KR20210117219A - 다환 방향족 유도체 화합물을 이용한 유기발광소자 - Google Patents

다환 방향족 유도체 화합물을 이용한 유기발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소자의 발광층에 채용되는 특징적 구조의 화합물과 정공수송층 또는 정공주입층에 채용되는 특징적 구조의 화합물을 소자 내에 함께 구성하여 저전압 구동이 가능하고, 외부 양자효율이 우수한 고효율의 유기발광소자를 제공하고자 한다.

Description

다환 방향족 유도체 화합물을 이용한 유기발광소자 {Organoelectroluminescent device using Polycyclic aromatic compounds}
본 발명은 다환 방향족 유도체 화합물을 소자 내 유기층에 채용하여 발광 효율이 현저하게 향상된 고효율의 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 전자 주입 전극 (캐소드 전극)으로부터 주입된 전자 (electron)와 정공 주입 전극 (애노드 전극)으로부터 주입된 정공 (hole)이 발광층에서 결합하여 엑시톤 (exiton)을 형성하고 그 엑시톤이 에너지를 방출하면서 발광하는 자체 발광형 소자이며, 이와 같은 유기발광소자는 낮은 구동 전압, 높은 휘도, 넓은 시야각 및 빠른 응답속도를 가지며 풀-컬러 평판 발광 디스플레이에 적용 가능하다는 이점 때문에 차세대 광원으로서 각광을 받고 있다.
이러한 유기발광소자가 상기와 같은 특징을 발휘하기 위해서는 소자 내 유기층의 구조를 최적화하고, 각 유기층을 이루는 물질인 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 전자저지 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 여전히 안정하고 효율적인 유기발광소자용 유기층의 구조 및 각 재료의 개발이 계속하여 필요한 실정이다.
이와 같이 유기발광소자의 발광 특성을 개선할 수 있는 소자의 구조와 이를 뒷받침하는 새로운 재료에 대한 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 소자의 발광층에 채용되는 화합물과 정공수송층 또는 정공주입층에 채용되는 화합물을 소자 내에 구성하여 저전압 구동이 가능하고, 외부 양자효율이 우수한 고효율의 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 정공주입층 또는 정공수송층과 발광층을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 (i) 상기 정공주입층 또는 정공수송층에 하기 [화학식 A]로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함하하고, (ii) 상기 발광층에 하기 [화학식 B], [화학식 C] 또는 [화학식 D]로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
[화학식 B]
Figure pat00002
[화학식 C]
Figure pat00003
[화학식 D]
Figure pat00004
상기 [화학식 A] 내지 [화학식 D]의 구조 및 이를 통하여 구현되는 구체적인 화합물 및 각 치환기에 대한 설명은 후술하기로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 정공주입층 또는 정공수송층과, 발광층에 특징적 구조를 갖는 화합물을 각각 정공수송 재료 및 도판트 재료로 채용함으로서 저전압 구동이 가능하고, 외부 양자효율이 우수한 고효율의 발광 특성을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 정공주입층 또는 정공수송층과 발광층을 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서, (i) 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 하기 [화학식 A]로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함하고, (ii) 상기 발광층은 하기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이를 통하여 본 발명에 따른 유기발광소자는 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 유기발광소자에서, 정공주입층 또는 정공수송층에 채용되는 [화학식 A]로 표시되는 화합물에 대해서 설명하면 다음과 같다.
[화학식 A]
Figure pat00005
상기 [화학식 A]에서,
L은 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이며, n은 1 내지 3의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우 복수의 L은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 A]에서 L은 단일결합이거나 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리일 수 있으며, 또한 상기 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기일 수 있다.
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Ra 내지 Rc는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 니트로기, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
또한, 상기 Rb와 Rc는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 유기발광소자에서, 발광층에 채용되는 하기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 화합물에 대해서 설명하면 다음과 같다.
[화학식 B]
Figure pat00006
[화학식 C]
Figure pat00007
[화학식 D]
Figure pat00008
상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]에서,
Q1 내지 Q3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이다.
Y는 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며, 복수의 Y는 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]에서의 Y는 NR1일 수 있다.
X는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, B일 수 있으며, 구조적으로 보론(B)을 포함하는 다환 방향족 유도체 화합물을 소자의 발광층 내에 도판트 화합물로 채용하여 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 니트로기, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 R1 내지 R5는 각각 상기 Q1 내지 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 추가적으로 형성할 수 있으며, 상기 R2와 R3 및 R4와 R5는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]에서, Cy1, Cy2, Cy3는 고리를 형성하는 것을 나타내는 것으로서 다음과 같다.
Cy1은 인접환 질소(N) 원자; 및 인접한 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자;와 각각 연결되어, 질소(N) 원자; 상기 질소(N) 원자가 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자; 및 상기 Cy1이 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자;를 포함하여 축합고리를 형성한다.
또한, 상기 Cy1에 의해 형성되는 축합고리는 질소(N) 원자; 상기 질소(N) 원자가 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자; 및 상기 Cy1이 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자;를 제외하게 되면, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기이다.
Cy2는 상기 Cy1에 부가되어 포화 탄화수소 고리를 형성한다.
또한, 상기 Cy2에 의해 형성되는 고리는 Cy1에 포함되는 탄소원자;를 제외하게 되면, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기이다.
Cy3는 인접한 Cy1 내 질소 원자와 결합된 탄소원자; 및 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자;와 각각 연결되어, 상기 Cy3가 결합하는 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자; 질소(N) 원자; 상기 질소(N) 원자와 결합된 Cy1 내 탄소원자;를 포함하여 축합고리를 형성한다.
또한, 상기 Cy3에 의해 형성되는 축합고리는 상기 Cy3가 결합하는 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자; 질소(N) 원자; 및 상기 질소(N) 원자와 결합된 Cy1 내 탄소원자;를 제외하게 되면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이다.
상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 화합물은 상기와 같은 각 치환기의 정의에 의해서 다양한 다환 방향족 골격 구조를 형성할 수 있으며, 이의 구체적인 구조는 후술하는 구체적인 화합물에서 그 구조를 명확히 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 유기발광소자의 발광층 채용 화합물의 특성을 충족시켜 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서 '치환 또는 비치환된'이라는 용어는 [화학식 A] 내지 [화학식 D]에 기재된 다양한 치환기 등이 각각 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로사이클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 1 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로 아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 1 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 상기 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
또한, 상기 '치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기', '치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기' 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지환족, 방향족 고리를 형성할 수 있는 것을 의미하며, '인접하는 치환기'는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체 구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 '인접하는 치환기'로 해석될 수 있다.
본 발명에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥틸메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 구체적으로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 알키닐기 역시 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 에티닐(ethynyl), 2-프로피닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 시클로알킬기는 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 구체적으로, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 헤테로시클로알킬기는 O, S, Se, N 또는 Si 등의 이종원자를 포함하는 것으로서, 역시 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있고, 다환이란 헤테로시클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것으로서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 단환식 아릴기의 예로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 스틸벤기 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오란텐기 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자를 포함하는 헤테로고리기로서, 그 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 페난트롤린기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 알콕시기는 구체적으로 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등일 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 실릴기는 알킬로 치환된 실릴기 또는 아릴로 치환된 실릴기를 의미하는 것으로서, 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 아민기는 -NH2, 알킬아민기, 아릴아민기 등일 수 있고, 아릴아민기는 아릴로 치환된 아민을 의미하고, 알킬아민기는 알킬로 치환된 아민을 의미하는 것이며, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있고, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있으며, 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 또한, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 아릴옥시기,　아릴티옥시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같으며, 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시기, p-토릴옥시기, m-토릴옥시기, 3,5-디메틸-페녹시기, 2,4,6-트리메틸페녹시기, p-tert-부틸페녹시기, 3-바이페닐옥시기, 4-바이페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 4-메틸-1-나프틸옥시기, 5-메틸-2-나프틸옥시기, 1-안트릴옥시기, 2-안트릴옥시기, 9-안트릴옥시기, 1-페난트릴옥시기, 3-페난트릴옥시기, 9-페난트릴옥시기 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 이를 통하여 구체적인 치환기를 명확하게 확인할 수 있으며, 다만, 이에 의해서 본 발명에 따른 [화학식 A]의 범위가 한정되는 것은 아니다.
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또한, 보다 구체적으로 본 발명에 따른 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 발광층 도판트로 채용되는 다환 방향족 유도체 화합물은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 이를 통하여 구체적인 치환기를 명확하게 확인할 수 있으며, 다만, 이에 의해서 본 발명에 따른 [화학식 B] 내지 [화학식 D]의 범위가 한정되는 것은 아니다.
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상기 구체적인 화합물에서 확인할 수 있는 바와 같이, B, P, P=O 포함하면서 다환 방향족 구조를 형성하고, 여기에 치환기를 도입하여 그 치환기의 고유 특성을 갖는 유기발광재료를 합성할 수 있으며, 특히 발광층에 채용되는 도판트 물질을 제조할 수 있고, 본 발명에 따른 [화학식 A]로 표시되는 화합물과 함께 소자에 채용하여 고효율의 유기발광소자를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 전극과 제2 전극 및 이 사이에 배치된 정공주입층 및/또는 정공수송층, 그리고 발광층을 포함하는 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에 따른 [화학식 A]의 화합물을 정공주입층, 정공수송층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 기능층 내에, 본 발명에 따른 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 화합물을 발광층 내 도판트로서 사용하며, 통상의 소자의 제조 방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 발광층, 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입기능 및 정공수송 기능을 동시에 갖는 기능층 외에 발 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층, 정공저지층 등을 포함할 수 있고, 각각의 층에 필요한 재료를 채용할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 유기발광소자는 하기 안트라센 유도체 화합물 등을 발광층 호스트 화합물로 채용할 수 있다.
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본 발명에 따른 바람직한 유기발광소자의 유기물층 구조 등에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 구체적인 구조, 그 제조방법 및 각 유기층 재료에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 기판 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드를 형성한다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기발광소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석 (ITO), 산화인듐아연 (IZO), 산화주석 (SnO2), 산화아연 (ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드 전극 상부에 정공주입층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공주입층을 형성하고, 그 다음으로 상기 정공주입층의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다.
상기 정공주입층 재료는 본 발명에 따른 화합물 그리고, 필요에 따라서 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 예시로서, 2-TNATA[4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine], HATCN(Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 정공수송층 재료 역시 본 발명에 따른 화합물 그리고, 필요에 따라서 당업계에 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민 (TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘 (α-NPD) 등을 사용할 수 있다.
이어서, 상기 정공수송층의 상부에 정공보조층 및 발광층을 이어서 적층하고 상기 발광층의 상부에 선택적으로 정공저지층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
상기 정공저지층에 사용되는 물질로서, BAlq, BCP, Bphen, TPBI, NTAZ, BeBq2, OXD-7, Liq 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층을 형성하고 상기 전자주입층의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드 전극을 형성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자가 완성된다.
여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
상기 전자수송층 재료로는 캐소드로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서, 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, BAlq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 유기층 각각은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치, 플렉시블 디스플레이 장치, 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치에서 선택되는 장치에 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체 적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<[화학식 A] 합성예>
합성예 1. 화합물 12의 합성
합성예 1-1. <중간체 12-a>의 합성
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<중간체 12-a>
둥근바닥 플라스크에 2-브로모-9-페닐-9 H-카바졸 (11.3 g, 0.035 mol), 4-아미노바이페닐 (6.6 g, 0.039 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0) (0.65 g, 0.0007 mol), 소듐터셔리부톡사이드 (6.79 g, 0.0706 mol), 2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-바이나프탈렌 (0.44 g, 0.0007 mol) 톨루엔 100 mL을 넣고 3시간 환류 교반하였다. 반응완료 후 상온 냉각 후 에틸아세테이트와 물로 추출하였다. 유기층은 분리하여 마그네슘설페이트로 무수처리 후 감압 농축하였다. 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <중간체 12-a> 12.2 g을 얻었다. (수율 85%)
합성예 1-2. <화합물 12>의 합성
Figure pat00061
<화합물 12>
둥근바닥 플라스크에 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 (2.4 g, 0.009 mol), <중간체 12-a> (5.3 g, 0.013 mol), 팔라듐(II)아세테이트 (0.08 g, 0.4 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (3.4 g, 0.035 mol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.07 g, 0.4 mmol), 톨루엔 60 mL을 넣고 2시간 환류 교반하였다. 반응완료 후 상온 냉각하였다. 반응 용액은 디클로로메탄과 물로 추출하였다. 유기층은 분리하여 마그네슘설페이트로 무수처리 후 감압 농축하였다. 컬럼 크로마토그래피로 분리정제 후 디클로로메탄과 아세톤으로 재결정하여 <화합물 12> 2.6 g를 얻었다. (수율 48%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 602.27 [M+]
합성예 2. 화합물 30의 합성
합성예 2-1. 화합물 30의 합성
상기 합성예 1-1에서 사용한 4-아미노바이페닐 대신 1-나프틸아민을 사용하고, 상기 합성예 1-2에서 사용한 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 대신 3-브로모-9,9-디메틸플루오렌을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 30>을 얻었다. (수율 45%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 830.29 [M+]
합성예 3. 화합물 44의 합성
합성예 3-1. 화합물 44의 합성
상기 합성예 1-1에서 사용한 4-아미노바이페닐 대신 아닐린-2,3,4,5,6-d5를 사용하고, 상기 합성예 1-2에서 사용한 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 대신 2-브로모-9,9'-스파이로바이플루오렌을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 44>을 얻었다. (수율 46%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 653.29 [M+]
합성예 4. 화합물 78의 합성
합성예 4-1. 화합물 78의 합성
상기 합성예 1-2에서 사용한 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 대신 2-브로모-9,9-디페닐플루오렌을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 78>을 얻었다. (수율 46%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 726.30 [M+]
합성예 5. 화합물 102의 합성
합성예 5-1. 화합물 102의 합성
상기 합성예 1-1에서 사용한 4-아미노바이페닐 대신 2-나프틸아민을 사용하고, 상기 합성예 1-2에서 사용한 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 대신 2-(4-브로모페닐)-9,9-디페닐-9H-플루오렌을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 102>를 얻었다. (수율 45%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 776.32 [M+]
합성예 6. 화합물 174의 합성
합성예 6-1. 화합물 174의 합성
상기 합성예 1-1에서 사용한 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸 대신 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸을 사용하고, 4-아미노바이페닐 대신 4-(1-나프틸)아닐린을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 174>를 얻었다. (수율 47%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 652.29 [M+]
합성예 7. 화합물 195의 합성
합성예 7-1. 화합물 195의 합성
상기 합성예 1-1에서 사용한 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸 대신 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸을 사용하고, 4-아미노바이페닐 대신 3-아미노바이페닐을 사용하고, 상기 합성예 1-2에서 사용한 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 대신 (1-(4-브로모페닐)-9,9-디메틸-9H-플루오렌)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 195>를 얻었다. (수율 45%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 678.30 [M+]
<[화학식 B] 내지 [화학식 D] 합성예>
합성예 1. 화학식 1의 합성
합성예 1-1. 중간체 1-a의 합성
Figure pat00062
<중간체 1-a>
둥근바닥 플라스크에 페닐하이드라진 100 g (0.924 mol), 아세트산 500 mL를 교반시킨후 60 ℃로 가열하였다. 2-메틸 싸이클로헥사논 103.6 g (0.924 mol)을 천천히 적가한 후 8 시간동안 환류시켰다. 반응완료 후 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 농축하여 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 <중간체 1-a> 130 g를 얻었다. (수율 76%)
합성예 1-2. <중간체 1-b>의 합성
Figure pat00063
<중간체 1-a> <중간체 1-b>
질소 분위기 하에 톨루엔 750 mL가 들어있는 둥근 바닥 플라스크에 <중간체 1-a> 75 g (405 mmol)을 넣고 영하 10 ℃로 냉각시킨 후 1.6 M 메틸리튬 380 mL (608 mmol)을 천천히 적가하고 영하 10 ℃에서 3시간 정도 교반시켰다. 반응 완료 후 물과 에틸아세테이트를 이용하여 추출 후 농축하여 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 1-b> 50.5 g 를 얻었다. (수율 62%)
합성예 1-3. <중간체 1-c>의 합성
Figure pat00064
<중간체 1-b> <중간체 1-c>
질소 분위기에서 둥근바닥 플라스크에 <중간체 1-b> 50 g (251 mmol), 1-브로모-2,3-디클로로벤젠 56.7 g (251 mmol), 트리스디벤질리덴아세톤디팔라듐 4.5 g (5 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 2 g (10 mmol), 소듐터셔리뷰톡사이드 35.8 g (373 mmol), 톨루엔 500 mL를 투입하고 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 유기층을 감압 농축한 후, 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 1-c> 35.6 g 를 얻었다. (수율 41%)
합성예 1-4. <중간체 1-d>의 합성
Figure pat00065
<중간체 1-c> <중간체 1-d>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 다이페닐아민를 사용하고, 1-브로모-2,3-디클로로벤젠 대신 <중간체 1-c>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 1-d>를 얻었다. (수율 73%)
합성예 1-5. <화합물 1>의 합성
Figure pat00066
<중간체 1-d> <화합물 1>
질소 분위기 하에 tert-부틸벤젠 200 mL가 들어있는 둥근 바닥 플라스크에 <중간체 1-d> 20 g (42 mmol)을 넣고 -30 ℃로 냉각시킨 후 1.7 M tert-부틸리튬펜탄 용액 49.1 mL (84mmol)을 천천히 적가하였다. 적가 종료 후, 60 ℃까지 승온하고 3시간 교반한후, 펜탄을 증류 제거하였다. 영하 50 ℃까지 냉각하고 삼브롬화붕소 20.8 g (84 mmol)를 적가하고, 실온까지 승온 후 1시간 교반하였다. 다시 0 ℃로 냉각하고 N,N-디이소프로필에틸아민 10.7 g (84 mmol)을 가한 후, 120 ℃에서 3시간 교반하였다. 반응 완료후 감압증류하여 tert-부틸벤젠을 제거하고 물과 에틸아세테이트를 이용하여 추출 후 농축하여 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <화합물 1> 5.3 g 를 얻었다. (수율 28%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 452.24 [M+]
합성예 2. 화합물 33의 합성
합성예 2-1. <중간체 2-a>의 합성
Figure pat00067
<중간체 2-a>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 2,3-디메틸-2,3-디하이드로-1H-인돌을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 2-a>를 얻었다. (수율 52%)
합성예 2-2. <중간체 2-b>의 합성
Figure pat00068
<중간체 2-b>
합성예 1-3에서 사용한 [중간체 1-b] 대신 N1,N2,N3-트리페닐벤젠-1,3,-디아민을 사용하고, 1-브로모-2,3-디클로로벤젠 대신 <중간체 2-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 2-b>를 얻었다. (수율 55%)
합성예 2-3. <화학식 33>의 합성
Figure pat00069
<화학식 33>
합성예 1-5에서 사용한 <중간체 1-d> 대신 <중간체 2-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 33>을 얻었다. (수율 68%)
합성예 3. 화학식 95의 합성
합성예 3-1. <화학식 95>의 합성
합성예 1-4에서 사용한 다이페닐아민 대신 N1,N2,N3-트리페닐-1,3-벤젠다이아민을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1-1 내지 1-5와 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 95>를 얻었다. (수율 17%)
MS(MALDI-TOF) : m/z 619.32 [M+]
실시예 1 내지 15. 유기 발광다이오드의 제조
ITO 글래스의 발광면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 2-TNATA (400 Å), 하기 [표 1]에 기재된 본 발명에 따른 정공수송층 재료를 (200 Å) 성막하였다. 이어서, 발광층의 호스트로서 [BH]와 도판트로서 하기 [표 1]에 기재된 본 발명에 따른 화합물을 3%를 혼합하여 성막 (250 Å)한 다음, 전자수송층으로 [화학식 E-1] (300 Å)을, 전자주입층으로 Liq (10 Å)를 차례로 성막하고, 음극인 Al (1000 Å)을 성막하여 유기발광소자를 제조하였다. 상기 유기발광소자의 특성은 10 mA/cm2에서 측정을 하였다.
[2-TNATA] [BH] [화학식 E-1]
Figure pat00070
비교예 1 내지 8
상기 실시예 1 내지 15에서 정공수송층 재료 및 도판트 화합물로 사용된 화합물 대신 [HT]와 [BD1]을 사용한 것 이외에는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광소자의 발광특성은 10 mA/cm2에서 측정을 하였다. 상기 [HT], [BD1] 구조는 다음과 같다.
[HT] [BD1]
Figure pat00071
구분 정공수송층
(화학식 A)		 도판트 화합물
(화학식 B/C/D)		 전압(V) 외부양자효율(%)
실시예 1 12 1 3.6 11.4
실시예 2 30 1 3.6 11.7
실시예 3 44 1 3.5 11.8
실시예 4 78 1 3.5 11.8
실시예 5 174 1 3.6 11.2
실시예 6 30 33 3.6 11.5
실시예 7 44 33 3.5 11.7
실시예 8 78 33 3.5 11.9
실시예 9 102 33 3.6 11.4
실시예 10 195 33 3.6 11.6
실시예 11 44 95 3.5 12.0
실시예 12 78 95 3.5 12.2
실시예 13 102 95 3.6 11.6
실시예 14 174 95 3.6 11.5
실시예 15 195 95 3.6 11.4
비교예 1 HT 1 3.8 8.6
비교예 2 HT 33 3.7 8.4
비교예 3 HT 95 3.7 8.8
비교예 4 12 BD 1 3.8 7.7
비교예 5 44 BD 1 3.8 7.9
비교예 6 78 BD 1 3.7 8.0
비교예 7 102 BD 1 3.7 7.8
비교예 8 195 BD 1 3.8 7.6
상기 [표 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 정공수송 재료(화학식 A)를 정공수송층에 채용하고, 본 발명에 따른 도판트 재료(화학식 B/C/D)를 발광층에 채용한 소자의 경우에 종래 HT로 표시되는 화합물을 채용한 소자, 종래 BD1로 표시되는 화합물을 채용한 소자, 그리고, 본 발명과 같이 재료를 조합하지 않은 소자에 비하여 보다 저전압 구동이 가능하고, 외부양자효율이 현저하게 개선되어 발광 특성이 향상됨을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 정공주입층 또는 정공수송층과 발광층을 포함하고,
    (i) 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 하기 [화학식 A]로 표시되는 화합물을 1 종 이상 포함하고,
    (ii) 상기 발광층은 하기 [화학식 B] 내지 [화학식 D] 중에서 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자:

    [화학식 A]
    Figure pat00072

    상기 [화학식 A]에서,
    L은 단일결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리이거나, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고,
    n은 1 내지 3의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우 복수의 L은 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    Ra 내지 Rc는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 니트로기, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 Rb와 Rc는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 추가적으로 형성할 수 있고,

    [화학식 B]
    Figure pat00073

    [화학식 C]
    Figure pat00074

    [화학식 D]
    Figure pat00075

    상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]에서,
    Q1 내지 Q3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고,
    Y는 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며 (복수의 Y는 서로 동일하거나 상이함),
    X는 B, P 및 P=O 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 니트로기, 시아노기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R1 내지 R5는 각각 상기 Q1 내지 Q3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
    상기 R2와 R3 및 R4와 R5는 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
    Cy1은 인접환 질소(N) 원자 및 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자와 각각 연결되어, 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자 및 상기 Cy1이 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자를 포함하여 축합고리를 형성하며,
    상기 Cy1에 의해 형성되는 축합고리는 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자가 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자 및 상기 Cy1이 결합하는 Q1 고리 내의 방향족 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기이고,
    Cy2는 상기 Cy1에 부가되어 포화 탄화수소 고리를 형성하며,
    상기 Cy2에 의해 형성되는 고리는 Cy1에 포함되는 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기이고,
    Cy3는 인접한 Cy1 내 질소 원자와 결합된 탄소원자 및 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자와 각각 연결되어, 상기 Cy3가 결합하는 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자, 상기 질소(N) 원자와 결합된 Cy1 내 탄소원자를 포함하여 축합고리를 형성하고,
    상기 Cy3에 의해 형성되는 축합고리는 상기 Cy3가 결합하는 Q3 고리 내의 방향족 탄소원자, 질소(N) 원자 및 상기 질소(N) 원자와 결합된 Cy1 내 탄소원자를 제외하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 A]에서 L은 단일결합이거나 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A]에서 L은 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]에서 Y는 NR1인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 A]로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 유기발광소자:
    Figure pat00076

    Figure pat00077

    Figure pat00078

    Figure pat00079

    Figure pat00080

    Figure pat00081

    Figure pat00082

    Figure pat00083

    Figure pat00084

    Figure pat00085

    Figure pat00086

    Figure pat00087

    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091

    Figure pat00092

    Figure pat00093
  6. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 B] 내지 [화학식 D]로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 유기발광소자:
    Figure pat00094

    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097

    Figure pat00098

    Figure pat00099

    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에는 정공주입층, 정공수송층 및 발광층을 이외에, 전자주입층, 전자수송층, 전자차단층, 정공차단층 및 정공보조층 중에서 선택되는 1층 이상을 더 포함하는 유기발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각각의 층중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치; 중에서 선택되는 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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