KR20140024734A - 신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하고 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물은 소자의 구동전압을 저하시키고 동시에 전력효율이 향상된 OLED 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{Novel organic electroluminescence compounds and organic electroluminescence device containing the same}
본 발명은 신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하고 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
표시 소자 중, 유기 전계 발광 소자(OLED)는 자체 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 명암비(contrast)가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠른 장점이 있다. 1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)사는 발광층 형성용 재료로서 저분자인 방향족 디아민과 알루미늄 착물을 이용하고 있는 유기 EL 소자를 처음으로 개발하였다[Appl. Phys. Lett. 51, 913, 1987].
유기 전계 발광 소자에서 발광 효율을 결정하는 가장 중요한 요인은 발광 재료이다. 발광 재료로는 현재까지 형광 발광 재료가 널리 사용되고 있으나, 전계 발광의 메커니즘상 형광 발광 재료에 비해 인광 발광 재료가 이론적으로 4배까지 발광 효율을 개선시킬 수 있다는 점에서 인광 발광 재료의 개발 연구가 널리 수행되고 있다. 현재까지 이리듐(III)착물 계열이 인광 발광 재료로 널리 알려져 있으며, 각 RGB 별로는 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디네이토-N,C-3')이리듐(아세틸아세토네이트) [(acac)Ir(btp)2], 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 [Ir(ppy)3] 및 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이토-N,C2)피콜리네이토이리듐 (Firpic) 등의 재료가 알려져 있다.
발광 재료는 색순도, 발광효율 및 안정성을 향상시키기 위해 호스트 재료에 발광 재료(도펀트)를 혼합하여 사용하기도 한다. 이와 같은 발광 재료(도펀트)/호스트재료 체계를 사용할 때, 호스트 재료는 발광 소자의 효율과 성능에 큰 영향을 미치므로, 그 선택이 중요하다.
종래 기술에서, 인광용 호스트 재료로는 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP)가 가장 널리 알려져 있었다. 최근에는, 일본의 파이오니어 등이 정공 차단층의 재료로 사용되던 바토큐프로인(Bathocuproine, BCP) 및 알루미늄(III)비스(2-메틸-8-퀴놀리네이트)(4-페닐페놀레이트)(Balq) 등을 호스트 재료로 이용해 고성능의 유기 전계 발광 소자를 개발한 바 있다.
그러나 기존의 이러한 인광용 호스트 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 다음과 같은 단점이 있다: (1) 유리 전이 온도가 낮고 열적 안정성이 낮아서, 진공 하에서 고온 증착 공정을 거칠 때, 물질이 변한다. (2) 유기 전계 발광 소자에서 전력효율 = [(π/전압) × 전류효율]의 관계에 있으므로 전력 효율은 전압에 반비례하는데, 인광용 호스트 재료를 사용한 유기 전계 발광 소자는 형광 재료를 사용한 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율(cd/A)은 높으나, 구동 전압 역시 상당히 높기 때문에 전력 효율(lm/w) 면에서 큰 이점이 없다. (3) 또한, 유기 전계 발광 소자에 사용할 경우, 작동 수명 측면에서도 만족스럽지 못하며, 발광 효율도 여전히 개선이 요구된다.
한편, 유기 전계 발광 소자에서 정공 주입 및 수송 재료로서 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(TPD), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA) 등이 사용되어 왔으나, 이러한 물질을 사용한 경우 유기 전계 발광 소자는 양자 효율 및 수명이 저하되는 문제가 있었다. 그 이유는 유기 전계 발광 소자를 높은 전류에서 구동하게 되면, 양극과 정공 주입층 사이에서 열 스트레스(thermal stress)가 발생하고, 이러한 열 스트레스에 의해 소자의 수명이 급격히 저하되기 때문이다. 또한, 정공 주입층에 사용되는 유기물질은 정공의 운동성이 매우 크기 때문에, 정공과 전자의 전하 밸런스(hole-electron charge balance)가 깨지고 이로 인해 양자 효율(cd/A)이 낮아지게 된다.
국제공개공보 제 WO 2011/040607 호는 카바졸의 연결 위치가 다른 카바졸 골격을 2개(하나는 카바졸의 질소와 연결되는 구조이고, 나머지 하나는 카바졸의 탄소와 연결되는 구조) 포함하는 아민 화합물을 유기 전계 발광 소자용 화합물로 개시하고 있다.
또한, 한국공개특허공보 KR 2011/102055 A 는 카바졸과 트리아진을 포함하는 아민 화합물을 유기 전계 발광 소자용 화합물로 개시하고 있다.
그러나, 상기 문헌들에 개시된 화합물들을 포함한 유기 EL 소자들은 전력 효율, 발광 효율, 양자 효율 및 수명 등의 측면에서 여전히 만족스럽지 않다.
국제공개공보 제 WO 2011/040607 호 (2011.04.07 공개) 한국공개특허공보 KR 2011/102055 A (2011.09.16 공개)
따라서 본 발명의 목적은 첫째, 기존의 재료보다 발광 효율 및 수명 효율이 좋은 유기 전계 발광 화합물을 제공하는 것이며, 둘째, 상기 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 고효율 및 장수명의 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 본 발명자들은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 상술한 목적을 달성함을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
L1 은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고;
L2 및 L3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고;
Ar1은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴이고;
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알케닐, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알키닐, 치환 또는 비치환 (C1-C30) 알콕시, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C3-C30) 시클로알케닐, 치환 또는 비치환 (3-7원) 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴, -NR11R12, -SiR13R14R15, -SR16, -OR17, -COR18 또는 -B(OR19)(OR20)이거나; 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족 또는 방향족 환의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있고;
R11 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알케닐, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알키닐, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알콕시, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알케닐, 치환 또는 비치환 (3-7원) 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족 또는 방향족 환의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며;
a, b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, 2 이상의 정수인 경우 각각의 R1, 각각의 R2 또는 각각의 R3는 동일하거나 상이할 수 있고;
d는 1 내지 3의 정수이며, 2 이상의 정수인 경우 각각의 R4는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 발광 효율이 우수하고 수명특성이 뛰어나 소자의 구동수명이 매우 우수한 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 화합물은 소자의 구동전압을 저하시키고 동시에 전력효율이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 설명을 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 방법으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 카바졸 골격과 디벤조티오펜 골격을 포함하는 아민 화합물의 구조를 가지며, 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 화학식 1에서, L1 은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌인 것이 바람직하고, 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌인 것이 더욱 바람직하고, 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 디메틸플루오레닐렌, 피리딜렌 또는 이소퀴놀릴렌인 것이 더욱 더 바람직하다.
상기 화학식 1에서, L2 및 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고, 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌인 것이 바람직하고, 단일결합; 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌인 것이 더욱 바람직하고, 단일결합, 페닐렌, 비페닐렌, 나프틸렌, 디메틸플루오레닐렌, 피리딜렌 또는 피리미딘일렌인 것이 더욱 더 바람직하다.
상기 화학식 1에서, Ar1은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴이고, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴인 것이 바람직하고, (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴, 디(C6-C20)아릴아미노, (C6-C20)아릴(5-21원) 헤테로아릴아미노 또는 (5-21원) 헤테로아릴로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴 또는 디(C6-C20)아릴아미노로 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴인 것이 더욱 바람직하고, 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 나프틸페닐, 디메틸플루오레닐로 치환된 페닐, 피리딜로 치환된 페닐, 디페닐아미노로 치환된 페닐, 페닐피리딜아미노로 치환된 페닐, 디페닐아미노로 치환된 나프틸, 디메틸플루오레닐, 피리딜, 페닐로 치환된 피리딜, 나프틸로 치환된 피리딜, 디메틸플루오레닐로 치환된 피리딜 또는 디페닐아미노로 치환된 피리딜인 것이 더욱 더 바람직하다.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알케닐, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알키닐, 치환 또는 비치환 (C1-C30) 알콕시, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C3-C30) 시클로알케닐, 치환 또는 비치환 (3-7원) 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴, -NR11R12, -SiR13R14R15, -SR16, -OR17, -COR18 또는 -B(OR19)(OR20)이거나; 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족 또는 방향족 환의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C15)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴인 것이 바람직하고, 수소; 할로겐; 비치환된 (C1-C6)알킬; (C1-C6)알킬로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴인 것이 더욱 바람직하고, 수소, 플루오르, n-프로필, 이소프로필, tert-부틸, 페닐, 나프틸, 비페닐, tert-부틸로 치환된 페닐 또는 디벤조푸란일인 것이 더욱 더 바람직하다.
본원 발명의 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서, L1 은 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌이고, L2 및 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌이며, Ar1은 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C15)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴이다.
본원 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서, L1은 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌이고, L2 및 L3은 각각 독립적으로 단일결합; 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌이며, Ar1은 (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴, 디(C6-C20)아릴아미노, (C6-C20)아릴(5-21원) 헤테로아릴아미노 또는 (5-21원) 헤테로아릴로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴 또는 디(C6-C20)아릴아미노로 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 비치환된 (C1-C6)알킬; (C1-C6)알킬로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴이다.
본 발명에 기재되어 있는 “알킬”의 구체적인 예로서, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸 및 tert-부틸 등이 있다. 본원에서 “알케닐”의 구체적인 예로서, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 2-메틸부트-2-에닐 등이 있다. 본원에서 “알키닐”의 예로서, 에티닐, 1-프로피닐, 2-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 3-부티닐, 1-메틸펜트-2-이닐 등이 있다. 본원에서 “시클로알킬”의 예로서, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 있다. 본원에서 “(3-7원) 헤테로시클로알킬”은 환 골격 원자수가 3 내지 7개이고, B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 O, S 및 N에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 시클로알킬을 의미하고, 예를 들어, 테트라히드로푸란, 피롤리딘, 티올란, 테트라히드로피란 등이 있다. 본원에서 “아릴(렌)”은 방향족 탄화수소에서 유래된 단일환 또는 융합환계 라디칼을 의미하고, 예로서 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸, 플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 인데닐, 트리페닐레닐, 피레닐, 테트라세닐, 페릴레닐, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란테닐 등이 있다. 본원에서 “(5-30원) 헤테로아릴(렌)”은 환 골격 원자수가 5 내지 30개이고, B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 아릴기를 의미한다. 헤테로원자수는 바람직하게는 1 내지 4개이고, 단일 환계이거나 하나 이상의 벤젠환과 축합된 융합환계일 수 있으며, 부분적으로 포화될 수도 있다. 또한, 본원에서 상기 헤테로아릴(렌)은 하나 이상의 헤테로아릴 또는 아릴기가 단일 결합에 의해 헤테로아릴기와 연결된 형태도 포함한다. 상기 헤테로아릴의 예로서, 푸릴, 티오펜일, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 푸라잔일, 피리딜, 피라진일, 피리미딘일, 피리다진일 등의 단일 환계 헤테로아릴, 벤조푸란일, 벤조티오펜일, 이소벤조푸란일, 디벤조푸란일, 디벤조티오펜일, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조이소티아졸릴, 벤조이속사졸릴, 벤조옥사졸릴, 이소인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 벤조티아디아졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 카바졸릴, 페녹사진일, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴 등의 융합 환계 헤테로아릴 등이 있다. 본원에서 “할로겐”은 F, Cl, Br 및 I 원자를 포함한다.
또한 본 발명에 기재되어 있는 “치환 또는 비치환”기재에서 ‘치환’은 어떤 작용기에서 수소 원자가 다른 원자 또는 다른 작용기 (즉, 치환체)로 대체되는 것을 뜻한다. 상기 화학식 1 에서, 치환 알킬, 치환 알케닐, 치환 알키닐, 치환 알콕시, 치환 시클로알킬, 치환 시클로알케닐, 치환 헤테로시클로알킬, 치환 아릴(렌), 치환 헤테로아릴(렌)의 치환체는 서로 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, (C1-C30)알킬, 할로(C1-C30)알킬, (C2-C30)알케닐, (C2-C30)알키닐, (C1-C30)알콕시, (C1-C30)알킬티오, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알케닐, (3-7원) 헤테로시클로알킬, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴티오, (C6-C30)아릴로 치환되거나 비치환된 (5-30원) 헤테로아릴, (5-30원) 헤테로아릴로 치환되거나 비치환된 (C6-C30)아릴, 트리(C1-C30)알킬실릴, 트리(C6-C30)아릴실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, (C1-C30)알킬디(C6-C30)아릴실릴, 아미노, 모노 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노 또는 디(C6-C30)아릴아미노, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴아미노, (C6-C30)아릴(5-30원) 헤테로아릴아미노, (C1-C30)알킬카보닐, (C1-C30)알콕시카보닐, (C6-C30)아릴카보닐, 디(C6-C30)아릴보로닐, 디(C1-C30)알킬보로닐, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴보로닐, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬 및 (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴, (5-21원) 헤테로아릴, 디(C6-C20)아릴아미노 및 (C6-C20)아릴(5-21원) 헤테로아릴아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더욱 바람직하고, 메틸, tert-부틸, 페닐, 나프틸, 디메틸플루오레닐, 피리딜, 디페닐아미노 및 페닐피리딜아미노로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더욱 더 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물로는 대표적으로 하기의 화합물을 들 수 있으나 이들로 한정되는 것은 아니다.
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본 발명에 따른 화합물은 당업자에게 공지된 합성 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 하기 반응식 1에 따라 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00023
상기 반응식 1 에서, L1, L2, L3, Ar1 , R1 내지 R4, a, b, c 및 d는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고, Hal은 할로겐이다.
본 발명은 추가의 양태로 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기물층을 갖고, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제1전극과 제2전극 중 하나는 애노드이고 다른 하나는 캐소드일 수 있다.　상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 계면층(interlayer), 정공차단층 및 전자차단층에서 선택되는 1층 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 상기 발광층 및 정공수송층 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 정공수송층에 사용될 경우, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 정공수송 재료로서 포함될 수 있다. 발광층에 사용될 경우, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 호스트 재료로서 포함될 수 있고; 바람직하게는 하나 이상의 도펀트를 추가로 더 포함할 수 있으며; 필요한 경우, 본 발명의 화학식 1의 화합물 이외의 다른 화합물을 제2 호스트 재료로 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2호스트 재료는 공지된 인광 호스트라면 어느 것이든 사용 가능하나, 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 발광 효율 면에서 특히 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00024
[화학식 3]
Figure pat00025
[화학식 4]
Figure pat00026
상기 화학식 2 내지 4에서,
Cz는 하기 구조이며,
Figure pat00027
R21 내지 R24은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-30원) 헤테로아릴 또는 R25R26R27Si- 이며, R25 내지 R27는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴이고; L4은 단일결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원) 헤테로아릴렌이고; M은 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원) 헤테로아릴이며; Y1 및 Y2는 -O-, -S-, -N(R31)-, -C(R32)(R33)- 이고, Y1과 Y2가 동시에 존재하는 경우는 없으며; R31 내지 R33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴이고, R32 및 R33 은 동일하거나 상이할 수 있으며; h 및 i는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고, j, k, l 및 m 은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, h, i, j, k, l 또는 m이 2 이상의 정수인 경우 각각의 (Cz-L4), 각각의 (Cz), 각각의 R21, 각각의 R22, 각각의 R23 또는 각각의 R24는 동일하거나 상이할 수 있다.
구체적으로 상기 제2호스트 재료의 바람직한 예는 다음과 같다.
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
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Figure pat00033
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Figure pat00040
상기 도펀트로는 하나 이상의 인광 도펀트가 바람직하다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 적용되는 인광 도펀트 재료는 특별히 제한되지는 않으나, 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 원자의 착체 화합물이 바람직하고, 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 원자의 오르토 메탈화 착체 화합물이 더욱 바람직하며, 오르토 메탈화 이리듐 착체 화합물이 더더욱 바람직하다.
상기 인광 도펀트는 하기 화학식 5 내지 화학식 7로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 5] [화학식 6] [화학식 7]
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
상기 화학식 5 내지 7에서, L은 하기구조에서 선택되고;
Figure pat00044
R100은 수소, 또는 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬이며; R101 내지 R109 및 R111 내지 R123은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 할로겐이 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 시아노, 또는 치환 또는 비치환 (C1-C30)알콕시이고; R120 내지 R123는 인접 치환기간 융합고리를 이뤄 퀴놀린 형성이 가능하며; R124 내지 R127은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환(C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환 (C1-C30)아릴이며; R124 내지 R127가 아릴기인 경우 인접기와 융합고리를 이뤄 플루오렌 형성이 가능하며; R201 내지 R211은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 또는 할로겐이 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬이며; f 및 g는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, f 또는 g가 각각 2이상의 정수인 경우 각각의 R100은 서로 동일하거나 상이할 수 있고; n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 인광 도펀트 재료의 구체적인 예로는 다음과 같다.
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
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Figure pat00049
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Figure pat00055
Figure pat00056
본 발명은 추가의 양태로 유기 전계 발광 소자 제조용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 제1호스트 재료 및 제2호스트 재료를 포함하며, 상기 제1호스트 재료로 본 발명의 화합물을 포함할 수 있다.
이때 제1 호스트 재료와 제 2호스트 재료의 중량비는 1:99 내지 99:1 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기물층을 가지며, 상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 본 발명의 유기 전계 발광 소자용 조성물 및 인광 도판트 재료를 포함하며, 상기 유기 전계 발광 소자용 조성물은 호스트 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 유기물층에 화학식 1의 화합물을 포함하고, 이와 동시에 아릴아민계 화합물 및 스티릴아릴아민계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기물층에 상기 화학식 1의 화합물 이외에 1족, 2족, 4주기, 5주기 전이금속, 란탄계열금속 및 d-전이원소의 유기금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 또는 착체화합물을 더 포함할 수도 있고, 나아가 상기 유기물층은 추가로 포함되는 하나 이상의 발광층 및 전하생성층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 유기 전계 발광 소자는 본 발명의 화합물 이외에 당업계에 알려진 청색, 적색 또는 녹색 발광 화합물을 포함하는 발광층 하나 이상을 더 포함함으로써 백색 발광을 할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 황색 또는 오렌지색 발광층을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽의 내측표면에, 칼코제나이드(chalcogenide)층, 할로겐화 금속층 및 금속 산화물층으로부터 선택되는 일층(이하, 이들을 “표면층”이라고 지칭함) 이상을 배치할 수 있다. 구체적으로는, 발광 매체층 측의 양극 표면에 규소 및 알루미늄의 금속의 칼코제나이드(산화물을 포함한다)층을, 또한 발광매체층 측의 음극 표면에 할로겐화 금속층 또는 금속 산화물층을 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 구동의 안정화를 얻을 수 있다. 상기 칼코제나이드의 바람직한 예로는 SiOX(1≤X≤2), AlOX(1≤X≤1.5), SiON 또는 SiAlON 등이 있고, 할로겐화 금속의 바람직한 예로는 LiF, MgF2, CaF2, 불화 희토류 금속 등이 있으며, 금속 산화물의 바람직한 예로는 Cs2O, Li2O, MgO, SrO, BaO, CaO 등이 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 이렇게 제작된 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽의 표면에 전자수송 화합물과 환원성 도판트의 혼합 영역 또는 정공수송 화합물과 산화성 도판트의 혼합 영역을 배치할 수도 있다. 이러한 방식에 의해 전자수송 화합물이 음이온으로 환원되므로 혼합 영역으로부터 발광 매체에 전자를 주입 및 수송하기 용이해진다. 또한, 정공수송 화합물은 산화되어 양이온으로 되므로 혼합 영역으로부터 발광 매체에 정공을 주입 및 수송하기 용이해진다. 바람직한 산화성 도판트로서는 각종 루이스산 및 억셉터(acceptor) 화합물을 들 수 있고, 바람직한 환원성 도판트로는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한 환원성 도판트층을 전하생성층으로 사용하여 두 개 이상의 발광층을 가진 백색 유기 전계 발광소자를 제작할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명의 대표 화합물을 들어 본 발명에 따른 화합물, 이의 제조방법 및 소자의 발광특성을 설명한다.
[ 실시예 1] 화합물 C-3의 제조
Figure pat00057
화합물 1-1 제조
2-브로모디벤조티오펜 20 g (76 mmol), 아닐린 14 g (152 mmol), Pd(OAc)2 0.5 g (2.3 mmol), P(t-Bu)3 3 mL (50 중량% 자일렌 용액, 7.6 mmol) 및 Cs2CO3 50 g (152 mmol)에 자일렌 400 mL 첨가하였다. 이 혼합물을 160 ℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)/H2O로 추출하였고, MgSO4로 건조하였다. 회전 증발기로 용매를 제거한 후 컬럼 정제하여 화합물 1-1, 12 g (56 %)을 얻었다.
화합물 C-3 제조
화합물 1-1, 8.5 g (31 mmol), 9-(4-브로모페닐)-9H-카바졸 10 g (31 mmol), Pd(OAc)2 0.57 g (0.62 mmol), P(t-Bu)3 1 mL (3.1 mmol) 및 NaOtBu 4.5 g (47 mmol)에 자일렌 150 mL을 첨가하였다. 이 혼합물을 160 ℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 끝나면 증류수로 씻어주고 EA로 추출한 뒤 유기층을 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 컬럼 정제하여 화합물 C-3, 9.2 g (57 %)을 얻었다.
MS/EIMS 측정치 517.5; 계산치 516.17
[ 실시예 2] 화합물 C-104의 제조
Figure pat00058
화합물 2-1 제조
4-브로모-아이오도벤젠 20 g (71 mmol), 디벤조[b,d]티오펜-4-일 보론산 17.7 g (77 mmol), Pd(PPh3)4 3.3 g (2.8 mmol), Na2CO3 18.8 g (177 mmol), 톨루엔 360 mL, 에탄올 90 mL 및 물 90 mL를 넣고, 120 ℃ 로 2.5시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)/H2O 로 추출하고, MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 2-1, 19 g (79 %)을 얻었다.
화합물 2-2 제조
화합물 2-1, 18.5 g (54 mmol), 아닐린 5.9 mL (65 mmol), Pd(OAc)2 0.69 g (2.7 mmol), P(t-Bu)3 2.6 mL (5.4 mmol), NaOtBu 10.4 g (108 mmol) 및 톨루엔 260 mL를 넣고, 120 ℃ 로 5시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)/H2O 로 추출하고, MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 2-2, 15 g (79 %)을 얻었다.
Figure pat00059
화합물 2-3 제조
화합물 2-2, 15.3 g (44 mmol), 4,4'-디브로모비페닐 27 g (87 mmol), Pd2(dba)3 1.2 g (1.3 mmol), P(o-tol)3 1.06 g (3.5 mmmol), NaOtBu 8.4 g (87 mmol) 및 톨루엔 450 mL를 넣고, 120 ℃ 로 1.5시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)/H2O로 추출하고, MgSO4로 수분을 제거한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 2-3, 13.4 g (53 %)을 노란색 고체로서 얻었다.
화합물 C-104 제조
화합물 2-3, 13.4 g (23 mmol), 카바졸 3.5 g (21 mmol), CuI 2 g (10 mmol), K3PO4 13.4 g (63 mmol), 에틸렌디아민 2.8 mL (42 mmol) 및 톨루엔 120 mL를 넣고, 120 ℃ 로 8시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)/H2O 로 추출하고, MgSO4로 수분을 제거한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 C-104, 5.0 g (35 %)의 하얀색 고체를 얻었다.
MS/EIMS 측정치 668.8; 계산치 668.23
[ 실시예 3] 화합물 C-16의 제조
Figure pat00060
화합물 3-1 제조
4-브로모아닐린 30 g (0.174 mol), 페닐 보론산 28 g (0.227 mol), Pd(PPh3)4 6 g (0.005 mol), K2CO3 60 g (0.435 mol), 톨루엔 350 mL, 에탄올 150 mL 및 물 150 mL을 넣은 후 120℃로 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4 로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 컬럼 정제하여 화합물 3-1, 20 g (68 %) 을 얻었다.
화합물 3-2 제조
화합물 3-1, 12 g (59 mmol), 2-브로모-디벤조[b,d]티오펜 17 g (65 mmol), Pd(OAc)2 0.5 g (2.03 mmol), P(t-Bu)3 1.43 ml (7.09 mmol), NaOt-Bu 14 g (118 mmol) 및 자일렌 350 mL을 넣은 후 150 ℃로 24시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 3-2, 6 g (40 %)을 얻었다.
Figure pat00061
화합물 3-3 제조
카바졸 20 g (119 mmol), 4-브로모-4'-아이오도-1,1'-비페닐 70 g (239 mmol), CuI 11.4 g (60 mmol), K3PO4 76 g (358 mmol) 및 톨루엔 600 mL을 넣은 후 80 ℃로 10분간 교반하였다. 그리고 에틸렌디아민(EDA) 16 ml (239 mmol)을 넣은 후 140 ℃로 12시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 3-3, 40 g (84 %) 을 얻었다.
화합물 C-16 제조
화합물 3-2, 6 g (17 mmol), 화합물 3-3, 7.5 g (19 mmol), Pd(OAc)2 0.11 g (0.51 mmol), P(t-Bu)3 0.4 mL (1.7 mmol), NaOt-Bu 5 g (51 mmol) 및 자일렌 120 mL을 넣은 후 150 ℃로 4시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼정제하여 화합물 C-16, 3 g (26 %)을 하얀색 고체로서 얻었다.
MS/EIMS 측정치 669; 계산치 668.85
[ 실시예 4] 화합물 C-25의 제조
Figure pat00062
화합물 4-1 제조
화합물 3-1, 6 g (36 mmol), 4-브로모-디벤조[b,d]티오펜 10 g (38 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g (1.0 mmol), P(t-Bu)3 0.87 mL (3.7 mmol), NaOt-Bu 7 g (72 mmol)및 자일렌 180 mL을 넣은 후 150 ℃로 24시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 4-1, 6 g (48 %)을 얻었다.
화합물 C-25 제조
화합물 4-1, 5.3 g (15 mmol), 화합물 3-3, 5.5 g (14 mmol), Pd(OAc)2 0.11 g (0.45 mmol), P(t-Bu)3 0.36 ml (1.5 mmol), NaOt-Bu 4.3 g (45 mmol) 및 자일렌 100 mL을 넣은 후 150 ℃로 4시간 교반하였다. 반응 혼합물은 에틸아세테이트(EA)를 사용하여 추출한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조한 후, 감압증류하였다. 컬럼 정제하여 화합물 C-25, 4 g (40 %)를 흰색 고체로서 얻었다.
MS/EIMS 측정치 668; 계산치 668.85
[소자 제조예 1] 본 발명에 따른 유기 전자 재료용 화합물을 이용한 OLED 소자 제작
본 발명의 발광 재료를 이용한 구조의 OLED 소자를 제작하였다. 우선, OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO 박막(15Ω/□)을, 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올, 증류수를 순차적으로 사용하여 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 홀더에 ITO기판을 장착한 후, 진공 증착장비 내의 셀에 N1,N1'-([1,1'-비페닐]-4,4'-디일)비스(N1-(나프탈렌-1-일)-N4,N4-디페닐벤젠-1,4-디아민)을 넣고 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 ITO 기판 위에 60 nm 두께의 정공주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 C-3을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공주입층 위에 20 nm 두께의 정공수송층을 증착하였다. 정공주입층, 정공수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 호스트로서 5-(4-([1,1':4',1"-터페닐]-3-일)피리미딘-2-일)-5H-벤조[4,5]티에노[3,2-c]카바졸을 넣고, 또 다른 셀에는 도판트로서 화합물 D-1을 각각 넣은 후, 두 물질을 다른 속도로 증발시켜 도판트와 호스트 전체에 대하여 도판트를 15 중량%의 양으로 도핑함으로써 상기 정공수송층 위에 30 nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서 상기 발광층 위에 전자수송층으로써 한쪽 셀에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸을 넣고, 또 다른 셀에는 리튬 퀴놀레이트(Lithium quinolate)를 각각 넣은 후, 두 물질을 같은 속도로 증발시켜 50 중량%의 양으로 도핑함으로써 30 nm의 전자수송층을 증착하였다. 이어서 전자 주입층으로 리튬 퀴놀레이트를 2 nm 두께로 증착한 후, 다른 진공 증착장비를 이용하여 Al 음극을 150 nm의 두께로 증착하여 OLED 소자를 제작하였다. 재료 별로 각 화합물은 10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 사용하였다.
그 결과, 14.9 mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 6520 cd/m2의 녹색발광이 확인되었다.
[소자 제조예 2] 본 발명에 따른 유기 전자 재료용 화합물을 이용한 OLED 소자 제작
정공수송층으로서 C-104를 사용한 것 외에는 소자 제조예 1과 동일한 방법으로 OLED소자를 제작하였다.
그 결과, 8.6 mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 3855 cd/m2의 녹색발광이 확인되었다.
[ 비교예 1] 종래의 발광재료를 이용한 OLED 소자 제작
정공수송층으로서 N,N'-디(4-비페닐)-N,N'-디(4-비페닐)-4,4'-디아미노비페닐을 20 nm 두께로 증착하였고 발광재료로서 호스트에는 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐, 도판트로는 화합물 D-15를 사용하고, 정공수송층 위에 30 nm 두께의 발광층을 증착하고, 정공차단층으로 알루미늄(III)비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)4-페닐페놀레이트를 10 nm 두께로 증착한 것 외에는 소자 제조예 1과 동일한 방법으로 OLED소자를 제작하였다.
그 결과, 6.6 mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 2250 cd/m2의 녹색발광이 확인되었다.
본 발명에서 개발한 유기 전계 발광 화합물들의 발광 특성이 종래의 재료 대비 우수한 특성을 보여, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물을 사용한 소자는 발광특성이 뛰어나다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pat00063

    상기 화학식 1에서,
    L1 은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고;
    L2 및 L3는 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴렌이고;
    Ar1은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴이고;
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알케닐, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알키닐, 치환 또는 비치환 (C1-C30) 알콕시, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C3-C30) 시클로알케닐, 치환 또는 비치환 (3-7원) 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴, -NR11R12, -SiR13R14R15, -SR16, -OR17, -COR18 또는 -B(OR19)(OR20)이거나; 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족 또는 방향족 환의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있고;
    R11 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알케닐, 치환 또는 비치환 (C2-C30)알키닐, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알콕시, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C3-C30)시클로알케닐, 치환 또는 비치환 (3-7원) 헤테로시클로알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴 또는 치환 또는 비치환 (5-30원) 헤테로아릴이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족 또는 방향족 환의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며;
    a, b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, 2 이상의 정수인 경우 각각의 R1, 각각의 R2 또는 각각의 R3는 동일하거나 상이할 수 있고;
    d는 1 내지 3의 정수이며, 2 이상의 정수인 경우 각각의 R4는 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 L1, L2, L3, Ar1, R1 내지 R4, 및 R11내지 R20에서 치환 알킬, 치환 알케닐, 치환 알키닐, 치환 알콕시, 치환 시클로알킬, 치환 시클로알케닐, 치환 헤테로시클로알킬, 치환 아릴(렌), 치환 헤테로아릴(렌)의 치환체는 서로 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, 카르복실, 니트로, 히드록시, (C1-C30)알킬, 할로(C1-C30)알킬, (C2-C30)알케닐, (C2-C30)알키닐, (C1-C30)알콕시, (C1-C30)알킬티오, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알케닐, (3-7원) 헤테로시클로알킬, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴티오, (C6-C30)아릴로 치환되거나 비치환된 (5-30원) 헤테로아릴, (5-30원) 헤테로아릴로 치환되거나 비치환된 (C6-C30)아릴, 트리(C1-C30)알킬실릴, 트리(C6-C30)아릴실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, (C1-C30)알킬디(C6-C30)아릴실릴, 아미노, 모노 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노 또는 디(C6-C30)아릴아미노, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴아미노, (C6-C30)아릴(5-30원) 헤테로아릴아미노, (C1-C30)알킬카보닐, (C1-C30)알콕시카보닐, (C6-C30)아릴카보닐, 디(C6-C30)아릴보로닐, 디(C1-C30)알킬보로닐, (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴보로닐, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬 및 (C1-C30)알킬(C6-C30)아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 L1 은 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌이고;
    상기 L2 및 L3은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴렌이고;
    상기 Ar1은 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴이고;
    상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C15)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴인 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 L1은 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌이고;
    상기 L2 및 L3은 각각 독립적으로 단일결합; 비치환된 (C6-C20)아릴렌; (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴렌; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴렌이며;
    상기 Ar1은 (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴, 디(C6-C20)아릴아미노, (C6-C20)아릴(5-21원) 헤테로아릴아미노 또는 (5-21원) 헤테로아릴로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬(C6-C20)아릴 또는 디(C6-C20)아릴아미노로 치환 또는 비치환 (5-21원) 헤테로아릴이고;
    상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 비치환된 (C1-C6)알킬; (C1-C6)알킬로 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴; 또는 비치환된 (5-21원) 헤테로아릴인 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure pat00064
    Figure pat00065
    Figure pat00066
    Figure pat00067
    Figure pat00068
    Figure pat00069
    Figure pat00070
    Figure pat00071
    Figure pat00072
    Figure pat00073
    Figure pat00074
    Figure pat00075
    Figure pat00076
    Figure pat00077
    Figure pat00078
    Figure pat00079
    Figure pat00080
    Figure pat00081
    Figure pat00082
    Figure pat00083
    Figure pat00084
  6. 제1항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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