WO2024025151A1 - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents

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유정완
이제우
오현지
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    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Definitions

  • the present invention relates to compounds for organic electric devices, organic electric devices using the same, and electronic devices thereof.
  • organic luminescence refers to a phenomenon that converts electrical energy into light energy using organic materials.
  • Organic electric devices that utilize the organic light emission phenomenon usually have a structure including an anode, a cathode, and an organic material layer between them.
  • the organic material layer is often composed of a multi-layer structure made of different materials to increase the efficiency and stability of the organic electric device, and may be composed of, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • Efficiency, lifespan, and driving voltage are related to each other. As efficiency increases, the driving voltage relatively decreases. As the driving voltage decreases, crystallization of organic substances due to Joule heating generated during driving decreases, resulting in less crystallization of organic substances. Life expectancy tends to increase.
  • the purpose of the present invention is to provide a compound that can lower the driving voltage of the device and improve the luminous efficiency and lifespan of the device, an organic electric device using the same, and an electronic device thereof.
  • the present invention provides a compound represented by the formula:
  • the present invention provides an organic electric device and an electronic device containing the compound represented by the above formula.
  • the driving voltage of the device can be lowered and the luminous efficiency and lifespan can be improved.
  • 1 to 3 are exemplary diagrams of organic electroluminescent devices according to the present invention.
  • Organic electric element 110 First electrode
  • first hole transport layer 340 first light emitting layer
  • second charge generation layer 420 second hole injection layer
  • aryl group and arylene group used in the present invention each have 6 to 60 carbon atoms unless otherwise specified, and are not limited thereto.
  • an aryl group or arylene group may include a single ring type, a ring aggregate, a fused multiple ring system, a spiro compound, etc.
  • fluorenyl group used in the present invention refers to a substituted or unsubstituted fluorenyl group
  • fluorenylene group refers to a substituted or unsubstituted fluorenylene group, and the fluorenyl group or
  • the fluorenylene group includes spiro compounds formed by R and R' bonded to each other in the structure below, and also includes compounds formed by adjacent R" bonded to each other to form a ring.
  • Substituted fluorenyl group "substituted The fluorenylene group” means that at least one of R, R', and R" in the structure below is a substituent other than hydrogen, and in the formula below, R" may be 1 to 8.
  • R may be 1 to 8.
  • Fluorenyl group, fluorenylene group, etc. may be referred to as fluorene group or fluorene.
  • spiro compound used in the present invention has a 'spiro connection', and the spiro connection means a connection made by two rings sharing only one atom. At this time, the atom shared between the two rings is called a 'spiro atom', and depending on the number of spiro atoms in one compound, they are 'monospiro-', 'dispiro-', and 'trispiro-' respectively. 'It is called a compound.
  • heterocyclic group used in the present invention includes not only aromatic rings such as “heteroaryl group” or “heteroarylene group” but also non-aromatic rings, and unless otherwise specified, each carbon number containing one or more heteroatoms. It refers to a ring numbered from 2 to 60, but is not limited thereto.
  • heterocyclic groups include single rings containing heteroatoms, ring aggregates, multiple fused ring systems, spiro compounds, etc.
  • aliphatic ring used in the present invention refers to cyclic hydrocarbons excluding aromatic hydrocarbons, and includes single rings, ring aggregates, fused multiple ring systems, spiro compounds, etc., and has the number of carbon atoms unless otherwise specified. It means 3 to 60 rings, but is not limited thereto.
  • a polycyclic ring in which an aromatic ring, benzene, and a non-aromatic ring, cyclohexane, are fused together also corresponds to an aliphatic ring group.
  • the 'group name' corresponding to the aryl group, arylene group, heterocyclic group, etc., as examples of each symbol and its substituent may be written as the 'name of the group reflecting the valence', but is written as the 'parent compound name'. You may.
  • the name of the group may be written by distinguishing the valence, such as the monovalent 'group' is 'phenanthryl' and the divalent group is 'phenanthrylene', but the valence and Regardless, it can also be written as the parent compound name, ‘phenanthrene’.
  • pyrimidine in the case of pyrimidine, it can be written as 'pyrimidine' regardless of the valence, or it can be written as the 'name of the group' of the valence, such as pyrimidineyl group in the case of monovalent group, pyrimidineylene in the case of divalent group, etc. there is.
  • a is an integer of 0, it means that the substituent R 1 is absent. That is, when a is 0, it means that hydrogen is bonded to all carbons forming the benzene ring. In this case, the hydrogen bonded to the carbon is indicated as You can omit it and write the chemical formula or compound.
  • 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 can be bonded as follows, for example, and a is 4 to 6 Even when it is an integer, it is bonded to the carbon of the benzene ring in a similar way, and when a is an integer of 2 or more, R 1 may be the same or different.
  • a ring refers to an aryl ring, heteroaryl ring, fluorene ring, aliphatic ring, etc.
  • a number-ring refers to a condensed ring
  • a number-atom ring refers to the form of a ring. It can mean.
  • naphthalene corresponds to a 2-ring
  • anthracene corresponds to a 3-ring condensed ring
  • thiophene or furan corresponds to a 5-membered heterocycle
  • benzene or pyridine corresponds to a 6-membered aromatic ring.
  • the ring formed by combining adjacent groups is an aromatic ring group of C 6 to C 60 ; fluorenyl group; C 2 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; and an aliphatic ring group of C 3 to C 60 .
  • the aromatic ring group may include an aryl ring
  • the heterocyclic group may include a heteroaryl ring.
  • 'neighboring groups' refers to groups R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , and R 5 using the following chemical formula as an example. and R 6 , as well as R 7 and R 8 that share one carbon, and ring configurations that are not immediately adjacent, such as between R 1 and R 7 , between R 1 and R 8 , or between R 4 and R 5 Substituents bonded to elements (such as carbon or nitrogen) may also be included. In other words, if there are substituents on immediately adjacent ring elements such as carbon or nitrogen, they can become neighboring groups, but if no substituents are bonded to the immediately adjacent ring elements, they can be bonded to the next ring element.
  • the expression 'neighboring groups can combine with each other to form a ring' is used in the same meaning as 'neighboring groups can selectively form a ring by combining with each other', and at least one pair This refers to a case where neighboring groups combine with each other to form a ring.
  • Substituents such as arylthio groups, arylthio groups, etc., rings formed by bonding adjacent groups, etc.
  • C 1 -C 20 alkyl group are each deuterium; halogen; Cyano group; nitro group; siloxane group; C 6 -C 30 aryl group; fluorenyl group; A C 2 -C 30 heterocyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; C 3 -C 30 aliphatic ring group; C 1 -C 20 alkyl group; C 2 -C 20 alkenyl group; C 2 -C 20 alkyne group; C 1 -C 20 alkoxy group; C 6 -C 20 aryloxy group; C 1 -C 20 alkylthio group; C 6 -C 20 arylthio group; A silane group unsubstituted or substituted with a C 1 -C 20 alkyl group or a C 6 -C 20 aryl group; and a phosphine oxide group unsubstituted or substituted with a C 1 -C 20
  • a component such as a layer, membrane, region, plate, etc.
  • it means not only that it is “directly above” the other component, but also that there is another component in between. It should be understood that it can also include cases.
  • an element is said to be “right on top” of another part, it should be understood to mean that there is no other part in between.
  • 1 to 3 are exemplary diagrams of organic electric devices according to embodiments of the present invention.
  • the organic electric device 100 includes a first electrode 110, a second electrode 170, and a first electrode 110 formed on a substrate (not shown). ) and an organic material layer formed between the second electrode 170, and an inorganic material layer may be included between the first electrode 110 and the second electrode 120.
  • the first electrode 110 may be an anode
  • the second electrode 170 may be a cathode
  • the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
  • the organic material layer refers to a layer containing at least one organic material.
  • 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 electron injection layer 160 may be an inorganic material layer that does not contain organic materials.
  • 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 may be formed sequentially on the first electrode 110.
  • the luminous efficiency improvement layer 180 may be formed on one side of both sides of the first electrode 110 or both sides of the second electrode 170 that is not in contact with the organic material layer or the inorganic material layer, and the luminous efficiency improvement layer 180 ) is formed, the light efficiency of the organic electric device can be improved.
  • the luminous efficiency improvement layer 180 may be formed on the second electrode 170.
  • the luminous efficiency improvement layer 180 is formed to form the second electrode 170.
  • SPPs surface plasmon polaritons
  • the light efficiency improvement layer 180 serves as a buffer for the second electrode 170. can do.
  • 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, and a hole injection layer 120 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 light efficiency improvement layer 180 is formed on the second electrode. It can be.
  • 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 be formed in a plurality of stacks including a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer. This will be explained with reference to FIG. 3 .
  • the organic electric device 300 has two stacks (ST1, ST2) of multi-layered organic material layers between the first electrode 110 and the second electrode 170. More than a set may be formed, and a charge generation layer (CGL) may be formed between the stacks of the organic material layers.
  • ST1, ST2 two stacks of multi-layered organic material layers between the first electrode 110 and the second electrode 170. More than a set may be formed, and a charge generation layer (CGL) may be formed between the stacks of the organic material layers.
  • CGL charge generation 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 may include a light efficiency improvement layer (180).
  • the first stack (ST1) is an organic material layer formed on the first electrode 110, which includes a first hole injection layer 320, a first hole transport layer 330, a first light emitting layer 340, and a first electron transport layer 350.
  • the second stack (ST2) may include a second hole injection layer 420, a second hole transport layer 430, a second light-emitting layer 440, and a second electron transport layer 450.
  • the first stack and the second stack may be organic material layers with the same stacked structure, or they may be organic material layers with 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.
  • This charge generation 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
  • the second light-emitting layer 440 may include a material doped with a greenish yellow dopant and a red dopant in a green host.
  • the materials of the first light emitting layer 340 and the second light emitting layer 440 according to the embodiment of the present invention are not limited thereto.
  • n may be an integer between 1 and 5.
  • a charge generation layer (CGL) and a third stack may be additionally stacked on the second stack (ST2).
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention may be included in the organic layer.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention includes a hole injection layer (120, 320, 420), a hole transport layer (130, 330, 430), a buffer layer (210), an auxiliary light emitting layer (220), an electron transport layer (150, 350, 450), the light emitting layer 140, 340, 440, or the light efficiency improvement layer 180, but preferably the light emitting auxiliary layer 220 or/and the light efficiency improvement layer 180, is more preferable. It can be used as a material for the light emitting auxiliary layer 220.
  • the band gap, electrical properties, and interface properties may vary depending on which substituent is attached to which position, so research on the selection of the core and the combination of sub-substituents attached to it is required, and in particular, when the energy level and T 1 value between each organic layer and the intrinsic properties of the material (mobility, interface properties, etc.) are optimally combined, long lifespan and high efficiency can be achieved simultaneously.
  • the energy level and T 1 value between each organic material layer and the intrinsic properties of the material are optimized.
  • the lifespan and efficiency of organic electric devices can be improved simultaneously.
  • An 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, an anode 110 is formed by depositing a metal or a conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate, and a hole injection layer 120 is formed thereon. , It can be manufactured by forming an organic material layer including the hole transport layer 130, the light emitting layer 140, the electron transport layer 150, and the electron injection layer 160, and then depositing a material that can be used as the cathode 170 thereon. there is.
  • a deposition method such as PVD or CVD.
  • an anode 110 is formed by depositing a metal or a conductive metal oxide or an alloy thereof on a substrate, and a hole injection layer 120 is formed thereon.
  • It can be manufactured by forming an organic material layer including the hole transport layer 130, the light emitting layer 140, the electron transport layer 150, and the electron injection layer 160, and then depositing a material that can be used as the
  • a light-emitting auxiliary layer 220 may be formed between the hole transport layer 130 and the light-emitting layer 140, and an electron transport auxiliary layer (not shown) may be further formed between the light-emitting layer 140 and the electron transport layer 150. As shown, it can also be formed in a stack structure.
  • the organic material layer uses a variety of polymer materials, such as a solution process or solvent process rather than a deposition method, such as spin coating process, nozzle printing process, inkjet printing process, slot coating process, dip coating process, roll-to-roll process, and doctor bleed process. It can be manufactured with fewer layers by methods such as a printing process, screen printing process, or 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 front-emitting type, a rear-emitting type, or a double-sided emitting type depending on the material used.
  • the organic electric device may be selected from the group consisting of organic electroluminescent devices, organic solar cells, organic photoreceptors, organic transistors, monochromatic lighting devices, and quantum dot display devices.
  • 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 that controls the display device.
  • the electronic device may be a current or future wired or wireless communication terminal, and includes all electronic devices such as mobile communication terminals such as mobile phones, navigation devices, game consoles, various TVs, and various computers.
  • the compound according to one aspect of the present invention is represented by the following formula (1).
  • A is the following formula A-1 or formula A-2.
  • R 1 to R 9 are independently hydrogen; heavy hydrogen; halogen; Cyano group; nitro group; Aryl group of C 6 to C 60 ; fluorenyl group; C 2 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group; C 1 ⁇ C 20 alkyl group; C 2 ⁇ C 20 alkenyl group; C 2 ⁇ C 20 alkyne group; C 1 ⁇ C 20 alkoxy group; C 6 ⁇ C 60 aryloxy group; and -L'-N(R a )(R b ), and adjacent groups may be bonded to each other to form a ring.
  • a is an integer of 0 to 5
  • b to d are each an integer of 0 to 4
  • e is an integer of 0 to 5
  • m is an integer of 0 to 2
  • f to i are each an integer of 0 to 3.
  • Neighboring groups for example, adjacent R 1 , adjacent R 2 , adjacent R 3 , adjacent R 4 , adjacent R 5 , adjacent R 6 , adjacent R 7 , adjacent R
  • the ring formed by combining at least one pair of R 8 or adjacent R 9 is an aromatic ring of C 6 to C 60 ; fluorenylene group; C 3 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; and a C 6 to C 60 aliphatic ring group.
  • the aromatic ring may be, for example, C 6 to C 20 , C 6 to C 18 , C 6 to C 16 , C 6 to C 14 , C 6 to C 13 , It may be an aromatic ring such as C 6 ⁇ C 12 , C 6 ⁇ C 10 , C 6 , C 10 , C 12 , C 14 , C 15 , C 16 , C 18 , specifically, benzene, naphthalene, anthracene, and phenene. It may be an aryl ring such as tren, pyrene, etc.
  • X 1 and X 2 are each independently O or S.
  • L 1 and L' are independently a single bond; C 6 ⁇ C 60 arylene group; fluorenylene group; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group; and a C 2 to C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom selected from O, N, S, Si, and P.
  • Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , R a and R b are each independently an aryl group of C 6 to C 60 ; fluorenyl group; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group; and a C 2 to C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom selected from O, N, S, Si, and P.
  • Ar 2 and Ar 3 may both be C 6 to C 60 aryl groups.
  • the arylene group is, for example, C 6 ⁇ C 30 , C 6 ⁇ C 29 , C 6 ⁇ C 28 , C 6 ⁇ C 27 , C 6 ⁇ C 26 , C 6 ⁇ C 25 , C 6 ⁇ C 24 , C 6 ⁇ C 23 , C 6 ⁇ C 22 , C 6 ⁇ C 21 , C 6 ⁇ C 20 , C 6 ⁇ C 19 , C 6 ⁇ C 18 , C 6 ⁇ C 17 , C 6 ⁇ C 16 , C 6 ⁇ C 15 , C 6 ⁇ C 14 , C 6 ⁇ C 13 , C 6 ⁇ C 12 , C 6 ⁇ C 11 , C 6 ⁇ C 10 , C 6 , It may be an arylene group such as C 10 , C 12 , C 13 , C 14 , C 15 , C 16 , C 17 , C 18 , and specifically, phenylene, biphenyl, nap
  • the heterocyclic ring is, for example, C 2 to C 30 , C 2 ⁇ C 29 , C 2 ⁇ C 28 , C 2 ⁇ C 27 , C 2 ⁇ C 26 , C 2 ⁇ C 25 , C 2 ⁇ C 24 , C 2 ⁇ C 23 , C 2 ⁇ C 22 , C 2 ⁇ C 21 , C 2 ⁇ C 20 , C 2 ⁇ C 19 , C 2 ⁇ C 18 , C 2 ⁇ C 17 , C 2 ⁇ C 16 , C 2 ⁇ C 15 , C 2 ⁇ C 14 , C 2 ⁇ C 13 , C 2 ⁇ C 12 , C 2 ⁇ C 11 , C 2 ⁇ C 10 , C 2 ⁇ C 9 , C 2 ⁇ C 8 , C 2 ⁇ C 7 , C 2 ⁇ C 6
  • pyridine specifically, pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyridazine, triazine, furan, pyrrole, silol, indene, indole, phenyl-indole, benzoindole, phenyl-benzoindole, pyrazinoindole, quinoline, isoquinoline, benzoquinoline.
  • R 1 to R 9 , Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , R a and R b is a fluorenyl group, or at least one of L 1 and L' is a fluorenylene group, the fluorenyl group or The fluorenylene group is 9,9-dimethyl-9H-fluorene, 9,9-diphenyl-9H-fluorene, 9,9'-spirobifluorene, spiro[benzo[ b ]fluorene-11 ,9'-fluorene], benzo[ b ]fluorene, 11,11-diphenyl- 11H -benzo[ b ]fluorene, 9-(naphthalen-2-yl)9-phenyl- 9H -fluorene It may be, etc.
  • the aliphatic ring group is, for example, C 3 to C 20 , C 3 to C 19 , C 3 to C 18 , C 3 ⁇ C 17 , C 3 ⁇ C 16 , C 3 ⁇ C 15 , C 3 ⁇ C 14 , C 3 ⁇ C 13 , C 3 ⁇ C 12 , C 3 ⁇ C 11 , C 3 ⁇ C 10 , C 3 to C 8 , C 3 to C 6 , C 6 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 , C 15 , C 16 , C 17 , C 18, etc.
  • R 1 to R 9 When at least one of R 1 to R 9 is an alkyl group, the alkyl group is, for example, C 1 to C 20 , C 1 to C 10 , C 1 to C 4 , C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , etc. It may be an alkyl group, for example, a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, etc.
  • the aryl group, arylene group, fluorenyl group, fluorenylene group, heterocyclic group, aliphatic ring group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryloxy group, and the rings formed by bonding adjacent groups are each heavy hydrogen; halogen; Cyano group; nitro group; siloxane group; C 6 -C 30 aryl group; fluorenyl group; A C 2 -C 30 heterocyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; C 3 -C 30 aliphatic ring group; C 1 -C 20 alkyl group; C 2 -C 20 alkenyl group; C 2 -C 20 alkyne group; C 1 -C 20 alkoxy group; C 6 -C 30 aryloxy group; C 1 -C 20 alkylthio group; And it may be substituted with one or more substituents selected from the
  • the aryl group is, for example, C 6 ⁇ C 30 , C 6 ⁇ C 29 , C 6 ⁇ C 28 , C 6 ⁇ C 27 , C 6 ⁇ C 26 , C 6 ⁇ C 25 , C 6 ⁇ C 24 , C 6 ⁇ C 23 , C 6 ⁇ C 22 , C 6 ⁇ C 21 , C 6 ⁇ C 20 , C 6 ⁇ C 19 , C 6 ⁇ C 18 , C 6 ⁇ C 17 , C 6 ⁇ C 16 , C 6 ⁇ C 15 , C 6 ⁇ C 14 , C 6 ⁇ C 13 , C 6 ⁇ C 12
  • the heterocyclic group is, for example, C 2 ⁇ C 30 , C 2 ⁇ C 29 , C 2 ⁇ C 28 , C 2 ⁇ C 27 , C 2 ⁇ C 26 , C 2 ⁇ C 25 , C 2 ⁇ C 24 , C 2 ⁇ C 23 , C 2 ⁇ C 22 , C 2 ⁇ C 21 , C 2 ⁇ C 20 , C 2 ⁇ C 19 , C 2 ⁇ C 18 , C 2 ⁇ C 17 , C 2 ⁇ C 16 , C 2 ⁇ C 15 , C 2 ⁇ C 14 , C 2 ⁇ C 13 , C 2 ⁇ C
  • the fluorenyl group is 9,9-dimethyl-9H-fluorene, 9,9-diphenyl-9H-fluorene, 9,9'-spirobifluorene, Spiro[benzo[ b ]fluorene-11,9'-fluorene], benzo[ b ]fluorene, 11,11-diphenyl-11 H -benzo[ b ]fluorene, 9-(naphthalene-2- 1) It may be 9-phenyl-9 H -fluorene, etc.
  • the alkyl group may be, for example, an alkyl group such as C 1 to C 20 , C 1 to C 10 , C 1 to C 4 , C 1 , C 2 , C 3 , or C 4 .
  • Formula 1 may be represented by one of the following Formulas 2-1 to 2-6.
  • Formula 1 may be represented by one of the following Formulas 3-1 to 3-8.
  • R 1 , R 2 , R 4 , R 6 to R 9 , X 1 , X 2 , L 1 , Ar 1 to Ar 3 , a, b, d, f to i is as defined in Formula 1.
  • R 3 is deuterium; halogen; Cyano group; nitro group; Aryl group of C 6 to C 60 ; fluorenyl group; C 2 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group; C 1 ⁇ C 20 alkyl group; C 2 ⁇ C 20 alkenyl group; C 2 ⁇ C 20 alkyne group; C 1 ⁇ C 20 alkoxy group; C 6 ⁇ C 60 aryloxy group; and -L'-N(R a )(R b ).
  • Formula 1 may be represented by one of the following Formulas 4-1 to 4-8.
  • R 1 , R 2 , R 4 , R 6 to R 9 , X 1 , X 2 , L 1 , Ar 1 to Ar 3 , a, b, d, f to i is as defined in Formula 1.
  • R 3 is deuterium; halogen; Cyano group; nitro group; Aryl group of C 6 to C 60 ; fluorenyl group; C 2 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; C 3 ⁇ C 60 aliphatic ring group; C 1 ⁇ C 20 alkyl group; C 2 ⁇ C 20 alkenyl group; C 2 ⁇ C 20 alkyne group; C 1 ⁇ C 20 alkoxy group; C 6 ⁇ C 60 aryloxy group; and -L'-N(R a )(R b ).
  • the compound represented by Formula 1 may be represented by Formula 5-1 or Formula 5-2 below.
  • R 1 to R 9 , X 1 , X 2 , L 1 , Ar 1 to Ar 3 , and a to i are as defined in Formula 1.
  • the compound represented by Formula 1 may be represented by one of the following Formulas 6-1 to 6-6.
  • R 1 to R 9 , X 1 , X 2 , L 1 , Ar 1 to Ar 3 , and a to i are as defined in Formula 1.
  • Formula 1 may be represented by one of the following Formulas 7-1 to 7-4.
  • R 1 to R 9 , X 1 , X 2 , L 1 , Ar 1 to Ar 3 , and a to i are as defined in Formula 1.
  • At least one of Ar 1 to Ar 3 may be selected from the group consisting of the following formulas Ar-1 to Ar-6.
  • R 11 to R 16 are independently deuterium; halogen; Cyano group; nitro group; siloxane group; C 6 -C 30 aryl group; fluorenyl group; A C 2 -C 30 heterocyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; C 3 -C 30 aliphatic ring group; C 1 -C 20 alkyl group; C 2 -C 20 alkenyl group; C 2 -C 20 alkyne group; C 1 -C 20 alkoxy group; C 6 -C 20 aryloxy group; C 1 -C 20 alkylthio group; and arylthio groups of C 6 -C 20 , and adjacent groups may be bonded to each other to form a ring.
  • n, p, q, and r are each an integer from 0 to 4
  • o is an integer from 0 to 3 and when each of these is an integer of 2 or more, R 13 each, R 14 each, Each of R 15 and each of R 16 are the same as or different from each other.
  • the ring formed by combining adjacent groups is an aromatic ring group of C 6 to C 60 ; fluorenylene group; C 3 ⁇ C 60 heterocyclic group containing at least one hetero atom among O, N, S, Si and P; and a C 6 to C 60 aliphatic ring group.
  • the aromatic ring may be, for example, C 6 to C 20 , C 6 to C 18 , C 6 to C 16 , C 6 to C 14 , C 6 to C 13 , It may be an aromatic ring such as C 6 ⁇ C 12 , C 6 ⁇ C 10 , C 6 , C 10 , C 12 , C 14 , C 15 , C 16 , C 18 , specifically, benzene, naphthalene, anthracene, and phenene. It may be an aryl ring such as tren, pyrene, etc.
  • Y is S, O, C(R 1 )(R 2 ) or N(R 3 ).
  • R a is a single bond; C 1 -C 20 alkylene group; C 6 -C 30 arylene group; fluorenylene group; A C 2 -C 30 heterocyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; and C 3 -C 30 aliphatic ring groups,
  • R 1 to R 3 and R b are independently deuterium; halogen; Cyano group; nitro group; siloxane group; C 6 -C 30 aryl group; fluorenyl group; A C 2 -C 30 heterocyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of O, N, S, Si and P; C 3 -C 30 aliphatic ring group; C 1 -C 20 alkyl group; C 2 -C 20 alkenyl group; C 2 -C 20 alkyne group; C 1 -C 20 alkoxy group; C 6 -C 20 aryloxy group; C 1 -C 20 alkylthio group; and an arylthio group of C 6 -C 20 , and R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.
  • a spiro compound such as spirobifluorene
  • the compound represented by Formula 1 may be one of the following compounds, but is not limited thereto.
  • the present invention provides an organic electric device including 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 a compound represented by Formula 1 .
  • the organic material layer further includes a light-emitting layer between the first electrode and the second electrode and a light-emitting auxiliary layer between the light-emitting layer and the first electrode, and the light-emitting auxiliary layer includes a compound represented by Formula 1.
  • 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 first electrode, and in this case, the organic material layer may further include a charge generation layer formed between the two or more stacks. there is.
  • the organic electric device further includes a light efficiency improvement layer, and the light efficiency improvement layer may be formed on both sides of the first electrode or both sides of the second electrode, which is not in contact with the organic material layer.
  • the present invention provides an electronic device including a display device and a control unit that drives the display device.
  • the display device includes an organic electric element containing the compound represented by Chemical Formula 1.
  • the compound (final products) represented by Formula 1 according to the present invention can be synthesized by reacting Sub 1 and Sub 2 as shown in Scheme 1 below, but is not limited thereto.
  • Sub 2 is Sub2-A or Sub2-B below.
  • Sub 1 of Scheme 1 may be synthesized through the reaction route of Scheme 2-1 or Scheme 2-2 below, but is not limited thereto.
  • Compounds belonging to Sub 1 may be, but are not limited to, the following compounds, and the FD-MS (Field Desorption-Mass Spectrometry) values of the following compounds are shown in Table 1.
  • Sub 2 of Scheme 1 may be synthesized through the reaction route of Scheme 3 below, but is not limited thereto.
  • Sub2c-75 (20 g, 67.84 mmol) and Sub2d-2 (11.48 g, 67.84 mmol) were placed in a round bottom flask and dissolved in 240 mL of toluene, followed by Pd 2 (dba) 3 (1.86 g, 2.03 mmol) and X-Phos. (4.70 g, 4.07 mmol) and t-BuONa (13.04 g, 135.68 mmol) were added and the synthesis method of Sub2-2 was repeated to obtain product 23.4 (yield: 80.7%).
  • Sub2c-76 (20 g, 71.75 mmol) and Sub2d-76 (12.14 g, 71.75 mmol) were placed in a round bottom flask and dissolved in 240 mL of toluene, followed by Pd 2 (dba) 3 (1.97 g, 2.15 mmol) and X-Phos. (2.05 g, 4.30 mmol) and t-BuONa (13.79 g, 143.50 mmol) were added and the synthesis method of Sub2-2 was repeated to obtain 26.3 g of product (yield: 81.2%).
  • Sub2c-76 (20 g, 71.75 mmol) and Sub2d-82 (13.14 g, 71.75 mmol) were placed in a round bottom flask and dissolved in 240 mL of toluene, followed by Pd 2 (dba) 3 (1.97 g, 2.15 mmol) and X-Phos. (2.05 g, 4.30 mmol) and t-BuONa (13.79 g, 143.50 mmol) were added and the synthesis method of Sub2-2 was repeated to obtain 25.8 g of product (yield: 84.5%).
  • Compounds belonging to Sub 2 may be, but are not limited to, the following compounds, and the FD-MS values of the following compounds are shown in Table 2.
  • Sub1-1 (CAS RN: 1257251-75-4, 15.00 g, 37.75 mmol) and Sub2-2 (15.53 g, 37.75 mmol) were added to a round bottom flask and dissolved in 125 mL of toluene, then Pd 2 (dba) 3 ( 1.03 g, 1.13 mmol), P(t-Bu) 3 (0.45 g, 2.26 mmol), and t-BuONa (7.25 g, 75.50 mmol) were added and stirred at 120°C. When the reaction was completed, extraction was performed with toluene and water, and the organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated. Afterwards, the concentrate was separated using a silica gel column and recrystallized to obtain 23.7 g of product (yield: 86.3%).
  • Sub1-5 (15.00 g, 34.96 mmol) and Sub2-50 (15.44 g, 34.96 mmol) were placed in a round bottom flask and dissolved in 125 mL of toluene, followed by Pd 2 (dba) 3 (0.96 g, 1.04 mmol) and P(t). -Bu) 3 (0.42 g, 2.09 mmol) and t-BuONa (6.72 g, 69.93 mmol) were added, and the synthesis was performed as in the synthesis method of P1-2 above to obtain 24.1 g of product (yield: 82.6%).
  • Sub1-24 (15.00 g, 31.68 mmol) and Sub2-16 (13.61 g, 31.68 mmol) were placed in a round bottom flask and dissolved in 110 mL of toluene, followed by Pd 2 (dba) 3 (0.87 g, 0.95 mmol), P(t) -Bu) 3 (0.38 g, 1.90 mmol) and t-BuONa (6.09 g, 63.37 mmol) were added, and the synthesis was performed as in the synthesis method of P1-2 above to obtain 20.1 g of product (yield: 77.1%).
  • a 60nm thick hole injection layer was created by vacuum depositing 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (hereinafter abbreviated as 2-TNATA) on the ITO layer (anode) formed on the glass substrate.
  • 2-TNATA 2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine
  • NPB N,N'-bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine
  • the compound P1-2 of the present invention is vacuum deposited to a thickness of 20 nm on the hole transport layer to form a light-emitting auxiliary layer, and then a 30 nm-thick light-emitting layer is formed on the light-emitting auxiliary layer.
  • N,N'-dicarbazole-biphenyl hereinafter, CBP
  • CBP N,N'-dicarbazole-biphenyl
  • Ir(ppy) 3 tris(2-phenylpyridine)-iridium
  • BAlq (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum
  • BAlq tris(8-quinolinol) aluminum
  • Alq 3 tris(8-quinolinol) aluminum
  • LiF was deposited on the electron transport layer to form an electron injection layer with a thickness of 0.2 nm
  • Al was deposited to form a cathode with a thickness of 150 nm.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that the compound of the present invention shown in Table 4 below was used as the light emitting auxiliary layer material instead of P1-2.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that Comparative Compounds 1 to 3 below were used instead of P1-2 as the light emitting auxiliary layer material.
  • Electroluminescence (EL) characteristics were obtained using PR-650 from Photoresearch by applying a forward bias direct current voltage to the organic electroluminescent devices manufactured in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
  • the T95 lifespan was measured using a lifespan measuring device manufactured by McScience at a standard luminance of 5000 cd/m 2 . The measurement results are shown in Table 4 below.
  • Comparative Compounds 1 to 3 and the compounds of the present invention have the same structure in which an amine group is bonded to the phenyl of 9,9-diphenyl-9H-fluorene, but the substituent bonded to the benzene moiety of dibenzofuran substituted with an amine group There is a difference.
  • Comparative Compound 1 is similar to the compound where A is Chemical Formula A-1 in Chemical Formula 1 of the present invention, but the compound of the present invention must have Ar 2 rather than hydrogen at a specific position of the benzene moiety of dibenzofuran in Chemical Formula A-1. While substituted, Comparative Compounds 1 and 2 differ in that the substituent corresponding to Ar 2 is hydrogen.
  • Comparative Compound 3 is similar to the compound where A is Formula A-2 in Formula 1 of the present invention, but the compound of the present invention has Ar 3 rather than hydrogen at a specific position of the benzene moiety of dibenzofuran in Formula A-2. While necessarily substituted, Comparative Compound 3 differs in that the substituent corresponding to Ar 3 is hydrogen.
  • the amine group and Ar 2 or Ar 3 are substituted at asymmetric positions based on dibenzofuran. That is, an amine group is substituted at the 1st position of dibenzofuran and Ar 2 is substituted at the 8th position, or an amine group is substituted at the 2nd position and Ar 3 is substituted at the 9th position.
  • Comparative Compounds 2 and 3 were substituted at positions where the amine group and phenyl group were symmetrical with respect to dibenzofuran. That is, Comparative Compound 2 has an amine group substituted at position 1 and phenyl at position 9 of dibenzofuran, and Comparative Compound 3 has an amine group substituted at position 2 and phenyl at position 8 of dibenzofuran. there is.
  • the compound of the present invention when used as a light emitting auxiliary layer material, the driving voltage, efficiency, and lifespan are all significantly improved compared to the comparative compound.
  • the compound of the present invention has a higher LUMO value, the blocking ability for electrons passing from the light-emitting layer to the light-emitting auxiliary layer is improved compared to Comparative Compound 2 or Comparative Compound 3, so that the compound of the present invention has an improved blocking ability for electrons passing from the light-emitting layer to the light-emitting auxiliary layer, rather than the light-emitting layer. It can prevent light emission and prevent deterioration of the interface. As a result, it appears that the lifespan, efficiency, and color purity of the device are improved when the compound of the present invention is used as a light emitting auxiliary layer material.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that the compound of the present invention shown in Table 5 below was used as the light emitting auxiliary layer material instead of P1-2.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that Comparative Compound 4 below was used instead of P1-2 as the light emitting auxiliary layer material.
  • a forward bias direct current voltage was applied to the organic electroluminescent devices manufactured in Examples 16 to 30 and Comparative Examples 1 and 4 of the present invention, and the electroluminescence (EL) characteristics were measured using PR-650 from Photoresearch.
  • T95 lifespan was measured using a lifespan measurement equipment manufactured by McScience at a standard luminance of 5000 cd/m 2 . The measurement results are shown in Table 6 below.
  • Comparative Compound 1 and Comparative Compound 4 have very similar structures, but Comparative Compound 1 has hydrogen bonded to the 4th position of 9,9-diphenyl-9H-fluorene, while Comparative Compound 4 has phenyl at the 4th position. The difference is that it is replaced.
  • Comparative Example 4 Comparing Comparative Examples 1 and 4, it can be seen that in the case of Comparative Example 4, the device characteristics, especially the lifespan, are significantly improved. Therefore, even if it is a compound with a similar structure, it is advantageous to improve the lifespan of the device if a compound in which the benzene moiety of 9,9-diphenyl-9H-fluorene is substituted with a substituent other than hydrogen, such as Comparative Compound 4, is used as a light-emitting auxiliary layer material. Able to know.
  • Comparative Compound 4 The compound of the present invention used in the Examples of Table 6 is the same as Comparative Compound 4 in that the benzene moiety of 9,9-diphenyl-9H-fluorene is substituted with a substituent other than hydrogen. However, Comparative Compound 4 differs from the compound of the present invention in that the amine group is substituted at position 1 relative to dibenzofuran, but hydrogen is bonded to position 8.
  • the compound of the present invention used in the above examples is substituted with an amine group at the 1st position and Ar 2 at the 8th position based on the dibenzofuran, or an amine group at the 2nd position and Ar at the 9th position of the dibenzofuran. While 3 is substituted, there are asymmetrically substituted substituents on both benzene rings of dibenzofuran, whereas comparative compound 4 has an amine group substituted on only one benzene ring of dibenzofuran and a substituent other than hydrogen on the other benzene ring. The difference is that it is not replaced with .
  • the HOMO or LUMO energy level of the compound of the present invention has an appropriate value between the energy levels of the hole transport layer and the light emitting layer, so that holes and electrons are Efficiency and lifespan appear to be maximized because charge balance is achieved and light is emitted from within the light emitting layer rather than at the hole transport layer interface.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that the compound of the present invention shown in Table 6 below was used as the light emitting auxiliary layer material instead of P1-2.
  • An organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as Example 1, except that Comparative Compound 5 below was used instead of P1-2 as the light emitting auxiliary layer material.
  • Electroluminescence (EL) characteristics were obtained using PR-650 from PhotoResearch by applying a forward bias direct current voltage to the organic electroluminescent devices manufactured in Examples 29 to 41, Comparative Examples 1, and 5 of the present invention.
  • the T95 lifespan was measured using a lifespan measuring device manufactured by McScience at a standard luminance of 5000 cd/m 2 . The measurement results are shown in Table 7 below.
  • Comparative Compound 5 compared to Comparative Compound 1 seemed to have better device characteristics when used as a light emitting auxiliary layer material, and it was determined whether the 9th phenyl of the 9,9-diphenyl-9H-fluorenyl group was further substituted with a substituent and whether the amine group was substituted. It can be seen that the characteristics of the device vary depending on the type of substituent.
  • the compounds of the present invention used in the examples of Table 7 above are the same as Comparative Compound 5 in that one of the phenyls at position 9 of the 9,9-diphenyl-9H-fluorenyl group is substituted with a substituent other than hydrogen.
  • a substituent other than hydrogen there is a difference in whether the dibenzofuran bonded to the amine group substituted on the other phenyl is substituted. That is, in the compound of the present invention, an amine group is substituted at position 1 and Ar 2 at position 8 of dibenzofuran, or an amine group is substituted at position 2 and Ar 3 at position 9, whereas comparative compound 5 is substituted by The difference is that an amine group is substituted at position 2 of dibenzofuran, and hydrogen is bonded at position 9.
  • the properties of the device are improved when the compound of the present invention is used as a light-emitting auxiliary layer material.
  • the chemical and physical properties of the compound change, which also affects the performance of the device. It can be seen that it affects
  • a compound with a substituent substituted on the other benzene ring is more suitable as a light emitting auxiliary layer material, and a form in which the amine group substituted on one benzene ring and the substituent substituted on the other benzene ring are substituted in asymmetric positions (amine group If the 1st position is substituted, the other substituent is substituted at the 8th position, and if the amine group is substituted at the 2nd position, the other substituent is substituted at the 9th position.
  • a substituent is substituted on at least one of both benzene rings or a substituent is substituted on the phenyl group bonded to the 9th position, which provides luminescence assistance compared to compounds in which these positions are unsubstituted. It can be seen that it is more suitable as a layer material.

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Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물과, 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이의 유기물층을 포함하는 유기전기소자, 및 상기 유기전기소자를 포함하는 전자장치를 제공한다. 상기 유기물층에 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 유기전기소자의 구동전압을 낮출 수 있고 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

유기전기 소자용 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 유기물 층은 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.
유기 전기 발광소자에 있어 가장 문제시되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대면적화되면서 이러한 효율이나 수명 문제는 반드시 해결해야 되는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동 시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다.
하지만, 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면, 각 유기물층 간의 에너지 준위(energy level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
따라서, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 특히 발광보조층에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 소자의 구동전압을 낮추고, 소자의 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000001
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 구동전압을 낮출 수 있고, 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
[부호의 설명]
100, 200, 300: 유기전기소자 110: 제1 전극
120: 정공주입층 130: 정공수송층
140: 발광층 150: 전자수송층
160: 전자주입층 170: 제2 전극
180: 광효율 개선층 210: 버퍼층
220: 발광보조층 320: 제1 정공주입층
330: 제1 정공수송층 340: 제1 발광층
350: 제1 전자수송 층 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
본 발명에서 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "플루오렌일기"는 치환 또는 비치환된 플루오렌일기를, "플루오렌일렌기"는 치환 또는 비치환된 플루오렌일렌기를 의미하며, 본 발명에서 사용된 플루오렌일기 또는 플루오렌일렌기는 하기 구조에서 R과 R'이 서로 결합되어 형성된 스파이로 화합물을 포함하고, 이웃한 R"이 서로 결합하여 고리를 형성한 화합물도 포함한다. "치환된 플루오렌일기", "치환된 플루오렌일렌기"는 하기 구조에서 R, R', R" 중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, 아래 화학식에서 R"은 1~8개일 수 있다. 본 명세서에서는 가수에 상관없이 플루오렌일기, 플루오렌일렌기 등을 플루오렌기 또는 플루오렌이라고 기재할 수도 있다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000002
본 발명에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결'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 발명에 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 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 탄소이외의 원소로서 예컨대 N, O, S, P 또는 Si 등을 나타내며, 고리를 형성하는 탄소 대신 하기 화합물과 같이 SO2, P=O 등과 같은 헤테로원자단을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함한다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000003
본 발명에 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 여기에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 방향족고리인 벤젠과 비방향족고리인 사이클로헥산이 융합된 다환고리도 지방족고리기에 해당한다.
본 명세서에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '기 이름'은 '가수를 반영한 기의 이름'을 기재할 수도 있지만, '모체화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴'로 2가의 기는 '페난트릴렌' 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 피리미딘일기, 2가의 경우에는 피리미딘일렌 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 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 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에　의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000004
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 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 R1은 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 R1은 서로 같거나 상이할 수 있다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000005
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 고리라 함은 아릴환, 헤테로아릴환, 플루오렌환, 지방족환 등을 의미하며, 숫자-환은 축합고리를 의미하고, 숫자-원자 고리는 고리의 형태를 의미할 수 있다. 예컨대, 나프탈렌은 2환, 안트라센은 3환의 축합고리에 해당하고, 싸이오펜이나 퓨란 등은 5원자 헤테로고리에 해당하고, 벤젠이나 피리딘은 6원자 방향족고리에 해당한다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 여기서 방향족고리기는 아릴환일 수 있고, 헤테로고리기에는 헤테로아릴환이 포함될 수 있다.
본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, '이웃한 기끼리'라 함은, 하기 화학식을 예로 들어 설명하면, R1과 R2끼리, R2와 R3끼리, R3과 R4끼리, R5와 R6끼리 뿐만 아니라, 하나의 탄소를 공유하는 R7과 R8끼리도 포함되고, R1과 R7끼리, R1과 R8끼리 또는 R4와 R5끼리 등과 같이 바로 인접하지 않은 고리 구성 원소(탄소나 질소 등)에 결합된 치환기도 포함될 수 있다. 즉, 바로 인접한 탄소나 질소 등과 같은 고리 구성 원소에 치환기가 있을 경우에는 이들이 이웃한 기가 될 수 있지만, 바로 인접한 위치의 고리 구성 원소에 그 어떤 치환기도 결합되지 않은 경우에는 그 다음 고리 구성 원소에 결합된 치환기와 이웃한 기가 될 수 있고, 또한 동일 고리 구성 탄소에 결합된 치환기끼리도 이웃한 기라고 할 수 있다. 하기 화학식에서 R7과 R8처럼 동일 탄소에 결합된 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성할 경우에는 스파이로 모이어티가 포함된 화합물이 형성될 수 있다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000006
,
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000007
또한, 본 명세서에서 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다'라는 표현은 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 선택적으로 고리를 형성한다'라는 것과 동일한 의미로 사용되며, 적어도 한 쌍의 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족 고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기 등과 같은 치환기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 및 C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
이하, 본 발명의 화합물이 포함된 유기전기소자의 적층구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 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.
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.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전기소자의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자(100)는 기판(미도시) 상에 형성된 제1 전극(110)과, 제2 전극(170), 그리고 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이에 형성된 유기물층을 포함하며, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 무기물층이 포함될 수도 있다.
예컨대, 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 유기물이 적어도 하나 이상 함유된 층을 말한다. 예컨대, 유기물층은 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160) 등을 포함할 수 있다. 다만, 상기 전자주입층(160)은 유기물이 포함되지 않은 무기물층일 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)의 양면 또는 제2 전극(170)의 양면 중에서 유기물층 또는 무기물층과 접하지 않는 일면에 광효율개선층(180)이 형성될 수 있으며, 광효율개선층(180)이 형성될 경우 유기전기소자의 광효율이 향상될 수 있다.
예를 들면, 제2 전극(170) 상에 광효율개선층(180)이 형성될 수 있는데, 전면발광(top emission) 유기발광소자의 경우, 광효율개선층(180)이 형성됨으로써 제2 전극(170)에서의 SPPs (surface plasmon polaritons)에 의한 광학 에너지 손실을 줄일 수 있고, 배면발광(bottom emission) 유기발광소자의 경우, 광효율개선층(180)이 제2 전극(170)에 대한 완충 역할을 수행할 수 있다.
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 광효율개선층(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 복수개 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 전하 생성층(CGL)이 형성될 수도 있다.
구체적으로, 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자는 제1 전극(110), 제1 스택(ST1), 전하 생성층(CGL: Charge Generation Layer), 제2 스택(ST2), 제2 전극(170) 및 광효율개선층(180)을 포함할 수 있다.
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 있고, 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.
제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에는 전하 생성층(CGL)이 형성될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 전하 생성층(360)과 제2 전하 생성층(361)을 포함할 수 있다. 이러한 전하 생성층(CGL)은 제1 발광층(340)과 제2 발광층(440) 사이에 형성되어 각각의 발광층에서 발생하는 전류 효율을 증가시키고, 전하를 원활하게 분배하는 역할을 한다.
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.
도 3에서, n은 1~5의 정수일 수 있는데, n이 2인 경우, 제2 스택(ST2) 상에 전하 생성층(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 1로 표시되는 화합물은 유기물층에 포함될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입층(120, 320, 420), 정공수송층(130, 330, 430), 버퍼층(210), 발광보조층(220), 전자수송층(150, 350, 450), 발광층(140, 340, 440) 또는 광효율개선층(180)의 재료로 사용될 수 있으나, 바람직하게는 발광보조층(220) 또는/및 광효율개선층(180)의 재료, 더욱 바람직하게는 발광보조층(220)의 재료로 사용될 수 있다.
동일유사한 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)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 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 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), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(170)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 또한, 정공수송층(130)과 발광층(140) 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 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택될 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, 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 PCTKR2023008343-appb-img-000008
상기 화학식 1에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
A는 하기 화학식 A-1 또는 화학식 A-2이다.
<화학식 A-1> <화학식 A-2>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000009
R1 내지 R9는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
a는 0~5의 정수이고, b 내지 d는 각각 0~4의 정수이고, e는 0~5의 정수이고, m은 0~2의 정수이며, f 내지 i는 각각 0~3의 정수이며, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R1 각각, R2 각각, R3 각각, R4 각각, R5 각각, R6 각각, R7 각각, R8 각각, R9 각각은 서로 같거나 상이하다.
이웃한 기끼리, 예컨대 이웃한 R1끼리, 이웃한 R2끼리, 이웃한 R3끼리, 이웃한 R4끼리, 이웃한 R5끼리, 이웃한 R6끼리, 이웃한 R7끼리, 이웃한 R8끼리, 이웃한 R9끼리 중 적어도 한 쌍이 서로 결합하여 형성된 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C3~C60의 헤테로고리기; 및 C6~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 상기 방향족고리는 예컨대, C6~C20, C6~C18, C6~C16, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C10, C6, C10, C12, C14, C15, C16, C18 등의 방향족고리일 수 있고, 구체적으로, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 파이렌 등과 같은 아릴환일 수 있다.
X1 및 X2는 서로 독립적으로 O 또는 S이다.
L1 및 L'은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
Ar1, Ar2, Ar3, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된다. Ar2, Ar3은 모두 C6~C60의 아릴기일 수 있다.
상기 R1 내지 R9, Ar1, Ar2, Ar3, Ra 및 Rb 중 적어도 하나가 아릴기인 경우, 상기 아릴기는 예컨대, C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 아릴기일 수 있고, 구체적으로, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐, 페난트렌, 트리페닐렌 등일 수 있다.
상기 L1 및 L' 중 적어도 하나가 아릴렌기인 경우, 상기 아릴렌기는 예컨대, C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 아릴렌기일 수 있고, 구체적으로, 페닐렌, 바이페닐, 나프틸렌, 터페닐, 페난트렌, 트리페닐렌 등일 수 있다. 바람직하게는, L3은 페닐, 바이페닐 또는 터페닐일 수 있다.
상기 R1 내지 R9, Ar1, Ar2, Ar3, Ra, Rb, L1 및 L' 중에서 적어도 하나가 헤테로고리기인 경우, 상기 헤테로고리는 예컨대, C2~C30, C2~C29, C2~C28, C2~C27, C2~C26, C2~C25, C2~C24, C2~C23, C2~C22, C2~C21, C2~C20, C2~C19, C2~C18, C2~C17, C2~C16, C2~C15, C2~C14, C2~C13, C2~C12, C2~C11, C2~C10, C2~C9, C2~C8, C2~C7, C2~C6, C2~C5, C2~C4, C2~C3, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29 등의 헤테로고리기일 수 있고, 구체적으로, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퓨란, 피롤, 실롤, 인덴, 인돌, 페닐-인돌, 벤조인돌, 페닐-벤조인돌, 피라지노인돌, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피리도퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조퀴나졸린, 다이벤조퀴나졸린, 페난트로퀴나졸린, 퀴녹살린, 벤조퀴녹살린, 다이벤조퀴녹살린, 벤조퓨란, 나프토벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 다이나프토퓨란, 싸이오펜, 벤조싸이오펜, 다이벤조싸이오펜, 나프토벤조싸이이오펜, 다이나프토싸이오펜, 카바졸, 페닐-카바졸, 벤조카바졸, 페닐-벤조카바졸, 나프틸-벤조카바졸, 다이벤조카바졸, 인돌로카바졸, 벤조퓨로피리딘, 벤조싸이에노피리딘, 벤조퓨로피리딘, 벤조싸이에노피리미딘, 벤조퓨로피리미딘, 벤조싸이에노피라진, 벤조퓨로피라진, 벤조이미다졸, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조실롤, 페난트롤린, 다이하이드로-페닐페나진, 10-페닐-10H-페녹사진, 페녹사진, 페노싸이아진, 다이벤조다이옥신, 벤조다이벤조다이옥신, 싸이안트렌, 9,9-다이메틸-9H-잔쓰렌, 9,9-다이메틸-9H-싸이옥잔쓰렌, 다이하이드로다이메틸페닐아크리딘, 스파이로[플루오렌-9,9'-잔텐] 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R9, Ar1, Ar2, Ar3, Ra 및 Rb 중에서 적어도 하나가 플루오렌일기이거나, L1, L' 중에서 적어도 하나가 플루오렌일렌기인 경우, 상기 플루오렌일기 또는 플루오렌일렌기는 9,9-다이메틸-9H-플루오렌, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌, 9,9'-스파이로바이플루오렌, 스파이로[벤조[b]플루오렌-11,9'-플루오렌], 벤조[b]플루오렌, 11,11-다이페닐-11H-벤조[b]플루오렌, 9-(나프탈렌-2-일)9-페닐-9H-플루오렌 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R9, Ar1, Ar2, Ar3, Ra 및 Rb 중에서 적어도 하나가 지방족고리기인 경우, 상기 지방족고리기는 예컨대 C3~C20, C3~C19, C3~C18, C3~C17, C3~C16, C3~C15, C3~C14, C3~C13, C3~C12, C3~C11, C3~C10, C3~C8, C3~C6, C6, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 지방족고리기일 수 있다.
상기 R1 내지 R9 중에서 적어도 하나가 알킬기인 경우, 상기 알킬기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알킬기일 수 있고, 예컨대, 메틸기, 에틸기, t-부틸기 등일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C30의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C30의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 아릴기로 치환될 경우, 상기 아릴기는 예컨대 C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30 등의 아릴기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 헤테로고리기로 치환될 경우, 상기 헤테로고리기는 예컨대 C2~C30, C2~C29, C2~C28, C2~C27, C2~C26, C2~C25, C2~C24, C2~C23, C2~C22, C2~C21, C2~C20, C2~C19, C2~C18, C2~C17, C2~C16, C2~C15, C2~C14, C2~C13, C2~C12, C2~C11, C2~C10, C2~C9, C2~C8, C2~C7, C2~C6, C2~C5, C2~C4, C2~C3, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30 등의 헤테로고리기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 플루오렌일기로 치환될 경우, 상기 플루오렌일기는 9,9-다이메틸-9H-플루오렌, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌, 9,9'-스파이로바이플루오렌, 스파이로[벤조[b]플루오렌-11,9'-플루오렌], 벤조[b]플루오렌, 11,11-다이페닐-11H-벤조[b]플루오렌, 9-(나프탈렌-2-일)9-페닐-9H-플루오렌 등일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 지방족고리기로 치환될 경우, 상기 지방족고리기는 예컨대 C3~C20, C3~C19, C3~C18, C3~C17, C3~C16, C3~C15, C3~C14, C3~C13, C3~C12, C3~C11, C3~C10, C3~C8, C3~C6, C6, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 지방족고리기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 알킬기로 치환될 경우, 상기 알킬기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-6 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000010
<화학식 2-4> <화학식 2-5> <화학식 2-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000011
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-6에서, R1 내지 R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 d, f 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3-1 내지 화학식 3-8 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 3-1> <화학식 3-2> <화학식 3-3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000012
<화학식 3-4> <화학식 3-5> <화학식 3-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000013
<화학식 3-7> <화학식 3-8>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000014
상기 화학식 3-1 내지 화학식 3-8에서, R1, R2, R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a, b, d, f 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
R3은 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택된다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 4-1> <화학식 4-2> <화학식 4-3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000015
<화학식 4-4> <화학식 4-5> <화학식 4-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000016
<화학식 4-7> <화학식 4-8>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000017
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8에서, R1, R2, R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a, b, d, f 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
R3은 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택된다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 5-1 또는 화학식 5-2로 표시될 수 있다.
<화학식 5-1> <화학식 5-2>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000018
상기 화학식 5-1 및 화학식 5-2에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1은 하기 화학식 6-1 내지 화학식 6-6 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 6-1> <화학식 6-2> <화학식 6-3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000019
<화학식 6-4> <화학식 6-5> <화학식 6-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000020
상기 화학식 6-1 내지 화학식 6-8에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
또한, 상기 화학식 1은 하기 화학식 7-1 내지 화학식 7-4 중 하나로 표시될 수 있다.
<화학식 7-1> <화학식 7-2> <화학식 7-3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000021
<화학식 7-4> <화학식 7-5> <화학식 7-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000022
상기 화학식 7-1 내지 화학식 7-4에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식에서, Ar1 내지 Ar3 중 적어도 하나가 하기 화학식 Ar-1 내지 Ar-6으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
<화학식 Ar-1> <화학식 Ar-2> <화학식 Ar-3> <화학식 Ar-4>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000023
<화학식 Ar-5> <화학식 Ar-6>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000024
상기 화학식 Ar-1 내지 화학식 Ar-6에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
R11 내지 R16은 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
m은 0~5의 정수이고, n, p, q, r은 각각 0~4의 정수이며, o는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, R13 각각, R14 각각, R15 각각, R16 각각은 서로 같거나 상이하다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C3~C60의 헤테로고리기; 및 C6~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 상기 방향족고리는 예컨대, C6~C20, C6~C18, C6~C16, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C10, C6, C10, C12, C14, C15, C16, C18 등의 방향족고리일 수 있고, 구체적으로, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 파이렌 등과 같은 아릴환일 수 있다.
Y는 S, O, C(R1)(R2) 또는 N(R3)이다.
Ra는 단일결합; C1-C20의 알킬렌기; C6-C30의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
R1 내지 R3, Rb는 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, R1과 R2는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. R1과 R2가 서로 결합하여 고리를 형성하면 스파이로 화합물, 예컨대 스파이로바이플루오렌이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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.
다른 측면에서, 본 발명은 제 1전극, 제 2전극, 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 상기 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
상기 유기물층은 상기 제 1전극과 제 2전극 사이의 발광층 및 상기 발광층과 제 1전극 사이의 발광보조층을 더 포함하며, 상기 발광보조층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
상기 유기물층은 상기 제 1전극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함할 수 있으며, 이때 상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기전기소자는 광효율개선층을 더 포함하며, 상기 광효율개선층은 상기 제 1전극의 양면 또는 제 2전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 층에 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부를 포함하는 전자장치를 제공한다. 이때, 상기 디스플레이장치는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자를 포함한다.
이하, 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 화학식 1로 표시되는 화합물(final products)은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1과 Sub 2을 반응시켜 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 1> (Hal= Br, I 또는 Cl)
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000106
Sub 2는 하기 Sub2-A 또는 Sub2-B이다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000107
Sub 1의 합성예
상기 반응식 1의 Sub 1은 하기 반응식 2-1 또는 반응식 2-2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 2-1> (Hal, Hal1= Br, Cl 또는 I)
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000108
<반응식 2-2>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000109
1. Sub1-3의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000110
Sub a1-3 (50 g, 115.80 mmol)과 Sub b1-3 (15.5g, 127.38 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 290mL와 물 100mL로 녹인 후, Pd(PPh3)4 (4.01 g, 3.47 mmol), K2CO3 (32.00 g, 231.61 mmol)을 첨가하고 60 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 톨루엔과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 43.8 g (수율: 88.2 %)을 얻었다.
2. Sub 1-5의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000111
Sub a1-3 대신 Sub a1-5을 사용하여 상기 Sub1-3의 합성법과 같은 방법으로 진행하여 생성물 42.4 g (수율: 85.4 %)을 얻었다.
3. Sub1-18의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000112
Sub a1-3 대신 Sub a1-18을, Sub b1-3 대신 Sub b1-18 (21.9 g, 127.38 mmol)을 사용하여 상기 Sub1-3의 합성법과 같은 방법으로 진행하여 생성물 48.7 g (수율: 87.8 %)을 얻었다.
4. Sub1-20의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000113
Sub a1-3 대신 Sub a1-20, Sub b1-3 대신 Sub b1-20 (21.9 g, 127.38 mmol)을 사용하여 상기 Sub1-3의 합성법과 같은 방법으로 진행하여 생성물 49.2 g (수율: 88.7 %)을 얻었다.
5. Sub1-24의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000114
Sub a2-24 (50 g, 104.99 mmol)과 Sub b1-3 (14.1g, 115.49 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 270mL와 물 90mL에 녹인후, Pd(PPh3)4 (3.63 g, 3.15 mmol), K2CO3 (29.02 g, 209.99 mmol)을 첨가하고, 상기 Sub1-3의 합성법과 같은 방법으로 진행하여 생성물 12.9 g (수율: 25.9 %)를 얻었다.
6. Sub 1-25의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000115
Sub a1-3 대신 Sub a2-25를 사용하여 상기 Sub1-3의 합성법과 같은 방법으로 진행하여 생성물 42.1 g (수율: 84.7 %)을 얻었다.
Sub 1에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 화합물의 FD-MS(Field Desorption-Mass Spectrometry) 값은 표 1과 같다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000116
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Figure PCTKR2023008343-appb-img-000118
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Figure PCTKR2023008343-appb-img-000122
[표 1]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000123
Sub 2의 합성예
상기 반응식 1의 Sub 2는 하기 반응식 3의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 3> (Hal2, Hal3= Br, Cl 또는 I)
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000124
1. Sub2-2의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000125
(1) Sub2c-2의 합성예
Sub2a-2 (50 g, 177.60 mmol)와 Sub2b-2 (23.82 g, 195.36 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 450 mL와 물 150 mL로 녹인 후, Pd(PPh3)4 (6.15 g, 5.32 mmol), K2CO3 (49.08 g, 355.20 mmol)을 첨가하고 70 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 톨루엔과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 42.4 g (수율: 85.6 %)을 얻었다.
(2) Sub2-2의 합성예
Sub2c-2 (20 g, 71.75 mmol)와 Sub2d-2(12.14 g, 71.75 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고, 톨루엔 240 mL에 녹인 후, Pd2(dba)3 (1.97 g, 2.15mmol), X-Phos (2.05 g, 4.30 mmol), t-BuONa (13.79 g, 143.50mmol)을 첨가하고 60 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 톨루엔과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한다. 이후, 농축물을 실리칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 23.5 g (수율: 79.6%)을 얻었다.
2. Sub2-75의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000126
(1) Sub2c-75의 합성예
Sub2a-75 (50 g, 168.01 mmol)과 Sub2b-2 (22.53 g, 184.81 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고, THF 450 mL와 물 150 mL에 녹인 후 Pd(PPh3)4 (5.82 g, 5.04 mmol), K2CO3 (46.43 g, 336.03 mmol)을 첨가하고 상기 Sub2c-2의 합성법과 같이 수행하여 생성물 34.6 g (수율: 69.8 %)을 얻었다.
(2) Sub2-75의 합성예
Sub2c-75 (20 g, 67.84 mmol)과 Sub2d-2 (11.48 g, 67.84 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 240 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (1.86 g, 2.03mmol), X-Phos (4.70 g, 4.07 mmol), t-BuONa (13.04 g, 135.68 mmol)을 첨가하고 상기 Sub2-2의 합성법과 같이 수행하여 생성물 23.4 (수율 : 80.7%)을 얻었다.
3. Sub2-76의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000127
(1) Sub2c-76의 합성예
Sub2a-76 (50 g, 177.60 mmol)과 Sub2b-2 (23.82 g, 195.36 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 THF 450 mL와 물 150 mL에 녹인 후, Pd(PPh3)4 (6.15 g, 5.32 mmol), K2CO3 (49.08 g, 355.20 mmol)을 첨가하고, 상기 Sub2c-2의 합성법과 같이 수행하여 생성물 40.8 g (수율: 82.4 %)을 얻었다.
(2) Sub2-76의 합성예
Sub2c-76 (20 g, 71.75 mmol)과 Sub2d-76 (12.14 g, 71.75 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 240 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (1.97 g, 2.15mmol), X-Phos (2.05 g, 4.30 mmol), t-BuONa (13.79 g, 143.50mmol)을 첨가하고 상기 Sub2-2의 합성법과 같이 수행하여 생성물 26.3 g (수율: 81.2%)을 얻었다.
4. Sub 2-82의 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000128
Sub2c-76 (20 g, 71.75 mmol)과 Sub2d-82 (13.14 g, 71.75 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 240 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (1.97 g, 2.15mmol), X-Phos (2.05 g, 4.30 mmol), t-BuONa (13.79 g, 143.50mmol)을 첨가하고 상기 Sub2-2의 합성법과 같이 수행하여 생성물 25.8 g (수율: 84.5%)을 얻었다.
Sub 2에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 화합물의 FD-MS 값은 표 2와 같다.
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000129
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000130
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000131
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Figure PCTKR2023008343-appb-img-000140
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Figure PCTKR2023008343-appb-img-000145
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Figure PCTKR2023008343-appb-img-000147
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000148
[표 2]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000149
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000150
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000151
최종화합물(Final products)의 합성예
1. P1-2 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000152
Sub1-1(CAS RN: 1257251-75-4, 15.00 g, 37.75 mmol)과 Sub2-2 (15.53 g, 37.75 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후, Pd2(dba)3 (1.03 g, 1.13 mmol), P(t-Bu)3 (0.45 g, 2.26 mmol), t-BuONa (7.25 g, 75.50 mmol)을 첨가하고 120 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 Toluene과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 23.7 g (수율: 86.3 %)을 얻었다.
2. P1-75 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000153
Sub1-2 (15.00 g, 37.75 mmol)와 Sub2-75 (16.14 g, 37.75 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후, Pd2(dba)3 (1.03 g, 1.13 mmol), P(t-Bu)3 (0.45 g, 2.26 mmol), t-BuONa (7.25 g, 75.50 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 22.5 g (수율: 80.1 %)을 얻었다.
3. P1-76 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000154
Sub1-2 (15.00 g, 37.75 mmol)와 Sub2-76 (17.04 g, 37.75 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (1.03 g, 1.13 mmol), P(t-Bu)3 (0.45 g, 2.26 mmol), t-BuONa (7.25 g, 75.50 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 22.7 g (수율: 78.3 %)을 얻었다.
4. P2-50 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000155
Sub1-5 (15.00 g, 34.96 mmol)와 Sub2-50 (15.44 g, 34.96 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.96 g, 1.04 mmol), P(t-Bu)3 (0.42 g, 2.09 mmol), t-BuONa (6.72 g, 69.93 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 24.1 g (수율 : 82.6 %)을 얻었다.
5. P2-91 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000156
Sub1-3 (15.00 g, 34.96 mmol)과 Sub2-91 (21.18 g, 34.96 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.96 g, 1.04 mmol), P(t-Bu)3 (0.42 g, 2.09 mmol), t-BuONa (6.72 g, 69.93 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 29.3 g (수율 : 83.9 %)을 얻었다.
6. P2-105 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000157
Sub1-5 (15.00 g, 34.96 mmol)와 Sub2-105 (16.17 g, 34.96 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 125 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.96 g, 1.04 mmol), P(t-Bu)3 (0.42 g, 2.09 mmol), t-BuONa (6.72 g, 69.93 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 22.2 g (수율 : 74.2 %)을 얻었다.
7. P3-6 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000158
Sub1-30 (15.00 g, 31.31 mmol)과 Sub2-6 (15.26 g, 31.31 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 110 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.86 g, 0.94 mmol), P(t-Bu)3 (0.38 g, 1.88 mmol), t-BuONa (6.02 g, 62.70 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 23.7 g (수율 : 81.36 %)을 얻었다.
8. P3-16 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000159
Sub1-24 (15.00 g, 31.68 mmol)과 Sub2-16 (13.61 g, 31.68 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 110 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.87 g, 0.95 mmol), P(t-Bu)3 (0.38 g, 1.90 mmol), t-BuONa (6.09 g, 63.37 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 20.1 g (수율 : 77.1 %)을 얻었다.
9. P3-100 합성예
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000160
Sub1-33 (15.00 g, 31.35 mmol)과 Sub2-100 (17.04 g, 31.35 mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고 Toluene 110 mL에 녹인 후 Pd2(dba)3 (0.86 g, 0.94 mmol), P(t-Bu)3 (0.38 g, 1.88 mmol), t-BuONa (6.02 g, 62.70 mmol)을 첨가하고, 상기 P1-2의 합성법과 같이 합성을 수행하여 생성물 22.8 g (수율 : 77.2 %)을 얻었다.
상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 3과 같다.
[표 3]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000161
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000162
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000163
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000164
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000165
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000166
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000167
유기전기소자의 제조평가
[실시예 1] 녹색유기전기발광소자 (발광보조층)
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하, 2-TNATA로 약기함)을 진공증착하여 60nm 두께의 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 N,N'-bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하, NPB로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공수송층 상에 본 발명의 화합물 P1-2를 20 nm의 두께로 진공증착하여 발광보조층을 형성한 후, 상기 발광보조층 상에 30 nm 두께의 발광층을 형성하되 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (이하, CBP)를 호스트로, tris(2-phenylpyridine)-iridium (이하, Ir(ppy)3)를 도펀트로 사용하여 이들의 중량비가 95:5가 되도록 도펀트를 도핑하였다.
다음으로, 상기 발광층 상에 (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum (이하 BAlq로 약기함)을 진공증착하여 10 nm 두께의 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(이하 Alq3로 약칭함)을 40 nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 상에 LiF를 증착하여 0.2 nm 두께의 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 증착하여 150 nm의 두께의 음극을 형성하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 15]
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[비교예 1] 내지 [비교예3]
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 비교화합물 1 내지 비교화합물 3을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 1> <비교화합물 2> <비교화합물 3>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000168
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 15, 비교예 1 내지 비교예 3에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4와 같다.
[표 4]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000169
상기 표 4로부터 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광보조층 재료로 사용하여 유기발광소자를 제작한 경우, 비교화합물 1 내지 비교화합물 3을 사용한 경우에 비해 유기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 효율 및 수명이 현저히 개선되는 것을 알 수 있다.
비교화합물 1 내지 비교화합물 3 및 본 발명의 화합물은 9,9-다이페닐-9H-플루오렌의 페닐에 아민기가 결합되는 구조는 동일하지만, 아민기에 치환된 다이벤조퓨란의 벤젠 모이어티에 결합된 치환기에 있어 차이가 있다.
비교화합물 1은 본 발명의 화학식 1에서 A가 화학식 A-1인 화합물과 유사하지만, 본 발명의 화합물은 화학식 A-1에서 다이벤조퓨란의 벤젠 모이어티의 특정 위치에 수소가 아닌 Ar2가 반드시 치환되는 반면, 비교화합물 1 및 2는 Ar2에 대응되는 치환기가 수소라는 점에서 차이가 있다.
또한, 비교화합물 3은 본 발명의 화학식 1에서 A가 화학식 A-2인 화합물과 유사하지만, 본 발명의 화합물은 화학식 A-2에서 다이벤조퓨란의 벤젠 모이어티의 특정 위치에 수소가 아닌 Ar3이 반드시 치환되는 반면, 비교화합물 3은 Ar3에 대응되는 치환기가 수소라는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 화합물은 다이벤조퓨란을 기준으로 아민기와 Ar2 또는 Ar3이 비대칭 위치에 치환되어 있다. 즉, 다이벤조퓨란의 1번 위치에 아민기가 치환되고 8번 위치에 Ar2가 치환되거나, 2번 위치에 아민기가 치환되고 9번 위치에 Ar3이 치환된다.
반면, 비교화합물 2 및 3은 다이벤조퓨란을 기준으로 아민기와 페닐기가 대칭되는 위치에 치환된 것을 알 수 있다. 즉, 비교화합물 2는 다이벤조퓨란의 1번 위치에 아민기가, 9번 위치에 페닐이 치환되어 있고, 비교화합물 3은 다이벤조퓨란의 2번 위치에 아민기가, 8번 위치에 페닐이 치환되어 있다.
이러한 차이점으로 인해 본 발명의 화합물을 발광보조층 재료로 사용시 비교화합물 대비 구동전압, 효율 및 수명이 모두 현저하게 향상되었다.
이는 비교화합물 2, 비교화합물 3, 본 발명 화합물의 LUMO 값으로 설명할 수 있다. 하기 표 5를 참조해보면, 다이벤조퓨란을 기준으로 아민기와 페닐이 대칭으로 치환된 비교화합물 2, 3 대비 이들 치환기가 비대칭으로 치환된 본 발명의 화합물의 LUMO 값이 더 높은 것을 알 수 있다.
[표 5]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000170
따라서, 본 발명의 화합물은 LUMO 값이 더 높으므로, 비교화합물 2 또는 비교화합물 3보다 발광층에서 발광보조층으로 넘어오는 전자에 대한 블로킹(blocking) 능력이 향상되어 발광층이 아닌 발광층과 인접한 층의 계면에서 발광하는 것을 방지할 수 있고, 계면의 열화를 방지할 수 있다. 그 결과 본 발명의 화합물을 발광보조층 재료로 사용시 소자의 수명, 효율 및 색순도가 향상되는 것으로 보인다.
이러한 결과는 코어의 구조가 유사하더라도 치환기의 종류 및 치환기의 결합 위치에 따라 hole 특성, 광효율 특성, 에너지 레벨 (LUMO, HOMO레벨, T1레벨), hole injection & mobility 특성, Electron blocking 특성과 같은 화합물의 물성이 달라지게 되고, 이로 인해 전혀 다른 소자 결과가 도출될 수 있음을 시사하고 있다.
[실시예 16] 내지 [실시예 28] 녹색유기전기발광소자 (발광보조층)
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 표 5에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[비교예 4]
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 비교화합물 4를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 4>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000171
본 발명의 실시예 16 내지 실시예 30, 비교예 1 및 4에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 6과 같다.
[표 6]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000172
상기 표 6으로부터 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광보조층 재료로 사용하여 녹색유기전기발광소자를 제작한 경우, 비교화합물 1 또는 비교화합물 4를 사용한 경우에 비해 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명을 현저히 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
비교화합물 1과 비교화합물 4는 매우 유사한 구조이지만, 비교화합물 1은 9,9-다이페닐-9H-플루오렌의 4번 위치에 수소가 결합되어 있는 반면, 비교화합물 4는 4번 위치에 페닐이 치환되어 있다는 점에서 차이가 있다.
비교예 1 및 4를 비교해보면, 비교예 4의 경우 소자의 특성, 특히 수명이 대폭 향상되는 것을 알 수 있다. 따라서, 유사한 구조의 화합물이라도 비교화합물 4와 같이 9,9-다이페닐-9H-플루오렌의 벤젠 모이어티에 수소 이외의 치환기가 치환된 화합물을 발광보조층 재료로 사용하면 소자의 수명 향상에 유리한 것을 알 수 있다.
상기 표 6의 실시예에 사용된 본 발명의 화합물도 비교화합물 4와 같이 9,9-다이페닐-9H-플루오렌의 벤젠 모이어티에 수소가 아닌 치환기가 치환된 점에서는 동일하다. 하지만, 비교화합물 4는 다이벤조퓨란을 기준으로 1번 위치에 아민기가 치환되어 있지만 8번 위치에는 수소가 결합되어 있다는 점에서 본 발명의 화합물과 차이가 있다.
즉, 상기 실시예에 사용된 본 발명의 화합물은 다이벤조퓨란을 기준으로 1번 위치에는 아민기가, 8번 위치에는 Ar2가 치환되거나, 다이벤조퓨란의 2번에는 아민기가, 9번에는 Ar3이 치환되는 것과 같이 다이벤조퓨란의 양쪽 벤젠링에 서로 비대칭으로 치환된 치환기가 존재하는 반면, 비교화합물 4는 다이벤조퓨란의 한쪽 벤젠링에만 아민기가 치환되고 다른쪽 벤젠링에는 수소 이외의 치환기로 치환되지 않았다는 점에서 차이가 있다.
이러한 치환기의 유무 및 결합 위치 등에 따라 홀의 이동도에 있어 큰 차이가 발생하는데, 이러한 차이는 결국 소자 특성에 영향을 미칠 수 있다는 것을 상기 표 6으로부터 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 화합물을 발광보조층의 재료로 사용함으로써, 본 발명의 화합물의 HOMO 또는LUMO 에너지 레벨(energy level)이 정공수송층과 발광층의 각 에너지 레벨 사이의 적절한 값을 가지기 때문에 정공과 전자가 전하 균형(charge balance)를 이루고 정공수송층 계면이 아닌 발광층 내부에서 발광이 이루어져 효율 및 수명이 극대화된 것으로 보인다.
[실시예 29] 내지 [실시예 41] 녹색유기전기발광소자 (발광보조층)
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 표 6에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[비교예 5]
발광보조층 물질로 P1-2 대신 하기 비교화합물 5를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 5>
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000173
본 발명의 실시예 29 내지 실시예 41, 비교예 1 및 비교예 5에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 5000 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 7과 같다.
[표 7]
Figure PCTKR2023008343-appb-img-000174
상기 표 7로부터 본 발명의 유기전기발광소자용 재료를 발광보조층 재료로 사용하여 녹색유기전기발광소자를 제작한 경우, 비교화합물 1 또는 비교화합물 5를 사용한 경우에 비해 유기전기발광소자의 구동전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 효율과 수명을 현저히 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
비교화합물 1 대비 비교화합물 5를 발광보조층 재료로 사용시 소자 특성이 더 우수한 것으로 보아, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기의 9번 페닐에 치환기가 더 치환되었는지 여부 및 아민기에 치환된 치환기의 종류에 따라 소자의 특성이 달라지는 것을 알 수 있다.
상기 표 7의 실시예에 사용된 본 발명의 화합물도 비교화합물 5와 같이 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기의 9번 위치의 페닐 중 하나에 수소가 아닌 치환기가 치환된 점에서는 동일하지만, 다른쪽 페닐에 치환된 아민기에 결합된 다이벤조퓨란의 치환 여부에 있어 차이가 있다. 즉, 본 발명의 화합물은 다이벤조퓨란의 1번에는 아민기가, 8번에는 Ar2가 치환되거나, 다이벤조퓨란의 2번에는 아민기가, 9번에는 Ar3이 치환되는 반면, 비교화합물 5는 다이벤조퓨란의 2번에 아민기가 치환되고, 9번에는 수소가 결합된 점에서 차이가 있다.
이러한 차이점으로 인해 본 발명의 화합물을 발광보조층 재료로 사용시 소자의 특성이 향상되는 것으로 보아 다이벤조퓨란의 특정 위치에 치환기가 치환될 경우 화합물의 화학적, 물리적 특성이 달라지고 이는 소자의 성능에도 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
따라서, 표 4, 표 6 및 표 7을 종합해보면, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기와 다이벤조퓨란이 치환된 아민 화합물에서, 다이벤조퓨란을 기준으로 한쪽 벤젠링에 아민그룹이 치환되면 다른쪽 벤젠링에도 치환기가 치환된 화합물이 발광보조층 재료로 더 적합하고, 한쪽 벤젠링에 치환된 아민그룹과 다른쪽 벤젠링에 치환된 치환기가 서로 비대칭 위치에 치환된 형태(아민그룹이 1번 위치에 치환되면 다른 치환기는 8번 위치에 치환되고, 아민그룹이 2번 위치에 치환되면 다른 치환기는 9번 위치에 치환된 형태)가 더 적합한 것을 알 수 있다. 또한, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌일기에서 양쪽 벤젠링 중 적어도 하나에 치환기가 치환되거나 9번 위치에 결합된 페닐기에 치환기가 치환된 형태가 이들 위치가 비치환된 화합물 대비 발광보조층 재료로 더 적합함을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    <화학식 1>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000175
    상기 화학식 1에서,
    A는 하기 화학식 A-1 또는 화학식 A-2이며,
    <화학식 A-1> <화학식 A-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000176
    R1 내지 R9는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    a는 0~5의 정수이고, b 내지 d는 각각 0~4의 정수이고, e는 0~5의 정수이고, m은 0~2의 정수이며, f 내지 i는 각각 0~3의 정수이고,
    X1 및 X2는 O 또는 S이며,
    L1 및 L'은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
    Ar1, Ar2, Ar3, Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C30의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C30의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4 중 하나인 화합물:
    <화학식 2-1> <화학식 2-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000177
    <화학식 2-3> <화학식 2-4>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000178
    상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-4에서, R1 내지 R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 d, f 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 3-1 내지 화학식 3-4 중 하나인 화합물:
    <화학식 3-1> <화학식 3-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000179
    <화학식 3-3> <화학식 3-4>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000180
    상기 화학식 3-1 내지 화학식 3-4에서, R1, R2, R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a, b, d, f 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같고,
    R3은 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택된다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8 중 하나인 화합물:
    <화학식 4-1> <화학식 4-2> <화학식 4-3>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000181
    <화학식 4-4> <화학식 4-5> <화학식 4-6>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000182
    <화학식 4-7> <화학식 4-8>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000183
    상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-8에서, R1, R2, R4, R6 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a, b, d, f 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같고,
    R3은 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; C6~C60의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택된다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 5-1 또는 화학식 5-2인 화합물:
    <화학식 5-1> <화학식 5-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000184
    상기 화학식 5-1 및 화학식 5-2에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 6-1 또는 화학식 6-2인 화합물:
    <화학식 6-1> <화학식 6-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000185
    상기 화학식 6-1 및 화학식 6-2에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 7-1 내지 화학식 7-4 중 하나인 화합물:
    <화학식 7-1> <화학식 7-2>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000186
    <화학식 7-3> <화학식 7-4>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000187
    상기 화학식 7-1 내지 화학식 7-4에서, R1 내지 R9, X1, X2, L1, Ar1 내지 Ar3, a 내지 i는 제1항에서 정의된 것과 같다.
  8. 제 1항에 있어서,
    Ar1 내지 Ar3 중 적어도 하나가 하기 화학식 Ar-1 내지 Ar-6으로 이루어진 그룹에서 선택되는 화합물:
    <화학식 Ar-1> <화학식 Ar-2> <화학식 Ar-3> <화학식 Ar-4>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000188
    <화학식 Ar-5> <화학식 Ar-6>
    Figure PCTKR2023008343-appb-img-000189
    상기 화학식 Ar-1 내지 화학식 Ar-6에서,
    R11 내지 R16은 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    m은 0~5의 정수이고, n, p, q, r은 각각 0~4의 정수이며, o는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, R13 각각, R14 각각, R15 각각, R16 각각은 서로 같거나 상이하며,
    Y는 S, O, C(R1)(R2) 또는 N(R3)이고,
    Ra는 단일결합; C1-C20의 알킬렌기; C6-C30의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
    R1 내지 R3, Rb는 서로 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, R1과 R2는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
  9. 제 1항에 있어서,
    Ar2 및 Ar3이 C6~C60의 아릴기인 화합물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 화합물:
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    .
  11. 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
    상기 유기물층은 제1항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 제 1전극과 제 2전극 사이의 발광층 및 상기 발광층과 제 1전극 사이의 발광보조층을 더 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 화합물을 포함하는 유기전기소자.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 제 1전극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 유기전기소자는 광효율개선층을 더 포함하며, 상기 광효율개선층은 상기 제 1전극의 양면 또는 제 2전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자.
  16. 제11항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
    상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치.
  17. 제 16항에 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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