 중에서 유기물층과 접하지 않는 일면에 캡핑층(180)이 형성될 수 있으며, 캡핑층(180)이 형성될 경우 유기전기소자의 광효율이 향상될 수 있다.
예를 들면, 제2 전극(170) 상에 캡핑층(180)이 형성될 수 있는데, 전면발광(top emission) 유기발광소자의 경우, 캡핑층(180)이 형성됨으로써 제2 전극(170)에서의 SPPs (surface plasmon polaritons)에 의한 광학에너지 손실을 줄일 수 있고, 배면발광(bottom emission) 유기발광소자의 경우, 캡핑층(180)이 제2 전극(170)에 대한 완충 역할을 수행할 수 있다.
한편, 정공수송층(130)과 발광층(140) 사이에 버퍼층(210)이나 발광보조층(220)이 더 형성될 수 있는데 이에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전기소자(200)는 제1 전극(110) 상에 순차적으로 형성된 정공주입층(120), 정공수송층(130), 버퍼층(210), 발광보조층(220), 발광층(140), 전자수송층(150), 전자주입층(160), 제2 전극(170)을 포함할 수 있고, 제2 전극 상에 캡핑층(180)이 형성될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 발광층(140)과 전자수송층(150) 사이에 전자수송보조층이 더 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 유기물층은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택이 복수 개가 형성된 형태일 수도 있다. 이에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전기소자(300)는 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이에 다층으로 이루어진 유기물층의 스택(ST1, ST2)이 두 세트 이상 형성될 수 있고 유기물층의 스택 사이에 전하생성층(CGL)이 형성될 수도 있다.
구체적으로, 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자는 제1 전극(110), 제1 스택(ST1), 전하생성층(CGL: Charge Generation Layer), 제2 스택(ST2), 제2 전극(170) 및 캡핑층(180)을 포함할 수 있다.
상기 제1 스택(ST1)은 제1 전극(110) 상에 형성된 유기물층으로, 이는 제1 정공주입층(320), 제1 정공수송층(330), 제1 발광층(340) 및 제1 전자수송층(350)을 포함할 수 있다.
상기 제2 스택(ST2)은 제2 정공주입층(420), 제2 정공수송층(430), 제2 발광층(440) 및 제2 전자수송층(450)을 포함할 수 있다.
이와 같이 제1 스택과 제2 스택은 동일한 적층 구조를 갖는 유기물층일 수도 있지만 서로 다른 적층 구조의 유기물층일 수도 있다.
상기 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에는 전하 생성층(CGL)이 형성 될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 전하 생성층(360)과 제2 전하생성층(361)을 포함할 수 있다. 이러한 전하생성층(CGL)은 제1 발광층(340)과 제2 발광층(440) 사이에 형성되어 각각의 발광층에서 발생하는 전류 효율을 증가시키고, 전하를 원활하게 분배하는 역할을 한다.
상기 제1 발광층(340)에는 청색 호스트에 청색 형광 도펀트를 포함하는 발광 재료가 포함될 수 있고, 제2 발광층(440)에는 녹색 호스트에 그리니쉬 옐로우(greenish yellow) 도펀트와 적색 도펀트가 함께 도핑된 재료가 포함될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 제1 발광층(340) 및 제2 발광층(440)의 재료가 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제2 정공수송층(430)은 에너지 준위를 제2 발광층(440)의 삼중항(triplet) 여기상태 에너지 준위보다 높게 설정한 제2 스택(ST2)을 포함하여 이루어진다.
상기 제2 발광층(440)보다 제2 정공수송층(430)의 에너지 준위가 높기 때문에, 제2 발광층(440)의 삼중항 여기자(triplet exciton)가 제2 정공수송층(430)으로 넘어가 발광 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제2 정공수송층(430)은 고유의 제2 발광층(440)으로부터의 정공의 수송 기능을 함과 동시에 삼중항 여기자가 넘어오는 것을 방지하는 여기자 저지층(exciton blocking layer)로 기능할 수 있다.
또한, 여기자 저지층의 기능을 위해 제1 정공수송층(330) 또한, 제1 발광층(340)의 삼중항 여기 에너지 준위보다 높은 에너지 준위로 설정될 수 있다. 그리고, 제1 전자수송층(350)도 제1 발광층(340)의 삼중항 여기 상태의 에너지 준위보다 높은 에너지 준위로 설정하며, 제2 전자수송층(450)도 제2 발광층(440)의 삼중항 여기 상태의 에너지 준위보다 높은 에너지 준위로 설정되는 것이 바람직하다.
도 3에서, n은 1~5의 정수일 수 있는데, n이 2인 경우, 제2 스택(ST2) 상에 전하생성층(CGL)과 제3 스택이 추가적으로 더 적층될 수 있다.
도 3과 같이 다층의 스택 구조 방식에 의해 발광층이 복수개 형성될 경우, 각각의 발광층에서 발광된 광의 혼합 효과에 의해 백색 광이 발광되는 유기전기발광소자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 색상의 광을 발광하는 유기전기발광소자를 제조할 수도 있다.
본 발명의 화학식 1에 의해 표시되는 화합물은 정공주입층(120, 320, 420), 정공수송층(130, 330, 430), 버퍼층(210), 발광보조층(220), 전자수송층(150, 350, 450), 전자주입층(160), 발광층(140, 340, 440) 또는 캡핑층(180)의 재료로 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정공수송층(130, 330, 430), 발광보조층(220), 발광층(140, 340, 440) 및/또는 캡핑층(180)의 재료로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 따른 유기전기소자는, 보호층(미도시) 및 봉지층(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 보호층은 캐핑층 상에 위치할 수 있고, 봉지층은 캐핑층 상에 위치하며, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기물층을 보호하기 위하여 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기물층 중 하나 이상의 측면부를 덮도록 형성될 수 있다.
보호층은 봉지층이 균일하게 형성될 수 있도록 평탄화된 표면을 제공할 수 있으며, 봉지층의 제조과정에서 제1전극, 제2전극 및 유기물층을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
봉지층은 유기전기소자 내부로 외부의 산소 및 수분이 침투를 막아 주는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 동일 유사한 코어일지라도 어느 위치에 어느 치환기를 결합시키냐에 따라 밴드갭(band gap), 전기적 특성, 계면 특성 등이 달라질 수 있으므로, 코어의 선택 및 이에 결합된 서브(sub)-치환체의 조합에 대한 연구가 필요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물을 발광보조층(220), 발광층(140, 340, 440) 및/또는 캡핑층(180)의 재료로 사용함으로써, 각 유기물층 간의 에너지 레벨 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기 발광소자는 다양한 증착법 (deposition)을 이용하여 제조될 수 있을 것이다. PVD나 CVD 등의 증착 방법을 사용하여 제조될 수 있는데, 예컨대, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극(110)을 형성하고, 그 위에 정공주입층(120, 320, 420), 정공수송층(130, 330, 430), 발광층(140, 340, 440), 전자수송층(150, 350, 450) 및 전자주입층(160)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(170)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 또한, 정공수송층(130, 330, 430)과 발광층(140, 340, 440) 사이에 발광보조층(220)을, 발광층(140)과 전자수송층(150) 사이에 전자수송보조층(미도시)을 더 형성할 수도 있고 상술한 바와 같이 스택 구조로 형성할 수도 있다.
또한, 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000007
상기 화학식 1에서,
1) Ar 1~Ar 2은 서로 독립적으로 C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; 또는 C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 30의 알킬기; C 2~C 30의 알켄일기; C 2~C 30의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; -L a-N(R a)(R b); 또는 이들의 조합이거나,
2) Ar 1 및 Ar 2 중 적어도 하나는 하기 화학식 1-a 또는 화학식 1-b로 표시될 수 있으며,
<화학식 1-a> <화학식 1-b>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000008
3) R 1~R 6, R' 및 R”는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 50의 알킬기; C 2~C 20의 알켄일기; C 2~C 20의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; -L a-N(R a)(R b); 또는 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
4) R a~R b은 서로 독립적으로 C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; 또는 C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 이들의 조합이고,
5) L a는 단일결합; C 6~C 60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 이들의 조합이고,
6) R 7은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 50의 알킬기; C 2~C 20의 알켄일기; C 2~C 20의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; 또는 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
7) X 1은 CR'R'', NR', O, S, Se 또는 SiR'R''이고,
8) X 2는 CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' 또는 단일결합이고,
9) n, p, q 및 r은 서로 독립적으로 0~4의 정수이고,
10) m 및 o는 서로 독립적으로 0~3의 정수이고,
11) 상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R”, R a~R b, L a 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C 1-C 20의 알킬기 또는 C 6-C 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 아미노기; 니트로기; C 1-C 20의 알킬싸이오기; C 1-C 20의 알콕시기; C 6-C 20의 아릴알콕시기; C 1-C 20의 알킬기; C 2-C 20의 알켄일기; C 2-C 20의 알킨일기; C 6-C 20의 아릴기; 중수소로 치환된 C 6-C 20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2-C 20의 헤테로고리기; C 3-C 20의 지방족고리기; C 7-C 20의 아릴알킬기; C 8-C 20의 아릴알켄일기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 인접한 치환기끼리 고리를 형성할 수 있다.
상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R” 및 R a~R b가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C 6~C 30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C 6~C 18의 아릴기, 예컨대 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐 등일 수 있다.
상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R” 및 R a~R b가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C 2~C 30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C 2~C 18의 헤테로고리기, 예컨대 다이벤조퓨란, 다이벤조싸이오펜, 나프토벤조싸이오펜, 나프토벤조퓨란 등일 수 있다.
상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R” 및 R a~R b가 플루오렌일기인 경우, 바람직하게는 9,9-다이메틸-9H-플루오렌, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기, 9,9'-스파이로바이플루오렌 등일 수 있다.
상기 L a가 아릴렌기인 경우, 바람직하게는 C 6~C 30의 아릴렌기, 더욱 바람직하게는 C 6~C 18의 아릴렌기, 예컨대 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐 등일 수 있다.
상기 R 1~R 7, R' 및 R”가 알킬기인 경우, 바람직하게는 C 1~C 10의 알킬기일 수 있고, 예컨대 메틸, t-부틸 등일 수 있다.
상기 R 1~R 7, R' 및 R”가 알콕실기인 경우, 바람직하게는 C 1~C 20의 알콕실기, 더욱 바람직하게는 C 1~C 10의 알콕실기, 예컨대 메톡시, t-부톡시 등일 수 있다.
상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R”, R a~R b 및 L a의 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 C 6~C 60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; 또는 C 3~C 60의 지방족고리기일 수 있으며, 예컨대, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C 6~C 20의 방향족고리, 더욱 바람직하게는 C 6~C 14의 방향족고리, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등을 형성할 수 있다.
상기 화학식 1이 하기 화학식 2 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
<화학식 2> <화학식 3> <화학식 4>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000009
상기 화학식 2 내지 화학식 4에서,
1) Z는 CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' 또는 단일결합이고,
2) 상기 Ar 1~Ar 2, R', R” 및 R 1~R 2는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식 1이 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
<화학식 5> <화학식 6>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000010
상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
상기 X 1, X 2, Ar 1, R 1~R 4, R 7, m~p 및 r은 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식 1이 하기 화학식 7 또는 화학식 8로 표시될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
<화학식 7> <화학식 8>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000011
상기 화학식 7 및 화학식 8에서,
상기 Ar 1, R 1~R 7, R', R”, 및 m~r은 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식 1-a는 하기 화학식 1-a-1 내지 화학식 1-a-5 중 어느 하나로 표시될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
<화학식 1-a-1> <화학식 1-a-2> <화학식 1-a-3>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000012
<화학식 1-a-4> <화학식 1-a-5>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000013
상기 화학식 1-a-1 내지 화학식 1-a-5에서,
상기 X 1, R 3~R 4, R', R”, o 및 p는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 P-1 내지 P-90 중 하나일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000014
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000015
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000016
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000017
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000018
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000019
본 발명의 다른 구체예로서, 본 발명은 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전자소자를 제공하는 것이며, 상기 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독 또는 혼합하여 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예로서, 본 발명은 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 유기물층; 및 캡핑층을 포함하는 유기전기소자를 제공하는 것이며, 상기 캡핑층은 상기 제1 전극 및 제2 전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 일면에 형성되며, 상기 유기물층 또는 캡핑층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독 또는 혼합하여 포함한다.
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함한다. 즉, 상기 유기물층에 포함된 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나의 층이 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유기물층은 상기 정공수송층, 발광보조층 및 발광층 중 적어도 하나를 포함한다. 즉, 상기 화합물은 상기 정공수송층 및 발광보조층, 발광층 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
상기 유기물층은 상기 양극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예로서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부를 포함하는 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 구체예에서, 상기 화학식 1의 화합물은 단독으로 포함되거나, 상기 화합물이 서로 다른 2종 이상의 조합으로 포함되거나, 상기 화합물이 다른 화합물과 2종 이상의 조합으로 포함될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<합성예>
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 최종화합물(final product)은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1과 Sub 2를 반응시켜 합성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 1>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000020
상기 반응식 1에서,
상기 R 1, R 2, R 7, Ar 1, Ar 2, n, m 및 r은 화학식 1에서 정의된 것과 동일하다.
I. Sub 1의 합성 예시
상기 반응식 1의 Sub 1은 하기 반응식 2에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 2>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000021
Sub 1-A-1 의 합성예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000022
건조 시킨 2000ml 둥근 바닥 플라스크에 질소 분위기 하에서 THF 535ml와 2,2'-dibromo-1,1'-biphenyl(50.00g, 160.25 mmol)을 넣고 -78℃까지 냉각하였다. 이 후 n-BuLi 64.1ml를 반응 용기에 천천히 적가하였다. 냉각된 반응액에 adamantan-2-one(24.07g, 160.25 mmol)을 THF 150ml에 녹인 후 천천히 적가하였다. 반응 용액을 실온까지 천천히 승온시킨 후, 실온에서 3 시간 동안 반응하였다. 반응이 종료된 후, 1N HCl 수용액으로 반응액을 급냉(quenching)하고 아세트산 에틸로 추출하였다. 추출된 유기층을 MgSO 4로 건조하고 여과한 후 농축하였다. 농축한 혼합물에 아세트산 500ml와 HCl 수용액(35%) 100ml를 넣고 6시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 반응액을 실온으로 냉각시킨 후 고체를 여과하였다. 여과한 고체를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 47.47 g (수율 : 81.1 %)을 얻었다.
Sub 1-1 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000023
상기 합성에서 얻어진 Sub 1-A-1 (20.21 g, 55.32 mmol), (2-chlorophenyl)boronic acid (9.08 g, 58.09 mmol), Pd(PPh 3) 4 (1.92 g 1.66 mmol) 및 THF 185ml를 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고, K 2CO 3 (22.94 g, 165.97 mmol)을 물 45ml에 녹여 추가한 뒤, 10시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 아세트산에틸 및 물로 추출한 후, 유기층을 MgSO 4로 건조한 뒤 여과 후 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 20.13 g (수율 : 91.7 %)을 얻었다.
Sub 1-19 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000024
상기 Sub 1-A-1을 합성한 방법과 같은 방법으로 합성하여 얻어 낸 Sub 1-A-2 (16.74 g, 45.82 mmol), (3-chloropyridin-4-yl)boronic acid (7.57 g, 48.12 mmol), Pd(PPh 3) 4 (1.59 g 1.37 mmol) 및 THF 155ml를 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고, K 2CO 3 (19.00 g, 137.47 mmol)을 물 40ml에 녹여 추가한 뒤 10시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 아세트산에틸 및 물로 추출한 후, 유기층을 MgSO 4로 건조한 뒤 여과 후 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 14.88 g (수율 : 81.6 %)을 얻었다.
Sub 1-20 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000025
상기 Sub 1-A-1을 합성한 방법과 같은 방법으로 합성하여 얻어 낸 Sub 1-A-3 (21.40 g, 40.19 mmol), (2-chlorophenyl)boronic acid (6.60 g, 42.19 mmol), Pd(PPh 3) 4 (1.39 g 1.12 mmol) 및 THF 135ml를 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고, K 2CO 3 (16.66 g, 120.56 mmol)을 물 40ml에 녹여 추가한 뒤 10시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 아세트산에틸 및 물로 추출한 후, 유기층을 MgSO 4로 건조한 뒤 여과 후 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 18.00 g (수율 : 79.4 %)을 얻었다.
Sub 1-25 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000026
상기 Sub 1-A-1을 합성한 방법과 같은 방법으로 합성하여 얻어 낸 Sub 1-A-4 (23.98 g, 57.73 mmol), (2-chlorophenyl)boronic acid (9.48 g, 60.62 mmol), Pd(PPh 3) 4 (2.00 g 1.73 mmol) 및 THF 195ml를 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고, K 2CO 3 (23.94 g, 173.19 mmol)을 물 50ml에 녹여 추가한 뒤, 10시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 아세트산에틸 및 물로 추출한 후, 유기층을 MgSO 4로 건조한 뒤 여과 후 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 22.53 g (수율 : 87.3 %)을 얻었다.
Sub 1-40 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000027
상기 Sub 1-A-1을 합성한 방법과 같은 방법으로 합성하여 얻어 낸 Sub 1-A-5 (19.76 g, 54.09 mmol), (1-chlorodibenzo[b,d]furan-4-yl)boronic acid (14.00 g, 56.80 mmol), Pd(PPh 3) 4 (1.88 g 1.62 mmol) 및 THF 180ml를 500 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고, K 2CO 3 (22.43 g, 162.27 mmol)을 물 50ml에 녹여 추가한 뒤, 10시간 동안 환류 및 교반하였다. 반응 종료 후, 아세트산에틸 및 물로 추출한 후, 유기층을 MgSO 4로 건조한 뒤 여과 후 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 생성물 22.70 g (수율 : 86.2 %)을 얻었다.
Sub 1에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000028
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000029
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000030
아래 표 1는 Sub 1에 속하는 화합물의 FD-MS 값을 나타낸 것이다.
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
Sub 1-1 m/z=396.16(C 28H 25Cl=396.96) Sub 1-2 m/z=396.16(C 28H 25Cl=396.96)
Sub 1-3 m/z=446.18(C 32H 27Cl=447.02) Sub 1-4 m/z=396.16(C 28H 25Cl=396.96)
Sub 1-5 m/z=396.16(C 28H 25Cl=396.96) Sub 1-6 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06)
Sub 1-7 m/z=396.16(C 28H 25Cl=396.96) Sub 1-8 m/z=421.16(C 29H 24ClN=421.97)
Sub 1-9 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06) Sub 1-10 m/z=636.26(C 47H 37Cl=637.26)
Sub 1-11 m/z=446.18(C 32H 27Cl=447.02) Sub 1-12 m/z=522.21(C 38H 31Cl=523.12)
Sub 1-13 m/z=518.15(C 34H 27ClOS=519.10) Sub 1-14 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06)
Sub 1-15 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06) Sub 1-16 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06)
Sub 1-17 m/z=486.18(C 34H 27ClO=487.04) Sub 1-18 m/z=486.18(C 34H 27ClO=487.04)
Sub 1-19 m/z=397.16(C 27H 24ClN=397.95) Sub 1-20 m/z=563.24(C 40H 34ClN=564.17)
Sub 1-21 m/z=563.24(C 40H 34ClN=564.17) Sub 1-22 m/z=522.21(C 38H 31Cl=523.12)
Sub 1-23 m/z=654.25(C 46H 36ClNO=653.25) Sub 1-24 m/z=498.21(C 36H 31Cl=499.09)
Sub 1-25 m/z=446.18(C 32H 27Cl=447.02) Sub 1-26 m/z=447.18(C 31H 26ClN=448.01)
Sub 1-27 m/z=564.22(C 40H 33ClO=565.15) Sub 1-28 m/z=502.17(C 34H 27ClO 2=503.04)
Sub 1-29 m/z=446.18(C 32H 27Cl=447.02) Sub 1-30 m/z=679.30(C 49H 42ClN=680.33)
Sub 1-31 m/z=421.16(C 29H 24ClN=421.97) Sub 1-32 m/z=452.23(C 32H 33Cl=453.07)
Sub 1-33 m/z=650.24(C 47H 35ClO=651.25) Sub 1-34 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06)
Sub 1-35 m/z=695.33(C 50H 46ClN=696.38) Sub 1-36 m/z=414.16(C 28H 24ClF=414.95)
Sub 1-37 m/z=502.17(C 34H 27ClO 2=503.04) Sub 1-38 m/z=432.15(C 28H 23ClF 2=432.94)
Sub 1-39 m/z=472.20(C 34H 29Cl=473.06) Sub 1-40 m/z=584.32(C 42H 45Cl=585.27)
II. Sub 2의 합성예시
상기 반응식 1의 Sub 2는 하기 반응식 3의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 3>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000031
한편, Sub 2에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000032
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000033
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000034
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000035
아래 표 2는 Sub 2에 속하는 화합물의 FD-MS(Field Desorption-Mass Spectrometry) 값을 나타낸 것이다.
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
Sub 2-1 m/z=361.18 (C 27H 23N=361.49) Sub 2-2 m/z=285.15 (C 21H 19N=285.39)
Sub 2-3 m/z=259.10 (C 18H 13NO=259.31) Sub 2-4 m/z=361.18 (C 27H 23N=361.49)
Sub 2-5 m/z=351.11 (C 24H 17NS=351.47) Sub 2-6 m/z=407.17 (C 31H 21N=407.52)
Sub 2-7 m/z=485.21 (C 37H 27N=485.63) Sub 2-8 m/z=361.18 (C 27H 23N=361.49)
Sub 2-9 m/z=411.20 (C 31H 25N=411.55) Sub 2-10 m/z=347.17 (C 26H 21N=347.46)
Sub 2-11 m/z=351.13 (C 24H 17NO 2=351.41) Sub 2-12 m/z=423.16 (C 31H 21NO=423.52)
Sub 2-13 m/z=501.19 (C 36H 27NSi=501.70) Sub 2-14 m/z=275.08 (C 18H 13NS=275.37)
Sub 2-15 m/z=399.05 (C 24H 17NSe=398.37) Sub 2-16 m/z=485.21 (C 37H 27N=485.63)
Sub 2-17 m/z=377.21 (C 28H 27N=377.53) Sub 2-18 m/z=409.18 (C 31H 23N=409.53)
Sub 2-19 m/z=411.16 (C 30H 21NO=411.50) Sub 2-20 m/z=437.21 (C 33H 27N=437.59)
Sub 2-21 m/z=361.18 (C 27H 23N=361.49) Sub 2-22 m/z=370.24 (C 27H 14D 9N=370.54)
Sub 2-23 m/z=345.15 (C 26H 19N=345.45) Sub 2-24 m/z=375.16 (C 27H 21NO=375.47)
Sub 2-25 m/z=401.55 (C 30H 27N=401.21) Sub 2-26 m/z=451.19 (C 33H 25NO=451.57)
Sub 2-27 m/z=447.20 (C 34H 25N=447.58) Sub 2-28 m/z=450.21 (C 33H 26N 2=450.59)
Sub 2-29 m/z=411.20 (C 31H 25N=411.55) Sub 2-30 m/z=386.18 (C 28H 22N 2=386.50)
Sub 2-31 m/z=425.18 (C 31H 23NO=425.53) Sub 2-32 m/z=483.20 (C 37H 25N=483.61)
Sub 2-33 m/z=411.20 (C 31H 25N=411.55) Sub 2-34 m/z=437.14 (C 31H 19NO 2=437.50)
Sub 2-35 m/z=443.26 (C 33H 33N=443.63) Sub 2-36 m/z=411.20 (C 31H 25N=411.55)
Sub 2-37 m/z=303.14 (C 21H 18FN=303.38) Sub 2-38 m/z=325.09 (C 22H 15NS=325.43)
Sub 2-39 m/z=335.13 (C 24H 17NO=335.41) Sub 2-40 m/z=559.23 (C 43H 29N=559.71)
Sub 2-41 m/z=334.15 (C 24H 18N 2=334.42) Sub 2-42 m/z=335.17 (C 25H 21N=335.45)
Sub 2-43 m/z=466.20 (C 33H 26N 2O=466.58) Sub 2-44 m/z=451.19 (C 33H 25NO=451.57)
Sub 2-45 m/z=482.18 (C 33H 26N 2S=482.65) Sub 2-46 m/z=435.20 (C 33H 25N=435.57)
Sub 2-47 m/z=375.16 (C 27H 21NO=375.47) Sub 2-48 m/z=410.18 (C 30H 22N 2=410.52)
Sub 2-49 m/z=437.21 (C 33H 27N=437.59) Sub 2-50 m/z=423.16 (C 31H 21NO=423.52)
Sub 2-51 m/z=387.20 (C 29H 25N=387.53) Sub 2-52 m/z=385.18 (C 29H 23N=385.51)
Sub 2-53 m/z=429.15 (C 30H 20FNO=429.49) Sub 2-54 m/z=483.20 (C 37H 25N=483.61)
Sub 2-55 m/z=335.17 (C 25H 21N=335.45) Sub 2-56 m/z=487.20 (C 35H 25N 3=487.61)
Sub 2-57 m/z=292.20 (C 21H 12D7N=292.43) Sub 2-58 m/z=451.14 (C 27H 18F 5N=451.44)
Sub 2-59 m/z=361.18 (C 27H 23N=361.49) Sub 2-60 m/z=429.15 (C 30H 20FNO=491.49)
Sub 2-61 m/z=539.22 (C 40H 29NO=539.68) Sub 2-62 m/z=311.17 (C 23H 21N=311.43)
Sub 2-63 m/z=410.18 (C 30H 22N 2=410.52)
III. 최종화합물 합성 예시
P-4 합성예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000036
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-1 (16.50 g, 41.57 mmol)과 Sub 2-1 (15.03 g, 41.57 mmol)을 톨루엔 140 ml로 녹인 다음, Pd 2(dba) 3 (1.14 g, 1.25 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (1.01 ml, 2.49 mmol) 및 NaOt-Bu (11.98 g, 124.70 mmol)을 첨가한 후, 110℃에서 3시간 교반하였다. 반응 완료 후, 톨루엔과 물을 사용해 유기층을 추출한 후, MgSO 4로 건조하고 유기층을 농축하였다. 생성된 화합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 분리 및 재결정을 통해 생성물 22.08 g (수율 : 73.6 %)을 얻었다.
P-8 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000037
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-1 (15.40 g, 38.79 mmol)에 Sub 2-7 (18.84 g, 38.79 mmol), Pd 2(dba) 3 (1.07 g, 1.16 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.94 ml, 2.33 mmol), NaOt-Bu (11.19 g, 116.38 mmol) 및 톨루엔 130ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-8 27.34 g (수율: 83.3%)를 얻었다.
P-24 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000038
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-17 (11.20 g, 23.04 mmol)에 Sub 2-3 (6.57 g, 23.04 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.63 g, 0.69 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.56 ml, 1.38 mmol), NaOt-Bu (6.64 g, 69.11 mmol) 및 톨루엔 80ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-24 10.4 g (수율: 61.5%)를 얻었다.
P-32 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000039
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-1 (16.90 g, 42.57 mmol)에 Sub 2-24 (15.99 g, 42.57 mmol), Pd 2(dba) 3 (1.17 g, 1.28 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (1.03 ml, 2.55 mmol), NaOt-Bu (12.28 g, 127.72 mmol) 및 톨루엔 145ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-36 22.84 g (수율: 72.9%)를 얻었다.
P-44 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000040
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-26 (11.06 g, 24.69 mmol)에 Sub 2-1 (8.92 g, 24.69 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.68 g, 0.74 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.60 ml, 1.48 mmol), NaOt-Bu (7.12 g, 74.06 mmol) 및 톨루엔 85ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-44 11.08 g (수율: 58.1%)를 얻었다.
P-60 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000041
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-30 (13.20 g, 19.40 mmol)에 Sub 2-3 (5.54 g, 19.40 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.53 g, 0.58 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.47 ml, 1.16 mmol), NaOt-Bu (5.59 g, 58.21 mmol) 및 톨루엔 65ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-60 12.31 g (수율: 68.3%)를 얻었다.
P-80 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000042
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-14 (11.23 g, 23.74 mmol)에 Sub 2-57 (6.94 g, 23.74 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.65 g, 0.71 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.58 ml, 1.42 mmol), NaOt-Bu (4.56 g, 47.48 mmol) 및 톨루엔 80ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-80 12.37 g (수율: 71.5%)를 얻었다.
P-86 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000043
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-37 (8.09 g, 16.08 mmol)에 Sub 2-2 (4.59 g, 16.08 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.44 g, 0.48 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.39 ml, 0.96 mmol), NaOt-Bu (3.09 g, 32.16 mmol) 및 톨루엔 55ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-86 8.23 g (수율: 68.1%)를 얻었다.
P-89 합성 예시
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000044
둥근 바닥 플라스크에 Sub 1-2 (11.54 g, 29.07 mmol)에 Sub 2-64 (10.10 g, 29.07 mmol), Pd 2(dba) 3 (0.80 g, 0.87 mmol), P(t-Bu) 3 50% 톨루엔 용액 (0.71 ml, 1.74 mmol), NaOt-Bu (5.59 g, 58.14 mmol) 및 톨루엔 100ml을 첨가하고, 상기 P-4 합성법을 사용하여 생성물 P-89 11.81 g (수율: 57.4%)를 얻었다.
한편, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 P-1 내지 P-69의 FD-MS 값은 하기 표 3과 같다.
화합물 FD-MS 화합물 FD-MS
P-1 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99) P-2 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99)
P-3 m/z=751.35 (C 55H 45NO 2=751.97) P-4 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99)
P-5 m/z=711.30 (C 52H 41NS=711.97) P-6 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99)
P-7 m/z=767.36 (C 59H 45N=768.02) P-8 m/z=845.40 (C 65H 51N=846.13)
P-9 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99) P-10 m/z=885.43 (C 68H 55N=886.20)
P-11 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05) P-12 m/z=757.37 (C 58H 47N=758.02)
P-13 m/z=711.31 (C 52H 41NO 2=711.91) P-14 m/z=909.40 (C 69H 51NO=910.17)
P-15 m/z=767.32 (C 55H 45NOS=768.03) P-16 m/z=861.38 (C 64H 51NSi=862.20)
P-17 m/z=711.30 (C 52H 41NS=711.97) P-18 m/z=759.24 (C 52H 41NSe=758.87)
P-19 m/z=845.40 (C 65H 51N=846.13) P-20 m/z=787.42 (C 60H 53N=788.09)
P-21 m/z=851.41 (C 64H 53NO=852.13) P-22 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99)
P-23 m/z=771.35 (C 58H 45NO=772.00) P-24 m/z=735.35 (C 55H 45NO=735.97)
P-25 m/z=797.40 (C 61H 51N=798.09) P-26 m/z=735.35 (C 55H 45NO=735.97)
P-27 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99) P-28 m/z=730.43 (C 55H 38D 9N=731.04)
P-29 m/z=921.43 (C 71H 55N=922.23) P-30 m/z=747.39 (C 57H 49N=748.03)
P-31 m/z=695.36 (C 53H 45N=695.95) P-32 m/z=735.35 (C 55H 45NO=735.97)
P-33 m/z=761.40 (C 58H 51N=762.05) P-34 m/z=812.41 (C 61H 52N 2=813.10)
P-35 m/z=811.38 (C 61H 49NO=812.07) P-36 m/z=761.31 (C 56H 43NS=762.03)
P-37 m/z=807.39 (C 62H 49N=808.08) P-38 m/z=810.40 (C 61H 50N 2=811.09)
P-39 m/z=902.42 (C 67H 54N 2O=903.18) P-40 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05)
P-41 m/z=722.37 (C 54H 46N 2=722.98) P-42 m/z=771.36 (C 57H 45N 3=772.01)
P-43 m/z=785.37 (C 59H47NO=786.03) P-44 m/z=772.38 (C 58H 48N 2=773.04)
P-45 m/z=843.39 (C 65H 49N=844.11) P-46 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05)
P-47 m/z=797.33 (C 59H 43NO 2=798.00) P-48 m/z=803.45 (C 61H 57N=804.13)
P-49 m/z=813.40 (C 61H 51NO=814.09) P-50 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05)
P-51 m/z=663.33 (C 49H 42FN=663.88) P-52 m/z=761.31 (C 56H 43NS=762.03)
P-53 m/z=695.32 (C 52H 41NO=695.91) P-54 m/z=919.42 (C 71H 53N=920.21)
P-55 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05) P-56 m/z=928.48 (C 70H 60N 2=929.26)
P-57 m/z=771.39 (C 59H 49N=772.05) P-58 m/z=750.40 (C 56H 50N 2=751.03)
P-59 m/z=695.36 (C 53H 45N=695.95) P-60 m/z=826.39 (C 61H 50N 2O=827.08)
P-61 m/z=811.38 (C 61H 49NO=812.07) P-62 m/z=842.37 (C 61H 50N 2S=843.15)
P-63 m/z=845.40 (C 65H 51N=846.13) P-64 m/z=812.41 (C 61H 52N 2=813.10)
P-65 m/z=645.34 (C 49H 43N=645.89) P-66 m/z=735.35 (C 55H 45NO=735.97)
P-67 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99) P-68 m/z=770.37 (C 58H 46N 2=771.02)
P-69 m/z=797.40 (C 61H 51N=798.09) P-70 m/z=783.35 (C 59H 45NO=784.02)
P-71 m/z=670.33 (C 50H 42N 2=670.90) P-72 m/z=747.39 (C 57H 49N=748.03)
P-73 m/z=745.37 (C 57H 47N=746.01) P-74 m/z=807.33 (C 58H 43F 2NO=807.98)
P-75 m/z=843.39 (C 65H 49N=844.11) P-76 m/z=934.43 (C 68H 58N 2S=935.29)
P-77 m/z=731.34 (C 53H 43F 2N=731.93) P-78 m/z=797.40 (C 61H 51N=798.09)
P-79 m/z=847.39 (C 63H 49N 3=848.11) P-80 m/z=728.41 (C 55H 40D 7N=729.03)
P-81 m/z=811.32 (C 55H 42F 5N=811.94) P-82 m/z=721.37 (C 55H 47N=721.99)
P-83 m/z=807.33 (C 58H 43F 2NO=807.98) P-84 m/z=807.44 (C 60H 57NO=808.12)
P-85 m/z=899.41 (C 68H 53NO=900.18) P-86 m/z=751.35 (C 55H 45NO 2=751.97)
P-87 m/z=747.39 (C 57H 49N=748.03) P-88 m/z=770.37 (C 58H 46N 2=771.02)
P-89 m/z=707.36 (C 54H 45N=707.96) P-90 m/z=681.34 (C 52H 43N=681.92)
유기전기소자의 제조평가
(실시예 1) 녹색 유기발광소자 (전공수송층)
본 발명의 화합물을 정공수송층 물질로 사용하여 통상적인 방법에 따라 유기전기 발광소자를 제작하였다.
먼저, 유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 N 1-(naphthalen-2-yl)-N 4,N 4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine (이하,2-TNATA로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성하였다.
상기 정공주입층 위에 정공수송 화합물로서 본 발명의 화합물 P-2을 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 상부에 호스트로서 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (이하, CBP로 약기함)를 사용하였으며, 도판트로서는 tris(2-phenylpyridine)-iridium (이하, Ir(ppy) 3로 약기함)을 사용하여, 90:10 중량비로 도핑함으로써 30nm 두께의 발광층을 증착하였다.
상기 발광층 상에 (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum (이하 BAlq로 약기함)을 5 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하였다.
상기 정공저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 (이하 Alq3로 약칭함)을 40 nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다.
이후, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전기발광소자를 제조하였다.
(실시예 2) 내지 (실시예 14)
상기 전공수송층 물질로 본 발명의 화합물 P-2 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기 발광소자를 제작하였다.
(비교예 1)
상기 전공수송층 물질로 N,N'-Bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하 NPB로 약기함)를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
(비교예 2) 내지 (비교예 4)
상기 전공수송층 물질로 하기 비교화합물 1 내지 비교화합물 3을 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 1> <비교화합물 2> <비교화합물 3>
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000045
상기 실시예 1~20 및 비교예 1~4에 따라 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000cd/m 2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 하기 표 4는 상기 제조된 소자 및 평가 결과를 나타낸다.
화합물 구동전압
(V)		 전류밀도(mA/cm 2) 휘도
(cd/m 2)		 효율
(cd/A)		 T(95) CIE
X Y
비교예(1) NPB 6.0 21.4 5000 23.4 58.6 0.31 0.61
비교예(2) 비교화합물 1 5.8 19.2 5000 26.0 72.4 0.32 0.60
비교예(3) 비교화합물 2 5.6 18.2 5000 27.5 83.2 0.32 0.60
비교예(4) 비교화합물 3 5.6 17.4 5000 28.8 79.7 0.32 0.60
실시예(1) P-2 5.1 12.8 5000 39.2 107.3 0.32 0.60
실시예(2) P-4 5.1 12.5 5000 40.0 108.9 0.32 0.60
실시예(3) P-12 5.2 13.1 5000 38.3 106.2 0.33 0.60
실시예(4) P-21 5.2 13.6 5000 36.8 103.4 0.33 0.61
실시예(5) P-24 5.2 13.4 5000 37.4 104.7 0.33 0.60
실시예(6) P-31 5.2 12.9 5000 38.9 106.8 0.33 0.61
실시예(7) P-41 5.4 14.4 5000 34.8 100.0 0.33 0.60
실시예(8) P-42 5.4 14.7 5000 33.9 98.7 0.33 0.61
실시예(9) P-61 5.3 14.0 5000 35.7 101.8 0.33 0.63
실시예(10) P-69 5.2 13.2 5000 37.9 105.5 0.33 0.63
실시예(11) P-83 5.4 15.5 5000 32.2 96.9 0.33 0.63
실시예(12) P-85 5.4 15.3 5000 32.7 97.2 0.33 0.63
실시예(13) P-87 5.4 14.3 5000 35.0 99.6 0.33 0.62
실시예(14) P-89 5.3 13.9 5000 36.1 103.0 0.33 0.62
상기 표 4로부터, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 정공수송층 재료로 사용한 소자가 비교화합물들을 정공수송층 재료로 사용한 소자에 비해 소자의 전기적 특성이 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.
즉, 정공수송층 물질로 주로 사용되는 NPB를 사용하여 제작된 비교예 1의 소자보다는 아민그룹에 플루오렌일기를 포함하는 비교화합물 1 내지 비교화합물 3을 사용하여 제작된 비교예 2 내지 비교예 4의 소자가 전기적 특성(구동전압, 효율 및 수명)이 개선되었으며, 비교예 2 내지 비교예 4에 비해 본 발명의 화학식 1에 따른 화합물을 정공수송층 재료로 사용한 경우, 유기전기 발광소자의 발광효율, 수명이 증가하고, 구동전압이 소폭 낮아지면서 소자의 전기적 특성이 개선되었다.
우선, 비교화합물 1 내지 비교화합물 3과 본 발명 화학식 1로 표시되는 화합물들은 큰 틀에서 구조 내 아민그룹과 플루오렌일기 그룹이 포함되는 기본 구성이 유사하다. 그러나, 본 발명 화합물을 기준으로 비교화합물 1은 스파이로아다만틸플루오렌(
Figure PCTKR2021002703-appb-img-000046
)에 아민기가 직접결합되는 점이 상이하고, 비교화합물 2는 스파이로아다만틸플루오렌과 아민기 사이에 para-페닐 연결기가 도입되는 점이 상이하며, 비교화합물 3은 다이페닐플루오렌과 아민그룹 사이에 ortho-페닐 연결기가 도입되나, 스파이로아다만틸플루오렌 골격을 구조내에 포함하지 않는 점에서 본 발명의 화합물과 차이가 있다.
우선, 비교예 2와 비교예 3~4를 살펴보면, 비교예 3 및 비교예 4는 아민그룹과 플루오렌일기(스파이로아다만틸플루오렌 / 다이페닐 플루오렌) 사이에 연결기를 가짐으로써 비교예 2보다 개선된 소자 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 아민그룹과 플루오렌일기 사이의 연결기 도입 유무가 소자의 전기적 특성에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
그리고, 비교예 3 및 비교예 4를 살펴보면, 이들 모두 아민그룹과 플루오렌일기 사이에 연결기가 도입되는 점은 유사하나, 스파이로아다만틸플루오렌 골격을 포함하는 비교예 3은 수명면에서, ortho-페닐 연결기를 포함하는 비교예 4는 효율면에서 소자의 특성이 개선된 것을 확인할 수 있으며, 이는 연결기의 꺾임 정도나 플루오렌일기의 구성형태가 소자의 전기적 특성에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
이러한 비교예들의 결과를 통해, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 본 발명의 화합물은 아민그룹과 스파이로아다만틸플루오렌 골격을 포함하며, 이들 사이에 반드시 ortho로 꺾인 연결기가 존재함으로써, 비교예 2 내지 비교예 4보다 실시예 1 내지 실시예 14의 소자 특성이 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.
상기 본 발명 화합물과 비교화합물들의 소자 결과를 통해, 아민그룹과 플루오렌일기 사이의 연결기 유무, 연결기의 치환형태, 플루오렌일기 구성 형태 등에 따라 화합물의 에너지 레벨(HOMO, LUMO 및 T1 등)이 현저히 달라질 수 있고, 이와 같은 화합물 물성의 차이가 소자 증착 시 소자 성능 향상에 주요인자로 작용하기 때문에, 상기와 같은 상이한 소자 결과가 도출될 수 있음을 시사하고 있다.
더욱이, 본 발명의 화학식과 같이 플루오렌일기가 스파이로아다만틸플루오렌이며, 아민그룹과의 사이가 ortho-연결기로 연결되는 구조를 갖는 것이 소자의 성능을 향상시키는 데에 적합한 구조인 것을 확인할 수 있다.
아울러, 전술한 소자 제작의 평가 결과에서는 본 발명의 화합물을 전공수송층에 적용한 소자 특성을 설명하였으나, 본 발명의 화합물을 발광층, 전공수송층 및 발광보조층 중 하나 이상의 층에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다른 화합물을 포함하여 성능을 개선시키는 방법 등 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
100, 200, 300: 유기전기소자 110: 제1 전극
120: 정공주입층 130: 정공수송층
140: 발광층 150: 전자수송층
160: 전자주입층 170: 제2 전극
180: 캡핑층 210: 버퍼층
220: 발광보조층 320: 제1 정공주입층
330: 제1 정공수송층 340: 제1 발광층
350: 제1 전자수송층 360: 제1 전하생성층
361: 제2 전하생성층 420: 제2 정공주입층
430: 제2 정공수송층 440: 제2 발광층
450: 제2 전자수송층 CGL: 전하생성층
ST1: 제1 스택 ST2: 제2 스택

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    <화학식 1>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000047
    상기 화학식 1에서,
    1) Ar 1~Ar 2은 서로 독립적으로 C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; 또는 C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 30의 알킬기; C 2~C 30의 알켄일기; C 2~C 30의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; -L a-N(R a)(R b); 또는 이들의 조합이거나,
    2) Ar 1 및 Ar 2 중 적어도 하나는 하기 화학식 1-a 또는 화학식 1-b로 표시될 수 있으며,
    <화학식 1-a> <화학식 1-b>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000048
    3) R 1~R 6, R' 및 R”는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 50의 알킬기; C 2~C 20의 알켄일기; C 2~C 20의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; -L a-N(R a)(R b); 또는 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    4) R a~R b은 서로 독립적으로 C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; 또는 C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 이들의 조합이고,
    5) L a는 단일결합; C 6~C 60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; 또는 이들의 조합이고,
    6) R 7은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C 6~C 60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2~C 60의 헤테로고리기; C 3~C 60의 지방족고리와 C 6~C 60의 방향족고리의 융합고리기; C 1~C 50의 알킬기; C 2~C 20의 알켄일기; C 2~C 20의 알킨일기; C 1~C 30의 알콕실기; C 6~C 30의 아릴옥시기; 또는 인접한 기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    7) X 1은 CR'R'', NR', O, S, Se 또는 SiR'R''이고,
    8) X 2는 CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' 또는 단일결합이고,
    9) n, p, q 및 r은 서로 독립적으로 0~4의 정수이고,
    10) m 및 o는 서로 독립적으로 0~3의 정수이고,
    11) 상기 Ar 1~Ar 2, R 1~R 7, R', R”, R a~R b, L a 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C 1-C 20의 알킬기 또는 C 6-C 20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 붕소기; 게르마늄기; 시아노기; 아미노기; 니트로기; C 1-C 20의 알킬싸이오기; C 1-C 20의 알콕시기; C 6-C 20의 아릴알콕시기; C 1-C 20의 알킬기; C 2-C 20의 알켄일기; C 2-C 20의 알킨일기; C 6-C 20의 아릴기; 중수소로 치환된 C 6-C 20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C 2-C 20의 헤테로고리기; C 3-C 20의 지방족고리기; C 7-C 20의 아릴알킬기; C 8-C 20의 아릴알켄일기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있고, 인접한 치환기끼리 고리를 형성할 수 있다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1이 하기 화학식 2 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 2> <화학식 3> <화학식 4>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000049
    상기 화학식 2 내지 화학식 4에서,
    1) Z는 CR'R'', NR', O, S, Se, SiR'R'' 또는 단일결합이고,
    2) 상기 Ar 1~Ar 2, R', R” 및 R 1~R 2는 제1항의 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1이 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 5> <화학식 6>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000050
    상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
    상기 X 1, X 2, Ar 1, R 1~R 4, R 7, m~p 및 r은 제1항의 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1이 하기 화학식 7 또는 화학식 8로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 7> <화학식 8>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000051
    상기 화학식 7 및 화학식 8에서,
    상기 Ar 1, R 1~R 7, R', R”, 및 m~r은 제1항의 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1-a는 하기 화학식 1-a-1 내지 화학식 1-a-5 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    <화학식 1-a-1> <화학식 1-a-2> <화학식 1-a-3>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000052
    <화학식 1-a-4> <화학식 1-a-5>
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000053
    상기 화학식 1-a-1 내지 화학식 1-a-5에서,
    상기 X 1, R 3~R 4, R', R”, o 및 p는 제1항의 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 P-1 내지 P-90 중 하나인 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000054
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000055
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000056
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000057
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000058
    Figure PCTKR2021002703-appb-img-000059
  7. 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하고,
    상기 유기물층은 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독 또는 혼합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  8. 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 유기물층; 및 캡핑층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 캡핑층은 상기 제1 전극 및 제2 전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 일면에 형성되며,
    상기 유기물층 또는 캡핑층은 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물을 단독 또는 혼합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 정공수송층, 발광보조층 및 발광층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 양극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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