KR20100056398A - 신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자 - Google Patents

신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 크라이센 유도체는 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전기 소자에서 정공 주입, 정공 수송, 전자 주입 및 수송, 또는 발광 물질 역할을 할 수 있으며, 특히 단독으로 발광 호스트 또는 도판트로서의 역할을 할 수 있다.

Description

신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자{NEW CHRYSENE DERIVATIVES AND ORGANIC ELECTRONIC DIODE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자에 관한 것이다. 본 출원은 2008년 11월 18일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0114661호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
유기 전기 소자란 정공 및/또는 전자를 이용한 전극과 유기물 사이에서의 전하 교류를 필요로 하는 소자를 의미한다. 유기 전기 소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전기 소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기물 반도체에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전기 소자이다.
유기 전기 소자의 예로는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지, 유기 감광 체(OPC), 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들은 모두 소자의 구동을 위하여 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질을 필요로 한다.
이하에서는 주로 유기 발광 소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기 전자 소자들에서는 정공의 주입 또는 수송 물질, 전자의 주입 또는 수송 물질, 또는 발광 물질이 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하 수송 재료, 예컨대 정공 주입 재료, 정공 수송 재료, 전자 수송 재료, 전자 주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 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/도판트 계를 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. 이 때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기 발광 소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기 발광 소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 이와 같은 재료 개발의 필요성은 전술한 다른 유기 전기 소자에서도 마찬가지이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 안정하고 효율적인 신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112009070766784-PAT00001
상기 화학식 1에서,
R1은 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
R2는 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
R3 내지 R7은 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민 기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접하는 기와 지방족, 방향족, 헤테로지방족 또는 헤테로방향족의 축합 고리를 형성하거나 스피로 결합을 이룰 수 있고,
X는 수소; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접하는 기와 지방족, 방향족, 헤테로지방족 또는 헤테로방향족의 축합 고리를 형성하거나 스피로 결합을 이룰 수 있고,
단, R3 내지 R7, 및 X가 모두 수소인 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 두 번째 측면은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전기 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물은, 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전기 소자에서 정공 주입, 정공 수송, 전자 주입 및 수송, 또는 발광 물질 역할을 할 수 있으며, 본 발명에 따른 유기 전기 소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 관한 것이다.
상기 화학식 1의 치환기를 더욱 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
상기 R2 내지 R7에서 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아미노기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기 및 헤테로아릴아민기가 다른 작용기로 치환되는 경우, 할로겐, 중수소, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1 ~ C40의 알킬기, C2 ~ C40의 알케닐기, C1 ~ C40의 알콕시기, C3 ~ C40의 시클로알킬기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기, C6 ~ C40의 아릴기 및 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기로 치환되고,
상기 R1 및 X에서 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아미노기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴아민기가 다른 작용기로 치환되는 경우, 할로겐, 중수소, 니트릴기, 니트로기, C1 ~ C40의 알킬기, C2 ~ C40의 알케닐기, C1 ~ C40의 알콕시기, C3 ~ C40의 시클로알킬기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기, C6 ~ C40의 아릴기 및 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기로 치환된다.
상기 화학식 1에서 특별한 설명이 없는 경우, 알킬기 및 알콕시기는 탄소수가 1 내지 40인 것이 바람직하고, 1 내지 20인 것이 더욱 바람직하다. 또한 알케닐기는 탄소수가 2 내지 40인 것이 바람직하고, 2 내지 20인 것이 더욱 바람직하다. 또한 아릴기는 탄소수가 6 내지 40인 것이 바람직하고, 6 내지 20인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 헤테로 고리기는 탄소수가 4 내지 40인 것이 바람직하고, 4 내지 20인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 아릴 아민기는 탄소수가 6 내지 60인 것이 바람직하고, 6 내지 24인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 헤테로아릴아민기는 탄소수가 4 내지 60인 것이 바람직하고 4 내지 20인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식 1에서 특별한 설명이 없는 경우, "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 할로겐기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기, 헤테로 고리기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 니트릴기 및 아세틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되는 것이 바람직하나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1에서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R2는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 R1은 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R2는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1의 구체적인 예는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에 서 선택되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009070766784-PAT00002
Figure 112009070766784-PAT00003
상기 R2의 구체적인 예는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009070766784-PAT00004
Figure 112009070766784-PAT00005
상기 화학식 1에서, 상기 R3 내지 R7이 모두 수소이거나, R3 내지 R7 중 4개 및 X가 수소일 수 있다.
상기 R3 내지 R7이 모두 수소인 경우, 상기 X는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 R3 내지 R7이 모두 수소인 경우, 상기 X는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 X의 구체적인 예는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009070766784-PAT00006
Figure 112009070766784-PAT00007
상기 R3 내지 R7 중 4개 및 X가 수소인 경우, R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 R3 내지 R7 중 4개 및 X가 수소인 경우, R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 R3 내지 R7 중 4개 및 X가 수소인 경우, R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009070766784-PAT00008
Figure 112009070766784-PAT00009
특히, 본 발명에 따른 화합물에 있어서, 상기 R1은 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고; 상기 R2는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
크라이센 코어를 중심으로 상기 R1 및 R2와 대칭되는 곳인 X 및 R7은 수소이고, R3 내지 R6 중 적어도 하나가 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 상기 R1은 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고; 상기 R2는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 R5는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
R3, R4, R6, R7 및 X는 수소인 것이나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 R1 및 R2뿐만 아니라, R3 내지 R7, 및 X 중 적어도 하나에 특정한 작용기를 포함함으로써, 전체적으로 크라이센 코어를 중심으로 적어도 3개의 작용기를 갖는 화합물일 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 화합물에 있어서, 상기 화학식 1의 R1, R2 및 R5에 특정한 작용기를 포함하는 경우, 이러한 화합물을 포함하는 유기 전자 소자는 보다 향상된 효율, 구동전압, 안정성 등의 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서 각 치환기의 구체적인 예는 하기 표 1 내지 표 6과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[표 1]
Figure 112009070766784-PAT00010
Figure 112009070766784-PAT00011
Figure 112009070766784-PAT00012
Figure 112009070766784-PAT00013
Figure 112009070766784-PAT00014
Figure 112009070766784-PAT00015
Figure 112009070766784-PAT00016
Figure 112009070766784-PAT00017
Figure 112009070766784-PAT00018
Figure 112009070766784-PAT00019
Figure 112009070766784-PAT00020
Figure 112009070766784-PAT00021
[표 2]
Figure 112009070766784-PAT00022
Figure 112009070766784-PAT00023
Figure 112009070766784-PAT00024
Figure 112009070766784-PAT00025
Figure 112009070766784-PAT00026
Figure 112009070766784-PAT00027
[표 3]
Figure 112009070766784-PAT00028
Figure 112009070766784-PAT00029
Figure 112009070766784-PAT00030
Figure 112009070766784-PAT00031
Figure 112009070766784-PAT00032
Figure 112009070766784-PAT00033
[표 4]
Figure 112009070766784-PAT00034
Figure 112009070766784-PAT00035
Figure 112009070766784-PAT00036
Figure 112009070766784-PAT00037
Figure 112009070766784-PAT00038
Figure 112009070766784-PAT00039
[표 5]
Figure 112009070766784-PAT00040
Figure 112009070766784-PAT00041
Figure 112009070766784-PAT00042
Figure 112009070766784-PAT00043
Figure 112009070766784-PAT00044
[표 6]
Figure 112009070766784-PAT00045
Figure 112009070766784-PAT00046
Figure 112009070766784-PAT00047
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Figure 112009070766784-PAT00049
Figure 112009070766784-PAT00050
또한 상기 화학식 1에서, 상기 X 및 R3 내지 R7는 모두 수소일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다. 먼저, Journal of Organic Chemistry 2005,70, 3511-3517의 방법에 따라 화합물 A를 다음과 같이 제조한다.
[반응식 1]
Figure 112009070766784-PAT00051
상기와 같이 합성된 화합물 A는 스즈키 커플링(Suzuki coulpling)을 통하여 두 개의 R1, R2 작용기를 연결하여 최종 목표인 화합물 B 또는 화합물 C를 얻게 된다.
Figure 112009070766784-PAT00052
본 발명의 두 번째 측면은, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전기 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자에 관한 것이다.
여기서, 상기 유기물층은 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 유기 전기 소자는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지, 유기 감광체(OPC) 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 화합물은 유기 전기 소자의 제조시 진공 증착법뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 전기 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 발명의 화합물, 즉 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 유기 전기 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 전기 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 전기 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 유기 전기 소자는 예컨대 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법 등을 이용할 수 있으나, 이들 방법에만 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴 리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송 받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전기 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
상기 화학식 1로 대표되는 화합물의 제조방법 및 이를 이용한 유기 전자 소자의 제조는 이하의 제조예 및 실시예에서 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 >
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 일반적으로 다단계 화학 반응으로 제조할 수 있다. 즉, 일부 중간체 화합물이 먼저 제조되고, 그 중간체 화합물들로부터 화학식 1의 화합물들이 제조된다. 예증적인 중간체 화합물들은 하기 기재된 화합물들이다. 이들 화합물들에서, "Br"은 임의의 다른 반응성 원자 또는 작용기로 치환될 수 있다.
Figure 112009070766784-PAT00053
Figure 112009070766784-PAT00054
< 제조예 1> 화합물 S-2의 제조
1-브로모-2-(2-페닐에티닐)-벤젠(1-bromo-2-(2-phenylethynyl)-benzene, 10g, 38.9mmol), 화합물 S-1(10.5g, 38.9mmol), 및 인산 칼륨(K3PO4, 24.7g, 116.5mmol)을 THF(200mL)와 물(200mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(898mg, 0.77mmol)을 가하였다. 상기 혼합물을 약 24시간 동안 환류에서 교반한 다음, 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 유기물 층을 분리하고 물로 세척한 후, 수용액 층을 클로로포름으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 진공 내 농축시켜 화합물 S-2(10.5g, 수율 84%)을 제조하였다.
< 제조예 2> 화합물 A-1의 제조
제조예 1에서 제조된 화합물 S-2(10.7g, 33.4mmol)을 CHCl3(100mL)에 녹인 후 ICl(33.4mL, 1M sol, 33.4mmol)을 녹여 천천히 적가한 후 12시간 동안 교반하였다. 형성된 고체를 여과 한 후, 헥산으로 씻고 건조시켜 화합물 A-1(7.02g, 수율 47%)을 제조하였다.
< 제조예 3> 화합물 B-1의 제조
제조예 2에서 제조된 화합물 A-1(7.02g, 15.7mmol), 페닐 보론산(2.30g, 18.9mmol) 및 인산 칼륨(K3PO4, 6.67g, 31.4mmol)을 THF(100mL)와 물(50mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(363mg, 0.31mmol)을 가하였다. 상기 혼합물을 약 24 시간 동안 환류에서 교반한 다음, 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 유기물 층을 분리하고 물로 세척한 후, 수용액 층을 클로로포름으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 진공 내 농축시켜 화합물 B-1을 제조하였다. 이 B-1은 정제되지 않고 다음 제조예 4에 사용이 되었다.
< 제조예 4> 화합물 C-1의 제조
제조예 3에서 제조된 화합물 B-1(6.2g, 15.6mmol), S-3(5.22g, 17.3mmol)와 탄산 칼륨(6.10g, 46.9mmol)을 THF(100mL)와 물(100mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 혼합물을 약 24시간 동안 50도의 온도로 유지했다. 이 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 분리된 유기층을 황산 마스네슘 상에서 건조하고 농축했다. 그 후에 클로로포름과 메틸알코올 상에서 재결정하여 화합물 C-1(4.85g, 47%)을 얻었다.
< 제조예 5> 화합물 1-18의 제조
제조예 4에서 제조된 화합물 C-1(4.85g, 7.1mmol), 화합물 S-4(3.98g, 7.1mmol), 및 인산 칼륨(K3PO4, 3.0g, 14.2mmol)을 THF(100mL)와 물(100mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(165mg, 0.143mmol)을 가하였다. 상기 혼합물을 약 24시간 동안 환류에서 교반한 다음, 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 유기물 층을 분리하고 물로 세척한 후, 수용액 층을 클로로포름으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 THF/에틸아세테이트 상에서 재결정하여 화합물 1-18(4.18g, 73%)을 얻었다.
[M+H]+ = 809
< 제조예 6> 화합물 B-2의 제조
제조예 2에서 제조된 화합물 A-1(6.00g, 13.4mmol), 나프탈렌 2-보론산(2.77g, 16.1mmol) 및 인산 칼륨(K3PO4, 5.68g, 26.8mmol)을 THF(100mL)와 물(50mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(309mg, 0.27mmol)을 가하였다. 상기 혼합물을 약 24 시간 동안 환류에서 교반한 다음, 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 유기물 층을 분리하고 물로 세척한 후, 수용액 층을 클로로포름으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 진공 내 농축시켜 화합물 B-2을 제조하였다. 이 B-2은 정제되지 않고 다음 제조예 7에 사용이 되었다.
< 제조예 7> 화합물 C-2의 제조
제조예 6에서 제조된 화합물 B-2(5.98g, 13.4mmol), S-3(4.45g, 14.7mmol)와 탄산 칼륨(3.49g, 26.8mmol)을 THF(100mL)와 물(100mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 혼합물을 약 24시간 동안 50도의 온도로 유지했다. 이 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 분리된 유기층을 황산 마스네슘 상에서 건조하고 농축했다. 그 후에 클로 로포름과 메틸알콜 상에서 재결정하여 화합물 C-2(5.86g, 40%)을 얻었다.
< 제조예 8> 화합물 1-61의 제조
제조예 7에서 제조된 화합물 C-2(5.86g, 8.0mmol), 화합물 S-5(3.65g, 8.0mmol), 및 인산 칼륨(K3PO4, 3.39g, 16.0mmol)을 THF(100mL)와 물(100mL)의 혼합물에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(200mg, 0.173mmol)을 가하였다. 상기 혼합물을 약 24 시간 동안 환류에서 교반한 다음, 환류시킨 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 유기물 층을 분리하고 물로 세척한 후, 수용액 층을 클로로포름으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 THF/에틸아세테이트 상에서 재결정하여 화합물 1-61(5.25g, 86%)를 얻었다.
[M+H]+ = 759
< 제조예 9> 화합물 1-6의 제조
상기 제조예 5에서 화합물 S-4 대신 화합물 S-6(5.1g, 10.0mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 5와 동일한 방법으로 제조하여 화합물 1-6(6.9g, 91%)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=759
< 제조예 10> 화합물 1-7의 제조
상기 제조예 5에서 화합물 S-4 대신 화합물 S-7(4.4g, 8.7mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 5와 동일한 방법으로 제조하여 화합물 1-7(4.8g, 73%)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=759
< 제조예 11> 화합물 1-14의 제조
상기 제조예 5에서 화합물 S-4 대신 화합물 S-8(4.2g, 12.0mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 5와 동일한 방법으로 제조하여 화합물 1-14(7.3g, 89%)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=683
< 실시예 >
< 실시예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 피셔(Fischer Co.) 사의 제품을 세제로 사용하였으며, 밀리포어(Millipore Co.) 사 제품의 필터(Filter)로 2차 여과한 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene)을 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 NPB(400Å)를 진공증착한 후 발광층으로서 호스트인 화합물 1-18과 도판트인 D1 화합물을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 상기 발광층 위에 하기 E1 화합물을 200Å의 두께로 진공증착하여 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å 두께의 리튬 플루라이드(LiF)와 2,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다. 이 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다. 제조된 유기 발광 소자의 특성을 평가한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
Figure 112009070766784-PAT00055
< 실시예 1-2 내지 1-5>
화합물 1-18 대신 하기 표 7에 기재된 화합물 1-61, 1-6, 1-7 또는 1-14를 증착시키는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다. 이 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다. 제조된 유기 발광 소자의 특성을 평가한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
< 비교예 1-1>
화합물 1-18 대신 하기 화합물 H1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조하여 그 특성을 평가한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
Figure 112009070766784-PAT00056
[표 7]
Figure 112009070766784-PAT00057
상기 표 7의 결과로부터, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 전기 소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
< 실시예 2-1 내지 2-3 >
상기 실시예 1-1에서, 화합물 1-18 대신 하기 표 8에 기재된 화합물 1-6, 1-7 또는 1-14를 호스트 물질로 사용하고 하기 화학식 D2를 도판트로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
< 비교예 2-1>
상기 실시예 1-1에서, 화합물 1-18 대신 하기 화학식 H2를 호스트 물질로 하기 화학식 D2를 도판트로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112009070766784-PAT00058
[표 8]
Figure 112009070766784-PAT00059
상기 표 8의 결과로부터, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 전기 소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 상태에 따른 유기 발광 소자의 구조를 예시한 개략도이다.
도 2는 화합물 1-18의 필름(200A)에서의 여기파장과 발광파장 그래프이다.

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112009070766784-PAT00060
    상기 화학식 1에서,
    R1은 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R2는 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3 내지 R7은 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접하는 기와 지방족, 방향족, 헤테로지방족 또는 헤테로방향족의 축합 고리를 형성하거나 스피로 결합을 이룰 수 있고,
    X는 수소; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3 ~ C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2 ~ C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C1 ~ C40의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아미노기; 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접하는 기와 지방족, 방향족, 헤테로지방족 또는 헤테로방향족의 축합 고리를 형성하거나 스피로 결합을 이룰 수 있고,
    단, R3 내지 R7, 및 X가 모두 수소인 것은 아니다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 R2 내지 R7에서 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아미노기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기 및 헤테로아릴아민기가 다른 작용기로 치환되는 경우, 할로겐, 중수소, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1 ~ C40의 알킬기, C2 ~ C40의 알케닐기, C1 ~ C40의 알콕시기, C3 ~ C40의 시클로알킬기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기, C6 ~ C40의 아릴기 및 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기로 치환되고,
    상기 R1 및 X에서 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아미노기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴아민기가 다른 작용기로 치환되는 경우, 할로겐, 중수소, 니트릴기, 니트로기, C1 ~ C40의 알킬기, C2 ~ C40의 알케닐기, C1 ~ C40의 알콕시기, C3 ~ C40의 시클로알킬기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C2 ~ C40의 헤테로시클로알킬기, C6 ~ C40의 아릴기 및 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기로 치환되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R2는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 R2는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure 112009070766784-PAT00061
    Figure 112009070766784-PAT00062
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 R2는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure 112009070766784-PAT00063
    Figure 112009070766784-PAT00064
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 R3 내지 R7는 수소인 것을 특징으로 하는, 화합물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 X는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 X는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 X는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure 112009070766784-PAT00065
    Figure 112009070766784-PAT00066
  11. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 R3 내지 R7 중 4개 및 상기 X는 수소인 것을 특징으로 하는, 화합물.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 치환 또는 비치환된 C6 ~ C40의 아릴기; 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 - ~ C40의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 C5 - ~ C40의 아릴아민기; 및 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6~C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 R3 내지 R7 중 수소인 것을 제외한 치환기는 하기 구조식으로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure 112009070766784-PAT00067
    Figure 112009070766784-PAT00068
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 R1은 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기 또는 이 종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고; 상기 R2는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 R5는 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C40의 아릴기, 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C40의 헤테로아릴기 또는 C5 ~ C40의 아릴아민기로 치환된 C6 ~ C20의 아릴기; C6 ~ C20의 아릴기로 치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 포함하는 C3 ~ C20의 헤테로아릴기; 및 C6 ~ C20의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3, R4, R6, R7 및 X는 수소인 것을 특징으로 하는, 화합물.
  16. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전기 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 유기물층은 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 유기 전기 소자는 유기 발광 소자, 유기 태양 전지, 유기 감광체(OPC) 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
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