KR20140096182A - 신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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양정은
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조영준
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Abstract

본 발명은 신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하고 있는 유기 전계 발광 소자 에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 화합물은 기존 재료에 비해 발광 효율이 좋고 재료의 수명특성이 뛰어나 소자의 구동수명이 매우 우수할 뿐만 아니라 전력효율의 상승을 유도하여 소비전력이 개선된 OLED 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

신규한 유기 전계 발광 화합물 및 이를 채용하고 있는 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 소자 에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 애노드와 캐소드 사이에 전압을 가하면 애노드와 캐소드 각각에서 정공과 전자가 주입되고, 이들 정공과 전자가 발광층에서 재결합함으로써 여기자(exiton)를 형성하고, 상기 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 그 에너지 차이에 해당하는 파장의 빛을 방출하는 원리를 이용하는 자발광 소자이다. 이러한 발광은 그 메카니즘에 따라 일중항 상태의 여기자를 이용하는 형광과 삼중항 상태의 여기자를 이용하는 인광으로 나뉘는데, 양자역학적 이유에서 인광 발광 물질이 형광 발광 물질에 비해 4배 정도 높은 발광 효율을 달성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 이러한 유기 전계 발광 소자에서 발광 재료는 색 순도, 발광 효율 및 안정성을 증가시키기 위해 호스트 물질에 발광 염료(도펀트)를 혼합하여 사용하기도 한다. 이와 같이 발광 재료로서 호스트 물질/도펀트 체계를 사용할 때, 호스트 물질은 발광 소자의 효율과 성능에 큰 영향을 미치므로, 그 선택이 중요하다. 그러나, 종래 기술에서 사용되어 왔던 4,4-N,N-디카바졸비페닐(CBP)과 같은 인광용 호스트 물질은 형광용 물질에 비하여 전류 효율은 높으나, 구동 전압이 높아서 전력 효율면에서 이점이 없었고, 발광 효율 및 작동 수명도 여전히 개선이 요구된다.
한국특허공보 제 KR0948700호에는 아릴카바졸기 골격에 질소를 포함하는 헤테로아릴이 치환된 유기전기발광 소자용 화합물 및 상기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 개시하고 있다.
그러나 상기문헌에는 카바졸골격의 3번 위치에 9H-카바졸기가 치환되고, 동시에 카바졸골격의 9번 위치에 치환 또는 비치환된 헤테로아릴이 직접 또는 간접적으로 연결된 화합물을 구체적으로 개시하고 있지 않다. 또한, 상기 문헌들에 개시된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 발광 효율, 수명 특성 및 구동 전압의 측면에서 여전히 만족스럽지 못하다.
한국등록공보 제KR0948700호
본 발명은 상기한 당업계의 요구에 부응하여 창안된 것으로, 첫째, 구동 전압이 낮고, 발광 효율 및 수명 특성이 뛰어난 유기 전계 발광 화합물을 제공하고, 둘째, 상기 유기 전계 발광 화합물을 포함하는 고효율 및 장수명의 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌이고;
X1 및 X2은각각 독립적으로CR7 또는 N이며;
R1 내지 R4 및 R7은 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;
R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15이며;
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;
a, b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, a, b 또는 c가 2이상의 정수인 경우 각각의 R1, 각각의 R2 또는 각각의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
d은 1 내지 3의 정수이며, d가 2이상의 정수인 경우 각각의 R4은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
상기 헤테로아릴렌 및 헤테로아릴은 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고;
상기 헤테로시클로알킬은 O, S 및 N에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다.
본 발명에 따른 화합물은 종래의 호스트 물질에 비하여 발광 효율이 좋고, 수명 특성이 뛰어나며, 낮은 구동 전압을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화합물을 호스트 물질로 사용하면 고효율, 장수명 및 우수한 소비전력의 유기 전계 발광 소자를 구현할 수 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 화합물에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 L1 및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌이고, 바람직하게는 단일결합, 치환 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌이고, 더욱 바람직하게는 단일결합, 비치환 (5-15원)헤테로아릴렌, (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환된 (5-15원)헤테로아릴렌, 비치환 (C6-C20)아릴렌, 또는 (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환된 (C6-C20)아릴렌이다.
상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 N이다. 여기에서, R7은 바람직하게는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴이고, 더욱 바람직하게는 비치환 (C6-C20)아릴, 비치환 (5-15원)헤테로아릴, (C1-C6)알킬 또는(C6-C15)아릴로 치환된 (5-15원)헤테로아릴, 또는 (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환된 (C6-C20)아릴이다.
상기 R1 내지 R4 은 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, 바람직하게는 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15 이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (3-30원) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 더욱 바람직하게는 수소, 할로겐, 비치환 (C6-C20)아릴, 비치환 (5-15원)헤테로아릴, (C1-C6)알킬로 치환된 (5-15원)헤테로아릴, 또는 (C1-C6)알킬로 치환된 (C6-C20)아릴이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (3-15원) 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있다. 여기에서, R11 및 R12는 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴이고, 더욱 바람직하게는 각각 독립적으로 비치환 (C6-C20)아릴, 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴이다. 그리고, R13 내지 R15는 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴이고, 더욱 바람직하게는 각각 독립적으로 비치환 (C1-C10)알킬 또는 비치환 (C1-C20)아릴이다.
상기 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15이고, 바람직하게는 수소, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴 또는 -SiR13R14R15이고, 더욱 바람직하게는 수소, 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴, 비치환 (5-15원)헤테로아릴, (C1-C6)알킬로 치환된 (5-15원)헤테로아릴 또는 -SiR13R14R15이다. 여기에서, 상기 치환 (C6-C30)아릴은 바람직하게는 중수소, 할로겐, (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, 트리(C6-C15)아릴실릴, 디(C6-C15)아릴아미노 또는 (5-15원)헤테로아릴로 치환된다. 그리고, R13 내지 R15는 바람직하게는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴이고, 더욱 바람직하게는 각각 독립적으로 비치환 (C1-C10)알킬 또는 비치환 (C1-C15)아릴이다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00002
상기 화학식 2 내지 4에서,
L1 및 L2, X1 및 X2, R1 내지 R6, 및 a, b, c 및 d는 상기 화학식1에서의 정의와 동일하다.
본원에서 “(C1-C30)알킬”은 탄소수가 1 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 의미하고, 여기에서 탄소수가 1 내지 20개인 것이 바람직하고, 1 내지 10개인 것이 더 바람직하다. 상기 알킬의 구체적인 예로서, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸 및 3급-부틸 등이 있다. 본원에서 “(C2-C30)알케닐”은 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 탄소수가 2 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알키닐을 의미하고, 여기에서 탄소수가 2 내지 20개 인 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 “(C1-C30)알콕시”는 탄소수가 1 내지 30개인 직쇄 또는 분지쇄 알콕시를 의미하고, 여기에서 탄소수가 1 내지 20개인 것이 바람직하고, 1 내지 10개인 것이 더 바람직하다. 상기 알콕시의 예로서, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 1-에틸프로폭시 등이 있다. 본원에서 “(C3-C30)시클로알킬”은 탄소수가 3 내지 30개인 단일환 또는 다환 탄화수소를 의미하고, 여기에서 탄소수가 3 내지 20개인 것이 바람직하고, 3 내지 7개인 것이 더 바람직하다. 상기 시클로알킬의 예로서, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 있다. 본원에서 “(C6-C30)시클로알킬렌”은 탄소수가 6 내지 30개인 시클로알킬에서 수소원자가 하나 더 제거된 것이고, 여기에서 탄소수가 6 내지 20개인 것이 바람직하고, 6 또는 7개인 것이 더 바람직하다. 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 “(C6-C30)아릴(렌)”은 탄소수가 6 내지 30개인 방향족 탄화수소에서 유래된 단일환 또는 융합환계 라디칼을 의미하고, 여기에서 환 골격 탄소수가 6 내지 20개인 것이 바람직하고, 6 내지 15개인 것이 더 바람직하다. 상기 아릴의 예로서, 페닐, 바이페닐, 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 아릴 기를 의미한다. 여기에서 환 골격 원자수가 5 내지 21개인 것이 바람직하고, 5 내지 15개인 것이 더 바람직하다. 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”이라는 기재에서 ‘치환’은 어떤 작용기에서 수소 원자가 다른 원자 또는 다른 작용기 (즉, 치환체)로 대체되는 것을 뜻한다. 상기 L1, L2, R1 내지R7, 및 R11 내지 R20에서 치환 (C1-C30)알킬, 치환 (C2-C30)알케닐, 치환 (C2-C30)알키닐, 치환 (C1-C30)알콕시, 치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 (C3-C30)시클로알케닐, 치환 (3-7원)헤테로시클로알킬, 치환 (C6-C30)아릴(렌), 치환 (5-30원)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)아릴, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴티오, (5-30원)헤테로아릴, (C6-C30)아릴로 치환된 (5-30원)헤테로아릴, (5-30원)헤테로아릴로 치환된 (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, (C1-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 이상이고, 바람직하게는 중수소, 할로겐, (C1-C30)알킬, 할로(C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴 및 (5-30원)헤테로아릴, 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, 히드록시 및 (C1-C30)알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 화학식 1 의 화합물을 예시하면 다음과 같다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
본 발명의 상기 화학식 1 의 화합물은 당업계에 공지된 합성 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 스즈키(Suzuki) 반응 또는 울만(Ulman)반응 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 예를 들면 하기 반응식 1에 따라 제조될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00022
상기 반응식 1에서, L1, L2, R1 내지 R6, X1, X2, a, b, c 및 d는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고, Hal는 할로겐이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공하고, 이 유기 전계 발광 소자는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 유기물층을 가진다.
상기 제1전극과 제2전극 중 하나는 애노드이고 다른 하나는 캐소드일 수 있다. 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 계면층(interlayer) 및 정공차단층에서 선택되는 1층 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유기물층, 바람직하게는 발광층은 본 발명의 상기 화학식 1의 화합물 하나 이상을 포함한다. 또한, 바람직하게는, 상기 유기물층은 하나 이상의 도펀트를 더 포함하고, 필요한 경우, 상기 화학식 1의 화합물 이외의 다른 공지의 발광 화합물 하나 이상을 제2의 호스트 재료로서 더 포함할 수도 있다.
상기 도펀트로는 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속원자의 착체 화합물이 바람직하고, 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속원자의 오르토 금속화 착체 화합물이 더욱 바람직하며, 오르토 금속화 이리듐 착체 화합물이 더더욱 바람직하다.
상기 오르토 금속화 이리듐 착체 화합물의 일반식은 하기와 같다.
[화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00023
L은 하기구조에서 선택되고;
Figure pat00024
R은 수소, 또는 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬이며; R1 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 할로겐이 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬,시아노, 또는 치환 또는 비치환된 (C1-C30)알콕시이고; R201 내지 R211은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 할로겐이 치환 또는 비치환된(C1-C30)알킬, 또는 치환 또는 비치환된 (C3-C30)사이클로알킬이며; a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, a 또는 b가 각각 2이상의 정수인 경우 각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고; n은 1 내지 3의 정수이다.
구체적으로 상기 도펀트의 바람직한 예로는 다음과 같다.
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00036
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 화학식 1의 화합물을 포함하고, 이와 동시에 아릴아민계 화합물 또는 스티릴아릴아민계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기물층에 상기 화학식1의 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 전하생성층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 유기 전계 발광 소자는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 상기 유기물층에 추가하여, 당업계에 알려진청색, 적색 또는 녹색 발광 화합물을 포함하는 발광층 하나 이상을 더 포함함으로써 전체적으로 백색 발광을 할 수 있다. 또 필요에 따라 황색 또는 오렌지색 발광층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 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 발광 매체층 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 또는 불화 희토류 금속 등이 있으며, 금속 산화물의 바람직한 예로는 Cs2O, Li2O, MgO, SrO, BaO 또는 CaO 등이 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 이렇게 제작된 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽의 표면에 전자 전달 화합물과 환원성 도펀트의 혼합 영역 또는 정공 전달 화합물과 산화성 도펀트의 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 도펀트로서는 각종 루이스산 및 억셉터(acceptor) 화합물을 들 수 있고, 바람직한 환원성 도펀트로는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한 환원성 도펀트층을 전하생성층으로 사용하여 두 개 이상의 발광층을 가진 백색 유기 전계 발광소자를 제작할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명의 구체적인 실시 태양을 제시한다.
[제조예]
제조예 1: 화합물 C-25의 제조
Figure pat00037
화합물 C-1-1 의 제조
카바졸 (25g, 149.5mmol), 1-요오드-4-브로모벤젠 (126g, 448.5mmol), 요오드화 구리 (14.2g, 74.7mmol), 에틸렌디아민 (5ml, 74.7mmol), 및 K3PO4 (95g, 448.5mmol) 을 톨루엔 450ml으로 녹인 후 120℃에서 24시간 동안 환류시킨다. 반응이 끝나면 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 칼럼 분리하여 화합물 C-1-1 42g (85%)을 얻었다.
화합물 C-1-2 의 제조
화합물 C-1-1 (25g, 77.6mmol), 2-클로로아닐린 (24.4ml, 232.7mmol), 팔라듐 아세테이트 (697mg, 3.1mmol), 트리-t-부틸포스핀 (1.53ml, 6.2mmol), 및 포타슘 t-부톡사이드 (21.7g, 193.9mmol) 을 톨루엔 215ml 로 녹인 후 120℃에서 24시간 동안 환류시킨다. 반응이 끝나면 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 칼럼분리하여 화합물 C-1-2 19g (73%)을 얻었다.
화합물 C-1-3 의 제조
화합물 C-1-2 (19g, 56.8mmol), 팔라듐 아세테이트 (638mg, 2.84mmol), 트리-t-부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트 (1.64g, 5.68mmol), 및 K2CO3(23.5g, 170.4mmol)을 디메틸아민(DMA)에 녹인 후 180℃에서 24시간 동안 환류시킨다. 반응이 끝나면 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 칼럼분리하여 화합물 C-1-3 15g (80%)을 얻었다.
화합물 C-1-4 의 제조
4-비페닐 보론산 (14.3g, 72mmol), 1-요오드-3-브로모벤젠 (30.6g, 108.3mmol), Pd(PPh3)4(3.3g, 2.9mmol), 및 Na2CO3(22.9g, 216mmol)를 톨루엔 500ml와 EtOH 120ml에 넣어 녹인 후 120℃에서 24시간동안 교반한다. 반응 후 증류수를 천천히 넣어 반응을 종결시킨 후 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 칼럼분리하여 화합물 C-1-4 20g (90%)을 얻었다.
화합물 C-1-5 의 제조
화합물C-1-4 (25g, 80.8mmol) 을 테트라하이드로퓨란(THF) 610ml에 넣어 녹이고 -78℃로 냉각시킨다. 10분후 n-BuLi (48.5ml, 121.2mmol) (헥산에서 2.5M) 을 위 플라스크에 천천히 첨가하고 1시간동안 교반시킨다. 트리메틸보레이트 (18ml, 161.7mmol) 을 위 플라스크에 천천히 첨가한 후 24시간 교반시킨다. 반응이 끝나면 1M HCl을 첨가하고 에틸 아세테이트로 추출하고. 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 메틸클로라이드(MC)/헥산으로 재결정하여 화합물 C-1-5 16g (73%)를 얻었다.
화합물 C-1-6 의 제조
화합물 C-1-5 (16g, 58.3mmol), 2,4-디클로로피리미딘 (11.3g, 75.8mmol), Pd(PPh3)4(3.4g, 2.91mmol), 및 Na2CO3(15.4g, 146mmol)를 톨루엔 300ml와 EtOH 70ml 를 넣어 녹인 후 120℃에서 24시간동안 교반한다. 반응 후 증류수를 천천히 넣어 반응을 종결시킨 후 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고 마그네슘 설페이트를 이용하여 잔여 수분을 제거한 뒤 건조시키고 칼럼분리하여 화합물 C-1-6 10g (50%)을 얻었다.
화합물 C-25 의 제조
NaH (1.3mg, 32.5mmol) 을 디메틸포름아미드(DMF)에 녹여 교반시킨다. 화합물 C-1-3 (7 g, 21mmol) 을 DMF에 녹인 후, 교반시키는 NaH용액에 첨가하여 1시간 동안 교반한다. 화합물 C-1-6 (8.6g, 25.2mmol) 을 DMF 에 녹인 후 교반시키고 1시간 동안 교반시킨 반응물을 첨가하고 실온에서 24시간 교반시킨다. 반응이 끝나면 생성된 고체를 거른 후, 에틸 아세테이트로 씻어주고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물 C-25 5g (38%)를 얻었다.
MS/FAB 측정치 639; 계산치 638.76
제조예 2: 화합물 C-12의 제조
Figure pat00038
화합물 C-2-1 의 제조
화합물 C-1-3 (10g, 0.03mol), 1-브로모-4-요오드벤젠 (17g, 0.06mol), CuI (3g, 0.01mol), 및 K3PO4 (16.5g, 0.07mol)을 톨루엔 (160ml)에 넣은 후 80℃ 10분간 교반하였다. 그리고 에틸렌디아민 (1ml, 0.01mol)을 넣은 후 140℃, 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 칼럼 분리하여 화합물 C-2-1 (13.6g, 85%)을 얻었다.
화합물 C-2-2 의 제조
건조한 THF (200ml), 및 화합물 C-2-1 (13.6g, 0.028mol)을 질소하에서 교반하면서 -78℃ 에서 n-BuLi (17ml, 헥산에서 2.25M 용액)을 천천히 넣어주었다. -78℃ 에서 1시간 교반하고, -78℃ 에서 B(O-iPr)3(13ml, 0.06mol)을 천천히 넣은 후 상온으로 온도를 올려 12시간 반응하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 재결정하여 화합물 C-2-2 (10.5g, 83%)를 얻었다.
화합물 C-12 의 제조
화합물 C-2-2 (10.5g, 0.02mol), 2-클로로-4,6-디베닐-1,3,5-트리아진 (7.5g, 0.03mol), Pd(PPh3)4 (1.34g, 0.001mol), 및 K2CO3 (9.63g, 0.07mol)을 톨루엔(116ml), EtOH (30ml) 및 H2O (35ml)에 넣은 후 60℃ 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 재결정하여 목적화합물 C-12(6.2g, 42%)을 얻었다.
MS/FAB 측정치 640; 계산치 639.75
제조예 3: 화합물 C-14의 제조
Figure pat00039
화합물 C-3-1 의 제조
화합물 C-1-3 (10g, 0.03mol), 1,3-디브로모벤젠 (120g, 0.09mol), CuI (3g, 0.5mol) 및 K3PO4 (16.5g, 0.07mol)을 톨루엔 (160ml)에 넣은 후 80℃ 10분간 교반하였다. 그리고 에틸렌디아민 (1ml, 0.01mol)을 넣은 후 140℃, 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 칼럼 분리하여 C-3-1 (10.2g, 68%)을 얻었다.
화합물 C-3-2 의 제조
건조한 THF (160ml) 및 화합물 C-3-1 (10.2g, 0.021mol)을 질소하에서 교반하면서 -78℃ 에서 n-BuLi (13ml, 헥산에서 2.25M 용액)을 천천히 넣어주었다. -78℃ 에서 1시간 교반하고, -78℃ 에서 B(O-iPr)3(9.6ml, 0.04mol)을 천천히 넣은 후 상온으로 온도를 올려 12시간 반응하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 재결정하여 화합물 C-3-2 (7.3g, 77%)를 얻었다.
화합물 C-14 의 제조
화합물 C-3-2 (7.3g, 0.02mol), 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (5.2g, 0.02mol), Pd(PPh3)4 (0.93g, 0.0008mol), 및 K2CO3 (6.7g, 0.04mol)을 톨루엔(80ml), EtOH (20ml) 및 증류수 (25ml)에 넣은 후 60℃, 12시간 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트를 사용하여 추출 한 뒤 유기 층을 MgSO4로 건조하고, 거른 후 감압 하에서 용매를 제거한 후, 재결정하여 목적화합물 C-14(3.9g, 38%)을 얻었다.
MS/FAB 측정치 640; 계산치 639.75
제조예 4: 화합물 C-53의 제조
Figure pat00040
화합물 C-4-1의 제조
500mL 둥근 플라스크에 9H-카바졸 (20g, 119.6mmol), 1-브로모-4-요오드벤젠(68g, 240.3mmol), CuI(11.4g, 59.8mmol), 에틸렌디아민(8ml, 119.6mmol), K3PO4(50.88g240mmol), 및 톨루엔(200ml)를 넣고 5h동안 환류 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각 후 디클로로메탄(DCM)과 H2O로 추출한 후 DCM층을 MgSO4로 건조하였다. DCM층을 감압 농축 후 실리카겔로 컬럼하였다. 얻어진 용액을 감압농축하여 C-4-1(33.8g, 85%)를 얻었다.
화합물 C-4-2의 제조
500mL 둥근 플라스크에 C-4-1 (10g, 31.0mmol)를 넣고 THF 150ml를 넣고 -78oC로 냉각하였다. 2.5M n-부틸 리튬(14.8ml, 37.2mmol)을 넣고 1시간 후 이소프로필보레이트(10.73ml, 46.5mmol)을 넣어주었다. 19시간 후 EA와 H2O로 추출을 하고 EA층을 MgSO4로 건조하였다. EA층을 농축하여 C-4-2(6.42g, 72%)를 얻었다.
화합물 C-4-3의 제조
500mL 둥근 플라스크에 3-브로모카바졸(10g, 40.63mmol)을 넣고 DMF 300ml를 넣었다. 0oC로 냉각 후 NaH를 넣고 10분간 교반한 후 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(13.05g, 48.76mmol)를 넣고 상온에서 반응시킨다. 17시간 후 MeOH로 퀀칭한 후 필터하여 C-4-3(18.75g, 96%)를 얻었다.
화합물 C-53의 제조
500mL 둥근 플라스크에 C-4-2(3.5g, 12.19mmol)과 C-4-3(7g, 14.63mmol)을 넣고, Pd(PPh3)4(422.0mg, 0.36mmol), K2CO3(3.36g, 24.38mmol), 톨루엔(80ml), EtOH(20ml) 및 H2O(20ml)를 넣고 환류 교반하였다. 15시간 후 생긴 흰색 고체를 필터하고 실리카겔로 컬럼하여 화합물 1을(1.5g, 19%) 얻었다.
MS/FAB 측정치 640; 계산치 639.75
제조예 5: 화합물 C-54의 제조
Figure pat00041
화합물 C-5-1의 제조
1L 둥근 플라스크에 9H-카바졸(60g, 350.8mmol), 1-브로모-3-요오드벤젠(202g, 717.6mmol), CuI(33.4g, 175.4mmol), 에틸렌아민(23ml, 350.8mmol), K3PO4(152.1g717.6mmol) 및 톨루엔(400ml)를 넣고 23h동안 환류 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 냉각 후 DCM과 H2O로 추출한 후 DCM층을 MgSO4로 건조하였다. DCM층을 감압 농축 후 실리카겔로 컬럼하였다. 얻어진 용액을 감압농축하여 C-5-1(68g, 61%)를 얻었다.
화합물 C-5-2의 제조
500mL 둥근 플라스크에 C-5-1(10g, 31.0mmol)를 넣고 THF 150ml를 넣고 -78oC로 냉각하였다. 2.5M n-부틸 리튬(14.8ml, 37.2mmol)을 넣고 1시간 후 이소프로필보레이트(10.73ml, 46.5mmol)을 넣어준다. 18시간 후 EA와 H2O로 추출을 하고 EA층을 MgSO4로 건조한다. EA층을 농축하여 C-5-2(6.42g, 68%)를 얻었다.
화합물 C-54의 제조
500mL 둥근 플라스크에 C-5-2(3.0g, 10.4mmol)과 C-4-3(6g, 12.5mmol)을 넣고 Pd(PPh3)4(362mg, 0.31mmol), K2CO3(2.88g, 20.89mmol), 톨루엔(80ml), EtOH(20ml) 및 H2O(20ml)를 넣고 환류 교반하였다. 17시간 후 반응 종결확인 후 DCM과 H2O로 추출하고 DCM 층을 농축 후 실리카겔로 컬럼하여 화합물 C-54(1.2g, 18%)를 얻었다.
MS/FAB 측정치 640; 계산치 639.75
[실시예 1] 본 발명에 따른 화합물을 이용한 OLED 소자 제작
본 발명의 화합물을 이용하여 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 60nm 두께의 정공주입층을 증착하였다. 이어서, 진공 증착 장비 내의 다른 셀에 N,N'-디(4-비페닐)-N,N'-디(4-비페닐)-4,4'-디아미노비페닐을 넣고, 셀에 전류를 인가하여 증발시켜 정공주입층 위에 20nm 두께의 정공전달층을 증착하였다. 정공주입층, 정공전달층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 호스트로서 화합물 C-25를 넣고, 또 다른 셀에는 도펀트로서 화합물 D-1을 각각 넣은 후, 두 물질을 다른 속도로 증발시켜 합계량으로 15%중량의 양으로 도핑 함으로서 상기 정공전달층위에 30nm 두께의 발광층을 증착하였다. 이어서 상기 발광층 위에 전자 전달층으로써 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 퀴놀레이트를 넣은 후, 두 물질을 같은 속도로 증발시켜 합계량으로 50 %중량의 양으로 도핑함으로서 30nm의 전자 전달층을 증착하였다. 이어서 전자 주입층으로 리튬 퀴놀레이트를 2nm 두께로 증착한 후, 다른 진공 증착장비를 이용하여 Al 음극을 150nm의 두께로 증착하여 OLED 소자를 제작하였다. 재료 별로 각 화합물은 10-6 torr 하에서 진공 승화 정제하여 사용하였다.
그 결과, 3.8V에서 2.00mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 1060cd/m2의 녹색발광이 확인되었다.
[실시예 2] 본 발명에 따른 화합물을 이용한 OLED 소자 제작
발광재료로서 호스트에 화합물 C-12, 도판트에 화합물 D-9을 사용한 것 외에는 실시예1과 동일한 방법으로 OLED소자를 제작하였다.
그 결과, 3.1V에서 2.88mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 1050cd/m2의 녹색발광이 확인 되었다.
[실시예 3] 본 발명에 따른 화합물을 이용한 OLED 소자 제작
발광재료로서 호스트에 화합물 C-14, 도판트에 화합물 D-9을 사용한 것 외에는 실시예1과 동일한 방법으로 OLED소자를 제작하였다.
그 결과, 3.2V에서 2.63mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 1040cd/m2의 녹색발광이 확인 되었다.
[비교예 1] 종래에 발광재료를 이용한 OLED 소자 제작
발광재료로서 호스트에 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐을 또 다른 셀에는 도펀트로서 화합물 D-5을 사용하여 발광층을 증착하고, 상기 발광층 위에 정공 저지층으로 알루미늄(III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이토)(4-페닐페놀레이트)를 10nm 두께로 증착한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 OLED소자를 제작하였다.
그 결과, 4.9V에서 2.86mA/cm2의 전류가 흘렀으며, 1000cd/m2의 녹색발광이 확인 되었다.
상기 실시예와 비교예로부터 본 발명에 따른 화합물들의 발광 특성이 종래의 호스트 화합물에 비해 우수한 특성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 본 발명에 따른 화합물을 발광용 호스트 재료로 사용한 소자는 발광특성이 뛰어날 뿐만 아니라 구동전압을 강하시켜줌으로써 전력효율의 상승을 유도하여 소비전력을 개선시킬 수 있었다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pat00042

    상기 화학식 1에서,
    L1 및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴렌이고;
    X1 및 X2은각각 독립적으로CR7 또는 N이며;
    R1 내지 R4 및 R7은 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 (C3-C30) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고;
    R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15이며;
    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 (C3-C30) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고;
    a, b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, a, b 또는 c가 2이상의 정수인 경우 각각의 R1, 각각의 R2 또는 각각의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    d은 1 내지 3의 정수이며, d가 2이상의 정수인 경우 각각의 R4은 서로 동일하거나 상이할 수 있고;
    상기 헤테로아릴렌 및 헤테로아릴은 B, N, O, S, P(=O), Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고;
    상기 헤테로시클로알킬은 O, S 및 N에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    [화학식 2] [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00043

    상기 화학식 2 내지 4에서,
    L1 및 L2, X1 및 X2, R1 내지 R6, 및 a, b, c 및 d는 제1항에서의 정의와 동일하다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 L1, L2, R1 내지R7, 및 R11 내지 R20에서 치환 (C1-C30)알킬, 치환 (C2-C30)알케닐, 치환 (C2-C30)알키닐, 치환 (C1-C30)알콕시, 치환 (C3-C30)시클로알킬, 치환 (C3-C30)시클로알케닐, 치환 (3-7원)헤테로시클로알킬, 치환 (C6-C30)아릴(렌), 치환 (5-30원)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, (C1-C30)알킬카보닐, (C1-C30)알콕시카보닐, (C1-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.
  4. 제1항에 있어서, 상기 L1 및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴렌, 또는 치환 또는 비치환 (C6-C20)아릴렌이고;
    상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 N이고, 여기에서 R7은 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴이고;
    상기 R1 내지 R4 은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15 이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (C3-C30) 단일환 또는 다환의 지환족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, 여기에서 R11 및 R12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 또는 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴이고, R13 내지 R15는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴이고;
    상기 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴, 치환 또는 비치환 (5-30원)헤테로아릴 또는 -SiR13R14R15이고, 여기에서 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 (C1-C30)알킬 또는 치환 또는 비치환 (C6-C30)아릴인 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 L1 및 L2은 각각 독립적으로 단일결합; (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환되거나 비치환된 (5-15원)헤테로아릴렌; 또는 (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환되거나 비치환된 (C6-C20)아릴렌이고;
    상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 N이고, 여기에서 R7은 (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환되거나 비치환된 (5-15원)헤테로아릴, 또는 (C1-C6)알킬 또는 (C6-C15)아릴로 치환되거나 비치환된 (C6-C20)아릴,;
    상기 R1 내지 R4 은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, (C1-C6)알킬로 치환되거나 비치환된 (C6-C20)아릴, (C1-C6)알킬로 치환되거나 비치환된 (5-15원)헤테로아릴, -NR11R12 또는 -SiR13R14R15 이거나, 인접한 치환체와 연결되어 (C3-C15) 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있고, 여기에서 R11 및 R12는 각각 독립적으로 비치환 (C6-C20)아릴, 또는 비치환 (5-15원)헤테로아릴이고, R13 내지 R15는 각각 독립적으로 비치환 (C1-C10)알킬 또는 비치환 (C6-C15)아릴이고;
    상기 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소; 중수소, 할로겐, (C1-C6)알킬, (C6-C20)아릴, 트리(C6-C15)아릴실릴, 디(C6-C15)아릴아미노 또는 (5-15원)헤테로아릴로 치환되거나 비치환된 (C6-C20)아릴; (C1-C6)알킬로 치환되거나 비치환된 (5-15원)헤테로아릴 또는 -SiR13R14R15이고, 여기에서 R13 내지 R15는 각각 독립적으로 비치환 (C1-C10)알킬 또는 비치환 (C6-C15)아릴인 것을 특징으로 하는 화합물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure pat00044
    Figure pat00045
    Figure pat00046
    Figure pat00047
    Figure pat00048
    Figure pat00049
    Figure pat00050
    Figure pat00051
    Figure pat00052
    Figure pat00053
    Figure pat00054
    Figure pat00055
    Figure pat00056
    Figure pat00057
    Figure pat00058
    Figure pat00059
    Figure pat00060
    Figure pat00061
    Figure pat00062
  7. 제1항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
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