KR20160076367A

KR20160076367A - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자

Info

Publication number: KR20160076367A
Application number: KR1020140186483A
Authority: KR
Inventors: 최태진; 박찬혁
Original assignee: 주식회사 두산
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-30
Also published as: KR102263845B1; KR102263845B9

Abstract

본 발명은 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수한 신규 디벤조[b,e][1,4]디옥신계 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층의 재료로서 포함하여 구동 전압이 낮고, 발광 효율 및 수명 특성 등이 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}

1950년대 베르나소스(Bernanose)의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계발광(electroluminescent, EL) 소자(이하, 간단히 '유기 EL 소자'로 칭함)에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층(NPB)과 발광층(Alq3)으로 구성된 2층 적층구조의 유기 EL소자가 제안되었다.

이후, 유기 EL 소자는 상용화를 위해 필요한 고효율, 장수명 특성을 구현하기 위해 소자 내에 정공 주입 및 수송을 담당하는 유기층과 전자주입 및 수송을 담당하는 유기층, 정공과 전자의 결합에 의해 전계 발광이 일어나도록 유도하는 유기층 등과 같이 각각의 특징적이고, 세분화된 기능을 부여한 다층적층구조의 형태가 제안되었다.

유기 EL 소자는 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 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 상기 유기물층에 포함되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.

전자와 정공의 재결합에 의해 형성되는 엑시톤의 전자 스핀은 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 각각 25% 및 75%의 비율로 생성된다. 이때, 유기 EL 소자는 형성된 엑시톤의 전자 스핀 종류에 따라 일중항 엑시톤이 발광에 기여하는 형광 EL소자와 삼중항 엑시톤이 발광에 기여하는 인광 EL소자로 구분할 수 있다.

일중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 형광 EL 소자는 생성 비율에 따라 이론적으로 내부 양자 효율이 25%를 넘을 수 없으며, 외부 양자 효율은 5%가 한계로 받아들여 지고 있다.

삼중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 인광 EL 소자는 Ir, Pt와 같은 전이금속 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 인광 도펀트로 사용할 경우, 형광에 비해 최고 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 인광 EL 소자는 이론적으로 발광효율 면에서 형광보다 높은 효율을 나타낸다. 그러나, 녹색, 적색 인광 소자와 달리, 청색 인광 소자는 진청색의 색순도 및 고효율의 인광 도펀트 및 넓은 에너지 갭의 호스트에 대한 개발 수준이 미비하여, 상용화되지 못하고 있고, 대신 청색 형광 소자가 제품에 사용되고 있다.

다층 적층 구조의 도입으로 인해 유기 EL 소자의 성능이 상용화 특성까지 향상됨에 따라, 1997년 차량용 라디오 디스플레이 제품을 시작으로 휴대용 정보표시기기 및 TV용 디스플레이 소자로까지 그 적용 범위를 확대시키려 하고 있다.

또한, 최근 디스플레이의 대형화 및 고해상도화 추세에 따라 고효율 및 장수명을 갖는 유기 EL 소자의 개발이 요구되고 있다. 특히, 디스플레이의 고해상도는 동일 면적에서 더 많은 화소가 형성될 때 구현될 수 있다. 이러한 고해상도화로 인해 유기 EL 화소의 발광 면적이 감소되어, 결국 수명을 단축시키게 되었고, 이는 유기 EL 소자가 극복해야 할 가장 중요한 기술적 과제가 되었다.

그러나, 종래의 유기 EL 소자의 재료들은 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 떨어지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있으며, 발광 특성 측면에서도 개선이 필요하다.

본 발명의 일 목적은 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수하여 발광층 재료, 정공 수송층 재료, 발광 보조층 재료 또는 전자 수송 보조층 재료 등으로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R₁과 R₂, R₂와 R₃, R₃와 R₄, R₄와 R₅, R₅와 R₆, R₆과 R₇, R₇과 R₈ 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,

점선은 상기 화학식 1과 축합이 이루어지는 부분이며;

X₁ 내지 X₂는 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기 또는 C₆~C₆₀의 아릴기이며;

X₃는 N(Ar₁), O, S, C(Ar₂)(Ar₃) 및 Si(Ar₄)(Ar₅)로 이루어진 군에서 선택되며;

Y₁ 내지 Y₈은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이고, 바람직하게는 상기 Y₁ 내지 Y₈ 모두가 C(R₉)이며, 복수 개의 C(R₉)는 서로 동일하거나 상이하고;

상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않는 R₁내지 R₈과 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 R₉, R′및 R″은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

Ar₁내지 Ar₅는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

상기 R₁내지 R₉, R′, R″및 Ar₁내지 Ar₅의 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₃~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 2에서 Y₁과 Y₂, Y₂와 Y₃, Y₃와 Y₄ 중 적어도 하나는 하기 화학식 4로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;

[화학식 4]

상기 화학식 4에서,

점선은 상기 화학식 2와 축합이 이루어지는 부분이고;

Y₉ 내지 Y₁₂는 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이고, 바람직하게는 Y₉ 내지 Y₁₂ 모두가 C(R₉)이며, 복수 개의 C(R₉)는 서로 동일하거나 상이하고;

X₃, R₉,R′ 및 R″각각은 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 정의된 바와 같다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 3에서 Y₅와 Y₆, Y₆과 Y₇, Y₇과 Y₈ 중 적어도 하나는 하기 화학식 5로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;

[화학식 5]

상기 화학식 5에서,

점선은 상기 화학식 3과 축합이 이루어지는 부분이고;

Y₁₃ 내지 Y₁₆은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이고, 바람직하게는 Y₁₃ 내지 Y₁₆ 모두가 C(R₉)이며, 복수 개의 C(R₉)는 서로 동일하거나 상이하고;

X₁, X₂, R₉,R′ 및 R″각각은 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 정의된 바와 같다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 내지 화학식 31 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 한다.

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

[화학식 28]

[화학식 29]

[화학식 30]

[화학식 31]

상기 화학식 6 내지 화학식 31에서, X₁ 내지 X₂, Y₁ 내지 Y₁₆ 및 R₁ 내지 R₉ 각각은 상기 화학식 1 내지 화학식 5에서 정의된 바와 같으나,

바람직하게는, 상기 X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 메틸 또는 페닐이고;

상기 Y₁ 내지 Y₄는 모두 C(R₉)이고, 복수 개의 C(R₉)은 서로 동일하거나 상이하며;

상기 R₉는 수소, 중수소(D), C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈와, R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 32로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 32]

상기 화학식 32에서,

*는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나에 결합되는 부분을 의미하고;

L₁은 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

R_a 및 R_b는 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

상기 L₁의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, R_a 및 R_b의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈와,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 33으로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 33]

상기 화학식 33에서,

L₂는 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

Z₁ 내지 Z₅는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R₁₁)이되, 상기 Z₁ 내지 Z₅ 중에서 적어도 하나는 N이며;

R₁₁이 복수 개인 경우 ?들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₁은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

상기 L₂의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈ 와R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 A-1 내지 A-15로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

상기 화학식 A-1 내지 A-15에서,

n은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n이 0인 경우, 수소가 치환기 R₂₁로 치환되지 않는 것을 의미하며, 상기 n이 1 내지 4의 정수인 경우, R₂₁은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;

상기 R₂₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며;

*, L₂ 및 R₁₁ 각각은 상기 화학식 33에서 정의된 바와 같다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈와R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 34로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 34]

상기 화학식 34에서,

L₃는 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;

Z₆ 및 Z₇은 각각 독립적으로 단일결합, O, S 및 N(R₁₂)로 이루어진 군에서 선택되나, Z₆ 및 Z₇ 모두가 단일결합은 아니며;

R₁₂가 복수 개인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₂는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,

상기 L₃의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₂의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.

또한, 본 발명은 (i) 양극, (ii) 음극 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 상기한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하고,

상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광보조층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층 및 전자 수송층을 포함하고,

상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자 수송 보조층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하고,

상기 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 수송층인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 “알킬”은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서“알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “아릴”은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “헤테로아릴”은 핵원자수 5 내지 60개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 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 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “아릴옥시”는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 6 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “알킬옥시”는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “아릴아민”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.

본 발명에서 “시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “헤테로시클로알킬”은 핵원자수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 “알킬실릴”은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, “아릴실릴”은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.

본 발명에서 “축합고리”는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.

본 발명에서 제공하는 화합물은 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수하기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 유용하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 화합물을 유기물층에 포함하는 유기 전계 발광 소자는 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명의 특성을 가져, 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

1. 신규 유기 화합물

본 발명은 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수한 신규 디벤조[b,e][1,4]디옥신계 화합물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 신규 유기 화합물은 디벤조[b,e][1,4]디옥신에 인덴 모이어티(indene moiety) 등이 축합되어 기본 골격을 이루고, 이러한 기본 골격에 다양한 치환기가 결합되거나 축합되어 이루어진 구조를 갖는다.

바람직하게는, 본 발명의 신규 유기 화합물은 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,

점선은 상기 화학식 1과 축합이 이루어지는 부분이고;

X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기 또는 C₆~C₆₀의 아릴기이며;

Y₁ 내지 Y₈은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이며;

상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지않는 R₁내지 R₈과, 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 R₉, R′및 R″은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

Ar₁내지 Ar₅는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

상기 R₁내지 R₉, R′, R″및 Ar₁내지 Ar₅의 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₃~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

일반적으로 유기 전계 발광 소자에 포함되는 유기물층 중에서 인광 발광층은 색순도의 증가와 발광 효율을 증가시키기 위해 호스트 및 도펀트를 포함한다. 이때, 상기 호스트는 삼중항 에너지 갭이 도펀트보다 높아야 한다. 즉, 도펀트로부터 효과적으로 인광 발광을 제공하기 위해서는 호스트의 가장 낮은 여기 상태의 에너지가 도펀트의 가장 낮은 방출 상태의 에너지보다 높아야 한다.

그런데, 본 발명에서 제공하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 경우, 디벤조[b,e][1,4]디옥의 구조 부분이 넓은 일중항 에너지 준위와 높은 삼중항 에너지 준위를 갖는다. 더 나아가 이러한 디벤조[b,e][1,4]디옥신에 축합된 인덴 모이어티 등에 특정의 치환기가 도입됨으로써, 상기 화학식 1의 화합물이 발광층의 호스트로 적용될 경우, 도펀트보다 높은 에너지 준위를 나타낼 수 있다.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기한 바와 같이 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 인접하는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 확산(이동)되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물을 이용하여 정공 수송층과 발광층 사이에 유기물층(이하, '발광 보조층' 이라 함)을 형성하거나 또는 발광층과 전자 수송층 사이에 유기물층(이하, '전자 수송 보조층' 이라 함)을 형성할 경우, 상기 화합물에 의해 엑시톤의 확산이 방지되기 때문에, 상기 발광 보조층이나 전자 수송 보조층을 포함하지 않은 종래 유기 전계 발광 소자와 달리, 실질적으로 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있다.

더욱이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 기본 골격에 도입되는 치환기에 따라 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨이 조절될 수 있어, 넓은 밴드갭 및 높은 캐리어 수송성을 가질 수 있다.

게다가, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 큰 전자 주게기(electron donating group, EDG)가 결합될 경우, 정공 수송층 재료로 용이하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 기본 골격에 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(electron withdrawing group, EWG)가 결합될 경우, 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 가져 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 기본 골격에 다양한 치환기, 특히 아릴기 및/또는 헤테로아릴기가 도입됨으로써, 화합물의 분자량이 유의적으로 증대되고, 따라서 유리 전이온도가 향상되어 종래의 유기물층 재료(예를 들어, CBP)보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기물층의 결정화 억제에도 효과가 있다.

이렇듯, 본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 전자 수송층/주입층 재료, 정공 수송층/주입층 재료, 발광 보조층 재료, 수명 개선층 재료로 적용할 경우, 유기 전계 발광 소자의 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 결과적으로 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 넓은 밴드갭과 발광 특성 및 열적 안정성을 고려했을 때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 있어서, 상기 Y₁ 내지 Y₈ 모두가 C(R₉)인 것이 바람직하며, 복수 개의 C(R₉)은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 2에서 Y₁과 Y₂, Y₂와 Y₃, Y₃와 Y₄ 중 적어도 하나는 하기 화학식 4로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;

[화학식 4]

상기 화학식 4에서,

점선은 상기 화학식 2와 축합이 이루어지는 부분이고;

Y₉ 내지 Y₁₂는 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이고, 바람직하게는 Y₉ 내지 Y₁₂ 모두 C(R₉)이며, 복수 개의 C(R₉)은 서로 동일하거나 상이하고;

X₃, R₉,R′ 및 R″ 각각은 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 정의된 바와 같다.

[화학식 5]

상기 화학식 5에서,

점선은 상기 화학식 3과 축합이 이루어지는 부분이고;

Y₁₃ 내지 Y₁₆은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이고, 바람직하게는 Y₁₃ 내지 Y₁₆ 모두 C(R₉)이며, 복수 개의 C(R₉)는 서로 동일하거나 상이하고;

X₁ 내지 X₂, R₉,R′ 및 R″ 각각은 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 정의된 바와 같다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 또는 화학식 7로 표시될 수 있다.

[화학식 6]

[화학식 7]

상기 화학식 6 및 화학식 7에서,

X₁ 내지 X₂, Y₁ 내지 Y₄ 및 R₁내지 R₈은 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의된 바와 같으나,

바람직하게는, 상기 X₁ 내지 X₂는 각각 독립적으로 메틸 또는 페닐이고;

상기 R₉는 수소, 중수소(D), C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 31 중 어느 하나로 표시될 수 있다.

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

[화학식 28]

[화학식 29]

[화학식 30]

[화학식 31]

상기 화학식 8 내지 화학식 31에서, X₁ 내지 X₂, Y₁ 내지 Y₁₆ 및 R₁ 내지 R₉ 각각은 상기 화학식 1 내지 화학식 5에서 정의된 바와 같으나,

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈와,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나, 보다 바람직하게는 Ar₁ 및 R₉ 중 적어도 하나는 하기 화학식 32로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 32]

상기 화학식 32에서,

L₁은 단일결합(직접 결합), C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기(예컨대, R_a, R_b)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,

R_a 및 R_b는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기(예컨대, L₁)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,

상기 L₁의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, R_a 및 R_b의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈와,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나, 보다 바람직하게는 Ar₁ 및 R₉ 중 적어도 하나는 하기 화학식 33으로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 33]

상기 화학식 33에서,

L₂는 단일결합(직접결합), C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고;

Z₁ 내지 Z₅는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N 또는 C(R₁₁)이되, 상기 Z₁ 내지 Z₅ 중에서 적어도 하나는 N이며;

R₁₁이 복수 개인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₁은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

상기 L₂의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합을 형성하지 않은 R₁내지 R₈ 와R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나, 보다 바람직하게는 Ar₁내지 Ar₅및 R₉ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-15로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

상기 화학식 A-1 내지 화학식 A-15에서,

L₂는 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;

R₁₁이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₁은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;

n은 0 내지 4의 정수로, 상기 n이 0이면 수소가 치환기 R₂₁로 치환되지 않는 것을 의미하며, 상기 n이 1 내지 4의 정수이면, R₂₁은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

상기 L₂의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₂₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 한 구체예에 따르면, 상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않은 R₁내지 R₈와,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 34로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 한다.

[화학식 34]

상기 화학식 34에서,

L₃는 단일결합(직접결합), C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;

Z₆ 및 Z₇은 각각 독립적으로 단일결합, O, S 및 N(R₁₂)으로 이루어진 군으로부터 선택되나, 상기 Z₆ 및 Z₇ 모두가 단일결합은 아니며;

R₁₂가 복수 개인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₂는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;

상기 L₃의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₂의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 예시된 화합물들로 나타낼 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은 일반적인 합성방법에 따라 합성될 수 있다(Chem. Rev., 60:313 (1960); J. Chem. SOC. 4482 (1955); Chem. Rev. 95: 2457 (1995) 등 참조). 본 발명의 화합물에 대한 상세한 합성 과정은 후술하는 합성예에서 구체적으로 기술하도록 한다.

2. 유기 전계 발광 소자

한편, 본 발명의 다른 측면은 상기한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 (i) 양극(anode), (ii) 음극(cathode) 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 단독 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은 발광층 또는 정공 수송층일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 발광층에 포함될 경우, 유기 전계 발광 소자의 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 소자 수명을 매우 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트, 형광 호스트 또는 도펀트 재료일 수 있으며, 바람직하게는 발광층의 인광 호스트일 수 있다.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은발광 보조층일 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 유기 전계 발광 소자의 발광 보조층 물질에 포함되는 경우, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광 효율 및 전력 효율), 수명 및 휘도는 보다 향상시키고, 구동 전압은 더욱 낮출 수 있다.

본 발명의 또 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은전자 수송 보조층일 수 있다. 특히 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 유기 전계 발광 소자의 전자수송보조층에 포함되는 경우, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광 효율 및 전력 효율), 수명 및 휘도는 보다 향상시키고, 구동 전압은 더욱 낯출 수 있다.

이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 기판 위에, 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.

일례에 따르면, 상기 유기 전계 발광 소자는 기판 위에, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있고, 필요에 따라서는, 상기 정공 수송층과 발광층 사이에는 발광 보조층이 삽입될 수 있으며 또, 상기 전자 수송층 위에는 전자 주입층이 위치할 수도 있다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나로, 예컨대, 발광층 또는 발광 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 유기물층 및 전극을 형성함으로써 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, 이들에 한정되지는 않는다.

본 발명에서 유기 전계 발광 소자의 제조 시 사용 가능한 기판의 예로는 실리콘 웨이퍼, 석영 또는 유리판, 금속판, 플라스틱 필름이나 시트 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

또한, 양극 물질의 예로는 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 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 음극 물질의 예로는 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층으로 사용되는 물질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 통상의 물질이라면 제한없이 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[준비예 1] 화합물 Inv1 및 Inv2의 합성

<단계 1> 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란의 합성

2-브로모디벤조[b,e][1,4]디옥신 (100g, 0.38mol), 비스(피나콜라토)디보론 (115.8g, 0.46mol), Pd(dppf)Cl₂ (31g, 0.038mol) 및 KOAc(111.9g, 1.14mol)을 플라스크에 넣은 다음, 여기에 1,4-디옥산 (2L)를 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (73g, 수율 62%)을 얻었다.

<단계 2> 메틸 5-클로로-2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)벤조에이트의 합성

상기 <단계 1>에서 얻은 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (24g, 76.88mmol), 메틸 2-브로모-5-클로로벤조에이트 (21.1g, 84.57mmol) 및 Pd(PPh₃)₄ (0.89g, 0.769mmol)을 플라스크에 넣고 질소 분위기 THF 257mL에 용해 시킨 후 K₂CO₃17g (115.3mmol)을 녹인 수용액 128ml를 첨가 시킨 후 8시간 동안 70℃에서 환류 교반 하였다. 반응 종료 후 에틸아세테이트로 추출 한 후 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 메틸 5-클로로-2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)벤조에이트를 24.7g(수율 91%)을 수득하였다.

<단계 3> 화합물 Inv1, 및 Inv2의 합성

진공 하에서 가열 건조한 3구 둥근 바닥 플라스크에 질소 분위기 하에서 상기 <단계 2>에서 얻은 메틸 5-클로로-2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)벤조에이트 22.9g(64.95mmol)을 넣고 THF 325mL를 가하여 용해시킨 후 -10℃로 냉각 및 교반 하였다.여기에 3.0M CH₃MgBr 54mL(in Ether, 162.4mmol) 을 30분간 천천히 가한다. 반응액을 상온으로 승온하고 질소 분위기 하에 12시간 교반 하였다. 반응액을 0℃로 냉각한 후 여기에 NH₄Cl(10.4g, 194.85mmol)을 증류수 100mL에 녹인 수용액을 천천히 가한다. 반응액을 증류수와 에테르로 추출하고 유기층 용액을 Na₂SO₄로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 건조된 잔사를 3구 둥근 바닥플라스크에 넣은 후 질소분위기 하에서 CH₂Cl₂ 325mL를 가하여 용해시킨 후 0℃로 냉각 및 교반 하였다. 여기에 보론 트리플루오라이드 디에틸 에테레이트 (4mL, 32.5mmol)을 10분간 천천히 가하고 실온으로 승온한 후 12시간 동안 교반한다. 반응이 종료되면 중탄산나트륨 수용액을 0℃에서 천천히 가한후 30분간 교반한다. 반응액을 디클로로메탄/증류수로 추출한 추출액을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv1(11.7g, 수율 65 %), 및 화합물 Inv2 (10 g, 수율 30 %)를 21.7g(수율 65%)을 수득 하였다.

[준비예 2] 화합물 Inv3, 및 Inv4의 합성

2-브로모벤조[b,e][1,4]디옥신 (100g, 0.38mol), 비스(피나콜라토)디보론 (115.8g, 0.46mol), Pd(dppf)Cl₂ (31g, 0.038mol) 및, KOAc(111.9g, 1.14mol)을 플라스크에 넣은 다음, 여기에 1,4-dioxane (2L)를 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (73g, 수율 62%)을 얻었다.

<단계 2> 2-(5-클로로-2-니트로페닐)디벤조[b,e][1,4]디옥신의 합성

상기 <단계 1>에서 얻은 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (73g, 0.235mol), 2-브로모-4-클로로-1-니트로벤젠 (67g, 0.282mol) 및 Pd(PPh₃)₄ (13.5g, 0.011mol)을 플라스크에 넣고, 여기에 2M Na₂CO₃ 포화 수용액 (352㎖)과 1,4-dioxane (2L)을 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(5-클로로-2-니트로페닐)디벤조 [b,e][1,4]디옥신 (72g, 수율 91%)을 얻었다.

<단계 3> 화합물 Inv3 및 Inv4의 합성

질소 기류 하에서 상기 <단계 2>에서 2-(5-클로로-2-니트로페닐)디벤조[b,e][1,4]디옥신 (72g, 0.212mol), 트리페닐포스핀 (67g, 0.255mol), 및 1,2-디클로로벤젠 (1L)을 혼합한 후, 12시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 1,2-디클로로벤젠을 제거하고 디클로로메탄으로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv3(35g, 수율 53 %), 및 화합물 Inv4 (23 g, 수율 35 %)을 획득하였다.

[준비예 3] 화합물 Inv5, 및 Inv6의 합성

<단계 1> 2-(11,11-디메틸-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신-9-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란의 합성

Inv1 (127g, 0.38mol), 비스(피나콜라토)디보론 (115.8g, 0.46mol), Pd(dppf)Cl₂ (31g, 0.038mol) 및, KOAc(111.9g, 1.14mol)을 플라스크에 넣은 다음, 여기에 1,4-dioxane (2L)를 넣어 녹인 후 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(11,11-디메틸-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신-9-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (100g, 수율 62%)을 얻었다.

<단계 2> 11,11-디메틸-9-(2-니트로페닐)-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신의 합성

상기 <단계 1>에서 얻은 2-(11,11-디메틸-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신-9-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (100g, 0.235mol), 2-브로모-4-클로로-1-니트로벤젠 (67g, 0.282mol) 및 Pd(PPh₃)₄ (13.5g, 0.011mol)을 플라스크에 넣고, 여기에 2M Na₂CO₃ 포화 수용액 (352㎖)과 1,4-dioxane (2L)을 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 11,11-디메틸-9-(2-니트로페닐)-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신 (89g, 수율 91%)을 얻었다.

<단계 3> 화합물 Inv5, 및 Inv6의 합성

질소 기류 하에서 상기 <단계 2>에서 11,11-디메틸-9-(2-니트로페닐)-11H-인데노[2,1-b]디벤조[b,e][1,4]디옥신 (89g, 0.212mol)과 트리페닐포스핀 (67g, 0.255mol), 1,2-디클로로벤젠 (1L)을 혼합한 후, 12시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 1,2-디클로로벤젠을 제거하고 디클로로메탄으로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv5(33g, 수율 40 %), 및 화합물 Inv6 (28.8 g, 수율 35 %)을 획득하였다.

[준비예 4] 화합물 Inv7, 및 Inv8의 합성

<단계 1> 2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸의 합성

lnv3(117g, 0.38mol), 비스(피나콜라토)디보론 (115.8g, 0.46mol), Pd(dppf)Cl₂ (31g, 0.038mol) 및 KOAc(111.9g, 1.14mol)을 플라스크에 넣은 다음, 여기에 1,4-디옥산 (2L)를 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸 (94g, 수율 62%)을 얻었다.

<단계 2> 메틸 2-(5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸-2-일)벤조에이트의 합성

2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸 (30.7g, 76.88mmol), 메틸 2-브로모-5-클로로벤조에이트 (21.1g, 84.57mmol) 및 Pd(PPh₃)₄ (0.89g, 0.769mmol)을 플라스크에 넣고 질소 분위기 THF 300mL에 용해 시킨 후 K₂CO₃17g (115.3mmol)을 녹인 수용액 128ml를 첨가 시킨 후 8시간 동안 70℃에서 환류 교반 하였다. 반응 종료 후 에틸아세테이트로 추출 한 후 얻은 유기층을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 메틸 2-(5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸-2-일)벤조에이트 26.6g(수율 85%)을 수득 하였다.

<단계 3> 화합물 Inv7, 및 Inv8의 합성

진공 하에서 가열 건조한 3구 둥근 바닥 플라스크에 질소 분위기 하에서 methyl 메틸 2-(5H-벤조[5,6][1,4]디옥시노[2,3-b]카바졸-2-일)벤조에이트 26.5g(64.95mmol)을 넣고 THF 325mL를 가하여 용해시킨 후 -10℃로 냉각 및 교반 하였다. 여기에 3.0M CH₃MgBr 54mL(in Ether, 162.4mmol)을 30분간 천천히 가한다. 반응액을 상온으로 승온하고 질소 분위기 하에 12시간 교반 하였다. 반응액을 0℃로 냉각한 후 여기에 NH₄Cl(10.4g, 194.85mmol)을 증류수 100mL에 녹인 수용액을 천천히 가한다. 반응액을 증류수와 Ether로 추출하고 유기층 용액을 Na₂SO₄로 건조, 여과하고 여과액을 감압 농축하였다. 건조된 잔사를 3구 둥근 바닥플라스크에 넣은 후 질소분위기 하에서 CH₂Cl₂ 325mL를 가하여 용해시킨 후 0℃로 냉각 및 교반 하였다. 여기에 보론 트리플루오라이드 디에틸 에테레이트 (4mL, 32.5mmol)을 10분간 천천히 가하고 실온으로 승온한 후 12시간 동안 교반한다. 반응이 종료되면 중탄산나트륨 수용액을 0℃에서 천천히 가한후 30분간 교반한다. 반응액을 디클로로메탄/증류수로 추출한 추출액을 Na₂SO₄로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv7(7.6g, 수율 30 %), 및 화합물 Inv8 (7.6 g, 수율 30 %)을 수득 하였다.

[준비예 5] 화합물 Inv 9, 및 Inv 10의 합성

상기 준비예 1과 동일한 과정을 수행하되, <단계 2>에서 메틸 2-브로모-5-클로로벤조에이트 대신 메틸 2-브로모-4-클로로벤조에이트를 사용하여 화합물 Inv9(11.7g, 수율 35 %), 및 화합물 Inv10 (10 g, 수율 30 %)을 수득 하였다.

[준비예 6] 화합물 Inv 11, 및 Inv 12의 합성

상기 준비예 3과 동일한 과정을 수행하되, <단계 1>에서 Inv 1대신 Inv 9를 사용하여 화합물 Inv 11(33g, 수율 40 %), 및 화합물 Inv 12 (28.8 g, 수율 35 %)을 획득하였다.

[합성예 1] Cpd 1의 합성

준비예 1에서 얻은 Inv 1 (2.6g, 7.70 mmol), (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 (2.8 g, 9.67 mmol), NaOH (1.06g, 26.4 mmol), 및 THF/H₂O (100 ml/50 ml)를 넣고 교반하였다. 이후, 40℃에서 Pd(PPh₃)₄ (5 mol%, 0.51 g)를 넣고, 80℃에서 12시간 동안 교반하였다.

TLC로 반응이 종결되는 것을 확인한 후, 상온으로 식혔다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻어진 유기층을 Na₂SO₄ 로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Cpd 1 3.3g, 수율 80%)을 얻었다. HRMS [M]⁺: 541.204

[합성예 2] Cpd 6의 합성

준비예 1에서 얻은 Inv 1 (2.8g, 8.5 mmol), 9H-3,9'-비카바졸 (3.4 g, 10.2 mmol)을 톨루엔 (85 ㎖)에 녹인 다음, Pd₂(dba)₃ (0.76g, 0.8mmol)을 질소 하에서 투입하였다. 이 후, 여기에 NaOtBu (2.4g, 25mmol)을 넣은 후, (t-Bu)₃P (0.8 ㎖, 0.8mmol)을 상기 반응액에 투입한 다음, 혼합물을 5시간 동안 환류 교반하였다.

TLC로 반응이 종결되는 것을 확인한 후, 상온으로 식혔다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻어진 유기층을 Na₂SO₄ 로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Cpd 6 (4.8g, 수율 80%)을 얻었다. HRMS [M]⁺: 630.231

[합성예 3] Cpd 8의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 (3-(디벤조[b,d]퓨란-2-일)페닐)보론산을 사용하여 화합물 Cpd 8 (수율 85 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 542.188

[합성예 4] Cpd 10의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 (3-(트리페닐렌-2-일)페닐)보론산을 사용하여 화합물 Cpd 10 (수율 87 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 602.225

[합성예 5] Cpd 11의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 (3-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)페닐)보론산을 사용하여 화합물 Cpd 11 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 558.165

[합성예6] Cpd 24의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 2,4-디페닐-6-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용하여 화합물 Cpd 24 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 607.226

[합성예7] Cpd 28의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 2,4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진을 사용하여 화합물 Cpd 28 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 607.226

[합성예8] Cpd 34의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 9-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-9H-카바졸을 사용하여 화합물 Cpd 34 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 696.253

[합성예9] Cpd 36의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 9-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-9H-카바졸을 사용하여 화합물 Cpd 36 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 772.284

[합성예10] Cpd 43의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 9-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-9H-카바졸을 사용하여 화합물 Cpd 43 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 772.284

[합성예 11] Cpd 46의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 46 (수율 85 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 541.204

[합성예 12] Cpd 51의 합성

상기 합성예 2과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 51 (수율 85 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 630.231

[합성예 13] Cpd 55의 합성

상기 합성예 4과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 55 (수율 87 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 602.225

[합성예 14] Cpd 56의 합성

상기 합성예 5과 동일한 과정을 수행하되, (Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 56 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 558.165

[합성예 15] Cpd 73의 합성

상기 합성예 7과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 73 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 607.226

[합성예 16] Cpd 84의 합성

상기 합성예 9과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 84 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 772.284

[합성예 17] Cpd 88의 합성

상기 합성예 10과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 88 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 772.284

[합성예 18] Cpd 91의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 91 (수율 85 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 541.204

[합성예 19] Cpd 96의 합성

상기 합성예 2과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 96 (수율 85 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 630.231

[합성예 20] Cpd 100의 합성

상기 합성예 4과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 100 (수율 87 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 602.225

[합성예 21] Cpd 101의 합성

상기 합성예 5과 동일한 과정을 수행하되, (Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 101 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 558.165

[합성예 22] Cpd 118의 합성

상기 합성예 7과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 118 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 607.226

[합성예 23] Cpd 133의 합성

상기 합성예 10과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 133 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 772.284

[합성예 24] Cpd 137의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-N-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민을 사용하여 화합물 Cpd 137 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 695.282

[합성예 25] Cpd 139의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 N1-([1,1'-비페닐]-4-일)-N4,N4-디페닐-N1-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)벤젠-1,4-디아민을 사용하여 화합물 Cpd 139 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 786.325

[합성예 26] Cpd 140의 합성

상기 합성예 1과 동일한 과정을 수행하되, (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 대신 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민을 사용하여 화합물 Cpd 140 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 735.314

[합성예 24] Cpd 149의 합성

상기 합성예 24과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 149 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 695.282

[합성예 26] Cpd 152의 합성

상기 합성예 26과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv9 를 사용하여 화합물 Cpd 152 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 735.314

[합성예 24] Cpd 161의 합성

상기 합성예 24과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 161 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 695.282

[합성예 26] Cpd 164의 합성

상기 합성예 26과 동일한 과정을 수행하되, Inv1 대신 Inv2 를 사용하여 화합물 Cpd 164 (수율 80 %)을 획득하였다. HRMS [M]⁺: 735.314

[실시예 1] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제조

합성예 24에서 합성된 화합물 Cpd137을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화 정제를 한 후, 하기와 같이 녹색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 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.

이와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, m-MTDATA (60nm) / TCTA (80 nm) / 화합물 cpd137 (40nm) / CBP+10%Ir(ppy)₃(30nm) / BCP (10nm) / Alq₃(30nm) / LiF (1nm) / Al (200nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

여기서, 사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)₃, CBP 및 BCP의 구조는 하기와 같다.

[실시예 2 ~ 31] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제조

실시예 1에서 사용된 화합물 Cpd137 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

[비교예 1] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제조

실시예 1에서 사용된 화합물 Cpd137을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 녹색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

[평가예 1]

실시예 1 내지 31, 및 비교예 1에서 각각 제조된 녹색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	발광보조층 재료	구동 전압(V)	발광 피크(nm)	전류효율(cd/A)
실시예 1	Cpd 137	6.80	520	41.8
실시예 2	Cpd 139	6.90	518	41.8
실시예 3	Cpd 140	6.75	518	41.9
실시예 4	Cpd 149	6.80	520	42.0
실시예 5	Cpd 152	6.71	518	41.9
실시예 6	Cpd 161	6.85	520	41.5
실시예 7	Cpd 164	6.80	518	41.8
실시예 8	Cpd 170	6.90	520	41.5
실시예 9	Cpd 171	6.80	520	42.0
실시예 10	Cpd 194	6.90	519	41.9
실시예 11	Cpd 195	6.70	517	41.5
실시예 12	Cpd 218	6.73	518	41.8
실시예 13	Cpd 219	6.80	520	41.5
실시예 14	Cpd 242	6.71	519	41.5
실시예 15	Cpd 243	6.85	517	41.8
실시예 16	Cpd 266	6.80	520	41.8
실시예 17	Cpd 267	6.90	518	41.8
실시예 18	Cpd 290	6.75	518	41.9
실시예 19	Cpd 291	6.80	520	42.0
실시예 20	Cpd 314	6.71	518	41.9
실시예 21	Cpd 315	6.85	520	41.5
실시예 22	Cpd 338	6.80	518	41.8
실시예 23	Cpd 339	6.90	520	41.5
실시예 24	Cpd 362	6.80	520	42.0
실시예 25	Cpd 363	6.90	519	41.9
실시예 26	Cpd 386	6.70	517	41.5
실시예 27	Cpd 387	6.73	518	41.8
실시예 28	Cpd 410	6.80	520	41.5
실시예 29	Cpd 411	6.71	519	41.5
실시예 30	Cpd 434	6.85	517	41.8
실시예 31	Cpd 435	6.70	518	42.0
비교예 1	-	6.93	516	38.2

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광 보조층 재료로 사용한 실시예 1 내지 31의 녹색 유기 전계 발광 소자는, 발광 보조층 없이 CBP만을 발광층 재료로 사용한 비교예 1의 녹색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동 전압이 약간 낮았으며, 비교예 1의 녹색 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.

[실시예 32] 적색 유기 전계 발광 소자의 제조

먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 UV OZONE 세정기 (Powersonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고진공 증착기로 기판을 이송하였다.

이와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, m-MTDATA (60 nm) / TCTA (80 nm) / 화합물 cpd137 (40nm) / CBP+10 %(piq)₂Ir(acac) (30nm) / BCP (10 nm) /Alq₃ (30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

여기서 사용된 m-MTDATA, TCTA, CBP 및 BCP의 구조는 실시예 1에 기재된 바와 같고, (piq)₂Ir(acac)는 하기와 같다.

[실시예 33 ~ 62] 적색 유기 전계 발광 소자의 제조

실시예 32에서 사용된 화합물 Cpd137 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 32와 동일하게 수행하여 적색 유기 EL 소자를 제조하였다.

[비교예 2] 적색 유기 전계 발광 소자의 제작

실시예 32에서 사용된 화합물 Cpd137을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 32과 동일하게 수행하여 적색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

[평가예 2]

실시예 32 ~ 62 및 비교예 2에서 제작된 각각의 적색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	발광보조층 재료	구동 전압 (V)	전류효율 (cd/A)
실시예 32	Cpd 137	5.15	10.8
실시예 33	Cpd 139	5.10	11.2
실시예 34	Cpd 140	5.15	11.0
실시예 35	Cpd 149	5.20	10.8
실시예 36	Cpd 152	5.15	11.2
실시예 37	Cpd 161	5.10	11.0
실시예 38	Cpd 164	5.15	11.3
실시예 39	Cpd 170	5.10	11.0
실시예 40	Cpd 171	5.15	11.3
실시예 41	Cpd 194	5.20	10.8
실시예 42	Cpd 195	5.13	11.1
실시예 43	Cpd 218	5.16	11.5
실시예 44	Cpd 219	5.17	11.6
실시예 45	Cpd 242	5.14	11.0
실시예 46	Cpd 243	5.15	10.8
실시예 47	Cpd 266	5.10	11.2
실시예 48	Cpd 267	5.15	11.0
실시예 49	Cpd 290	5.20	11.3
실시예 50	Cpd 291	5.15	11.0
실시예 51	Cpd 314	5.10	11.3
실시예 52	Cpd 315	5.15	10.8
실시예 53	Cpd 338	5.10	11.1
실시예 54	Cpd 339	5.15	11.5
실시예 55	Cpd 362	5.20	10.8
실시예 56	Cpd 363	5.13	11.2
실시예 57	Cpd 386	5.20	11.0
실시예 58	Cpd 387	5.15	10.8
실시예 59	Cpd 410	5.10	11.2
실시예 60	Cpd 411	5.15	11.0
실시예 61	Cpd 434	5.10	11.3
실시예 62	Cpd 435	5.15	11.0
비교예 2	-	5.25	8.2

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광 보조층 재료로 사용한 실시예 32 내지 62의 적색 유기 전계 발광 소자는, 발광 보조층 없이 CBP만을 발광층 재료로 사용한 비교예 2의 적색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동 전압이 약간 낮을 뿐만 아니라, 전류 효율이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.

[실시예 63] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조

합성예 24에서 합성된 화합물 Cpd137을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화 정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기 (Powersonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.

이와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205(두산社) (80 nm) / NPB (15nm) / 화합물 Cpd 137 (15nm) / ADN+5%DS-405(두산社) (30nm) / BCP (10nm) / Alq₃ (30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

사용된 BCP는 실시예 1에 기재된 바와 같고, NPB 및 ADN의 구조는 하기와 같다.

[실시예 64 ~ 93] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조

실시예 63에서 사용된 화합물 Cpd137 대신 하기 표 3에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 63과 동일하게 수행하여 청색 유기 EL 소자를 제조하였다.

[비교예 3] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작

실시예 63에서 사용된 화합물 Cpd137을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 63과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.

[평가예 3]

실시예 63 ~ 93 및 비교예 3 에서 제작된 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	발광보조층 재료	구동 전압 (V)	전류효율 (cd/A)
실시예 63	Cpd 137	5.50	6.9
실시예 64	Cpd 139	5.60	6.6
실시예 65	Cpd 140	5.55	6.8
실시예 66	Cpd 149	5.60	6.9
실시예 67	Cpd 152	5.51	6.6
실시예 68	Cpd 161	5.55	6.8
실시예 69	Cpd 164	5.51	6.0
실시예 70	Cpd 170	5.55	6.4
실시예 71	Cpd 171	5.60	6.0
실시예 72	Cpd 194	5.65	6.4
실시예 73	Cpd 195	5.53	6.5
실시예 74	Cpd 218	5.56	6.8
실시예 75	Cpd 219	5.49	6.1
실시예 76	Cpd 242	5.50	6.9
실시예 77	Cpd 243	5.60	6.6
실시예 78	Cpd 266	5.55	6.8
실시예 79	Cpd 267	5.60	6.9
실시예 80	Cpd 290	5.51	6.6
실시예 81	Cpd 291	5.55	6.8
실시예 82	Cpd 314	5.51	6.0
실시예 83	Cpd 315	5.55	6.4
실시예 84	Cpd 338	5.60	6.5
실시예 85	Cpd 339	5.65	6.8
실시예 86	Cpd 362	5.53	6.1
실시예 87	Cpd 363	5.56	6.9
실시예 88	Cpd 386	5.49	6.6
실시예 89	Cpd 387	5.50	6.8
실시예 90	Cpd 410	5.60	6.9
실시예 91	Cpd 411	5.55	6.4
실시예 92	Cpd 434	5.60	6.5
실시예 93	Cpd 435	5.51	6.8
비교예 3	-	5.60	4.8

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광 보조층 재료로 사용한 실시예 63 내지 93의 청색 유기 전계 발광 소자는, 발광 보조층 없이 ADN을 발광층 재료로 사용한 비교예 3의 청색 유기 전계 발광 소자와 구동 전압이 유사하였으나, 비교예 3의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.

[실시예 94] 녹색 유기 EL 소자의 제작

합성예 1에서 합성된 화합물 Cpd1을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.

먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을증류수 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.

이와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60 nm) / TCTA (80 nm) / 화합물 Cpd1 + 10%Ir(ppy)₃ (30nm) / BCP (10 nm) / Alq₃ (30 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.

[실시예 95 ~ 158] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제조

실시예 94에서 사용된 화합물 Cpd 1 대신 하기 표 4에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 94과 동일하게 수행하여 녹색 유기 EL 소자를 제조하였다.

[비교예 4] 녹색 유기 EL 소자의 제작

실시예 94에서 발광층 형성시 발광 호스트 물질로 사용된 화합물 Cdp1 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 94과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.

[평가예 4]

실시예 94~158및 비교예 4에서 제작된 각각의 녹색 유기 EL 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

샘플	호스트	구동 전압(V)	EL 피크(nm)	전류효율(cd/A)
실시예 94	Cpd 1	6.63	518	40.5
실시예 95	Cpd 8	6.78	515	42.4
실시예 96	Cpd 10	6.81	518	41.1
실시예 97	Cpd 11	6.79	517	40.8
실시예 98	Cpd 24	6.81	518	41.1
실시예 99	Cpd 28	6.79	517	40.8
실시예 100	Cpd 34	6.78	515	42.4
실시예 101	Cpd 39	6.81	518	41.1
실시예 102	Cpd 43	6.79	517	40.8
실시예 103	Cpd 46	6.81	518	41.1
실시예 104	Cpd 55	6.79	517	40.8
실시예 105	Cpd 56	6.79	517	40.8
실시예 106	Cpd 73	6.81	518	41.1
실시예 107	Cpd 84	6.79	517	40.8
실시예 108	Cpd 88	6.81	518	41.1
실시예 109	Cpd 100	6.78	515	42.4
실시예 110	Cpd 101	6.79	517	40.8
실시예 111	Cpd 118	6.79	517	40.8
실시예 112	Cpd 133	6.81	518	41.1
실시예 113	Cpd 180	6.79	517	40.8
실시예 114	Cpd 183	6.78	515	42.4
실시예 115	Cpd 187	6.81	518	41.1
실시예 116	Cpd 204	6.79	517	40.8
실시예 117	Cpd 207	6.81	518	41.1
실시예 118	Cpd 211	6.79	517	40.8
실시예 119	Cpd 228	6.78	515	42.4
실시예 120	Cpd 231	6.81	518	41.1
실시예 121	Cpd 234	6.79	517	40.8
실시예 122	Cpd 235	6.81	518	41.1
실시예 123	Cpd 252	6.79	517	40.8
실시예 124	Cpd 255	6.79	517	40.8
실시예 125	Cpd 258	6.81	518	41.1
실시예 126	Cpd 259	6.79	517	40.8
실시예 127	Cpd 276	6.79	517	40.8
실시예 128	Cpd 279	6.81	518	41.1
실시예 129	Cpd 282	6.78	515	42.4
실시예 130	Cpd 283	6.81	518	41.1
실시예 131	Cpd 300	6.79	517	40.8
실시예 132	Cpd 303	6.81	518	41.1
실시예 133	Cpd 306	6.79	517	40.8
실시예 134	Cpd 307	6.79	517	40.8
실시예 135	Cpd 324	6.81	518	41.1
실시예 136	Cpd 327	6.78	515	42.4
실시예 137	Cpd 330	6.81	518	41.1
실시예 138	Cpd 331	6.79	517	40.8
실시예 139	Cpd 348	6.81	518	41.1
실시예 140	Cpd 351	6.81	518	41.1
실시예 141	Cpd 354	6.79	517	40.8
실시예 142	Cpd 355	6.79	517	40.8
실시예 143	Cpd 372	6.81	518	41.1
실시예 144	Cpd 375	6.79	517	40.8
실시예 145	Cpd 378	6.81	518	41.1
실시예 146	Cpd 379	6.78	515	42.4
실시예 147	Cpd 396	6.81	518	41.1
실시예 148	Cpd 399	6.79	517	40.8
실시예 149	Cpd 402	6.81	518	41.1
실시예 150	Cpd 403	6.79	517	40.8
실시예 151	Cpd 420	6.79	517	40.8
실시예 152	Cpd 423	6.81	518	41.1
실시예 153	Cpd 426	6.79	517	40.8
실시예 154	Cpd 427	6.79	517	40.8
실시예 155	Cpd 444	6.81	518	41.1
실시예 156	Cpd 447	6.79	517	40.8
실시예 157	Cpd 450	6.81	518	41.1
실시예 158	Cpd 451	6.78	515	42.4
비교예 4	CBP	6.93	516	38.2

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광층 재료로 각각 사용한 실시예 94 내지 158의 녹색 유기 전계 발광 소자의 경우, 종래 CBP를 사용한 비교예 4의 녹색 유기 EL 소자에 비해 전류 효율 및 구동 전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 159 ~ 173] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조

합성예 1에서 합성된 화합물 Cpd 1를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.

먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 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 CuPc (10 nm) / TPAC (30 nm) / 화합물 Cpd 1 + 7 % Flrpic (30nm) / Alq₃ (30 nm) / LiF (0.2 nm) / Al (150 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.

여기서 사용된 CuPc, TPAC 및 Flrpic의 구조는 각각 하기와 같다.

[비교예 5] 청색 유기 EL 소자의 제작

실시예 159에서 발광층 형성시 발광 호스트 물질로 사용된 화합물 Cdp 1 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 159과 동일한 과정으로 청색 유기 EL 소자를 제작하였다.

[평가예 5]

실시예 159~173 및 비교예 5에서 제작된 각각의 청색 유기 EL 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

샘플	호스트	구동 전압(V)	EL 피크(nm)	전류효율(cd/A)
실시예 159	Cpd 1	7.30	474	6.34
실시예 160	Cpd 6	7.24	475	6.55
실시예 161	Cpd 46	7.24	475	6.55
실시예 162	Cpd 51	7.15	471	6.94
실시예 163	Cpd 91	7.23	472	6.25
실시예 164	Cpd 96	7.12	472	5.85
실시예 165	Cpd 259	7.00	472	6.34
실시예 166	Cpd 283	7.29	473	6.90
실시예 167	Cpd 307	7.30	474	6.34
실시예 168	Cpd 331	7.24	475	6.55
실시예 169	Cpd 355	7.15	471	6.94
실시예 170	Cpd 379	7.23	472	6.25
실시예 171	Cpd 403	7.30	474	6.34
실시예 172	Cpd 427	7.24	475	6.55
실시예 173	Cpd 451	7.15	471	6.94
비교예 5	CBP	7.80	474	5.80

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광층 재료로 사용한 실시예 159~173의 청색 유기 EL소자는 종래 CBP를 사용하는 비교예 5의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율 및 구동 전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속하는 것은 당연하다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R₁과 R₂, R₂와 R₃, R₃와 R₄, R₄와 R₅, R₅와 R₆, R₆과 R₇, R₇과 R₈ 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;
[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
점선은 상기 화학식 1과 결합되는 부분이며;
X₁ 내지 X₂는 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기 또는 C₆~C₆₀의 아릴기이며;
X₃는 N(Ar₁), O, S, C(Ar₂)(Ar₃) 및 Si(Ar₄)(Ar₅)로 이루어진 군에서 선택되며;
Y₁ 내지 Y₈은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이며;
상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R₁ 내지 R₈과, R₉, R′및 R″은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
Ar₁내지 Ar₅는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
상기 R₁내지 R₉, R′, R″및 Ar₁내지 Ar₅의 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 시아노, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₃~C₄₀의 알킬실릴기, C₆~C₆₀의 아릴실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 2에서 Y₁과 Y₂, Y₂와 Y₃, Y₃와 Y₄ 중 적어도 하나는 하기 화학식 4로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식 4]

상기 화학식 4에서,
점선은 상기 화학식 2와 축합이 이루어지는 부분이고;
Y₉ 내지 Y₁₂는 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이며;
X₃, R₉,R′ 및 R″ 각각은 제1항에서 정의된 바와 같다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 3에서 Y₅와 Y₆, Y₆과 Y₇, Y₇과 Y₈ 중 적어도 하나는 하기 화학식 5로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식 5]

상기 화학식 5에서,
점선은 상기 화학식 3과 축합이 이루어지는 부분이고;
Y₁₃ 내지 Y₁₆은 각각 독립적으로 NR′R″또는 C(R₉)이며;
X₁ 내지 X₂, R₉,R′ 및 R″ 각각은 제1항에서 정의된 바와 같다.
제1항에 있어서,
상기 Y₁ 내지 Y₈는 모두 C(R₉)이고, 복수 개의 C(R₉)는 각각 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는, 화합물.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6 또는 화학식 7로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식 6]

[화학식 7]

상기 화학식 6 및 화학식 7에서, X₁ 내지 X₂ 및 Y₁ 내지 Y₄각각은 제1항에서 정의된 바와 같다.
제5항에 있어서,
X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 메틸 또는 페닐이고;
Y₁ 내지 Y₄는 모두 C(R₉)이고, 복수 개의 C(R₉)은 서로 동일하거나 상이하며;
R₉는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C₆~C₆₀의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 19 중 어느 하나로 표시되는 것인, 화합물:
[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

상기 화학식 8 내지 화학식 19에서, X₁ 내지 X₂, Y₁ 내지 Y₈ 및 R₁ 내지 R₉각각은 제1항 및 제2항에서 정의된 바와 같다.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 화합물은 하기 화학식 20 내지 화학식 31 중 어느 하나로 표시되는 것인, 화합물:
[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

[화학식 28]

[화학식 29]

[화학식 30]

[화학식 31]

상기 화학식 20 내지 화학식 31에서, X₁ 내지 X₂, Y₉ 내지 Y₁₆ 및 R₁ 내지 R₉ 각각은 제1항 및 제3항에서 정의된 바와 같다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R₁내지 R₈과, R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 32로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 하는 화합물:
[화학식 32]

상기 화학식 32에서,
*는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나에 결합되는 부분을 의미하고;
L₁은 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
R_a 및 R_b는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C₁~C₄₀의 알킬기, C₆~C₆₀의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 치환기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
상기 L₁의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, R_a 및 R_b의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R₁내지 R₈과,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 33으로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 하는 치환기 화합물:
[화학식 33]

상기 화학식 33에서,
*는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나에 결합되는 부분을 의미하고;
L₂는 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고;
Z₁ 내지 Z₅는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R₁₁)이되, 상기 Z₁ 내지 Z₅ 중에서 적어도 하나는 N이며;
R₁₁이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₁은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하고, 상기 R₁₁이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 L₂의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
제10항에 있어서,
상기 치환기는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-15로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:

상기 화학식 A-1 내지 화학식 A-15에서,
n은 0 내지 4의 정수이고, 상기 n이 0인 경우, 수소가 치환기 R₂₁로 치환되지 않는 것을 의미하며, 상기 n이 1 내지 4의 정수이면, R₂₁은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 R₂₁의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
*, L₂ 및 R₁₁ 각각은 제10항에서 정의된 바와 같다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R₁내지 R₈과,R₉ 및 Ar₁내지 Ar₅ 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 34로 표시되는 치환기인 것을 특징으로 하는 치환기 화합물:
[화학식 34]

상기 화학식 34에서,
*는 상기 화학식 1 내지 화학식 3 중 어느 하나에 결합되는 부분을 의미하고;
L₃는 단일결합, C₆~C₁₈의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고;
Z₆ 및 Z₇은 각각 독립적으로 단일결합, O, S 및 N(R₁₂)으로 이루어진 군에서 선택되나, 상기 Z₆ 및 Z₇ 모두가 단일결합은 아니며;
R₁₂가 복수 개인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R₁₂는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며,
상기 L₃의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와, 상기 R₁₂의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C₁~C₄₀의 알킬기, C₂~C₄₀의 알케닐기, C₂~C₄₀의 알키닐기, C₆~C₆₀의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C₆~C₆₀의 아릴옥시기, C₁~C₄₀의 알킬옥시기, C₆~C₆₀의 아릴아민기, C₃~C₄₀의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C₁~C₄₀의 알킬실릴기, C₁~C₄₀의 알킬보론기, C₆~C₆₀의 아릴보론기, C₆~C₆₀의 아릴포스핀기, C₆~C₆₀의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C₆~C₆₀의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
(i) 양극, (ii) 음극 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
제14항에 있어서,
상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 소자.
제14항에 있어서,
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하고,
상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광보조층인 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 소자.
제14항에 있어서,
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층 및 전자 수송층을 포함하고,
상기 화합물을 포함하는 유기물층은 전자 수송 보조층인 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 소자.
제14항에 있어서,
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하고,
상기 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 수송층인 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 소자.