KR20140080685A - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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KR20140080685A
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Abstract

본 발명은 정공 주입 및 수송능, 발광능 등이 우수한 신규 인돌계 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{ORGANIC COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유기 전계 발광 소자의 유기물층에 사용되는 화합물에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 하여, 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광 (electroluminescent, EL) 소자에 대한 연구가 이어져 왔다. 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후, 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여 소자 내 각각의 특징적인 유기물층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자에서는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥 상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때, 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과, 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다.
도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 인광 재료는 이론적으로 형광 재료에 비해 최대 4배의 발광 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 인광 도판트뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
현재까지 정공주입층, 정공수송층. 정공차단층, 전자수송층으로 사용되는 물질로는, NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 물질로는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히, 발광 물질 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 도펀트 재료로는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이, 인광 호스트 재료로는 CBP가 사용되고 있다.
그러나, 종래 발광 물질들은 발광 특성 측면에서 양호하나, 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 우수한 성능을 가지는 발광 물질의 개발이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 특개2001-160489
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 상기 화합물을 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
Cy1 및 Cy2는 각각 독립적으로, 하기 화학식 2또는 화학식 3과 결합하여 형성된 축합 고리이고,
L1은 단일결합이거나, C6~C60의 아릴렌기 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서, R1 및 R2 , R2 및 R3 , R3 및 R4 중 하나는 상기 화학식 1과 결합하여 축합 고리를 형성하고, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, N 또는 CR5이며,
상기 화학식 3에서 점선은 상기 화학식 1과 축합이 이루어지는 부위를 의미하고, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, N 또는 CR6이며,
상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로, O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이고, 이때, Ar1은 하기 화학식 4로 표시되며,
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서,
Z1 내지 Z3는 각각 독립적으로 CR7 또는 N이고, 이때, 하나 이상은 N이며,
A는 수소, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴기 및 치환 또는 비치환의 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
L2는 단일결합이거나, C6~C60의 아릴렌기 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
n은 0 내지 3의 정수이며, * 표시는 N과 결합되는 위치를 의미하고,
상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 축합 고리를 형성할 수 있으며,
상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있다. 여기서, Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R8 각각이 복수개의 치환기로 치환될 경우, 각각의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 알킬은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 이의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 알케닐(alkenyl)은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이의 비제한적인 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 알키닐(alkynyl)은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이의 비제한적인 예로는 에타인일(ethynyl), 2-프로파인일(2-propynyl) 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 시클로알킬은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이의 비제한적인 예로는 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine)등이 있다.
본 발명에서 사용되는 헤테로시클로알킬은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O 또는 S와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이의 비제한적인 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 아릴은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이때, 2 이상의 고리는 서로 단순 부착되거나 축합된 형태로 부착될 수 있다. 이의 비제한적인 예로는 페닐, 비페닐, 트리페닐, 터페닐(terphenyl), 나프틸, 플루오레닐, 페난트릴, 안트라세닐, 인데닐 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 헤테로아릴은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기로서, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 질소(N), 산소(O), 황(S) 또는 셀레늄(Se)과 같은 헤테로원자로 치환된다. 이때, 헤테로아릴은 2 이상의 고리가 서로 단순 부착되거나 축합된 형태로 부착될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함할 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 비제한적인 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 알킬옥시는 RO-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 상기 R은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로서, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 이러한 알킬옥시의 비제한적인 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 아릴옥시는 R'O-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 상기 R'는 탄소수 6 내지 60의 아릴이다. 이러한 아릴옥시의 비제한적인 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 알킬실릴은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴을 의미하며, 아릴실릴은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 실릴을 의미하고, 아릴아민은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 축합 고리는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
한편, 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 특징인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
이때. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되며, 바람직하게는 인광 발광층일 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 우수한 내열성, 정공 주입 및 수송능, 발광능 등을 가지고 있어, 이를 정공 주입/수송층 또는 발광층의 인광/형광 호스트, 도판트 등으로 포함하는 유기 전계 발광 소자는 발광성능, 구동전압, 수명, 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있어 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
1. 신규 화합물
본 발명에 따른 신규 화합물은 융합된 인돌 유도체에 특정의 치환기가 결합되어 기본 골격을 이룬 화합물로서, 상기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 넓은 일중항 에너지 준위와 높은 삼중항 에너지 준위를 가지는 융합된 인돌 유도체에 특정의 치환기(R1 내지 R8, Ar1 내지 Ar5)가 도입되어 에너지 준위가 효과적으로 조절되고, 정공 주입능력 및 정공 수송 능력이 극대화되어 유기 전계 발광 소자의 정공주입층, 정공 수송층 재료로 유용하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 연결기가 변환됨에 따라 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있어 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료로도 유용하게 적용할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 인광 특성을 향상시킴과 동시에, 정공 주입/수송 능력, 발광 효율, 구동 전압, 수명 특성 등을 향상시킬 수 있고, 도입되는 치환체의 종류에 따라 전자 수송 능력 등도 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 정공 수송층 재료 및 정공 주입층 재료로 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 적색의 인광 호스트 재료로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 다양한 치환체, 특히 아릴기 및/또는 헤테로아릴기가 도입되어 화합물의 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리 전이온도가 향상되고, 이로 인해 종래의 발광 재료(예를 들어, CBP)보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다. 이와 같이 성능 및 수명 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자는 결과적으로 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Cy1 축합 고리가 결합된 측인
Figure pat00005
는 하기 화학식 5a 내지 화학식 5g로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 5a]
Figure pat00006
[화학식 5b]
Figure pat00007
[화학식 5c]
Figure pat00008
[화학식 5d]
Figure pat00009
[화학식 5e]
Figure pat00010
[화학식 5f]
Figure pat00011
[화학식 5g]
Figure pat00012
상기 화학식 5a 내지 화학식 5g에서, X1, X3, Y1, Y2, A1 내지 A4 및 R1 내지 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Cy2 축합 고리가 결합된 측인
Figure pat00013
는 하기 화학식 6a 내지 화학식 6g로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 6a]
Figure pat00014
[화학식 6b]
Figure pat00015
[화학식 6c]
Figure pat00016
[화학식 6d]
Figure pat00017
[화학식 6e]
Figure pat00018
[화학식 6f]
Figure pat00019
[화학식 6g]
Figure pat00020
상기 화학식 6a 내지 화학식 6g에서, X2, X3, Y1, Y2, A1 내지 A4 및 R1 내지 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
한편, 유기 전계 소자의 성능 및 수명 특성을 고려할 때, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 X1 내지 X3는 모두 N(Ar1)인 것이 바람직하다. 이때, X1 내지 X3가 모두 N(Ar1)임에 따라 Ar1은 복수개로 존재하며, 이러한 복수개의 N(Ar1)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 복수개의 Ar1 중 하나 이상은 상기 화학식 4로 표시되는 것이 바람직하다.
구체적으로, X1 및 X2가 모두 N(Ar1)일 때, 그 중 어느 하나의 N(Ar1)의 Ar1이 상기 화학식 4이거나(화학식 4가 아닌 Ar1은 상기에서 정의된 치환기가 적용됨), N(Ar1) 모두의 Ar1이 상기 화학식 4이고, 이와 동시에 X3가 N(Ar1)일 때, Ar1은 페닐기인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 Y1 및 Y2는 모두 CR5이고, A1 내지 A4는 모두 CR6인 것이 바람직하다. 이때, 복수개의 R5는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 복수개의 R6도 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 L1은 단일결합이거나 페닐렌인 것이 바람직하며, 단일결합인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 C-1 내지 C-100으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
상기 C-1 내지 C-100에서 R1 내지 R6 및 Ar1은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같으며, 복수개의 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 복수개의 R6도 서로 동일하거나 상이하다. 이때, 복수개의 Ar1 중 하나 이상은 상기 화학식 4로 표시되는 화합물이다. 또한, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기 C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, 인접한 기와 축합 고리를 형성할 수 있고, n 및 m은 각각 1 내지 5의 정수이다.
여기서, Ra 및 Rb는 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 4로 표시되는 Ar1을 하나 이상 포함하는데, 이때, 화학식 4의
Figure pat00025
는 하나 이상의 질소(N)를 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 화학식 4에서 Z1 내지 Z3는 두 개 이상의 질소(N)를 포함하는 것이 바람직하고, 모두 질소(N)인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 화학식 4에서 L2는 단일결합이거나, C6~C60의 아릴렌기 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기인데, 그 중에서도 단일결합이거나 페닐렌인 것이 바람직하다.
본 발명의 R1 내지 R8는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는데, 그 중에서도 수소, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 수소 또는 페닐기인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R8은 하기 S1 내지 S200으로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예(1 내지 154)를 하기와 같이 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 합성예에 의해 다양하게 합성될 수 있다.
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
2. 유기 전계 발광 소자
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극(anode), 음극(cathode) 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 1층 이상의 유기물층으로는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등이 있는데, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 발광층일 수 있으며, 보다 바람직하게는 발광층 또는 정공 수송층일 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 기판, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 1층 이상(구체적으로, 발광층, 정공수송층 및/또는 전자수송층)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당업계에 공지된 재료 및 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판으로는 실리콘 웨이퍼, 석영 또는 유리판, 금속판, 플라스틱 필름이나 시트 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또, 양극 물질로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 또는 카본블랙 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층도 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 공지된 물질이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[화학식 4로 표시되는 화합물( 인덴 유도체) 합성]
<Scheme 1>
Figure pat00032
<Scheme 2>
Figure pat00033
상기 Scheme 1 및 2에서 Ar 및 Ar'는 C6~C60의 아릴기이고, X는 할로겐기이다.
[ 준비예 1] 9- phenyl -9H,9'H-3,3'- bicarbazole 의 합성
Figure pat00034
3-Bromocarbazole 20 g (81.3 mmol)과 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 33 g (89.4 mmol)에 dioxane 500 mL와 정제수 250 mL를 가하였다. Pd(PPh3)4 4.7 g (4.1 mmol), K2CO3 34 g (244 mmol)을 첨가 후 120℃에서 5시간 가열환류하였다.
상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 20.6 g (수율 62%)을 얻었다.
[ 준비예 2] 7- chloro -3- phenyl -3,10- dihydropyrrolo [3,2-a]carbazole의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00035
5-bromo-1H-indole 25 g (128 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 48.58 g (0.191 mmol), Pd(dppf)Cl2 5.2 g (6.4 mmol), KOAc 37.55 g (383 mmol) 및 dioxane 500 mL를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 가열환류하였다.
상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 22.32 g (수율 72%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 6.45 (d, 1H), 7.27 (d, 1H), 7.42 (d, 1H), 7.52 (d, 1H), 7.95 (s, 1H), 8.21 (s, 1H)
<단계 2> 5-(5- chloro -2- nitrophenyl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00036
상기 <단계 1>에서 얻은 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 22 g (90.5 mmol)과 4-chloro-2-iodo-1-nitrobenzene 28.2 g (100 mmol)에 dioxane 500 mL와 정제수 250 mL를 가하였다. Pd(PPh3)4 5.2 g (4.5 mmol), K2CO3 38 g (271 mmol)을 첨가 후 120℃에서 12시간 가열환류하였다. 상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 19.7 g (수율 80%)을 얻었다.
<단계 3> 5-(5- chloro -2- nitrophenyl )-1- phenyl -1H- indole 의 합성
Figure pat00037
상기 <단계 2>에서 얻은 5-(5-chloro-2-nitrophenyl)-1H-indole 19 g (69.7 mmol)과 iodobenzene 28.4 g (139 mmol)에 nitrobenzene 250 mL를 가하였다. Cu powder 2.2 g (34.8 mmmol), K2CO3 28.9 g (209 mmmol)을 첨가 후 210℃에서 16시간 가열환류하였다. 반응 종결 후 nitrobenzene을 제거하고 CH2Cl2로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 18.2 g (수율 75%)을 얻었다.
<단계 4> 7- chloro -3- phenyl -3,10- dihydropyrrolo [3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00038
상기 <단계 3>에서 얻은 5-(5-chloro-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 18 g (51.6 mmol), triphenylphosphine 33.8 g (129 mmol)에 1,2-dichlorobenzene 250 mL를 가하고 190℃에서 16시간 동안 가열환류하였다. 반응 종료 후 1,2-dichlorobenzene를 제거하고 CH2Cl2로 유기층을 분리하고 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 10.0 g (수율 61%)을 얻었다.
[ 준비예 3] 7- chloro -3,10- diphenyl -3,10- dihydropyrrolo [3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00039
5-(5-chloro-2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 7-chloro-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole를 사용하는 것을 제외하고는 준비예 2의 <단계 3>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9.2 g (수율 74%)을 얻었다.
[ 준비예 4] 3- phenyl -7-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl )-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00040
5-bromo-1H-indole 대신 7-chloro-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole를 사용하는 것을 제외하고는 준비예 2의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9.7 g (수율 75%)을 얻었다.
[ 준비예 5] 3,10- diphenyl -7-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2-yl)-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00041
5-bromo-1H-indole 대신 7-chloro-3,10-diphenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole를 사용하는 것을 제외하고는 준비예 2의 <단계 1>과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 11.7 g (수율 63%)을 얻었다.
[ 준비예 6] 3,3',10- triphenyl -3,3',10,10'- tetrahydro -7,7'- bipyrrolo [3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00042
준비예 2의 7-chloro-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 8.5 g (26.8 mmol)과 준비예 5의 3,10-diphenyl-7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 13.0 g (26.8 mmol)에 toluene 300 mL를 가하였다. Pd(OAc)2 0.3 g (1.3 mmol), X-Phos 1.3 g (2.7 mmol), Cs2CO3 17.5 g (53.7 mmol)을 첨가 후 120℃에서 12시간 가열환류하였다. 상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 8.5 g (수율 42%)을 얻었다.
[ 준비예 7] 3- phenyl -7-(9- phenyl -9H- carbazol -3- yl )-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00043
3,10-diphenyl-7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole를 사용하는 것을 제외하고는 [준비예 6]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.0 g (수율 40%)을 얻었다.
[ 준비예 8] 10-(9H- carbazol -3- yl )-3- phenyl -3,10- dihydropyrrolo [3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00044
7-chloro-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 3-bromo-9H-carbazole를 사용하는 것을 제외하고는 [준비예 6]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 13.0 g (수율 55%)을 얻었다.
[ 합성예 1] 화합물 4의 합성
Figure pat00045
2-Bromo-8-phenyl-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 6.3 g (23 mmol)과 준비예 1의 9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 9.4 g (23 mmol) 에 1,4-dioxane 126 mL를 가하였다. Pd2(dba)3 (1.05 g, 5 mol%), K2CO3 (9.41 g, 69 mmol), BINAP (0.72 g, 5 mol%) 첨가 후 12시간 환류교반 하였다.
상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 5.5 g (수율 40%)을 얻었다.
[ 합성예 2] 화합물 11의 합성
Figure pat00046
2-Bromo-8-phenyl-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 대신 2-bromo-8-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.4 g (수율 52%)을 얻었다.
[ 합성예 3] 화합물 26의 합성
Figure pat00047
8-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-(4-chlorophenyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 10 g (26.2 mmol)와 준비예 1의 9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 11.8 g (28.8 mmol)에 toluene 200 mL를 가하였다. Pd(OAc)2 0.29 g (1.3 mmol), P(t-Bu)3 0.25 g (1.3 mmol), NaOt-Bu 7.5 g (78.6 mmol)을 첨가 후 120℃에서 3시간 가열환류하였다.
상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 10.9 g (수율 55%)을 얻었다.
[ 합성예 4] 화합물 54의 합성
Figure pat00048
8-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-(4-chlorophenyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 대신 2-(3-chlorophenyl)-8-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-yl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 3]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 5.7 g (수율 38%)을 얻었다.
[ 합성예 5] 화합물 74의 합성
Figure pat00049
2-bromo-8-(naphthalen-1-yl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 12 g (37 mmol)과 준비예 6의 3,3',10-triphenyl-3,3',10,10'-tetrahydro-7,7'-bipyrrolo[3,2-a]carbazole 26 g (40.7 mmol)에 dioxane 250 mL를 가하였다. . Pd2(dba)3 1.8 g (1.9 mmol), BINAP 1.2 g (1.9 mmol), Cs2CO3 24.1 g (74 mmol)을 첨가 후 120℃에서 24시간 가열환류하였다.
상온으로 온도를 냉각하고 반응액에 염화암모늄 수용액 500 mL로 반응을 종결시켰다. 혼합액을 E.A 500 mL로 추출한 후, 증류수로 세척하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 건조하고, 감압증류하고 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 10.4 g (수율 32%)을 얻었다.
[ 합성예 6] 화합물 99의 합성
Figure pat00050

8-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-(4-chlorophenyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 대신 2-(4-chlorophenyl)-8-(4-phenylnaphthalen-1-yl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine과 9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 대신 3,3',10-triphenyl-3,3',10,10'-tetrahydro-7,7'-bipyrrolo[3,2-a]carbazole을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 3]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 6.3 g (수율 33%)을 얻었다.
[ 합성예 7] 화합물 129의 합성
Figure pat00051
9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 대신 준비예 7의 3-phenyl-7-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 10.4 g (수율 44%)을 얻었다.
[ 합성예 8] 화합물 130의 합성
Figure pat00052
9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 대신 준비예 8의 10-(9H-carbazol-3-yl)-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 7.4 g (수율 45%)을 얻었다.
[ 합성예 9] 화합물 146의 합성
Figure pat00053
8-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-(4-chlorophenyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine 대신 2-(4-chlorophenyl)-8-phenyl-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyridine과 9-phenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole 대신 3-phenyl-7-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole을 사용한 것을 제외하고는 [합성예 3]와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 13.2 g (수율 60%)을 얻었다.
[ 실시예 1 내지 9] 적색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예에서 합성한 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 적색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/합성예 1 내지 합성예 9의 화합물 + 10 % (piq)2Ir(acac) (300nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[ 비교예 ]
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 상기 합성예 1의 화합물 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 적색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예에서 사용된 m-MTDATA, TCTA, (piq)2Ir(acac), BCP및 CBP의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00054
_
Figure pat00055

[ 평가예 ]
실시예 1 내지 9 및 비교예에서 제작한 각각의 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
평가예 호스트 구동전압(V) 전류효율(cd/A)
실시예 1 화합물 4 4.60 13.0
실시예 2 화합물 11 4.70 12.7
실시예 3 화합물 26 4.60 12.5
실시예 4 화합물 54 4.55 13.3
실시예 5 화합물 74 4.60 13.8
실시예 6 화합물 99 4.65 13.0
실시예 7 화합물 129 4.65 13.6
실시예 8 화합물 130 4.50 12.9
실시예 9 화합물 146 4.65 13.1
비교예 CBP 5.25 8.2
상기 표1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 발광층에 사용한 적색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 9)는 종래의 CBP를 발광층에 사용한 적색 유기 전계 발광 소자(비교예)에 비해 구동전압 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00056

    상기 화학식 1에서,
    Cy1 및 Cy2는 각각 독립적으로, 하기 화학식 2또는 화학식 3과 결합하여 형성된 축합 고리이고,
    L1은 단일결합이거나, C6~C60의 아릴렌기 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
    [화학식 2]
    Figure pat00057

    [화학식 3]
    Figure pat00058

    상기 화학식 2에서, R1 및 R2 , R2 및 R3 , R3 및 R4 중 하나는 상기 화학식 1과 결합하여 축합 고리를 형성하고, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, N 또는 CR5이며,
    상기 화학식 3에서 점선은 상기 화학식 1과 축합이 이루어지는 부위를 의미하고, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, N 또는 CR6이며,
    상기 X1 내지 X3는 각각 독립적으로, O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이고, 이때, Ar1은 하기 화학식 4로 표시되며,
    [화학식 4]
    Figure pat00059

    상기 화학식 4에서,
    Z1 내지 Z3는 각각 독립적으로 CR7 또는 N이고, 이때, 하나 이상은 N이며
    A는 수소, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴기 및 치환 또는 비치환의 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    L2는 단일결합이거나, C6~C60의 아릴렌기 또는 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
    n은 0 내지 3의 정수이며,
    상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3 ~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 축합 고리를 형성할 수 있으며,
    상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의
    Figure pat00060
    는 하기 화학식 5a 내지 화학식 5g로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 5a]
    Figure pat00061

    [화학식 5b]
    Figure pat00062

    [화학식 5c]
    Figure pat00063

    [화학식 5d]
    Figure pat00064

    [화학식 5e]
    Figure pat00065

    [화학식 5f]
    Figure pat00066

    [화학식 5g]
    Figure pat00067

    상기 화학식 5a 내지 화학식 5g에서, X1, X3, Y1, Y2, A1 내지 A4 및 R1 내지 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의
    Figure pat00068
    는 하기 화학식 6a 내지 화학식6g로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 6a]
    Figure pat00069

    [화학식 6b]
    Figure pat00070

    [화학식 6c]
    Figure pat00071

    [화학식 6d]
    Figure pat00072

    [화학식 6e]
    Figure pat00073

    [화학식 6f]
    Figure pat00074

    [화학식 6g]
    Figure pat00075

    상기 화학식 6a 내지 화학식 6g 에서, X2, X3, Y1, Y2, A1 내지 A4 및 R1 내지 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 X1 내지 X3는 모두 N(Ar1)이며, 복수개의 Ar1은 서로 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 C-1 내지 C-100으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure pat00076

    Figure pat00077


    Figure pat00079

    상기 C-1 내지 C-100 에서,
    R1 내지 R6 및 Ar1은 제1항에서 정의한 바와 같으며, 복수개의 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 복수개의 R6도 서로 동일하거나 상이하며,
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 축합 고리를 형성할 수 있으며,
    n 및 m 은 각각 1 내지 5의 정수이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 4의 Z1 내지 Z3는 모두 N인 것을 특징으로 하는 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 4의 L2는 단일결합이거나 페닐렌인 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 인광발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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