KR102577042B1 - Organic compounds, organic light emitting diode and organic light emittid device having the compounds - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자주개(electron donor)로 기능하는 축합 헤테로 방향족 모이어티가 각각 양측에 위치하고, 축합 헤테로 방향족 모이어티 사이에 전자받개(electron acceptor)로 기능하는 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티가 방향족 고리를 통하여 연결된 유기 화합물에 관한 것이다. 하나의 분자 내에 전자주개와 전자받개 모이어티를 모두 포함하고 있어, 분자 내에서 전하가 쉽게 이동하여 발광 효율이 향상될 수 있다. 본 발명의 유기 화합물은 지연 형광 도펀트로 사용될 수 있으며, 본 발명의 유기 화합물을 적용하여 구동 전압이 낮으면서, 발광 효율 및 색 순도가 우수한 유기발광다이오드, 표시장치 및 조명 장치와 같은 유기발광장치에 활용될 수 있다.The present invention is an arylene group moiety in which condensed heteroaromatic moieties that function as electron donors are located on both sides, and are substituted with two cyano groups that function as electron acceptors between the condensed heteroaromatic moieties. It relates to organic compounds linked through aromatic rings. Since it contains both an electron donor and an electron acceptor moiety in one molecule, charges can easily move within the molecule, thereby improving luminous efficiency. The organic compound of the present invention can be used as a delayed fluorescent dopant, and the organic compound of the present invention can be applied to organic light-emitting devices such as organic light-emitting diodes, displays, and lighting devices with low driving voltage and excellent luminous efficiency and color purity. It can be utilized.

Description

유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치{ORGANIC COMPOUNDS, ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITTID DEVICE HAVING THE COMPOUNDS}Organic compounds, organic light-emitting diodes and organic light-emitting devices containing the same {ORGANIC COMPOUNDS, ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITTID DEVICE HAVING THE COMPOUNDS}

본 발명은 유기 화합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율이 우수하여 유기발광다이오드의 발광층에 적용될 수 있는 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치에 관한 것이다.The present invention relates to organic compounds, and more specifically, to organic compounds that have excellent luminous efficiency and can be applied to the light-emitting layer of an organic light-emitting diode, and to organic light-emitting diodes and organic light-emitting devices containing the same.

현재 널리 사용되고 있는 평면표시소자 중 하나로서 유기전계발광소자(organic electroluminescent device; OELD)라고도 불리는 유기발광다이오드 소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다. 유기발광다이오드(organic light emitting diodes; OLED)는 2000 Å 이내의 얇은 유기 박막으로 형성되고, 사용되는 전극의 구성에 따라 단일 방향 또는 양방향으로의 화상 구현이 가능하다. As one of the currently widely used flat display devices, the technology of organic light emitting diode devices, also called organic electroluminescent devices (OELD), is developing at a rapid pace. Organic light emitting diodes (OLED) are formed of a thin organic thin film of less than 2000 Å, and can produce images in one direction or two directions depending on the configuration of the electrode used.

또한 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치의 하나인 유기발광다이오드 표시장치는 플라스틱과 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있어서 플렉서블 또는 폴더블(foldable) 표시장치를 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 유기발광다이오드 표시장치는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 색순도가 우수하여, 액정표시장치(liquid crystal display device; LCD)에 비하여 큰 장점을 가지고 있다. In addition, an organic light-emitting diode display device, which is one of the organic light-emitting devices including organic light-emitting diodes, can form elements on a flexible transparent substrate such as plastic, making it possible to implement a flexible or foldable display device. In addition, organic light emitting diode displays can be driven at low voltages and have excellent color purity, which has great advantages over liquid crystal display devices (LCDs).

유기발광다이오드는 정공 주입 전극(양극)과, 전자 주입 전극(음극)과, 상기 양극과 음극 사이에 형성되는 유기발광층을 포함한다. 발광 효율을 증가시키기 위하여, 유기발광층은 정공 주입 전극 상에 순차적으로 적층되는 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광물질층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL)을 포함할 수 있다. 이때, 양극에서 주입된 정공(hole)과 음극에서 주입된 전자(electron)가 발광물질층에서 결합하여 여기자(엑시톤, exciton)을 형성하여 불안정한 에너지 상태(excited state)로 되었다가, 안정한 바닥 상태(ground state)로 돌아오며 빛을 방출한다. 발광물질층에 적용된 발광 물질의 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE; ηext)은 하기 식(1)로 연산할 수 있다.The organic light emitting diode includes a hole injection electrode (anode), an electron injection electrode (cathode), and an organic light emitting layer formed between the anode and the cathode. To increase luminous efficiency, the organic light emitting layer is sequentially stacked on the hole injection electrode: hole injection layer (HIL), hole transport layer (HTL), light emitting material layer (EML), electron transport layer (ETL), and electron injection layer (EIL). ) may include. At this time, holes injected from the anode and electrons injected from the cathode combine in the light-emitting material layer to form excitons, which become an unstable energy state (excited state), and then return to a stable ground state ( It returns to the ground state and emits light. The external quantum efficiency (EQE; η ext ) of the light emitting material applied to the light emitting material layer can be calculated using the following equation (1).

(식 (1)에서, ηS/T는 여기자생성효율(singlet/Triplet ratio), г는 전하 균형 인자(charge balance factor); Φ는 방사양자효율(radiative quantum efficiency); ηout-coupling은 광-추출 효율(out-coupling efficiency)임)(In equation (1), η S/T is the exciton generation efficiency (singlet/triplet ratio), г is the charge balance factor; Φ is the radiative quantum efficiency; η out-coupling is the optical -Extraction efficiency (out-coupling efficiency)

여기자생성효율(ηS/T)은 생성된 여기자(exciton)가 빛의 형태로 전환되는 비율로, 형광 물질의 경우 최대 0.25의 제한적인 값을 갖는다. 이론적으로 정공과 전자가 만나 여기자를 형성할 때, 스핀의 배열에 따라 짝스핀(paired spin) 형태인 단일항 여기자(singlet exciton)과 홀스핀(unpaired spin) 형태인 삼중항 여기자(triplet exciton)이 1:3의 비율로 생성된다. 형광 물질에서는 단일항 여기자만이 발광에 참여하고 나머지 75%의 삼중항 여기자는 발광에 참여하지 못하기 때문이다. Exciton generation efficiency (η S/T ) is the rate at which generated excitons are converted into light, and has a limited value of up to 0.25 for fluorescent materials. In theory, when a hole and an electron meet to form an exciton, depending on the arrangement of the spin, a singlet exciton in the form of a paired spin and a triplet exciton in the form of an unpaired spin are formed. Generated in a ratio of 1:3. This is because in fluorescent materials, only singlet excitons participate in light emission, and the remaining 75% of triplet excitons do not participate in light emission.

전하균형인자(г)는 여기자를 형성하는 정공과 전자의 균형을 의미하는데, 일반적으로 100%의 1:1 매칭(matching)을 가정하여 '1'의 값을 갖는다. 방사양자효율(Φ)은 실질적인 발광 물질의 발광 효율에 관여하는 값으로, 호스트(host)-도펀트(dopant) 시스템에서는 도펀트의 광-발광(photoluminescence, PL)에 의존한다. The charge balance factor (г) refers to the balance of holes and electrons forming excitons, and generally has a value of '1' assuming 100% 1:1 matching. Radiation quantum efficiency (Φ) is a value related to the actual luminous efficiency of a light-emitting material, and in a host-dopant system, it depends on the photoluminescence (PL) of the dopant.

광-추출 효율(ηout-coupling)은 발광 물질에서 발광된 빛 중에서 외부로 추출되는 빛의 비율이다. 일반적으로 등방성(isotropic) 형태의 발광 물질을 열-증착하여 박막을 형성할 경우, 개개의 발광 분자는 일정한 방향성을 가지지 않고 무질서한 상태로 존재한다. 이와 같은 무질서한 배열(random orientation) 상태에서의 광-추출 효율은 일반적으로 0.2의 값으로 가정한다. 따라서 식 (1)에 나타난 4개의 요소들을 조합하면, 형광 물질을 이용한 유기발광다이오드의 최대 발광 효율은 약 5%에 불과하다. Light-extraction efficiency (η out-coupling ) is the ratio of light extracted to the outside among the light emitted from the light-emitting material. In general, when a thin film is formed by thermally depositing an isotropic light-emitting material, individual light-emitting molecules do not have a certain orientation and exist in a disordered state. The light-extraction efficiency in this random orientation state is generally assumed to be a value of 0.2. Therefore, when combining the four factors shown in equation (1), the maximum luminous efficiency of an organic light-emitting diode using a fluorescent material is only about 5%.

반면, 인광 물질은 단일항 여기자와 삼중항 여기자를 모두 빛으로 전환시키는 발광 메커니즘을 가지고 있다. 인광 물질은 단일항 여기자를 계간전이(inter system crossing; ISC)를 통해 삼중항 여기자로 변환시킨다. 따라서 단일항 여기자와 삼중항 여기자를 모두 사용하는 인광 물질을 사용하는 경우, 형광 물질이 가지는 낮은 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 인광 재료로서 Ir, Pt 등의 중금속을 포함하는 금속 착화합물을 사용하면, 중금속 원소에 의하여 강한 스핀-궤도 결합에 의하여 삼중항 상태에서 단일항 상태로의 전이가 가능하다. 하지만, 특히 청색 인광 물질은 색순도가 표시장치에 적용하기 어려운 수준이며, 수명 또한 매우 짧아 상용화 수준에 크게 미치지 못하고 있다. On the other hand, phosphorescent materials have a light-emitting mechanism that converts both singlet and triplet excitons into light. Phosphorescent materials convert singlet excitons into triplet excitons through inter system crossing (ISC). Therefore, when a phosphorescent material that uses both singlet and triplet excitons is used, the low luminous efficiency of the fluorescent material can be improved. When a metal complex containing a heavy metal such as Ir or Pt is used as a phosphorescent material, a transition from a triplet state to a singlet state is possible due to strong spin-orbit coupling caused by the heavy metal element. However, the color purity of blue phosphorescent materials in particular is difficult to apply to display devices, and their lifespan is also very short, falling far short of the commercialization level.

청색 인광 호스트를 포함하여 인광 호스트는 인광 도펀트의 삼중항 에너지가 호스트의 삼중항 에너지로 전이(back energy transfer)되는 것을 방지하기 위하여 인광 도펀트 재료의 삼중항 에너지보다 높아야 한다. 그런데, 유기 방향족 화합물은 공액화(conjugated) 구조가 늘어나거나 접합 고리(fused ring)를 가지게 되면, 삼중항 에너지가 급격하게 낮아지므로 인광 호스트로 사용될 수 있는 유기 분자가 극히 제한된다. 아울러, 높은 삼중항 에너지를 가지기 위하여 인광 호스트는 에너지 밴드갭이 상당히 넓게 설계된다. 에너지 밴드갭이 넓은 인광 호스트 재료로 인하여 전하의 주입 및 수송이 지연되고, 이에 따라 유기발광다이오드의 구동 전압이 상승하면서 소비 전력 면에서 악영향을 미치게 되고, 발광층을 구성하는 재료에 전기적인 스트레스가 가해지면서 소자의 수명 특성이 저하되는 문제가 발생하였다.Phosphorescent hosts, including blue phosphorescent hosts, must have a triplet energy higher than that of the phosphorescent dopant material to prevent back energy transfer of the triplet energy of the phosphorescent dopant to the triplet energy of the host. However, when an organic aromatic compound has an extended conjugated structure or has a fused ring, the triplet energy is drastically lowered, so the number of organic molecules that can be used as a phosphorescent host is extremely limited. In addition, in order to have high triplet energy, the phosphorescent host is designed to have a fairly wide energy band gap. Due to the phosphorescent host material with a wide energy band gap, charge injection and transport are delayed, and as a result, the driving voltage of the organic light-emitting diode increases, which has a negative effect on power consumption and electrical stress is applied to the material that makes up the light-emitting layer. As a result, a problem occurred in which the lifespan characteristics of the device deteriorated.

본 발명의 목적은 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 화합물과, 상기 유기 화합물을 이용하여 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 감소시키며, 소자 수명이 향상된 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an organic compound that can improve luminous efficiency, an organic light-emitting diode and an organic light-emitting device that use the organic compound to reduce power consumption by lowering the driving voltage and have improved device lifespan.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 양측에 전자주개(electron donor)로 기능하는 1개 또는 2개의 질소 원자를 가지는 2개의 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개(electron acceptor)로 작용하는 적어도 2개의 시아노기(-CN)로 치환된 중앙 방향족 모이어티(코어)로 이루어지는 유기 화합물을 제공한다. According to one aspect of the present invention, the present invention provides two condensed heteroaromatic moieties having one or two nitrogen atoms functioning as electron donors on both sides, and at least two condensed heteroaromatic moieties functioning as electron acceptors. Provided is an organic compound consisting of a central aromatic moiety (core) substituted with two cyano groups (-CN).

일례로, 전자주개로 기능하는 양측의 축합 헤테로 방향족 고리는 각각 치환되지 않거나 치환된 카바조일기(카바조일기(carbazoyl group), 아크리딜기(acridly group) 및/또는 페녹사지닐기(phenoxazinyl group) 등의 모이어티를 포함할 수 있으며, 전자주개와 전자받개는 1~2개의 방향족 고리로 이루어진 연결기(linker)를 통하여 연결될 수 있다. For example, the condensed heteroaromatic rings on both sides, which function as electron donors, each have an unsubstituted or substituted carbazoyl group (carbazoyl group, acridly group, and/or phenoxazinyl group). ), etc., and the electron donor and electron acceptor may be connected through a linker consisting of 1 to 2 aromatic rings.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 전술한 유기 화합물이 유기발광층에 적용된 유기 발광다이오드와, 유기발광장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides an organic light emitting diode and an organic light emitting device in which the above-described organic compound is applied to the organic light emitting layer.

예를 들어, 상기 유기 화합물은 발광물질층에 적용될 수 있다. For example, the organic compound may be applied to the light emitting material layer.

하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명의 유기 화합물은 발광물질층의 도펀트로 사용될 수 있다.In one exemplary embodiment, the organic compounds of the present invention can be used as dopants in a light emitting material layer.

본 발명에 따른 유기 화합물은 전자주개(electron donor)로 작용할 수 있도록 1~2개의 질소 원자를 포함하는 축합 헤테로 고리 모이어티가 양 측에 각각 위치하고, 축합 헤테로 고리 모이어티 사이에 전자받개(electron acceptor)로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티가 방향족 고리를 통하여 연결된 유기 화합물을 제안한다. The organic compound according to the present invention has condensed heterocyclic moieties containing 1 to 2 nitrogen atoms located on both sides to act as electron donors, and an electron acceptor between the condensed heterocyclic moieties. ) proposes an organic compound in which at least two arylene group moieties substituted with cyano groups are linked through an aromatic ring.

3개 이상의 방향족 고리로 이루어지는 양 측면의 축합 헤테로 고리 모이어티가 전자주개로 기능하고, 적어도 2개의 시아노기로 치환된 중앙의 헤테로 아릴렌기 모이어티가 전자받개로 이용된다. 전자주개를 구성하는 양 측면의 축합 헤테로 고리 모이어티와, 전자받개로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 중앙의 헤테로 아릴렌기 모이어티 사이의 입체장애가 커지면서, 전자주개와 전자받개 사이의 이면각이 증가한다. 전자주개로 기능하는 양 측 축합 헤테로 고리 모이어티와, 전자받개로 기능하는 중앙 아릴렌기 모이어티 사이의 공액 구조(conjugate structure)의 형성이 제한되면서, 유기 화합물의 최고준위점유분자궤도(HOMO) 에너지 상태와 최저준위비점유분자궤도(LUMO) 에너지 상태로 쉽게 분리되면서 발광 효율이 향상될 수 있다. Condensed heterocyclic moieties on both sides consisting of three or more aromatic rings function as electron donors, and the central heteroarylene group moiety substituted with at least two cyano groups is used as an electron acceptor. As the steric hindrance between the condensed heterocyclic moieties on both sides constituting the electron donor and the central heteroarylene group moiety substituted with at least two cyano groups that function as electron acceptors increases, the dihedral angle between the electron donor and electron acceptor increases. This increases. As the formation of a conjugate structure between the two-sided condensed heterocyclic moiety, which functions as an electron donor, and the central arylene group moiety, which functions as an electron acceptor, is limited, the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy of organic compounds is reduced. Light emission efficiency can be improved by easily separating the state and the lowest level unoccupied molecular orbital (LUMO) energy state.

또한, 전자주개로 기능하는 축합 헤테로 고리 모이어티에서 전자받개로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티로 쌍극자(dipole)가 형성되어, 분자 내부의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 증가하면서 발광 효율이 더욱 향상될 수 있다. In addition, a dipole is formed from the condensed heterocyclic moiety, which functions as an electron donor, to an arylene group moiety substituted with at least two cyano groups, which functions as an electron acceptor, thereby increasing the dipole moment inside the molecule. While doing so, the luminous efficiency can be further improved.

또한, 전자주개로 기능하는 양 측의 축합 헤테로 고리 모이어티는 1~2개의 방향족 고리로 이루어지는 연결기를 통하여 중앙에 위치한 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티와 연결된다. 전자주개와 전자받개 사이의 거리가 증가하기 때문에, HOMO와 LUMO 간 중첩이 감소하게 되므로, 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위의 차이(ΔEST)를 줄일 수 있다. 연결기를 통한 입체장애에 의하여 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함하는 유기발광층으로부터 발광되는 빛의 적색 천이(red shift) 문제를 최소화할 수 있다. In addition, the condensed heterocyclic moieties on both sides, which function as electron donors, are connected to the arylene group moiety substituted with at least two cyano groups located in the center through a linking group consisting of 1 to 2 aromatic rings. As the distance between the electron donor and the electron acceptor increases, the overlap between HOMO and LUMO decreases, thereby reducing the difference between the triplet energy level and the singlet energy level ( ΔEST ). The red shift problem of light emitted from the organic light-emitting layer containing the organic compound according to the present invention can be minimized by steric hindrance through the linking group.

더욱이, 전자주개로 기능하는 축합 헤테로 고리 모이어티는 견고한 구조를 형성할 수 있기 때문에, 분자의 3차원 입체구조(conformation)가 크게 제한된다. 본 발명에 따른 유기 화합물이 발광할 때 분자의 3차원 입체구조의 변경에 따른 에너지 손실이 없으며, 발광 스펙트럼을 특정 범위로 제한할 수 있기 때문에 고색순도를 구현할 수 있다.Moreover, because the condensed heterocyclic moiety, which functions as an electron donor, can form a rigid structure, the three-dimensional conformation of the molecule is greatly limited. When the organic compound according to the present invention emits light, there is no energy loss due to changes in the three-dimensional structure of the molecule, and since the emission spectrum can be limited to a specific range, high color purity can be achieved.

따라서 본 발명의 유기 화합물을 유기발광다이오드를 구성하는 유기발광층, 예를 들어 발광물질층의 도펀트로 사용하여, 발광 소자의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 낮은 전압에서도 구동이 가능하므로, 발광 소자를 구동할 때 요구되는 높은 전압에서 발생하는 열로 인하여 발광 소자를 구성하는 소재가 열화되지 않기 때문에, 발광 소자를 구동할 때 부하를 감소시켜 소자의 수명이 증가한다. Therefore, the organic compound of the present invention can be used as a dopant for an organic light-emitting layer constituting an organic light-emitting diode, for example, a light-emitting material layer, to lower the driving voltage of the light-emitting device and improve luminous efficiency. Because it can be driven at low voltages, the materials that make up the light-emitting device do not deteriorate due to the heat generated at the high voltage required when driving the light-emitting device, thus reducing the load when driving the light-emitting device and increasing the lifespan of the device. do.

결국, 본 발명에 따른 유기 화합물을 적용하여, 발광 효율 및 소자 수명 특성이 개선되며, 녹색으로 발광할 수 있는 유기발광다이오드와, 유기발광다이오드 표시장치 및 조명 장치 등의 유기발광장치를 구현할 수 있다.Ultimately, by applying the organic compound according to the present invention, luminous efficiency and device lifespan characteristics are improved, and organic light-emitting devices such as organic light-emitting diodes that can emit green light and organic light-emitting diode displays and lighting devices can be implemented. .

도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 지연 형광 물질로 사용되었을 때의 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 유기 화합물이 유기발광층에 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 지연 형광 물질로 사용되었을 때의 호스트로 사용되는 물질과의 에너지 준위를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 유기 화합물이 유기발광층에 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 유기 화합물이 유기발광층에 적용된 유기발광다이오드를 가지는 유기발광장치의 일례로서 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
1 is a schematic diagram illustrating a light emission mechanism when an organic compound according to an exemplary embodiment of the present invention is used as a delayed fluorescent material.
Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing an organic light-emitting diode in which an organic compound is applied to the organic light-emitting layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining the energy level of an organic compound with a material used as a host when used as a delayed fluorescent material according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing an organic light-emitting diode in which an organic compound is applied to the organic light-emitting layer according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting diode display device as an example of an organic light emitting device having an organic light emitting diode in which an organic compound is applied to an organic light emitting layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

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

[유기 화합물][Organic Compound]

본 발명에 따른 유기 화합물은 견고한 화학 구조를 가지는 축합 고리를 가지며 전자주개(electron donor)로 기능하는 양측의 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 축합 헤테로 방향족 모이어티에 적절한 방향족 연결기(또는 링커)를 통하여 연결되어, 전자받개(electron acceptor)로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 중앙의 아릴렌기 모이어티를 포함한다. 본 발명에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. The organic compound according to the present invention has a condensed ring with a strong chemical structure and is connected to the condensed heteroaromatic moiety on both sides, which functions as an electron donor, through an appropriate aromatic linker (or linker) to the condensed heteroaromatic moiety. , and contains a central arylene moiety substituted with at least two cyano groups that function as electron acceptors. The organic compound according to the present invention may be represented by the following formula (1).

화학식 1Formula 1

(화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 1개 또는 2개의 질소 원자를 포함하며, 3개 내지 5개의 고리로 이루어지는 치환되지 않거나 치환된 C10~C30 축합 헤테로 방향족 치환기임; R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 시아노기, 3개 내지 5개의 축합 고리로 이루어지는 치환되지 않거나 치환된 C10~C30 축합 호모 방향족 치환기, 또는 1개 또는 2개의 질소 원자를 포함하며 3개 내지 5개의 고리로 이루어지는 치환되지 않거나 치환된 C10~C30 축합 헤테로 방향족 치환기임; Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 아릴알킬기, C4~C30 헤테로 아릴알킬기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 및 C4~C30 헤테로 아릴아민기로 구성되는 군에서 선택됨; Ar3, L1 및 L2는 각각 독립적으로 C5~C30 호모 아릴렌기, C4~C30 헤테로 아릴렌기, C5~C30 호모 아릴알킬렌기, C4~C30 헤테로 아릴알킬렌기, C5~C30 호모 아릴옥실렌기 및 C4~C30 헤테로 아릴옥실렌기로 구성되는 군에서 선택됨; a와 b는 각각 독립적으로 0 또는 1임)(In Formula 1, R 1 to R 4 each independently contain 1 or 2 nitrogen atoms and are an unsubstituted or substituted C 10 to C 30 condensed heteroaromatic substituent consisting of 3 to 5 rings; R 5 to R 8 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, cyano group, an unsubstituted or substituted C 10 to C 30 condensed homo-aromatic substituent consisting of 3 to 5 condensed rings, or 1 or 2 nitrogen atoms. and is an unsubstituted or substituted C 10 to C 30 condensed heteroaromatic substituent consisting of 3 to 5 rings; Ar 1 and Ar 2 are each independently a C 5 to C 30 homoaryl group, C 4 to C 30 Hetero aryl group, C 5 ~ C 30 homo arylalkyl group, C 4 ~ C 30 hetero arylalkyl group, C 5 ~ C 30 homo aryloxyl group, C 4 ~ C 30 hetero aryloxyl group, C 5 ~ C 30 homo arylamine group and C 4 ~ C 30 heteroarylamine group; Ar 3 , L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of C 5 ~ C 30 homo arylene group, C 4 ~ C 30 hetero arylene group, C 5 ~ C 30 homo arylalkylene group, C 4 ~ C 30 hetero aryl alkylene group, C 5 ~ C 30 homo aryloxylene group, and C 4 ~ C 30 hetero aryloxylene group; a and b are each independent is 0 or 1)

본 명세서에서 '치환되지 않은' 또는 '치환되지 않거나'란, 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소, 중수소 및 삼중수소가 포함된다. In this specification, 'unsubstituted' or 'unsubstituted' means that the 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 할로겐 원자, 시아노기 및/또는 니트로기로 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐 원자, 시아노기 및/또는 니트로기로 치환된 C1~C20 알콕시기, 할로겐 원자, 시아노기, -CF3와 같은 알킬할라이드기, 치환되지 않거나 할로겐 원자, 시아노기 및/또는 니트로기로 각각 치환된 하이드록시기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, C1~C10 알킬치환 아민기, C5~C30 아릴치환 아민기, C4~C30 헤테로아릴치환 아민기, 니트로기, 하이드라질기(hydrazyl group), 술폰산기, C1~C20 알킬 실릴기, C1~C20 알콕시 실릴기, C3~C30 사이클로알킬 실릴기, C5~C30 아릴 실릴기, C4~C30 헤테로아릴 실릴기, C5~C30 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 아랄킬기, C4~C30 헤테로 아랄킬기, C5~C30 호모 아랄콕시기 또는 C4~C30 헤테로 아랄콕시기 등을 들 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the substituent in 'substituted' is, for example, a C 1 to C 20 alkyl group that is unsubstituted or substituted with a halogen atom, cyano group and/or nitro group, unsubstituted or substituted with a halogen atom, cyano group and/or nitro group. C 1 ~ C 20 alkoxy group, halogen atom, cyano group, alkyl halide group such as -CF 3 , hydroxy group, carboxyl group, carbonyl group, amine group unsubstituted or substituted with halogen atom, cyano group and/or nitro group, respectively. , C 1 ~ C 10 alkyl substituted amine group, C 5 ~ C 30 aryl substituted amine group, C 4 ~ C 30 heteroaryl substituted amine group, nitro group, hydrazyl group, sulfonic acid group, C 1 ~ C 20 alkyl silyl group, C 1 ~ C 20 alkoxy silyl group, C 3 ~ C 30 cycloalkyl silyl group, C 5 ~ C 30 aryl silyl group, C 4 ~ C 30 heteroaryl silyl group, C 5 ~ C 30 aryl group , C 4 to C 30 heteroaryl group, C 5 to C 30 homo aralkyl group, C 4 to C 30 hetero aralkyl group, C 5 to C 30 homo aralkoxy group or C 4 to C 30 hetero aralkoxy group, etc. However, the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서 '헤테로 방향족 고리', '헤테로 사이클로알킬렌기', '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴알킬기', '헤테로 아릴옥실기', '헤테로 아릴 아민기' '헤테로 아릴렌기', '헤테로 아릴알킬렌기', '헤테로 아릴옥실렌기' 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, 'hetero aromatic ring', 'hetero cycloalkylene group', 'hetero aryl group', 'hetero arylalkyl group', 'hetero aryloxyl group', 'hetero aryl amine group', 'hetero arylene group', 'hetero aryl group' The term 'hetero' used in 'alkylene group', 'hetero aryloxylene group', etc. means that at least one carbon atom, for example, 1 to 5 carbon atoms constituting these aromatic or alicyclic rings, is N, O , S, and combinations thereof.

하나의 예시적인 실시형태에서, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물 분자의 양 측에 위치하는 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 1~2개의 질소 원자, 바람직하게는 1개의 질소 원자를 포함하며 3개 내지 5개의 방향족 고리, 바람직하게는 3개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 헤테로 방향족 고리를 구성한다. 예를 들어, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 1~2개의 질소 원자를 포함하는 C10~C30 축합 헤테로 아릴기, C10~C30 축합 헤테로 아릴알킬기, C10~C30 축합 헤테로 아릴옥실기 또는 C10~C30 축합 헤테로 아릴아민기일 수 있으며, 바람직하게는 C10~C30 축합 헤테로 아릴기이다. In one exemplary embodiment, R 1 to R 4 located on both sides of the organic compound molecule represented by Formula 1 each independently contain 1 to 2 nitrogen atoms, preferably 1 nitrogen atom, and 3 It constitutes a condensed heteroaromatic ring consisting of from 5 aromatic rings, preferably 3 aromatic rings. For example, R 1 to R 4 are each independently a C 10 to C 30 fused heteroaryl group, a C 10 to C 30 fused heteroarylalkyl group, or a C 10 to C 30 fused heteroaryl group containing 1 to 2 nitrogen atoms. It may be an oxyl group or a C 10 to C 30 condensed heteroarylamine group, and is preferably a C 10 to C 30 condensed heteroaryl group.

일례로, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 카바조일(carbazoyl) 모이어티, 아크리디닐(acridinyl) 모이어티, 아크리도닐(acridonyl) 모이어티 및/또는 페녹사지닐(phenoxazinyl) 모이어티를 구성할 수 있다. 구체적으로, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 카바조일기, 벤조카바조일기, 디벤조카바조일기, 인데노카바조일기, 아크리디닐기, 벤조아크리디닐기, 디벤조아크리디닐기, 인데노아크리닐기, 아크리도닐기, 벤조아크리도닐기, 디벤조아크리도닐기, 인데노아크리도닐기, 페녹사지닐기, 벤조페녹사지닐기, 디벤조페녹사지닐기 및/또는 인데노페녹사지닐기를 구성할 수 있다. 바람직하게는 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 카바조일 모이어티를 가질 수 있다. For example, R 1 to R 4 are each independently an unsubstituted or substituted carbazoyl moiety, an acridinyl moiety, an acridonyl moiety, and/or a phenoxazinyl moiety. ) can form a moiety. Specifically, R 1 to R 4 are each independently unsubstituted or substituted carbazoyl group, benzocarbazoyl group, dibenzocarbazoyl group, indenocarbazoyl group, acridinyl group, benzoacridinyl group, dibenzoacridi. Nyl group, indenoacridonyl group, acridonyl group, benzoacridonyl group, dibenzoacridonyl group, indenoacridonyl group, phenoxazinyl group, benzophenoxazinyl group, dibenzophenoxazinyl group and/or indenope Noksajinil group can be formed. Preferably, R 1 to R 4 may each independently have a carbazoyl moiety.

하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 화학식 1에서 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 C5~C30 호모 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기일 수 있다. 일례로, Ar1 및 Ar2는 각각 분자의 양측에 위치하면서 전자주개(electron donor)로 기능하는 R1 내지 R4와, 분자의 중앙에 위치하면서 전자받개(electron acceptor)로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 고리(Ar3) 사이를 매개하는 연결기로 기능할 수 있다. According to one exemplary embodiment, in Formula 1, Ar 1 and Ar 2 may each independently be a C 5 to C 30 homo aryl group or a C 4 to C 30 hetero aryl group. For example, Ar 1 and Ar 2 are R 1 to R 4 , which are located on both sides of the molecule and function as electron donors, and at least two are located at the center of the molecule and function as electron acceptors. It can function as a linking group that mediates between arylene rings (Ar 3 ) substituted with cyano groups.

일례로, 화학식 1에서 Ar1 및 Ar2는 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. For example, in Formula 1, Ar1 and Ar2 are each independently unsubstituted or substituted phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, tetraphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, indenyl group, phenalenyl group, phenanthrenyl group, and azure group. Uncondensed or fused homo-aromatic rings, such as a nyl group, pyrenyl group, fluorenyl group, tetracenyl group, indacenyl group or spiro fluorenyl group, and/or pyrrolyl group, pyridinyl group, pyrimidinyl group , pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, tetrazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, dibenzocarbazolyl group, indolocarbazolyl group, Indenocarbazolyl group, benzofuranocarbazolyl group, benzothienocarbazolyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, cynolinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group , quinoxalinyl group, cynolinyl group, quinazolinyl group, benzoquinolinyl group, benzoisoquinolinyl group, benzoquinazolinyl group, benzoquinoxalinyl group, acridinyl group, phenanthrolinyl group, furanyl group, pyranyl group, oxa Zinyl group, oxazolyl group, oxadiazolyl group, triazolyl group, dioxynyl group, benzofuranyl group, dibenzofuranyl group, thiopyranyl group, thiazinyl group, thiophenyl group or N-substituted spiro fluorenyl It may be an uncondensed or fused heteroaromatic ring such as a group.

예를 들어, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2는 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 또는 스파이로플루오레닐기와 같은 호모 아릴기 및/또는 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.For example, in Formula 1 Ar 1 and/or Ar 2 is each independently a homoaryl group such as a phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, fluorenyl group, or spirofluorenyl group, and/or a benzothiophenyl group, a dibenzothiophenyl group, or a benzothiophenyl group. Furanyl group, dibenzofuranyl group, pyrrolyl group, pyridinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, tetrazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, indolyl group, carbazolyl group , benzocarbazolyl group, dibenzocarbazolyl group, indolocarbazolyl group, indenocarbazolyl group, benzofuranocarbazolyl group, benzothienocarbazolyl group, 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 or benzoquinoxali It may be a heteroaryl group such as a nyl group.

이때, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2를 구성하는 방향족 고리의 개수가 많아지면, 전체 유기 화합물에서 공액화(conjugated) 구조가 지나치게 길어져서, 유기 화합물의 밴드갭이 지나치게 줄어들 수 있다. 따라서 바람직하게는 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2를 각각 구성하는 방향족 고리의 개수는 1 내지 2개, 더욱 바람직하게는 1개이다. 또한, 전하의 주입 및 이동 특성과 관련하여, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2는 각각 5-원자 고리(5-membered ring) 내지 7-원자 고리(7-membered ring)일 수 있으며, 특히 6-원자 고리(6-membered ring)인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 화학식 1에서 Ar1 및/또는 Ar2는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 피롤기, 이미다졸기, 피라졸기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퓨라닐기 또는 티오페닐기일 수 있다.At this time, if the number of aromatic rings constituting Ar 1 and/or Ar 2 in Formula 1 increases, the conjugated structure in the entire organic compound may become too long, and the band gap of the organic compound may be excessively reduced. Therefore, the number of aromatic rings constituting each of Ar 1 and/or Ar 2 in Formula 1 is preferably 1 to 2, more preferably 1. In addition, with regard to the injection and transfer characteristics of charges, Ar 1 and/or Ar 2 in Formula 1 may each be a 5-membered ring to a 7-membered ring, especially It may be preferred that it is a 6-membered ring. For example, in Formula 1, Ar 1 and/or Ar 2 are each independently substituted or unsubstituted phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, biphenyl group, pyrrole group, imidazole group, pyrazole group, pyridinyl group, pyrazinyl group. group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, furanyl group, or thiophenyl group.

한편, 하나의 비-제한적인 실시형태에서, 화학식 1에서 또 하나의 연결기(링커)일 수 있는 Ar3은 실질적으로 전자받개로 기능하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 방향족 아릴렌기 일 수 있다. 이때, Ar1 내지 Ar3은 각각 전자받개인 축합 헤테로 방향족 고리(R1 내지 R4)와, 전자주개인 적어도 2개의 시아노기를 매개하는 연결기일 수 있다. 이때, 방향족 아릴렌기를 구성하는 Ar3은 또 다른 방향족 연결기(L1, L2)를 통하여 수소, 중수소, 삼중수소, 또 다른 시아노기 또는 또 다른 축합 방향족 고리일 수 있는 R5 내지 R8과 연결될 수 있다. Meanwhile, in one non-limiting embodiment, Ar 3 , which may be another linking group (linker) in Formula 1, may be an aromatic arylene group substituted with at least two cyano groups that substantially function as electron acceptors. At this time, Ar 1 to Ar 3 may each be a linking group that mediates a condensed heteroaromatic ring (R 1 to R 4 ) as an electron acceptor and at least two cyano groups as an electron donor. At this time, Ar 3 constituting the aromatic arylene group is connected to R 5 to R 8 , which may be hydrogen, deuterium, tritium, another cyano group, or another condensed aromatic ring, through another aromatic linking group (L 1 , L 2 ). can be connected

한편, R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 시아노기, 3개 내지 5개의 축합 고리로 이루어지는 치환되지 않거나 치환된 C10~C30 축합 호모 아릴기, 또는 1개 또는 2개의 질소 원자를 포함하며 3개 내지 5개의 고리로 이루어지는 C10~C30 축합 헤테로 방향족 고리일 수 있다. 일례로, a와 b가 0인 경우, R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소 또는 시아노기일 수 있으며, a와 b가 1인 경우, R5 내지 R8은 각각 독립적으로 3개 내지 5개의 축합 고리로 이루어지는 치환되지 않거나 치환된 C10~C30 축합 호모 아릴기, 또는 1개 또는 2개의 질소 원자를 포함하며 3개 내지 5개의 고리로 이루어지는 C10~C30 축합 헤테로 방향족 고리일 수 있다. Meanwhile, R 5 to R 8 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, cyano group, an unsubstituted or substituted C 10 to C 30 condensed homoaryl group consisting of 3 to 5 condensed rings, or 1 or 2 It may be a C 10 to C 30 condensed heteroaromatic ring containing two nitrogen atoms and consisting of 3 to 5 rings. For example, when a and b are 0, R 5 to R 8 may each independently be hydrogen, deuterium, tritium, or cyano group, and when a and b are 1, R 5 to R 8 may each independently be hydrogen, deuterium, tritium, or cyano group. An unsubstituted or substituted C 10 to C 30 fused homo aryl group consisting of 3 to 5 condensed rings, or a C 10 to C 30 fused hetero aryl group containing 1 or 2 nitrogen atoms and consisting of 3 to 5 rings. It may be an aromatic ring.

이때, 화학식 1에서 R5 내지 R8가 축합 방향족 고리로 이루어지는 경우, R5 내지 R8은 3개 내지 5개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 호모 아릴기(예: 안트라세닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 인다세닐기 등) 또는 1개 또는 2개의 질소 원자를 포함하는 3개 내지 5개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 헤테로 아릴기(예: 카바조일 모이어티, 아크리딜 모이어티, 아크리돌 모이어티 또는 페녹사질 모이어티를 포함)일 수 있다. At this time, in Formula 1, when R 5 to R 8 are made of a condensed aromatic ring, R 5 to R 8 are a condensed homoaryl group made of 3 to 5 aromatic rings (e.g., anthracenyl group, phenalenyl group, phenanthre group) Nyl group, pyrenyl group, fluorenyl group, indacenyl group, etc.) or a fused heteroaryl group consisting of 3 to 5 aromatic rings containing 1 or 2 nitrogen atoms (e.g., carbazoyl moiety, acridyl group) moiety, an acridol moiety, or a phenoxazyl moiety).

전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티 사이를 매개하는 Ar3, L1 및/또는 L2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 방향족 연결기일 수 있다. 예를 들어, Ar3, L1 및/또는 L2가 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 호모 아릴렌기인 경우, Ar3, L1 및/또는 L2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 페닐렌기(phenylene), 바이페닐렌기(biphenylene), 터페닐렌기(terphenylene), 테트라페닐렌기(tetraphenylene), 인데닐렌기(indenylene), 나프틸렌기(naphthylene), 아줄레닐렌기(azulenylene), 인다세닐렌기(indacenylene), 아세나프틸렌기(acenaphthylene), 플루오레닐렌기(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌기, 페날레닐렌기(phenalenylene), 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 안트라세닐렌기(anthracenylene), 플루오란트레닐렌기(fluoranthrenylene), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐렌기(pyrenylene), 크라이세닐렌기(chrysenylene), 나프타세닐렌기(naphthacenylene), 피세닐렌기(picenylene), 페릴레닐렌기(perylenylene), 펜타페닐렌기(pentaphenylene) 및 헥사세닐렌기(hexacenylene)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Ar 3 , L 1 and/or L 2 that mediate between the electron donor moiety and the electron acceptor moiety may each independently be an unsubstituted or substituted aromatic linking group. For example, when Ar 3 , L 1 and/or L 2 are unsubstituted or substituted C 5 to C 30 homo arylene groups, Ar 3 , L 1 and/or L 2 are each independently unsubstituted or substituted Phenylene, biphenylene, terphenylene, tetraphenylene, indenylene, naphthylene, azulenylene, inda Indacenylene, acenaphthylene, fluorenylene, spiro-fluorenylene, phenalenylene, phenanthrenylene, anthracenylene ), fluoranthrenylene, triphenylenylene, pyrenylene, chrysenylene, naphthacenylene, picenylene, perylenyl It may be selected from the group consisting of perylenylene, pentaphenylene, and hexacenylene.

다른 선택적인 실시형태에서, Ar3, L1 및/또는 L2가 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴렌기인 경우, Ar3, L1 및/또는 L2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 피롤릴렌기(pyrrolylene), 이미다졸일렌기(imidazolylene), 피라졸일렌기(pyrazolylene), 피리디닐렌기(pyridinylene), 피라지닐렌기(pyrazinylene), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 이소인돌일렌기(isoindolylene), 인돌일렌기(indolylene), 인다졸일렌기(indazolylene), 푸리닐렌기(purinylene), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 이소퀴놀리닐렌기(isoquinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기, 벤조이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴나졸리닐렌기, 벤조퀴녹살리닐렌기, 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 아크리디닐렌기(acridinylene), 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 페나지닐렌기(phenazinylene), 벤즈옥사졸일렌기(benzoxazolylene), 벤즈이미다졸일렌기(benzimidazolylene), 퓨라닐렌기(furanylene), 벤조퓨라닐렌기(benzofuranylene), 티오페닐렌기(thiophenylene), 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 티아졸일렌기(thiazolylene), 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 옥사졸일렌기(oxazolylene), 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 트리아지닐렌기(triazinylene), 벤조퓨라닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기(dibenzofuranylene), 벤조퓨로디벤조퓨라닐렌기, 벤조티에노벤조퓨라닐렌기, 벤조티에노디벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 벤조티에토벤조티오페닐렌기, 벤조티에노디벤조티오페닐렌기, 카바졸일렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 인돌로카바졸일렌기, 인데노카바졸일렌기, 벤조퓨로카바졸일렌기, 벤조티에노카바졸일렌기, 이미다조피리미디닐렌기(imidazopyrimidinylene) 및 이미다조피리디닐렌기(imidazopyridinylene)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In another alternative embodiment, when Ar 3 , L 1 and/or L 2 are unsubstituted or substituted C 4 ˜C 30 hetero arylene groups, Ar 3 , L 1 and/or L 2 are each independently unsubstituted. Or substituted pyrrolylene, imidazolylene, pyrazolylene, pyridinylene, pyrazinylene, pyrimidinylene, pyridazinyl Pyridazinylene, isoindolylene, indolylene, indazolylene, purinylene, quinolinylene, isoquinolinylene , benzoquinolinylene, phthalazinylene, naphthyridinylene, quinoxalinylene, quinazolinylene, benzoquinolinylene, benzoiso Quinolinylene group, benzoquinazolinylene group, benzoquinoxalinylene group, cinnolinylene group, phenanthridinylene group, acridinylene group, phenanthrolinylene group, phena phenazinylene, benzoxazolylene, benzimidazolylene, furanylene, benzofuranylene, thiophenylene, benzothiophenylene ( benzothiophenylene, thiazolylene, isothiazolylene, benzothiazolylene, isoxazolylene, oxazolylene, triazonylene, tetrazolylene, oxa Oxadiazolylene group, triazinylene group, benzofuranylene group, dibenzofuranylene group, benzofurodibenzofuranylene group, benzothienobenzofuranylene group, benzothienodibenzofuranyl Len group, benzothiophenylene group, dibenzothiophenylene group, benzothiethobenzothiophenylene group, benzothienodibenzothiophenylene group, carbazyolylene group, benzocarbazolylene group, dibenzocarbazolylene group, indolocarba Can be selected from the group consisting of zolylene group, indenocarbazolylene group, benzofurocarbazolylene group, benzothienocarbazolylene group, imidazopyrimidinylene group, and imidazopyridinylene group. there is.

하나의 예시적인 실시형태에서, Ar3, L1 및/또는 L2를 각각 구성하는 방향족 고리의 개수가 많아지면, 전체 유기 화합물에서 공액화(conjugated) 구조가 지나치게 길어져서, 유기 화합물의 밴드갭이 지나치게 줄어들 수 있다. 따라서 바람직하게는 Ar3, L1 및/또는 L2를 각각 구성하는 방향족 고리의 개수는 1 내지 2개, 더욱 바람직하게는 1개이다. 또한 전하의 주입 및 이동 특성과 관련해서, Ar3, L1 및/또는 L2는 각각 5-원자 고리(5-membered ring) 내지 7-원자 고리(7-membered ring)일 수 있으며, 특히 6-원자 고리(6-membered ring)인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, Ar3, L1 및/또는 L2는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 페닐렌기, 바이페닐렌기, 피롤릴렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퓨라닐렌기 또는 티오페닐렌기일 수 있다.In one exemplary embodiment, when the number of aromatic rings constituting each of Ar 3 , L 1 and/or L 2 increases, the conjugated structure in the entire organic compound becomes excessively long, thereby reducing the band gap of the organic compound. This may be reduced too much. Therefore, the number of aromatic rings constituting each of Ar 3 , L 1 and/or L 2 is preferably 1 to 2, more preferably 1. Also, with regard to the injection and transfer characteristics of charges, Ar 3 , L 1 and/or L 2 may each be a 5-membered ring to a 7-membered ring, especially 6-membered ring. -It may be preferable that it is a 6-membered ring. For example, Ar 3 , L 1 and/or L 2 are each independently unsubstituted or substituted phenylene group, biphenylene group, pyrrolylene group, imidazolylene group, pyrazonylene group, pyridinylene group, pyrazinylene group. , it may be a pyrimidinylene group, a pyridazinylene group, a furanylene group, or a thiophenylene group.

화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 전자주개(electron donor)로 기능할 수 있으며, 견고한 구조를 가지는 양측의 축합 헤테로 방향족 모이어티(R1 내지 R4)를 가지며, 적절한 연결기(Ar1 내지 Ar3)를 통하여 전자받개(electron acceptor)로 기능할 수 있는 적어도 2개의 시아노기가 연결된다. 적어도 3개의 방향족 고리로 이루어지는 축합 헤테로 방향족 모이어티의 입체장애(steric hindrance)가 크기 때문에, 분자의 양측에 위치하는 축합 헤테로 방향족 모이어티와 화학 결합을 형성하여 합성되는 본 발명의 유기 화합물의 3차원 입체구조(conformation)가 제한된다. 이에 따라 본 발명에 따른 유기 화합물은 견고한(rigid) 구조를 가지게 되어 열 안정성이 향상된다. 화학식 1로 표시되는 유기 화합물이 발광할 때 분자의 3차원 입체구조의 변경에 따른 에너지 손실이 없으며, 발광 스펙트럼을 특정 범위로 제한할 수 있기 때문에 양호한 색순도를 구현할 수 있다. The organic compound represented by Formula 1 can function as an electron donor, has condensed heteroaromatic moieties (R 1 to R 4 ) on both sides with a rigid structure, and has an appropriate linking group (Ar 1 to Ar 3 ). At least two cyano groups that can function as electron acceptors are connected through. Since the steric hindrance of the condensed heteroaromatic moiety consisting of at least three aromatic rings is large, the three-dimensional organic compound of the present invention is synthesized by forming a chemical bond with the condensed heteroaromatic moiety located on both sides of the molecule. Conformation is limited. Accordingly, the organic compound according to the present invention has a rigid structure, thereby improving thermal stability. When the organic compound represented by Formula 1 emits light, there is no energy loss due to changes in the three-dimensional structure of the molecule, and good color purity can be achieved because the emission spectrum can be limited to a specific range.

특히, 본 발명에 따른 유기 화합물을 사용하여 저-전압 구동이 가능하여 소비 전력을 줄일 수 있으며, 발광 효율이 개선된 발광다이오드를 구현할 수 있다. 일례로, 본 발명에 따른 유기 화합물은 유기발광다이오드를 구성하는 유기발광층의 도펀트(dopant)로 사용될 수 있으며, 특히 이른바 지연 형광(delayed florescence) 특성을 가지게 되는데, 이에 대해서 설명한다.In particular, by using the organic compound according to the present invention, low-voltage driving is possible, power consumption can be reduced, and a light emitting diode with improved luminous efficiency can be implemented. For example, the organic compound according to the present invention can be used as a dopant for the organic light-emitting layer constituting the organic light-emitting diode, and in particular has so-called delayed fluorescence characteristics, which will be described.

도 1은 본 발명에 따른 유기 화합물이 지연 형광 화합물로서 사용되었을 때의 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다. 지연 형광은 열-활성지연형광(thermally activated delayed fluorescence; TADF)와 전계-활성지연형광(field activated delayed fluorescence; FADF)로 구분될 수 있는데, 열 또는 전계에 의하여 삼중항 여기자가 활성화되어, 종래 형광 물질에서의 최대 발광 효율을 뛰어넘는 이른바 초-형광을 구현할 수 있다. Figure 1 is a schematic diagram for explaining the light emission mechanism when the organic compound according to the present invention is used as a delayed fluorescent compound. Delayed fluorescence can be divided into thermally activated delayed fluorescence (TADF) and field activated delayed fluorescence (FADF). Triplet excitons are activated by heat or an electric field, resulting in conventional fluorescence. So-called super-fluorescence, which exceeds the maximum luminous efficiency of the material, can be achieved.

즉, 지연 형광 화합물은 소자를 구동할 때 발생하는 열이나 전계에 의하여 삼중항 여기자가 활성화되어 삼중항 여기자도 발광에 관여한다. 일반적으로 지연 형광 화합물은 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티를 모두 가지고 있어서 분자내전하이동(intramolecular charge transfer, ICT) 상태로의 변환이 가능하다. ICT가 가능한 지연 형광 화합물을 도펀트로 이용하면, 지연 형광 화합물에서 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 여기자와 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 여기자가 중간 상태인 ICT 상태로 이동하고, 바닥 상태(ground state, S0)로 전이된다(S1 →ICT←T1). 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 여기자와 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 여기자가 모두 발광에 참여하기 때문에 내부양자효율이 향상되고, 이에 따라 발광 효율이 향상된다. That is, in delayed fluorescent compounds, triplet excitons are activated by heat or electric fields generated when driving the device, and the triplet excitons also participate in light emission. In general, delayed fluorescent compounds have both an electron donor moiety and an electron acceptor moiety, so they can be converted to an intramolecular charge transfer (ICT) state. When a delayed fluorescent compound capable of ICT is used as a dopant, an exciton having a singlet energy level (S 1 ) and an exciton having a triplet energy level (T 1 ) in the delayed fluorescent compound move to the ICT state, which is an intermediate state, and the bottom It transitions to the ground state (S 0 ) (S 1 → ICT ← T 1 ). Since both excitons with a singlet energy level (S 1 ) and excitons with a triplet energy level (T 1 ) participate in light emission, internal quantum efficiency is improved, and thus luminous efficiency is improved.

종래의 형광 물질은 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO)와 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO)가 분자 전체에 퍼져있기 때문에, 단일항 상태와 삼중항 상태 사이의 상호 전환이 불가능하다(선택 규칙, selection rule). 하지만, ICT 상태를 가지는 화합물은 HOMO와 LUMO의 궤도 겹침이 적기 때문에, HOMO 상태의 궤도와 LUMO 상태의 궤도 사이의 상호작용이 작다. 따라서 전자의 스핀 상태 변화가 다른 전자에 영향을 미치지 않게 되고, 선택 규칙을 따르지 않는 새로운 전하 이동 밴드(charge transfer band, CT band)가 형성된다. Conventional fluorescent materials have the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) and the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) spread throughout the molecule, so they exist between the singlet state and the triplet state. Mutual conversion is not possible (selection rule). However, in compounds having an ICT state, the orbitals of HOMO and LUMO overlap less, so the interaction between the orbitals of the HOMO state and the orbitals of the LUMO state is small. Therefore, changes in the spin state of an electron do not affect other electrons, and a new charge transfer band (CT band) that does not follow the selection rule is formed.

즉, 지연 형광 화합물에서 전자받개 모이어티와 전자주개 모이어티가 분자 내에서 이격되어 있기 때문에, 분자 내 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 큰 분극 상태로 존재하게 된다. 쌍극자 모멘트가 분극된 상태에서 HOMO와 LUMO 상태의 궤도 간의 상호작용이 작아지고, 삼중항 상태와 단일항 상태에서 중간 상태(ICT)로 전이가 가능해진다. 이에 따라, 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 여기자는 물론이고 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 여기자가 발광에 참여한다. 즉, 발광 소자가 구동되면, 열이나 전계에 의하여 25%의 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 여기자와 75%의 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 여기자가 중간 상태(ICT)로 전이되고, 다시 바닥 상태(S0)로 떨어지면서 발광이 일어나기 때문에, 내부양자효율은 이론적으로 100%가 된다. That is, because the electron acceptor moiety and the electron donor moiety in the delayed fluorescent compound are spaced apart within the molecule, the dipole moment within the molecule exists in a polarized state with a large polarization state. When the dipole moment is polarized, the interaction between the orbitals of the HOMO and LUMO states becomes small, and transition from the triplet state and singlet state to the intermediate state (ICT) becomes possible. Accordingly, excitons having a singlet energy level (S 1 ) as well as excitons having a triplet energy level (T 1 ) participate in light emission. That is, when the light-emitting device is driven, the exciton with 25% of the singlet energy level (S 1 ) and the exciton with 75% of the triplet energy level (T 1 ) transition to the intermediate state (ICT) by heat or electric field. Since light emission occurs as it falls back to the ground state (S 0 ), the internal quantum efficiency theoretically becomes 100%.

지연 형광을 구현하기 위한 도펀트는 다음과 같은 특징을 가질 필요가 있다. 도펀트는 한 분자 내에 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티를 동시에 가지고 있어 ICT 상태를 구현할 수 있어야 한다. 도펀트는 통상 ICT 상태의 착물(ICT 착물) 형태를 가지는데, 한 분재 내에 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티를 동시에 가지고 있어서 분자 내에서 전자 이동이 쉽게 일어난다. 즉, ICT 착물은 특정 조건에서 전자주개 모이어티에서 하나의 전자가 전자받개 부분으로 이동하여 분자 내에서 전하의 분리가 일어난다. A dopant to implement delayed fluorescence needs to have the following characteristics. The dopant must have both an electron donor moiety and an electron acceptor moiety in one molecule, so it must be able to implement the ICT state. Dopant usually takes the form of a complex in the ICT state (ICT complex), and has both an electron donor moiety and an electron acceptor moiety in one bonsai, so electron transfer easily occurs within the molecule. In other words, in the ICT complex, under certain conditions, one electron moves from the electron donor moiety to the electron acceptor portion, causing separation of charges within the molecule.

또한, 삼중항 상태와 단일항 상태에서 모두 에너지 전이가 일어나기 위해서는, 지연 형광을 구현하기 위한 도펀트는 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이(ΔEST)가 0.3 eV 이하, 예를 들어 0.05 내지 0.3 eV이어야 한다. 이 경우 단일항 상태와 삼중항 상태의 에너지 차이가 작은 재료는 단일항 상태에서 삼중항 상태로 에너지가 전이되는 계간전이(Inter System Crossing; ISC)가 일어나면서 형광을 나타낼 뿐만 아니라, 상온 수준의 열 에너지 또는 전계에 의하여 삼중항 상태에서 에너지가 보다 높은 단일항 상태로 역 계간전이(Reverse Inter System Crossing; RISC)되고 이 단일항 상태가 바닥 상태로 전이되면서 지연 형광을 나타낸다. 지연 형광의 경우 이론적으로 최대 100%의 효율을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 중금속을 포함하는 인광 재료와 동등한 내부 양자 효율을 구현할 수 있다. In addition, in order for energy transfer to occur in both the triplet state and the singlet state, the dopant for implementing delayed fluorescence must have a difference (ΔE ST ) of 0.3 between the singlet energy level (S 1 ) and the triplet energy level (T 1 ). It should be below eV, for example between 0.05 and 0.3 eV. In this case, materials with a small energy difference between the singlet state and the triplet state not only exhibit fluorescence when an intersystem crossing (ISC) occurs, in which energy is transferred from the singlet state to the triplet state, but also exhibit heat at room temperature. Reverse Inter System Crossing (RISC) occurs from the triplet state to a higher energy singlet state due to energy or an electric field, and as this singlet state transitions to the ground state, delayed fluorescence appears. In the case of delayed fluorescence, an efficiency of up to 100% can be theoretically achieved, making it possible to achieve internal quantum efficiency equivalent to that of conventional phosphorescent materials containing heavy metals.

지연 형광이 가능한 ICT 착물은 외부 환경에 의해 형성 되는데, 이는 다양한 용매를 이용한 용액 상태의 흡수 파장과 발광 파장을 비교해 봄으로써 쉽게 확인할 수 있는데, 이는 하기 식 (2)로 표시될 수 있다. ICT complexes capable of delayed fluorescence are formed by the external environment, and this can be easily confirmed by comparing the absorption and emission wavelengths of solutions in various solvents, which can be expressed in the following equation (2).

위의 식에서 △ν는 stock shift 값이고, νabs와 νfl 은 각각 최대 흡수 파장과 최대 발광 파장의 파수 (wave number) 이다. 또한 h는 플랭크 상수 (Plank’s constant), c 는 빛의 속도(velocity of light), a는 onsager cavity radius이며, △μ는 여기 상태(excited state)의 쌍극자 모멘트(dipole moment)와 바닥 상태(ground state)의 쌍극자 모멘트의 차이(△μ = μe - μg)를 나타낸다. △f는 용매의 방향성 편극도(orientational polarizability)를 나타내는 값으로 아래의 식 (3)과 같이 용매의 유전 상수(dielectric constant, ε)와 굴절률 (refractive index, n)로 표현된다. In the above equation, △ν is the stock shift value, and ν abs and ν fl are the wave numbers of the maximum absorption wavelength and maximum emission wavelength, respectively. In addition, h is Plank's constant, c is the velocity of light, a is the onsager cavity radius, and △μ is the dipole moment of the excited state and the ground state. ) represents the difference in dipole moment (△μ = μ e - μ g ). △f is a value representing the orientational polarizability of the solvent and is expressed by the dielectric constant (ε) and refractive index (n) of the solvent as shown in equation (3) below.

이때, ICT 착물의 형성 여부는 다양한 용매를 이용한 용액 상태의 흡수 파장과 발광 파장을 비교해 봄으로써 확인할 수 있다. 이는 여기되었을 때의 분극화 정도(즉, 쌍극자 모멘트의 크기)가 주변의 극성에 의해 결정되기 때문이다. 구체적으로, 혼합 용매의 방향성 편극도인 Δf는 각각 순수한 용매의 방향성 편극도 값들을 몰분율의 비율로 계산하여 사용할 수 있으며, ICT 착물의 형성 유무는 위의 식 (Lippert-Mataga equation)을 이용하여 Δf와 Δν를 그렸을 때(ploting) 선형 관계가 나타나는지를 확인함으로써 판단할 수 있다. 즉, 용매의 방향성 편극도에 따라 ICT 착물의 안정화가 일어나는데, 안정화 정도에 따라 발광 파장이 장파장으로 이동한다. 따라서, ICT 착물이 형성되면 Δf와 Δν가 선형 그래프를 이루게 되고, 역으로 Δf와 Δν가 선형 그래프를 이루면, 그 발광 재료는 ICT 착물임을 알 수 있다.At this time, the formation of the ICT complex can be confirmed by comparing the absorption wavelength and emission wavelength in the solution state using various solvents. This is because the degree of polarization (i.e., the size of the dipole moment) when excited is determined by the polarity of the surroundings. Specifically, Δf, which is the directional polarizability of the mixed solvent, can be used by calculating the directional polarizability values of each pure solvent as a ratio of the mole fraction, and the presence or absence of ICT complex formation can be calculated as Δf using the above equation (Lippert-Mataga equation). This can be determined by checking whether a linear relationship appears when plotting and Δν. In other words, stabilization of the ICT complex occurs depending on the directional polarization of the solvent, and the emission wavelength shifts to a longer wavelength depending on the degree of stabilization. Therefore, when the ICT complex is formed, Δf and Δν form a linear graph, and conversely, when Δf and Δν form a linear graph, it can be seen that the light-emitting material is an ICT complex.

화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 전자주개로 기능하는 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개로 기능하는 적어도 2개의 시아노기를 가지는 중앙의 아릴렌기 모이어티가 1개의 분자 내에 공존하기 때문에, 지연 형광 특성을 보일 수 있다. 특히, 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티 사이의 입체장애가 크기 때문에, 공액 구조의 형성이 제한되고, HOMO와 LUMO 상태로 쉽게 분리된다. 분자의 양측에 위치하는 축합 헤테로 방향족 모이어티와 적어도 2개의 시아노기로 치환된 중앙의 아릴렌기 모이어티에 쌍극자가 형성되면서 분자 내부의 쌍극자 모멘트가 증가하여, 발광 효율이 향상된다. 전자주개와 전자받개가 분자 내에 공존하여, 분자의 HOMO와 LUMO의 중첩이 감소한다. The organic compound represented by Formula 1 has delayed fluorescence characteristics because a condensed heteroaromatic moiety that functions as an electron donor and a central arylene group moiety with at least two cyano groups that function as electron acceptors coexist in one molecule. can be shown. In particular, because the steric hindrance between the condensed heteroaromatic moiety and the arylene group moiety substituted with at least two cyano groups is large, the formation of a conjugated structure is limited and is easily separated into HOMO and LUMO states. As dipoles are formed in the condensed heteroaromatic moieties located on both sides of the molecule and the central arylene moiety substituted with at least two cyano groups, the dipole moment inside the molecule increases, thereby improving luminous efficiency. As the electron donor and electron acceptor coexist within the molecule, the overlap between the HOMO and LUMO of the molecule is reduced.

또한, 전자주개와 전자받개는 적절한 연결기(Ar1 내지 Ar3)를 통하여 연결되어 있기 때문에, 분자에서 HOMO와 LUMO의 중첩이 더욱 감소하므로, 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위의 에너지 준위의 차이(ΔEST)를 줄일 수 있다. 특히, 양측에 각각 견고한 구조를 가지는 축합 헤테로 방향족 모이어티를 가지고 있기 때문에, 중앙의 전자받개를 구성하는 아릴렌기 모이어티와, 양측의 전자주개를 구성하는 축합 헤테로 방향족 모이어티의 사이의 입체구조가 제한된다. 발광할 때 에너지 손실이 없으며 양호한 녹색 발광을 구현할 수 있다. In addition, since the electron donor and electron acceptor are connected through an appropriate linking group (Ar 1 to Ar 3 ), the overlap between HOMO and LUMO in the molecule is further reduced, so the difference in energy levels between the triplet energy level and the singlet energy level ( ΔEST ) can be reduced. In particular, since each side has a condensed heteroaromatic moiety with a strong structure, the three-dimensional structure between the arylene group moiety constituting the central electron acceptor and the condensed heteroaromatic moiety constituting the electron donors on both sides is limited. There is no energy loss when emitting light, and good green light emission can be achieved.

특히, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용할 때, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물의 삼중항 에너지 준위는 종래의 인광 재료의 삼중항 에너지보다 낮으며 에너지 밴드갭은 종래의 인광 재료보다 좁다. 따라서, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물과 함께 사용하는 유기 호스트는 종래의 인광 재료를 사용할 때만큼 높은 삼중항 에너지 준위를 가질 필요가 없으며, 밴드갭도 넓을 필요가 없다. 따라서 종래 인광 재료를 적용할 때 한계로 작용하였던 삼중항 에너지가 높은 유기 화합물을 호스트로 사용할 필요가 없으며, 에너지 밴드갭이 넓은 인광 호스트를 반드시 사용하지 않아도 된다. 에너지 밴드갭이 넓은 호스트를 사용함으로 인하여 전하의 주입 및 수송이 지연되고, 이에 따라 발광다이오드의 구동 전압이 상승하고, 소비 전력이 증가하며, 소자의 수명 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. In particular, when using the organic compound represented by Formula 1 as a dopant of the light-emitting material layer, the triplet energy level of the organic compound represented by Formula 1 is lower than the triplet energy of the conventional phosphorescent material, and the energy band gap is lower than that of the conventional phosphorescent material. Narrower than the material. Therefore, the organic host used with the organic compound represented by Formula 1 does not need to have a triplet energy level as high as when using a conventional phosphorescent material, and the band gap does not need to be wide. Therefore, there is no need to use an organic compound with high triplet energy, which was a limitation when applying conventional phosphorescent materials, as a host, and it is not necessary to use a phosphorescent host with a wide energy band gap. Using a host with a wide energy band gap can prevent charge injection and transport from being delayed, thereby increasing the driving voltage of the light emitting diode, increasing power consumption, and deteriorating the lifespan characteristics of the device.

하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 포함한다. In one exemplary embodiment, the organic compound according to the present invention includes an organic compound represented by Formula 2 below:

화학식 2Formula 2

(화학식 2에서, R11 내지 R14는 각각 독립적으로 카바조일기, 벤조카바조일기, 디벤조카바조일기 및 인데노카바조일기로 구성되는 군에서 선택됨; R15 및 R16는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 시아노기, 카바조일기, 벤조카바조일기, 디벤조카바조일기 및 인데노카바조일기로 구성되는 군에서 선택됨; L3는 페닐렌기임; a와 b는 화학식 1에서 정의된 것과 동일함)(In Formula 2, R 11 to R 14 are each independently selected from the group consisting of a carbazoyl group, benzocarbazoyl group, dibenzocarbazoyl group, and indenocarbazoyl group; R 15 and R 16 are each independently selected from the group consisting of hydrogen , deuterium, tritium, cyano group, carbazoyl group, benzocarbazoyl group, dibenzocarbazoyl group and indenocarbazoyl group; L 3 is a phenylene group; a and b are defined in Formula 1 same as what was done)

보다, 구체적으로, 본 발명에 따른 유기 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 어느 하나의 화합물일 수 있다. More specifically, the organic compound according to the present invention may be any one compound represented by the following formula (3).

화학식 3Formula 3

화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 양측에 각각 전자주개로 기능하며, 견고한 구조를 가지는 2개의 카바조일기 모이어티로 이루어지는 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개로 기능하는 중앙의 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티가 적절한 공액 구조를 가지는 방향족 연결기를 통하여 연결된다. 전자주개인 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개인 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티가 1분자 내에 존재하여 쌍극자 모멘트가 증가하고 HOMO와 LUMO가 쉽게 분리되어 쌍극자 모멘트가 증가할 수 있는 구조를 가진다. 따라서, 화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 지연형광 재료로 응용될 수 있으며, 화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 사용하여 유기발광다이오드의 발광 효율을 향상시키고 색순도가 개선할 수 있다. 또한, 화학식 2 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 유기발광다이오드에 적용하여, 유기발광다이오드의 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 줄일 수 있으며, 발광층을 구성하는 유기 재료에 전기적인 스트레스를 감소시켜 소자의 수명 특성을 개선할 수 있다. The organic compounds represented by Formulas 2 to 3 have a condensed heteroaromatic moiety consisting of two carbazoyl moieties with a rigid structure that function as electron donors on both sides, and at least two central moieties that function as electron acceptors. The arylene group moiety substituted with a cyano group is connected through an aromatic linkage group having an appropriate conjugate structure. A condensed heteroaromatic moiety, which is an electron donor, and an arylene group substituted with at least two cyano groups, which are electron acceptors, exist in one molecule, increasing the dipole moment, and HOMO and LUMO can be easily separated, increasing the dipole moment. It has a structure. Therefore, organic compounds represented by Formulas 2 to 3 can be applied as delayed fluorescent materials, and the luminous efficiency of organic light-emitting diodes can be improved and color purity can be improved by using organic compounds represented by Formulas 2 to 3. . In addition, by applying organic compounds represented by Formulas 2 to 3 to organic light-emitting diodes, power consumption can be reduced by lowering the driving voltage of the organic light-emitting diode, and electrical stress on the organic materials constituting the light-emitting layer is reduced, thereby improving the device's Lifespan characteristics can be improved.

[유기발광다이오드 및 유기발광장치][Organic light emitting diode and organic light emitting device]

전술한 바와 같이, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 유기발광다이오드를 구성하는 유기발광층에 적용하여, 특히 고순도의 발광 컬러를 얻을 수 있고, 구동 전압을 낮추어 소비 전력을 감소시킬 수 있으며, 소자 수명 특성이 개선된 발광 소자를 구현할 수 있다. 이에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 유기 화합물이 유기발광층에 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다. As described above, by applying the organic compounds represented by Formulas 1 to 3 to the organic light-emitting layer constituting the organic light-emitting diode, particularly high-purity light-emitting colors can be obtained, and power consumption can be reduced by lowering the driving voltage, A light emitting device with improved device lifespan characteristics can be implemented. This will be explained. Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing an organic light-emitting diode in which an organic compound is applied to the organic light-emitting layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(100)는 서로 마주하는 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 위치하는 유기발광층(130)을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 유기발광층(130)은 제 1 전극(110)으로부터 순차적으로 적층되는 정공주입층(hole injection layer, HIL, 140), 정공수송층(hole transfer layer, HTL, 150), 발광물질층(emissitve material layer, EML, 160), 전자수송층(electron transfer layer, ETL, 170) 및 전자주입층(electron injection layer, EIL, 180)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the organic light emitting diode 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first electrode 110 and a second electrode 120 facing each other, and the first and second electrodes 110. , 120) and an organic light-emitting layer 130 located between them. In an exemplary embodiment, the organic light-emitting layer 130 includes a hole injection layer (HIL, 140), a hole transfer layer (HTL, 150), and a light-emitting material sequentially stacked from the first electrode 110. It includes an emissive material layer (EML, 160), an electron transfer layer (ETL, 170), and an electron injection layer (EIL, 180).

제 1 전극(110)은 발광물질층(160)에 정공을 공급하는 양극(anode)일 수 있다. 제 1 전극(110)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 형성되는 것이 바람직하다. 예시적인 실시형태에서, 제 1 전극(110)은 인듐-주석-산화물 (indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 주석산화물(SnO), 아연산화물(ZnO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)으로 이루어질 수 있다. The first electrode 110 may be an anode that supplies holes to the light emitting material layer 160. The first electrode 110 is preferably made of a conductive material with a relatively high work function, for example, transparent conductive oxide (TCO). In an exemplary embodiment, the first electrode 110 is made of indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), or indium-tin-zinc-oxide. (indium-tin-zinc oxide; ITZO), tin oxide (SnO), zinc oxide (ZnO), indium-copper-oxide (indium-copper-oxide; ICO), and aluminum:zinc oxide (Al:ZnO; AZO). It can be done.

제 2 전극(120)은 발광물질층(160)에 전자를 공급하는 음극(cathode)일 수 있다. 제 2 전극(120)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금이나 조합과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다. The second electrode 120 may be a cathode that supplies electrons to the light emitting material layer 160. The second electrode 120 is made of a conductive material with a relatively small work function value, for example, aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), silver (Ag), or an alloy or combination thereof with reflective properties. It can be made of good materials.

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-메틸페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine; NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-1-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 1T-NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-2-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 2T-NATA), 프탈로시아닌구리(Copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9일-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; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile, Dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 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) 및/또는 N-(바이페닐-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) 등으로 이루어지는 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 유기발광다이오드(100)의 특성에 따라 정공주입층(140)은 생략될 수 있다. The hole injection layer 140 is located 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 made of 4,4',4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine (4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine; NATA), 4 ,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine (4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N -phenyl-amino)triphenylamine; 1T-NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalen-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(4,4',4"- Tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 2T-NATA), Copper phthalocyanine (CuPc), Tris(4-carbazoyl-9yl-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; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11 -Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile, Dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10 ,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene (1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), poly (3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate (PEDOT/PSS) and/or 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 the like. Depending on the characteristics of the organic light emitting diode 100, the hole injection layer 140 may be omitted.

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), NPB, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘](Poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]; Poly-TPD), 폴리[(9,9-디옥닐플루오레닐-2,7-디일)-co-(4,4'-(N-(4-sec-부틸페닐)디페닐아민))](Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))], TFB), 디-[4-(N,N-디-p-톨릴-아미노)페닐]사이클로헥산(Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane; TAPC), 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-(바이페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)바이페닐)-4-아민(N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine) 등으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. The hole transport layer 150 is located 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, 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), NPB, 4,4'-bis(N-carbazolyl)- 1,1'-biphenyl (4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'- Bis(phenyl)-benzidine](Poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]; Poly-TPD), Poly[(9,9-dionylflu orenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))](Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl )-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))], TFB), di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)phenyl]cyclohexane (Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane; TAPC), 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-carbazole-3 -yl)phenyl)biphenyl)-4-amine (N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine), etc. It may be made of a compound selected from the group consisting of, but the present invention is not limited thereto.

발광물질층(160)은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 일례로, 발광물질층(160)은 호스트에 도펀트가 약 1 내지 50 중량% 첨가될 수 있으며, 녹색을 발광할 수 있다. The light emitting material layer 160 may be formed by doping a host with a dopant. For example, the light emitting material layer 160 may have about 1 to 50% by weight of dopant added to the host and may emit green light.

하나의 예시적인 실시형태에서, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 발광물질층(160)의 도펀트로 사용될 수 있다. 한편, 발광물질층(160)에 사용되는 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물인 도펀트는 지연 형광 특성을 가지는 도펀트일 수 있다. In one exemplary embodiment, organic compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 may be used as a dopant of the light emitting material layer 160. Meanwhile, the dopant, which is an organic compound represented by Formula 1 to Formula 3, used in the light-emitting material layer 160 may be a dopant with delayed fluorescence characteristics.

전술한 바와 같이, 지연 형광 특성을 가지는 화합물은 열이나 전계에 의해 활성화되어 ICT 착물 형태와 같은 중간 에너지 상태를 갖는다. 단일항 에너지 준위를 가지는 여기자와 삼중항 에너지 준위를 가지는 여기자가 모두 발광에 관여하기 때문에 유기발광다이오드(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, compounds with delayed fluorescence properties are activated by heat or an electric field and have an intermediate energy state such as the ICT complex form. Since both excitons having a singlet energy level and excitons having a triplet energy level are involved in light emission, the light emission efficiency of the organic light emitting diode 100 can be improved.

화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물의 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이(ΔEST)가 0.3 eV 이하, 예를 들어 0.05 내지 0.3 eV일 수 있다. 지연 형광 도펀트로 사용될 수 있는 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물의 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이(ΔEST)가 0.3 eV 이하인 경우, 이들 에너지 준위에서 각각 중간 에너지 상태로 전이되고, 최종적으로 바닥 상태로 떨어지면서 도펀트의 양자 효율이 향상될 수 있다. 즉, ΔEST가 작을수록 발광 효율이 증가할 수 있으며, 도펀트의 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이가 0.3 eV 이하인 경우, 열이나 전계에 의하여 단일항 상태 여기자와 삼중항 상태 여기자가 중간 상태인 ICT 착물 상태로 전이될 수 있다(ΔEST≤0.3).The difference (ΔE ST ) between the singlet energy level (S 1 ) and the triplet energy level (T 1 ) of the organic compounds represented by Formulas 1 to 3 may be 0.3 eV or less, for example, 0.05 to 0.3 eV. If the difference (ΔE ST ) between the singlet energy level (S 1 ) and the triplet energy level (T 1 ) of the organic compound represented by Formula 1 to Formula 3 that can be used as a delayed fluorescent dopant is 0.3 eV or less, these energy levels The quantum efficiency of the dopant can be improved by transitioning to an intermediate energy state and finally falling to the ground state. In other words, the smaller ΔE ST is, the higher the luminous efficiency can be. If the difference between the singlet energy level (S 1 ) and the triplet energy level (T 1 ) of the dopant is 0.3 eV or less, the singlet state is reduced by heat or electric field. The exciton and triplet state exciton can transition to the intermediate state, the ICT complex state (ΔE ST ≤0.3).

한편, 지연 형광을 구현하기 위해서 발광물질층(160)에 포함되는 호스트는 도펀트에서의 삼중항 상태의 여기자가 소광(비발광 소멸, quenching)되지 않고 발광에 관여할 수 있도록 유도할 수 있어야 한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물을 호스트로 사용하였을 때, 지연 형광 화합물과의 에너지 준위를 설명하기 위한 모식도이다. Meanwhile, in order to implement delayed fluorescence, the host included in the light-emitting material layer 160 must be able to induce excitons in the triplet state in the dopant to participate in light emission without being quenched. Figure 3 is a schematic diagram for explaining the energy level of the delayed fluorescent compound when an organic compound according to an exemplary embodiment of the present invention is used as a host.

도 3에 도시한 바와 같이, 지연 형광을 구현하기 위한 호스트는 도펀트와의 에너지 준위가 적절히 조절되어야 한다. 먼저, 호스트의 삼중항 에너지 준위(T1 H) 및 단일항 에너지 준위(S1 H)는 각각 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1 D) 및 단일항 에너지 준위(S1 D)보다 높아야 한다. 특히, 호스트의 삼중항 에너지 준위(T1H)가 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1 D)보다 충분히 높지 않은 경우에는, 도펀트의 삼중항 상태 여기자가 호스트의 삼중항 에너지 준위(T1 H)로 넘어가게 되고, 비-발광으로 소멸되기 때문에, 도펀트의 삼중항 상태 엑시톤이 발광이 기여하지 못하게 된다. As shown in FIG. 3, the energy level of the host to implement delayed fluorescence must be appropriately adjusted with the dopant. First, the triplet energy level (T 1 H ) and singlet energy level (S 1 H ) of the host must be higher than the triplet energy level (T 1 D ) and singlet energy level (S 1 D ) of the dopant, respectively. In particular, if the triplet energy level of the host (T 1H ) is not sufficiently higher than the triplet energy level of the dopant (T 1 D ), the triplet state exciton of the dopant is transferred to the triplet energy level of the host (T 1 H ). Because it passes over and annihilates as non-luminescence, the triplet state exciton of the dopant does not contribute to the emission.

또한, 호스트와 도펀트의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위를 적절하게 조정할 필요가 있다. 일례로, 호스트의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOH)와 도펀트의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOD)의 차이(|HOMOH-HOMOD|) 또는 호스트의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOH)와 도펀트의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOD)의 차이(|LUMOH-LUMOD|)는 0.5 eV 이하, 예를 들어, 0.1 내지 0.5 eV 이하인 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 호스트에서 도펀트로의 전하 이동 효율이 향상되어, 최종적으로 발광 효율을 향상시킬 수 있다.Additionally, it is necessary to appropriately adjust the HOMO energy level and LUMO energy level of the host and dopant. For example, the difference between the highest occupied molecular orbital energy level of the host (HOMO H ) and the highest occupied molecular orbital energy level of the dopant (HOMO D ) (|HOMO H -HOMO D |) or the lowest unoccupied molecular orbital of the host. The difference between the energy level (LUMO H ) and the lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO D ) of the dopant (|LUMO H -LUMO D |) may preferably be 0.5 eV or less, for example, 0.1 to 0.5 eV or less. there is. Accordingly, the efficiency of charge transfer from the host to the dopant is improved, ultimately improving luminous efficiency.

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(160)의 호스트는 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴(9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile; mCP-CN), CBP, 3,3'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; mCBP), 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene; MCP), (옥시비스(2,1-페닐렌))비스(디페닐포스핀옥사이드)(Oxybis(2,1-phenylene))bis(diphenylphosphine oxide; DPEPO), 2T-NATA, TCTA, 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠(1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene; TmPyPB), 2,6-디(9H-카바졸-9-일)피리딘(2,6-Di(9H-carbazol-9-yl)pyridine; PYD-2Cz), 3', 5'-디(카바졸-9-일)-[1,1'-바이페닐]-3,5-디카보니트릴(3',5'-Di(carbazol-9-yl)-[1,1'-bipheyl]-3,5-dicarbonitrile; DCzTPA), 4'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile(4'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; pCzB-2CN), 3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3,5-디카보니트릴(3'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; mCzB-2CN), 9-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸(9-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole), 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸(9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole) 및/또는 4-(3-트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜(4-(3-(triphenylene-2-yl)-phenyl)dibenzo[b,d]thiophene) 등을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In one exemplary embodiment, the host of emissive material layer 160 is 9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile (9-(3- (9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile; mCP-CN), CBP, 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl (3, 3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; mCBP), 1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene; MCP ), (Oxybis(2,1-phenylene))bis(diphenylphosphine oxide; DPEPO), 2T-NATA, TCTA, 1,3, 5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene (1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene; TmPyPB), 2,6-di( 9H-carbazol-9-yl)pyridine (2,6-Di(9H-carbazol-9-yl)pyridine; PYD-2Cz), 3', 5'-di(carbazol-9-yl)-[1 ,1'-bipheyl]-3,5-dicarbonitrile (3',5'-Di(carbazol-9-yl)-[1,1'-bipheyl]-3,5-dicarbonitrile; DCzTPA), 4 '-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile(4'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; pCzB-2CN), 3'-(9H- Carbazol-9-yl) biphenyl-3,5-dicarbonitrile (3'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; mCzB-2CN), 9-(4-(9H -Carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole (9-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole), 9 -(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole (9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9 '-bicarbazole) and/or 4-(3-triphenylene-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophene (4-(3-(triphenylene-2-yl)-phenyl)dibenzo[b ,d]thiophene), etc., but the present invention is not limited thereto.

다시 도 2 로 돌아가면, 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. Returning to FIG. 2 , 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 forming 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. 일례로, 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), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene; TPBi), 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), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; NBphen), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline; BCP), 3-(4-바이페닐)-4-페닐-5-터르-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; TAZ), 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; NTAZ), 1,3,5-트리(p-피리드-3-일-페닐)벤젠(1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene; TpPyPB), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)1,3,5-트리아진(2,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine; TmPPPyTz), 폴리[(9,9-비스(3'-((N,N-디메틸)-N-에틸암모늄)-프로필)-2,7-플루오렌)-알트-2,7-(9,9-디옥틸플루오렌)](Poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]; PFNBr) 및/또는 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline; TPQ) 등으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In one exemplary embodiment, the electron transport layer 170 is composed of oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole, benzothiazole, and benzimidazole. , it may be a derivative of triazine, etc. For example, the electron transport layer 170 is made of tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq 3 ), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-tertiary-butylphenyl) )-1,3,4-oxadiazole (2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), spiro-PBD, lithium quinolate ( lithium quinolate; Liq), 1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene; TPBi), 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), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 2,9-bis( Naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (2,9-Bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; NBphen), 2, 9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline; BCP), 3-(4-biphenyl)-4 -Phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole (3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; TAZ), 4- (Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole (4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4- triazole; NTAZ), 1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene (1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene; TpPyPB), 2 ,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine (2,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl) )biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine; TmPPPyTz), poly[(9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9, 9-dioctylfluorene)](Poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7- (9,9-dioctylfluorene)]; PFNBr) and/or tris(phenylquinoxaline; TPQ), etc., but the present invention is not limited thereto.

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(lithium quinolate), 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 located between the second electrode 120 and the electron transport layer 170, and the lifespan of the device can 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, and BaF 2 and/or Liq (lithium quinolate), lithium benzoate, and sodium. Organometallic materials such as sodium stearate may be used, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드(100)는 유기발광층(130)을 구성하는 발광물질층(160)에 지연 형광 특성을 가지는 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물인 도펀트를 가지고 있다. 단일항 에너지 상태 및 삼중항 에너지 상태의 여기자가 모두 발광에 관여하기 때문에, 발광 효율이 향상된다. The organic light-emitting diode 100 according to an exemplary embodiment of the present invention has a dopant, which is an organic compound represented by Formula 1 to Formula 3 and has delayed fluorescence properties, in the light-emitting material layer 160 constituting the organic light-emitting layer 130. there is. Since excitons in both singlet energy state and triplet energy state are involved in light emission, light emission efficiency is improved.

화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티가 공존하기 때문에, 쌍극자 모멘트가 증가하고, HOHO와 LUMO가 쉽게 분리되며, 쌍극자 모멘트가 증가할 수 있는 구조를 가지기 때문에, 지연 형광 특성을 가진다. 또한, 양측에 견고한 구조를 가지는 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 중앙의 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티 사이의 입체 구조가 크게 제한되어 발광할 때 에너지 손실을 줄이면서 양호한 녹색 발광을 구현할 수 있다. Organic compounds represented by Formulas 1 to 3 coexist with an electron donor moiety and an electron acceptor moiety, so the dipole moment increases, HOHO and LUMO are easily separated, and the dipole moment has a structure that can increase. , has delayed fluorescence characteristics. In addition, the three-dimensional structure between the condensed heteroaromatic moiety, which has a rigid structure on both sides, and the arylene group moiety substituted with at least two cyano groups in the center is greatly restricted, making it possible to achieve good green light emission while reducing energy loss during light emission. You can.

또한, 종래의 중금속을 포함하는 인광 재료를 사용하는 경우와 비교할 때, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물과 함께 발광물질층(EML, 160)에 포함되는 유기 호스트는 높은 삼중항 에너지 준위를 가지지 않아도 되며, 밴드갭도 넓을 필요가 없다. 따라서, 에너지 밴드갭이 넓은 유기 호스트를 사용함으로 인하여 야기되는 문제점, 즉, 전하의 주입 및 수송이 지연되고, 이에 따라 발광다이오드(100)의 구동 전압이 상승하고 소비 전력이 증가하며, 소자의 수명 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. In addition, compared to the case of using a conventional phosphorescent material containing a heavy metal, the organic host included in the light-emitting material layer (EML, 160) together with the organic compounds represented by Formulas 1 to 3 have a high triplet energy level. There is no need to have it, and the band gap does not need to be wide. Therefore, the problems caused by using an organic host with a wide energy band gap, that is, the injection and transport of charges are delayed, and as a result, the driving voltage of the light emitting diode 100 increases, power consumption increases, and the lifespan of the device is shortened. Deterioration of characteristics can be prevented.

한편, 본 발명에 따른 유기발광다이오드는 1개 이상의 엑시톤 차단층을 더욱 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 인광 화합물이 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 서로 마주하는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 220) 사이에 위치하는 유기발광층(230)을 포함한다. Meanwhile, the organic light emitting diode according to the present invention may further include one or more exciton blocking layers. Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing an organic light-emitting diode to which a phosphorescent compound is applied according to a second exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the organic light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention includes a first electrode 210 and a second electrode 220 facing each other, and a first and second electrode 210. , 220) and an organic light-emitting layer 230 located between them.

예시적인 실시형태에서, 유기발광층(230)은 제 1 전극(210)으로부터 순차적으로 적층되는 정공주입층(240), 정공수송층(250), 발광물질층(260), 전자수송층(270) 및 전자주입층(280)을 포함한다. 또한, 유기발광층(230)은 정공수송층(250)과 발광물질층(260) 사이에 위치하는 제 1 엑시톤 차단층인 전자차단층(electron blocking layer, EBL, 255) 및/또는 발광물질층(260)과 전자수송층(270) 사이에 위치하는 제 2 엑시톤 차단층인 정공차단층(hole blocking layer, HBL, 265)을 더욱 포함한다. In an exemplary embodiment, the organic light emitting layer 230 includes a hole injection layer 240, a hole transport layer 250, a light emitting material layer 260, an electron transport layer 270, and an electron layer sequentially stacked from the first electrode 210. Includes an injection layer 280. In addition, the organic light-emitting layer 230 includes an electron blocking layer (EBL) 255 and/or a first exciton blocking layer located between the hole transport layer 250 and the light-emitting material layer 260. ) and a hole blocking layer (HBL, 265), which is a second exciton blocking layer, located between the electron transport layer 270.

전술한 바와 같이, 제 1 전극(210)은 양극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질인 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO 및 AZO 등으로 이루어질 수 있다. 제 2 전극(220)은 음극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 적은 도전성 물질인 Al, Mg, Ca, Ag 또는 이들의 합금이나 조합으로 이루어질 수 있다. As described above, the first electrode 210 may be an anode and may be made of conductive materials with relatively high work function values, such as ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO, and AZO. The second electrode 220 may be a cathode and may be made of Al, Mg, Ca, Ag, or an alloy or combination thereof, which are conductive materials with a relatively low work function value.

정공주입층(240)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(22) 사이에 위치한다. 정공주입층(240)은 MTDATA, NATA, 1T-NATA, 2T-NATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HAT-CN, TDAPB, PEDOT/PSS 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등으로 이루어지는 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. The hole injection layer 240 is located between the first electrode 210 and the hole transport layer 22. The hole injection layer 240 is MTDATA, NATA, 1T-NATA, 2T-NATA, CuPc, TCTA, NPB (NPD), HAT-CN, TDAPB, PEDOT/PSS and/or N-(biphenyl-4-yl) -9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine.

정공수송층(250)은 제 1 전극(210)과 발광물질층(260) 사이에 발광물질층(260)에 인접하여 위치한다. 정공수송층(250)은 TPD, NPD(NPB), CBP, Poly-TPD, TFB, TAPC, 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-아민 등의 방향족 아민 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. The hole transport layer 250 is located between the first electrode 210 and the light emitting material layer 260 and adjacent to the light emitting material layer 260. The hole transport layer 250 includes TPD, NPD (NPB), CBP, Poly-TPD, TFB, TAPC, 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-carbazole-3 It may be composed of a compound selected from the group including aromatic amine compounds such as -yl)phenyl)biphenyl)-4-amine.

발광물질층(260)은 호스트에 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. 일례로, 발광물질층(260)은 호스트에 도펀트가 약 1 내지 50 중량% 첨가될 수 있으며, 녹색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물이 발광물질층(260)의 도펀트로 사용되고, mCP-CN, CBP, mCBP, MCP, DPEPO, 2T-NATA, TCTA, TmPyPB, PYD-2Cz, DCzTPA, pCzB-2CN, mCzB-2CN, 9-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸, 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸 및/또는 4-(3-트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜 등의 화합물이 발광물질층(260)의 호스트로 사용될 수 있다. The light emitting material layer 260 may be formed by doping a host with a dopant. For example, the light emitting material layer 260 may have about 1 to 50% by weight of dopant added to the host and may emit green light. For example, organic compounds represented by Formulas 1 to 3 are used as dopants of the light emitting material layer 260, and include mCP-CN, CBP, mCBP, MCP, DPEPO, 2T-NATA, TCTA, TmPyPB, PYD-2Cz, DCzTPA, pCzB-2CN, mCzB-2CN, 9-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole, 9-(3-(9H-carbazole- Compounds such as 9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole and/or 4-(3-triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophene are luminescent substances. May be used as a host for layer 260.

전자수송층(270)은 발광물질층(260)과 전자주입층(280) 사이에 위치한다. 일례로, 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, BAlq, Bphen, NBphen, BCP, TAZ, NTAZ, TpPyPB, TmPPPyTz, PFNBr 및/또는 TPQ 등으로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The electron transport layer 270 is located between the light emitting material layer 260 and the electron injection layer 280. For example, the electron transport layer 270 is made of oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole, benzothiazole, benzimidazole, triazine, etc. It may be a derivative. For example, the electron transport layer 270 may be made of Alq 3 , PBD, Spiro-PBD, Liq, BAlq, Bphen, NBphen, BCP, TAZ, NTAZ, TpPyPB, TmPPPyTz, PFNBr and/or TPQ, etc. The invention is not limited to this.

전자주입층(280)은 제 2 전극(220)과 전자수송층(270) 사이에 위치한다. 전자주입층(280)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, 리튬 벤조에이트, 소듐 스테아레이트 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The electron injection layer 280 is located between the second electrode 220 and the electron transport layer 270. The material of the electron injection layer 280 may be an alkali halide-based material such as LiF, CsF, NaF, or BaF 2 and/or an organic metal-based material such as Liq, lithium benzoate, or sodium stearate, but the present invention does not apply to this. It is not limited.

한편, 정공이 발광물질층(260)을 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 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 발광물질층(260)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치한다. Meanwhile, when holes move from the light emitting material layer 260 to the second electrode 220 or electrons pass through the light emitting material layer 260 to the first electrode 210, the lifespan and efficiency of the device may be reduced. You can. To prevent this, the organic light emitting diode 200 according to the second exemplary embodiment of the present invention has at least one exciton blocking layer located adjacent to the light emitting material layer 260.

예를 들어, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 정공수송층(250)과 발광물질층(260) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(electron blocking layer, EBL, 255)이 위치한다. For example, the organic light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention has an electron blocking layer that can control and prevent the movement of electrons between the hole transport layer 250 and the light emitting material layer 260. layer, EBL, 255) is located.

일례로, 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, 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) 및/또는 TDAPB 등으로 이루어질 수 있다. For example, the electron blocking layer 255 includes TCTA, 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, TAPC, MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, N,N'- bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(N,N'-bis[4- [bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine; DNTPD) and/or TDAPB.

또한, 발광물질층(260)과 전자수송층(270) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(265)이 위치하여 발광물질층(260)과 전자수송층(270) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층의 소재로서 전자수송층(270)에 사용될 수 있는 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체가 사용될 수 있다. In addition, a hole blocking layer 265 is located between the light emitting material layer 260 and the electron transport layer 270 as a second exciton blocking layer to prevent the movement of holes between the light emitting material layer 260 and the electron transport layer 270. do. In one exemplary embodiment, oxadiazole, triazole, phenanthroline, benzoxazole, and benzoate, which can be used in the electron transport layer 270, are used as materials for the hole blocking layer. Derivatives such as thiazole (benzothiazole), benzimidazole, and triazine may be used.

예를 들어 정공차단층(265)은 발광물질층(260)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO(highest occupied molecular orbital; 최고점유분자궤도) 에너지 준위가 낮은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq 및/또는 비스-4,6-(3,5-디-3-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine; B3PYMPM) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. For example, the hole blocking layer 265 is made of BCP, BAlq, Alq 3 , PBD, and Spiro, which have a low HOMO (highest occupied molecular orbital) energy level compared to the material used in the light-emitting material layer 260. -PBD, Liq and/or bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine (bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl) -2-methylpyrimidine; B3PYMPM) and combinations thereof.

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 발광물질층(160)에 지연 형광 특성을 가지는 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물인 도펀트를 가지고 있다. 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물은 1분자 내에 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티가 공존하여 쌍극자 모멘트가 증가하고, HOHO와 LUMO가 쉽게 분리되며, 쌍극자 모멘트가 증가할 수 있는 구조를 가지기 때문에, 지연 형광 특성을 가진다. 또한, 전자주개를 구성하는 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개를 구성하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티 사이의 입체 구조가 제한된다. 따라서, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자의 도펀트로 사용하면, 발광 효율이 향상되고, 양호한 색순도를 가지는 유기발광다이오드(200)를 제조할 수 있다. 높은 삼중항 에너지와 넓은 밴드갭을 가지는 유기 호스트를 사용할 필요가 없기 때문에, 발광다이오드(200)의 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 아울러, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(200)는 적어도 하나의 엑시톤 차단층(255, 265)을 포함하고 있기 때문에, 발광물질층(260)과 인접한 전하수송층(250, 270)과의 계면에서 발광을 방지함으로써, 유기발광다이오드(200)의 발광 효율과 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.The organic light-emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention has a dopant in the light-emitting material layer 160, which is an organic compound represented by Formula 1 to Formula 3 and has delayed fluorescence characteristics. Organic compounds represented by Formulas 1 to 3 have a structure in which an electron donor moiety and an electron acceptor moiety coexist within one molecule, increasing the dipole moment, HOHO and LUMO are easily separated, and the dipole moment can be increased. Because of this, it has delayed fluorescence properties. In addition, the three-dimensional structure between the condensed heteroaromatic moiety constituting the electron donor and the arylene group moiety substituted with at least two cyano groups constituting the electron acceptor is limited. Therefore, when organic compounds represented by Formulas 1 to 3 are used as dopants of a light emitting device, luminous efficiency is improved and an organic light emitting diode 200 with good color purity can be manufactured. Since there is no need to use an organic host with high triplet energy and a wide bandgap, power consumption can be reduced by lowering the driving voltage of the light emitting diode 200, and the lifespan of the device can be improved. In addition, since the organic light emitting diode 200 according to the second embodiment of the present invention includes at least one exciton blocking layer 255, 265, the charge transport layer 250, 270 adjacent to the light emitting material layer 260 By preventing light emission at the interface, the light emission efficiency and lifespan of the organic light emitting diode 200 can be further improved.

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 can be applied to organic light-emitting devices such as organic light-emitting diode displays or lighting devices using the above-mentioned organic light-emitting diodes. As an example, a display device using the organic light emitting diode of the present invention will be described. Figure 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 device 300 includes a driving thin film transistor (Td), which is a driving element, a planarization layer 360 covering the driving thin film transistor (Td), and a planarization layer 360 on the planarization layer 360. It is located and includes an organic light emitting diode 400 connected to a driving thin film transistor (Td), which is 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. In Figure 5, the driving thin film has a coplanar structure. Represents a transistor (Td).

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, flexible substrates include polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), and polycarbonate (PC). It can be formed as one of the following: The substrate 302 on which the driving thin film transistor (Td), which is a driving element, and the organic light emitting diode 400 are located 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 made 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 entering the semiconductor layer 310, thereby preventing light from entering the semiconductor layer 310. prevents 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 film 320 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 302 on the semiconductor layer 310. The gate insulating film 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. A gate electrode 330 made of a conductive material such as metal is formed on the gate insulating film 320 corresponding to the center of the semiconductor layer 310. Additionally, a gate wiring (not shown) and a first capacitor electrode (not shown) may be formed on the gate insulating film 320. The gate wiring extends along the first direction, and the first capacitor electrode may be connected to the gate electrode 330. Meanwhile, the gate insulating film 320 is formed on the entire surface of the substrate 302, but the gate insulating film 320 may be patterned into 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 film 340 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 302 on the gate electrode 330. The interlayer insulating film 340 may be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), or may be formed of 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 film 340 has first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 exposing upper surfaces on both sides of the semiconductor layer 310 . The first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 are located on both sides of the gate electrode 330 and spaced apart from the gate electrode 330 . Here, the first and second semiconductor layer contact holes 342 and 344 are also formed within the gate insulating film 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 within 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 film 340. Additionally, a data wire (not shown), a power wire (not shown), and a second capacitor electrode (not shown) extending along the second direction may be formed on the interlayer insulating film 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 positioned spaced apart from each other around the gate electrode 330, and are connected to 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 wire extends along the second direction and intersects the gate wire to define the pixel area, and the power wire supplying a high potential voltage is located spaced apart from the data wire. The second capacitor electrode is connected to the drain electrode 354 and overlaps the first capacitor electrode, thereby forming 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, gate electrode 330, source electrode 352, and drain electrode 354 form a driving thin film transistor (Td). The driving thin film transistor Td illustrated in FIG. 5 has a coplanar structure in which the gate electrode 330, the source electrode 352, and the drain electrode 354 are located on the top of the semiconductor layer 310. In contrast, the driving thin film transistor Td may have an inverted staggered structure in which the gate electrode is located at the bottom of the semiconductor layer, and the source electrode and drain electrode are located at the top of 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 with substantially the same structure as 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 the 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 the power wiring (not shown). connected. Additionally, the gate electrode (not shown) and the source electrode (not shown) of the switching thin film transistor (not shown) are connected to the gate wire and data wire, respectively.

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 유기발광층(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 device 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 that absorb light can be formed separately for each pixel area, and each of these color filter patterns is an organic light-emitting diode (OLED) that emits light in the wavelength band to be absorbed. They may be arranged to overlap each other with the organic light-emitting layer 430 in 400). By adopting a color filter (not shown), the organic light emitting diode display device 300 can implement 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 device 300 is a bottom emitting type, a color filter (not shown) that absorbs light may be located on the upper part of 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 emitting type, the color filter may be located on top of the organic light emitting diode 400, that is, on top of 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 on 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 shown as being formed directly above the second semiconductor layer contact hole 344, but may be formed 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 유기발광층(430) 및 제 2 전극(420)을 포함한다. The light emitting diode 400 includes a first electrode 410 located on the planarization layer 360 and connected to the drain electrode 354 of the driving thin film transistor (Td), and an organic electrode sequentially stacked on the first electrode 410. It includes a light emitting layer 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.1 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 with a relatively high 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 device 300 of the present invention is a top-emission type, a reflective electrode or a reflective layer may be further formed below the first electrode 310. For example, the reflective electrode or the reflective layer may be made of 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.Additionally, a bank layer 370 is formed on the planarization layer 360 to cover the edge of the first electrode 410. The bank layer 370 exposes the center of the first electrode 410 corresponding to the pixel area.

상기 제 1 전극(410) 상에는 유기발광층(430)이 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 유기발광층(430)은, 발광물질층의 단층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 유기발광층(430)은 도 2 및/또는 도 4에 도시한 바와 같이, 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광물질층, 정공차단층, 전자수송층 및/또는 전자주입층과 같은 다수의 유기물층으로 이루어질 수도 있다. An organic light-emitting layer 430 is formed on the first electrode 410. In one exemplary embodiment, the organic light-emitting layer 430 may have a single-layer structure of a light-emitting material layer. In contrast, the organic light emitting layer 430, as shown in Figures 2 and/or 4, includes 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 be composed of multiple layers of the same organic material.

유기발광층(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 light emitting layer 430 is formed. The second electrode 420 is located in front of the display area and is made of a conductive material with a relatively low work function value and can be used as a cathode. For example, the second electrode 420 may be made of any of aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (ca), silver (Ag), or an alloy or combination thereof, such as aluminum-magnesium alloy (AlMg). You 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.An encapsulation film 380 is formed on the second electrode 420 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 to this.

전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(400)는 유기발광층(430)에 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되며 지연 형광 특성을 가지는 유기 화합물이 도펀트로 사용되어 발광 효율이 향상된다. 화학식 1 내지 화학식 3으로 유기 화합물은 1분자 내에 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티가 공존하므로 지연 형광 특성을 갖는다. 또한, 전자주개를 구성하는 축합 헤테로 방향족 모이어티와, 전자받개를 구성하는 적어도 2개의 시아노기로 치환된 아릴렌기 모이어티 사이의 입체 구조가 제한된다. 따라서, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자의 도펀트로 사용하면, 발광 효율이 향상되고, 양호한 색순도를 가지는 유기발광다이오드(400)를 제조할 수 있다. 높은 삼중항 에너지와 넓은 밴드갭을 가지는 유기 호스트를 사용할 필요가 없기 때문에, 발광다이오드(400) 및 이를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치(300)의 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.As described above, the organic light emitting diode 400 is represented by Formula 1 to Formula 3 in the organic light emitting layer 430, and an organic compound having delayed fluorescence characteristics is used as a dopant to improve luminous efficiency. Organic compounds of Formulas 1 to 3 have delayed fluorescence properties because an electron donor moiety and an electron acceptor moiety coexist within one molecule. In addition, the three-dimensional structure between the condensed heteroaromatic moiety constituting the electron donor and the arylene group moiety substituted with at least two cyano groups constituting the electron acceptor is limited. Therefore, when organic compounds represented by Formulas 1 to 3 are used as dopant of a light emitting device, luminous efficiency is improved and an organic light emitting diode 400 with good color purity can be manufactured. Since there is no need to use an organic host with high triplet energy and a wide bandgap, power consumption can be reduced by lowering the driving voltage of the light emitting diode 400 and the organic light emitting diode display device 300 including the same, and the device can improve the lifespan of

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: 화합물 1의 합성Synthesis Example 1: Synthesis of Compound 1

(1) 화합물 a 합성(1) Synthesis of compound a

질소 분위기 하에 Carbazole 13.5 g(0.0808 mol)을 DMF에 녹인 후에 교반하였다. NaH 3.52 g(0.0808 mol)을 투입한 후 기체가 생성되지 않을 때까지 교반하였다. 그 후 3,5-difluorobromobenzene 5 g(0.0261 mol)을 투입한 후 130℃ 조건으로 15시간 교반하였다. 반응 종료하여 세척액으로 증류수, acetone, ethyl acetate를 사용하여 걸러주었다. 충분히 세척하여 준 후 노란색 고체 화합물 a 9.4 g을 얻었다(수율: 74%). Carbazole 13.5 g (0.0808 mol) was dissolved in DMF under a nitrogen atmosphere and stirred. 3.52 g (0.0808 mol) of NaH was added and stirred until no gas was generated. Afterwards, 5 g (0.0261 mol) of 3,5-difluorobromobenzene was added and stirred at 130°C for 15 hours. After the reaction was completed, distilled water, acetone, and ethyl acetate were used as washing solutions and filtered. After sufficient washing, 9.4 g of yellow solid Compound a was obtained (yield: 74%).

(2) 화합물 b 합성 (2) Synthesis of compound b

질소 분위기 하에 a 9.40 g(0.0193 mol)을 Diethyl ether 용매에 녹인 후 교반하였다. -78℃ 하에 n-BuLi 11.57 mL(0.0289 mol)을 천천히 투입한 후 상온에서 30 분간 교반하였다. 다시 -78℃에서 Triethyl borate 4.91 mL(0.0289 mol)을 천천히 투입한 후 상온에서 15시간 교반하였다. 반응 종료 후 HCl 한 두 방울을 투입하여 산성 분위기로 만들어 준 뒤 증류수를 투입하였다. Diethyl ether 용매를 제거하고 Methylene chloride와 증류수로 추출하고 수분 및 용매를 제거하였다. Methylene chloride와 Hexane 용매를 사용하여 재결정한 뒤, 7 g 의 흰색 고체 b를 얻었다 (수율: 80%).Under a nitrogen atmosphere, 9.40 g (0.0193 mol) of a was dissolved in diethyl ether solvent and stirred. At -78°C, 11.57 mL (0.0289 mol) of n-BuLi was slowly added and stirred at room temperature for 30 minutes. Again, 4.91 mL (0.0289 mol) of triethyl borate was slowly added at -78°C and stirred at room temperature for 15 hours. After the reaction was completed, one or two drops of HCl were added to create an acidic atmosphere, and then distilled water was added. Diethyl ether solvent was removed, extracted with methylene chloride and distilled water, and moisture and solvent were removed. After recrystallization using methylene chloride and hexane solvent, 7 g of white solid b was obtained (yield: 80%).

(3) 화합물 1 합성(3) Synthesis of compound 1

질소 분위기 하에 Potassium carbonate 2.9 g(0.0209 mol)을 Methanol 30 mL 에 녹여 교반하였다. 2,5-Dibromoterephthalonitrile 1.5 g(0.00525 mol), b 5.22 g(0.0115 mol)을 Tetrahydrofuran 용매 60 mL에 녹여 투입하였다. Palladium acetate 0.24 g(0.00107 mol) 및 Triphenylphosphine 0.55 g(0.00230 mol)을 추가로 투입하여 교반하였다. 환류 조건에서 12 시간 교반 후, 반응을 종료하고 Ethyl acetate와 증류수를 사용하여 추출하였다. Chloroform 및 Hexane을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, Methylene chloride와 Hexane으로 재결정하여 습식 정제를 종료하였다. 0.61 g 의 분홍빛 고체 화합물 1을 얻었다(수율: 12%).Under a nitrogen atmosphere, 2.9 g (0.0209 mol) of potassium carbonate was dissolved in 30 mL of methanol and stirred. 1.5 g (0.00525 mol) of 2,5-Dibromoterephthalonitrile and 5.22 g (0.0115 mol) of b were dissolved in 60 mL of tetrahydrofuran solvent and added. Palladium acetate 0.24 g (0.00107 mol) and Triphenylphosphine 0.55 g (0.00230 mol) were additionally added and stirred. After stirring for 12 hours under reflux conditions, the reaction was terminated and extraction was performed using ethyl acetate and distilled water. It was purified by column chromatography using chloroform and hexane, and wet purification was completed by recrystallization with methylene chloride and hexane. 0.61 g of pink solid Compound 1 was obtained (yield: 12%).

합성예 2: 화합물 2의 합성Synthesis Example 2: Synthesis of Compound 2

질소 분위기 하에 Potassium carbonate 2.9 g (0.0209 mol)을 Methanol 30 mL 에 녹여 교반하였다. 4,6-Dibromoterephthalonitrile 1.5 g(0.00525 mol), b 5.22 g(0.0115 mol)을 Tetrahydrofuran 용매 60 mL에 녹여 투입하였다. Palladium acetate 0.24 g(0.00107 mol) 및 Triphenylphosphine 0.55 g(0.00230 mol)을 추가로 투입하여 교반하였다. 환류 조건에서 12 시간 교반 후, 반응을 종료하고 Ethyl acetate와 증류수를 사용하여 추출하였다. Chloroform 및 Hexane을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, Methylene chloride와 Hexane으로 재결정하여 습식 정제를 종료하였다. 0.8 g 의 노란빛 고체 화합물 2를 얻었다(수율: 16%).Under a nitrogen atmosphere, 2.9 g (0.0209 mol) of potassium carbonate was dissolved in 30 mL of methanol and stirred. 1.5 g (0.00525 mol) of 4,6-Dibromoterephthalonitrile and 5.22 g (0.0115 mol) of b were dissolved in 60 mL of tetrahydrofuran solvent and added. Palladium acetate 0.24 g (0.00107 mol) and Triphenylphosphine 0.55 g (0.00230 mol) were additionally added and stirred. After stirring for 12 hours under reflux conditions, the reaction was terminated and extraction was performed using ethyl acetate and distilled water. It was purified by column chromatography using chloroform and hexane, and wet purification was completed by recrystallization with methylene chloride and hexane. 0.8 g of yellow solid Compound 2 was obtained (yield: 16%).

합성예 3: 화합물 3의 합성Synthesis Example 3: Synthesis of Compound 3

질소 분위기 하에 Potassium carbonate 2.9 g(0.0209 mol)을 Methanol 30 mL 에 녹여 교반하였다. 4,5-dibromophthalonitrile 1.5 g(0.00525 mol), b 5.22 g(0.0115 mol)을 Tetrahydrofuran 용매 60 mL에 녹여 투입하였다. Palladium acetate 0.24 g(0.00107 mol) 및 Triphenylphosphine 0.55 g(0.00230 mol)을 추가로 투입하여 교반하였다. 환류 조건에서 12 시간 교반 후, 반응을 종료하고 Ethyl acetate와 증류수를 사용하여 추출하였다. Chloroform 및 Hexane을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, Methylene chloride와 Hexane으로 재결정하여 습식 정제를 종료하였다. 0.5 g 의 노란빛 고체 화합물 2를 얻었다(수율: 10 %).Under a nitrogen atmosphere, 2.9 g (0.0209 mol) of potassium carbonate was dissolved in 30 mL of methanol and stirred. 1.5 g (0.00525 mol) of 4,5-dibromophthalonitrile and 5.22 g (0.0115 mol) of b were dissolved in 60 mL of tetrahydrofuran solvent and added. Palladium acetate 0.24 g (0.00107 mol) and Triphenylphosphine 0.55 g (0.00230 mol) were additionally added and stirred. After stirring for 12 hours under reflux conditions, the reaction was terminated and extraction was performed using ethyl acetate and distilled water. It was purified by column chromatography using chloroform and hexane, and wet purification was completed by recrystallization with methylene chloride and hexane. 0.5 g of yellow solid Compound 2 was obtained (yield: 10%).

실시예 1: 발광다이오드 제작Example 1: Light-emitting diode production

합성예 1에서 합성한 화합물 1을 발광물질층의 도펀트로 적용한 유기발광다이오드를 제작하였다. 먼저 40 mm x 40 mm x 두께 0.5 mm의 ITO(반사판 포함) 전극 부착 유리 기판을 이소프로필알코올, 아세톤, DI Water로 5분 동안 초음파 세정을 진행한 후 100℃ Oven에 건조하였다. 기판 세정 후 진공상태에서 2분 동안 O2 플라즈마 처리하고 상부에 다른 층들을 증착하기 위하여 증착 챔버로 이송하였다. 약 10-7 Torr 진공 하에 가열 보트로부터 증발에 의해 다음과 같은 순서로 유기물층을 증착하였다. An organic light-emitting diode was manufactured by applying Compound 1 synthesized in Synthesis Example 1 as a dopant in the light-emitting material layer. First, a glass substrate with an ITO (including a reflector) electrode measuring 40 mm After cleaning the substrate, it was treated with O 2 plasma in a vacuum for 2 minutes and transferred to a deposition chamber to deposit other layers on the top. The organic layer was deposited in the following order by evaporation from a heating boat under a vacuum of about 10 -7 Torr.

정공주입층(HAT-CN, 7 nm), 정공수송층(NPB, 55 nm), 전자차단층(mCBP, 10 nm), 발광물질층(4-(3-트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜을 호스트로 사용하고, 화합물 1을 35 중량% 도핑, 35 nm), 정공차단층(B3PYMPM, 10 nm), 전자수송층(TPBi, 20 nm), 전자주입층(LiF), 음극(Al). Hole injection layer (HAT-CN, 7 nm), hole transport layer (NPB, 55 nm), electron blocking layer (mCBP, 10 nm), emitting material layer (4-(3-triphenylen-2-yl)phenyl) Dibenzo[b,d]thiophene was used as a host, and Compound 1 was doped with 35% by weight, 35 nm), a hole blocking layer (B3PYMPM, 10 nm), an electron transport layer (TPBi, 20 nm), and an electron injection layer ( LiF), cathode (Al).

CPL(capping layer)을 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. After forming a CPL (capping layer), it was encapsulated with glass. After deposition of these layers, they were transferred from the deposition chamber into a dry box for film formation and subsequently encapsulated using UV cured epoxy and a moisture getter.

실시예 2: 발광다이오드 제작Example 2: Light-emitting diode production

발광물질층의 도펀트로서 화합물 1을 대신하여 합성예 2에서 합성한 화합물 2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다. A light-emitting diode was manufactured by repeating the procedure of Example 1, except that Compound 2 synthesized in Synthesis Example 2 was used instead of Compound 1 as the dopant of the light-emitting material layer.

실시예 3: 발광다이오드 제작Example 3: Light-emitting diode production

발광물질층의 도펀트로서 화합물 1을 대신하여 합성예 3에서 합성한 화합물 3을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다. A light-emitting diode was manufactured by repeating the procedure of Example 1, except that Compound 3 synthesized in Synthesis Example 3 was used instead of Compound 1 as the dopant of the light-emitting material layer.

비교예 1 내지 2: 발광다이오드 제작Comparative Examples 1 to 2: Light-emitting diode production

발광물질층의 도펀트로서 화합물 1을 대신하여 하기 표시된 화합물을 각각 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다. A light-emitting diode was manufactured by repeating the procedure of Example 1, except that the compounds shown below were used instead of Compound 1 as the dopant of the light-emitting material layer.

실험예: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정Experimental example: Measurement of emission characteristics of organic light-emitting diode

실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 내지 2에서 각각 제작된 유기발광다이오드를 대상으로 물성을 측정하였다. 9 ㎟의 방출 영역을 갖는 각각의 유기발광다이오드를 외부전력 공급원에 연결하였으며, 전류 공급원(KEITHLEY) 및 광도계(PR 650)를 사용하여 실온에서 소자 특성을 평가하였다. 10 ㎃/㎠의 전류밀도에서 측정한 각각의 발광다이오드의 구동 전압(V), 전류효율(cd/A), 전력효율(lm/W), 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE, %), CIE 색좌표 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다. The physical properties were measured for the organic light emitting diodes manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, respectively. Each organic light-emitting diode with an emission area of 9 mm2 was connected to an external power source, and device characteristics were evaluated at room temperature using a current source (KEITHLEY) and a photometer (PR 650). Driving voltage (V), current efficiency (cd/A), power efficiency (lm/W), external quantum efficiency (EQE, %) of each light emitting diode measured at a current density of 10 mA/cm2, The CIE color coordinate measurement results are shown in Table 1 below.

발광다이오드의 발광 특성 평가Evaluation of light emitting characteristics of light emitting diodes 샘플Sample VV cd/Acd/A lm/Wlm/W EQE (%)EQE (%) CIExCIEx 비교예 1Comparative Example 1 4.964.96 11.6711.67 7.397.39 6.946.94 (0.170, 0.263)(0.170, 0.263) 비교예 2Comparative Example 2 5.555.55 8.948.94 5.065.06 5.745.74 (0.170, 0.234)(0.170, 0.234) 실시예 1Example 1 4.514.51 37.3137.31 25.9725.97 12.9112.91 (0.381, 0.581)(0.381, 0.581) 실시예 2Example 2 4.724.72 40.8540.85 27.2227.22 13.9913.99 (0.373, 0.586)(0.373, 0.586) 실시예 3Example 3 4.834.83 46.2246.22 30.0830.08 15.6515.65 (0.330, 0.598)(0.330, 0.598)

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 유기 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용한 경우와 비교해서, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용한 경우, 구동 전압은 최대 9.0% 감소하였고, 전류효율, 전력효율 및 외부양자효율은 각각 최대 296.1%, 307.0%, 125.5% 향상되었다. 또한, 비교예 2의 유기 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용한 경우와 비교해서, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용한 경우, 구동 전압은 최대 18.7% 감소하였고, 전류효율, 전력효율 및 외부양자효율은 각각 최대 417.0%, 494.4%, 172.6% 향상되었다. 특히, 비교예 1 및 비교예 2에서 사용된 화합물은 청색 발광하였으나, 본 발명에 따라 합성된 유기 화합물은 녹색 발광하여 발광 특성이 상이하였다. 결국, 본 발명의 유기 화합물을 발광층에 적용하여 구동 전압을 크게 낮출 수 있으며, 발광 효율이 양호한 유기발광다이오드를 제작할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 유기 화합물이 적용된 유기발광다이오드를 사용하여, 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 낮은 유기발광다이오드 표시장치 및/또는 조명 장치 등과 같은 발광 장치를 구현할 수 있다. As shown in Table 1, compared to the case where the organic compound of Comparative Example 1 was used as the dopant of the light-emitting material layer, when the organic compound synthesized according to the present invention was used as the dopant of the light-emitting material layer, the driving voltage was up to 9.0%. decreased, and current efficiency, power efficiency, and external quantum efficiency improved by up to 296.1%, 307.0%, and 125.5%, respectively. In addition, compared to the case where the organic compound of Comparative Example 2 was used as the dopant of the light-emitting material layer, when the organic compound synthesized according to the present invention was used as the dopant of the light-emitting material layer, the driving voltage decreased by up to 18.7%, and the current efficiency , power efficiency and external quantum efficiency were improved by up to 417.0%, 494.4%, and 172.6%, respectively. In particular, the compounds used in Comparative Examples 1 and 2 emit blue light, but the organic compound synthesized according to the present invention emits green light, so the light emission characteristics are different. In the end, it was confirmed that by applying the organic compound of the present invention to the light-emitting layer, the driving voltage can be significantly lowered and an organic light-emitting diode with good luminous efficiency can be manufactured. Therefore, by using the organic light emitting diode to which the organic compound of the present invention is applied, light emitting devices such as organic light emitting diode displays and/or lighting devices with improved luminous efficiency and low driving voltage can be implemented.

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. Although the present invention has been described above based on exemplary embodiments and examples of the present invention, the present invention is not limited to the technical ideas described in the above embodiments and examples. Rather, anyone skilled in the art to which the present invention pertains can easily make 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 rights of the present invention.

100, 200, 400: 유기발광다이오드
110, 210, 410: 제 1 전극 120, 220, 420: 제 2 전극
130, 230, 430: 유기발광층 140, 240: 정공주입층
150, 250: 정공수송층 160, 260: 발광물질층
170, 270: 전자수송층 180, 280: 전자주입층
255, 265: 엑시톤 차단층 300: 유기발광다이오드 표시장치
100, 200, 400: Organic light emitting diode
110, 210, 410: first electrode 120, 220, 420: second electrode
130, 230, 430: Organic light emitting 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, 265: exciton blocking layer 300: organic light emitting diode display device

Claims (15)

하기 화학식 3으로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물.
화학식 3



Any organic compound represented by the following formula (3).
Formula 3



제 1항에 있어서,
상기 유기 화합물은 화합물 3, 화합물 7, 화합물 8, 화합물 9 또는 화합물 10인 유기 화합물.
According to clause 1,
The organic compound is Compound 3, Compound 7, Compound 8, Compound 9, or Compound 10.
제 1항에 있어서,
상기 유기 화합물은 화합물 3 또는 화합물 7인 유기 화합물.
According to clause 1,
The organic compound is Compound 3 or Compound 7.
서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 유기발광층을 포함하고,
상기 유기발광층은 하기 화학식 3으로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
화학식 3



a first electrode and a second electrode facing each other;
Comprising an organic light-emitting layer located between the first electrode and the second electrode,
The organic light-emitting layer is an organic light-emitting diode comprising any one organic compound represented by the following formula (3).
Formula 3



제 4항에 있어서,
상기 유기 화합물은 화합물 3, 화합물 7, 화합물 8, 화합물 9 또는 화합물 10인 유기발광다이오드.
According to clause 4,
An organic light emitting diode where the organic compound is Compound 3, Compound 7, Compound 8, Compound 9, or Compound 10.
제 4항에 있어서,
상기 유기 화합물은 화합물 3 또는 화합물 7인 유기발광다이오드.
According to clause 4,
The organic compound is Compound 3 or Compound 7 in an organic light emitting diode.
제 4항에 있어서,
상기 유기발광층은 발광 재료를 포함하는 발광물질층을 포함하고, 상기 유기 화합물은, 상기 발광물질층의 도펀트로 사용되는 유기발광다이오드.
According to clause 4,
An organic light-emitting diode wherein the organic light-emitting layer includes a light-emitting material layer containing a light-emitting material, and the organic compound is used as a dopant of the light-emitting material layer.
제 7항에 있어서,
상기 발광물질층은 호스트를 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
According to clause 7,
An organic light emitting diode wherein the light emitting material layer further includes a host.
제 8항에 있어서,
상기 호스트의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOH)와 상기 도펀트의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOD)의 차이(|HOMOH-HOMOD|) 또는 상기 호스트의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOH)와 상기 도펀트의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOD)의 차이(|LUMOH-LUMOD|)는 0.5 eV 이하인 유기발광다이오드.
According to clause 8,
The difference between the highest occupied molecular orbital energy level of the host (HOMO H ) and the highest occupied molecular orbital energy level (HOMO D ) of the dopant (|HOMO H -HOMO D |) or the lowest unoccupied molecular orbital of the host An organic light-emitting diode in which the difference between the energy level (LUMO H ) and the lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO D ) of the dopant (|LUMO H -LUMO D |) is 0.5 eV or less.
제 4항에 있어서,
상기 유기 화합물의 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이(ΔEST)는 0.3 eV 이하인 유기발광다이오드.
According to clause 4,
An organic light-emitting diode in which the difference (ΔE ST ) between the singlet energy level (S 1 ) and the triplet energy level (T 1 ) of the organic compound is 0.3 eV or less.
기판;
상기 기판 상에 위치하며 제 4항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 기재된 유기발광다이오드; 및
상기 기판 상에 위치하며 상기 유기발광다이오드의 제 1 전극과 연결되는 구동 소자
를 포함하는 유기발광장치.
Board;
An organic light emitting diode located on the substrate and described in any one of claims 4 to 10; and
A driving element located on the substrate and connected to the first electrode of the organic light-emitting diode
An organic light emitting device comprising:
제 11항에 있어서,
상기 유기발광장치는 유기발광다이오드 표시장치를 포함하는 유기발광장치.
According to clause 11,
The organic light emitting device includes an organic light emitting diode display device.
제 8항에 있어서, 상기 호스트는 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-카바졸-3-카보니트릴, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐, 3,3'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠, (옥시비스(2,1-페닐렌))비스(디페닐포스핀옥사이드), 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠, 2,6-디(9H-카바졸-9-일)피리딘, 3',5'-디(카바졸-9-일)-[1,1'-바이페닐]-3,5-디카보니트릴 4'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3,5-디카보니트릴, 3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3,5-디카보니트릴, 9-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸, 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸, 4-(3-트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기발광다이오드.
The method of claim 8, wherein the host is 9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile, 4,4'-bis(N-carbazolyl)- 1,1'-biphenyl, 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl, 1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene, (oxybis(2, 1-phenylene))bis(diphenylphosphine oxide), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,6-di(9H-carbazole-9 -yl) pyridine, 3',5'-di(carbazol-9-yl)-[1,1'-biphenyl]-3,5-dicarbonitrile 4'-(9H-carbazol-9-yl) ) Biphenyl-3,5-dicarbonitrile, 3'-(9H-carbazol-9-yl) Biphenyl-3,5-dicarbonitrile, 9-(4-(9H-carbazol-9-yl )phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole, 9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole, 4-(3-tri An organic light emitting diode selected from the group consisting of phenylen-2-yl) phenyl) dibenzo [b, d] thiophene and combinations thereof.
제 8항에 있어서,
상기 발광물질층은 상기 호스트에 상기 도펀트가 1 내지 50 중량% 첨가되는 유기발광다이오드.
According to clause 8,
The light emitting material layer is an organic light emitting diode in which 1 to 50% by weight of the dopant is added to the host.
제 8항에 있어서,
상기 호스트의 삼중항 에너지 준위 및 단일항 에너지 준위는 각각 상기 도펀트의 삼중항 에너지 준위 및 단일항 에너지 준위보다 높은 유기발광다이오드.
According to clause 8,
An organic light emitting diode wherein the triplet energy level and singlet energy level of the host are higher than the triplet energy level and singlet energy level of the dopant, respectively.
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