KR102399446B1 - Organic compound, organic light emitting diode and organic light emiting device having the compound - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분자 궤도 계산에 의해 산출되는 최고준위점유분자궤도 중에서 가장 높은 에너지를 갖는 분자 궤도의 에너지 준위와, 이보다 낮은 에너지를 갖는 분자 궤도의 에너지 준위에서 모두 분자 궤도 함수가 전자 주개 모이어티에 국재적으로 분포하는 유기 화합물과, 유기 화합물을 유기물층으로 적용한 유기발광다이오드 및 유기발광장치에 관한 것이다. 본 발명의 유기 화합물은 전하 수송 특성이 우수하여, 발광다이오드에서 전하 주입의 지연으로 야기되는 구동 전압의 상승을 방지할 수 있으며, 인접 층과의 계면 영역이 아니라 유기물층의 전 영역에서 발광을 유도할 수 있기 때문에, 소자의 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다. In the present invention, the molecular orbital function is localized to the electron donor moiety at both the energy level of the molecular orbital having the highest energy among the highest-occupied molecular orbitals calculated by molecular orbital calculation and the energy level of the molecular orbital having lower energy than this. To an organic light emitting diode and an organic light emitting device in which an organic compound distributed as Since the organic compound of the present invention has excellent charge transport properties, it is possible to prevent an increase in the driving voltage caused by a delay in charge injection in the light emitting diode, and to induce light emission in the entire region of the organic material layer, not in the interfacial region with the adjacent layer. Therefore, it is possible to improve the luminous efficiency and lifespan of the device.

Description

유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치{ORGANIC COMPOUND, ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITING DEVICE HAVING THE COMPOUND}Organic compound, organic light emitting diode and organic light emitting device including the same

본 발명은 유기발광다이오드에 사용되는 유기 화합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기발광다이오드의 유기물층의 소재로 활용될 수 있는 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치에 관한 것이다.The present invention relates to an organic compound used in an organic light emitting diode, and more particularly, to an organic compound that can be used as a material for an organic material layer of an organic light emitting diode, an organic light emitting diode including the same, and an organic light emitting device.

최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있다. 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기전계발광소자(organic electroluminescent device: OELD)라고도 불리는 발광다이오드를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode (OLED) display device)가 주목을 받고 있다. Recently, with the enlargement of the display device, the demand for a flat display device that occupies less space is increasing. As one of the flat panel display devices, an organic light emitting diode (OLED) display device including a light emitting diode, also called an organic electroluminescent device (OELD), is attracting attention.

유기발광다이오드(OLED) 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, LCD)에서 요구되는 백라이트 유닛이 필요 없으며, 발광다이오드의 발광 화소부에 의해 발광하는 자체 발광형 표시장치이다. 유기발광다이오드 표시장치는 공정의 단순화가 가능하기 때문에 경량 박형의 매우 얇은 디스플레이를 구현할 수 있으며, 낮은 전압(10V 이하)에서 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적으며 색 순도가 뛰어나다는 장점이 있다. 또한, 유기발광다이오드 표시장치는 LCD에 비하여 시야각 및 콘트라스트비(contrast ratio)가 우수하며, 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있어 LCD 이후의 차세대 디스플레이로 주목을 받고 있다. An organic light emitting diode (OLED) display device does not require a backlight unit required in a liquid crystal display device (LCD), and is a self-luminous display device that emits light by a light emitting pixel unit of a light emitting diode. Since the organic light emitting diode display can simplify the process, it can implement a lightweight, thin, and very thin display, can be driven at a low voltage (10V or less), consume relatively little power, and has excellent color purity. . In addition, the organic light emitting diode display has excellent viewing angle and contrast ratio compared to LCD, and it is attracting attention as a next-generation display after LCD because the device can be formed on a flexible transparent substrate such as plastic. .

유기발광다이오드 표시장치에서 사용되는 발광다이오드는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기 소재의 발광층에 전하를 주입하면 전자(electron)와 정공(hole)이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 발광층에서 전자와 정공이 만나서 엑시톤(Exciton)을 형성되고 이 에너지에 의하여 발광층에 포함된 유기 화합물이 여기 상태(excited state)가 되는데, 유기 화합물이 여기 상태에서 바닥상태(ground state)로 에너지 전이가 발생하고, 발생한 에너지를 빛으로 방출하여 발광한다. The light emitting diode used in the organic light emitting diode display device injects electric charge into the light emitting layer formed of an organic material formed between the electron injection electrode (cathode) and the hole injection electrode (anode), after which electrons and holes are paired. It is an element that emits light as it decays. In the light emitting layer, electrons and holes meet to form excitons, and by this energy, the organic compound included in the light emitting layer becomes an excited state. It generates and emits the generated energy as light to emit light.

발광다이오드를 구성하는 발광층은 발광물질층의 단일층 구조를 가지거나, 발광 효율 및 소자의 수명 향상을 위해 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광다이오드의 발광층은 정공주입층(hole injection layer; HIL), 정공수송층(hole transporting layer; HTL), 발광물질층(emitting material layer; EML), 전자수송층(electron transporting layer; ETL) 및 전자주입층(electron injection layer; EIL)으로 구성되는 다층 구조를 가질 수 있다. The light emitting layer constituting the light emitting diode may have a single layer structure of a light emitting material layer, or may have a multilayer structure to improve light emitting efficiency and lifespan of the device. For example, the light emitting layer of the light emitting diode may include a hole injection layer (HIL), a hole transporting layer (HTL), an emitting material layer (EML), and an electron transporting layer (ETL). and an electron injection layer (EIL).

유기발광다이오드를 제작하는 과정을 간단히 살펴보면,A brief overview of the manufacturing process of an organic light emitting diode is as follows:

(1) 먼저, 투명기판 위에 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide; ITO)와 같은 물질을 증착하여 양극(anode)을 형성한다.(1) First, a material such as indium tin oxide (ITO) is deposited on a transparent substrate to form an anode.

(2) 상기 양극 상에 정공주입층을 형성한다. 정공주입층은 Dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile(HATCN)과 같은 유기물을 10 nm 내지 60 nm의 두께로 증착하여 형성한다. (2) A hole injection layer is formed on the anode. The hole injection layer is formed of an organic material such as Dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HATCN) with a thickness of 10 nm to 60 nm. formed by vapor deposition.

(3) 다음, 상기 정공주입층 상에 정공수송층을 형성한다. 정공수송층은 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl(NPB)과 같은 유기물을 20 nm 내지 60 nm 정도 증착하여 형성된다. 인광 소자의 경우, 삼중항 엑시톤을 발광물질층 내에 효과적으로 가두기 위하여, 정공수송층과 발광물질층 사이에 전자차단층(electron blocking layer; EBL)과 같은 엑시톤 차단층을 형성하기도 한다. (3) Next, a hole transport layer is formed on the hole injection layer. The hole transport layer is formed by depositing an organic material such as 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl(NPB) to about 20 nm to 60 nm. In the case of a phosphorescent device, an exciton blocking layer such as an electron blocking layer (EBL) may be formed between the hole transport layer and the light emitting material layer in order to effectively confine triplet excitons in the light emitting material layer.

(4) 다음, 상기 정공수송층 상에 유기발광층(Organic emitting layer)라고도 불리는 발광물질층을 형성한다. 상기 발광물질층은 적절한 호스트(host)와 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 청색 형광 발광의 경우, 흔히 호스트로 9,10-Bis(1-naphtyl)anthracene(α-ADN)을 사용하고, 도펀트로서 4,4'-bis[2-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl(DPAVBi)이나 diphenyl-[4-(2-[1,1;4,1]terphenyl-4-yl-vinyl)-phenyl]-amine(BD-1)을 1 내지 50 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량%의 비율로 도핑하여, 20 nm 내지 60 nm의 두께로 증착한다. (4) Next, a light emitting material layer, also called an organic light emitting layer, is formed on the hole transport layer. The light emitting material layer may include an appropriate host and dopant. For example, in the case of blue fluorescence, 9,10-Bis(1-naphtyl)anthracene(α-ADN) is often used as a host and 4,4′-bis[2-(4-(N, N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl(DPAVBi) or diphenyl-[4-(2-[1,1;4,1]terphenyl-4-yl-vinyl)-phenyl]-amine (BD-1) 1 to 50% by weight, for example 1 to 10% by weight, and deposited to a thickness of 20 nm to 60 nm.

(5) 다음, 상기 발광물질층 상에 전자수송층 및 전자주입층을 형성한다. 예를 들어, 전자수송층으로 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄 tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3)을 이용하고, 전자주입층으로 LiF를 이용한다. 인광 소자의 경우, 삼중항 엑시톤을 발광물질층 내에 효과적으로 가두기 위해, 전자수송층 형성 전에 정공차단층(HBL: hole blocking layer)을 형성할 수 있다.(5) Next, an electron transport layer and an electron injection layer are formed on the light emitting material layer. For example, tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq 3 ) is used as the electron transport layer, and LiF is used as the electron injection layer. In the case of a phosphorescent device, in order to effectively confine triplet excitons in the light emitting material layer, a hole blocking layer (HBL) may be formed before the electron transport layer is formed.

(6) 다음, 상기 전자주입층 상에 음극(cathode)을 형성한다.(6) Next, a cathode is formed on the electron injection layer.

전술한 바와 같이, 발광다이오드에서 양극과 음극에서 각각 주입된 정공과 전자는 발광층에서 엑시톤을 형성하여 발광한다. 발광 소재로서 한 물질만을 적용하는 경우 색 순도, 소자의 발광 효율과 수명이 떨어질 수 있기 때문에, 소자의 효율과 수명을 개선하기 위하여 통상적으로 발광층은 호스트(host)와 도펀트(dopant)로 구성된다. 호스트-도펀트의 이원 시스템에서 호스트는 엑시톤을 생성하고 스스로 빛을 내기보다는 도펀트에 에너지를 전달하여 도펀트를 통하여 높은 효율의 빛을 발생시킨다. 즉, 발광층에서 엑시톤이 형성되어 바닥상태로 전이될 때 얻어지는 에너지는 호스트를 거쳐 최종적으로 도펀트로 전달되는데, 호스트와 도펀트의 이중 소재로 발광층을 형성할 때, 도펀트로의 에너지가 집중적으로 전달되어, 도펀트에서 엑시톤 형성 확률이 증가하여 발광 효율이 상승한다. As described above, in the light emitting diode, holes and electrons respectively injected from the anode and the cathode form excitons in the light emitting layer to emit light. When only one material is used as a light emitting material, color purity, luminous efficiency, and lifetime of the device may be deteriorated. In order to improve the efficiency and lifetime of the device, the light emitting layer is typically composed of a host and a dopant. In the host-dopant binary system, the host transmits energy to the dopant rather than generating excitons and emitting light by itself, thereby generating high-efficiency light through the dopant. That is, the energy obtained when excitons are formed in the light emitting layer and transition to the ground state is finally transferred to the dopant through the host. As the probability of exciton formation in the dopant increases, luminous efficiency increases.

유기발광소자에서 사용되는 발광 재료는 소자의 발광 효율을 결정하는 가장 중요한 요인이며, 특히 호스트-도펀트 이원 시스템에서 호스트는 발광 소자의 효율과 수명 등에 큰 영향을 미치기 때문에 적절한 호스트를 선택하여야 한다. 이와 관련해서, 대한민국등록특허 제10-1404346호에서는 비닐 타입의 폴리노보넨 중합체를 녹색 인광 호스트로 사용할 수 있다고 제안하고 있다. The light emitting material used in the organic light emitting device is the most important factor determining the light emitting efficiency of the device. In particular, in a host-dopant binary system, the host has a great influence on the efficiency and lifespan of the light emitting device, so an appropriate host must be selected. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1404346 suggests that a vinyl-type polynorbornene polymer can be used as a green phosphorescent host.

그런데, 유기발광소자에서 사용되는 발광 재료는 양자 효율이 높고 전자와 정공의 이동도가 양호하여야 한다. 현재 사용되고 있는 발광 재료 중에서 호스트는 넓은 밴드갭(wide band gap)을 가지고 있기 때문에, 특히 정공 주입이 지연되어 소자의 구동 전압을 상승시키는 요인이 되고 있다. 뿐만 아니라, 정공과 전자가 발광층으로 균형 있게 주입되지 못하여, 발광층에 인접한 층과의 계면에서 발광이 일어나고, 이로 인하여 소자의 효율이나 수명이 저하되는 문제가 있다. However, the light emitting material used in the organic light emitting device must have high quantum efficiency and good mobility of electrons and holes. Among the currently used light emitting materials, since the host has a wide band gap, in particular, hole injection is delayed, which increases the driving voltage of the device. In addition, holes and electrons cannot be injected into the light emitting layer in a balanced manner, so that light is emitted at the interface with the layer adjacent to the light emitting layer, thereby reducing the efficiency or lifespan of the device.

특히, 최근에 고효율 및 장수명의 유기발광소자의 개발이 시급한 과제로 대두되고 있다. 중대형 OLED 패널에서 요구하고 있는 소자 특성 수준을 고려해 볼 때 기존의 발광 재료에 비하여 열 안정성을 구비하는 동시에, 전하의 주입 특성이 우수하여 계면 발광을 방지함으로써, 소자의 발광 효율 및 소자의 수명을 개선할 수 있는 재료를 개발할 필요가 있다.In particular, in recent years, the development of high-efficiency and long-life organic light emitting diodes has emerged as an urgent task. Considering the level of device characteristics required by mid- to large-sized OLED panels, it has thermal stability compared to conventional light emitting materials, and at the same time has excellent charge injection properties to prevent interfacial light emission, thereby improving device luminous efficiency and device lifespan There is a need to develop materials that can do this.

본 발명의 목적은 전하 수송 특성이 우수한 유기 화합물, 이를 이용한 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide an organic compound having excellent charge transport properties, an organic light emitting diode using the same, and an organic light emitting device.

본 발명의 다른 목적은 소자의 박막 내구성을 향상시킴으로써, 소자의 낮은 구동 전압을 유도하며, 우수한 발광 효율 및 색 순도, 향상된 소자 수명을 유도할 수 있는 유기 화합물, 이를 이요한 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is an organic compound capable of inducing a low driving voltage of a device by improving the thin film durability of the device, and inducing excellent luminous efficiency and color purity, and improved device lifespan, an organic light emitting diode and organic light emitting diode using the same It is intended to provide a device.

전술한 목적을 가지는 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 바이카바졸기 코어로 구성되는 전자 주개 모이어티에 다수의 HOMO 분자 궤도 함수가 국재화되어 있는 유기 화합물을 제공한다. According to one aspect of the present invention having the above object, the present invention provides an organic compound in which a plurality of HOMO molecular orbitals are localized in an electron donor moiety composed of a bicarbazole core.

상기 유기 화합물은 바이카바졸기 코어 중에서 하나의 카바졸기를 구성하는 질소 원자에 페닐기, 바이페닐기 및/또는 터페닐기가 치환될 수 있으며, 다른 카바졸기를 구성하는 질소 원자에 4 내지 6개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 호모 아릴기 및/또는 헤테로 아릴기가 치환될 수 있다. In the organic compound, a phenyl group, a biphenyl group and/or a terphenyl group may be substituted for a nitrogen atom constituting one carbazole group among the bicarbazole group core, and 4 to 6 aromatic rings may be substituted for a nitrogen atom constituting another carbazole group. The condensed homoaryl group and/or the heteroaryl group formed may be substituted.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 유기 화합물이 유기물층에 포함되어 있는 유기발광다이오드에 관한 것이다. According to another aspect of the present invention, the present invention relates to an organic light emitting diode in which the organic compound is included in an organic material layer.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 유기 화합물이 유기물층에 포함된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다.According to another aspect of the present invention, the present invention relates to an organic light emitting device including an organic light emitting diode in which the organic compound is included in an organic material layer.

본 발명의 유기 화합물은 최고준위분자점유궤도(HOMO)와, HOMO 다음에 순차적으로 높은 최고준위분자점유궤도(HOMO-N) 함수가 전자 주개 모이어티(electron donor moiety)인 바이카바졸 코어에 국재적으로(locally) 분포한다. 즉, 본 발명의 유기 화합물은, 분자의 전자 주개 모이어티에 대응하여 분포하는 HOMO 분자 궤도 중에서, 가장 높은 에너지 준위를 가지는 최고준위분자점유궤도(HOMO)의 에너지 준위와, 가장 낮은 에너지 준위를 가지는 최고준위분자점유궤도(HOMO-N)의 에너지 준위의 차이로 정의되는 ΔEH 값이 1.0 eV 이상이다. 본 발명의 유기 화합물이 적용된 발광 소자에 전계를 인가하였을 때, 전자 상실에 의하여 형성된 양이온 라디컬(radical)에 대한 안정성이 크게 향상된다. The organic compound of the present invention is localized to the bicarbazole core, in which the highest-level molecular-occupied orbital (HOMO), followed by HOMO, and sequentially high highest-level molecular-occupied orbital (HOMO-N) functions are electron donor moieties. distributed locally. That is, the organic compound of the present invention has the highest energy level of the highest molecular occupied orbital (HOMO) having the highest energy level among the HOMO molecular orbitals distributed corresponding to the electron donor moiety of the molecule, and the highest level having the lowest energy level. The ΔE H value, which is defined as the difference in the energy levels of the molecular-level occupied orbital (HOMO-N), is 1.0 eV or more. When an electric field is applied to the light emitting device to which the organic compound of the present invention is applied, stability with respect to cation radicals formed by electron loss is greatly improved.

본 발명의 유기 화합물은 전하의 수송 속도 또는 이동 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 유기 화합물을 유기발광다이오드의 유기물층에 적용하였을 때, 전하 주입이 지연되지 않으므로, 낮은 전압에서도 충분히 소자가 구동될 수 있다. The organic compound of the present invention can improve the transport rate or transfer rate of electric charges. Therefore, when the organic compound of the present invention is applied to the organic material layer of the organic light emitting diode, since charge injection is not delayed, the device can be sufficiently driven even at a low voltage.

특히, 본 발명의 유기 화합물을 사용하면 유기물층으로 전하가 균형 있게 주입되어 유기물층에서 전하 균형을 최적화할 수 있다. 이에 따라 인접한 층 사이의 계면에서 발광하는 것을 방지함으로써, 유기물층의 전 영역에서 발광할 수 있으므로, 소자의 내구성, 발광 효율 및/또는 소자 수명을 향상시킬 수 있다. In particular, when the organic compound of the present invention is used, charges are injected into the organic material layer in a balanced manner, so that the charge balance in the organic material layer can be optimized. Accordingly, by preventing light emission at the interface between adjacent layers, light can be emitted in the entire region of the organic material layer, thereby improving durability, luminous efficiency, and/or device lifespan of the device.

따라서 본 발명의 유기 화합물은 유기발광다이오드의 유기물층, 예를 들어 발광물질층은 물론이고, 정공주입층, 정공수송층, 및/또는 엑시톤 차단층과 같은 공통층 소재로도 활용될 수 있다.Therefore, the organic compound of the present invention can be used as an organic material layer of an organic light emitting diode, for example, a light emitting material layer, as well as a common layer material such as a hole injection layer, a hole transport layer, and/or an exciton blocking layer.

도 1은 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물에서 최고준위점유분자궤도(HOMO) 함수와, HOMO에 비하여 순차적으로 낮은 최고준위점유분자궤도(HOMO-N, N은 1, 2, 3 등) 함수가 전자 주개 모이어티인 바이카바졸 코어에 국재적으로(locally) 분포하는 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다. 점유분자궤도 중에서 가장 높은 분자궤도를 HOMO로 나타내고, HOMO와 비교해서 순차적으로 낮은 분자궤도를 각각 HOMO-1, HOMO-2, HOMO-3 등으로 나타낸다. 바이카바졸 코어에 연결될 수 있는 치환기 중에서, 질소 원자에 연결되는 치환기를 제외한 나머지 치환기는 생략하였다.
도 2는 본 발명에 따라 합성된 화합물이 전자를 잃을 때 형성된 라디컬(radical) 양이온이 전자 주개 모이어티인 바이키바졸 코어에 국재적으로 분포하는 공명 구조의 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유기발광다이오드가 적용된 유기발광장치의 일례로서, 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 각각 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 합성된 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
1 shows the highest occupied molecular orbital (HOMO) function in the organic compound synthesized according to the present invention, and the highest occupied molecular orbital (HOMO-N, N is 1, 2, 3, etc.) function that is sequentially lower than that of HOMO. It is a schematic diagram schematically illustrating the state of being locally distributed in the bicarbazole core, which is an electron donor moiety. Among the occupied molecular orbitals, the highest molecular orbital is represented by HOMO, and sequentially lower molecular orbitals compared to HOMO are represented by HOMO-1, HOMO-2, HOMO-3, etc., respectively. Among the substituents that can be connected to the bicarbazole core, the remaining substituents except for the substituent connected to the nitrogen atom are omitted.
2 is a diagram schematically illustrating a mechanism of a resonance structure in which a radical cation formed when a compound synthesized according to the present invention loses electrons is locally distributed in the bikibazole core, which is an electron donor moiety.
3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an organic light emitting diode according to another exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic light emitting diode display as an example of an organic light emitting device to which an organic light emitting diode according to the present invention is applied.
6 to 10 are graphs showing NMR analysis results of compounds synthesized according to exemplary embodiments of the present invention, respectively.

이하, 필요한 경우에는 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, if necessary.

[유기 화합물][Organic compound]

유기발광다이오드에서 사용되는 발광 재료는 양자 효율과 같은 발광 효율이 높고, 전자와 정공의 이동도가 커야 한다. 발광 재료는 또한 발광물질층 중에 균일하게 형성되어야 하며, 안정적으로 발광을 유도하여야 한다. 최근에 고효율 및 장수명의 유기발광소자의 개발이 시급한 과제로 대두되고 있는데, 2개의 독립적인 유기 화합물로 구성되는 이원 시스템의 발광층에서 에너지 전달자 역할을 하는 호스트는 색 순도가 양호하고, 진공 증착이 가능하도록 적당한 분자량을 가져야 한다. 또한 유리 전이온도와 열분해 온도가 높아 열 안정성을 확보해야 하며, 장수명화를 위해 높은 전기화학적 안정성이 요구될 뿐만 아니라, 무정형 박막을 형성하기 용이해야 하며, 인접한 다른 층의 재료들과는 접착력이 좋은 반면 층간 이동은 하지 않아야 한다. 본 발명의 일 측면에 따른 유기 화합물은 이러한 특성을 충족시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The light emitting material used in the organic light emitting diode must have high luminous efficiency such as quantum efficiency and high electron and hole mobility. The light emitting material must also be uniformly formed in the light emitting material layer and stably induce light emission. Recently, the development of high-efficiency and long-life organic light-emitting devices has emerged as an urgent task. In the light-emitting layer of a binary system composed of two independent organic compounds, the host, which acts as an energy transmitter, has good color purity and can be vacuum deposited It should have an appropriate molecular weight. In addition, the glass transition temperature and thermal decomposition temperature are high, so thermal stability must be secured, high electrochemical stability is required for long life, and it must be easy to form an amorphous thin film. There should be no movement. The organic compound according to an aspect of the present invention is configured to satisfy these characteristics, and may be represented by the following Chemical Formula 1.

화학식 1Formula 1

Figure 112017073010609-pat00001
Figure 112017073010609-pat00001

(화학식 1에서, R1 내지 R16는 각각 독립적으로 인접한 카바졸기에 연결되거나, 수소 원자, 중수소 원자, 삼중수소 원자, 치환되지 않거나 치환된 C1~C10 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 호모 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 호모 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 호모 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar1은 치환되지 않거나 C5~C30 호모 아릴기로 치환된 페닐기, 바이페닐기 및 터페닐기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar2는 치환되지 않거나 C1~C10 알킬기, C5~C30 호모 아릴기, C6~C30 호모 아릴알킬기 및 C6~C30 호모 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되는 작용기로 치환되며, 4 내지 6개의 방향족 고리로 이루어진 축합 호모 아릴기, 또는 치환되지 않거나 C1~C10 알킬기, C5~C30 호모 아릴기, C6~C30 호모 아릴알킬기 및 C6~C30 호모 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되는 작용기로 치환되며, 4 내지 6개의 방향족 고리로 이루어진 축합 헤테로 아릴기임)(In Formula 1, R 1 To R 16 are each independently connected to an adjacent carbazole group, or a hydrogen atom, a deuterium atom, a tritium atom, an unsubstituted or substituted C1~ C10 alkyl group, an unsubstituted or substituted C5~ C30 homo Aryl group, unsubstituted or substituted C5~ C30 hetero aryl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 homo arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 hetero arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 homo aryloxy selected from the group consisting of an actual group and an unsubstituted or substituted C6~ C30 heteroaryloxyl group; Ar 1 is selected from the group consisting of an unsubstituted or substituted C5~ C30 homoaryl group, a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group; 2 is unsubstituted or substituted with a functional group selected from the group consisting of a C1 to C10 alkyl group, a C5 to C30 homo aryl group, a C6 to C30 homo arylalkyl group and a C6 to C30 homo aryloxyl group, and 4 to 6 aromatic rings substituted with a functional group selected from the group consisting of a condensed homoaryl group consisting It is a condensed heteroaryl group consisting of 6 aromatic rings)

본 명세서에서 '치환되지 않은' 또는 '치환되지 않거나'란, 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소, 중수소 및 삼중수소가 포함된다. As used herein, 'unsubstituted' or 'unsubstituted' means that a hydrogen atom is substituted, and in this case, the hydrogen atom includes light hydrogen, deuterium and tritium.

본 명세서에서 '치환된'에서 치환기는 예를 들어, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, 알킬아민기, 니트로기, 하이드라질기(hydrazyl group), 술폰산기, 알킬 실릴기, 알콕시 실릴기, 사이클로알킬 실릴기, 아릴 실릴기, 치환되지 않거나 치환된 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In the present specification, the substituent in 'substituted' is, for example, an unsubstituted or halogen-substituted alkyl group, an unsubstituted or halogen-substituted alkoxy group, halogen, cyano group, carboxyl group, carbonyl group, amine group, alkylamine group, nitro group, hydrazyl group, sulfonic acid group, alkyl silyl group, alkoxy silyl group, cycloalkyl silyl group, aryl silyl group, unsubstituted or substituted aryl group, heteroaryl group, etc. However, the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서 '헤테로 방향족 고리', '헤테로 사이클로알킬렌기', '헤테로 아릴렌기', '헤테로 아릴알킬렌기', '헤테로 아릴옥실렌기', '헤테로 사이클로알킬기', '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴알킬기', '헤테로 아릴옥실기', '헤테로 아릴 아민기' 등에서 사용된 용어 '헤테로'는 이들 방향족 또는 지환족(alicyclic) 고리를 구성하는 탄소 원자 중 1개 이상, 예를 들어 1 내지 5개의 탄소 원자가 N, O, S 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.In the present specification, 'heteroaromatic ring', 'heterocycloalkylene group', 'heteroarylene group', 'heteroarylalkylene group', 'heteroaryloxyylene group', 'heterocycloalkyl group', 'heteroaryl group', ' The term 'hetero' used in 'heteroarylalkyl group', 'heteroaryloxyl group', 'heteroarylamine group', etc. is at least one of the carbon atoms constituting these aromatic or alicyclic rings, for example, 1 to It means that 5 carbon atoms are substituted with one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and combinations thereof.

하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 화학식 1에서 R1 내지 R16가 방향족 고리의 치환기이거나, Ar1 및/또는 Ar2가 방향족 고리로 치환된 경우, 이들 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 테트라세닐기, 인다세닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 호모 방향족 고리, 및/또는 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 벤조퓨라노카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 티아지닐기, 티오페닐기 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 방향족 고리일 수 있다. According to one exemplary embodiment, when R 1 to R 16 in Formula 1 are a substituent of an aromatic ring, or Ar 1 and/or Ar 2 are substituted with an aromatic ring, these aromatic rings are each independently unsubstituted or substituted phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, tetraphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, indenyl group, phenalenyl group, phenanthrenyl group, azulenyl group, pyrenyl group, fluorenyl group, tetracenyl group, indacenyl group, or an unfused or fused homoaromatic ring, such as a spiro fluorenyl group, and/or a pyrrolyl group, a pyridinyl group, a pyrimidinyl group, a pyrazinyl group, a pyridazinyl group, a triazinyl group, a tetrazinyl group, Imidazolyl group, pyrazolyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, dibenzocarbazolyl group, indolocarbazolyl group, indenocarbazolyl group, benzofuranocarbazolyl group, benzothienocarbazole group Diary, quinolinyl group, isoquinolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, cinolinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, cinolinyl group, quinazolinyl group, benzoquinolinyl group, Benzoisoquinolinyl group, benzoquinazolinyl group, benzoquinoxalinyl group, acridinyl group, phenanthrolinyl group, furanyl group, pyranyl group, oxazinyl group, oxazolyl group, oxadiazolyl group, triazolyl group, deoxy It may be an uncondensed or condensed heteroaromatic ring such as a nyl group, a benzofuranyl group, a dibenzofuranyl group, a thiopyranyl group, a thiazinyl group, a thiophenyl group or an N-substituted spirofluorenyl group.

일례로, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2가 방향족 작용기로 치환된 경우, 이들 작용기는 치환되지 않거나 페닐기가 메타 또는 파라 위치로 치환된 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기 또는 스파이로플루오레닐기와 같은 호모 아릴기 및/또는 치환되지 않거나 페닐기가 메타 또는 파라 위치로 치환된 벤조티오펜일기, 디벤조티오펜일기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 벤조퓨라노카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기 또는 벤조퀴녹살리닐기와 같은 헤테로 아릴기일 수 있다. 예를 들어, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2는 페닐기로 치환될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, in Formula 1, when Ar 1 and/or Ar 2 are substituted with an aromatic functional group, these functional groups are unsubstituted or substituted with a phenyl group at meta or para positions, such as a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, or a spiro group. A homoaryl group such as a fluorenyl group and/or a benzothiophenyl group unsubstituted or substituted with a phenyl group at the meta or para position, a dibenzothiophenyl group, a benzofuranyl group, a dibenzofuranyl group, a pyrrolyl group, a pyridinyl group, Pyrimidinyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, tetrazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, dibenzocarbazolyl group, indolocarba Zolyl group, indenocarbazolyl group, benzofuranocarbazolyl group, benzothienocarbazolyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, cinolinyl group, quinazolinyl group, pr It may be a heteroaryl group such as a talazinyl group, a quinoxalinyl group, a cinolinyl group, a quinazolinyl group, a benzoquinolinyl group, a benzoisoquinolinyl group, a benzoquinazolinyl group or a benzoquinoxalinyl group. For example, in Formula 1, Ar 1 and/or Ar 2 may be substituted with a phenyl group, but the present invention is not limited thereto.

하나의 예시적인 실시형태에서, 화학식 1에서 Ar1은 치환되지 않거나 페닐기가 메타 또는 파라 위치로 치환된 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기와 같은 호모 아릴기이다. 한편, 화학식 1에서 Ar2는 치환되지 않거나 치환된 축합 호모 아릴기 또는 축합 헤테로 아릴기일 수 있으며, 이들 축합 호모 아릴기와 축합 헤테로 아릴기는 4 내지 6개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 고리(fused ring)을 형성할 수 있다. Ar2가 4 내지 6개의 방향족 고리로 이루어진 축합 고리를 형성하면, 전체 유기 화합물의 공액(conjugated) 길이가 길어지면서 원하는 밴드갭을 가지는 유기 화합물을 얻을 수 있다. In one exemplary embodiment, Ar 1 in Formula 1 is a homoaryl group such as a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group that is unsubstituted or substituted with a phenyl group at meta or para positions. Meanwhile, in Formula 1, Ar 2 may be an unsubstituted or substituted fused homoaryl group or a fused heteroaryl group, and these fused homoaryl groups and fused heteroaryl groups form a fused ring comprising 4 to 6 aromatic rings. can do. When Ar 2 forms a condensed ring composed of 4 to 6 aromatic rings, an organic compound having a desired band gap can be obtained while the length of the conjugated (conjugated) of the entire organic compound is increased.

구체적으로, 화학식 1에서 Ar2를 구성하는 축합 방향족 고리는 치환되지 않거나 치환된 트리페닐렌(triphenylene), 테트라펜(tetraphene), 크리센(chrysene), 플루오란텐(fluoranthene), 아세페난트릴렌(acephenanthrylene), 아세안트릴렌(aceanthrylene), 파이렌(pyrene), 테트라센(tetracene), 플레이아덴(pleiadene), 파이센(pycene), 펜타펜(pentaphene), 벤조테트라펜(benzo-tetraphene), 페릴렌(perylene), 디벤조페난트렌(dibenzo-pehenanthrene), 펜타센(pentacene), 테트라페닐렌(tetrapheylene), 헥사센(hexacene), 인데노플루오렌(indenofluorene) 과 같은 호모 축합 아릴기일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.Specifically, in Formula 1, the condensed aromatic ring constituting Ar 2 is unsubstituted or substituted triphenylene, tetraphene, chrysene, fluoranthene, acephenanthrylene (acephenanthrylene), aceanthrylene, pyrene, tetracene, pleiadene, pycene, pentaphene, benzo-tetraphene, It may be a homocondensed aryl group such as perylene, dibenzo-pehenanthrene, pentacene, tetraphenylene, hexacene, or indenofluorene, but , the present invention is not limited thereto.

또한, 화학식 1에서 Ar2를 구성하는 축합 방향족 고리는 치환되지 않거나 치환된 아자트리페닐렌(azatriphenylene), 인데노카바졸(indeno-carbazole), 인돌로카바졸(indolo-carbazole) 등과 같은 헤테로 축합 아릴기일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 화학식 1에서 Ar2를 구성하는 축합 방향족 고리는 치환되지 않거나 치환된 트리페닐렌 또는 아자트리페닐렌이다. In addition, the condensed aromatic ring constituting Ar 2 in Formula 1 is heterocondensed such as unsubstituted or substituted azatriphenylene, indeno-carbazole, indolo-carbazole, etc. It may be an aryl group, but the present invention is not limited thereto. Preferably, the condensed aromatic ring constituting Ar 2 in Formula 1 is unsubstituted or substituted triphenylene or azatriphenylene.

화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 전하, 특히 정공의 주입, 수송 및/또는 이동 특성이 향상되었으므로, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자에 적용함으로써, 발광 소자의 내구성, 발광 특성, 소자 특성 등을 향상시킬 수 있는데, 이에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따라 합성된 화합물에서 최고준위점유분자궤도(HOMO) 함수와, HOMO에 비하여 순차적으로 낮은 최고준위점유분자궤도(HOMO-N, N은 1, 2, 3 등) 함수가 전자 주개 모이어티인 바이카바졸 코어에 국재적으로(locally) 분포하는 상태를 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따라 합성된 화합물이 전자를 잃을 때 형성된 라디컬 양이온이 전자 주개 모이어티인 바이키바졸 코어에 국재적으로 분포하는 공명 구조의 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다.Since the organic compound represented by Formula 1 has improved charge, particularly hole injection, transport and/or movement characteristics, by applying the organic compound represented by Formula 1 to a light emitting device, durability, light emitting characteristics, device characteristics, etc. of the light emitting device can be improved, which will be described. 1 shows the highest occupied molecular orbital (HOMO) function in the compound synthesized according to the present invention, and the highest occupied molecular orbital (HOMO-N, N is 1, 2, 3, etc.) function that is sequentially lower than that of HOMO. It is a schematic diagram schematically showing the state of being locally distributed in the bicarbazole core, which is a donor moiety, and FIG. 2 is a radical cation formed when the compound synthesized according to the present invention loses electrons is an electron donor moiety It is a diagram schematically showing the mechanism of the locally distributed resonance structure in the bikibazole core.

종래 유기발광다이오드에 적용되었던 p-타입 유기 화합물은 분자가 점유하는 가장 높은 에너지 준위 상태인 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO)의 함수가 전자 주개 모이어티에 국재적으로 분포한다. 하지만 HOMO 보다 낮은 수준의 최고준위점자점유분자궤도(HOMO-N)의 함수는 분자 전체에 비-국재적으로 분포한다. 달리 말하면, 종래 p-타입 유기 화합물은 HOMO 에너지 준위에서의 분자궤도 함수의 분포와, 이보다 낮은 에너지 준위(HOMO-N)에서의 분자궤도 함수의 분포가 일치하지 않는데, 이는 양전하가 다양한 HOMO 분자궤도에서 비-국재적으로 위치한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 종래 p-타입 호스트는 HOMO 준위의 분자궤도 함수는 전자 주개 모이어티에 국재적으로 분포하지만(HOMO 준위 분자궤도 함수 분포와, 전자 주개 모이어티가 일치), HOMO보다 1단계 낮은 HOMO-1 준위의 분자궤도 함수 분포는 분자 전체에 비-국재적으로 분포한다(HOMO-1 준위 분자궤도 함수 분포와, 전자 주개 모이어티가 불일치). In the p-type organic compound applied to the conventional organic light emitting diode, the function of the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO), which is the highest energy level occupied by the molecule, is locally distributed in the electron donor moiety. However, the function of the highest level occupied molecular orbital (HOMO-N) at a lower level than that of HOMO is non-locally distributed throughout the molecule. In other words, in the conventional p-type organic compound, the distribution of the molecular orbital function at the HOMO energy level and the distribution of the molecular orbital function at the lower energy level (HOMO-N) do not match. It means that it is located non-locally in For example, in the conventional p-type host, the molecular orbital function of the HOMO level is locally distributed to the electron donor moiety (the distribution of the HOMO level molecular orbital function and the electron donor moiety are identical), but the HOMO- 1 level molecular orbital distribution is non-locally distributed throughout the molecule (HOMO-1 level molecular orbital distribution and electron donor moiety are inconsistent).

이처럼, 전자 주개 모이어티와 HOMO 분자 궤도 함수의 분포가 일치하지 않는 경우, 분자가 전자를 인접 분자에 건네 주어 양이온 라디컬 상태의 양전하 운반체인 정공으로 변환되었을 때, 양이온 라디컬에 존재하는 양전하는 분자 전체 또는 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO)에도 비-국재적으로 분포하게 된다. 이에 따라, 해당 화합물을 발광 소자의 유기물층에 적용하였을 때, 해당 유기물층에서 양전하 운반체인 정공의 전달 경로가 충분히 형성되지 않게 되고, 이에 따라 엑시톤(exciton)이 소멸되거나, 인접 층과의 계면에서 발광이 초래된다. As such, when the distributions of electron donor moieties and HOMO molecular orbitals do not match, the positive charge present in the cation radical is It is also non-locally distributed in the entire molecule or in the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO). Accordingly, when the compound is applied to the organic material layer of the light emitting device, the transport path of holes, which are positive charge carriers, is not sufficiently formed in the organic material layer. is brought about

반면, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 HOMO 에너지 준위에서의 분자궤도 함수는 물론이고, HOMO에 비하여 순차적으로 낮은 HOMO-N 에너지 준위에서의 분자궤도 함수 모두 전자 주개 모이어티인 바이카바졸 코어에 국재적으로 분포한다. 즉, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 전자 주개 모이어티와 다양한 에너지 준위 상태의 HOMO 분자궤도 함수의 분포가 일치한다. On the other hand, as shown in FIG. 1, the organic compound synthesized according to the present invention has not only the molecular orbital function at the HOMO energy level, but also the molecular orbital function at the HOMO-N energy level sequentially lower than that of the HOMO electron donor. Locally distributed to the moiety, the bicarbazole core. That is, in the organic compound synthesized according to the present invention, the distribution of the electron donor moiety and the HOMO molecular orbital function of various energy level states is identical.

예를 들어, 본 발명의 유기 화합물은 HOMO 준위의 분자궤도 함수는 물론이고, 이보다 순차적으로 낮은 HOMO-N(N은 1, 2, 3) 준위의 분자궤도 함수가 모두 전자 주개 모이어티에 국재적으로 분포한다(HOMO/HOMO-N 준위의 분자궤도 함수 분포와, 전자주개 모이어티가 일치함). HOMO 분자궤도 함수가 전자 주개 모이어티 이외의 모이어티에 분포하는 경우, 분자의 안정성 측면에서 바람직하지 않을 수 있다. 본 발명에 따라 카바졸기에 치환되는 작용기(특히 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2)를 적절하게 조정함으로써, 다양한 에너지 준위의 HOMO 분자궤도 함수가 전자 주개 모이어티인 바이카바졸 모이어티에 분포하도록 조절할 수 있다. For example, in the organic compound of the present invention, not only the molecular orbital function of the HOMO level, but also the molecular orbital function of the sequentially lower HOMO-N (N is 1, 2, 3) level is localized to the electron donor moiety. distribution (the molecular orbital function distribution of the HOMO/HOMO-N level coincides with the electron donor moiety). If the HOMO molecular orbital function is distributed in a moiety other than the electron donor moiety, it may be undesirable in terms of molecular stability. According to the present invention, by appropriately adjusting the functional group substituted for the carbazole group (especially Ar 1 and/or Ar 2 in Formula 1), the HOMO molecular orbital function of various energy levels is distributed in the bicarbazole moiety, which is an electron donor moiety. can be adjusted

즉, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은, 전자가 결합할 수 있는 다양한 분자 결합 궤도 중에서 상이한 에너지 준위 상태의 HOMO 분자 궤도 함수가 여전히 전자 주개 모이어티에만 국재적으로 분포한다. 달리 말하면, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 전자 주개 모이어티와 일치하는 최고준위점유분자궤도 중에서 가장 높은 에너지 준위의 최고준위점유분자궤도(HOMO)의 에너지 준위와, 전자 주개 모이어티와 일치하는 최고준위점유분자궤도 중에서 가장 낮은 에너지 준위의 최고준위점유분자궤도(HOMO-N)의 에너지 준위의 차이(예를 들어, [HOMO - HOMO-3])로 정의될 수 있는 ΔEH 값이 상당히 크다. 일례로, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물의 ΔEH는 1.0 eV 이상, 예를 들어 1.0 내지 4.0 eV, 바람직하게는 2.0 내지 3.0 eV일 수 있다. ΔEH 값이 1.0 eV 이상으로 크게 되면, 소자를 구성하는 박막에서의 저항 변화율이 작아지므로, 소자 특성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 유기 화합물의 ΔEH는 Gaussian 09(범함수 B3LYP/기저 함수 6-31G*)를 이용하여 측정할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. That is, in the organic compound synthesized according to the present invention, HOMO molecular orbitals of different energy level states among various molecular bonding orbitals to which electrons can bind are still locally distributed only in electron donor moieties. In other words, the organic compound synthesized according to the present invention has the energy level of the highest energy level highest occupied molecular orbital (HOMO) of the highest energy level among the highest occupied molecular orbitals coincident with the electron donor moiety and the electron donor moiety. The value of ΔE H , which can be defined as the difference in the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO-N) of the lowest energy level among the highest occupied molecular orbitals (for example, [HOMO - HOMO-3]), is quite large. . For example, ΔE H of the organic compound synthesized according to the present invention may be 1.0 eV or more, for example, 1.0 to 4.0 eV, preferably 2.0 to 3.0 eV. When the ΔE H value is greater than 1.0 eV, the resistance change rate in the thin film constituting the device decreases, and thus device characteristics may be improved. For example, ΔE H of an organic compound may be measured using Gaussian 09 (functional function B3LYP/base function 6-31G * ), but the present invention is not limited thereto.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 합성된 유기 화합물이 전자를 인접 분자에 건네 주어 양이온 라디컬로 변환되었을 때, 양이온 라이컬에 존재하는 양전하는 여전히 전자 주개 모이어티인 바이카바졸 코어에 국재적으로 분포한다. 즉 본 발명의 유기 화합물은, 양전하가 생성되어 양전하 운반체로서 정공을 수송할 때, 전자가 결합할 수 있는 분자 궤도 함수 중에서, 전자 주개로 기능하는 바이카바졸 모이어터에 대응되는 에너지 준위의 폭(ΔEH)이 상당히 넓다. That is, as shown in FIG. 2, when the organic compound synthesized in the present invention is converted into a cationic radical by passing electrons to an adjacent molecule, the positive charge present in the cationic radical is still an electron donor moiety, bicarbazole Distributed locally in the core. That is, the organic compound of the present invention has a width ( ΔE H ) is quite wide.

이처럼 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물을 발광 소자의 유기물층에 적용하였을 때, 전자와 결합할 수 있는 분자 궤도 중에서 상이한 에너지 준위를 가지는 분자 궤도 함수가 전자 주개로 기능하는 바이카바졸 모이어티에 국재적으로 분포한다. 따라서 해당 유기물층에서 양전하 운반체로서의 정공 전달 또는 정공 수송 경로가 폭넓게 형성될 수 있다. 결국 유기물층에서 전하 주입 및 전하 수송 특성이 향상되어, 엑시톤이 소멸하지 않게 되며, 계면 발광을 방지할 수 있다. 특히, 화학식 1에서 Ar2에 다환 구조를 가지는 호모 또는 헤테로 축합 아릴기를 도입함으로써, 높은 삼중항 에너지(T1)를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 공명 효과에 의한 전기화학적 안정성을 향상시킬 수 있다. As such, when the organic compound synthesized according to the present invention is applied to the organic material layer of the light emitting device, molecular orbitals having different energy levels among molecular orbitals capable of binding with electrons are localized to the bicarbazole moiety functioning as an electron donor. distributed Accordingly, in the organic material layer, a hole transporting or hole transporting path as a positive charge carrier can be formed widely. As a result, charge injection and charge transport properties are improved in the organic material layer, so that excitons do not disappear, and interfacial emission can be prevented. In particular, by introducing a homo or hetero condensed aryl group having a polycyclic structure to Ar 2 in Formula 1, high triplet energy (T 1 ) can be maintained, and electrochemical stability due to an additional resonance effect can be improved.

즉, 본 발명에 따른 유기 화합물은, 전자가 결합할 수 있는 다양한 에너지 준위 상태에 따른 최고준위점유분자궤도의 함수가 전자 주개 모이어티에 대응되도록 분포하기 때문에(즉, ΔEH 값이 크기 때문에), 전하의 주입 및 수송 특성을 향상시킬 수 있다. 전하 전달 또는 수송 경로가 확대됨으로써, 전하의 주입 지연으로 인하여 소자의 구동 전압이 상승하는 것을 방지하여 낮은 전압에서도 충분히 소자가 구동될 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 화합물을 사용하면 유기물층에서 전하가 균형 있게 주입되어 유기물층에서 전하 균형을 최적화할 수 있다. 이에 따라 인접한 층 사이의 계면에서 발광하는 것을 방지하여 유기물층의 전 영역에서 발광할 수 있으므로, 소자의 발광 효율 및/또는 소자 수명을 향상시킬 수 있다.That is, since the organic compound according to the present invention is distributed such that the function of the highest occupied molecular orbital according to the various energy level states to which electrons can bind corresponds to the electron donor moiety (that is, the ΔE H value is large), It is possible to improve the charge injection and transport properties. By expanding the charge transfer or transport path, the drive voltage of the device is prevented from increasing due to the delay in charge injection, so that the device can be sufficiently driven even at a low voltage. In addition, when the organic compound of the present invention is used, charges are injected in a balanced manner in the organic material layer, so that the charge balance in the organic material layer can be optimized. Accordingly, light emission can be prevented from emitting light at the interface between adjacent layers and light can be emitted in the entire area of the organic material layer, thereby improving luminous efficiency and/or device lifespan.

또한, 하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 HOMO 에너지 준위와, LUMO 에너지 준위의 차이로 정의되는 밴드갭(bandgap) 에너지가 -5.0 eV 이상이다. 이때, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 18π 전자 이상의 공액면을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유기 화합물은 예를 들어 발광 소자를 구성하는 유기물층의 호스트로 활용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 정공 이동 특성이 우수하기 때문에 발광다이오드에서 p-타입 호스트로 적용될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 발광다이오드를 구성하는 정공주입층, 정공수송층, 발광물질층 및/또는 전자차단층에 적용될 수 있다.Further, in one exemplary embodiment, the organic compound synthesized according to the present invention has a bandgap energy defined as the difference between the HOMO energy level and the LUMO energy level of -5.0 eV or more. In this case, the organic compound synthesized according to the present invention may have a conjugated surface of 18π electrons or more. Accordingly, the organic compound according to the present invention may be utilized as a host of an organic material layer constituting a light emitting device, for example. For example, since the organic compound synthesized according to the present invention has excellent hole transport properties, it can be applied as a p-type host in a light emitting diode. For example, the organic compound represented by Formula 1 may be applied to a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting material layer, and/or an electron blocking layer constituting the light emitting diode.

하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명에 따른 유기 화합물을 구성하는 바이카바졸 모이어티는 각각 3-3' 위치로 결합되는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. In one exemplary embodiment, it may be preferable that each of the bicarbazole moieties constituting the organic compound according to the present invention is bonded at the 3-3' position. Such an organic compound may be represented by the following formula (2).

화학식 2Formula 2

Figure 112017073010609-pat00002
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(화학식 2에서, R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 삼중수소 원자, 치환되지 않거나 치환된 C1~C10 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 호모 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 호모 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 호모 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar1과 Ar2는 각각 화학식 1에서 정의된 것과 동일함)(In Formula 2, R 21 to R 34 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a tritium atom, an unsubstituted or substituted C1 to C10 alkyl group, an unsubstituted or substituted C5 to C30 homoaryl group, an unsubstituted or substituted C5~ C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 homo arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 hetero arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 homo aryloxyl group, and unsubstituted or substituted Selected from the group consisting of C6~ C30 hetero aryloxyl group; Ar 1 and Ar 2 are each the same as defined in Formula 1)

화학식 2로 표시되는 유기 화합물에서 바이카바졸 모이어티가 3-3' 연결되어 있다. 전하는 화학식 2로 표시되는 유기 화합물의 HOMO 궤도함수 분포를 따라 직선으로 통과할 수 있으므로, 전하가 원활하게 이동할 수 있다. 따라서 전하 주입 지연으로 인한 소자의 구동 전압이 상승하는 것을 방지하여, 구동 전압을 낮출 수 있고, 전하가 유기물층에서 균형 있게 주입되도록 유도하여 인접 층과의 계면 발광을 방지할 수 있다. 또한, 발광 소자의 발광 효율을 개선하고, 소자 수명을 향상시킬 수 있다. In the organic compound represented by Formula 2, the bicarbazole moiety is 3-3' linked. Since the electric charge can pass in a straight line along the HOMO orbital distribution of the organic compound represented by the formula (2), the electric charge can move smoothly. Accordingly, it is possible to prevent the increase in the driving voltage of the device due to the charge injection delay, thereby lowering the driving voltage, and inducing the balanced injection of charges from the organic material layer to prevent interfacial light emission with the adjacent layer. In addition, it is possible to improve the luminous efficiency of the light emitting device and improve the device lifespan.

보다 구체적으로 살펴보면, 유기발광다이오드의 유기물층에서 호스트로 적용될 수 있는 유기 화합물은 화학식 3으로 표시되는 PPH1 내지 PPH6 중 어느 하나의 화합물을 포함할 수 있다. More specifically, the organic compound that can be applied as a host in the organic material layer of the organic light emitting diode may include any one of the compounds PPH1 to PPH6 represented by Chemical Formula 3.

화학식 3Formula 3

Figure 112017073010609-pat00003
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Figure 112017073010609-pat00004
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전술한 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 ΔEH 값이 커서 전하 수송 특성이 우수하다. 특히, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물의 에너지 밴드갭이 -5.0 eV 이상으로 넓고, 도펀트보다 큰 삼중항 에너지를 갖는다. 따라서 전술한 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 발광다이오드를 구성하는 유기물층의 정공 수송 특성이 향상된 호스트로 사용하는 경우, 도펀트로 전이된 에너지가 호스트로 역-전이되는 것을 막아 높은 발광 효율을 가질 수 있다. 또한, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하므로, 발광다이오드를 구성하는 정공주입층, 정공수송층, 발광물질층 및/또는 전자차단층의 소재로 사용될 수 있다.The organic compounds represented by the aforementioned Chemical Formulas 1 to 3 have a large ΔE H value and thus have excellent charge transport properties. In particular, the energy bandgap of the organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 is as wide as -5.0 eV or more, and has a triplet energy greater than that of the dopant. Therefore, when the organic compound represented by the above-described Chemical Formulas 1 to 3 is used as a host having improved hole transport properties of the organic material layer constituting the light emitting diode, the energy transferred to the dopant is prevented from being reversely transferred to the host, resulting in high luminous efficiency. can have In addition, since the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 has excellent hole transport properties, it may be used as a material for a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting material layer, and/or an electron blocking layer constituting a light emitting diode.

[발광다이오드 및 유기발광장치][Light emitting diode and organic light emitting device]

전술한 바와 같이, 예를 들어 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 전자 주개 모이어티와, 다양한 에너지 준위의 최고준위점유분자궤도 함수의 분포가 일치하기 때문에(즉, ΔEH 값이 크기 때문에), 전하의 주입 및 수송 특성은 물론이고, 발광 특성 및 내구성이 우수하다. 따라서, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 유기발광다이오드의 구조에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드의 개략적인 단면도이다.As described above, for example, in the organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, the distribution of the electron donor moiety and the highest occupancy molecular orbital function of various energy levels is identical (that is, since the ΔE H value is large) ), charge injection and transport properties, as well as light emitting properties and durability. Accordingly, the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 will be described with respect to the structure of the organic light emitting diode. 3 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드(100)는 서로 마주하는 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 위치하는 유기물층(130)을 포함한다. 유기물층(130)은 제 1 전극(110)으로부터 순차적으로 적층되어 있는 정공주입층(HIL; 140), 정공수송층(HTL; 150), 발광물질층(EML; 160), 전자수송층(ETL; 170) 및 전자주입층(EIL; 180)을 포함한다. As shown in FIG. 3 , the light emitting diode 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention has a first electrode 110 and a second electrode 120 facing each other, and the first and second electrodes ( An organic material layer 130 positioned between 110 and 120 is included. The organic layer 130 is a hole injection layer (HIL; 140), a hole transport layer (HTL; 150), a light emitting material layer (EML; 160), and an electron transport layer (ETL; 170) sequentially stacked from the first electrode 110 . and an electron injection layer (EIL) 180 .

제 1 전극(110)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지며 양극(anode)이다. 예를 들어, 제 1 전극(110)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)로 이루어질 수 있다. The first electrode 110 is made of a conductive material having a relatively large work function and is an anode. For example, the first electrode 110 may be formed of indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO).

제 2 전극(120)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어지며 음극(cathode)이다. 예를 들어, 제 2 전극(120)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.The second electrode 120 is made of a conductive material having a relatively small work function value and is a cathode. For example, the second electrode 120 may be made of aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), silver (Ag), or an alloy thereof.

정공주입층(140)은 제 1 전극(110)과 정공수송층(150) 사이에 위치하는데, 무기물인 제 1 전극(110)과 유기물인 정공수송층(150) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(140)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9-일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; HATCN), 1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene, TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 및/또는 하기 화학식 4로 표시되는 어느 하나와 화합물로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(140)은 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물 중 적어도 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 유기발광다이오드(100)의 특성에 따라 정공주입층(140)은 생략될 수 있다.The hole injection layer 140 is positioned between the first electrode 110 and the hole transport layer 150 , and improves the interface characteristics between the inorganic first electrode 110 and the organic hole transport layer 150 . In one exemplary embodiment, the hole injection layer 140 is 4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine (4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine ; MTDATA), copper phthalocyanine (CuPc), tris (4-carbazoyl-9-yl-phenyl) amine (Tris (4-carbazoyl-9-yl-phenyl) amine; TCTA), N,N'- Diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine (N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)- 1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile (1,4,5,8, 9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; HATCN), 1,3,5-tris [4- (diphenylamino) phenyl] benzene (1,3,5-tris [4- (diphenylamino) phenyl] benzene, TDAPB), poly ( 3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate (poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4 -(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9) -phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) and/or may be composed of any one and a compound represented by the following formula (4). In another exemplary embodiment, the hole injection layer 140 may be formed of at least one compound of organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3. The hole injection layer 140 may be omitted depending on the characteristics of the organic light emitting diode 100 .

화학식 4Formula 4

Figure 112017073010609-pat00005
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정공수송층(150)은 제 1 전극(110)과 발광물질층(160) 사이에 발광물질층(160)에 인접하여 위치한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공수송층(150)은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPD, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 및/또는 N-(비페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)비페닐)-4-아민(N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine)과 같은 방향족 아민 화합물로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 정공수송층(150)은 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물 중 적어도 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다The hole transport layer 150 is positioned between the first electrode 110 and the light emitting material layer 160 and adjacent to the light emitting material layer 160 . In one exemplary embodiment, the hole transport layer 150 is N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (N ,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPD, 4,4'-bis(N-carbazolyl)- 1,1'-biphenyl (4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-( 4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-( 9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) and/or N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carba zol-3-yl)phenyl)biphenyl)-4-amine (N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4- amine), such as an aromatic amine compound. In another exemplary embodiment, the hole transport layer 150 may be formed of at least one compound of organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3

발광물질층(160)은 소자의 발광 효율 등을 증대시키기 위하여 호스트에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 발광물질층(160)의 호스트로서 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 전자 주개 모이어티를 가지고 있으므로, 발광물질층(160)의 p-타입 호스트로 사용될 수 있다. The light emitting material layer 160 may be formed by doping a host with a dopant in order to increase the light emitting efficiency of the device. At least one organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 may be used as a host of the light emitting material layer 160 . For example, since the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 has an electron donating moiety, it may be used as a p-type host of the light emitting material layer 160 .

예시적인 실시형태에서, 정공 수송 특성이 우수한 화합물인 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물만을 발광물질층(160)의 호스트로 사용하여, 발광물질층(160)에서 정공 이동 특성이나 전자 이동 특성을 향상시킬 수 있다. In an exemplary embodiment, only at least one organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3, which is a compound having excellent hole transport properties, is used as a host of the light emitting material layer 160 , and hole transport properties in the light emitting material layer 160 are used. Alternatively, the electron transfer characteristics may be improved.

다른 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(160)의 호스트로서 p-타입 호스트인 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물을 사용하고, 별도로 전자 받개 모이어티를 가지는 n-타입 호스트(예를 들어, 비교합성예의 Host2)를 병용할 수 있다. 이때, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기 화합물인 p-타입 호스트의 HOMO 에너지 준위는 n-타입 호스트의 HOMO 에너지 준위에 비하여 높고, n-타입 호스트의 LUMO 에너지 준위는 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기 화합물인 p-타입 호스트의 LUMO 에너지 준위에 비하여 낮을 수 있다. 또한, p-타입 호스트 및 n-타입 호스트의 삼중항 에너지 준위(ET1 H)는 도펀트의 삼중항 에너지 준위(ET1 D)에 비하여 높고, p-타입 호스트 및 n-타입 호스트의 단일항 에너지 준위(ES1 H)는 도펀트의 단일항 에너지 준위(ES1 D)에 비하여 높을 수 있다.In another exemplary embodiment, at least one organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3, which is a p-type host, is used as a host of the light emitting material layer 160 , and an n-type host having an electron accepting moiety separately (For example, Host2 of Comparative Synthesis Example) can be used together. In this case, the HOMO energy level of the p-type host, which is the organic compound represented by Formulas 1 to 3, is higher than the HOMO energy level of the n-type host, and the LUMO energy level of the n-type host is the organic compound represented by Formulas 1 to 3 It may be lower than the LUMO energy level of the compound p-type host. In addition, the triplet energy level (E T1 H ) of the p-type host and the n-type host is higher than that of the dopant (E T1 D ), and the singlet energy of the p-type host and the n-type host is higher than that of the p-type host and the n-type host. The level E S1 H may be higher than the singlet energy level E S1 D of the dopant.

p-타입 호스트와 n-타입 호스트를 병용하는 경우, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기 화합물인 p-타입 호스트와 n-타입 호스트는 발광물질층(160)에서 들뜬 상태 전하전달복합체(excited state charge transfer complex)인 엑시플렉스(exciplex)를 형성할 수 있다. 엑시플렉스의 삼중항 에너지 준위 및 단일항 에너지 준위는 각각 도펀트의 삼중항 에너지 준위 및 단일항 에너지 준위보다 높아서, 엑시플렉스의 삼중항 상태 또는 단일항 상태에서 도펀트로의 에너지 전이가 일어날 수 있다. When the p-type host and the n-type host are used together, the p-type host and the n-type host, which are organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, form an excited state charge transfer complex in the light emitting material layer 160 . It can form an exciplex that is a transfer complex. The triplet energy level and the singlet energy level of the exciplex are higher than the triplet energy level and the singlet energy level of the dopant, respectively, so that energy transfer from the triplet state or the singlet state of the exciplex to the dopant may occur.

이처럼 발광물질층(160)의 호스트로서 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물인 p-타입 호스트와, n-타입 호스트를 병용하는 경우, 낮은 전압에서도 발광다이오드(100)를 구동시킬 수 있다. 이 경우, 발광물질층(160)의 전 영역에서 발광을 유도함으로써 높은 발광 효율 및 장수명을 갖는 발광다이오드(100)를 구현할 수 있다. 이때, 호스트의 삼중항 에너지보다 낮은 삼중항 에너지를 갖는 도펀트를 채택함으로써, 도펀트로 전이된 에너지가 호스트로 역-전이되는 것을 차단하여 높은 발광 효율을 가질 수 있으며, 호스트에서 도펀트로 전하가 용이하게 전이될 수 있다. As such, when a p-type host, which is an organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3, and an n-type host, which are organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, are used as the host of the light emitting material layer 160 , the light emitting diode 100 can be driven even at a low voltage. In this case, the light emitting diode 100 having high luminous efficiency and long life can be realized by inducing light emission in the entire region of the light emitting material layer 160 . At this time, by adopting a dopant having a triplet energy lower than the triplet energy of the host, the energy transferred to the dopant is prevented from being reverse-transferred to the host, so that high luminous efficiency can be obtained, and the charge from the host to the dopant is easily transferred can be transferred

호스트-도펀트 시스템을 채택하는 경우, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 p-타입 호스트와, n-타입 호스트는 각각 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%의 비율로 혼합될 수 있다. p-타입 호스트와 n-타입 호스트의 배합 비율을 적절히 제어함으로써, 정공과 전자가 균형을 맞추어 발광물질층(160)으로 주입될 수 있으며, 이에 따라 발광다이오드(100)의 발광 효율 및 소자 수명을 향상시킬 수 있다. When the host-dopant system is adopted, the p-type host and the n-type host represented by Formulas 1 to 3 and the n-type host each contain 20 to 80% by weight, preferably 30 to 70% by weight, more preferably 40 to It may be mixed in a proportion of 60% by weight. By appropriately controlling the mixing ratio of the p-type host and the n-type host, holes and electrons can be injected into the light emitting material layer 160 in a balanced manner, thereby improving the light emitting efficiency and device lifespan of the light emitting diode 100 . can be improved

발광물질층(160)은 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물인 호스트 이외에도 도펀트를 포함한다. 예를 들어, 발광물질층(160)에 포함되는 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다. 발광물질층(160)에 사용될 수 있는 인광 도펀트는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 구성되는 금속 원자의 착화합물이다. 바람직하게는 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)과 같은 금속 착화합물이며, 특히 바람직하게는 이리듐(Ir) 착화합물이다. The light emitting material layer 160 includes a dopant in addition to the host, which is an organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3. For example, the dopant included in the light emitting material layer 160 may be a phosphorescent dopant. The phosphorescent dopant that can be used in the light emitting material layer 160 is not particularly limited, and is, for example, a complex of metal atoms composed of iridium (Ir), osmium (Os), copper (Cu), and platinum (Pt). Preferably, it is a metal complex such as iridium (Ir) or platinum (Pt), and particularly preferably is an iridium (Ir) complex.

화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 호스트로 사용하는 것을 고려해 볼 때, 이들 호스트로부터 전하를 효율적으로 전달받을 수 있으며, 호스트로 에너지가 역-전이되는 것을 방지할 필요가 있다. 이러한 목적과 관련해서, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물의 에너지 밴드갭 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 도펀트, 즉 삼중항 에너지가 호스트의 삼중항 에너지 이하인 도펀트를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(160)에 사용될 수 있는 도펀트는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 적어도 어느 하나의 물질일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Considering that the organic compound represented by Formulas 1 to 3 is used as a host, charges can be efficiently transferred from these hosts, and it is necessary to prevent reverse-transfer of energy to the host. For this purpose, it may be preferable to use a dopant having an energy band gap between the energy band gaps of the organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, that is, a dopant having a triplet energy equal to or less than the triplet energy of the host. In one exemplary embodiment, the dopant that may be used in the light emitting material layer 160 may be at least one material represented by the following Chemical Formula 5 or Chemical Formula 6, but the present invention is not limited thereto.

화학식 5Formula 5

Figure 112017073010609-pat00006
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화학식 6Formula 6

Figure 112017073010609-pat00007
Figure 112017073010609-pat00007

(화학식 5에서 R41 내지 R49는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택됨; R50은 수소, 중수소, 삼중수소 또는 치환되지 않거나 치환된 C1~C30 알킬기임; r은 1 내지 4의 정수임; 화학식 6에서 R51 내지 R58은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되거나, 인접한 치환기와 함께 연결되어 치환되지 않거나 치환된 C5~C30의 방향족 고리를 형성함; 화학식 5 및 화학식 6에서 L은 하기 화학식 7로 표시됨; 화학식 5 및 화학식 6에서 n은 1 내지 3의 정수임)(In Formula 5, R 41 to R 49 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, unsubstituted or halogen-substituted C1-C30 alkyl group, cyano group, unsubstituted or substituted C3-C30 cycloalkyl group, unsubstituted unsubstituted or substituted C3~C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5~C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5~C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6 -C30 heteroarylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~C30 aryloxyl group and unsubstituted or substituted C6~C30 heteroaryloxyl group selected from the group consisting of; R 50 is hydrogen, deuterium, tritium or unsubstituted A substituted C1~ C30 alkyl group; r is an integer of 1 to 4; In Formula 6, R 51 to R 58 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, an unsubstituted or halogen-substituted C1~ C30 alkyl group, cya No group, unsubstituted or substituted C3 to C30 cycloalkyl group, unsubstituted or substituted C3 to C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5 to C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5 to C30 heteroaryl group, unsubstituted From the group consisting of an unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, an unsubstituted or substituted C6~C30 heteroarylalkyl group, an unsubstituted or substituted C6~C30 aryloxyl group, and an unsubstituted or substituted C6~C30 heteroaryloxyl group selected or linked together with an adjacent substituent to form an unsubstituted or substituted C5-C30 aromatic ring; In Formulas 5 and 6, L is represented by the following Formula 7; In Formulas 5 and 6, n is 1 to 3 integer)

화학식 7Formula 7

Figure 112017073010609-pat00008
Figure 112017073010609-pat00008

(화학식 7에서 R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되거나, 인접한 치환기와 함께 연결되어 치환되지 않거나 치환된 C5~C30의 방향족 고리를 형성함)(In Formula 7, R 61 to R 68 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, unsubstituted or halogen-substituted C1-C30 alkyl group, cyano group, unsubstituted or substituted C3-C30 cycloalkyl group, unsubstituted unsubstituted or substituted C3~C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5~C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5~C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6 ~ C30 hetero arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 aryloxyl group, and unsubstituted or substituted C6~ C30 hetero aryloxyl group selected from the group consisting of, or linked together with an adjacent substituent, unsubstituted or substituted C5 to form an aromatic ring of ~C30)

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(160)의 도펀트는 하기 화학식 8로 표시되는 D1 내지 D13 중 적어도 어느 하나의 물질일 수 있다. In one exemplary embodiment, the dopant of the light emitting material layer 160 may be at least one of D1 to D13 represented by Chemical Formula 8 below.

화학식 8Formula 8

Figure 112017073010609-pat00009
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Figure 112017073010609-pat00010
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Figure 112017073010609-pat00011
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발광물질층(160)에서 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 호스트로 사용하고, 호스트로부터 에너지를 전달받는 도펀트가 사용되는 경우, 도펀트는 발광물질층(160)에 적용된 호스트를 기준으로 대략 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. When the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 is used as a host in the light emitting material layer 160 and a dopant receiving energy from the host is used, the dopant is approximately based on the host applied to the light emitting material layer 160 . It may be doped in a proportion of 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 20% by weight.

발광물질층(160)과 제 2 전극(120) 사이에는 전자수송층(170)과 전자주입층(180)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(170)을 이루는 소재는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광물질층(160)에 전자를 안정적으로 공급한다. An electron transport layer 170 and an electron injection layer 180 may be sequentially stacked between the light emitting material layer 160 and the second electrode 120 . The material constituting the electron transport layer 170 requires high electron mobility, and electrons are stably supplied to the light emitting material layer 160 through smooth electron transport.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(170)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체일 수 있다. 예를 들어, 전자수송층(170)은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate; Liq), 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(2-[4-(9,10-di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-바이페닐-4-올라토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum, BAlq), 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-터르부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-terbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole, TAZ), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phentanthroline, Bphen), 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline, TPQ) 및/또는 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBi) 및/또는 하기 화학식 9로 표시되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In one exemplary embodiment, the electron transport layer 170 is oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole, benzothiazole, benzimidazole. , may be a derivative such as triazine. For example, the electron transport layer 170 may include tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq 3 ), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-tert-butyl). Phenyl)-1,3,4-oxadiazole (2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), spiro-PBD, lithium quinolate (lithium quinolate; Liq), 2-[4-(9,10-di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole (2-[4-(9) ,10-di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole), bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-bi Phenyl-4-olato)aluminum (Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum, BAlq), 3-(biphenyl-4-yl )-5-(4-terbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-terbutylphenyl)-4-phenyl-4H -1,2,4-triazole, TAZ), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (4,7-diphenyl-1,10-phentanthroline, Bphen), tris (phenylquinoxaline) (tris (phenylquinoxaline, TPQ) and/or 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene (1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBi) and / or may be made of any one material represented by the following Chemical Formula 9, but the present invention is not limited thereto.

화학식 9Formula 9

Figure 112017073010609-pat00012
Figure 112017073010609-pat00012

전자주입층(180)은 제 2 전극(120)과 전자수송층(170) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(120)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자주입층(180)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The electron injection layer 180 is positioned between the second electrode 120 and the electron transport layer 170 , and the lifespan of the device may be improved by improving the characteristics of the second electrode 120 . In one exemplary embodiment, the material of the electron injection layer 180 is an alkali halide-based material such as LiF, CsF, NaF, BaF 2 and/or Liq, lithium benzoate, sodium stearate (sodium). stearate) may be used, but the present invention is not limited thereto.

즉, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 상기 발광다이오드(100)는 서로 마주하는 제 1 및 제 2 전극(110, 120)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 정공주입층(140), 정공수송층(150), 발광물질층(160), 전자수송층(170) 및 전자주입층(180)으로 이루어지는 유기물층(130)을 포함한다. 화학식 1 내지 화학식 3의 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하므로, 이들 유기물층(130) 중에서 특히 정공주입층(140), 정공수송층(150) 및/또는 발광물질층(160)을 구성하는 적어도 하나의 층에 단독으로 사용하거나 도펀트와 함께 사용될 수 있다.That is, the light emitting diode 100 according to the first embodiment of the present invention has first and second electrodes 110 and 120 facing each other, and a hole injection layer between the first and second electrodes 110 and 120 . 140 , the organic material layer 130 including the hole transport layer 150 , the light emitting material layer 160 , the electron transport layer 170 , and the electron injection layer 180 . Since the organic compounds of Chemical Formulas 1 to 3 have excellent hole transport properties, in particular, among these organic material layers 130 , at least one constituting the hole injection layer 140 , the hole transport layer 150 , and/or the light emitting material layer 160 . It can be used alone or in combination with a dopant.

전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 전하 수송 특성이 매우 우수하기 때문에, 유기 화합물을 정공주입층(140), 정공수송층(150) 및/또는 발광물질층(160)에 적용하는 경우, 전하 수송 능력의 개선에 의하여 낮은 전압에서도 발광다이오드(100)를 구동할 수 있다. 특히, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기 화합물을 발광물질층(160)에 사용되는 경우, 전하가 균형 있게 주입되어 발광물질층(160)의 전 영역에서 발광을 유도할 수 있으며, 발광다이오드(100)의 발광 효율 향상 및/또는 장수명을 유도할 수 있다.As described above, since the organic compound of the present invention has very excellent charge transport properties, when the organic compound is applied to the hole injection layer 140 , the hole transport layer 150 , and/or the light emitting material layer 160 , the charge The light emitting diode 100 can be driven even at a low voltage due to the improvement of the transport capability. In particular, when the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 is used in the light emitting material layer 160 , charges are injected in a balanced manner to induce light emission in the entire region of the light emitting material layer 160 , and the light emitting diode 100 . ) to improve the luminous efficiency and/or lead to a longer lifespan.

제 1 실시형태의 발광다이오드(100)에서도 유기물층(130) 중 적어도 한 곳에 화학식 1 내지 화학식 3의 유기 화합물을 사용하여 낮은 구동 전압 유도, 우수한 발광 효율 및/또는 향상된 소자 수명 향상을 유도할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드는 전하가 보다 균형 있게 주입, 이동할 수 있도록 추가적인 유기물층을 포함할 수 있는데, 도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)를 개략적으로 도시한 단면도이다. Even in the light emitting diode 100 of the first embodiment, the organic compound of Chemical Formulas 1 to 3 may be used in at least one of the organic material layers 130 to induce low driving voltage, excellent luminous efficiency, and/or improved device lifespan. . The light emitting diode according to another embodiment of the present invention may include an additional organic material layer so that charges can be injected and moved in a more balanced manner. FIG. 4 schematically shows a light emitting diode 200 according to a second embodiment of the present invention. It is one cross section.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 서로 마주하는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 220) 사이에 위치하는 유기물층(230)을 포함한다. 유기물층(230)은 제 1 전극(210)으로부터 순차적으로 적층되어 있는 정공주입층(240), 정공수송층(250), 전자차단층(EBL; 310), 발광물질층(260), 정공차단층(HBL; 320), 전자수송층(ETL; 170) 및 전자주입층(EIL; 180)을 포함한다. 4, the light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention has a first electrode 210 and a second electrode 220 facing each other, and the first and second electrodes 210, 220) and an organic material layer 230 positioned between them. The organic material layer 230 is a hole injection layer 240, a hole transport layer 250, an electron blocking layer (EBL; 310) that are sequentially stacked from the first electrode 210, a light emitting material layer 260, a hole blocking layer ( HBL; 320), an electron transport layer (ETL; 170), and an electron injection layer (EIL; 180).

제 1 전극(210)은 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지며 양극(anode)이다. 예를 들어, 제 1 전극(110)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)로 이루어질 수 있다. The first electrode 210 is made of a conductive material having a relatively large work function value and is an anode. For example, the first electrode 110 may be formed of indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO).

제 2 전극(220)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어지며 음극(cathode)이다. 예를 들어, 제 2 전극(220)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.The second electrode 220 is made of a conductive material having a relatively small work function value and is a cathode. For example, the second electrode 220 may be made of aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), silver (Ag), or an alloy thereof.

정공주입층(240)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(250) 사이에 위치하는데, 무기물인 제 1 전극(210)과 유기물인 정공수송층(250) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(240)은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB, HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS 및/또는 상기 화학식 4로 표시되는 어느 하나와 화합물로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(240)은 화학식 1 내지 화학식 3의 유기 화합물 중 적어도 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 유기발광다이오드(200)의 특성에 따라 정공주입층(240)은 생략될 수 있다.The hole injection layer 240 is positioned between the first electrode 210 and the hole transport layer 250 , and improves the interface characteristics between the inorganic first electrode 210 and the organic hole transport layer 250 . In one exemplary embodiment, the hole injection layer 240 may be formed of MTDATA, CuPc, TCTA, NPB, HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, and/or any one represented by Formula 4 and a compound. In another exemplary embodiment, the hole injection layer 240 may be formed of at least any one of organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3. The hole injection layer 240 may be omitted depending on the characteristics of the organic light emitting diode 200 .

정공수송층(250)은 제 1 전극(210)과 발광물질층(260) 사이에 발광물질층(260)에 인접하여 위치한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공수송층(250)은 TPD, NPB, CBP, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 및/또는 N-(비페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)비페닐)-4-아민과 같은 방향족 아민 화합물로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 정공수송층(250)은 화학식 1 내지 화학식 3의 유기 화합물 중 적어도 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. The hole transport layer 250 is positioned between the first electrode 210 and the light emitting material layer 260 and adjacent to the light emitting material layer 260 . In one exemplary embodiment, the hole transport layer 250 is TPD, NPB, CBP, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carba) zol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine and/or N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) It may be composed of an aromatic amine compound such as phenyl)biphenyl)-4-amine. In another exemplary embodiment, the hole transport layer 250 may be formed of at least any one of organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3.

한편, 정공이 발광물질층(260)을 지나 제 2 전극(220)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(260)을 지나 제 1 전극(210)으로 가는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 발광물질층(260)의 상부와 하부 중 적어도 한 곳에 엑시톤 차단층을 포함할 수 있다. On the other hand, when holes move to the second electrode 220 through the light emitting material layer 260 or electrons pass through the light emitting material layer 260 to the first electrode 210, the lifetime and efficiency of the device are reduced. can bring To prevent this, the light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention may include an exciton blocking layer on at least one of an upper portion and a lower portion of the light emitting material layer 260 .

예를 들어, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 정공수송층(250)과 발광물질층(260) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(255)이 위치할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자차단층(255)은 TCTA 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 트리-p-톨릴아민(tri-p-tolylamine), 1,1-비스(4-(N,N-디(p-톨릴)아미노)페닐)사이클로헥산(1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino)phenyl)cyclohexane; TAPC), MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민(N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine; DNTPD), TDAPB 및/또는 (N-(비페닐)-2-일)-N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로비[플루오렌]-2-아민((N-(biphenyl-2-yl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9'-spirobi[fluoren]-2-amine)로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 전자차단층(255)은 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물로 이루어질 수도 있다. For example, the light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention includes an electron blocking layer 255 that can control and prevent the movement of electrons between the hole transport layer 250 and the light emitting material layer 260 . can be located In one exemplary embodiment, the electron blocking layer 255 is TCTA tris [4- (diethylamino) phenyl] amine (tris [4- (diethylamino) phenyl] amine), N- (biphenyl-4-yl) )-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, tri-p-tolylamine (tri-p- tolylamine), 1,1-bis (4- (N, N-di (p-tolyl) amino) phenyl) cyclohexane (1,1-bis (4- (N, N'-di (ptolyl) amino) phenyl) )cyclohexane;TAPC), MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-bi Phenyl]-4,4'-diamine (N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4 '-diamine; DNTPD), TDAPB and/or (N-(biphenyl)-2-yl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9'-spirobi [fluoren]-2-amine ((N-(biphenyl-2-yl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9'-spirobi[fluoren]-2- amine) In another exemplary embodiment, the electron blocking layer 255 may be formed of at least one organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3.

발광물질층(260)은 소자의 발광 효율 등을 증대시키기 위하여 호스트에 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. 발광물질층(260)의 호스트로서 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물이 발광물질층(260)의 p-타입 호스트로 사용될 수 있다. 이 경우, n-타입 호스트(일례로 비교합성예의 Host2)가 발광물질층(260)에 포함될 수 있다. The light emitting material layer 260 may be formed by doping a host with a dopant in order to increase the light emitting efficiency of the device. An organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 may be used as a host of the light emitting material layer 260 . For example, at least one organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 may be used as the p-type host of the light emitting material layer 260 . In this case, an n-type host (eg, Host2 of Comparative Synthesis Example) may be included in the light emitting material layer 260 .

이때, 발광물질층(260)은 예를 들어 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물에 비하여 삼중항 에너지가 낮은 인광 도펀트와 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어 도펀트는 상기 화학식 5 내지 화학식 8로 표시되는 인광 착화합물일 수 있다. 발광물질층(260)이 호스트-도펀트로 구성되는 경우, 도펀트는 호스트를 기준으로 대략 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. In this case, the light emitting material layer 260 may include, for example, a dopant such as a phosphorescent dopant having a lower triplet energy than the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3. For example, the dopant may be a phosphorescent complex represented by Chemical Formulas 5 to 8. When the light emitting material layer 260 is composed of a host-dopant, the dopant may be doped in an amount of about 0.1 to 50% by weight, preferably 1 to 20% by weight based on the host.

또한, 본 발명의 제 2 실시형태에서는 발광물질층(260)과 전자수송층(270) 사이에 다른 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(265)이 위치하여 발광물질층(260)과 전자수송층(270) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층(265)의 소재로서 전자수송층(270)에 사용될 수 있는 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체가 사용될 수 있다. 예를 들어 정공차단층(265)은 발광물질층(260)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO level이 낮은 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), Alq3, Liq, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-바이페닐-4-올라토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum; BAlq), 비스-4,6-(3,5-디-3-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine; B3PYMPM), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD 및/또는 상기 화학식 9로 표시되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the second embodiment of the present invention, the hole blocking layer 265 is positioned as another exciton blocking layer between the light emitting material layer 260 and the electron transport layer 270, so that the light emitting material layer 260 and the electron transport layer 270 are located. Prevents the movement of holes between them. In one exemplary embodiment, oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole that may be used in the electron transport layer 270 as a material of the hole blocking layer 265 . ), benzothiazole, benzimidazole, and derivatives such as triazine may be used. For example, the hole blocking layer 265 is 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (2, 9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), Alq 3 , Liq, bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl -4-olato)aluminum (Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum; BAlq), bis-4,6-(3,5 -di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine (bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine; B3PYMPM), 2-biphenyl-4-yl- 5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD) , spiro-PBD and/or may be made of any one material represented by Formula 9, but the present invention is not limited thereto.

한편, 발광물질층(260)과 제 2 전극(220) 사이에는 전자수송층(270)과 전자주입층(280)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(270)을 이루는 소재는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광물질층(260)에 전자를 안정적으로 공급한다. Meanwhile, an electron transport layer 270 and an electron injection layer 280 may be sequentially stacked between the light emitting material layer 260 and the second electrode 220 . The material constituting the electron transport layer 270 requires high electron mobility, and electrons are stably supplied to the light emitting material layer 260 through smooth electron transport.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(270)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체일 수 있다. 예를 들어, 전자수송층(270)은 Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸, BAlq, TAZ, Bphen, TPQ, TPBi 및/또는 상기 화학식 9로 표시되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In one exemplary embodiment, the electron transport layer 270 is oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole, benzothiazole, benzimidazole. , may be a derivative such as triazine. For example, the electron transport layer 270 may include Alq3, PBD, spiro-PBD, Liq, 2-[4-(9,10-di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl -1H-benzimidazole, BAlq, TAZ, Bphen, TPQ, TPBi, and/or any one of the materials represented by Formula 9 above, but the present invention is not limited thereto.

전자주입층(280)은 제 2전극(220)과 전자수송층(270) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(220)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자주입층(280)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, lithium benzoate, sodium stearate 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The electron injection layer 280 is positioned between the second electrode 220 and the electron transport layer 270 , and by improving the characteristics of the second electrode 220 , the lifespan of the device may be improved. In one exemplary embodiment, as the material of the electron injection layer 280, an alkali halide-based material such as LiF, CsF, NaF, BaF 2 and/or an organometallic material such as Liq, lithium benzoate, sodium stearate, etc. may be used. However, the present invention is not limited thereto.

즉, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 제 1 실시형태의 발광다이오드(100)와 비교하여, 발광물질층(260)의 상면과 하면 중 적어도 한 곳에 정공 또는 전자의 이동을 방지할 수 있는 엑시톤 차단층으로서의 전자차단층(255)과 정공차단층(265) 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 화학식 1 내지 화학식 3의 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하므로, 이들 유기물층(230) 중에서 특히 정공주입층(240), 정공수송층(250), 전자차단층(255) 및/또는 발광물질층(260)을 구성하는 적어도 하나의 층에 단독으로 사용하거나 도펀트와 함께 사용될 수 있다.That is, in the light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention, as compared to the light emitting diode 100 according to the first embodiment, the movement of holes or electrons to at least one of the upper and lower surfaces of the light emitting material layer 260 . It further includes at least one of the electron blocking layer 255 and the hole blocking layer 265 as an exciton blocking layer that can prevent the. Since the organic compounds of Chemical Formulas 1 to 3 have excellent hole transport properties, among these organic material layers 230 , in particular, the hole injection layer 240 , the hole transport layer 250 , the electron blocking layer 255 and/or the light emitting material layer 260 . ) may be used alone or together with a dopant in at least one layer constituting the .

전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 전하 수송 특성이 매우 우수하기 때문에, 유기 화합물을 정공주입층(240), 정공수송층(250), 전자차단층(255) 및/또는 발광물질층(260)에 적용하는 경우, 전하 수송 능력의 개선에 의하여 낮은 전압에서도 발광다이오드(200)를 구동할 수 있다. 특히, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기 화합물을 발광물질층(260)에 사용되는 경우, 전하가 균형 있게 주입되어 발광물질층(260)의 전 영역에서 발광을 유도할 수 있으며, 발광다이오드(200)의 발광 효율 향상 및/또는 장수명을 유도할 수 있다.As described above, since the organic compound of the present invention has very excellent charge transport properties, the organic compound is applied to the hole injection layer 240 , the hole transport layer 250 , the electron blocking layer 255 and/or the light emitting material layer 260 . ), it is possible to drive the light emitting diode 200 even at a low voltage by improving the charge transport ability. In particular, when the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 is used in the light emitting material layer 260 , charges are injected in a balanced manner to induce light emission in the entire region of the light emitting material layer 260 , and the light emitting diode 200 . ) to improve the luminous efficiency and/or lead to a longer lifespan.

본 발명에 따른 유기발광다이오드는 유기발광다이오드 표시장치 또는 전술한 유기발광다이오드를 적용한 조명 장치 등의 유기발광장치에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명의 유기발광다이오드를 적용한 표시장치에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도이다.The organic light emitting diode according to the present invention may be applied to an organic light emitting diode display device or an organic light emitting device such as a lighting device to which the above-described organic light emitting diode is applied. As an example, a display device to which the organic light emitting diode of the present invention is applied will be described. 5 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치(300)는 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)와, 구동 박막트랜지스터(Td)를 덮는 평탄화층(360)과, 평탄화층(360) 상에 위치하며 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 유기발광다이오드(400)를 포함한다. 구동 박막트랜지스터(Td)는, 반도체층(310)과, 게이트 전극(330)과, 소스 전극(352)과, 드레인 전극(354)을 포함하는데, 도 5에서는 코플라나(coplanar) 구조의 구동 박막트랜지스터(Td)를 나타낸다. As shown in FIG. 5 , the organic light emitting diode display 300 includes a driving thin film transistor Td as a driving element, a planarization layer 360 covering the driving thin film transistor Td, and a planarization layer 360 on the and an organic light emitting diode 400 connected to the driving thin film transistor Td as a driving element. The driving thin film transistor Td includes a semiconductor layer 310 , a gate electrode 330 , a source electrode 352 , and a drain electrode 354 , and in FIG. 5 , a driving thin film having a coplanar structure A transistor Td is shown.

기판(302)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate; PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)와, 유기발광다이오드(400)가 위치하는 기판(302)은 어레이 기판을 이룬다. The substrate 302 may be a glass substrate, a thin flexible substrate, or a polymer plastic substrate. For example, the flexible substrate may include polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), and polycarbonate (PC). It may be formed by any one of them. The driving thin film transistor Td, which is a driving element, and the substrate 302 on which the organic light emitting diode 400 is positioned form an array substrate.

기판(302) 상부에 반도체층(310)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(310)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우 반도체층(310) 하부에는 차광패턴(미도시)과 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(310)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(310)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(310)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(310)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. A semiconductor layer 310 is formed on the substrate 302 . For example, the semiconductor layer 310 may be formed of an oxide semiconductor material. In this case, a light blocking pattern (not shown) and a buffer layer (not shown) may be formed under the semiconductor layer 310 , and the light blocking pattern prevents light from being incident on the semiconductor layer 310 so that the semiconductor layer 310 prevents the light from entering the semiconductor layer 310 . to prevent deterioration by Alternatively, the semiconductor layer 310 may be made of polycrystalline silicon, and in this case, both edges of the semiconductor layer 310 may be doped with impurities.

반도체층(310) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(320)이 기판(302) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(320)은 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. A gate insulating layer 320 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 302 on the semiconductor layer 310 . The gate insulating layer 320 may be made of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx).

게이트 절연막(320) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(330) 반도체층(310)의 중앙에 대응하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(320) 상부에는 게이트 배선(미도시)과 제 1 캐패시터 전극(미도시)이 형성될 수 있다. 게이트 배선은 제 1 방향을 따라 연장되고, 제 1 캐패시터 전극은 게이트 전극(330)에 연결될 수 있다. 한편, 게이트 절연막(320)이 기판(302) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(320)은 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다. The gate electrode 330 made of a conductive material such as metal is formed on the gate insulating layer 320 to correspond to the center of the semiconductor layer 310 . Also, a gate line (not shown) and a first capacitor electrode (not shown) may be formed on the gate insulating layer 320 . The gate wiring may extend along the first direction, and the first capacitor electrode may be connected to the gate electrode 330 . Meanwhile, although the gate insulating layer 320 is formed on the entire surface of the substrate 302 , the gate insulating layer 320 may be patterned in the same shape as the gate electrode 330 .

게이트 전극(330) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(340)이 기판(302) 전면에 형성된다. 층간 절연막(340)은 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다. An interlayer insulating layer 340 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 302 on the gate electrode 330 . The interlayer insulating layer 340 may be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), or an organic insulating material such as benzocyclobutene or photo-acryl. there is.

층간 절연막(340)은 반도체층(310)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(342, 344)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(342, 344)은 게이트 전극(330)의 양측에서 게이트 전극(330)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(342, 344)은 게이트 절연막(320) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(320)이 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(342, 344)은 층간 절연막(340) 내에만 형성된다. The interlayer insulating layer 340 has first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 exposing top surfaces of both sides of the semiconductor layer 310 . The first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 are positioned at both sides of the gate electrode 330 to be spaced apart from the gate electrode 330 . Here, the first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 are also formed in the gate insulating layer 320 . In contrast, when the gate insulating layer 320 is patterned to have the same shape as the gate electrode 330 , the first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 are formed only in the interlayer insulating layer 340 .

층간 절연막(340) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(352)과 드레인 전극(354)이 형성된다. 또한, 층간 절연막(340) 상부에는 제 2 방향을 따라 연장되는 데이터 배선(미도시)과 전원 배선(미도시) 및 제 2 캐패시터 전극(미도시)이 형성될 수 있다. A source electrode 352 and a drain electrode 354 made of a conductive material such as metal are formed on the interlayer insulating layer 340 . In addition, a data line (not shown), a power line (not shown), and a second capacitor electrode (not shown) extending along the second direction may be formed on the interlayer insulating layer 340 .

소스 전극(352)과 드레인 전극(354)은 게이트 전극(330)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(342, 344)을 통해 반도체층(310)의 양측과 접촉한다. 도시하지 않았지만, 데이터 배선은 제 2 방향을 따라 연장되고 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하며, 고전위 전압을 공급하는 전원 배선은 데이터 배선과 이격되어 위치한다. 제 2 캐패시터 전극은 드레인 전극(354)과 연결되고 제 1 캐패시터 전극과 중첩함으로써, 제 1 및 제 2 캐패시터 전극 사이의 층간 절연막(340)을 유전체층으로 하여 스토리지 캐패시터를 이룬다. The source electrode 352 and the drain electrode 354 are spaced apart from the center of the gate electrode 330 , respectively, on both sides of the semiconductor layer 310 through the first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 , respectively. contact Although not shown, the data line extends along the second direction and intersects the gate line to define a pixel area, and the power line for supplying a high potential voltage is spaced apart from the data line. The second capacitor electrode is connected to the drain electrode 354 and overlaps the first capacitor electrode to form a storage capacitor using the interlayer insulating film 340 between the first and second capacitor electrodes as a dielectric layer.

한편, 반도체층(310), 게이트 전극(330), 소스 전극(352) 및 드레인 전극(354)은 구동 박막트랜지스터(Td)를 이룬다. 도 5에 예시된 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층(310)의 상부에 게이트 전극(330), 소스 전극(352) 및 드레인 전극(354)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고, 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. Meanwhile, the semiconductor layer 310 , the gate electrode 330 , the source electrode 352 , and the drain electrode 354 form the driving thin film transistor Td. The driving thin film transistor Td illustrated in FIG. 5 has a coplanar structure in which a gate electrode 330 , a source electrode 352 , and a drain electrode 354 are positioned on the semiconductor layer 310 . Alternatively, the driving thin film transistor Td may have an inverted staggered structure in which a gate electrode is positioned under a semiconductor layer and a source electrode and a drain electrode are positioned over the semiconductor layer. In this case, the semiconductor layer may be made of amorphous silicon.

또한, 구동 박막트랜지스터(Td)와 실질적으로 동일한 구조의 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 기판(302) 상에 더 형성된다. 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극(330)은 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)에 연결되고 구동 박막트랜지스터(Td)의 소스 전극(352)은 전원 배선(미도시)에 연결된다. 또한, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시)과 소스 전극(미도시)은 게이트 배선 및 데이터 배선과 각각 연결된다.In addition, a switching thin film transistor (not shown), which is a switching element having a structure substantially the same as that of the driving thin film transistor Td, is further formed on the substrate 302 . The gate electrode 330 of the driving thin film transistor Td is connected to a drain electrode (not shown) of the switching thin film transistor (not shown), and the source electrode 352 of the driving thin film transistor Td is connected to a power wiring (not shown). connected In addition, the gate electrode (not shown) and the source electrode (not shown) of the switching thin film transistor (not shown) are respectively connected to the gate line and the data line.

한편, 유기발광다이오드 표시장치(300)는 유기발광다이오드(400)에서 생성된 빛을 흡수하는 컬러 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(미도시)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 광을 흡수할 수 있다. 이 경우, 광을 흡수하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 패턴이 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이들 각각의 컬러 필터 패턴은 흡수하고자 하는 파장 대역의 빛을 방출하는 유기발광다이오드(400) 중의 유기물층(430)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(미도시)를 채택함으로써, 유기발광다이오드 표시장치(300)는 풀-컬러를 구현할 수 있다. Meanwhile, the organic light emitting diode display 300 may include a color filter (not shown) that absorbs light generated by the organic light emitting diode 400 . For example, a color filter (not shown) may absorb red (R), green (G), blue (B), and white (W) light. In this case, red, green, and blue color filter patterns for absorbing light may be formed separately for each pixel region, and each of these color filter patterns is an organic light emitting diode (OLED) emitting light of a wavelength band to be absorbed. 400) may be disposed to overlap the organic material layer 430, respectively. By adopting a color filter (not shown), the organic light emitting diode display 300 may realize full-color.

예를 들어, 유기발광다이오드 표시장치(300)가 하부 발광 타입인 경우, 유기발광다이오드(400)에 대응하는 층간 절연막(340) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(미도시)가 위치할 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 유기발광다이오드 표시장치(300)가 상부 발광 타입인 경우, 컬러 필터는 유기발광다이오드(400)의 상부, 즉 제 2 전극(420) 상부에 위치할 수도 있다. For example, when the organic light emitting diode display 300 is a bottom light emitting type, a color filter (not shown) that absorbs light may be positioned on the interlayer insulating film 340 corresponding to the organic light emitting diode 400 . . In an alternative embodiment, when the organic light emitting diode display 300 is a top emission type, the color filter may be positioned above the organic light emitting diode 400 , that is, above the second electrode 420 .

소스 전극(352)과 드레인 전극(354) 상부에는 평탄화층(360)이 기판(302) 전면에 형성된다. 평탄화층(360)은 상면이 평탄하며, 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(354)을 노출하는 드레인 컨택홀(362)을 갖는다. 여기서, 드레인 컨택홀(362)은 제 2 반도체층 컨택홀(344) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(344)과 이격되어 형성될 수도 있다. A planarization layer 360 is formed over the entire surface of the substrate 302 on the source electrode 352 and the drain electrode 354 . The planarization layer 360 has a flat top surface and has a drain contact hole 362 exposing the drain electrode 354 of the driving thin film transistor Td. Here, the drain contact hole 362 is illustrated as being formed directly above the second semiconductor layer contact hole 344 , but may be formed to be spaced apart from the second semiconductor layer contact hole 344 .

발광다이오드(400)는 평탄화층(360) 상에 위치하며 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(354)에 연결되는 제 1 전극(410)과, 제 1 전극(410) 상에 순차 적층되는 유기물층(430) 및 제 2 전극(420)을 포함한다. The light emitting diode 400 is positioned on the planarization layer 360 and includes a first electrode 410 connected to the drain electrode 354 of the driving thin film transistor Td, and an organic material layer sequentially stacked on the first electrode 410 . 430 and a second electrode 420 .

1 전극(410)은 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(410)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(410)은 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO 및 AZO 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.One electrode 410 is formed separately for each pixel area. The first electrode 410 may be an anode, and may be made of a conductive material having a relatively large work function value. For example, the first electrode 410 may be made of a transparent conductive material such as ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO, and AZO.

한편, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치(300)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 상기 제 1 전극(310) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 상기 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, when the organic light emitting diode display 300 of the present invention is a top-emission type, a reflective electrode or a reflective layer may be further formed under the first electrode 310 . For example, the reflective electrode or the reflective layer may be formed of an aluminum-palladium-copper (APC) alloy.

또한, 상기 평탄화층(360) 상에는 상기 제 1 전극(410)의 가장자리를 덮는 뱅크층(370)이 형성된다. 상기 뱅크층(370)은 상기 화소영역에 대응하여 상기 제 1 전극(410)의 중앙을 노출한다.Also, a bank layer 370 covering an edge of the first electrode 410 is formed on the planarization layer 360 . The bank layer 370 exposes the center of the first electrode 410 corresponding to the pixel area.

상기 제 1 전극(410) 상에는 유기물층(430)이 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 유기물층(430)은, 발광물질층의 단층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 유기발광층(430)은 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광물질층, 정공차단층, 전자수송층 및/또는 전자주입층과 같은 다수의 유기물층으로 이루어질 수도 있다. An organic material layer 430 is formed on the first electrode 410 . In one exemplary embodiment, the organic material layer 430 may have a single-layer structure of a light emitting material layer. On the other hand, as shown in FIGS. 3 to 4 , the organic light emitting layer 430 includes a plurality of holes such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting material layer, a hole blocking layer, an electron transport layer and/or an electron injection layer. It may consist of an organic material layer of

유기물층(430)이 형성된 상기 기판(302) 상부로 제 2 전극(420)이 형성된다. 상기 제 2 전극(420)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극(420)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(ca), 은(Ag) 또는 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg)과 같은 이들의 합금이나 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. A second electrode 420 is formed on the substrate 302 on which the organic material layer 430 is formed. The second electrode 420 is located on the entire surface of the display area and is made of a conductive material having a relatively small work function value and may be used as a cathode. For example, the second electrode 420 may be formed of any one of an alloy or combination thereof such as aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (ca), silver (Ag), or an aluminum-magnesium alloy (AlMg). can

제 2 전극(420) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(400)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 380)이 형성된다. 상기 인캡슐레이션 필름(380)은 제 1 무기 절연층(382)과, 유기 절연층(384)과 제 2 무기 절연층(386)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.On the second electrode 420 , an encapsulation film 380 is formed to prevent external moisture from penetrating into the organic light emitting diode 400 . The encapsulation film 380 may have a stacked structure of a first inorganic insulating layer 382 , an organic insulating layer 384 , and a second inorganic insulating layer 386 , but is not limited thereto.

전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(400)는 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물이, 예를 들어 호스트로 사용되는 유기물층(430)을 포함하고 있다. 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 ΔEH 값이 커서 전하 수송 특성이 우수하며, 에너지 밴드갭이 -5.0 eV 이상으로 넓고, 도펀트보다 큰 삼중항 에너지를 갖는다. As described above, the organic light emitting diode 400 includes an organic material layer 430 in which the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 is used as a host, for example. The organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 have a large ΔE H value and thus excellent charge transport properties, have a wide energy bandgap of -5.0 eV or more, and have triplet energy greater than that of a dopant.

따라서 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 유기발광다이오드(400)를 구성하는 유기물층(430)의 정공 수송 특성이 향상된 호스트로 사용하는 경우, 도펀트로 전이된 에너지가 호스트로 역-전이되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 전하 수송 특성이 매우 우수하기 때문에, 유기물층(430)에 적용하는 경우, 낮은 전압에서도 유기발광다이오드(400)를 구동할 수 있다. 또한, 전하가 유기물층(430)에서 균형 있게 주입되어, 계면 발광을 방지할 수 있으므로, 유기발광다이오드(400)의 발광 효율 향상 및/또는 장수명을 유도할 수 있다.Therefore, when the organic compound represented by Chemical Formulas 1 to 3 is used as a host in which the hole transport properties of the organic material layer 430 constituting the organic light emitting diode 400 are improved, the energy transferred to the dopant is reverse-transferred to the host. can be prevented As such, since the organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 have very excellent charge transport properties, when applied to the organic material layer 430 , the organic light emitting diode 400 can be driven even at a low voltage. In addition, since charges are injected in a balanced manner from the organic material layer 430 to prevent interfacial light emission, the light emitting efficiency of the organic light emitting diode 400 may be improved and/or a long lifespan may be induced.

이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the following examples.

합성예 1: PPH1 화합물의 합성Synthesis Example 1: Synthesis of PPH1 compound

1) 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole 합성1) 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole synthesis

[반응식 1a][Scheme 1a]

Figure 112017073010609-pat00013
Figure 112017073010609-pat00013

카바졸 50g(299 mmol), 3-메타브로모바이페닐 60g(350 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 86g(897 mmol), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(Pd2(dba)3) 14g(359 mmol), 트리터셔리뷰틸포스핀 15 ㎖(30 mmol)을 자일렌 1000 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 유기 용액을 제거하고 실리카겔 컬럼하여 화합물 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole, 60g을 얻었다.50 g (299 mmol) of carbazole, 60 g (350 mmol) of 3-metabromobiphenyl, 86 g (897 mmol) of sodium tert-butoxide, Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Pd 2 (dba) 3 ) 14 g (359) mmol) and tritertiary butylphosphine 15 ml (30 mmol) were suspended in 1000 ml xylene and stirred under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. After removing the organic solution, silica gel column was performed to obtain compound 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole, 60 g.

2) 9-(biphenyl-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole 합성2) 9-(biphenyl-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole synthesis

[반응식 1b][Scheme 1b]

Figure 112017073010609-pat00014
Figure 112017073010609-pat00014

화합물 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole 37g(114 mmol), N-Bromosuccinimide(NBS) 22g(126 mmol)을 다이메틸포름아마이드 600 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 실온 교반하였다. 반응액에 증류수로 참가 후 6시간 실온교반한다. 교반액을 감압여과 후 고체를 메틸알코올에 넣고 실온 교반한다. 감압여과 후 화합물 9-(biphenyl-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole, 40g을 얻었다.Compound 9-(biphenyl-3-yl)-9H-carbazole 37 g (114 mmol) and N-Bromosuccinimide (NBS) 22 g (126 mmol) were suspended in 600 ml of dimethylformamide and stirred at room temperature for 12 hours. After adding distilled water to the reaction solution, the mixture is stirred at room temperature for 6 hours. After the stirring solution is filtered under reduced pressure, the solid is added to methyl alcohol and stirred at room temperature. After filtration under reduced pressure, compound 9-(biphenyl-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole, 40g, was obtained.

3) 9-(biphenyl-3-yl)-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 합성3) 9-(biphenyl-3-yl)-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole synthesis

[반응식 1c] [Scheme 1c]

Figure 112017073010609-pat00015
Figure 112017073010609-pat00015

화합물 9-(biphenyl-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole 40g(100 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 38g(151 mmol), [1,1'-Bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloropalladium(Ⅱ)(Pd(dppf)Cl2) 4g(5 mmol), 포타슘아세테이트 20g(201 mmol)을 1,4-다이옥산 600 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 유기 용액을 제거하고 재결정하여 화합물 9-(biphenyl-3-yl)-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole, 23g을 얻었다. Compound 9- (biphenyl-3-yl) -3-bromo-9H-carbazole 40 g (100 mmol), bis (pinacolato) diboron 38 g (151 mmol), [1,1'-Bis (diphenylphosphino) ferrocene] Dichloropalladium(II)(Pd(dppf)Cl 2 ) 4 g (5 mmol) and potassium acetate 20 g (201 mmol) were suspended in 600 ml of 1,4-dioxane and stirred under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The organic solution was removed and recrystallized to obtain compound 9-(biphenyl-3-yl)-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole, 23g. got it

4) PPH1 합성4) PPH1 synthesis

[반응식 1d][Scheme 1d]

Figure 112017073010609-pat00016
Figure 112017073010609-pat00016

3-보로닉에스터-9-인돌로카바졸 10g(19 mmol), 3-브로모-9-페닐 카바졸 6g(19 mmol), Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) (Pd(PPh3)4) 0.2g(0.2 mmol), 포타슘카보네이트 5g(38 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH1, 4g을 얻었다. 합성된 PPH1 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 6에 나타낸다. 3-boronic ester-9-indolocarbazole 10g (19 mmol), 3-bromo-9-phenyl carbazole 6g (19 mmol), Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) (Pd(PPh 3 ) 4 ) 0.2 g (0.2 mmol) and 5 g (38 mmol) of potassium carbonate were suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH1, 4g. The results of NMR analysis of the synthesized PPH1 compound are shown in FIG. 6 .

합성예 2: PPH2 화합물의 합성Synthesis Example 2: Synthesis of PPH2 compound

[반응식 2] [Scheme 2]

Figure 112017073010609-pat00017
Figure 112017073010609-pat00017

3-보로닉에스터-9-아자트리페닐렌카바졸 10g(19 mmol), 3-브로모-9-비페닐카바졸 6.5g(19 mmol), Pd(PPh3)4 0.3g(0.3 mmol), 포타슘카보네이트 7g(57 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH2, 5g을 얻었다. 합성된 PPH2 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 7에 나타낸다. 3-boronic ester-9-azatriphenylenecarbazole 10 g (19 mmol), 3-bromo-9-biphenylcarbazole 6.5 g (19 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.3 g (0.3 mmol) , 7 g (57 mmol) of potassium carbonate was suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH2, 5 g. The results of NMR analysis of the synthesized PPH2 compound are shown in FIG. 7 .

합성예 3: PPH3 화합물의 합성Synthesis Example 3: Synthesis of PPH3 compound

1) 9-phenyl-9H-carbazole 합성1) 9-phenyl-9H-carbazole synthesis

[반응식 3a][Scheme 3a]

Figure 112017073010609-pat00018
Figure 112017073010609-pat00018

카바졸 50g(299 mmol), 브로모페닐 60g(359 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 86g(897 mmol), Pd2(dba)3 14g(359 mmol), 트리터셔리뷰틸포스핀 15 ㎖(30 mmol)을 자일렌 1000 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 유기 용액을 제거하고 실리카겔 컬럼하여 화합물 9-phenyl-9H-carbazole, 60g을 얻었다.50 g (299 mmol) of carbazole, 60 g (359 mmol) of bromophenyl, 86 g (897 mmol) of sodium tert-butoxide, 14 g (359 mmol) of Pd 2 (dba) 3 , 15 ml of tritertiary butyl phosphine (30 mmol) was suspended in 1000 ml of xylene and stirred under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. After removing the organic solution, silica gel column was performed to obtain a compound 9-phenyl-9H-carbazole, 60 g.

2) 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole 합성2) Synthesis of 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole

[반응식 3b][Scheme 3b]

Figure 112017073010609-pat00019
Figure 112017073010609-pat00019

화합물 9-phenyl-9H-carbazole 37g(114 mmol), NBS 22g(126 mmol)을 다이메틸포름아마이드 600 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 실온 교반하였다. 반응액에 증류수로 참가 후 6시간 실온 교반한다. 교반액을 감압여과 후 고체를 메틸알코올에 넣고 실온 교반한다. 감압여과 후 화합물 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole, 40g을 얻었다.Compound 9-phenyl-9H-carbazole 37 g (114 mmol) and NBS 22 g (126 mmol) were suspended in 600 ml of dimethylformamide, followed by stirring at room temperature for 12 hours. After adding distilled water to the reaction solution, the mixture is stirred at room temperature for 6 hours. After the stirring solution is filtered under reduced pressure, the solid is added to methyl alcohol and stirred at room temperature. After filtration under reduced pressure, the compound 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole, 40 g, was obtained.

3) 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 합성3) Synthesis of 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole

[반응식 3c][Scheme 3c]

Figure 112017073010609-pat00020
Figure 112017073010609-pat00020

화합물 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole 40g(100 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 38g(151 mmol), Pd(dppf)Cl2 4g(5 mmol), 포타슘아세테이트 20g(201 mmol)을 1,4-다이옥산 600 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 유기 용액을 제거하고 재결정하여 화합물 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole, 23g을 얻었다. Compound 3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole 40 g (100 mmol), bis (pinacolato) diboron 38 g (151 mmol), Pd (dppf) Cl 2 4 g (5 mmol), potassium acetate 20 g (201 mmol) ) was suspended in 600 ml of 1,4-dioxane and stirred under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The organic solution was removed and recrystallized to obtain the compound 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole, 23 g.

4) PPH3 합성4) PPH3 synthesis

[반응식 3d][Scheme 3d]

Figure 112017073010609-pat00021
Figure 112017073010609-pat00021

3-보로닉에스터-9-아자트리페닐렌카바졸 11g(19 mmol), 3-브로모-9-페닐카바졸 6g(19 mmol), Pd(PPh3)4 0.2g(0.2 mmol), 포타슘카보네이트 5g(38 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH3, 7g을 얻었다. 합성된 PPH3 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 8에 나타낸다.3-boronic ester-9-azatriphenylenecarbazole 11 g (19 mmol), 3-bromo-9-phenylcarbazole 6 g (19 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.2 g (0.2 mmol), potassium 5 g (38 mmol) of carbonate was suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH3, 7g. The results of NMR analysis of the synthesized PPH3 compound are shown in FIG. 8 .

합성예 4: PPH4 화합물의 합성Synthesis Example 4: Synthesis of PPH4 compound

[반응식 4][Scheme 4]

Figure 112017073010609-pat00022
Figure 112017073010609-pat00022

3-보로닉에스터-9-트리페닐렌카바졸 10g(19 mmol), 3-브로모-9-페닐카바졸 6g(mmol), Pd(PPh3)4 0.2g(0.2 mmol), 포타슘카보네이트 5g(38 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH4, 6g을 얻었다. 합성된 PPH4 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 9에 나타낸다.3-boronic ester-9-triphenylenecarbazole 10g (19 mmol), 3-bromo-9-phenylcarbazole 6g (mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.2g (0.2 mmol), potassium carbonate 5g (38 mmol) was suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH4, 6g. The results of NMR analysis of the synthesized PPH4 compound are shown in FIG. 9 .

합성예 5: PPH5 화합물의 합성Synthesis Example 5: Synthesis of PPH5 compound

[반응식 5][Scheme 5]

Figure 112017073010609-pat00023
Figure 112017073010609-pat00023

3-보로닉에스터-9-트리페닐렌카바졸 10g(19 mmol), 3-브로모-9-메타바이페닐카바졸 8g(19 mmol), Pd(PPh3)4 0.2g(0.2 mmol), 포타슘카보네이트 5g(38 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH5, 6g을 얻었다. 합성된 PPH5 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 10에 나타낸다.3-boronic ester-9-triphenylenecarbazole 10g (19 mmol), 3-bromo-9-metabiphenylcarbazole 8g (19 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.2g (0.2 mmol), 5 g (38 mmol) of potassium carbonate was suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH5, 6g. The results of NMR analysis of the synthesized PPH5 compound are shown in FIG. 10 .

합성예 6: PPH6 화합물의 합성Synthesis Example 6: Synthesis of PPH6 compound

[반응식 6][Scheme 6]

Figure 112017073010609-pat00024
Figure 112017073010609-pat00024

3-보로닉에스터-9-아자트리페닐렌카바졸 10g(19 mmol), 3-브로모-9-바이페닐카바졸 6g(19 mmol), Pd(PPh3)4 0.4g(0.3 mmol), 포타슘카보네이트 5g(38 mmol)을 톨루엔 150 ㎖, 에틸알코올 50 ㎖, 증류수 50 ㎖에 현탁시킨 후 12시간 동안 환류 교반하였다. 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 반응액을 감압 중류 후 재결정하여 화합물 PPH6, 6.5g을 얻었다. 3-boronic ester-9-azatriphenylenecarbazole 10 g (19 mmol), 3-bromo-9-biphenylcarbazole 6 g (19 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 0.4 g (0.3 mmol), 5 g (38 mmol) of potassium carbonate was suspended in 150 ml of toluene, 50 ml of ethyl alcohol, and 50 ml of distilled water, followed by stirring under reflux for 12 hours. Extract with dichloromethane and distilled water, and filter the organic layer with silica gel. The reaction solution was distilled under reduced pressure and recrystallized to obtain compound PPH6, 6.5 g.

비교합성예 1 내지 2: 호스트 합성Comparative Synthesis Examples 1 to 2: Host Synthesis

하기에 표시된 종래 발광 호스트 물질인 4-(3-트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜(4-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophene; Host1; 비교합성예 1)과 3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-1-페닐-1,3-디하이드로인돌로[2,3-b]카바졸(3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-1-phenyl-1,3-dihydroindolo[2,3-b]carbazole; Host2; 비교합성예 2)를 각각 합성하였다. 4-(3-triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophene(4-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b, which is a conventional light emitting host material shown below ,d]thiophene; Host1; Comparative Synthesis Example 1) and 3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-1-phenyl-1,3-dihydroindolo[ 2,3-b]carbazole (3-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-1-phenyl-1,3-dihydroindolo[2,3-b]carbazole; Host2 ; Comparative Synthesis Example 2) was synthesized, respectively.

Figure 112017073010609-pat00025
Figure 112017073010609-pat00026
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Figure 112017073010609-pat00026

실험예 1: 화합물의 물성 측정Experimental Example 1: Measurement of physical properties of compounds

합성예 1 내지 6과, 비교합성예 1 내지 2에서 각각 합성된 유기 화합물에 대하여 최저준위 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지 준위, 최고준위 점유 분자궤도(HOMO)의 에너지 준위 및 밴드갭 에너지를 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 표시되어 있다. 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물의 HOMO는 -5.0 eV 이상이며, 밴드갭 에너지는 Host1 및 Host2의 밴드갭 에너지보다 작다. 따라서 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 발광다이오드의 호스트로 사용되기에 충분한 밴드갭 에너지를 가지고 있다는 것을 확인하였다. For the organic compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 6 and Comparative Synthesis Examples 1 to 2, respectively, the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO), the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO), and the band gap energy measured. The measurement results are shown in Table 1 below. The HOMO of the organic compound synthesized according to the present invention is -5.0 eV or more, and the bandgap energy is smaller than that of Host1 and Host2. Therefore, it was confirmed that the organic compound synthesized according to the present invention has sufficient bandgap energy to be used as a host of a light emitting diode.

유기 화합물의 물성Physical properties of organic compounds 화합물compound 밴드갭b(eV)Bandgap b (eV) LUMOc(eV)LUMO c (eV) HOMOa(eV)HOMO a (eV) Host1Host1 3.803.80 -2.20-2.20 -6.00-6.00 Host2Host2 3.263.26 -2.23-2.23 -5.49-5.49 PPH1PPH1 3.203.20 -2.24-2.24 -5.44-5.44 PPH2PPH2 3.163.16 -2.27-2.27 -5.47-5.47 PPH3PPH3 3.193.19 -2.27-2.27 -5.46-5.46 PPH4PPH4 3.253.25 -2.37-2.37 -5.62-5.62 PPH5PPH5 3.203.20 -2.22-2.22 -5.42-5.42 PPH6PPH6 3.213.21 -2.31-2.31 -5.52-5.52 a: Absorption onset of 0.02 mM solution in CH2Cl2
b: absorption onset에서 측정
c: LUMO = [밴드갭 에너지 - HOMO level]
a: Absorption onset of 0.02 mM solution in CH 2 Cl 2
b: measured at absorption onset
c: LUMO = [bandgap energy - HOMO level]

한편, 합성예 1 내지 6과, 비교합성예 1에서 각각 합성된 유기 화합물의 Gaussian 09(범함수 B3LYP/기저 함수 6-31G*)를 이용한 ΔEH를 측정하였으며, 임피던스 분광 측정에 의한 박막 저항 측정값을 계산하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. On the other hand, ΔE H was measured using Gaussian 09 (functional function B3LYP/base function 6-31G * ) of the organic compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 6 and Comparative Synthesis Example 1, respectively, and thin film resistance measurement by impedance spectrometry measurement The values were calculated. The measurement results are shown in Table 2 below.

유기 화합물의 HOMO 에너지 준위 갭 및 저항 변화율HOMO energy level gap and resistance change rate of organic compounds 화합물compound ΔEH(eV)ΔE H (eV) 저항 변화율(상대값)Resistance change rate (relative value) Host1Host1 0.80.8 100100 PPH1PPH1 2.12.1 2727 PPH2PPH2 2.22.2 3434 PPH3PPH3 2.62.6 3232 PPH4PPH4 2.72.7 2828 PPH5PPH5 2.52.5 2323 PPH6PPH6 2.42.4 2222

실시예Example 1: One: 유기발광다이오드organic light emitting diode 제작 produce

ITO (반사판) / 정공주입층 / 제 1 정공수송층 / 제 2 정공수송층 / 전자차단층 / 발광물질층 / 전자수송층 / 전자주입층 / 음극(Cathode) / CPL의 순으로 적층된 유기발광다이오드를 제작하였다. ITO 기판은 사용 전에 UV 오존으로 세척한 다음에 이를 증발시스템에 적재하였다. 기판 세정 후에 기판을 진공 증착 챔버 내로 이송하고, 약 10-7 Torr 진공 하에 가열 보트로부터 증발에 의해 다음과 같은 순서로 층들을 증착하였다. ITO (reflector) / hole injection layer / first hole transport layer / second hole transport layer / electron blocking layer / light emitting material layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (Cathode) / organic light emitting diode stacked in the order of CPL production did The ITO substrate was washed with UV ozone before use and then loaded into the evaporation system. After cleaning the substrate, the substrate was transferred into a vacuum deposition chamber, and the layers were deposited in the following order by evaporation from a heating boat under about 10 -7 Torr vacuum.

(a) 정공주입층: 100 Å, HIL(3%) / HTL1 (N-biphneyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-floren-2-amine, 97%)(a) hole injection layer: 100 Å, HIL(3%) / HTL1 (N-biphneyyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) phenyl)-9H-floren-2-amine, 97%)

(b) 제1 정공수송층: 1200 Å, HTL1(b) first hole transport layer: 1200 Å, HTL1

(c) 제2 정공수송층: 250 Å, HTL2 (N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine)(c) second hole transport layer: 250 Å, HTL2 (N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine)

(d) 전자차단층: 150 Å, EBL (N-(biphenyl-2-yl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9'-spirobi[fluoren]-2-amine)(d) electron blocking layer: 150 Å, EBL (N-(biphenyl-2-yl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9'-spirobi[fluoren]- 2-amine)

(e) 발광물질층: 400 Å, 제 1 호스트(PPH1), 제 2 호스트(Host2) (1:1) / G-도펀트 (화학식 8의 D7, 5%)(e) light emitting material layer: 400 Å, first host (PPH1), second host (Host2) (1:1) / G-dopant (D7 of Formula 8, 5%)

(f) 전자수송층: 300 Å, ETL / Liq (2:1) (f) electron transport layer: 300 Å, ETL / Liq (2:1)

(g) 전자주입층 30Å, Mg / LiF (3:1) (g) electron injection layer 30Å, Mg / LiF (3:1)

(h) 음극 140 Å, Ag / Mg (4:1)(h) cathode 140 Å, Ag/Mg (4:1)

(i) CPL(capping layer)(i) CPL (capping layer)

CPL을 성막한 뒤에 유리로 인캡슐레이션 하였다. 이러한 층들의 증착 후 피막 형성을 위해 증착 챔버에서 건조 박스 내로 옮기고 후속적으로 UV 경화 에폭시 및 수분 게터(getter)를 사용하여 인캡슐레이션 하였다. 이 유기발광다이오드는 9 ㎟의 방출 영역을 갖는다. 본 실시예에서 각각의 유기물층을 적층할 때 사용된 HIL, HTL1, HTL2, EBL, ETL 및 Liq의 구조가 하기에 표시되어 있다. After CPL was formed, it was encapsulated with glass. After deposition of these layers, they were transferred from the deposition chamber into a drying box for film formation and subsequently encapsulated using UV curing epoxy and moisture getter. This organic light-emitting diode has an emission area of 9 mm 2 . The structures of HIL, HTL1, HTL2, EBL, ETL, and Liq used when laminating each organic material layer in this embodiment are shown below.

Figure 112017073010609-pat00027
Figure 112017073010609-pat00027

Figure 112017073010609-pat00028
Figure 112017073010609-pat00028

실시예 2 내지 6: 유기발광다이오드 제작Examples 2 to 6: Fabrication of organic light emitting diodes

발광물질층의 호스트로서 PPH2:Host2(실시예 2), PPH3:Host2(실시예 3), PPH4:Host2(실시예 4), PPH5:Host2(실시예 5), PPH6:Host2(실시예 6)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 각각 유기발광다이오드를 제작하였다. As a host of the light emitting material layer, PPH2:Host2 (Example 2), PPH3:Host2 (Example 3), PPH4:Host2 (Example 4), PPH5:Host2 (Example 5), PPH6:Host2 (Example 6) The procedure of Example 1 was repeated except for using an organic light emitting diode, respectively.

비교예 1: 유기전계발광소자 제작Comparative Example 1: Fabrication of an organic light emitting device

발광물질층의 호스트로서 Host1:Host2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제작하였다. An organic light emitting diode was manufactured by repeating the procedure of Example 1 except that Host1:Host2 was used as a host of the light emitting material layer.

실험예 2: 유기발광다이오드의 물성 평가Experimental Example 2: Evaluation of physical properties of organic light emitting diodes

실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 1에서 각각 제작된 유기발광다이오드를 대상으로 구동전압, 발광 효율, 색 좌표 및 소자 수명을 평가하였다. 소자의 물성을 평가하기 위하여 제작된 유기발광다이오드를 외부 전력공급원(KEITHLEY)에 연결하였으며, 광도계(PR 650)을 사용하여 실온에서 평가하였다. 유기전계발광소자에 대하여 8,000 nit 휘도 기준에서 구동 전압, 발광 효율, 외부양자효율, CIE 색 좌표와 20,000 nit 휘도 기준 정전류에서 100%에서 95%로 떨어지는 수명 시간의 결과는 하기 표 3에 나타내었다. Driving voltage, luminous efficiency, color coordinates, and device lifetime were evaluated for the organic light emitting diodes manufactured in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, respectively. To evaluate the physical properties of the device, the manufactured organic light emitting diode was connected to an external power supply (KEITHLEY), and evaluated at room temperature using a photometer (PR 650). For the organic light emitting diode, the driving voltage, luminous efficiency, external quantum efficiency, CIE color coordinates, and lifetime time from 100% to 95% at 20,000 nit luminance standard constant current at 8,000 nit luminance standard are shown in Table 3 below.

유기발광다이오드의 물성 측정Measurement of physical properties of organic light emitting diodes 샘플Sample 호스트host 전압(V)Voltage (V) 효율(Cd/A)Efficiency (Cd/A) 색좌표(x,y)Color coordinates (x,y) 수명(T95, h)Lifetime (T 95 , h) 실시예 1Example 1 PPH1:Host2PPH1:Host2 4.184.18 158.0158.0 0.238,0.7230.238,0.723 280280 실시예 2Example 2 PPH2:Host2PPH2:Host2 4.254.25 162.8162.8 0.240,0.7160.240,0.716 295295 실시예 3Example 3 PPH3:Host2PPH3:Host2 4.044.04 165.9165.9 0.236,0.7160.236,0.716 310310 실시예 4Example 4 PPH4:Host2PPH4:Host2 4.274.27 161.3161.3 0.255,0.7090.255,0.709 330330 실시예 5Example 5 PPH5:Host2PPH5:Host2 4.034.03 165.5165.5 0.209,0.7030.209,0.703 300300 실시예 6Example 6 PPH6:Host2PPH6:Host2 4.114.11 157.6157.6 0.243,0.7150.243,0.715 290290 비교예 comparative example Host1:Host2Host1:Host2 4.754.75 131.4131.4 0.220,0.7250.220,0.725 140140

표 3에 나타난 바와 같이, 종래의 p-타입 호스트를 발광물질층의 호스트로 사용하는 경우와 비교하여, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물을 발광물질층의 p-타입 호스트로 사용하는 경우에 발광다이오드의 구동 전압은 최고 15.0% 낮아졌으며, 발광 효율은 최고 26.2% 증가하였으며, 소자 수명은 최고 135.7% 향상되었다. 이러한 결과는 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물이 발광물질층에서의 전하 수송 능력을 향상시켰으며, 발광물질층의 전 영역에서 발광을 유도한 것에 기인하는 것으로 해석된다.As shown in Table 3, light emission when the organic compound synthesized according to the present invention is used as the p-type host of the light emitting material layer, compared to the case of using the conventional p-type host as the host of the light emitting material layer The driving voltage of the diode was reduced by up to 15.0%, the luminous efficiency increased by up to 26.2%, and the device lifetime was improved by up to 135.7%. These results are interpreted to be due to the fact that the organic compound synthesized according to the present invention improved the charge transport ability in the light emitting material layer and induced light emission in the entire region of the light emitting material layer.

상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다.In the above, the present invention has been described based on exemplary embodiments and examples of the present invention, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the above embodiments and examples. Rather, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily propose various modifications and changes based on the above-described embodiments and examples. However, it is clear from the appended claims that all such modifications and changes fall within the scope of the present invention.

100, 200, 400: 유기발광다이오드 110, 210, 410: 제 1 전극
120, 220, 420: 제 2 전극 130, 230, 430: 유기물층
140, 240: 정공주입층 150, 250: 정공수송층
160, 260: 발광물질층 170, 270: 전자수송층
180, 280: 전자주입층 255: 전자차단층
265: 정공차단층
300: 유기발광다이오드 표시장치 Td: 구동 박막트랜지스터
100, 200, 400: organic light emitting diode 110, 210, 410: first electrode
120, 220, 420: second electrode 130, 230, 430: organic material layer
140, 240: hole injection layer 150, 250: hole transport layer
160, 260: light emitting material layer 170, 270: electron transport layer
180, 280: electron injection layer 255: electron blocking layer
265: hole blocking layer
300: organic light emitting diode display device Td: driving thin film transistor

Claims (15)

하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물.
화학식 1
Figure 112022001725575-pat00029

(화학식 1에서, R1 내지 R16는 각각 독립적으로 인접한 카바졸기에 연결되거나, 수소 원자, 중수소 원자, 삼중수소 원자 및 C1~C10 알킬기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar1은 치환되지 않거나 C5~C30 호모 아릴기로 치환된 페닐기, 바이페닐기 및 터페닐기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar2는 다이벤조이소퀴놀리닐기임)
An organic compound represented by the following formula (1).
Formula 1
Figure 112022001725575-pat00029

(In Formula 1, R 1 to R 16 are each independently connected to an adjacent carbazole group, or selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a tritium atom, and a C1~ C10 alkyl group; Ar One is unsubstituted or C5~ C30 selected from the group consisting of a phenyl group substituted with a homoaryl group, a biphenyl group and a terphenyl group; Ar 2 is a dibenzoisoquinolinyl group)
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 화합물.
화학식 2
Figure 112022001725575-pat00030

(화학식 2에서, R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 삼중수소 원자 및 C1~C10 알킬기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar1과 Ar2는 각각 화학식 1에서 정의된 것과 동일함)
The method of claim 1,
The compound represented by Formula 1 is an organic compound including a compound represented by Formula 2 below.
Formula 2
Figure 112022001725575-pat00030

(In Formula 2, R 21 to R 34 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a tritium atom, and a C1-C10 alkyl group; Ar 1 and Ar 2 are each the same as defined in Formula 1 )
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 PPH2, PPH3 및 PPH6 중 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기 화합물.
화학식 3
Figure 112022001725575-pat00046

The method of claim 1,
The compound represented by Formula 1 is an organic compound including any one of PPH2, PPH3, and PPH6 represented by Formula 3 below.
Formula 3
Figure 112022001725575-pat00046

제 1 전극,
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극 및
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기물층을 포함하고,
상기 유기물층은 청구항 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
a first electrode;
a second electrode facing the first electrode; and
At least one organic material layer positioned between the first electrode and the second electrode,
The organic material layer is an organic light emitting diode comprising the organic compound according to any one of claims 1 to 3.
제 4항에 있어서,
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광물질층 및 전자차단층 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 유기발광다이오드.
5. The method of claim 4,
The organic material layer is an organic light emitting diode comprising at least one of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting material layer, and an electron blocking layer.
제 4항에 있어서,
상기 유기 화합물은 발광물질층의 호스트로 사용되는 유기발광다이오드.
5. The method of claim 4,
The organic compound is an organic light emitting diode used as a host of the light emitting material layer.
제 6항에 있어서,
상기 발광물질층은 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
화학식 5
Figure 112022001725575-pat00033

화학식 6
Figure 112022001725575-pat00034

(화학식 5에서 R41 내지 R49는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택됨; R50은 수소, 중수소, 삼중수소 또는 치환되지 않거나 치환된 C1~C30 알킬기임; r은 1 내지 4의 정수임; 화학식 6에서 R51 내지 R58은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되거나, 인접한 치환기와 함께 연결되어 치환되지 않거나 치환된 C5~C30의 방향족 고리를 형성함; 화학식 5 및 화학식 6에서 L은 하기 화학식 7로 표시됨; 화학식 5 및 화학식 6에서 n은 1 내지 3의 정수임)
화학식 7
Figure 112022001725575-pat00035

(화학식 7에서 R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 할로겐, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C30 알킬기, 시아노기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C3~C30 헤테로 사이클로알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C6~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되거나, 인접한 치환기와 함께 연결되어 치환되지 않거나 치환된 C5~C30의 방향족 고리를 형성함)
7. The method of claim 6,
The light emitting material layer is an organic light emitting diode comprising a dopant represented by the following Chemical Formula 5 or Chemical Formula 6.
Formula 5
Figure 112022001725575-pat00033

Formula 6
Figure 112022001725575-pat00034

(In Formula 5, R 41 to R 49 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, unsubstituted or halogen-substituted C1-C30 alkyl group, cyano group, unsubstituted or substituted C3-C30 cycloalkyl group, unsubstituted unsubstituted or substituted C3~C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5~C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5~C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6 -C30 heteroarylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~C30 aryloxyl group and unsubstituted or substituted C6~C30 heteroaryloxyl group selected from the group consisting of; R 50 is hydrogen, deuterium, tritium or unsubstituted A substituted C1~ C30 alkyl group; r is an integer of 1 to 4; In Formula 6, R 51 to R 58 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, an unsubstituted or halogen-substituted C1~ C30 alkyl group, cya No group, unsubstituted or substituted C3 to C30 cycloalkyl group, unsubstituted or substituted C3 to C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5 to C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5 to C30 heteroaryl group, unsubstituted From the group consisting of an unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, an unsubstituted or substituted C6~C30 heteroarylalkyl group, an unsubstituted or substituted C6~C30 aryloxyl group, and an unsubstituted or substituted C6~C30 heteroaryloxyl group selected or linked together with an adjacent substituent to form an unsubstituted or substituted C5-C30 aromatic ring; In Formulas 5 and 6, L is represented by the following Formula 7; In Formulas 5 and 6, n is 1 to 3 integer)
Formula 7
Figure 112022001725575-pat00035

(In Formula 7, R 61 to R 68 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, halogen, unsubstituted or halogen-substituted C1-C30 alkyl group, cyano group, unsubstituted or substituted C3-C30 cycloalkyl group, unsubstituted unsubstituted or substituted C3~C30 heterocycloalkyl group, unsubstituted or substituted C5~C30 aryl group, unsubstituted or substituted C5~C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C6~C30 arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6 ~ C30 hetero arylalkyl group, unsubstituted or substituted C6~ C30 aryloxyl group and unsubstituted or substituted C6~ C30 hetero aryloxyl group selected from the group consisting of, or linked together with an adjacent substituent to unsubstituted or substituted C5 to form an aromatic ring of ~C30)
기판,
상기 기판에 위치하는 구동 박막트랜지스터 및
상기 기판에 위치하며, 상기 구동 박막트랜지스터에 연결되는 제 4항에 기재된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치.
Board,
a driving thin film transistor positioned on the substrate; and
An organic light emitting device including the organic light emitting diode according to claim 4 positioned on the substrate and connected to the driving thin film transistor.
제 8항에 있어서, 상기 유기발광장치는 유기발광다이오드 표시장치를 포함하는 유기발광장치. The organic light emitting device of claim 8 , wherein the organic light emitting device comprises an organic light emitting diode display. 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1 내지 R16는 각각 독립적으로 인접한 카바졸기에 연결되거나, 수소 원자, 중수소 원자 또는 삼중수소 원자이고, Ar1은 페닐기, 바이페닐기 및 터페닐기로 구성되는 군에서 선택되고, 상기 페닐기, 상기 바이페닐기 및 상기 터페닐기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 페닐기로 치환되는 유기 화합물.
The method of claim 1,
In Formula 1, R 1 to R 16 are each independently connected to an adjacent carbazole group, or are a hydrogen atom, a deuterium atom or a tritium atom, and Ar 1 is selected from the group consisting of a phenyl group, a biphenyl group and a terphenyl group, An organic compound wherein the phenyl group, the biphenyl group and the terphenyl group are each independently unsubstituted or substituted with a phenyl group.
제 2항에 있어서,
상기 화학식 2의 R21 내지 R34는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자 또는 삼중수소 원자이고, Ar1은 페닐기, 바이페닐기 및 터페닐기로 구성되는 군에서 선택되고, 상기 페닐기, 상기 바이페닐기 및 상기 터페닐기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 페닐기로 치환되는 유기 화합물.
3. The method of claim 2,
In Formula 2, R 21 to R 34 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, or a tritium atom, Ar 1 is selected from the group consisting of a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group, the phenyl group, the biphenyl group, and the An organic compound wherein each terphenyl group is independently unsubstituted or substituted with a phenyl group.
제 1 전극,
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극, 및
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 적어도 하나의 유기물층을 포함하고,
상기 유기물층은 청구항 제 10항 또는 제 11항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
a first electrode;
a second electrode facing the first electrode, and
At least one organic material layer positioned between the first electrode and the second electrode,
The organic material layer is an organic light emitting diode comprising the organic compound according to claim 10 or 11.
제 12항에 있어서,
상기 유기 화합물은 발광물질층에 포함되는 유기발광다이오드.
13. The method of claim 12,
The organic compound is an organic light emitting diode included in the light emitting material layer.
제 12항에 있어서,
상기 유기 화합물은 발광물질층의 호스트로 사용되는 유기발광다이오드.
13. The method of claim 12,
The organic compound is an organic light emitting diode used as a host of the light emitting material layer.
기판,
상기 기판에 위치하는 구동 박막트랜지스터, 및
상기 기판에 위치하며, 상기 구동 박막트랜지스터에 연결되는 제 12항에 기재된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치.
Board,
a driving thin film transistor positioned on the substrate, and
An organic light emitting device comprising the organic light emitting diode of claim 12 positioned on the substrate and connected to the driving thin film transistor.
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