KR20170067643A - 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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

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Abstract

본원은 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 본원에 따른 유기 전계 발광 화합물은 구동 전압이 낮고/낮거나, 전력 효율이 우수하고/우수하며, 구동 수명이 현저히 개선된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

Description

유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
표시 소자 중, 전기 발광 소자(electroluminescent device; EL device)는 자체 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 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 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], 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이토-N,C2)피콜리네이토이리듐 (Firpic) 등의 재료가 알려져 있다.
종래 기술에서, 인광용 호스트 재료로는 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐(CBP)이 가장 널리 알려져 있었다. 최근에는, 일본의 파이오니어 등이 정공 차단층의 재료로 사용되던 바토큐프로인(Bathocuproine, BCP), 알루미늄(III)비스(2-메틸-8-퀴놀리네이트)(4-페닐페놀레이트)(Balq) 등을 호스트 재료로 이용해 고성능의 유기 전계 발광 소자를 개발한 바 있다.
그러나 기존의 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 다음과 같은 단점이 있다: (1) 유리 전이 온도가 낮고 열적 안정성이 낮아서, 진공 하에서 고온 증착 공정시 열화되며, 소자의 수명이 저하된다. (2) 유기 전계 발광 소자에서 전력 효율 = [(π／전압) × 전류 효율]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. 따라서, 유기 EL 소자의 우수한 특성을 구현하기 위해서는 소자 내 유기물층을 구성하는 재료들, 특히 발광 재료를 구성하는 호스트 또는 도판트를 적절히 선택해야 한다.
또한, 전자 버퍼층은 패널 제작 공정에서 고온에 노출시 소자 내의 전류 특성이 변하여 발광 휘도의 저하가 발생할 수 있는 문제를 개선하기 위한 층으로써 전자 버퍼층에 포함되는 화합물의 특성이 중요하다. 뿐만 아니라 전자 버퍼층에 사용되는 화합물은 전자 끌어 당김 (electron withdrawing) 특성 및 전자 친화도 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 값에 의한 전자 주입 조절 역할을 하는 것이 바람직하며, 이를 통하여 유기 전계 발광 소자의 효율 및 수명을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
한국 공개특허공보 제2014-0119642호는 하기 구조를 갖는 화합물을 개시하고 있다.
Figure pat00001
국제 공개특허공보 제2015-082046호는 하기 구조를 갖는 화합물을 개시하고 있으나, 하기 구조에서 V를 포함하는 7원 고리가 5원 고리와 융합된 형태의 구조에 대해서는 구체적으로 개시하고 있지 않다.
Figure pat00002
한국 공개특허공보 제2015-0077220호는 하기 구조를 갖는 화합물, 즉 융합된 아제핀 코어 구조를 개시하고 있다.
Figure pat00003
그러나, 상기 선행 기술 문헌들은 본원의 융합된 옥세핀-카바졸 코어 구조 또는 융합된 티에핀-카바졸 코어 구조에 대해서 구체적으로 개시하고 있지 않다.
한국 공개특허공보 제2014-0119642호 (2014. 10. 10. 발행) 국제 공개특허공보 제2015-082046호 (2015. 6. 11. 발행) 한국 공개특허공보 제2015-0077220호 (2015. 7. 7. 발행)
본 발명의 목적은, 첫째로 구동 전압이 낮고/낮거나, 전력 효율이 우수하고/우수하거나, 구동 수명이 현저히 개선된 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있는 유기 전계 발광 화합물을 제공하는 것이며, 둘째로 상기 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 본 발명자들은 본원의 유기 전계 발광 화합물이 높은 삼중항 에너지 및 개선된 효율을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 보다 구체적으로, 본 발명자들은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 전계 발광 화합물이 상술한 목적을 달성함을 발견하였다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에서,
X는 O 또는 S이고,
L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴렌이며,
Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C3-C30)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며,
R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴이며,
n은 1 또는 2이고, n이 2인 경우, 각각의 Ar은 동일하거나 상이할 수 있으며,
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고, c는 1 내지 4의 정수이며, a 내지 c가 2 이상의 정수인 경우, 각각의 R1 내지 R3은 동일하거나 상이할 수 있으며,
상기 헤테로아릴(렌)은 B, N, O, S, Si 및 P로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물은 구동 전압이 낮고/낮거나, 전력 효율이 우수하고/우수하거나, 구동 수명이 현저히 개선된 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 설명을 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 방법으로 해석되어서는 안 된다.
본원에서 "유기 전계 발광 화합물"은 유기 전계 발광 소자에 사용될 수 있는 화합물을 의미하며, 필요에 따라 유기 전계 발광 소자를 구성하는 임의의 층에 포함될 수 있다.
본원에서 "유기 전계 발광 재료"는 유기 전계 발광 소자에 사용될 수 있는 재료를 의미하고, 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 유기 전계 발광 소자를 구성하는 임의의 층에 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 전계 발광 재료는 정공 주입 재료, 정공 전달 재료, 정공 보조 재료, 발광 보조 재료, 전자 차단 재료, 발광 재료, 전자 버퍼 재료, 정공 차단 재료, 전자 전달 재료, 전자 주입 재료 등이 될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 화학식 1에서, X는 O 또는 S이다.
상기 화학식 1에서, L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴렌이며, 바람직하게는, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴렌이며, 더욱 바람직하게는, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴렌이며, 예를 들면, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌, 비치환된 비페닐렌, 비치환된 나프틸렌, 비치환된 카바졸릴렌, 비치환된 퀴나졸리닐렌, 비치환된 피리디닐렌, 치환 또는 비치환된 트리아진일렌, 비치환된 피리미디닐렌, 또는 비치환된 퀴녹살리닐렌일 수 있다. 여기서, 상기 치환된 페닐렌의 치환체는 페닐로 치환된 카바졸릴, 디페닐로 치환된 트리아진일, 및 디페닐아미노로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으며, 상기 치환된 트리아진일렌의 치환체는 페닐일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며, 바람직하게는, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며, 더욱 바람직하게는, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며, 예를 들면, 치환 또는 비치환된 페닐, 비치환된 나프틸, 비치환된 비페닐, 비치환된 터페닐, 비치환된 나프틸페닐, 비치환된 플루오란테닐, 비치환된 트리페닐레닐, 치환된 트리아진일, 비치환된 디벤조푸란일, 비치환된 디벤조티오펜일, 치환 또는 비치환된 카바졸릴, 디메틸로 치환된 플루오레닐, 비치환된 이소퀴놀릴, 페닐로 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐, 비치환된 피리도피리미디닐, 치환된 피리딜, 치환된 피리미디닐, 또는 -NR11R12일 수 있다. 여기서, 치환된 페닐, 치환된 피리딜, 및 치환된 피리미딘일의 치환체는 디페닐로 치환된 트리아진일일 수 있으며; 치환된 카바졸릴의 치환체는 페닐, 및 페닐로 치환된 카바졸릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으며; 치환된 트리아진일의 치환체는 페닐, 비페닐, 나프틸 및 나프틸페닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C3-C30)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며; 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C5-C25)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며; 더욱 바람직하게는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 비치환된 (C5-C18)의 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있고, 예를 들면, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 페닐, 비치환된 나프틸페닐, 비치환된 나프틸, 디페닐로 치환된 트리아진일, 페닐로 치환된 카바졸릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 비치환된 벤젠 고리를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 치환된 페닐의 치환체는 모노- 또는 디-(C6-C30)아릴아미노일 수 있으며, 바람직하게는 페닐비페닐아미노, 디페닐아미노, 및 디메틸플루오레닐페닐아미노로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴이며, 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴이며, 더욱 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴이다. 예를 들면, R11 및 R12는 각각 독립적으로 비치환된 페닐, 비치환된 나프틸, 비치환된 비페닐, 비치환된 나프틸페닐, 또는 디메틸로 치환된 플루오레닐일 수 있고, R13 및 R14는 각각 독립적으로 비치환된 페닐, 또는 비치환된 비페닐일 수 있다.
상기 화학식 1에서, n은 1 또는 2이고, n이 2인 경우, 각각의 Ar은 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1에서, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, c는 1 내지 4의 정수이고, a 내지 c가 2 이상의 정수인 경우, R1 내지 R3은 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게, a 내지 c는 각각 독립적으로 1 또는 2이다.
본원 발명의 일 태양에 따르면, 상기 화학식 1에서, L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴렌이고; Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며; R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C5-C25)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며; R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴이고; a 내지 c는 각각 독립적으로 1 또는 2이다.
본원 발명의 다른 일 태양에 따르면, 상기 화학식 1에서, L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴렌이고; Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며; R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 비치환된 (C5-C18)의 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있으며; R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴이고; a 내지 c는 각각 독립적으로 1 또는 2이다.
본원에서 "(C1-C30)알킬"은 쇄를 구성하는 탄소수가 1 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 의미하고, 여기에서 탄소수는 바람직하게는 1 내지 20개, 더 바람직하게는 1 내지 10개이다. 상기 알킬의 구체적인 예로서, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸 및 tert-부틸 등이 있다. 본원에서 "(C2-C30)알케닐"은 쇄를 구성하는 탄소수가 2 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알케닐을 의미하고, 여기에서 탄소수가 2 내지 20개인 것이 바람직하고, 2 내지 10개인 것이 더 바람직하다. 상기 알케닐의 구체적인 예로서, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 2-메틸부트-2-에닐 등이 있다. 본원에서 "(C2-C30)알키닐"은 쇄를 구성하는 탄소수가 2 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알키닐을 의미하고, 여기에서 탄소수가 2 내지 20개인 것이 바람직하고, 2 내지 10개인 것이 더 바람직하다. 상기 알키닐의 예로서, 에티닐, 1-프로피닐, 2-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 3-부티닐, 1-메틸펜트-2-이닐 등이 있다. 본원에서 "(C3-C30)시클로알킬"은 환 골격 탄소수가 3 내지 30개인 단일환 또는 다환 탄화수소를 의미하고, 상기 탄소수는 바람직하게는 3 내지 20개, 더 바람직하게는 3 내지 7개이다. 상기 시클로알킬의 예로서, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 있다. 본원에서 "(3-7원) 헤테로시클로알킬"은 환 골격 원자수가 3 내지 7개, 바람직하게는 5 내지 7개이고, B, N, O, S, Si 및 P로 이루어진 군, 바람직하게는 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 시클로알킬을 의미하고, 예를 들어, 테트라히드로푸란, 피롤리딘, 티올란, 테트라히드로피란 등이 있다. 본원에서 "(C6-C30)아릴(렌)"은 환 골격 탄소수가 6 내지 30개인 방향족 탄화수소에서 유래된 단일환 또는 융합환계 라디칼을 의미하고, 부분적으로 포화될 수도 있다. 상기 환 골격 탄소수는 바람직하게는 6 내지 20개, 더 바람직하게는 6 내지 15개이다. 상기 아릴은 스피로 구조를 가진 것을 포함한다. 상기 아릴의 예로서 페닐, 비페닐, 터페닐, 나프틸, 비나프틸, 페닐나프틸, 나프틸페닐, 플루오레닐, 페닐플루오레닐, 벤조플루오레닐, 디벤조플루오레닐, 페난트레닐, 페닐페난트레닐, 안트라세닐, 인데닐, 트리페닐레닐, 피레닐, 테트라세닐, 페릴레닐, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란테닐, 스피로비플루오레닐 등이 있다. 본원에서 "(3-30원) 헤테로아릴(렌)"은 환 골격 원자수가 3 내지 30개이고, B, N, O, S, 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 헤테로아릴은 하나 이상의 헤테로아릴 또는 아릴기가 단일 결합에 의해 헤테로아릴기와 연결된 형태도 포함하며, 스피로 구조를 가진 것도 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, 벤조카바졸릴, 페녹사진일, 페노티아진일, 페난트리딘일, 벤조디옥솔릴, 디하이드로아크리디닐 등의 융합 환계 헤테로아릴 등이 있다. 본원에서 "할로겐"은 F, Cl, Br 및 I 원자를 포함한다.
또한, 본원에 기재되어 있는 "치환 또는 비치환"이라는 기재에서 "치환"은 어떤 작용기에서 수소 원자가 다른 원자 또는 다른 작용기 (즉, 치환체)로 대체되는 것을 뜻한다. 본원의 L, Ar, R1 내지 R3, 및 R11 내지 R14에서 치환된 아릴(렌), 치환된 헤테로아릴(렌), 치환된 알킬, 및 치환된 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 치환체는 각각 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; (C1-C30)알킬 또는 (C6-C30)아릴로 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴; (3-30원)헤테로아릴로 치환 또는 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; (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 하나 이상이며, 바람직하게는, 각각 독립적으로 (C1-C20)알킬, (C6-C25)아릴, (C6-C25)아릴로 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 및 디(C6-C25)아릴아미노로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 더욱 바람직하게는, 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬, (C6-C18)아릴, (C6-C18)아릴로 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 및 디(C6-C18)아릴아미노로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 예를 들면, 메틸, 페닐, 비페닐, 나프틸, 나프틸페닐, 디페닐로 치환된 트리아진일, 페닐로 치환된 카바졸릴, 디페닐아미노, 페닐비페닐아미노, 및 디메틸플루오레닐페닐아미노로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물은 보다 구체적으로 하기의 화합물로서 예시될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
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Figure pat00006
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본원에 따른 유기 전계 발광 화합물은 당업자에게 공지된 합성 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 하기 반응식에 나타난 바와 같이 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00020
[반응식 2]
Figure pat00021
[반응식 3]
Figure pat00022
[반응식 4]
Figure pat00023
[반응식 5]
Figure pat00024
상기 반응식 1 내지 5에서, L, Ar, R1 내지 R3, n, 및 a 내지 c는 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
또한, 본원은 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 재료 및 상기 재료를 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 재료는 본원의 유기 전계 발광 화합물 단독으로 이루어질 수 있고, 유기 전계 발광 재료에 사용되는 통상의 물질들을 추가로 포함할 수도 있다.
본원에 따른 유기 전계 발광 소자는 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 1층 이상의 유기물층을 갖고, 상기 유기물층은 상기 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 애노드이고 다른 하나는 캐소드일 수 있다.　상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공 주입층, 정공 전달층, 정공 보조층, 발광 보조층, 전자 전달층, 전자 주입층, 계면층(interlayer), 정공 차단층, 전자 차단층 및 전자 버퍼층에서 선택되는 1층 이상을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 정공 보조층 또는 상기 발광 보조층은 정공 전달층과 발광층 사이에 위치하고, 정공의 전달 속도를 조절하는 층이다. 상기 정공 보조층 또는 상기 발광 보조층은 유기 전계 발광 소자의 효율 및/또는 수명의 개선 효과를 갖는다.
본원의 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다. 발광층에 사용될 경우, 본원의 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물은 호스트 재료로서 포함될 수 있다. 바람직하게는, 상기 발광층은 하나 이상의 도판트를 추가로 더 포함할 수 있으며, 필요한 경우, 본원의 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물 이외의 다른 화합물을 제2 호스트 재료로 추가로 포함할 수 있다. 이때, 제1 호스트 재료와 제2 호스트 재료의 중량비는 1:99 내지 99:1 범위이다. 상기 발광층의 호스트 화합물에 대한 도판트 화합물의 도핑농도가 20 중량% 미만인 것이 바람직하다.
상기 제2 호스트 재료는 공지된 인광 호스트라면 어느 것이든 사용 가능하나, 하기 화학식 11 내지 화학식 16으로 표시되는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 발광 효율 면에서 특히 바람직하다.
[화학식 11]
Figure pat00025
[화학식 12]
Figure pat00026
[화학식 13]
Figure pat00027
[화학식 14]
Figure pat00028
[화학식 15]
Figure pat00029
상기 화학식 11 내지 15에서,
Cz는 하기 구조이며,
Figure pat00030
E는 O 또는 S이고;
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴 또는 -SiR25R26R27이며; R25 내지 R27은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴이고; L4는 단일 결합, 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 각각 독립적으로 O, S, -NR31, 또는 -CR32R33 이고, Y1과 Y2가 동시에 존재하지는 않으며; R31 내지 R33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴이고, R32 및 R33 은 동일하거나 상이할 수 있으며; h 및 i는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고, g는 0 내지 3의 정수이고, j, k, l 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, g, 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.
[화학식 16]
Figure pat00031
상기 화학식 16에서,
Y3 내지 Y5는 각각 독립적으로 CR34 또는 N이고
R34는 수소, 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴이고;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴이고;
B3 은 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴이고;
L5는 단일결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-30원)헤테로아릴렌이다.
구체적으로 상기 제2 호스트 재료의 바람직한 예는 다음과 같다.
Figure pat00032
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Figure pat00059
Figure pat00060
[여기서, TPS는 트리페닐실릴(triphenylsilyl)기이다.]
본원의 유기 전계 발광 소자에 포함되는 도판트로는 하나 이상의 인광 도판트가 바람직하다. 본원의 유기 전계 발광 소자에 적용되는 인광 도판트 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.
본원의 유기 전계 발광 소자에 포함되는 도판트로 하기 화학식 101 내지 103으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 101] [화학식 102] [화학식 103]
Figure pat00061
상기 화학식 101 내지 103에서,
La는 하기 구조에서 선택되고;
Figure pat00062
R100은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C3-C30)시클로알킬이며;
R101 내지 R109 및 R111 내지 R123은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C3-C30)시클로알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 시아노, 또는 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알콕시이고; R106 내지 R109는 인접 치환기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 융합 고리를 형성할 수 있는데, 예를 들어 알킬로 치환 또는 비치환된 플루오렌, 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜, 또는 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조푸란 형성이 가능하며; R120 내지 R123는 인접 치환기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 융합 고리를 형성할 수 있는데, 예를 들어 알킬 또는 아릴로 치환 또는 비치환된 퀴놀린 형성이 가능하며;
R124 내지 R127은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴이고; R124 내지 R127은 인접 치환기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 융합 고리를 형성할 수 있는데, 예를 들어 알킬로 치환 또는 비치환된 플루오렌, 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜, 또는 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조푸란 형성이 가능하며;
R201 내지 R211은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C3-C30)시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C6-30)아릴이고, R208 내지 R211은 인접 치환기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 융합 고리를 형성할 수 있는데, 예를 들어 알킬로 치환 또는 비치환된 플루오렌, 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜, 또는 알킬로 치환 또는 비치환된 디벤조푸란 형성이 가능하며;
r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며; r 또는 s가 각각 2 이상의 정수인 경우 각각의 R100은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
e는 1 내지 3의 정수이다.
상기 도판트 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다.
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본 발명의 일 양태에 따르면, 본원 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자 버퍼 재료를 제공한다. 상기 전자 버퍼 재료는 전자의 흐름 특성을 제어하는 재료를 가리킨다. 이에, 상기 전자 버퍼 재료는 예를 들어, 전자를 트랩(trap)하거나, 전자를 블로킹(blocking)하거나, 또는 전자 전달 대역과 발광층 사이의 에너지 장벽을 낮추는 것일 수 있다. 상기 전자 버퍼 재료는 구체적으로는, 유기 전계 발광 소자의 전자 버퍼 재료일 수 있다. 유기 전계 발광 소자에서 상기 전자 버퍼 재료는 전자 버퍼층에 사용되거나, 전자 전달 대역 또는 발광층과 같은 다른 영역에 혼입되어 사용될 수 있다. 상기 전자 버퍼 재료는 유기 전계 발광 소자의 제조에 사용되는 통상의 물질을 추가로 포함하는 혼합물 또는 조성물일 수 있다.
본원의 유기 전계 발광 소자는 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물을 포함하고, 이와 동시에 아릴아민계 화합물 또는 스티릴아릴아민계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본원의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기물층에 상기 화학식 1의 유기 전계 발광 화합물 이외에 1족, 2족, 4주기, 5주기 전이금속, 란탄계열금속 및 d-전이원소의 유기금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 또는 착체 화합물을 더 포함할 수도 있고, 나아가 상기 유기물층은 발광층 및 전하 생성층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본원의 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.
본원의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽의 내측 표면에, 칼코제나이드(chalcogenide)층, 할로겐화 금속층 및 금속 산화물층으로부터 선택되는 일층(이하, 이들을 “표면층”이라고 지칭함) 이상을 배치하는 것이 바람직하다. 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, 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, 본원의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 이렇게 제조된 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽의 표면에 전자 전달 화합물과 환원성 도판트의 혼합 영역 또는 정공 전달 화합물과 산화성 도판트의 혼합 영역을 배치하는 것도 바람직하다. 이러한 방식에 의해 전자 전달 화합물이 음이온으로 환원되므로 혼합 영역으로부터 발광 매체에 전자를 주입 및 전달하기 용이해진다. 또한, 정공 전달 화합물은 산화되어 양이온으로 되므로 혼합 영역으로부터 발광 매체에 정공을 주입 및 전달하기 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 전하 생성층으로 사용하여 두 개 이상의 발광층을 가진 백색 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
본원의 유기 전계 발광 소자의 각층의 형성은 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법이나 잉크젯 프린팅(ink jet printing), 노즐 프린팅(nozzle printing), 슬롯 코팅(slot coating), 스핀 코팅, 침지 코팅(dip coating), 플로우 코팅 등의 습식 성막법 중의 어느 하나의 방법을 적용할 수 있다.
습식 성막법의 경우, 각 층을 형성하는 재료를 에탄올, 클로로포름, 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 적절한 용매에 용해 또는 분산시켜 박막을 형성하는데, 그 용매는 각 층을 형성하는 재료가 용해 또는 분산될 수 있고, 성막성에 문제가 없는 것이라면 어느 것이어도 된다.
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명의 대표 화합물을 들어 본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물의 제조방법 및 이의 물성을 나타내었다. 그러나, 본 발명은 하기의 예들에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1] 화합물 C-39의 제조
Figure pat00088
화합물 1-1의 제조
플라스크에 2-브로모-1-클로로-3-나이트로벤젠 (56g, 234mmol), 2-클로로페닐보로닉산 (74g, 476mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(O) (Pd(PPh3)4) (13g, 11.9mmol), 2M 세슘카보네이트 (194g, 596mmol), 톨루엔 1200mL 및 에탄올 300mL를 넣어 녹인 후, 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1-1(51g, 수율: 80%)을 얻었다.
화합물 1-2의 제조
플라스크에 화합물 1-1 (10g, 37.3mmol), 2-메톡시페닐보로닉산 (6.8g, 44.7mmol), 트리스(디벤질인덴아세톤)디팔라듐 (1.7g, 1.86mmol), 세슘카보네이트 (30g, 93.2mmol), 트리사이클로헥실포스핀 (1g, 3.73mmol), 톨루엔 200mL 및 디옥산 50mL를 넣어 녹인 후, 4 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1-2(7.7g, 수율: 62%)을 얻었다.
화합물 1-3의 제조
플라스크에 화합물 1-2 (7.7g, 22.7mmol), 보론트리브로마이드 (3.2mL, 34.1mmol), 및 메틸렌클로라이드 230 mL를 넣어 녹인 후, 실온에서 12 시간 동안 반응시켰다. 이후, 탄산수소나트륨 용액으로 반응을 종결하고, 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1-3(6.4g, 수율: 88 %)을 얻었다.
화합물 1-4의 제조
플라스크에 화합물 1-3 (3.9g, 12mmol), 탄산칼륨 (0.8g, 6mmol), 및 디메틸포름아미드 60 mL를 넣어 녹인 후 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1-4(2g, 수율: 60 %)을 얻었다.
화합물 1-5의 제조
플라스크에 화합물 1-4 (2g, 6.9mmol), 트리페닐포스핀 (7.2g, 27mmol), 및 디클로로벤젠 25 mL를 넣어 녹인 후, 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 1-5(1.6g, 수율: 95 %)을 얻었다.
화합물 C-39의 제조
플라스크에 화합물 1-5 (1.6g, 6.5mmol), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (2.6g, 6.8mmol), 팔라듐아세테이트 (0.07g, 0.32mmol), 나트륨-tert-부톡사이드 (1.5g, 16mmol), 2-디클로로헥실포스핀-2',6'-디메톡시비페닐 (0.26g, 0.65mmol), 및 o-자일렌 30 mL를 넣어 녹인 후, 4 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C-39(3.1g, 수율: 85 %)을 얻었다.
Figure pat00089
[ 실시예 2] 화합물 C- 36의제조
Figure pat00090
플라스크에 화합물 1-5 (5g, 19mmol), 2-(3-브로모바이페닐)-3-일-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (9g, 19mmol), 팔라듐아세테이트 (0.2g, 0.97mmol), 나트륨-tert-부톡사이드 (4.6g, 48mmol), 2-디클로로헥실포스핀-2',6'-디메톡시비페닐 (0.7g, 1.9mmol), 및 o-자일렌 100 mL를 넣어 녹인 후, 7시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C-36 (8.2g, 수율: 65%)을 얻었다.
Figure pat00091
[ 실시예 3] 화합물 C-31의 제조
Figure pat00092
플라스크에 화합물 1-5 (3g, 11mmol), 2-[1,1'-비페닐]-4-일-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진 (4.8g, 14mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (0.7g, 5.8mmol), 탄산칼륨 (4g, 29mmol), 및 디메틸포름아미드 120 mL를 넣어 녹인 후, 120℃로 가열하여 4 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면, 혼합물을 증류수에 적가하여 고체를 만들고, 생성된 고체를 필터하였다. 이후, 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C-31(6.4g, 수율: 97%)을 얻었다.
Figure pat00093
[ 실시예 4] 화합물 C-94의 제조
Figure pat00094
화합물 4-1의 제조
플라스크에 2-브로모-1-플루오로-3-나이트로벤젠 (30g, 136mmol), (2,4-디클로로페닐)보로닉산 (27g, 143mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(O) (Pd(PPh3)4)(7.8g, 6.8mmol), 2M 세슘카보네이트 (111g, 341mmol), 톨루엔 680 mL 및 에탄올 170 mL를 넣어 녹인 후, 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-1(32g, 수율: 84%)을 얻었다.
화합물 4-2의 제조
플라스크에 화합물 4-1 (15g, 52mmol), 페닐보로닉산 (7g, 57mmol), 팔라듐아세테이트 (0.3g, 1.5mmol), 2-디클로로헥실포스핀-2',6'-디메톡시비페닐 (2.5g, 6.3mmol), 2M 인산칼륨 (27g, 131mmol), 톨루엔 260 mL 및 디옥산 65 mL를 넣어 녹인 후, 3 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-2(13g, 수율: 80%)을 얻었다.
화합물 4-3의 제조
플라스크에 화합물 4-2 (10g, 32mmol), 2-메톡시페닐보로닉산 (7.3g, 48mmol), 트리스(다이벤질인덴아세톤)다이팔라듐 (2.9g, 3.2mmol), 세슘카보네이트 (31g, 96mmol), 트리사이클로헥실포스핀 (20wt% in Toluene) (9g, 6.4mmol), 톨루엔 160 mL 및 디옥산 50 mL를 넣어 녹인 후, 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-3(3.3g, 수율: 26%)을 얻었다.
화합물 4-4의 제조
플라스크에 화합물 4-3 (3.3g, 8.2mmol), 보론트리브로마이드 (12mL, 12mmol), 및 메틸렌클로라이드 80 mL를 넣어 녹인 후, 실온에서 12 시간 동안 반응시켰다. 이후, 탄산수소나트륨 용액으로 반응을 종결하고, 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-4 (3.1g, 수율: 99%)을 얻었다.
화합물 4-5의 제조
플라스크에 화합물 4-4 (3.1g, 8.2mmol), 탄산칼륨 (0.5g, 4.1mmol), 및 디메틸포름아미드 40 mL를 넣어 녹인 후, 4 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-5 (2.5g, 수율: 83%)을 얻었다.
화합물 4-6의 제조
플라스크에 화합물 4-5 (1.6g, 6.9mmol), 트리페닐포스핀 (4.6g, 17mmol), 및 디클로로벤젠 15 mL를 넣어 녹인 후, 12 시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 4-6 (1.2g, 수율: 86%)을 얻었다.
화합물 C-94의 제조
플라스크에 화합물 4-6 (1.2g, 3.7mmol), 2-[1,1'-비페닐]-4-일-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진 (1.5g, 4.4mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (0.2g, 1.8mmol), 탄산칼륨 (1.2g, 9.3mmol), 및 디메틸포름아미드 40 mL를 넣어 녹인 후, 120℃로 가열하여 4 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면, 혼합물을 증류수에 적가하여 고체를 만들고 생성된 고체를 필터한다. 이후, 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C-94 (6.4g, 수율: 97%)을 얻었다.
Figure pat00095
[여기서, N.D는 측정할 수 없음을 의미한다]
[ 실시예 5] 화합물 C-99의 제조
Figure pat00096
화합물 5-1의 제조
플라스크에 2-브로모-1-클로로-3-나이트로벤젠 (74g, 315mmol), (1-플루오로-2-나프탈레닐)보로닉산 (50g, 263mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(O) (Pd(PPh3)4)(15g, 13mmol), 2M 세슘카보네이트 (257g, 789mmol), o-자일렌 1600mL 및 에탄올 400 mL를 넣어 녹인 후, 12시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 5-1(36g, 수율: 47 %)을 얻었다.
화합물 5-2의 제조
플라스크에 화합물 5-1 (34g, 114mmol), 2-메톡시페닐보로닉산 (26g, 172mmol), 트리스(다이벤질인덴아세톤)다이팔라듐 (10g, 11mmol), 세슘카보네이트 (112g, 343mmol), 트리시클로헥실포스핀 (20wt% in Toluene) (32g, 22mmol), o-자일렌 600mL 및 디옥산 170 mL를 넣어 녹인 후, 12시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 5-2 (38g, 수율: 90 %)을 얻었다.
화합물 5-3의 제조
플라스크에 화합물 5-2 (38g, 102mmol), 보론트리브로마이드 (1M in MC) (153ml, 153mmol) 및 메틸렌클로라이드 1000 mL를 넣어 녹인 후, 실온에서 12시간 동안 반응시켰다. 이후, 탄산수소나트륨 용액으로 반응을 종결하고, 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 5-3(53g)을 얻었다.
화합물 5-4의 제조
플라스크에 화합물 5-3 (53g, 102mmol), 탄산칼륨 (7g, 51mmol) 및 디메틸포름아미드 500 mL를 넣어 녹인 후 4시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 5-4 (18g, 수율: 52%)을 얻었다.
화합물 5-5의 제조
플라스크에 화합물 5-4 (18g, 53mmol), 트리페닐포스핀 (56g, 214mmol) 및 디클로로벤젠 180 mL를 넣어 녹인 후, 12시간 동안 환류시켰다. 반응이 끝나면 에틸 아세테이트로 유기층을 추출하고, 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 5-5 (9.5g, 수율: 59%)을 얻었다.
화합물 C-99의 제조
플라스크에 화합물 5-5 (5g, 16mmol), 2-클로로-4-(2-나프탈레닐)퀴나졸린 (4.7g, 16mmol), 세슘카보네이트 (5.3g, 16mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (0.99g, 8.1mmol) 및 디메틸설폭사이드 80 mL를 넣어 녹인 후, 90℃로 가열하여 2 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면, 혼합물을 메탄올에 적가하여 고체를 만들고, 생성된 고체를 필터하였다. 이후, 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 화합물 C-99 (8.6g, 수율: 94%)을 얻었다.
Figure pat00097
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 발광 특성을 설명한다.
[소자 제조예 1] 본 발명에 따른 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
본 발명의 유기 전계 발광 화합물을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다. 우선, OLED용 글래스 (지오마텍사 제조) 기판 상의 투명 전극 ITO 박막(10Ω/□)을 아세톤, 이소프로판올을 순차적으로 사용하여 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 홀더에 ITO 기판을 장착한 후, 진공 증착 장비 내의 셀에 화합물 HIL -1을 넣고 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 ITO 기판 위에 80nm 두께의 제1 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HIL -2를 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 주입층 위에 5nm 두께의 제2 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL -1을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제2 정공 주입층 위에 10nm 두께의 제1 정공 전달층을 증착하였다. 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL-2를 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 전달층 위에 60nm 두께의 제2 정공 전달층을 증착하였다. 정공 주입층, 정공 전달층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 호스트로서 화합물 C-39을 넣고, 또 다른 셀에는 도판트로서 화합물 D-71을 넣은 후, 두 물질을 다른 속도로 증발시켜 호스트와 도판트의 합계량에 대해 도판트를 3중량%의 양으로 도핑함으로써 상기 제2 정공 전달층 위에 40nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서, 또 다른 셀 두 군데에 화합물 ETL -1과 화합물 Liq를1:1의 속도로 증발시켜 발광층 위에 30nm 두께의 전자 전달층을 증착하였다. 이어서, 전자 주입층으로 화합물 Liq를 전자 전달층 위에 2nm 두께로 증착한 후, 다른 진공 증착 장비를 이용하여 Al 음극을 80nm의 두께로 증착하여 OLED 소자를 제조하였다.
그 결과, 3.5V의 전압에서 26.9lm/W의 전력 효율을 보이고, 1000nit의 적색 발광을 나타내었다. 5000 nit의 전류를 일정하게 가하여 처음 나오는 빛의 세기를 100%라고 했을때, 16.7시간 후의 빛의 세기는 95.7% 였다(수명 특성).
[ 비교예 1] 종래의 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
발광층의 호스트로서 하기의 화합물 A를 사용한 것 외에는 소자 제조예 1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
Figure pat00098
그 결과, 4.5V의 전압에서 17.9lm/W의 전력 효율을 보이고, 1000nit의 적색 발광을 나타내었다. 5000 nit의 전류를 일정하게 가하여 처음 나오는 빛의 세기를 100%라고 했을때, 16.7시간 후의 빛의 세기는 19.9% 였다(수명 특성).
[소자 제조예 2-1] 본 발명에 따른 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
본 발명의 유기 전계 발광 화합물을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다. 우선, OLED용 글래스 (지오마텍사 제조) 기판 상의 투명 전극 ITO 박막(10Ω/□)을, 아세톤, 에탄올 및 증류수를 순차적으로 사용하여 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 홀더에 ITO 기판을 장착한 후, 진공 증착 장비 내의 셀에 화합물 HIL -1을 넣고 챔버 내의 진공도가 10-6 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 ITO 기판 위에 80nm 두께의 제1 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HIL -2를 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 주입층 위에 5 nm 두께의 제2 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL -1을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제2 정공 주입층 위에 10nm 두께의 제1정공 전달층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL -3을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 전달층 위에 30nm 두께의 제2 정공 전달층을 증착하였다. 정공 주입층 및 정공 전달층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 진공 증착 장비 내의 한 셀에는 호스트로서 화합물 C-39을 넣고, 또 다른 셀에는 도판트로서 화합물 D-13을 넣은 후, 동시에 도판트 물질은 다른 속도로 증발시켜 호스트와 도판트의 합계량에 대해 도판트를 15 중량%의 양으로 도핑함으로써 상기 제2 정공 전달층 위에 40nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서, 또 다른 셀 두 군데에 화합물 ETL -1과 화합물 Liq을 각각 4:6의 속도로 증발시켜 상기 발광층 위에 35nm 두께의 전자 전달층을 증착하였다. 이어서, 전자 주입층으로 화합물 Liq을 전자 전달층 위에 2nm 두께로 증착한 후, 다른 진공 증착 장비를 이용하여 Al 음극을 80nm의 두께로 증착하여 OLED 소자를 제조하였다. 재료 별로 각 화합물은 10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 사용하였다.
[소자 제조예 2-2 및 2-3] 본 발명에 따른 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
소자 제조예 2-2 및 2-3에서는, 발광층의 호스트로서 화합물 C-36 및 화합물 C-31을 각각 사용한 것 외에는 소자 제조예 2-1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
[ 비교예 2] 종래의 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
발광 재료로서 호스트에는 화합물 CBP, 도판트로는 화합물 D-13을 사용하여 제2 정공 전달층 위에 40nm 두께의 발광층을 증착하고, 정공 차단층으로 화합물 Balq을 10nm 두께로 증착한 후 이어서, 또 다른 셀 두 군데에 화합물 ETL -1과 화합물 Liq를 4:6의 속도로 증발시켜 25nm 두께의 전자 전달층을 증착한 것 외에는 소자 제조예 2-1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
Figure pat00099
소자 제조예 2-1 내지 2-3 및 비교예 2에서 제조된 유기 전계 발광 소자의 1,000 nits 휘도 기준의 구동 전압, 전력 효율, CIE 색 좌표 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00100
상기 소자 제조예 1 및 2-1 내지 2-3, 및 비교예 1 및 2로부터, 본 발명에 따른 유기 전자 재료용 화합물을 발광용 호스트 재료로 사용한 OLED 소자는 발광 특성이 뛰어날 뿐만 아니라 종래의 발광 재료를 사용한 OLED 소자에 비해 구동 전압을 강하시킴으로써 전력 효율의 상승을 유도하여 소비 전력을 개선시킬 수 있음을 알 수 있다.
[소자 제조예 3-1] 본 발명에 따른 화합물을 제1 호스트 화합물로 포함하는 OLED 소자 제조
제2 정공 전달층의 두께를 30nm로 줄이고, 발광층 및 전자 전달층을 다음과 같이 증착시킨 것을 제외하고는 소자 제조예 1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다. 진공 증착 장비 내의 셀 두군데에 호스트로서 각각 화합물 C-39 (제1 호스트) 및 화합물 B-8 (제2 호스트)를 넣고, 또 다른 셀에는 도판트로서 화합물 D-87을 넣은 후, 두 호스트 물질을 1:2 의 다른 속도로 증발시키고, 동시에 도판트 물질을 두 호스트 물질과 다른 속도로 증발시켜 호스트와 도판트의 합계량에 대해 도판트를 10 중량%의 양으로 도핑함으로써, 상기 제2 정공 전달층 위에 40nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서, 또 다른 셀 두 군데에 화합물 ETL -1과 화합물 Liq를 4:6의 속도로 증발시켜 상기 발광층 위에 35nm 두께의 전자 전달층을 증착하였다.
[소자 제조예 3-2 및 3-3] 본 발명에 따른 화합물을 제1 호스트 화합물로 포함하는 OLED 소자 제조
소자 제조예 3-2 및 3-3에서는, 발광층의 제1 호스트 화합물로서 화합물 C-36 및 화합물 C-31을 각각 사용한 것 외에는 소자 제조예 3-1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
[소자 제조예 3-4 내지 3-6] 본 발명에 따른 화합물을 호스트로 포함하는 OLED 소자 제조
소자 제조예 3-4 내지 3-6에서는, 발광층의 호스트로서 제1 호스트와 제2 호스트 대신 각각 화합물 C-39, 화합물 C-36 및 화합물 C-31 만을 사용한 것 외에는 소자 제조예 3-1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
소자 제조예 3-1 내지 3-6에서 제조된 유기 전계 발광 소자의 구동 전압, 전류, 및 1,000cd/m2의 발광색을 하기 표2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00101
상기 소자 제조예 3-1 내지 3-6으로부터, 본 발명에 따른 유기 전자 재료용 화합물을 단일 호스트로 포함하는 경우뿐만 아니라 본 발명에 따른 유기 전자 재료용 화합물을 복수 종의 호스트 중 어느 하나로 포함하는 경우에도 OLED 소자는 우수한 발광 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
[소자 제조예 4-1] 본 발명에 따른 화합물을 전자 버퍼 재료로 포함하는 청색 발광 유기 전계 발광 소자의 제조
OLED 소자를 다음과 같이 제조하였다. 우선, OLED용 글래스 (지오마텍사 제조) 상의 투명 전극 ITO 박막(10Ω/□)을 아세톤, 에탄올 및 증류수를 순차적으로 사용하여 초음파 세척을 실시한 후, 이소프로판올에 넣어 보관한 후 사용하였다. 다음으로 진공 증착 장비의 기판 홀더에 ITO 기판을 장착한 후, 진공 증착 장비 내의 셀에 화합물 HIL -1을 넣고 챔버 내의 진공도가 10-7 torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 ITO 기판 위에 60nm 두께의 제1 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HIL -2을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 주입층 위에 5nm 두께의 제2 정공 주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL -1을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제2 정공 주입층 위에 20nm 두께의 제1 정공 전달층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 화합물 HTL -4를 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 제1 정공 전달층 위에 5nm 두께의 제2 정공 전달층을 증착하였다. 정공 주입층 및 정공 전달층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 호스트로서 화합물 BH-1을 넣고, 또 다른 셀에는 도판트로서 화합물 BD -1을 각각 넣은 후, 두 물질을 다른 속도로 증발시켜 호스트와 도판트의 합계량에 대해 도판트를 2중량%의 양으로 도핑함으로써 상기 제2 정공 전달층 위에 20nm 두께의 발광층을 증착하였다. 상기 발광층 위에 전자 버퍼 재료로서 화합물 C-36을 5nm의 두께로 증착하여 전자 버퍼층을 증착하였다. 전자 전달층으로써 한쪽 셀에 화합물 ETL -2를 넣고, 또 다른 셀에는 화합물 Liq를 각각 넣은 후, 두 물질을 같은 속도로 증발시켜 50중량%로 도핑함으로써 상기 전자 버퍼층 위에 25nm 두께의 전자 전달층을 증착하였다. 이어서 전자 주입층으로 화합물 Liq를 상기 전자 전달층 위에 2nm 두께로 증착한 후, 다른 진공 증착 장비를 이용하여 Al 음극을 80nm의 두께로 증착하여 OLED 소자를 제조하였다. 재료 별로 각 화합물은 10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 사용하였다.
[소자 제조예 4-2 내지 4-4] 본 발명에 따른 화합물을 전자 버퍼 재료로 포함하는 청색 발광 유기 전계 발광 소자의 제조
소자 제조예 4-2 내지 4-4에서는, 전자 버퍼 재료로서 각각 화합물 C-39, 화합물 C-31 및 화합물 C-94를 사용한 것 외에는 소자 제조예 4-1과 동일한 방법으로 OLED 소자를 제조하였다.
소자 제조예 4-1 내지 4-4에서 제조된 유기 전계 발광 소자의 1,000 nits 휘도 기준의 구동 전압, 발광 효율 및 발광색을 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure pat00102
상기 소자 제조예 4-1 내지 4-4로부터, 본 발명에 따른 화합물을 전자 버퍼 재료로 포함하는 OLED 소자는 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다.
상기 소자 제조예들 및 상기 비교예들에 사용된 화합물을 하기 표 4에 나타내었다.
[표 4]
Figure pat00103

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 전계 발광 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pat00104

    상기 화학식 1에서,
    X는 O 또는 S이고,
    L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴렌이며,
    Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며,
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C3-C30)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며,
    R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬, 치환 또는 비치환된 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴이며,
    n은 1 또는 2이고, n이 2인 경우, 각각의 Ar은 동일하거나 상이할 수 있으며,
    a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고, c는 1 내지 4의 정수이며, a 내지 c가 2 이상의 정수인 경우, 각각의 R1 내지 R3은 동일하거나 상이할 수 있으며,
    상기 헤테로아릴(렌)은 B, N, O, S, Si 및 P로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다.
  2. 제1항에 있어서, L, Ar, R1 내지 R3, 및 R11 내지 R14에서 치환된 아릴(렌), 치환된 헤테로아릴(렌), 치환된 알킬, 및 치환된 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 치환체는 각각 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; (C1-C30)알킬 또는 (C6-C30)아릴로 치환 또는 비치환된 (3-30원)헤테로아릴; (3-30원)헤테로아릴로 치환 또는 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; (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 하나 이상인, 유기 전계 발광 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴렌이고;
    Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며;
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 (C5-C25)의 단일환 또는 다환의 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리를 형성할 수 있고, 상기 형성된 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합의 고리의 탄소 원자는 질소, 산소 및 황으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자로 대체될 수 있으며;
    R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C25)아릴, 또는 치환 또는 비치환된 (5-25원)헤테로아릴이고;
    a 내지 c는 각각 독립적으로 1 또는 2인, 유기 전계 발광 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴렌, 또는 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴렌이고;
    Ar은 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR11R12이며;
    R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴, 치환 또는 비치환된 (5-18원)헤테로아릴, 또는 -NR13R14이거나, 인접한 치환기와 서로 연결되어 비치환된 (C5-C18)의 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있으며;
    R11 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 (C6-C18)아릴이고;
    a 내지 c는 각각 독립적으로 1 또는 2인, 유기 전계 발광 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기에서 선택되는 것인, 유기 전계 발광 화합물.
    Figure pat00105

    Figure pat00106

    Figure pat00107

    Figure pat00108


    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119
  6. 제1항에 기재된 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 호스트 재료.
  7. 제1항에 기재된 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 전자 버퍼 재료.
  8. 제1항에 기재된 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유기 전계 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 1층의 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트와 도판트를 포함하고, 상기 호스트는 복수 종의 호스트 화합물을 포함하고, 상기 복수 종의 호스트 화합물 중 적어도 1종의 호스트 화합물은 상기 유기 전계 발광 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유기 전계 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이의 전자 전달층 및 전자 버퍼층을 포함하고, 상기 전자 버퍼층은 상기 유기 전계 발광 화합물을 포함하는, 유기 전계 발광 소자.
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