KR20180047313A - Organic compound and light emitting diode and organic light emitting diode display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기발광다이오드에 사용되는 유기 화합물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정공 이동 특성 및/또는 전자 차단 특성이 우수하여 발광다이오드의 구동 전압을 낮추고 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 화합물과, 이를 이용한 발광 다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to an organic compound used in an organic light emitting diode, and more particularly, to an organic compound which has an excellent hole transporting property and / or an electron blocking property to lower a driving voltage of a light emitting diode and improve a light emitting efficiency, And an organic light emitting diode (OLED) display.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 발광다이오드를 포함하며 유기전계발광소자(organic electroluminescent device: OELD)라고도 불리는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode (OLED) display device)의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.2. Description of the Related Art Recently, as the size of a display device has been increased, there has been an increasing demand for a flat display device having less space occupancy. One of such flat display devices is an organic light emitting diode (OLED) display device including a light emitting diode and also referred to as an organic electroluminescent device Devices (organic light emitting diode (OLED) display devices) are rapidly evolving.
발광다이오드는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 낮은 전압에서 (10V 이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색순도가 뛰어나다는 장점이 있다. When a charge is injected into an organic light emitting layer formed between an electron injection electrode (cathode) and a hole injection electrode (anode), the light emitting diode is a device that emits light while paired with electrons. The device can be formed on a flexible transparent substrate such as a plastic substrate. Further, the device can be driven at a low voltage (10 V or less), has relatively low power consumption, and has excellent color purity.
유기발광다이오드 표시장치에서 사용되는 발광다이오드는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기 소재의 발광층에 전하를 주입하면 전자(electron)와 정공(hole)이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 유기발광층에서 전자와 정공이 만나서 엑시톤(Exciton)을 형성되고 이 에너지에 의하여 유기발광층에 포함된 유기 화합물이 여기 상태(excited state)가 되는데, 유기 화합물이 여기 상태에서 바닥상태(ground state)로 에너지 전이가 발생하고, 발생한 에너지를 빛으로 방출하여 발광한다. In a light emitting diode used in an organic light emitting diode display, electrons and holes are paired when charges are injected into an organic light emitting layer formed between an electron injection electrode (cathode) and a hole injection electrode (anode) It is a device that extinguishes light. In the organic light emitting layer, electrons and holes meet to form an exciton, and the organic compound contained in the organic light emitting layer becomes an excited state due to the energy. When the organic compound is excited in an excited state to a ground state Transition occurs, and the generated energy is emitted to emit light.
유기발광층은 발광물질층의 단일층 구조를 갖거나, 발광 효율 향상을 위해 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 유기발광층은, 정공주입층(hole injection layer, HIL), 정공수송층(hole transporting layer; HTL), 발광물질층(emitting material layer; EML), 전자수송층(electron transporting layer; ETL) 및 전자주입층(electron injection layer; EIL)으로 구성되는 다층 구조를 가질 수 있다. The organic light emitting layer may have a single layer structure of the light emitting material layer or may have a multi-layer structure for improving the light emitting efficiency. For example, the organic light emitting layer may include a hole injection layer (HIL), a hole transporting layer (HTL), an emitting material layer (EML), an electron transporting layer (ETL) Layer structure composed of an electron injection layer (EIL).
한편, 발광다이오드의 성능을 더욱 개선시키고 백색 발광다이오드를 구현할 수 있도록, 복수의 단위 소자들을 적층시킴으로써 제조되는 탠덤(tandem) 구조를 가지는 발광다이오드가 제안되었다. 이러한 탠덤 구조의 발광다이오드는, 각 단위 소자에 양전하 및 음전하를 각각 공급하기 위하여 각 단위 소자들 사이에 배치되는 전하생성층(charge generation layer, CGL)을 포함한다.On the other hand, a light emitting diode having a tandem structure, which is manufactured by stacking a plurality of unit elements so that the performance of the light emitting diode is further improved and a white light emitting diode can be realized, has been proposed. The light emitting diode of such a tandem structure includes a charge generation layer (CGL) disposed between each unit element for supplying a positive charge and a negative charge to each unit element, respectively.
탠덤 구조의 유기발광다이오드를 포함하여, 유기발광다이오드에 사용되는 유기 소재는 크게 발광 소재와 전하 수송 소재로 구분될 수 있으며, 전하 수송 소재는 정공 주입 소재, 정공 수송 소재, 전자 수송 소재, 전자 주입 소재 등으로 구분될 수 있다. 유기발광다이오드에서 높은 구동 전압과 전류 밀도는 소자를 구성하는 소재에 강한 스트레스를 인가하므로 소재의 안정성 및 소자의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. The organic material used for the organic light emitting diode including the organic light emitting diode including the tandem structure can be largely divided into the light emitting material and the charge transport material. The charge transport material includes a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, Material, and the like. In organic light emitting diodes, high driving voltage and current density adversely affect the stability of the material and the lifetime of the device because of the strong stress applied to the material constituting the device.
따라서 유기발광다이오드를 구성하는 정공 수송층이나 정공 주입층의 에너지 준위를 조절하여 발광다이오드의 효율을 높이고 소비 전력을 낮추기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국공개특허 제2015-0026463호에서는 비닐 말단기를 가지는 전하 이동물질을 유기층에 적용하여 유기층의 열화를 억제하고 화소 축소를 방지함으로써 소자의 수명을 향상시킬 수 있다고 설명한다. Therefore, researches for increasing the efficiency of the light emitting diode and lowering the power consumption by adjusting the energy levels of the hole transporting layer and the hole injecting layer constituting the organic light emitting diode have progressed. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0026463, for example, discloses that a charge transfer material having a vinyl terminal group can be applied to an organic layer to suppress deterioration of an organic layer and prevent pixel shrinkage, thereby improving lifetime of the device.
하지만, 발광 소자의 전류 밀도를 향상시키고 구동 전압을 감소시키며, 발광 소자를 구성하는 소재에 대한 스트레스를 저하함으로써, 발광 소자의 수명 향상이나 발광 효율을 증가시킬 수 있도록 정공 수송 능력이나 전차 차단 능력이 향상된 소재에 대한 개발이 여전히 요구되고 있다. However, by improving the current density of the light emitting device, reducing the driving voltage, and lowering the stress on the material constituting the light emitting device, it is possible to improve the lifetime of the light emitting device, Development of improved materials is still required.
본 발명의 목적은 우수한 정공 수송 능력 및/또는 전자 차단 능력을 가지고 있으며 밴드갭이 넓고 열 안정성이 뛰어난 유기 화합물을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide an organic compound having excellent hole transporting ability and / or electron blocking ability and having a wide band gap and excellent thermal stability.
본 발명의 다른 목적은 발광 소자를 구성하는 소재에 대한 스트레스가 적고, 발광 소자의 수명 개선 및 발광 효율이 향상된 발광다이오드 및 유기발광다이오드 장치를 제공하고자 하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a light emitting diode and an organic light emitting diode device having less stress to a material constituting the light emitting device, improving the lifetime of the light emitting device, and improving the light emitting efficiency.
전술한 목적을 가지는 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 밴드갭이 넓은 이미다조 벤조티아졸(imidzo benzothiazole) 코어에 적어도 하나의 축합 방향족 고리로 치환되어 있는 아민기가 직접 또는 간접적으로 연결되어 있는 유기 화합물에 관한 것이다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing an imidazobenzothiazole core having a wide bandgap, which comprises directly or indirectly linking an amine group substituted with at least one condensed aromatic ring Organic compounds.
본 발명에 따른 유기 화합물은 정공 이동 특성 및 전자 차단 특성이 우수할 뿐만 아니라, 열 안정성이 뛰어나기 때문에, 발광 소자에 적용하는 경우에 저-전압 구동을 구현할 수 있어서 소비 전력을 감소시킬 수 있으며, 소자의 수명 개선 및 발광 효율을 향상시킬 수 있다. Since the organic compound according to the present invention has excellent hole transporting property and electron blocking property and is excellent in thermal stability, the organic compound according to the present invention can realize low-voltage driving when applied to a light emitting device, The lifetime of the device can be improved and the luminous efficiency can be improved.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 이미다조 벤조티아졸 코어에 적어도 하나의 축합 방향족 고리로 치환되어 있는 아민기가 직접 또는 간접적으로 연결된 유기 화합물이 유기발광층, 예를 들어 정공층, 전자차단층 및/또는 전하생성층과 같은 공통층에 적용된 발광다이오드와, 상기 발광다이오드를 발광 소자로 포함하는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다. According to another aspect of the present invention, there is provided an organic electroluminescent device, wherein an organic compound in which an amine group substituted with at least one condensed aromatic ring is directly or indirectly connected to an imidazobenzothiazole core is used as an organic light emitting layer, And / or a charge generation layer, and an organic light emitting diode display device including the light emitting diode as a light emitting element.
본 발명은 이미다조 벤조티아졸 코어에 적어도 하나의 축합 방향족 고리로 치환된 질소 원자가 직접 또는 간접적으로 연결된 유기 화합물을 제안한다. 넓은 밴드갭을 확보할 수 있는 이미다조 벤조티아졸 코어와, 정공 수송 특성 및 전하 생성 특성이 우수한 질소 원자가 연결되어 있으며, 열 안정성이 우수한 하나 이상의 축합 방향족 고리에 의하여 질소 원자가 치환되어 있다. The present invention proposes an organic compound in which an imidazobenzothiazole core is directly or indirectly linked with a nitrogen atom substituted by at least one condensed aromatic ring. A nitrogen atom is substituted by an imidazobenzothiazole core capable of securing a wide band gap and at least one condensed aromatic ring having a nitrogen atom which is excellent in hole transporting property and charge generating property and is excellent in thermal stability.
따라서 본 발명의 유기 화합물은 발광다이오드에서 정공 수송이나 정공 주입 특성, 전하 생성 특성 및/또는 전자 차단 특성이 요구되는 유기물층의 호스트로 적용될 수 있다. Therefore, the organic compound of the present invention can be applied as a host of an organic layer in which a hole transport, a hole injection characteristic, a charge generation characteristic and / or an electron blocking characteristic is required in a light emitting diode.
본 발명의 유기 화합물로 이루어지는 정공층 및/또는 전자차단층을 포함하는 발광다이오드와 유기발광다이오드 표시장치는 전류 밀도가 양호하여 낮은 전압에서도 구동될 수 있기 때문에, 소비 전력이 감소한다. 저-전압 구동이 가능하여 발광 소자를 구성하는 소재에 대한 스트레스가 감소하여, 소자의 수명을 개선할 수 있으며, 양호한 정공 이동 특성으로 인하여 발광 효율이 향상된다. The light emitting diode and the organic light emitting diode display device including the positive hole layer and / or the electron blocking layer made of the organic compound of the present invention have good current density and can be driven at a low voltage, so that power consumption is reduced. Voltage driving is enabled, stress on the material constituting the light emitting device is reduced, lifetime of the device can be improved, and luminous efficiency is improved due to good hole mobility.
또한, 본 발명의 유기 화합물로 이루어지는 전하생성층 및/또는 전자차단층을 포함하는 탠덤 구조의 발광다이오드와 유기발광다이오드 표시장치는 저-전압 구동에 의해 소비 전력 감소, 소자 수명 개선 및 발광 효율이 향상되며, 고 순도의 백색 구현이 가능한 장점을 갖는다.Further, the light-emitting diode and the organic light-emitting diode display device having the tandem structure including the charge generation layer and / or the electron blocking layer made of the organic compound of the present invention can reduce the power consumption, improve the lifetime of the device, And a high purity white color can be realized.
도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 단층 구조를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 단층 구조를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 5 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 발광다이오드를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 14는 각각 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 합성된 유기 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 15a 내지 도 15c는 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 엑시톤 차단층에 적용된 단일 발광 유닛으로 이루어진 발광다이오드의 전류 밀도, 휘도 및 전류 효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16a 및 도 16b는 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 화합물이 상부 엑시톤 차단층에 적용된, 2개의 발광 유닛으로 구성되는 탠덤(tandem) 구조를 가지는 발광 소자의 전류 밀도 및 휘도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode having a single-layer structure to which an organic compound according to the first exemplary embodiment of the present invention can be applied.
2 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode having a single-layer structure to which an organic compound according to a second exemplary embodiment of the present invention can be applied.
3 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode having a tandem structure to which an organic compound according to a third exemplary embodiment of the present invention can be applied.
4 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode having a tandem structure to which an organic compound according to a fourth exemplary embodiment of the present invention can be applied.
5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode having a tandem structure to which an organic compound according to the fifth exemplary embodiment of the present invention can be applied.
6 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode display including a light emitting diode to which an organic compound according to an exemplary embodiment of the present invention can be applied.
FIGS. 7 to 14 are graphs showing NMR analysis results for organic compounds synthesized according to the exemplary embodiments of the present invention, respectively.
15A to 15C are graphs showing the results of measuring current density, luminance, and current efficiency of a light emitting diode including a single light emitting unit in which an organic compound according to an exemplary embodiment of the present invention is applied to an exciton blocking layer.
16A and 16B are graphs showing current density and luminance of a light emitting device having a tandem structure composed of two light emitting units, in which an organic compound according to an exemplary embodiment of the present invention is applied to an upper exciton blocking layer Fig.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings where necessary.
[유기 화합물][Organic compounds]
본 발명은 넓은 밴드갭을 확보할 수 있는 이미다조 벤조티아졸(imidzo benzothizole) 코어에, 적어도 하나의 축합 방향족 고리로 치환된 질소 원자가 직접 또는 간접적으로 연결된다. 예를 들어 본 발명에 따른 유기 화합물의 코어는 이미다조[2,1-b] 벤조티아졸 코어를 가질 수 있으며, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. The present invention directly or indirectly links nitrogen atoms substituted with at least one condensed aromatic ring to an imidzozo benzothiazole core capable of ensuring a wide band gap. For example, the core of the organic compound according to the present invention may have an imidazo [2,1-b] benzothiazole core and may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알콕시기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되고, R1 내지 R4 중에서 적어도 하나는 축합된(fused) 방향족 고리를 가지는 C5~C30 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기이며, L1 내지 L6는 각각 독립적으로 C5~C30 아릴렌기 또는 C4~C30 헤테로아릴렌기이고, a, b, c, d, e, f는 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 그 중에서 적어도 하나는 1이며, m과 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, m+n은 1임)(Wherein R 1 to R 4 are each independently an unsubstituted or substituted
본 명세서에서 '치환되지 않은' 또는 '치환되지 않거나'란, 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소, 중수소 및 삼중수소가 포함된다. As used herein, "unsubstituted" or "unsubstituted" means that a hydrogen atom is substituted, in which case the hydrogen atom includes hydrogen, deuterium, and tritium.
본 명세서에서 '치환된'에서 치환기는 예를 들어, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 C1~C20 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 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 헤테로알기 등을 들 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. As used herein, the substituent may be, for example, a C1-C20 alkyl group which is unsubstituted or substituted by halogen, a C1-C20 alkoxy group which is unsubstituted or substituted by halogen, a halogen, cyano group, A C5 to C30 aryl substituted amine group, a C4 to C30 heteroaryl substituted amine group, a nitro group, a hydrazyl group, a sulfonic acid group, a C1 to C20 alkylsilyl group ,
본 명세서에서 '헤테로 방향족 고리', '헤테로 사이클로알킬렌기', '헤테로 아릴렌기', '헤테로 아릴알킬렌기', '헤테로 아릴옥실렌기', '헤테로 사이클로알킬기', '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴알킬기', '헤테로 아릴옥실기', '헤테로 아릴 아민기' 등에서 사용된 용어 '헤테로'는 이들 방향족(aromatic) 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.The terms "heteroaromatic ring", "heterocycloalkylene group", "heteroarylene group", "heteroarylalkylene group", "heteroaryloxylene group", "heterocycloalkyl group", "heteroaryl group", " The term "hetero" as used in heteroarylalkyl group, heteroaryloxyl group and heteroarylamine group means that at least one of the carbon atoms constituting these aromatic or alicyclic rings, Means that one to five carbon atoms are replaced by one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S, and combinations thereof.
하나의 예시적인 실시형태에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 펜탄레닐기, 인데닐기, 인데노인데닐기, 헵탈레닐기, 바이페닐레닐기, 인다세닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 벤조페난트레닐기, 디벤조페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 크라이세닐기, 테트라페닐기, 테트라세닐기, 플레이다에닐기, 파이세닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데노플루오레닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 호모 아릴기, 및/또는 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 인다졸일기, 인돌리지닐기, 피롤리지닐기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴노졸리닐기, 퀴놀리지닐기, 퓨리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페리미디닐기, 페난트리디닐기, 프테리디닐기, 신놀리닐기, 나프타리디닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 잔테닐기, 크로메닐기, 이소크로메닐기, 티오아지닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 디퓨로피라지닐기, 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 아릴기일 수 있으며, R1 내지 R4 중에서 적어도 하나는 축합 고리를 갖는 호모 아릴기 또는 헤테로 아릴기이다. In one exemplary embodiment, each of R 1 to R 4 independently represents an unsubstituted or substituted phenyl, biphenyl, terphenyl, naphthyl, anthracenyl, pentanenyl, indenyl, A phenanthrenyl group, a dibenzophenanthrenyl group, an azulenyl group, a pyrenyl group, a fluoranthienyl group, a triphenylenyl group, a cyano group, a phenanthrenyl group, a phenanthrenyl group, (Such as a fused or condensed group such as a phenyl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, a phenanthryl group, Or a heterocyclic group which may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a cyano group, a cyano group, , Indazole diazonium, indole A heterocyclic group, a thiazolyl group, a thiazolyl group, a thiomorpholinyl group, a thiomorpholinyl group, a thiazolyl group, a thiazolyl group, a thiazolyl group, A benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a quinolizinyl group, A thienyl group, a naphthyridinyl group, a furanyl group, a paranyl group, an oxazinyl group, an oxazolyl group, an oxadiazole group, an oxazolyl group, an oxazolyl group, A thiazolyl group, a thiophenyl group, a benzothiophenyl group, a diethoxyphenyl group, a thiopyranyl group, a thiopyranyl group, a dithienyl group, a chlorenyl group, A benzothiophenyl group, a difluoropyrazinyl group, or an N-substituted spiro And at least one of R 1 to R 4 is a homoaryl group or a heteroaryl group having a condensed ring.
R1 내지 R4를 구성할 수 있는 축합 고리는 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 방향족 고리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 축합 고리는 치환되거나 치환되지 않은 나프틸기, 안트라세닐기, 펜탄레닐기, 인데닐기, 인데노인데닐기, 헵탈레닐기, 바이페닐레닐기, 인다세닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 벤조페난트레닐기, 디벤조페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 테트라페닐기, 테트라세닐기, 플레이다에닐기, 파이세닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데노플루오레닐기, 또는 스파이로 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합된 호모 방향족 고리 및/또는 인돌일기, 이소인돌일기, 인다졸일기, 인돌리지닐기, 피롤리지닐기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴노졸리닐기, 퀴놀리지닐기, 퓨리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페리미디닐기, 페난트리디닐기, 프테리디닐기, 신놀리닐기, 나프타리디닐기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 잔테닐기, 크로메닐기, 이소크로메닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 디퓨로피라지닐기, 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합된 헤테로 방향족 고리를 포함할 수 있다. The condensed rings which may constitute R 1 to R 4 may contain two or more, preferably three or more aromatic rings. For example, the condensed ring may be a substituted or unsubstituted naphthyl, anthracenyl, pentanenyl, indenyl, indenoindenyl, hepttalenyl, biphenylenyl, indacenyl, phenalenyl, A phenanthrenyl group, a benzenephenanthrenyl group, a dibenzophenanthrenyl group, an azulenyl group, a pyrenyl group, a fluoranthenyl group, a triphenylrenyl group, a pyrenyl group, a klychenyl group, a tetraphenyl group, a tetracenyl group, , Condensed homoaromatic rings such as a pyrenyl group, a pentaphenyl group, a pentacenyl group, a fluorenyl group, an indenofluorenyl group, or a spirosporo fluorenyl group and / or an indolyl group, an isoindolyl group, an indazolyl group , An indolizinyl group, a pyrrolidinyl group, a carbazolyl group, a benzocarbazolyl group, a dibenzocarbazolyl group, an indolocarbazolyl group, an indenocarbazolyl group, a quinolinyl group, an isoquinolinyl group, A quinoxalinyl group, a cyano group, A quinolinyl group, a quinolizinyl group, a quinolizinyl group, a purinyl group, a phthalazinyl group, a quinoxalinyl group, a benzoquinolinyl group, a benzoisoquinolinyl group, a benzoquinazolinyl group, a benzoquinoxalinyl group, A phenanthrolinyl group, a peranthrylinyl group, a perimidinyl group, a phenanthridinyl group, a phthalidinyl group, a cinnolinyl group, a naphthyridinyl group, a dioxinyl group, a benzofuranyl group, a dibenzofuranyl group, a thiopyranyl group, , An isochromenyl group, a benzothiophenyl group, a dibenzothiophenyl group, a difluoropyrazinyl group, or a condensed heteroaromatic ring such as an N-substituted spiropyranyl group.
한편, 하나의 비-제한적인 실시형태에서, 화학식 1에서 링커(연결기)인 L1 내지 L6는 방향족 연결기일 수 있다. On the other hand, in one non-limiting embodiment, L 1 to L 6, which are linkers in the formula (1), may be aromatic linking groups.
구체적으로, 화학식 1에서 L1 내지 L6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 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), 헥사세닐렌기(hexacenylene), 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), 디벤조퓨라닐렌기(dibenzofuranylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 카바졸일렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 인돌로카바졸일렌기, 인데노카바졸일렌기, 이미다조피리미디닐렌기(imidazopyrimidinylene) 및 이미다조피리디닐렌기(imidazopyridinylene)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Specifically, in formula (1), L 1 to L 6 each independently represent a substituted or unsubstituted phenylene, biphenylene, terphenylene, tetraphenylene, indenylene, naphthylene, azulenylene, indacenylene, acenaphthylene, fluorenylene, spiro-fluorenylenylene, naphthylene, naphthylene, azulenylene, indenylene, A phenanthrenylene group, a phenanthrenylene group, an anthracenylene group, a fluororanthrenylene group, a triphenylenylene group, a pyrenylene group, a chlorenylene group, a phenanthrene group, a phenanthrene group, naphthacene, naphthacenylene, picenylene, perylenylene, pentaphenylene, hexacenylene, pyrrolylene, imidazolylene, and the like. (imidazolylene), p And examples thereof include pyrazolylene, pyridinylene, pyrazinylene, pyrimidinylene, pyridazinylene, isoindolylene, indolylene, and the like. Indazolylene, purinylene, quinolinylene, isoquinolinylene, benzoquinolinylene, phthalazinylene, naphthylene, and the like. A naphthyridinylene group, a quinoxalinylene group, a quinazolinylene group, a benzoquinolinylene group, a benzoisoquinolinylene group, a benzoquinazolinylene group, a benzoquinoxalinylene group, And examples thereof include cinnolinylene, phenanthridinylene, acridinylene, phenanthrolinylene, phenazinylene, benzoxazolylene, benzimidazolylene, (benzimidazolylene) , Furanylene, benzofuranylene, thiophenylene, benzothiophenylene, thiazolylene, isothiazolylene, benzothiazolylene, benzothiophenylene, benzothiophenylene, benzoxazolinone, benzothiazolylene, isoxazolylene, oxazolylene, triazolylene, tetrazolylene, oxadiazolylene, triazinylene, dibenzofuranylene, , Dibenzothiophenylene group, carbazolylene group, benzocarbazolylene group, dibenzocarbazolylene group, indolocarbazolylene group, indenocarbazolylene group, imidazopyrimidinylene group, imidazopyrimidinylene group, imidazopyrimidinylene group, And imidazopyridinylene. ≪ / RTI >
이때, 이때, L1 내지 L6을 구성하는 방향족 고리의 개수가 많아지면, 전체 유기 화합물에서 공액화(conjugated) 구조가 지나치게 길어져서, 유기 화합물의 밴드갭이 줄어들 수 있다. 따라서 바람직하게는 L1 내지 L6을 구성하는 방향족 고리의 개수는 1 내지 2개, 더욱 바람직하게는 1개이다. 또한 정공의 주입 및 이동 특성과 관련해서, L1 내지 L6은 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, L1 내지 L6은 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기, 바이페닐렌기, 피롤릴렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퓨라닐렌기 또는 티오페닐렌기일 수 있다.At this time, if the number of aromatic rings constituting L 1 to L 6 is increased, the conjugated structure of the entire organic compound becomes excessively long, so that the bandgap of the organic compound can be reduced. Therefore, the number of aromatic rings constituting L 1 to L 6 is preferably 1 to 2, more preferably 1. Also, with respect to the injection and transport properties of holes, L 1 to L 6 may each be a 5-membered ring to a 7-membered ring, -membered ring. For example, L 1 to L 6 are independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted phenylene, biphenylene, pyrrolylene, imidazolylene, pyrazolylene, pyridinylene, A thiophenylene group, a thienylene group, a thienylene group, a thienylene group, a thienylene group,
화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지는 이미다조 벤조티아졸 코어에, 적어도 하나의 축합 고리로 연결된 질소 원자를 포함하는 아민기가 연결되어 있다. 따라서 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하며, 발광 효율 및 색 순도가 뛰어나며 우수한 열 안정성을 갖는다. 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자의 유기물층에 적용하면, 발광 소자에서 정공 수송 특성이 향상되므로, 정공의 주입 지연으로 인하여 소자의 구동 전압이 상승하는 것을 방지할 수 있으며, 낮은 전압에서도 충분히 소자가 구동될 수 있다. 또한 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 발광 소자를 구성하는 유기물층에 적용되는 경우, 발광 소자를 구성하는 유기물층에서 정공과 전자가 균형 있게 주입될 수 있어서 소자의 발광 효율을 또한 증가시킬 수 있다. The organic compound represented by the general formula (1) has an aminobenzothiazole core having a wide band gap connected with an amine group containing a nitrogen atom linked by at least one condensed ring. Accordingly, the organic compound represented by Formula (1) has excellent hole transporting properties, excellent luminous efficiency and color purity, and excellent thermal stability. When the organic compound represented by the general formula (1) is applied to the organic material layer of the light emitting device, since the hole transporting property is improved in the light emitting device, the driving voltage of the device can be prevented from rising due to injection delay of holes, Can be driven. When the organic compound represented by the general formula (1) is applied to the organic material layer constituting the light emitting device, holes and electrons can be injected in a balanced manner from the organic material layer constituting the light emitting device, thereby increasing the luminous efficiency of the device.
이처럼, 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하며 열 안정성이 뛰어난 작용기로 치환된 아민기에 넓은 밴드갭을 가지는 이미다조 벤조티아졸 모이어티가 연결되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 유기 화합물을 발광 소자의 정공층 및/또는 전자차단층에 적용하면, 발광물질층으로의 정공 주입이나 정공 수송 특성을 향상시킬 수 있으며, 반대로 전자가 양극으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. Thus, the organic compound represented by Formula (1) has an imidazobenzothiazole moiety having an excellent hole transporting property and a wide band gap to an amine group substituted with a functional group having excellent thermal stability. Therefore, when the organic compound according to the present invention is applied to the positive hole layer and / or the electron blocking layer of the light emitting device, hole injection into the light emitting material layer and hole transporting property can be improved and conversely, electrons can be prevented from moving to the anode .
또한, 본 발명의 유기 화합물은 정공 수송 능력이 매우 우수하기 때문에, 본 발명의 유기 화합물을 포함하는 유기물층에 인접하여 본 발명의 유기 화합물에 깊은 최저 비점유 분자궤도 함수(deep LUMO)를 가지는 화합물이나 정공 주입 물질을 도핑하여 전하생성층으로 사용하는 경우, 전자를 본 발명의 유기 화합물로 이루어지는 유기물층의 반대 방향(예를 들어 양극 방향)으로 이동시키고, 이로 인하여 발생한 정공은 유기발광층 방향인 음극 방향으로 이동시킴으로써 전하 생성 특성을 갖게 된다. 따라서 화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 발광 소자의 유기물층, 예를 들어 정공수송층 및/또는 정공주입층과 같은 정공층, 전자차단층 및/또는 P타입 전하생성층에 단독으로 사용되거나, 도펀트와 함께 사용될 수 있다. In addition, since the organic compound of the present invention has a very high hole transporting ability, a compound having a deepest lowest occupying molecular orbital (deep LUMO) in the organic compound of the present invention adjacent to the organic compound layer containing the organic compound of the present invention In the case of doping a hole injecting material and using it as a charge generating layer, electrons are moved in the opposite direction (for example, the anode direction) of the organic compound layer made of the organic compound of the present invention, The charge generation characteristic is obtained. Therefore, the organic compound represented by the formula (1) may be used alone in an organic layer of a light emitting device, for example, a hole layer such as a hole transporting layer and / or a hole injecting layer, an electron blocking layer and / or a P type charge generating layer, Can be used.
하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명의 유기 화합물은 이미다조 벤조티아졸 코어에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있는 질소 원자에 적어도 하나의 축합 방향족 고리가 치환된 구조를 가질 수 있는데, 이러한 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. In one exemplary embodiment, the organic compounds of the present invention may have a structure in which at least one condensed aromatic ring is substituted for the nitrogen atom that may be directly or indirectly linked to the imidazolobenzothiazole core, Can be represented by the following formula (2).
[화학식 2](2)
(화학식 2에서 R5 및 R7은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되고, R6 및 R8은 각각 독립적으로 축합된(fused) 방향족 고리를 가지는 C5~C30 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기이며, L1 내지 L6, a, b, c, d, e, f, m, n은 각각 화학식 1에서 정의된 것과 동일함)Wherein R 5 and R 7 are each independently an unsubstituted or substituted
화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지는 이미다조 벤조티아졸 코어에, 열 안정성이 뛰어난 적어도 하나의 축합 방향족 고리로 치환되어 있는 질소 원자를 포함하는 아민기가 연결되어 있다. 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 우수한 정공 수송 특성, 양호한 열 안정성 및 뛰어난 색 순도를 갖는다. 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 발광 소자에 적용되는 경우, 유기물층, 예를 들어 발광물질층으로의 정공 주입 및 정공 수송 능력을 향상시켜, 발광 소자의 구동 전압을 낮추어 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한 발광 소자를 구성하는 소재의 스트레스를 감소시켜, 소자의 수명 및 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The organic compound represented by the general formula (2) is bonded to an imidazobenzothiazole core having a wide band gap with an amine group containing a nitrogen atom substituted with at least one condensed aromatic ring having excellent thermal stability. The organic compound represented by the general formula (2) has excellent hole transporting properties, good thermal stability and excellent color purity. When the organic compound represented by the general formula (2) is applied to a light emitting device, hole injection into the organic material layer, for example, the light emitting material layer, and hole transporting ability are improved, and the driving voltage of the light emitting device is reduced to reduce power consumption. Further, the stress of the material constituting the light emitting element can be reduced, and the lifetime and luminous efficiency of the element can be improved.
[발광다이오드 및 표시장치][Light Emitting Diodes and Display Devices]
화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 정공 수송 특성이 우수하기 때문에, 발광 소자의 정공층, 전자차단층 및/또는 전하생성층 등과 같은 유기물층에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 화합물이 유기물층에 적용된 발광다이오드에 대해서 먼저 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드의 개략적인 단면도이다. The organic compounds represented by the general formulas (1) to (2) are excellent in hole transporting properties and can therefore be applied to organic layers such as a hole layer, an electron blocking layer and / or a charge generating layer of a light emitting device. A light emitting diode to which an organic compound according to the present invention is applied to an organic material layer will be described first. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드(100)는 서로 마주하는 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 위치하는 발광 유닛(130)을 포함한다. 발광 유닛(130)은 정공주입층(hole injection layer; HIL, 150) 및 정공수송층(hole transporting layer; HTL, 160)으로 이루어지는 정공층(140)과, 발광물질층(emitting material layer; EML, 170)과, 전자수송층(electron transporting layer; ETL, 180) 및 전자주입층(electron injection layer, EIL, 190)을 포함한다. 1, a
제 1 전극(110)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지며 양극(anode)이다. 예를 들어, 제 1 전극(110)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)로 이루어질 수 있다. The
제 2 전극(120)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어지며 음극(cathode)이다. 예를 들어, 제 2 전극(120)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.The
발광 유닛(130)을 구성하는 발광물질층(170)은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 일례로, 발광물질층(170)이 청색(B) 광을 발광할 경우, 발광물질층(170)은 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. The light emitting
예를 들어, 청색 발광물질층에 사용되는 형광 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl; DPVBi), 9,10-디-(2-나프틸)안트라센(9,10-di-(2-naphtyl)anthracene; ADN), 2,5,8,11-테트라-t-부틸페릴렌(tetra-t-butylperylene; TBADN), 2-터르-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(2-tert-butyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene), 2-메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(2-methyl-9,10-di(2-naphtyl)anthracene; MADN), 및/또는 2,2',2"-(1,3,5-벤자인트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸(2,2',2"-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole; TBPi) 등을 포함한다. For example, the fluorescent host material used for the blue luminescent material layer is 4,4'-bis (2,2'-diphenylvinyl) -1,1'-biphenyl (4,4'-bis (2-naphthyl) anthracene (ADN), 2, 5, 8-diphenylylnyl) -1,1'-biphenyl; DPVBi, 9,10-di- Tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, tetra-t-butylperylene (TBADN) (2-naphthyl) anthracene, 2-methyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene, 2 '- (1,3,5-benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole) tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole; TBPi).
또한, 청색 형광 도펀트 물질로서 4,4'-비스(9-에틸-3-카바조비닐렌)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl; BCzVBi) 및/또는 디페닐-[4-(2-[1,1;4,1]테트라페닐-4-일-비닐)-페닐]-아민(diphenyl-[4-(2-[1,1;4,1]terphenyl-4-yl-vinyl)-phenyl]-amine; BD-1) 등이 사용될 수 있다. Further, as a blue fluorescent dopant material, 4,4'-bis (9-ethyl-3-carbazovinylene) - 1,1'- (1, 1, 4,1] tetraphenyl-4-yl-vinyl) -phenyl] -amine (diphenyl- [4- (2- [1,1; 4,1] terphenyl-4-yl-vinyl) -phenyl] -amine; BD-1).
또한, 상기 발광물질층(170)이 녹색(G) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(170)은 카바졸계 화합물로 이루어진 인광 호스트 물질에 금속 착화합물로 이루어진 인광 도펀트(예를 들어, dp2Ir(acac), op2Ir(acac) 등)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 또한, 상기 발광물질층(170)이 적색(R) 광을 발광할 경우, 상기 발광물질층(170)은 카바졸계 화합물로 이루어진 인광 호스트 물질에 금속 착화합물로 이루어진 인광 도펀트(예를 들어, Btp2Ir(acac) 등)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 도펀트 소재는 호스트 소재를 기준으로 대략 1 내지 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있다. In addition, when the light emitting
전자수송층(180)은 발광물질층(170)과 제 2 전극(120) 사이에 위치하고, 전자주입층(190)은 전자수송층(180)과 제 2 전극(120) 사이에 위치한다. 전자수송층(180)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체일 수 있다. 예를 들어, 전자수송층(180)은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate; Liq), 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol), 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-터르부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole; TAZ), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline; TPQ) 및 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimiazole-2-yl)benzene; TPBI)과 같은 전자 수송 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
필요한 경우에, 전자수송층(180)은 전술한 유기 물질에 알칼리 금속 및/또는 알칼리토금속과 같은 금속이 도핑되어 이루어질 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리토금속은 전술한 유기 화합물을 기준으로 대략 1 내지 20 중량%의 비율로 첨가될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 전자수송층(180)의 도펀트로 사용될 수 있는 알칼리 금속 성분은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 세슘(Cs)와 같은 알칼리 금속 및/또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)과 같은 알칼리토금속을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 필요한 경우, 전자수송층(180)은 단층 구조가 아니라 2개 이상의 층으로 구분될 수 있다. If necessary, the
또한, 상기 전자주입층(190)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 material of the
한편, 제 1 전극(110)과 발광물질층(170) 사이에 정공층(140)이 위치한다. 본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 정공층(140)은 제 1 전극(110)과 발광물질층(170) 사이에 위치하는 정공주입층(150)과, 정공주입층(150)과 발광물질층(170) 사이에 위치하는 정공수송층(160)을 포함한다. A
정공주입층(150)은 무기물인 제 1 전극(110)과 유기물인 정공수송층(160) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(150)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9-일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; HATCN), 1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane; F4TCNQ), 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) 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다. The
다른 선택적인 실시형태에서, 정공주입층(150)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 전술한 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어질 수 있다. 이때, 전술한 정공 주입 물질은 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In another alternative embodiment, the
필요한 경우에, 정공주입층(150)은 2개의 층으로 구분될 수 있다. 이때 제 1 전극(110) 쪽에 위치하는 제 1 정공주입층(미도시)은 전술한 정공 주입 물질로만 이루어질 수 있고, 제 1 정공주입층(미도시)과 정공수송층(160) 사이에 위치하는 제 2 정공주입층(미도시)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어질 수 있다.If necessary, the
정공수송층(160)은 발광물질층(170)과 인접하여 위치한다. 정공수송층(160)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로만 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. 정공수송층(160)이 정공 수송 도펀트를 포함하는 경우, 정공 수송 도펀트는 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPD, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP) 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다. 정공 수송 도펀트는 예를 들어 약 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. The
선택적인 실시형태에서, 정공수송층(160)은 2개의 층으로 이루어질 수 있다. 이때, 정공주입층(150)에 인접하게 위치하는 제 1 정공수송층(미도시)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로만 이루어지고, 발광물질층(170)에 인접하게 위치하는 제 2 정공수송층(미도시)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 전술한 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. In an alternative embodiment, the
한편, 도면에서는 정공층(140)이 정공주입층(150)과 정공수송층(160)으로 구분되어 있다. 하지만, 정공층(140)은 화학식 1 내지 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 주입 도펀트, 예를 들어, MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-아민이 도핑되어 이루어지는 1층으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 유기 화합물은 정공 수송 능력이 우수하기 때문에, 본 발명의 유기 화합물에 정공 주입 도펀트가 도핑되어 이루어지는 정공층은 정공주입층과 정공수송층의 역할을 겸할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 전극(110)과 발광물질층(170) 사이에 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 도펀트가 도핑된 1층의 정공층(140)만 존재하더라도 정공 주입과 정공 수송 특성을 충분히 얻을 수 있다. 이때, 정공 주입 도펀트는 예를 들어 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In the drawing, the
즉, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드(100)는, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 전극(110, 120)과, 제 1 및 제 2 전극(110, 120) 사이에 위치하는 발광 유닛(130)으로서, 제 1 전극(110)과 발광물질층(170) 사이에 본 발명에 따른 유기 화합물이 적용될 수 있는 정공층(140)을 포함한다.That is, the
본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 능력이 우수하다. 따라서 본 발명의 유기 화합물을 정공층(140)에 단독으로 사용하거나 적절한 정공 주입 도펀트나 정공 수송 도펀트와 함께 사용하는 경우, 저 전압에서 발광다이오드(100)를 구동시켜 소비 전력을 낮출 수 있으며, 발광다이오드(100)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The organic compound of the present invention has a wide band gap and is excellent in thermal stability and hole transporting ability. Therefore, when the organic compound of the present invention is used alone in the
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 서로 마주하는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 220) 사이에 위치하는 발광 유닛(230)을 포함한다. 발광 유닛(230)은 발광물질층(270)을 포함하며, 제 1 전극(210)과 발광물질층(270) 사이에 위치하는 정공층(240)과, 정공층(240)과 발광물질층(270) 사이에 위치하는 전자차단층(electron blocking layer; EBL, 266), 발광물질층(270)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하는 전자수송층(280) 및 전자주입층(290)을 포함한다. 정공층(240)은 정공주입층(250)과 정공수송층(260)을 포함한다. 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a second exemplary embodiment of the present invention. 2, a
전술한 바와 같이, 제 1 전극(210)은 양극이며 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지고, 제 2 전극(220)은 음극이며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다.As described above, the
발광물질층(270)은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있다. 발광물질층(270)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하는 전자수송층(280)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체로 이루어질 수 있다. 전자수송층(280)은 알칼리 금속이나 알칼리토금속과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. The light emitting
전자수송층(280)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하는 전자주입층(290)은 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질로 이루어질 수 있다. The
정공주입층(250)은 무기물인 제 1 전극(210)과 유기물인 정공수송층(260) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(250)은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 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) 등에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 정공주입층(250)은 화학식 1 내지 2로 표시되는 유기 화합물에 전술한 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어질 수 있다. The
다른 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(250)은 정공 주입 물질로 이루어지는 제 1 정공주입층(미도시)과, 화학식 1 내지 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어지는 제 2 정공주입층(미도시)으로 구분될 수 있다. In another exemplary embodiment, the
정공수송층(260)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로만 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 수송 도펀트, 예를 들어 TPD, NPD, 및/또는 CBP 등이 도핑되어 이루어질 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 정공수송층(260)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로만 이루어지는 제 1 정공수송층(미도시)과, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어지는 제 2 정공수송층(미도시)로 이루어질 수 있다. The
한편, 정공이 발광물질층(270)을 지나 제 2 전극(220)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(270)을 지나 제 1 전극(210)으로 가는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(200)는 발광물질층(270)의 상부와 하부 중 적어도 한 곳에 엑시톤 차단층을 포함할 수 있다. On the other hand, when the holes move to the
예를 들어, 정공층(240)과 독립적으로 제 1 전극(210)과 발광물질층(270) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(266)이 위치할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자차단층(266)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물로 이루어질 수 있다. For example, the
전술한 바와 같이, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물은 높은 정공 수송 특성을 가지고 있기 때문에, 전자 수송 특성은 떨어진다. 따라서 정공층(240)과 독립적으로, 정공층(240)과 발광물질층(270) 사이에 위치하는 전자차단층(266)에 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 적용하는 경우, 제 2 전극(220)에서 전달된 전자가 발광물질층(270)에 속박되어 제 1 전극(210) 쪽으로 이동하지 못한다. 전자가 발광물질층(270)에 속박되어 있기 때문에, 전자와 정공이 발광물질층(270)에서 효율적으로 엑시톤을 형성하여 높은 발광 효율을 유지할 수 있다.또한, 필요한 경우 발광물질층(270)과 전자수송층(280) 사이에 다른 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(hole blocking layer; HBL, 미도시))이 위치하여 발광물질층(270)과 전자수송층(280) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층(미도시)의 소재로서 전자수송층(280)에 사용될 수 있는 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸, 트리아진 등의 유도체가 사용될 수 있다. 예를 들어 정공차단층(미도시))은 최고준위 분자점유궤도(highest occupied molecular orbital, HOMO) 레벨이 낮은 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP) 및/또는 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(bis(2-methyl-8-quinolinolato)(4- phenylphenolato)aluminum (Ⅲ); BAlq)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. As described above, since the organic compounds represented by the general formulas (1) to (2) have high hole transporting properties, their electron transporting properties are poor. When the organic compound represented by
본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 능력이 우수하다. 따라서 본 발명의 유기 화합물을 정공층(240) 및/또는 전자차단층(266)에 단독으로 사용하거나 적절한 정공 주입 도펀트나 정공 수송 도펀트와 함께 사용하는 경우, 저 전압에서 발광다이오드(200)를 구동시켜 소비전력을 낮출 수 있으며, 발광다이오드(200)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The organic compound of the present invention has a wide band gap and is excellent in thermal stability and hole transporting ability. Therefore, when the organic compound of the present invention is used solely for the
한편, 본 발명의 유기 화합물은 전술한 단층 구조를 가지는 발광다이오드 이외에도 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드에 적용되어 저 전압에서 화이트를 구현할 수 있다. 도 3은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따라 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 발광다이오드(300)는 서로 마주하는 제 1 전극(310) 및 제 2 전극(320)과, 제 1 및 제 2 전극(310, 320) 사이에 위치하는 제 1 발광 유닛(하부 발광 유닛, 330)과, 제 1 발광 유닛(330)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하는 제 2 발광 유닛(상부 발광 유닛, 340)과, 제 1 및 제 2 발광 유닛(330, 340) 사이에 위치하는 전하생성층(350)을 포함한다. In addition, the organic compound of the present invention can be applied to light emitting diodes having a tandem structure in addition to light emitting diodes having the above-described single-layer structure to realize low-voltage to white. 3 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode having a tandem structure according to an exemplary third embodiment of the present invention. 3, a
전술한 바와 같이, 제 1 전극(310)은 양극이며 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지고, 제 2 전극(320)은 음극이며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다. As described above, the
제 1 발광 유닛(330)은, 정공주입층(332)과, 제 1 정공수송층(하부 정공수송층, 334)과, 제 1 발광물질층(하부 발광물질층, 336)과, 제 1 전자수송층(하부 전자수송층, 338)을 포함한다. The first
정공주입층(332)은 제 1 전극(310)과 제 1 발광물질층(336) 사이에 위치한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(332)은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등에서 선택되는 어느 하나의 물질인 정공 주입 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(532)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 전술한 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량% 도핑되어 이루어질 수 있다. The
또 다른 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(332)은 전술한 정공 주입 물질로 이루어지는 정공주입층(미도시)과, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어지는 별도의 정공주입층(미도시)으로 구분될 수 있다. In another exemplary embodiment, the
제 1 정공수송층(334)은 정공주입층(332)과 제 1 발광물질층(336) 사이에 위치하고, 제 1 발광물질층(336)은 제 1 정공수송층(334)과 제 1 전자수송층(338) 사이에 위치하며, 제 1 전자수송층(338)은 제 1 발광물질층(336)과 전하생성층(350) 사이에 위치한다. The first
제 2 발광 유닛(340)은 제 2 정공수송층(상부 정공수송층, 342)과, 제 2 발광물질층(상부 발광물질층, 344)과, 제 2 전자수송층(상부 전자수송층, 346)과, 전자주입층(348)을 포함한다. The second
제 2 발광물질층(344)은 제 2 정공수송층(342)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하고, 제 2 전자수송층(346)은 제 2 발광물질층(344)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하며, 전자주입층(348)은 제 2 전자수송층(346)과 제 2 전극(320) 사이에 위치한다. The second light emitting
제 1 및 제 2 발광물질층(336, 344) 각각은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색을 발광한다. 일례로, 제 1 발광물질층(336)은 청색(B), 적색(R), 녹색(G) 또는 황색(Yellow, Y)을 발광하고, 제 2 발광물질층(344)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황록색(YG) 발광물질층 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(336)은 청색을 발광하고, 제 2 발광물질층(344)은 청색보다 장파장인 녹색, 황록색(yellow-green; YG) 또는 오렌지색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광물질층(344)이 황록색 발광물질층을 구성하는 경우, 제 2 발광물질층(344)의 호스트 물질로서 CBP가 사용될 수 있고, Ir(2-phq)3와 같은 도펀트를 사용할 수 있다. Each of the first and second emissive material layers 336 and 344 may be doped with a host to emit light of different colors. For example, the first light emitting
제 1 및 제 2 정공수송층(334, 342) 각각은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로만 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 수송 도펀트, 예를 들어 TPD, NPD, CBP 등이 도핑되어 이루어질 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 제 1 및 제 2 정공수송층(334, 342)은 각각 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로만 이루어지는 정공수송층(미도시)과, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어지는 별도의 정공수송층(미도시)로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 정공수송층(334, 342)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first and second
제 1 및 제 2 전자수송층(338, 346) 각각은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤즈티아졸(benzthiazole) 또는 벤지이미다졸(예를 들어, 2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole)과 같은 전자 수송 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(338, 346)은 각각 알칼리 금속이나 알칼리토금속과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(338, 346)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first and second
전자주입층(348)은 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질로 이루어질 수 있다. The
전하생성층(350)은 제 1 발광 유닛(330)과 제 2 발광 유닛(340) 사이에 위치하며, 제 1 발광 유닛(330)에 인접하는 N타입 전하생성층(N-CGL, 352)과 제 2 발광 유닛(340)에 인접하는 P타입 전하생성층(P-CGL, 354)을 포함한다. N타입 전하생성층(352)은 제 1 발광 유닛(330)으로 전자(electron)를 공급하고, P타입 전하생성층(354)은 제 2 발광 유닛(340)으로 정공(hole)을 공급한다.The
N타입 전하생성층(352)은 Li, Na, K, Cs와 같은 알칼리 금속 및/또는 Mg, Sr, Ba, Ra와 같은 알칼리토금속으로 도핑된 유기층일 수 있다. 예를 들어, N타입 전하생성층(352)에 사용되는 호스트 유기물은 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-dipheny-1,10-phenanthroline; Bphen), MTDATA와 같은 물질일 수 있으며, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속은 약 0.01 내지 30 중량%로 도핑될 수 있다. The N type
P타입 전하생성층(354)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 일례로, P타입 전하생성층(354)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질, 예를 들어 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민이 도핑되어 이루어질 수 있다. P타입 전하생성층(354)이 정공 주입 물질 물질과 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물을 포함하는 경우, 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The P-type
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, P타입 전하생성층(354)과 제 2 정공수송층(342) 사이 및/또는 N타입 전하생성층(352)과 P타입 전하생성층(354) 사이에 제 2 정공주입층(상부 정공주입층; 미도시)이 위치할 수 있다. 제 2 정공주입층을 채택하는 경우, P타입 전하생성층(354)에서 생성된 정공을 제 2 발광 유닛(340)으로 효율적으로 주입, 전달할 수 있다. Although not shown in the drawing, a second hole (not shown) is formed between the P type
제 2 정공주입층(미도시)은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등에서 선택되는 어느 하나의 물질인 정공 주입 물질로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 이들 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량% 도핑되어 이루어질 수 있다. 제 1 정공주입층(332)과 제 2 정공주입층(미도시)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.(Biphenyl-4-yl) -9,9-dimethyl-N- (4-fluorophenyl) (9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) phenyl) -9H-fluorene-2-amine and the like, The compound may be doped with about 0.1 to 50 wt% of these hole injecting materials. The first
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 능력이 매우 우수하다. 따라서, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 2의 유기 화합물에 적절한 정공 주입 물질이나 정공 수송 물질이 도핑되어 있는 유기물로 구성되는 제 2 정공수송층(342), P타입 전하생성층(354) 및/또는 제 2 정공주입층(미도시)이 채택된 탠덤 구조를 가지는 발광다이오드(300)는 구동 전압을 낮출 수 있으며, 백색 발광에 이용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유기 화합물을 사용하여, 저 전압에서 발광다이오드(300)를 구동할 수 있으며, 발광다이오드(300)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, the organic compound of the present invention has a wide band gap, and is excellent in thermal stability and hole transporting ability. Accordingly, a second
도 4는 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태에 따른 발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 발광다이오드(400)는 서로 마주하는 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)과, 제 1 및 제 2 전극(410, 420) 사이에 위치하는 제 1 발광 유닛(하부 발광 유닛, 430)과, 제 1 발광 유닛(430)과 제 2 전극(420) 사이에 위치하는 제 2 발광 유닛(상부 발광 유닛, 440)과, 제 1 및 제 2 발광 유닛(430, 440) 사이에 위치하는 전하생성층(450)을 포함한다. 4 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. 4, a
전술한 바와 같이, 제 1 전극(410)은 양극이며 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지고, 제 2 전극(420)은 음극이며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다.As described above, the
제 1 발광 유닛(430)은, 정공주입층(제 1 정공주입층, 432)과, 제 1 정공수송층(하부 정공수송층, 434)과, 제 1 전자차단층(하부 전자차단층, 435)과, 제 1 발광물질층(하부 발광물질층, 436)과, 제 1 전자수송층(하부 전자수송층, 438)을 포함한다. The first
정공주입층(432)은 제 1 전극(410)과 제 1 발광물질층(436) 사이에 위치하며, 제 1 정공수송층(434)은 제 1 정공주입층(432)과 제 1 발광물질층(436) 사이에 위치하고, 제 1 전자차단층(435)은 제 1 정공수송층(434)과 제 1 발광물질층(436) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 전극(410)과 제 1 발광물질층(436) 사이에 정공층(432, 434)과 독립적으로 전자의 이동을 방지하는 제 1 전자차단층(435)이 위치할 수 있다. The
또한, 제 1 발광물질층(436)은 제 1 전자차단층(435)과 제 1 전자수송층(438) 사이에 위치하며, 제 1 전자수송층(438)은 제 1 발광물질층(436)과 전하생성층(450) 사이에 위치한다. 도시하지는 않았으나, 제 1 발광물질층(436)과 제 1 전자수송층(438) 사이에 정공의 이동을 방지할 수 있는 하부 정공차단층이 위치할 수 있다. The first
제 2 발광 유닛(440)은 제 2 정공수송층(상부 정공수송층, 442)과, 제 2 전자차단층(상부 전자차단층, 443)과, 제 2 발광물질층(상부 발광물질층, 444)과, 제 2 전자수송층(상부 전자수송층, 646)과, 전자주입층(648)을 포함한다. 제 2 정공수송층(442)은 전하생성층(450)과 제 2 발광물질층(444) 사이에 위치하고, 제 2 전자차단층(443)은 제 2 정공수송층(442)과 제 2 발광물질층(444) 사이에 위치한다. 즉, 전하생성층(450)과 제 2 발광물질층(444) 사이에 제 2 정공수송층(442)과 독립적으로 전자의 이동을 방지하는 제 2 전자차단층(443)이 위치할 수 있다. The second
제 2 전자수송층(446)은 제 2 발광물질층(444)과 제 2 전극(420) 사이에 위치하고, 전자주입층(448)은 제 2 전자수송층(446)과 제 2 전극(420) 사이에 위치한다. 도시하지는 않았으나, 제 2 발광물질층(444)과 제 2 전자수송층(446) 사이에 정공의 이동을 방지할 수 있는 상부 정공차단층이 위치할 수 있으며, P타입 전하생성층(454)과 제 2 정공수송층(442) 사이 및/또는 N타입 전하생성층(452)과 P타입 전하생성층(454) 사이에 제 2 정공주입층(미도시)이 위치할 수 있다. The second
제 1 및 제 2 발광물질층(436, 444) 각각은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색을 발광한다. 일례로, 제 1 발광물질층(436)은 청색(B), 적색(R), 녹색(G) 또는 황색(Yellow, Y)을 발광하고, 제 2 발광물질층(444)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황록색(YG) 발광물질층 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(436)은 청색을 발광하고, 제 2 발광물질층(444)은 청색보다 장파장인 녹색, 황록색(yellow-green; YG) 또는 오렌지색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광물질층(444)이 황록색 발광물질층을 구성하는 경우, 제 2 발광물질층(344)의 호스트 물질로서 CBP가 사용될 수 있고, Ir(2-phq)3와 같은 도펀트를 사용할 수 있다. Each of the first and second emissive material layers 436 and 444 may be formed by doping a host with a dopant and emitting different colors. For example, the first light emitting
제 1 정공주입층(432) 및 제 2 정공주입층(미도시) 각각은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등에서 선택되는 어느 하나의 물질인 정공 주입 물질로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량% 도핑되어 이루어질 수 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 제 1 정공주입층(432) 및 제 2 정공주입층(미도시)은 전술한 정공 주입 물질로 이루어지는 정공주입층(미도시))과, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어지는 별도의 정공주입층(미도시)으로 구분될 수 있다. 제 1 정공주입층(432) 및 제 2 정공주입층(미도시)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first
제 1 및 제 2 정공수송층(434, 442) 각각은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로만 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 수송 도펀트, 예를 들어 TPD, NPD, CBP 등이 도핑되어 이루어질 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 제 1 및 제 2 정공수송층(434, 442)은 각각 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로만 이루어지는 정공수송층(미도시)과, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어지는 별도의 정공수송층(미도시)로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 정공수송층(434, 442)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first and second
제 1 및 제 2 전자차단층(435, 443) 각각은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 전자차단층(435, 443)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. Each of the first and second
제 1 및 제 2 전자수송층(438, 446) 각각은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤즈티아졸(benzthiazole) 또는 벤지이미다졸(예를 들어, 2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole)과 같은 전자 수송 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(438, 446)은 각각 알칼리 금속이나 알칼리토금속과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(438, 446)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first and second
전자주입층(448)은 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질로 이루어질 수 있다. The
전하생성층(450)은 제 1 발광 유닛(430)과 제 2 발광 유닛(440) 사이에 위치하며, 제 1 발광 유닛(430)에 인접하는 N타입 전하생성층(N-CGL, 452)과 제 2 발광 유닛(440)에 인접하는 P타입 전하생성층(P-CGL, 454)을 포함한다. N타입 전하생성층(452)은 제 1 발광 유닛(430)으로 전자(electron)를 공급하고, P타입 전하생성층(454)은 제 2 발광 유닛(440)으로 정공(hole)을 공급한다.The
N타입 전하생성층(452)은 Li, Na, K, Cs와 같은 알칼리 금속 또는 Mg, Sr, Ba, Ra와 같은 알칼리토 금속으로 도핑된 유기층일 수 있다. N타입 전하생성층(452)에 사용되는 호스트 유기물은 Bphen, MTDATA와 같은 물질일 수 있으며, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속은 약 0.01 내지 30 중량%로 도핑될 수 있다.The N type
P타입 전하생성층(454)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 일례로, P타입 전하생성층(454)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질, 예를 들어 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민이 도핑되어 이루어질 수 있다. P타입 전하생성층(454)이 정공 주입 물질 물질과 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물을 포함하는 경우, 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The P-type
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 능력이 매우 우수하다. 따라서, 화학식 1 내지 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 2의 유기 화합물에 적절한 정공 주입 물질이나 정공 수송 도펀트가 도핑되어 있는 유기물로 구성되는 제 2 정공수송층(442), 제 2 전자차단층(443), P타입 전하생성층(454) 및/또는 제 2 정공주입층(미도시)이 채택된 탠덤 구조의 발광다이오드(400)는 백색 발광에 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 화합물을 사용하여, 저 전압에서 발광다이오드(400)를 구동할 수 있으며, 발광다이오드(400)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the organic compound of the present invention has a wide band gap, and is excellent in thermal stability and hole transporting ability. Therefore, a second
도 5는 본 발명의 예시적인 제 5 실시형태에 따른 발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 발광다이오드(500)는 서로 마주하는 제 1 전극(510) 및 제 2 전극(520)과, 제 1 및 제 2 전극(510, 520) 사이에 위치하는 제 1 발광 유닛(하부 발광 유닛, 530)과, 제 1 발광 유닛(530)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 2 발광 유닛(상부 발광 유닛, 540)과, 제 1 및 제 2 발광 유닛(530, 540) 사이에 위치하는 전하생성층(550)을 포함한다. 5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to an exemplary fifth embodiment of the present invention. 5, a
전술한 바와 같이, 제 1 전극(510)은 양극이며 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지고, 제 2 전극(520)은 음극이며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다.As described above, the
제 1 발광 유닛(530)은, 정공주입층(제 1 정공주입층, 532)과, 정공수송층(534)과, 제 1 전자차단층(535)과, 제 1 발광물질층(하부 발광물질층, 536)과, 제 1 전자수송층(하부 전자수송층, 538)을 포함한다. The first
정공주입층(532)은 제 1 전극(510)과 제 1 발광물질층(536) 사이에 위치하며, 정공수송층(534)은 정공주입층(532)과 제 1 발광물질층(536) 사이에 위치하고, 제 1 전자차단층(535)은 정공수송층(534)과 제 1 발광물질층(536) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 전극(510)과 제 1 발광물질층(536) 사이에 정공층(532, 534)과 독립적으로 전자의 이동을 방지하는 제 1 전자차단층(535)이 위치할 수 있다.The
제 1 발광물질층(536)은 제 1 전자차단층(535)과 제 1 전자수송층(538) 사이에 위치하며, 제 1 전자수송층(538)은 제 1 발광물질층(536)과 전하생성층(550) 사이에 위치한다. 도시하지는 않았으나, 제 1 발광물질층(536)과 제 1 전자수송층(538) 사이에 정공의 이동을 방지할 수 있는 제 1 정공차단층(하부 정공차단층)이 위치할 수 있다. The first
제 2 발광 유닛(440)은 제 2 전자차단층(상부 전자차단층, 543)과, 제 2 발광물질층(상부 발광물질층, 544)과, 제 2 전자수송층(상부 전자수송층, 546)과, 전자주입층(548)을 포함한다. 제 2 전자차단층(543)은 전하생성층(550)과 제 2 발광물질층(544) 사이에 위치한다. 즉, 전하생성층(550)과 제 2 발광물질층(544) 사이에 전자의 이동을 방지하는 제 2 전자차단층(543)이 위치할 수 있다. The second
제 2 전자수송층(546)은 제 2 발광물질층(544)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하고, 전자주입층(548)은 제 2 전자수송층(546)과 제 2 전극(520) 사이에 위치한다. 도시하지는 않았으나, 제 2 발광물질층(544)과 제 2 전자수송층(546) 사이에 정공의 이동을 방지할 수 있는 제 2 정공차단층(상부 정공차단층)이 위치할 수 있으며, P타입 전하생성층(554)과 제 2 전자차단층(543) 사이 및/또는 N타입 전하생성층(552)과 P타입 전하생성층(554) 사이에 제 2 정공주입층(미도시)이 위치할 수 있다.The second
제 1 및 제 2 발광물질층(536, 544) 각각은 호스트(host)에 도펀트(dopant)가 도핑되어 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색을 발광한다. 일례로, 제 1 발광물질층(536)은 청색(B), 적색(R), 녹색(G) 또는 황색(Yellow, Y)을 발광하고, 제 2 발광물질층(544)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황록색(YG) 발광물질층 중 어느 하나일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(536)은 청색을 발광하고, 제 2 발광물질층(544)은 청색보다 장파장인 녹색, 황록색(yellow-green; YG) 또는 오렌지색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광물질층(544)이 황록색 발광물질층을 구성하는 경우, 제 2 발광물질층(544)의 호스트 물질로서 CBP가 사용될 수 있고, Ir(2-phq)3와 같은 도펀트를 사용할 수 있다. Each of the first and second light emitting material layers 536 and 544 may be doped with a host to emit light of different colors. For example, the first light emitting
제 1 정공주입층(532) 및 제 2 정공주입층(미도시) 각각은 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등에서 선택되는 어느 하나의 물질인 정공 주입 물질로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량% 도핑되어 이루어질 수 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 제 1 정공주입층(532) 및 제 2 정공주입층(미도시)은 전술한 정공 주입 물질로 이루어지는 정공주입층(미도시))과, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어지는 별도의 정공주입층(미도시)으로 구분될 수 있다. 제 1 정공주입층(532) 및 제 2 정공주입층(미도시)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first
정공수송층(534)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로만 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 수송 도펀트, 예를 들어 TPD, NPD, CBP 등이 도핑되어 이루어질 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 정공수송층(534)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로만 이루어지는 정공수송층(미도시)과, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑되어 이루어지는 별도의 정공수송층(미도시)로 이루어질 수 있다. The
제 1 및 제 2 전자차단층(535, 543) 각각은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 전자차단층(535, 543)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. Each of the first and second
제 1 및 제 2 전자수송층(538, 546) 각각은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤즈티아졸(benzthiazole) 또는 벤지이미다졸(예를 들어, 2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole)과 같은 전자 수송 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(538, 546)은 각각 알칼리 금속이나 알칼리토금속과 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(538, 546)은 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.Each of the first and second
전자주입층(548)은 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질로 이루어질 수 있다. The
전하생성층(550)은 제 1 발광 유닛(530)과 제 2 발광 유닛(540) 사이에 위치하며, 제 1 발광 유닛(530)에 인접하는 N타입 전하생성층(N-CGL, 552)과 제 2 발광 유닛(540)에 인접하는 P타입 전하생성층(P-CGL, 554)을 포함한다. N타입 전하생성층(552)은 제 1 발광 유닛(530)으로 전자(electron)를 공급하고, P타입 전하생성층(554)은 제 2 발광 유닛(540)으로 정공(hole)을 공급한다.The
N타입 전하생성층(552)은 Li, Na, K, Cs와 같은 알칼리 금속 또는 Mg, Sr, Ba, Ra와 같은 알칼리토 금속으로 도핑된 유기층일 수 있다. N타입 전하생성층(552)에 사용되는 호스트 유기물은 Bphen, MTDATA와 같은 물질일 수 있으며, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속은 약 0.01 내지 30 중량%로 도핑될 수 있다.The N type
P타입 전하생성층(554)은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 일례로, P타입 전하생성층(554)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질, 예를 들어 MTDATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, F4TCNQ, 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민이 도핑되어 이루어질 수 있다. 바람직하게는 P타입 전하생성층(554)은 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어질 수 있다. P타입 전하생성층(554)이 정공 주입 물질 물질과 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물을 포함하는 경우, 정공 주입 물질이 약 0.1 내지 50 중량%로 도핑될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The P-type
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 능력이 매우 우수하다. 따라서, 화학식 1 내지 2의 유기 화합물로 이루어지거나, 화학식 1 내지 2의 유기 화합물에 적절한 정공 주입 물질이나 정공 수송 도펀트가 도핑되어 있는 유기물로 구성되는 제 2 전자차단층(543), P타입 전하생성층(554) 및/또는 제 2 정공주입층(미도시)이 채택된 탠덤 구조의 발광다이오드(500)는 백색 발광에 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 화합물을 사용하여, 저 전압에서 발광다이오드(500)를 구동할 수 있으며, 발광다이오드(500)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, the organic compound of the present invention has a wide band gap, and is excellent in thermal stability and hole transporting ability. Therefore, a second
또한, 도 3 내지 도 5에서 P타입 전하생성층이 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물을 포함하는 것으로 설명하였으나, 도 1 내지 도 2에서와 같이 정공주입층, 정공수송층 및/또는 전자차단층이 화학식 1 내지 화학식 2의 유기 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 도 3 내지 도 5에서 제 1 및 제 2 발광 유닛이 적층되고 그 사이에 전하생성층이 위치하는 것으로 설명하였으나, 추가적인 발광 유닛과 발광 유닛들 사이에 위치하는 전하생성층을 더 포함할 수 있다.3 to 5 illustrate that the P-type charge generation layer includes the organic compounds of the formulas (1) to (2). However, as shown in FIGS. 1 and 2, the hole injection layer, the hole transport layer, and / And organic compounds represented by formulas (1) to (2). In addition, although the first and second light emitting units are stacked and the charge generating layer is disposed therebetween in FIGS. 3 to 5, it is possible to further include a charge generating layer located between the additional light emitting unit and the light emitting units have.
계속해서, 본 발명의 발광다이오드를 적용한 표시장치에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도이다.Next, a display device to which the light emitting diode of the present invention is applied will be described. 6 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치(600)는 구동 박막트랜지스터(Td)와, 구동 박막트랜지스터(Td)를 덮는 평탄화층(660)과, 평탄화층(660) 상에 위치하며 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 발광다이오드(E)를 포함한다. 구동 박막트랜지스터(Td)는, 반도체층(640)과, 게이트 전극(644)과, 소스 전극(656)과, 드레인 전극(658)을 포함하는데, 도 6에서는 코플라나(coplanar) 구조의 구동 박막트랜지스터(Td)를 나타낸다. 6, the organic light emitting
어레이 기판을 구성하는 제 1 기판(601)과, 제 1 기판(601)과 마주하는 제 2 기판(602)이 합착하여 표시패널을 형성한다. 제 1 기판(601)과 제 2 기판(602)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 구동 박막트랜지스터(Td)와, 유기발광층(620)이 형성되는 발광다이오드(E)가 위치하는 제 1 기판(601)은 어레이 기판을 이룬다. 제 1 기판(601)은 인캡 기판이라고 불리는 제 2 기판(602)에 의하여 인캡슐레이션(encapsulation)된다. 예를 들어, 제 1 기판(601)과 제 2 기판(602)의 가장자리를 따라 실런트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(680)에 의해 제 1 기판(601)과 제 2 기판(602)은 합착되어 패널상태를 유지한다. The
제 1 기판(601) 상부에 반도체층(640)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(640)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우 반도체층(640) 하부에는 차광패턴(미도시)과 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(640)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(640)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(640)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(640)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. A
반도체층(640) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(642)이 제 1 기판(601) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(642)은 실리콘 옥사이드(SiO2) 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx)와 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. A
게이트 절연막(642) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(644)이 반도체층(640)의 중앙에 대응하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(642) 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(644)에 연결될 수 있다. 한편, 게이트 절연막(642)이 제 1 기판(601) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(642)은 게이트 전극(644)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다. A
게이트 전극(644) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(650)이 제 1 기판(601) 전면에 형성된다. 층간 절연막(650)은 실리콘 옥사이드(SiO2) 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx)와 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다. An interlayer insulating
층간 절연막(650)은 반도체층(640)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(652, 654)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(652, 654)은 게이트 전극(644)의 양측에서 게이트 전극(644)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(652, 654)은 게이트 절연막(642) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(642)이 게이트 전극(644)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(652, 654)은 층간 절연막(650) 내에만 형성된다. The
층간 절연막(650) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(656)과 드레인 전극(658)이 형성된다. 또한, 층간 절연막(650) 상부에는 제 2 방향을 따라 연장되는 데이터 배선(미도시))과 전원 배선(미도시)) 및 제 2 캐패시터 전극(미도시))이 형성될 수 있다. A
소스 전극(656)과 드레인 전극(658)은 게이트 전극(644)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(652, 654)을 통해 반도체층(640)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(658)과 연결되고 제 1 캐패시터 전극과 중첩함으로써, 제 1 및 제 2 캐패시터 전극 사이의 층간 절연막(650)을 유전체층으로 하여 스토리지 캐패시터를 이룬다. The
한편, 반도체층(640), 게이트 전극(644), 소스 전극(656) 및 드레인 전극(658)은 구동 박막트랜지스터(Td)를 이룬다. 도 6에 예시된 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층(640)의 상부에 게이트 전극(644), 소스 전극(656) 및 드레인 전극(658)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.On the other hand, the
또한, 구동 박막트랜지스터(Td)와 실질적으로 동일한 구조의 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 제 1 기판(601) 상에 더 형성된다. 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극(644)은 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)에 연결되고 구동 박막트랜지스터(Td)의 소스 전극(656)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.Further, a switching thin film transistor (not shown) having substantially the same structure as the driving thin film transistor Td is further formed on the
한편, 유기발광다이오드 표시장치(600)는 발광다이오드(E)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 발광다이오드(E) 중의 유기발광층(620)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(미도시)를 채택함으로써, 유기발광다이오드 표시장치(600)는 풀-컬러를 구현할 수 있다. Meanwhile, the organic light emitting
예를 들어, 유기발광 표시장치(600)가 하부 발광 타입인 경우, 발광다이오드(E)에 대응하는 층간 절연막(650) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(미도시)가 위치할 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 유기발광 표시장치(600)가 상부 발광 타입인 경우, 컬러 필터는 발광다이오드(E)의 상부, 즉 제 2 전극(630) 상부에 위치할 수도 있다. 일례로, 컬러 필터(미도시)는 2 내지 5 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. 이때, 발광다이오드(E)는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 탠덤 구조를 가지는 백색 발광다이오드일 수 있다.For example, when the organic light emitting
소스 전극(656)과 드레인 전극(658) 상부에는 평탄화층(660)이 제 1 기판(601) 전면에 형성된다. 평탄화층(660)은 상면이 평탄하며, 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(658)을 노출하는 드레인 컨택홀(662)을 갖는다. 여기서, 드레인 컨택홀(662)은 제 2 반도체층 컨택홀(654) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(654)과 이격되어 형성될 수도 있다. A
발광다이오드(E)는 평탄화층(660) 상에 위치하며 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(658)에 연결되는 제 1 전극(610)과, 제 1 전극(610) 상에 순차 적층되는 유기발광층(620) 및 제 2 전극(630)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 제 1 전극(610)은 일함수 값이 비교적 큰 물질로 이루어져 양극 역할을 하고, 제 2 전극(630)은 일함수 값이 비교적 작은 물질로 이루어져 음극 역할을 할 수 있다.The light emitting diode E includes a
또한, 상기 발광다이오드(E)를 덮는 인캡슐레이션(encapsulation) 기판인 제 2 기판(602)이 접착제(680)을 통하여 제 1 기판(601)과 합착된다. 도시하지는 않았으나, 제 2 기판(602)과 발광다이오드 (E) 사이에는 이들 기판을 합착시키며 상기 발광다이오드(E)로 수분이나 산소가 침투하는 것을 방지하는 배리어층이 형성될 수 있다.A
유기발광층(620)은, 도 1 내지 도 5의 예시적인 실시형태를 통해 설명한 바와 같이, 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 정공층, 전자차단층 및/또는 전하생성층을 이루는 층을 포함한다. 예를 들어, 유기발광층(620)은 발광물질층과, 발광물질층의 상부와 하부에 각각 위치하는 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 전하생성층, 선택적으로 정공차단층과 전자차단층을 포함할 수 있다. As described with reference to the exemplary embodiments of Figs. 1 to 5, the organic
화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 표시장치에 적용되었는지의 여부는 다음과 같은 방법으로 확인할 수 있다. 유기발광다이오드 표시장치에서 표시패널을 디캡핑(decapping)하고, 기판, 전극, 유기물층 등으로 구분되는 표시패널 중에서 발광다이오드의 단면을 절단하여 유기물층을 분리한다. 박층크로마토그래피(thin chromatography) 등의 분석 방법을 이용하여 유기물층의 재료를 확인하고, 각각의 유기물층의 재료를 분리한다. 이어서, 각각의 유기물층에 대하여 유기화학 분석 툴(tool)을 사용하여 재료를 확인할 수 있다. 일례로, NMR(1D, 2D) 분석을 통하여 유기물층에 사용된 화합물의 탄소 및 수소 등의 결합 관계를 확인할 수 있고, 질량분석기(mass spectrometer)를 사용하여 유기물층에 사용된 화합물의 분자량을 확인할 수 있으며, 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy; FT-IR)과 같은 적외선 분광법(infrared spectroscopy)를 이용하여 유기물층에 사용된 화합물의 작용기를 확인할 수 있다. 또한, 원소분석기(elemental analyzer; EA)를 사용하여 각각의 화합물을 구성하는 원소를 분석할 수 있으며, X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석과 같은 X-선 분석법을 적용하여 화합물의 구조를 결정, 분석할 수 있다. 이러한 유기화학 분석 툴을 이용하여 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 유기 화합물이 표시장치에 적용되었는지의 여부를 확인할 수 있다. Whether or not the organic compounds represented by formulas (1) to (2) are applied to the display device can be confirmed by the following method. A display panel is decapped in an organic light emitting diode display device and an organic layer is separated by cutting a cross section of a light emitting diode among display panels divided into a substrate, an electrode, and an organic layer. The material of the organic material layer is identified by an analytical method such as thin-layer chromatography, and the material of each organic material layer is separated. Subsequently, materials can be identified using organic chemical analysis tools for each organic layer. For example, the NMR (1D, 2D) analysis can confirm the binding relationship of carbon, hydrogen, etc. of the compound used in the organic material layer, and the molecular weight of the compound used in the organic material layer can be confirmed using a mass spectrometer , Fourier transform infrared spectroscopy (Fourier transform infrared spectroscopy; FT-IR), infrared spectroscopy can be used to identify the functional group of the compound used in the organic layer. In addition, elements constituting each compound can be analyzed using an elemental analyzer (EA), and X-ray analysis such as X-ray diffraction (XRD) Structure can be determined and analyzed. By using such an organic chemical analysis tool, it can be confirmed whether or not the organic compound represented by
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기 화합물은 넓은 밴드갭을 가지며, 열 안정성 및 정공 수송 특성이 매우 우수하다. 따라서 본 발명의 유기 화합물은 정공층 및/또는 전자차단층에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명의 유기 화합물을 단독으로 또는 정공 주입 물질이나 정공 수송 물질과 함께 사용하는 경우에, 유기발광층(620)으로의 정공 수송 특성이 향상된다. 또한, 탠덤 구조를 갖는 발광다이오드에서 본 발명의 유기 화합물을 P타입 전하생성층에 사용하는 경우, 생성된 전하를 인접한 공통층으로 이동시키는데 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 화합물을 발광다이오드(E)에 적용함으로써, 저 전압에서 발광다이오드(E)를 구동할 수 있으며, 발광다이오드(E)의 수명을 개선하고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the organic compound of the present invention has a wide band gap, and is excellent in thermal stability and hole transporting property. Therefore, the organic compound of the present invention can be applied to a hole layer and / or an electron blocking layer. For example, when the organic compound of the present invention is used alone or in combination with a hole injecting material or a hole transporting material, the hole transporting property to the organic
이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the technical ideas described in the following examples.
합성예 1: A1 화합물의 합성Synthesis Example 1 Synthesis of Compound A1
1) 화합물 G2 합성1) Compound G2 Synthesis
500 mL 둥근바닥 플라스크에 R1 (5.00g, 29.55 mmol), G1 (10.47g, 32.50 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.41g, 0.44 mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.55g, 0.89 mmol)과 Sodium tert-butoxide(3.98g, 41.37 mmol)를, Toluene(250 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 G2 (7.53g, 18.3 4mmol)을 얻었다.To a 500 mL round bottom flask was added R1 (5.00 g, 29.55 mmol), G1 (10.47 g, 32.50 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.41 g, 0.44 mmol) (diphenylphosphino) -1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.55 g, 0.89 mmol) and sodium tert-butoxide (3.98 g, 41.37 mmol) were dissolved in toluene (250 mL) After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound G2 (7.53 g, 18.3 mmol).
2) 화합물 A1의 합성2) Synthesis of Compound A1
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S1 (2.00g, 4.11 mmol), G2 (1.06g, 4.52 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.06g, 0.06 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.12 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.55g, 5.75 mmol)를, Toluene(40 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 A1 (1.80g, 2.78 mmol)을 얻었다. 합성된 A1 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 7에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S1 (2.00 g, 4.11 mmol), G2 (1.06 g, 4.52 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.06 g, 0.06 mmol), Tri- and sodium tert-butoxide (0.55 g, 5.75 mmol) were dissolved in toluene (40 mL) and stirred at 100 ° C in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used The extract was concentrated, and the column was separated using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, a precipitate was formed using dichloromethane and petroleum ether, and then filtered to obtain Compound A1 (1.80 g, 2.78 mmol). The NMR analysis results of the synthesized Al compound are shown in Fig.
합성예 2: A2 화합물의 합성Synthesis Example 2: Synthesis of A2 compound
1) 화합물 G4 합성1) Compound G4 Synthesis
250 mL 둥근바닥 플라스크에 R1 (3.00g, 17.73 mmol), G3 (7.77g, 19.50 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.24g, 0.27 mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.33g, 0.53 mmol)과 Sodium tert-butoxide(2.39g, 24.82 mmol)를, Toluene(150 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 G4 (6.05g, 12.43mmol)을 얻었다.(3.00 g, 17.73 mmol), G3 (7.77 g, 19.50 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.24 g, 0.27 mmol), (±) -2,2'-Bis (2.33 g, 24.82 mmol) and diphenylphosphino-1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.33 g, 0.53 mmol) were dissolved in toluene (150 mL) After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound G4 (6.05 g, 12.43 mmol).
2) 화합물 A2 합성2) Synthesis of Compound A2
250ml 둥근바닥 플라스크에 S1 (3.00g, 15.73mmol), G4 (10.57g, 19.50mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.14g, 0.22mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.23g, 0.53mmol)과 Sodium tert-butoxide(2.39g, 24.82mmol)를, Toluene(150mL)에 녹인 후 , 100 ℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거 한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 A2 (6.05g, 12.43mmol)을 얻었다. 합성된 A2 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 8에 나타낸다. To a 250 ml round bottom flask was added S1 (3.00 g, 15.73 mmol), G4 (10.57 g, 19.50 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.14 g, 0.22 mmol) diphenylphosphino) -1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.23 g, 0.53 mmol) and sodium tert-butoxide (2.39 g, 24.82 mmol) were dissolved in 150 mL of toluene and stirred at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound A2 (6.05 g, 12.43 mmol). NMR analysis results of the synthesized A2 compound are shown in Fig.
합성예 3: A3 화합물의 합성Synthesis Example 3: Synthesis of Compound A3
1) 화합물 G6 합성One) Compound G6 Synthesis
250 mL 둥근바닥 플라스크에 R1 (3.00g, 12.23 mmol), G5 (3.22g, 11.80 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.17g, 0.18 mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.23g, 0.37 mmol)과 Sodium tert-butoxide(1.65g, 17.12 mmol)를, Toluene(120 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 G6 (3.80g, 8.68 mmol)을 얻었다To a 250 mL round bottom flask was added R1 (3.00 g, 12.23 mmol), G5 (3.22 g, 11.80 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.17 g, 0.18 mmol) (1.25 g, 17.12 mmol) and diphenylphosphino-1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.23 g, 0.37 mmol) and sodium tert-butoxide were dissolved in toluene (120 mL) After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound G6 (3.80 g, 8.68 mmol)
2) 화합물 A3 합성2) Compound A3 Synthesis
250 mL 둥근바닥 플라스크에 S1 (3.00g, 17.73 mmol), G6 (5.77g, 12.50 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.24g, 0.27 mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.33g, 0.53 mmol)과 Sodium tert-butoxide(2.39g, 24.82 mmol)를, Toluene(150 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 A3 (7.05g, 14.43 mmol)을 얻었다. 합성된 A3 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 9에 나타낸다. To a 250 mL round bottom flask was added S1 (3.00 g, 17.73 mmol), G6 (5.77 g, 12.50 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.24 g, 0.27 mmol) (2.33 g, 24.82 mmol) and diphenylphosphino-1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.33 g, 0.53 mmol) were dissolved in toluene (150 mL) After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound A3 (7.05 g, 14.43 mmol). The NMR analysis results of the synthesized A3 compound are shown in Fig.
합성예 4: A4 화합물의 합성Synthesis Example 4 Synthesis of A4 Compound
1) 화합물 G8 합성1) Compound G8 Synthesis
250 mL 둥근바닥 플라스크에 R2 (3.00g, 12.23mmol), G7 (3.22g, 11.80 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.17g, 0.18 mmol), (±)-2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthalene(BINAP) (0.23g, 0.37 mmol)과 Sodium tert-butoxide(1.65g, 17.12 mmol)를, Toluene(120 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후 감압 증류하고, silica gel column 후 용매를 감압 증류하여, 화합물 G8 (3.40g, 8.52 mmol)을 얻었다.To a 250 mL round bottom flask was added R2 (3.00 g, 12.23 mmol), G7 (3.22 g, 11.80 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.17 g, 0.18 mmol) (1.25 g, 17.12 mmol) and diphenylphosphino-1,1'-binaphthalene (BINAP) (0.23 g, 0.37 mmol) and sodium tert-butoxide were dissolved in toluene (120 mL) After completion of the reaction, toluene was removed, and the residue was extracted with dichloromethane and water. The residue was subjected to vacuum distillation. The silica gel column was distilled under reduced pressure to obtain Compound G8 (3.40 g, 8.52 mmol).
2) 화합물 A4 합성2) Compound A4 Synthesis
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S1 (1.50g, 3.43 mmol), G8 (0.88g, 3.77 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.05g, 0.05 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.10 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.46g, 4.80 mmol)를, Toluene(50 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate 와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 A4 (2.15g, 2.25 mmol)을 얻었다. 합성된 A4 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 10에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S1 (1.50 g, 3.43 mmol), G8 (0.88 g, 3.77 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.05 g, 0.05 mmol), Tri- and sodium tert-butoxide (0.46 g, 4.80 mmol) were dissolved in toluene (50 mL) and stirred at 100 ° C. in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used , Concentrated, and separated by column using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, a precipitate was formed using dichloromethane and petroleum ether, and then filtered to obtain Compound A4 (2.15 g, 2.25 mmol). NMR analysis results of the synthesized A4 compound are shown in Fig.
합성예 5: B1 화합물의 합성Synthesis Example 5: Synthesis of B1 compound
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S2 (2.00g, 4.11 mmol), G2 (1.23g, 4.13 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.16g, 0.16 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.12 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.55g, 5.75 mmol)를, Toluene(40 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate 와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 B1 (1.36g, 2.58mmol)을 얻었다. 합성된 B1 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 11에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S2 (2.00 g, 4.11 mmol), G2 (1.23 g, 4.13 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.16 g, 0.16 mmol) and sodium tert-butoxide (0.55 g, 5.75 mmol) were dissolved in toluene (40 mL) and stirred at 100 ° C in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used , Concentrated, and separated by column using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, a precipitate was prepared using dichloromethane and petroleum ether, and then filtered to obtain Compound B1 (1.36 g, 2.58 mmol). The NMR analysis results of the synthesized B1 compound are shown in Fig.
합성예 6: B2 화합물의 합성Synthesis Example 6: Synthesis of B2 compound
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S2 (2.00g, 4.11 mmol), G4 (1.37g, 4.14 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.06g, 0.06 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.12 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.55g, 5.75 mmol)를, Toluene(40 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate 와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 B2 (1.65g, 2.13 mmol)을 얻었다. 합성된 B2 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 12에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S2 (2.00 g, 4.11 mmol), G4 (1.37 g, 4.14 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.06 g, 0.06 mmol), Tri- and sodium tert-butoxide (0.55 g, 5.75 mmol) were dissolved in toluene (40 mL) and stirred at 100 ° C in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used , Concentrated, and separated by column using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, a precipitate was prepared using dichloromethane and petroleum ether, and then filtered to obtain Compound B2 (1.65 g, 2.13 mmol). NMR analysis results of the synthesized B2 compound are shown in Fig.
합성예 7: B3 화합물의 합성Synthesis Example 7: Synthesis of B3 compound
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S2 (2.00g, 4.11 mmol), G6 (1.85g, 4.12 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.06g, 0.06 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.12 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.55g, 5.75 mmol)를, Toluene(40 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate 와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 B3 (1.7g, 2.03 mmol)을 얻었다. 합성된 B3 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 13에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S2 (2.00 g, 4.11 mmol), G6 (1.85 g, 4.12 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.06 g, 0.06 mmol), Tri- and sodium tert-butoxide (0.55 g, 5.75 mmol) were dissolved in toluene (40 mL) and stirred at 100 ° C in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used , Concentrated, and separated by column using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, the precipitate was made with dichloromethane and petroleum ether, and then filtered to obtain Compound B3 (1.7 g, 2.03 mmol). NMR analysis results of the synthesized B3 compound are shown in Fig.
합성예 8: B4 화합물의 합성Synthesis Example 8: Synthesis of B4 compound
100 mL 둥근바닥 플라스크에 S2 (2.00g, 4.11 mmol), G8 (1.82g, 5.29 mmol), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (0.06g, 0.06 mmol), Tri-tert-butylphosphine (0.02g, 0.12 mmol)과 Sodium tert-butoxide(0.55g, 5.75 mmol)를, Toluene(40 mL)에 녹인 후, 100℃의 bath에서 24시간 교반을 시킨 후 반응이 종료가 되면 Toluene을 제거한 후 Dichloromethane과 물을 사용하여 추출한 후, 농축하고, Ethyl acetate 와 n-hexane을 이용하여 column 분리하였다. 이후, Dichloromethane와 petroleum ether를 이용하여 침전액을 만든 후, 여과하여 화합물 B4 (1.93g, 2.95mmol)을 얻었다. 합성된 B4 화합물에 대한 NMR 분석 결과를 도 14에 나타낸다. To a 100 mL round bottom flask was added S2 (2.00 g, 4.11 mmol), G8 (1.82 g, 5.29 mmol), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (0.06 g, 0.06 mmol), Tri- and sodium tert-butoxide (0.55 g, 5.75 mmol) were dissolved in toluene (40 mL) and stirred at 100 ° C in a bath for 24 hours. After completion of the reaction, toluene was removed and dichloromethane and water were used , Concentrated, and separated by column using ethyl acetate and n-hexane. Thereafter, a precipitate was prepared by using dichloromethane and petroleum ether, followed by filtration to obtain Compound B4 (1.93 g, 2.95 mmol). The NMR analysis results of the synthesized B4 compound are shown in Fig.
실시예 1: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 1: Fabrication of single-layer light-emitting diode
합성예 1에서 합성된 A1 화합물을 포함하는 발광다이오드 소자를 제작하였다. 인듐-틴-옥사이드(ITO) 글라스의 발광 면적이 3 ㎜ x 3 ㎜ 크기가 되도록 패터닝 한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 이송한 후, 베이스 압력이 10-6 Torr가 되도록 한 후 ITO 위에 정공주입층(HAT-CN, 50Å), 정공수송층(α-NPB, 1000Å), 엑시톤 차단층인 전자차단층(A1, 150Å), 청색 발광물질층(도펀트 BD-1이 4 중량% 도핑된 호스트 MADN, 250Å), 제 1 전자수송층 (2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole, 200Å), 제 2 전자수송층(Li이 2% 도핑된 Bphen, 100Å), 전자주입층(LiF, 5~10Å), Al(800~1000Å)의 순서로 성막하였다.A light emitting diode device including the A1 compound synthesized in Synthesis Example 1 was prepared. The ITO glass was patterned so that the light emitting area of the indium-tin-oxide (ITO) glass was 3 mm x 3 mm and then cleaned. After transferring a substrate in a vacuum chamber, the base pressure of 10 -6 Torr the hole injection layer (HAT-CN, 50Å) on a ITO After that, a hole transport layer (α-NPB, 1000Å), the exciton blocking layer is an electron blocking layer (A1, 150 Å), a blue light emitting material layer (host MADN doped with 4 wt% of dopant BD-1, 250 Å), a first electron transport layer (2- [4- (9,10- an electron injecting layer (LiF, 5 ~ 10 Å), Al (800~1000 Å), and a second electron transporting layer (Li doped with 2% Bphen, 100 Å) .
증착 후 피막 형성을 위해 증착 챔버에서 건조 박스 내로 옮기고 후속적으로 UV 경화 에폭시 및 수분 게터를 사용하여 인캡슐레이션을 하였다. 이 유기발광다이오드는 9 mm2 의 방출 영역을 갖는다. After deposition, the films were transferred from the deposition chamber into a dry box for subsequent film formation and subsequently encapsulated using a UV cured epoxy and a moisture getter. This organic light emitting diode has an emission area of 9 mm 2 .
실시예 2: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 2: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 2에서 합성한 A2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that A2 synthesized in Synthesis Example 2 was used in place of A1 in the exciton blocking layer to prepare a light emitting diode.
실시예 3: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 3: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 3에서 합성한 A3를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that A3 synthesized in Synthesis Example 3 was used in place of A1 in the exciton blocking layer, to fabricate a light emitting diode.
실시예 4: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 4: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 4에서 합성한 A4를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that A4 of Synthesis Example 4 was used in place of A1 of the exciton blocking layer to prepare a light emitting diode.
실시예 5 : 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 5: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 5에서 합성한 B1을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the B1 synthesized in Synthesis Example 5 was used in place of the A1 in the exciton blocking layer. Thus, a light emitting diode was fabricated.
실시예 6: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 6: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 6에서 합성한 B2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that B2 synthesized in Synthesis Example 6 was used in place of A1 in the exciton blocking layer to prepare a light emitting diode.
실시예 7: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 7: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 7에서 합성한 B3을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that B3 synthesized in Synthesis Example 7 was used in place of A1 in the exciton blocking layer, thereby preparing a light emitting diode.
실시예 8: 단층 구조의 발광다이오드 제작Example 8: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 8에서 합성한 B4를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that B4 synthesized in Synthesis Example 8 was used in place of A1 in the exciton blocking layer, thereby preparing a light emitting diode.
비교예 1: 단층 구조의 발광다이오드 제작Comparative Example 1: Fabrication of single-layer light-emitting diode
엑시톤 차단층의 A1 대신에 TCTA를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that TCTA was used in place of Al of the exciton blocking layer to fabricate a light emitting diode.
실험예 1: 단층 구조의 발광다이오드 특성 평가Experimental Example 1: Evaluation of light emitting diode characteristics of a single layer structure
실시예 1 내지 8과, 비교예 1에서 제조된 발광다이오드의 특성을 평가하였다. 실시예 1 내지 8과 비교예 1에서 각각 제조된 유기발광다이오드는 외부전력 공급원에 연결되었다. 본 발명에서 제조된 모든 발광다이오드들의 EL 특성(구동 전압, 전류 밀도, 휘도(Cd/㎡), 전류 효율(Cd/A), 전력 효율(lm/W), 외부양자효율(EQE), 색좌표)을 일정한 전류 공급원 (KEITHLEY) 및 광도계 PR 650을 사용하여 실온에서 평가하였다. 평가 결과를 도 15a 내지 15c와 하기 표 1에 나타낸다. 본 발명의 유기 화합물을 사용한 발광다이오드는 비교예 1의 TCTA를 사용한 발광다이오드와 비교하여 구동 전압은 최고 26%까지 감소하였으며, 전류 효율은 최고 83%, 전력 효율은 최고 118%, 외부양자효율은 최고 108%까지 향상되었다. 즉, 본 발명의 유기 화합물을 단층 구조의 발광다이오드의 전자차단층으로 사용하여, 발광다이오드의 구동 전압을 낮추고, 휘도 및 발광 효율 등을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다. The properties of the light emitting diodes manufactured in Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 were evaluated. The organic light emitting diodes manufactured in each of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 were connected to an external power source. (Cd / m2), current efficiency (Cd / A), power efficiency (lm / W), external quantum efficiency (EQE), color coordinates) of all the light emitting diodes manufactured in the present invention, Were evaluated at room temperature using a constant current source (KEITHLEY) and a
실시예 9: 탠덤 구조의 발광다이오드 제작Example 9: Fabrication of tandem light emitting diode
합성예 1에서 합성된 A1 화합물을 포함하는 탠덤 구조의 발광다이오드를 제작하였다. 인듐-틴-옥사이드(ITO) 글라스의 발광 면적이 3 ㎜ x 3 ㎜ 크기가 되도록 패터닝 한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 이송한 후, 베이스 압력이 10-6 Torr가 되도록 한 후 ITO 위에 정공주입층(HAT-CN; 50Å), 하부 정공수송층(α-NPB, 1000Å), 하부 엑시톤 차단층인 전자차단층(TCTA, 150Å), 청색 발광물질층(도펀트 BD-1이 4 중량% 도핑된 호스트 MADN, 250Å), 하부 전자수송층 (2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole, 200Å), N타입 전하생성층(Li이 2% 도핑된 Bphen, 100Å), P타입 전하생성층(HAT-CN, 100Å), 상부 정공수송층(α-NPB, 100Å), 상부 엑시톤 차단층인 전자차단층(A1, 100Å), 상부 발광물질층인 YG 발광물질층(Ir(2-phq)3가 10% 도핑된 CBP, 300Å), 상부 전자수송층 (2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole, 350~400Å), 전자주입층(LiF, 5~10Å), Al(800~1000Å)의 순서로 성막하였다.A light emitting diode having a tandem structure including the A1 compound synthesized in Synthesis Example 1 was prepared. The ITO glass was patterned so that the light emitting area of the indium-tin-oxide (ITO) glass was 3 mm x 3 mm and then cleaned. After the substrate was transferred to the vacuum chamber, the base pressure was adjusted to 10 -6 Torr. Then, a hole injecting layer (HAT-CN; 50 Å), a lower hole transporting layer (α-NPB, 1000 Å) (TCTA, 150 Å), a blue light emitting material layer (Host MADN doped with 4 wt% of dopant BD-1, 250 Å), and a lower electron transport layer (2- [4- (9,10-Di- (HAT-CN, 100 Å), an upper hole transport layer (HAT-CN), and a hole transport layer (HAT-CN) (α-NPB, 100Å), the upper exciton blocking layer is an electron blocking layer (A1, 100Å), an upper light emitting material layer of YG luminescent material layer (Ir (2-phq), CBP, 300Å 3 to 10% doping), upper An electron transporting layer (LiF, 5 to 10 Å), an electron transport layer (2- [4- (9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl) phenyl] Al (800 to 1000 ANGSTROM).
증착 후 피막 형성을 위해 증착 챔버에서 건조 박스 내로 옮기고 후속적으로 UV 경화 에폭시 및 수분 게터를 사용하여 인캡슐레이션을 하였다. 이 유기발광다이오드는 9 mm2 의 방출 영역을 갖는다.After deposition, the films were transferred from the deposition chamber into a dry box for subsequent film formation and subsequently encapsulated using a UV cured epoxy and a moisture getter. This organic light emitting diode has an emission area of 9 mm 2 .
실시예 10: 탠덤 구조의 발광다이오드 소자의 제작Example 10 Fabrication of Light Emitting Diode Element with Tandem Structure
상부 엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 3에서 합성된 A3를 사용한 것을 제외하고 실시예 9의 절차를 반복하여 탠덤 구조의 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 9 was repeated except that A3 synthesized in Synthesis Example 3 was used instead of A1 in the upper exciton blocking layer to produce a light emitting diode of a tandem structure.
실시예 11: 탠덤 구조의 발광다이오드 소자의 제작Example 11 Fabrication of Light Emitting Diode Element with Tandem Structure
상부 엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 6에서 합성된 B2를 사용한 것을 제외하고 실시예 9의 절차를 반복하여 탠덤 구조의 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 9 was repeated except that B2 synthesized in Synthesis Example 6 was used instead of A1 in the upper exciton blocking layer to prepare a light emitting diode of a tandem structure.
실시예 12: 탠덤 구조의 발광다이오드 소자의 제작Example 12 Fabrication of Light Emitting Diode Element with Tandem Structure
상부 엑시톤 차단층의 A1 대신에 합성예 8에서 합성된 B4를 사용한 것을 제외하고 실시예 9의 절차를 반복하여 탠덤 구조의 발광다이오드를 제작하였다.The procedure of Example 9 was repeated except that B4 synthesized in Synthesis Example 8 was used instead of A1 in the upper exciton blocking layer to prepare a light emitting diode of a tandem structure.
비교예 2: 다층 구조의 발광다이오드 소자의 제작Comparative Example 2: Fabrication of a light emitting diode device having a multilayer structure
상부 엑시톤 차단층의 A1 대신에 TCTA를 사용한 것을 제외하고 실시예 9의 절차를 반복하여 다층 구조의 발광다이오드 소자를 제작하였다.The procedure of Example 9 was repeated except that TCTA was used instead of Al of the upper exciton blocking layer to produce a multilayered LED device.
실험예 2: 탠덤 구조의 발광다이오드의 특성 평가Experimental Example 2: Evaluation of Characteristics of Light Emitting Diodes with a Tandem Structure
실험예 1과 동일한 절차를 반복하여, 실시예 9 내지 12와 비교예 2에서 각각 제조된 탠덤 구조의 발광다이오드의 특성을 평가하였다. 평가 결과를 도 16a 내지 도 16d와 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명의 유기 화합물을 상부 엑시톤 차단층에 적용한 탠덤 구조의 발광다이오드는 비교예 2에서 TCTA를 상부 엑시톤 차단층에 적용한 탠덤 구조의 발광다이오드에 비하여, 구동 전압은 최고 13%까지 감소하였으며, 전류 효율은 최고 24%, 전력 효율은 최고 30%, 외부양자효율은 최고 24%까지 향상되었다. 즉, 본 발명의 유기 화합물을 탠덤 구조의 발광다이오드의 전자차단층으로 사용하여, 발광다이오드의 구동 전압을 낮추고, 휘도 및 발광 효율 등을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다. The same procedure as in Experimental Example 1 was repeated to evaluate the characteristics of the tandem-type light emitting diodes manufactured in Examples 9 to 12 and Comparative Example 2, respectively. The evaluation results are shown in Figs. 16A to 16D and Table 2 below. The light emitting diode of the tandem structure in which the organic compound of the present invention is applied to the upper exciton blocking layer has a driving voltage reduced by up to 13% as compared with the light emitting diode of the tandem structure in which TCTA is applied to the upper exciton blocking layer in Comparative Example 2, Up to 24%, power efficiency up to 30% and external quantum efficiency up to 24%. That is, it has been confirmed that the organic compound of the present invention can be used as an electron blocking layer of a tandem light emitting diode, thereby lowering the driving voltage of the light emitting diode, and greatly improving the luminance and the luminous efficiency.
실험예 1 내지 2의 결과를 종합하면, 본 발명에서 합성된 유기 화합물은 정공 주입 특성 및 정공 수송 특성이 우수하기 때문에, 본 발명에서 합성된 유기 화합물을 적용하여, 발광다이오드의 휘도 향상, 전류 효율, 전력 효율 및 양자 효율과 같은 발광 효율을 개선할 수 있으며, 열 안정성이 양호한 축합 방향족 고리를 도입함으로써 발광 소자의 수명 향상을 구현할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 유기 화합물은, 단층 구조를 갖는 발광다이오드에서 정공층 및/또는 엑시톤 차단층에 적용될 수 있으며, 탠덤 구조를 갖는 발광다이오드에서 정공층, 엑시톤 차단층 및/또는 전하생성층에 적용될 수 있다. 본 발명의 유기 화합물을 포함하는 발광다이오드는 낮은 구동 전압과 높은 발광 효율을 나타내며, 이에 따라 풀 칼라 유기 발광다이오드에서 성능의 극대화 및 수명 향상에도 큰 효과가 있다. 특히, 실험예 1 내지 실험예 2에 따르면, 본 발명의 유기 화합물은 전자 차단 특성이 우수하기 때문에, 본 발명의 유기 화합물은 발광다이오드에서 적어도 전자 차단층의 소재로서 활용될 수 있다는 것을 확인하였다.The results of Experimental Examples 1 and 2 indicate that the organic compound synthesized in the present invention is excellent in hole injection characteristics and hole transporting characteristics and therefore the organic compound synthesized in the present invention can be applied to improve the luminance of the light emitting diode, , Power efficiency and quantum efficiency can be improved and lifetime of the light emitting device can be improved by introducing a condensed aromatic ring having good thermal stability. Accordingly, the organic compound according to the present invention can be applied to a hole layer and / or an exciton blocking layer in a light emitting diode having a single layer structure, and can be applied to a hole layer, an exciton blocking layer and / or a charge generating layer in a light emitting diode having a tandem structure . The light emitting diode including the organic compound of the present invention exhibits a low driving voltage and a high luminous efficiency and thus has a great effect in maximizing the performance and lifetime of the full color organic light emitting diode. In particular, according to Experimental Examples 1 to 2, it was confirmed that the organic compound of the present invention can be utilized as a material of at least an electron blocking layer in a light emitting diode because the organic compound of the present invention has excellent electron blocking properties.
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예를 토대로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은, 첨부하는 특허청구범위를 통하여 더욱 분명하다. Although the present invention has been described based on the 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. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention. However, it is apparent from the appended claims that such modifications and changes are all within the scope of the present invention.
100, 200, 300, 400, 500, 600, E: 발광다이오드
110, 210, 310, 410, 510, 610: 제 1 전극
120, 220, 320, 420, 520, 620: 제 2 전극
130, 230, 330, 430, 530, 630: 발광 유닛
140, 240: 정공층
150, 250, 332, 432, 532: 정공주입층
160, 260, 334, 342, 434, 442, 534, 542: 정공수송층
170, 270, 336, 344, 436, 444, 536, 544: 발광물질층
180, 280, 338, 346, 438, 446, 538, 546: 전자수송층
190, 290, 348, 448, 548: 전자주입층
266, 435, 443, 535, 543: 전자차단층
350, 450, 550: 전하생성층
352, 452, 552: N타입 전하생성층
354, 454, 554: P타입 전하생성층100, 200, 300, 400, 500, 600, E: light emitting diode
110, 210, 310, 410, 510, 610:
120, 220, 320, 420, 520, 620:
130, 230, 330, 430, 530, 630:
140, 240: positive hole layer
150, 250, 332, 432, 532: Hole injection layer
160, 260, 334, 342, 434, 442, 534, and 542:
170, 270, 336, 344, 436, 444, 536, 544:
180, 280, 338, 346, 438, 446, 538, 546: electron transport layer
190, 290, 348, 448, 548: electron injection layer
266, 435, 443, 535, 543: Electron barrier layer
350, 450, 550: charge generation layer
352, 452, 552: N type charge generation layer
354, 454, 554: P type charge generation layer
Claims (14)
[화학식 1]
(화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C1~C20 알콕시기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되고, R1 내지 R4 중에서 적어도 하나는 축합된(fused) 방향족 고리를 가지는 C5~C30 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기임; L1 내지 L6는 각각 독립적으로 C5~C30 아릴렌기 또는 C4~C30 헤테로아릴렌기임; a, b, c, d, e, f는 각각 독립적으로 0 또는 1이며, 그 중에서 적어도 하나는 1임; m과 n은 각각 독립적으로 0 또는 1이고, m+n은 1임)
An organic compound represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
(Wherein R 1 to R 4 are each independently an unsubstituted or substituted C 1 to C 20 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 1 to C 20 alkoxy group, an unsubstituted or substituted C 5 to C 30 aryl group, an unsubstituted or substituted An unsubstituted or substituted C5 to C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C5 to C30 arylalkyl group, an unsubstituted or substituted C4 to C30 heteroarylalkyl group, an unsubstituted or substituted C5 to C30 aryloxyl group, and an unsubstituted or substituted C4 to C30 At least one of R 1 to R 4 is a C5 to C30 aryl group or a C4 to C30 heteroaryl group having a fused aromatic ring, L 1 to L 6 are each a group selected from the group consisting of A, b, c, d, e and f are each independently 0 or 1, provided that at least one of them is 1, m and n are each independently a C5 to C30 arylene group or a C4 to C30 heteroarylene group; Lt; / RTI > is 0 or 1 and m + n is 1)
상기 유기 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 유기 화합물.
[화학식 2]
(화학식 2에서 R5 및 R7은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴알킬기, 치환되지 않거나 치환된 C5~C30 아릴옥실기 및 치환되지 않거나 치환된 C4~C30 헤테로 아릴옥실기로 구성되는 군에서 선택되고; R6 및 R8은 각각 독립적으로 축합된(fused) 방향족 고리를 가지는 C5~C30 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기임; L1 내지 L6, a, b, c, d, e, f, m, n은 각각 화학식 1에서 정의된 것과 동일함)
The method according to claim 1,
Wherein the organic compound is a compound represented by the following formula (2).
(2)
Wherein R 5 and R 7 are each independently an unsubstituted or substituted C 5 to C 30 aryl group, an unsubstituted or substituted C 4 to C 30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C 5 to C 30 arylalkyl group, substituted C4 ~ C30 heteroaryl group, unsubstituted or substituted C5 ~ C30 aryloxy group and an unsubstituted or substituted and selected from the group consisting of substituted C4 ~ C30 heteroaryloxy group; R 6 and R 8 are each independently condensed (fused) C5 ~ C30 aryl group or C4 ~ C30 heteroaryl having a ring aryl group; L 1 to L 6, a, b, c , d, e, f, m, n are each as defined in formula (I) ≪ / RTI >
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극; 및
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광 유닛을 포함하고,
상기 발광 유닛은 발광물질층과, 상기 제 1 전극과 상기 발광물질층 사이에 위치하며 제 1항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 정공층을 포함하는 발광다이오드.
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode; And
And a light emitting unit positioned between the first and second electrodes,
Wherein the light emitting unit includes a light emitting material layer, and a hole layer disposed between the first electrode and the light emitting material layer and including the organic compound according to claim 1.
상기 정공층은,
정공주입층과,
상기 정공주입층과 상기 발광물질층 사이에 위치하며, 상기 유기 화합물에 정공 수송 도펀트가 도핑된 정공수송층을 포함하는 발광다이오드.
The method of claim 3,
Wherein the hole layer comprises:
A hole injection layer,
And a hole transport layer disposed between the hole injection layer and the light emitting material layer and doped with a hole transporting dopant in the organic compound.
상기 정공층은,
상기 유기 화합물에 정공 주입 도펀트가 도핑된 정공주입층과,
상기 정공주입층과 상기 발광물질층 사이에 위치하는 정공수송층을 포함하는 발광다이오드.
The method of claim 3,
Wherein the hole layer comprises:
A hole injection layer doped with a hole injecting dopant in the organic compound,
And a hole transport layer disposed between the hole injection layer and the light emitting material layer.
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극; 및
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광 유닛을 포함하고,
상기 발광 유닛은 발광물질층과, 상기 제 1 전극과 상기 발광물질층 사이에 위치하며 제 1항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 전자차단층을 포함하는 발광다이오드.
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode; And
And a light emitting unit positioned between the first and second electrodes,
Wherein the light emitting unit comprises a light emitting material layer, and an electron blocking layer disposed between the first electrode and the light emitting material layer and including the organic compound according to claim 1.
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극;
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하며 제 1 발광물질층을 포함하는 제 1 발광 유닛;
상기 제 1 발광 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며 제 2 발광물질층을 포함하는 제 2 발광 유닛; 및
상기 제 1 및 제 2 발광 유닛 사이에 위치하며 제 1항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 P타입 전하생성층
을 포함하는 발광다이오드.
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode;
A first light emitting unit located between the first and second electrodes and including a first light emitting material layer;
A second light emitting unit located between the first light emitting unit and the second electrode and including a second light emitting material layer; And
A P-type charge generation layer which is located between the first and second light emitting units and contains the organic compound according to claim 1,
.
상기 P타입 전하생성층은, 상기 유기 화합물에 정공 주입 도펀트가 도핑되어 이루어지는 발광다이오드.
8. The method of claim 7,
The P-type charge generation layer is formed by doping the organic compound with a hole injecting dopant.
상기 P타입 전하생성층과 상기 제 1 발광 유닛 사이에 위치하며 알칼리 금속 또는 알칼리토금속이 도핑된 유기층인 N타입 전하생성층을 더욱 포함하는 발광다이오드.
8. The method of claim 7,
And an N-type charge generation layer disposed between the P-type charge generation layer and the first light emitting unit and being an organic layer doped with an alkali metal or an alkaline earth metal.
상기 제 1 발광 유닛은, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발광물질층 사이에 위치하는 정공주입층 및 제 1 정공수송층과, 상기 제 1 발광물질층과 상기 N타입 전하생성층 사이에 위치하는 제 1 전자수송층을 더욱 포함하고,
상기 제 2 발광 유닛은, 상기 제 2 발광물질층과 상기 P타입 전하생성층 사이에 위치하는 제 2 정공수송층과, 상기 제 2 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 2 전자수송층 및 전자주입층을 더욱 포함하는 발광다이오드.
10. The method of claim 9,
The first light emitting unit may include a hole injection layer and a first hole transporting layer disposed between the first electrode and the first light emitting material layer and a second hole transporting layer disposed between the first light emitting material layer and the N- 1 electron transport layer,
The second light emitting unit includes a second hole transporting layer disposed between the second light emitting material layer and the P-type charge generating layer, a second electron transporting layer positioned between the second light emitting material layer and the second electrode, A light emitting diode further comprising an electron injection layer.
상기 제 2 정공수송층은 상기 유기 화합물에 정공 수송 물질이 도핑되어 이루어지는 발광다이오드.
11. The method of claim 10,
And the second hole transport layer is formed by doping the organic compound with a hole transport material.
상기 제 2 발광 유닛은, 상기 제 2 정공수송층과 상기 P타입 전하생성층 사이 또는 상기 P타입 전하생성층과 상기 N타입 전하생성층 사이에 위치하는 제 2 정공주입층을 더욱 포함하고,
상기 제 2 정공주입층은 상기 유기 화합물에 정공 주입 물질이 도핑되어 이루어지는 발광다이오드.
11. The method of claim 10,
The second light emitting unit further comprises a second hole injection layer located between the second hole transport layer and the P type charge generation layer or between the P type charge generation layer and the N type charge generation layer,
And the second hole injection layer is formed by doping the organic compound with a hole injecting material.
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극;
상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하며 제 1 발광물질층을 포함하는 제 1 발광 유닛;
상기 제 1 발광 유닛과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며 제 2 발광물질층을 포함하는 제 2 발광 유닛; 및
상기 제 1 및 제 2 발광 유닛 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하고,
상기 제 2 발광 유닛은 상기 제 2 발광물질층과 상기 전하생성층 사이에 위치하며 제 1항에 기재된 유기 화합물을 포함하는 전자차단층을 포함하는 발광다이오드.
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode;
A first light emitting unit located between the first and second electrodes and including a first light emitting material layer;
A second light emitting unit located between the first light emitting unit and the second electrode and including a second light emitting material layer; And
And a charge generation layer located between the first and second light emitting units,
And the second light emitting unit includes an electron blocking layer disposed between the second light emitting material layer and the charge generating layer and including the organic compound according to claim 1.
상기 제 1 기판에 위치하는 구동 박막트랜지스터; 및
상기 제 1 기판에 위치하며 상기 구동 박막트랜지스터에 연결되는 제 3 항 내지 제 13항 중 어느 하나의 항에 기재된 발광다이오드
를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.A first substrate;
A driving thin film transistor located on the first substrate; And
The light emitting diode according to any one of claims 3 to 13, which is located on the first substrate and connected to the driving thin film transistor
And an organic light emitting diode (OLED) display device.
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2016
- 2016-10-31 KR KR1020160143285A patent/KR102630959B1/en active IP Right Grant
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