KR100537621B1 - 이리듐 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 청색 인광 재료인 이리듐 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 상기 이리듐 화합물을 이용하여 발광층과 같은 유기막을 이용하면 색순도, 소비전력 특성이 우수하고 짙은 청색 발광이 가능한 유기 전계 발광 소자를 제작할 수 있다.
Description
본 발명은 이리듐 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Ir을 포함하는 유기 금속 화합물 형태의 유기 전계 발광용 청색 인광 화합물 및 그 제조 방법과 그를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
일반적인 유기 EL소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어있고, 이 애노드 상부에 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 여기에서 홀 수송층 ,발광층 및 전자 수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 EL소자의 구동 원리는 다음과 같다.
상기 애노드 및 캐소드간 에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 홀은 홀 수송층을 경유하여 발광층에 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자수송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층의 형광성 분자가 발광함으로서 화상이 형성된다. 이때 여기상태가 일중항 여기상태 (차후 S1으로 언급)를 통하여 기저상태 (차후 S0으로 언급)로 떨어지면서 발광하는 것을 형광이라고 하며, 삼중항 여기상태 (차후 T1으로 언급)를 통하여 기저상태 (차후 S0으로 언급)로 떨어지면서 발광하는 것을 인광이라고 한다. 형광의 경우 일중항 여기상태의 확률이 25% (삼중항 상태 75%)이며 발광 효율의 한계가 있는 반면에 인광을 사용하면 삼중항 75%와 일중항 여기상태 25%까지 이용할 수 있으므로 이론적으로는 내부 양자 효율 100%까지 가능하다.
삼중항을 이용한 발광 재료로는 프린스턴 대학, 남캘리포니아 대학등에서 Iridium, platinum 금속 화합물을 이용한 여러 인광 재료들이 발표되고 있다 [Sergey Lamansky etc. Inorg. Chem.,
40, 1704-1711, 2001 and J. Am. Chem. Soc., 123, 4304-4312, 2001]. 청색 발광 재료는 (4,6-F2ppy)2Irpic[Chihaya Adachi etc. Appl. Phys. Lett., 79, 2082-2084, 2001] 이나 불소화된 ppy 리간드 구조를 기본으로 하는 Ir 화합물[Vladimir V. Grushin etc. Chem. Commun., 1494-1495, 2001]이 개발되었으나, (4,6-F2ppy)2Irpic 의 경우 발광 색이 sky blue 영역이고 특히 shoulder peak이 매우 커서 색순도 y값이 커지는 단점 등을 보이는 경향이 있다. 또한 청색 재료에 적합한 host 물질의 부재 등으로 인하여 적색, 녹색 인광 재료에 비해 매우 낮은 효율 및 수명이 문제되고 있어 짙은 발광의 특성을 갖는 고효율, 장수명 청색 인광 재료의 개발이 매우 시급한 상황이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 감안하여 기존 청색 발광 물질이 가지고 있는 문제점을 분석하여 고색순도, 저소비 전력이 가능한 짙은 청색 인광 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 청색 인광 발광 화합물질로서 발색 재료 또는 도판트 재료로서 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기식 중, A는 -C(R4)- 또는 -N-이며, B는 -C(R7)- 또는 -N-이며, R1 ~ R7는 각각 독립적으로 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기이며, R1~R4중 선택된 두개 이상의 치환기, R4와 R5, R
4와 R6은 서로 연결되어 포화된 또는 불포화된 탄소 고리, 포화된 또는 불포화된 헤테로 고리를 형성하며, 상기 X는 일가 음이온성 2자리 리간드이며, m은 2 또는 3이고, n은 0 또는 1 이며, m과 n의 합은 3이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 한 쌍의 전극사이에 형성된 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기막이 상술한 이리듐 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물을 제공하며, 이 화합물은 m과 n의 조합에 따라 하기 화학식 2 또는 3의 청색 인광 화합물로 구분 가능하다.
[화학식 2]
[화학식 3]
상기식중, A, B, R1-R7 및 X는 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 화학식 1 내지 3에서 X는 특히 일가 음이온성 2자리 리간드(monoanionic, bidentate) 형태를 가지며, 하기 화학식 4로 표시되는 아세틸아세토네이트(acetylacetonate: acac), 헥사플루오로아세토네이트 (hexafluoroacetylacetonate: hfacac), 피콜리네이트(picolinate : pic), 살리실 아닐리드 (salicylanilide :sal), 퀴놀린 카르복실레이트(quinolinecarboxylate: quin), 8-하이드록시퀴놀레네이트(8-hydroxyquinolinate: hquin), L-프롤린 (L-proline: L-pro), 1,5-디메틸-3-피라졸카르복실레이트 (1,5-dimethyl-3-pyrazole carboxylate: dm3pc), 이민아세틸아세토네이트(imineacetylacetonate :imineacac), 디벤조일메탄(dibenzoylmethane: dbm), 테트라메틸헵타디오네이트 (tetrametyl heptandionate: tmd), 1-(2-하이드록시페닐) 피라졸레이트 (1-(2-hydoxyphenyl) pyrazolate: oppz), 페닐피라졸(phenylpyrazole, ppz)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[화학식 4]
특히 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물은 A가 -C(R4)- 또는 -N-이고 R1, R2, R4가 모두 수소이고, R3은 수소, 메틸기, 메톡시기, 이소프로필기, 페닐옥시기, 벤질옥시기, 디메틸아미노기, 디페닐아미노기, 피롤리딘기, 페닐기 중에서 선택된 전자 주게 그룹 (Electron donating group)이며, B가 -C(R7)- 또는 -N-이고, R5, R6, R7은 서로 독립적으로 수소, 불소, 시아노기, 니트로기, 불소 또는 트리플루오로 메틸기가 치환된 벤젠, 트리플루오로 메틸기 중에서 선택된 전자 당김 그룹(Electron withdrawing group)이고,
X가 아세틸 아세토네이트(acetylacetonate: acac), 헥사플루오로 아세토네이트(hexafluoroacetylacetonate: hfacac), 피콜리네이트(picolinate : pic), 살리실아닐리드(salicylanilide :sal), 퀴놀린카르복실레이트(quinoline carboxylate: quin), 8-하이드록시퀴놀레네이트(8-hydroxyquinolinate: hquin), L-프롤린(L-proline: L-pro), 1,5-디메틸-3-피라졸 카르복실레이트(1,5-dimethyl-3-pyrazolecarboxylate: dm3pc), 이민아세틸아세토네이트(imineacetylacetonate :imineacac), 디벤조일메탄 (dibenzoylmethane: dbm), 테트라메틸헵타디오네이트 (tetrametyl heptandionate: tmd), 1-(2-하이드록시페닐) 피라졸레이트 (1-(2-hydoxyphenyl) pyrazolate: oppz), 페닐피라졸(phenylpyrazole, ppz)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1 내지 3에서, A가 -C(R4)- 또는 -N-이고 R1, R2, R
4가 수소일 경우 R3는 수소, 메틸기, 메톡시기, 이소프로필기, 페닐옥시기, 벤질옥시기, 디메틸아미노기, 디페닐아미노기, 피롤리딘기, 페닐기중에서 선택된 전자주게기 (Electron donating group)이며, B는 -C(R7)- 또는 -N-이고, R5, R6, R
7은 수소, 불소, 시아노기, 니트로기, 불소 또는 트리플루오로메틸이 치환된 벤젠, 트리플루오로 메틸이 치환된 벤젠, 트리플루오로 메틸기중에서 선택된 전자 당김기 (Electron withdrawing group)를 형성할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 신규한 화합물의 대표 예 화합물 (19), 화합물 (33), 화합물 (136), 화합물 (138), 화합물 (142)에 대한 실시예를 예시하지만, 본 발명이 이들 대표 예로 한정되는 것은 아니다. 하기 표 1 및 2는 각각 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물에 대한 구체적인 화합물 예를 나타낸 것이다.
상기 화학식 2과 화학식 3의 화합물은 색순도와 발광 효율이 우수한 청색 인광 발광 화합 물질로서 발광 재료 또는 도판트 재료로서 매우 유용하다.
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | X |
| 1 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | acac |
| 2 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | acac |
| 3 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | acac |
| 4 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | acac |
| 5 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | acac |
| 6 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | acac |
| 7 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | acac |
| 8 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | acac |
| 9 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | acac |
| 10 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | acac |
| 11 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | acac |
| 12 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | acac |
| 13 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | acac |
| 14 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | acac |
| 15 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | pic |
| 16 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | pic |
| 17 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | pic |
| 18 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | pic |
| 19 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | pic |
| 20 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | pic |
| 21 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | pic |
| 22 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | pic |
| 23 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | pic |
| 24 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | Pic |
| 25 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | Pic |
| 26 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | Pic |
| 27 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | Pic |
| 28 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | Pic |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | X |
| 29 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | dm3pc |
| 30 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | dm3pc |
| 31 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | dm3pc |
| 32 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | dm3pc |
| 33 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | dm3pc |
| 34 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | dm3pc |
| 35 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | dm3pc |
| 36 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | dm3pc |
| 37 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | dm3pc |
| 38 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | dm3pc |
| 39 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | dm3pc |
| 40 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | dm3pc |
| 41 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | dm3pc |
| 42 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | dm2pc |
| 43 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | ppz |
| 44 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | ppz |
| 45 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | ppz |
| 46 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | ppz |
| 47 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | ppz |
| 48 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | ppz |
| 49 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | ppz |
| 50 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | ppz |
| 51 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | ppz |
| 52 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | ppz |
| 53 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | ppz |
| 54 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | ppz |
| 55 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | ppz |
| 56 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | ppz |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | X |
| 57 | C | N | H | H | H | H | F | H | acac |
| 58 | C | N | H | H | H | H | H | F | acac |
| 59 | C | N | H | H | H | H | F | F | acac |
| 60 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H | acac |
| 61 | C | N | H | H | Methyl | H | H | F | acac |
| 62 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | acac |
| 63 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H | acac |
| 64 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F | acac |
| 65 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | acac |
| 66 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | acac |
| 67 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H | acac |
| 68 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F | acac |
| 69 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H | acac |
| 70 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F | acac |
| 71 | C | N | H | H | H | H | F | H | pic |
| 72 | C | N | H | H | H | H | F | F | pic |
| 73 | C | N | H | H | H | H | F | H | pic |
| 74 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | pic |
| 75 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H | pic |
| 76 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | pic |
| 77 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H | pic |
| 78 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F | pic |
| 79 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | pic |
| 80 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | pic |
| 81 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H | pic |
| 82 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F | pic |
| 83 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H | pic |
| 84 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F | pic |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | X |
| 85 | C | N | H | H | H | H | F | H | dm3pc |
| 86 | C | N | H | H | H | H | H | F | dm3pc |
| 87 | C | N | H | H | H | H | F | F | dm3pc |
| 88 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H | dm3pc |
| 89 | C | N | H | H | Methyl | H | H | F | dm3pc |
| 90 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | dm3pc |
| 91 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H | dm3pc |
| 92 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F | dm3pc |
| 93 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | dm3pc |
| 94 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | dm3pc |
| 95 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H | dm3pc |
| 96 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F | dm3pc |
| 97 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H | dm3pc |
| 98 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F | dm2pc |
| 99 | C | N | H | H | H | H | F | H | ppz |
| 100 | C | N | H | H | H | H | F | F | ppz |
| 101 | C | N | H | H | H | H | F | H | ppz |
| 102 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | ppz |
| 103 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H | ppz |
| 104 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F | ppz |
| 105 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H | ppz |
| 106 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F | ppz |
| 107 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | ppz |
| 108 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | ppz |
| 109 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H | ppz |
| 110 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F | ppz |
| 111 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H | ppz |
| 112 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F | ppz |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R5 | R6 | R7 | X |
| 113 | N | C | H | H | H | F | H | H | acac |
| 114 | N | C | H | H | H | F | F | H | acac |
| 115 | N | C | H | H | H | F | F | CN | acac |
| 116 | N | C | H | H | H | F | H | H | pic |
| 117 | N | C | H | H | H | F | F | H | pic |
| 118 | N | C | H | H | H | F | F | CN | pic |
| 119 | N | C | H | H | H | F | H | H | dm3pc |
| 120 | N | C | H | H | H | F | F | H | dm3pc |
| 121 | N | C | H | H | H | F | F | CN | dm3pc |
| 122 | N | C | H | H | H | F | H | H | ppz |
| 123 | N | C | H | H | H | F | F | H | ppz |
| 124 | N | C | H | H | H | F | F | CN | ppz |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | X |
| 125 | C | N | H | H | H | H | H | H | pic |
| 126 | C | N | H | H | H | H | F | H | pic |
| 127 | C | N | H | H | H | H | H | F | pic |
| 128 | C | N | H | H | H | H | F | F | pic |
| 129 | C | N | H | H | H | H | F | CN | pic |
| 130 | C | N | H | H | H | H | H | H | ppz |
| 131 | C | N | H | H | H | H | F | H | ppz |
| 132 | C | N | H | H | H | H | H | F | ppz |
| 133 | C | N | H | H | H | H | F | F | ppz |
| 134 | C | N | H | H | H | H | F | CN | ppz |
[표 2]
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | ||
| 135 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | ||
| 136 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | ||
| 137 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | ||
| 138 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | ||
| 139 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | ||
| 140 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | ||
| 141 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | ||
| 142 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | ||
| 143 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | ||
| 144 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | ||
| 145 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | ||
| 146 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | ||
| 147 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | ||
| 148 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | ||
| 149 | C | C | H | H | H | H | F | H | H | ||
| 150 | C | C | H | H | H | H | F | F | H | ||
| 151 | C | C | H | H | H | H | F | F | CN | ||
| 152 | C | C | H | H | Methyl | H | F | H | H | ||
| 153 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | H | ||
| 154 | C | C | H | H | Methyl | H | F | F | CN | ||
| 155 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | H | H | ||
| 156 | C | C | H | H | Dimethylamino | H | F | F | H | ||
| 157 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | H | H | ||
| 158 | C | C | H | H | Pyrrolidine | H | F | F | H | ||
| 159 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | H | H | ||
| 160 | C | C | H | H | Phenyl | H | F | F | H | ||
| 161 | C | C | H | H | CH3O | H | F | H | H | ||
| 162 | C | C | H | H | CH3O | H | F | F | H | ||
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 |
| 163 | C | N | H | H | H | H | F | H |
| 164 | C | N | H | H | H | H | H | F |
| 165 | C | N | H | H | H | H | F | F |
| 166 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H |
| 167 | C | N | H | H | Methyl | H | H | F |
| 168 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F |
| 169 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H |
| 170 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F |
| 171 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H |
| 172 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F |
| 173 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H |
| 174 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F |
| 175 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H |
| 176 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F |
| 177 | C | N | H | H | H | H | F | H |
| 178 | C | N | H | H | H | H | F | F |
| 179 | C | N | H | H | H | H | F | H |
| 180 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F |
| 181 | C | N | H | H | Methyl | H | F | H |
| 182 | C | N | H | H | Methyl | H | F | F |
| 183 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | H |
| 184 | C | N | H | H | Dimethylamino | H | F | F |
| 185 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | H |
| 186 | C | N | H | H | Pyrrolidine | H | F | F |
| 187 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | H |
| 188 | C | N | H | H | Phenyl | H | F | F |
| 189 | C | N | H | H | CH3O | H | F | H |
| 190 | C | N | H | H | CH3O | H | F | F |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R5 | R6 | R7 |
| 191 | N | C | H | H | H | F | H | H |
| 192 | N | C | H | H | H | F | F | H |
| 193 | N | C | H | H | H | F | F | CN |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 |
| 194 | C | N | H | H | H | H | H | H |
| 195 | C | N | H | H | H | H | F | H |
| 196 | C | N | H | H | H | H | H | F |
| 197 | C | N | H | H | H | H | F | F |
| 198 | C | N | H | H | H | H | F | CN |
| 화합물 No | A | B | R1 | R2 | R3 | R5 | R6 |
| 199 | N | N | H | H | H | H | H |
| 120 | N | N | H | H | H | F | H |
| 121 | N | N | H | H | H | H | F |
| 122 | N | N | H | H | H | F | F |
| 123 | N | N | H | H | H | F | CN |
하기 반응식 1을 참조하여, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물의 제조 방법을 살펴보기로 한다.
[반응식 1]
상기 반응식 1에서 Y는 Br, Cl 등과 같은 할로겐 원자를 나타낸다.
먼저, 피리딘 화합물 (A)을 리튬 디이소프로필아미드과 같은 유기 리튬 화합물 및 트리메틸보레이트와 같은 보론 화합물과 반응하여 화합물 (B)을 얻는다.
상기 화합물 (B)을 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 및 염기의 존재하에서 화합물 (C)와 반응하여 화합물 (D)를 얻는다. 이렇게 얻은 화합물 (D)을 이리듐 클로라이드와 반응하여 대응되는 다이머 (E)를 얻는다.
상기 다이머 (E)를 화학식 1에서 X를 도입할 수 있는 X 함유 화합물과 반응함으로써 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물이 얻어진다.
상술한 본 발명의 청색 인광 화합물을 이용한 유기막을 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 먼저 기판 상부에 애노드 (양극) 전극용 물질을 코팅하여 애노드를 형성한다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성,표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드 전극 상부에 홀 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅한다. 상기 홀 주입층 물질로는 특별히 제한되지 않으며 하기 구조식으로 표시되는 CuPc 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 하기 구조식으로 표시되는 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료) 등을 홀 주입층으로 사용할 수 있다.
홀 주입층 상부에 홀 수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 홀 수송층을 형성한다. 상기 홀 수송층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 하기 구조식으로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'- 디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘, 하기 구조식으로 표시되는 N,N'-디(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benxidine: α-NPD), IDE320 (이데미쯔사 재료) 등이 사용된다.
이어서 홀 수송층 상부에 발광층이 도입되며 발광층 재료는 특별히 제한되지 않으며 상기 화학식 1의 화합물을 단독 또는 도판트로 사용할 수 있다. 상기 화합물을 도판트로 사용할 때 같이 사용되는 호스트로서는 하기 구조식으로 표시되는 CBP, TCB, TCTA, SDI-BH-18, SDI-BH-19, SDI-BH-22, SDI-BH-23, dmCBP, Liq, TPBI, Balq, BCP 등이 공동 진공열 증착될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물이 도판트로 사용되는 경우, 이의 도핑 농도는 특별히 제한 되지 않으나 호스트와 도판트의 총중량 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 사용한다. 발광층 위에 홀 블로킹층이 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성한다. 이때 사용되는 홀 블로킹 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 Balq, BCP, TPBI등이 사용된다. 홀 블로킹층 위에 전자 수송층이 진공 증착 방법,또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성한다. 전자 수송층 재료로서는 특별히 제한되지는 않으며 Alq3를 이용할 수 있다. 또한 전자 수송층 위에 전자 주입층이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다. 전자 주입층으로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있다.
그리고, 전자 주입층 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 이용된다. 또한 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다. 본 발명의 유기 전계발광 소자는 애노드 전극, 홀주입층, 홀수송층, 발광층, 홀 블로킹층, 전자수송층, 전자주입층, 캐소드 전극에 필요에 따라 한 층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다. 위에서 언급한 층 외에도 전자 블로킹층을 형성하기도 한다.
이하, 본 발명을 하기 실시 예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.
합성예 1. 중간체 (B-1) 및 (E-1)의 합성
[반응식 2]
1) 중간체 (D-1)의 합성
디에틸에테르 (50mL)에 LDA (Lithium diisopropylamide) 6.0mL (12.0mmol)를 첨가하고 -78℃에서 디플로로피리딘 0.91mL (10.0mmol)을 한 방울씩 첨가한 후 1시간 동안 교반하였다. 이 혼합물에 트리메틸보레이트 1.4mL (12.5mmol)를 첨가하고 온도를 상온으로 올린 후 1시간 동안 교반하였다.
상기 반응이 완결된 후, 5% 수산화나트륨 수용액 (20mL)을 첨가하고 수용액층을 3N 염산 수용액으로 중화시켰다. 이렇게 얻어진 수용액층은 에틸아세테이트 20mL로 3번 추출한 다음, 모아진 유기층을 마그네슘 설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물은 진공하에서 건조하여 중간체 (B-1)를 흰색 고체로 1.03g (수율 65%)얻었다.
상기 과정에 따라 얻은 중간체 (B-1) 570mg (3.587mmol), 2-브로모-4-메틸피리딘 (C-1) 0.4mL (3.0mmol)을 THF 18mL에 녹인 후 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (200mg, 0.18mmol)을 부가하고 K2CO3 (2.48g, 17.9mmol)를 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 부가하고 75oC에서 12시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출한 다음, 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 (D-1)를 544mg (수율 88%) 얻었다. 화합물 (D-1)의 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ(ppm) 8.68-8.62 (m, 1H), 8.57 (d, J=5.12Hz, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.13 (d, J=4.96Hz, 1H), 6.98-6.95 (m, 1H), 2.44 (s, 3H)
2) 중간체 (E-1)의 합성
중간체 (D-1) 2.0g (9.70mmol)을 2-에톡시에탄올 45mL에 녹이고 이리듐클로라이드하이드레이트 1.45g과 증류수 15mL을 첨가한 후 120oC에서 24시간 교반하였다. 상기 반응이 완결된 후, 반응 혼합물을 상온으로 식히고 침전물을 메탄올로 씻어주고 진공하에서 건조하여 중간체 (E-1) 1.30g을 얻었다.
합성예 2. 화합물 (19)의 합성
중간체 (E-1) 300mg (0.47mmol), 피콜린산(picolinic acid) 174mg (1.41mmol) 및 3N NaOH 수용액 0.24mL (0.71mmol)을 2-에톡시에탄올에 녹이고 120oC에서 5시간 교반하였다. 상기 반응 혼합물로부터 2-에톡시에탄올을 증발시키고 디클로로 메탄으로 묽힌 후 증류수로 씻어주고 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 재결정으로 정제하여 화합물 (19)을 230mg (수율 68%) 얻었다. 화합물 (19)의 구조는 1H-NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ(ppm) 8.58 (d, J=6.04Hz, 1H), 8.36(d, J=7.72Hz, 1H), 8.14 (s, 1H), 8.08 (s,1H), 8.01 (dd, J=7.68,7.72Hz, 1H), 7.77 (d, J=5.52Hz, 1H), 7.49 (dd, J=6.80,6.20Hz, 1H), 7.25 (s, 1H), 7.129 (d,J=5.84Hz, 1H), 6.91 (d, J=5.32Hz, 1H), 5.84 (s, 1H), 5.57 (s, 1H), 2.61 (s,3H), 2.60 (s,3H)
합성예 3. 화합물 (33)의 합성
중간체 (E-1) 700mg (0.911mmol), dm3pc (1,5-디메틸-1H-피라졸-3-카르복실산: 1,5-dimethyl-1H-pyrazole-3-carboxylic acid) 383mg (2.73mmol) 및 3N NaOH 수용액 0.46mL (1.37mmol)를 2-에톡시에탄올에 녹이고 1200C에서 5시간 교반하였다. 상기 반응이 완결된 후, 반응 혼합물로부터 2-에톡시에탄올을 증발시키고 디클로로메탄으로 묽힌 후 증류수로 씻어주고 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 재결정하여 화합물 (33)을 620mg (수율 92%) 얻었다. 화합물 (33)의 구조는 1H-NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.63 (d, J=5.84Hz, 1H), 8.11 (s, 2H), 7.41 (d, J=5.88Hz, 1H), 7.17 (d, J=5.52Hz, 1H), 6.98 (d, J=5.12Hz, 1H), 6.60 (s, 1H), 5.86 (s, 1H), 5.45 (s, 1H), 3.14 (s, 3H), 2.65 (s, 3H), 2.61 (s, 3H), 2.32 (s, 3H)
합성예 4. 중간체 (D-2)의 합성
상기 과정에 따라 얻은 중간체 (B-1) 570mg (3.587mmol), 2-브로모피리딘 (C-2) 0.4mL (3.0mmol)을 THF 18mL에 녹인 후 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (200mg, 0.18mmol)을 부가하고 K2CO3 (2.48g, 17.9mmol)를 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 부가하고 75oC에서 12시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출한 다음, 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 (D-2)를 520mg (수율 90%) 얻었다. 화합물 (D-2)의 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ(ppm) 7.30-7.10(m, 2H), 7.86-7.85(m, 1H), 7.82-7.80(m, 1H), 7.35-7.26(m, 1H), 7.00-6.97(m, 1H)
합성예 5. 화합물 (136) 메리디온날(meridional) 구조의 합성
실온에서 글리세롤(glycerol,10mL)에 질소를 주입하며 30분간 교반한뒤. 100mg의 이리듐 아세틸아세토네이트(Ir(acac)3, 0.2mmol)와 상기 합성한 화합물 D-2(940mg, 0.6mmol)을 넣고 140oC에서 24시간 정도 가열하며 교반한다. 반응 종료 후 물을 첨가하여 여과하여 결과물을 건진 후 노르말헥산(n-Hexane)으로 씻는다. 염화메틸렌(Methylene chloride)으로 녹인 후 칼람크로마토그래피를 통해 다시 한번 정제한 후 진공 펌프하에 3시간 정도 건조하여 얻는다. 화합물 (136)의 메리디오날(meridional) 구조의 수율은 30%이다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.0(d, J=8.24Hz, 1H), 8.31-8.27(m, 2H), 7.97(d, J=5.68Hz, 1H), 7.92(d, J=5.32Hz, 1H), 7.87(m, 1H), 7.80-7.78(m, 2H), 7.47(d, J=5.16Hz, 1H), 7.13(m, 1H), 7.02-6.97(m, 2H), 6.33(m, 1H), 5.92(m, 1H, 5.70(s, 1H)
합성예 6. 화합물 (136) 페이셜(facial) 구조의 합성
실온에서 글리세롤(glycerol,10mL)에 질소를 주입하며 30분간 교반한뒤. 100mg의 이리듐 아세틸아세토네이트(Ir(acac)3, 0.2mmol)와 상기 합성한 화합물 D-2(940mg, 0.6mmol)을 넣고 180-200oC에서 24시간 정도 가열하며 교반한다. 반응 종료 후 물을 첨가하여 여과하여 결과물을 건진 후 노르말헥산(n-Hexane)으로 씻는다. 염화메틸렌(Methylene chloride)으로 녹인 후 칼람크로마토그래피를 통해 다시 한번 정제한 후 진공 펌프하에 3시간 정도 건조하여 얻는다. 화합물 (136)의 메리디오날(meridional) 구조의 수율은 20%이다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.37(d, J=8.24Hz, 1H), 7.86(m, 1H), 7.46-7.45(m, 1H), 7.13-7.09(m, 1H), 6.21(m, 1H)
합성예 7. 화합물 (138) 메리디온날(meridional) 구조의 합성
상기의 화합물 (136)의 메리디온날 구조 합성과 동일한 방법으로 합성하였다. 수율은 30%이다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.17(s, 1H),8.08(s, 1H), 8.06(s, 1H), 7.76(d, J=5.88Hz, 1H), 7.72(d, J=5.64Hz, 1H), 7.30(d, J=6.04, 1H), 6.91(d, J=5.52, 1H), 6.79-6.76(m, 2H), 6.31(m, 1H), 5.93(m,1H), 5.73(s, 1H), 2.51(m, 9H)
합성예 8. 화합물 (138) 페이셜(facial) 구조의 합성
상기의 화합물 (136)의 페이셜 구조 합성과 동일한 방법으로 합성하였다. 수율은 20%이다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.14(s, 1H), 7.30(d, J=5.68Hz, 1H), 6.90(d, J=4.76Hz, 1H), 2.50(s, 3H)
합성예 9. 중간체 (D-3)의 합성
상기 과정에 따라 얻은 중간체 (B-1) 570mg (3.587mmol), 2-브로모피리딘 (C-3) 0.4mL (3.0mmol)을 THF 18mL에 녹인 후 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (200mg, 0.18mmol)을 부가하고 K2CO3 (2.48g, 17.9mmol)를 10mL의 증류수에 녹인 수용액을 부가하고 75oC에서 12시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 에틸아세테이트 10mL 씩 3번 추출한 다음, 모아진 유기층을 마그네슘설페이트로 건조하고 용매를 증발하여 얻어진 잔류물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 화합물 (D-3)를 635mg (수율 90%) 얻었다. 화합물 (D-3)의 구조는 1H NMR로 확인하였다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ (ppm) 8.64-8.58(m, 1H), 8.31(d, J=6.04Hz, 1H), 7.04(s, 1H), 6.94(m, 1H), 6.50(m, 1H), 3.06(s, 6H)
합성예 10. 화합물 (142) 메리디온날(meridional) 구조 의 합성
상기의 화합물 (136)의 메리디온날 구조 합성과 동일한 방법으로 합성하였다. 수율은 30%이다.
1H NMR (CDCl3, 400MHz) δ(ppm) 7.50(m, 1H), 7.44-7.41(m, 4H), 7.11(d, J=6.6Hz, 1H), 6.33(m, 1H), 6.22(m, 1H), 6.17(m, 1H), 6.13(m, 1H), 6.06(m, 1H), 5.89(s, 1H), 3.10(m, 18H)
실시예 1. 유기 전계 발광 소자의 제작
코닝(corning) 15Ω/cm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수물속에서 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다. 상기 ITO 유리 기판 상부에 IDE406(이데미쯔코산사)을 진공 증착하여 홀주입층을 600Å 두께로 형성하였다. 이어서 상기 홀 주입층 상부에 IDE320(이데미쯔코산사)을 300Å의 두께로 진공 증착하여 홀 수송층을 형성하였다. 이와 같이 홀 수송층을 형성한 후, 상기 홀 수송층 상부에 발광층 호스트로 SDI-BH-23 95 중량부와 도판트로 화합물(19) 5 중량부를 진공 공증착 (co-deposition)하여 300Å의 두께로 발광층을 형성하였다.
그 후 상기 발광층 상부에 Balq를 진공 증착하여 50Å 두께의 홀 블로킹층 (Hole Blocking Layer)을 형성하였다. 이어서 상기 홀 블로킹층 상부에 Alq3를 진공 증착하여 200Å 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 이 전자 수송층 상부에 LiF를 진공 증착하여 10Å 두께로 전자 주입층을 형성하고, 이 전자 주입층 상부에 Al을 3000Å 두께로 진공 증착하여 캐소드를 형성함으로써 도 1에 도시한 바와 같은 유기 전계 발광 소자를 제조 하였다.
상기 유기 전계 발광 소자의 발광 특성 및 색순도 특성을 조사하였고, 그 결과는 도 2 내지 5에 나타난 바와 같다.
도 2 내지 5를 참조하면, 유기 전계 발광 소자는 직류 전압 7V (이때 전류밀도 4.9mA/cm2)에서 발광 휘도 101cd/m2, 발광 효율 2.0cd/A, 색좌표 (0.171, 0.203)로 색순도 특성이 양호한 청색 발광이 얻어졌다.
또한, 상기 화합물 (19)를 CH2Cl2 에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 관찰하였고, 그 결과는 도 6에 나타난 바와 같다.
도 6을 참조하면, 화합물 (19)는 약 441nm에서 최대 발광을 관찰하였다 (도면 6). 이때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : (0.144, 0.127) 를 얻었다.
실시예 2. 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 화합물 (19) 대신 화합물 (33)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 2에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광 특성 및 색순도 특성을 조사하였고, 그 결과는 도 7 내지 10에 나타난 바와 같다.
도 7 내지 10을 참조하면, 실시예 2의 유기 전계 발광 소자는 직류 전압 7.5V (이때 전류밀도 6.9mA/cm2)에서 발광 휘도 131cd/m2, 발광 효율 1.9cd/A, 색좌표 (0.169, 0.208)로 순도 특성이 양호한 청색 발광이 얻어졌다.
또한, 상기 화합물 (33)을 CH2Cl2에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 11에 나타난 바와 같다.
도 11을 참조해볼 때, 화합물 (33)은 443nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.144, 0.135를 얻었다.
실시예 3. 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 화합물 (19) 대신 화합물 (136)의 메리디오날(meridional) 구조을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 3에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광 특성 및 색순도 특성을 조사하였고, 그 결과는 도 7 내지 10에 나타난 바와 같다.
도 12 내지 15을 참조하면, 실시예 3의 유기 전계 발광 소자는 직류 전압 9.5V (이때 전류밀도 12.2mA/cm2)에서 발광 휘도 140cd/m2, 발광 효율 1.1cd/A, 색좌표 (0.214, 0.301)로 순도 특성이 양호한 청색 발광이 얻어졌다.
또한, 상기 화합물 (136)의 메리디오날 구조를 CH2Cl2에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 16에 나타난 바와 같다.
도 16을 참조해볼 때, 화합물 (136)의 메리디오날 구조는 441nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.145, 0.124 를 얻었다.
실시예 4. 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 화합물 (19) 대신 화합물 (136)의 페이셜 구조를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 4에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광 특성 및 색순도 특성을 조사하였고, 그 결과는 도 7 내지 10에 나타난 바와 같다.
도 17 내지 20을 참조하면, 실시예 4의 유기 전계 발광 소자는 직류 전압 7.5V (이때 전류밀도 7.3mA/cm2)에서 발광 휘도 104cd/m2, 발광 효율 1.4cd/A, 색좌표 (0.193, 0.216)로 순도 특성이 양호한 청색 발광이 얻어졌다.
도 21을 참조해볼 때, 화합물 (136)의 페이셜 구조는 438nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.146, 0.115 를 얻었다.
실시예 5. PL 스펙트럼의 측정
상기 화합물 (138)의 메리디오날 구조를 CH2Cl2에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 22에 나타난 바와 같다.
도 22을 참조해볼 때, 화합물 (138)의 메리디오날 구조는 440nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.147, 0.125 를 얻었다.
실시예 6. PL 스펙트럼의 측정
상기 화합물 (138)의 페이셜 구조를 CH2Cl2에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 23에 나타난 바와 같다.
도 23을 참조해볼 때, 화합물 (138)의 페이셜 구조는 440nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.146, 0.122 를 얻었다.
실시예 7. PL 스펙트럼의 측정
상기 화합물 (142)의 메리디오날 구조를 CH2Cl2에 0.02mM 농도로 묽혀서 370nm의 UV를 조사하여 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 24에 나타난 바와 같다.
도 24을 참조해볼 때, 화합물 (142)의 메리디오날 구조는 448nm에서 최대 발광을 관찰하였다. 이 때 PL 스펙트럼의 색순도는 NTSC 색좌표계에서 CIE(x,y) : 0.148, 0.138 를 얻었다.
이상 설명한 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물은 청색 인광 재료로서 색순도 및 발광 특성이 우수하다. 이를 도판트로 하고 일반적인 인광 호스트와 함께 발광층으로 형성한다면 고휘도, 고효율, 저구동전압, 고색순도, 장수명 특성을 가지는 우수한 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2, 도 7, 도 12 및 도 17은 각각 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 전계 발광(electroluminescence: EL) 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 3, 도 8, 도 13 및 도 18은 각각 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 전압에 따른 휘도 변화를 나타낸 도면이고,
도 4, 도 9, 도 14 및 도 19는 각각 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 전압에 따른 전류밀도 변화를 나타낸 도면이고,
도 5, 도 10, 도 15 및 도 20은 각각 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 휘도에 따른 전류효율 변화를 나타낸 도면이고,
도 6 ,도 11, 도 16, 도 21, 도 22, 도23 및 도 24는 각각 본 발명에 따른 화합물 (19), 화합물 (33), 화합물 (136)의 메리디오날 구조, 화합물 (136)의 페이셜 구조, 화합물 (138)의 메리디오날 구조, 화합물 (138)의 페이셜 구조 및 화합물 (142)의 광발광 (photoluminescence: PL) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
Claims (8)
- 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 화합물:[화학식 1]상기식중, A는 -C(R4)- 또는 -N-이며,B는 -C(R7)- 또는 -N-이며,R1 ~ R7는 각각 독립적으로 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기,또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기며, R1~R4중 선택된 두개 이상의 치환기, R4와 R5 , R4와 R6은 서로 연결되어 포화된 또는 불포화된 탄소 고리, 포화된 또는 불포화된 헤테로 고리를 형성하며,X는 일가 음이온성 2자리 리간드이며,m은 2 또는 3이고, n은 0 또는 1 이며, m과 n의 합은 3이다.
- 제1항에 있어서, 상기 X가 아세틸아세토네이트(acetylacetonate: acac), 헥사플루오로아세토네이트(hexafluoroacetylacetonate: hfacac), 피콜리네이트(picolinate : pic), 살리실아닐리드(salicylanilide :sal), 퀴놀린카르복실레이트(quinolinecarboxylate: quin), 8-하이드록시퀴놀레네이트(8-hydroxyquinolinate: hquin), L-프롤린(L-proline: L-pro), 1,5-디메틸-3-피라졸카르복실레이트(1,5-dimethyl-3-pyrazolecarboxylate: dm3pc), 이민아세틸아세토네이트(imineacetylacetonate :imineacac), 디벤조일메탄(dibenzoylmethane: dbm), 테트라메틸헵타디오네이트 (tetrametyl heptandionate: tmd), 1-(2-하이드록시페닐) 피라졸레이트 (1-(2-hydoxyphenyl) pyrazolate: oppz), 페닐피라졸(phenylpyrazole, ppz)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이리듐 화합물.
- 제1항에 있어서, 상기 A가 -C(R4)- 또는 -N-이고 R1, R2, R4 가 수소이고, R3은 수소, 메틸기, 메톡시기, 이소프로필기, 페닐옥시기, 벤질옥시기, 디메틸아미노기, 디페닐아미노기, 피롤리딘기, 페닐기중에서 선택된 전자주게그룹 (Electron donating group)이며, B가 -C(R7)- 또는 -N-이고, R5, R6, R7 은 수소, 불소, 시아노기, 니트로기, 불소 또는 트리플루오로메틸기가 치환된 벤젠, 트리플루오로메틸기중에서 선택된 전자당김그룹(Electron withdrawing group)인 것을 특징으로 하는 이리듐 화합물.
- 제1항에 있어서, 상기 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 이리듐 화합물.[화학식 2]상기식중, A가 -C(R4)- 또는 -N-이고 R1, R2, R4가 모두 수소이고, R3은 수소, 메틸기, 메톡시기, 이소프로필기, 페닐옥시기, 벤질옥시기, 디메틸아미노기, 디페닐아미노기, 피롤리딘기, 페닐기중에서 선택된 전자주게그룹 (Electron donating group)이며, B가 -C(R7)- 또는 -N-이고, R5, R6, R7은 서로 독립적으로 수소, 불소, 시아노기, 니트로기, 불소 또는 트리플루오로메틸기가 치환된 벤젠, 트리플루오로메틸기중에서 선택된 전자당김그룹(Electron withdrawing group)이고,X가 아세틸아세토네이트(acetylacetonate: acac), 헥사플루오로아세토네이트(hexafluoroacetylacetonate: hfacac), 피콜리네이트(picolinate : pic), 살리실아닐리드(salicylanilide :sal), 퀴놀린카르복실레이트(quinolinecarboxylate: quin), 8-하이드록시퀴놀레네이트(8-hydroxyquinolinate: hquin), L-프롤린(L-proline: L-pro), 1,5-디메틸-3-피라졸카르복실레이트(1,5-dimethyl-3-pyrazolecarboxylate: dm3pc), 이민아세틸아세토네이트(imineacetylacetonate :imineacac), 디벤조일메탄(dibenzoylmethane: dbm), 테트라메틸헵타디오네이트 (tetrametyl heptandionate: tmd), 1-(2-하이드록시페닐) 피라졸레이트 (1-(2-hydoxyphenyl) pyrazolate: oppz), 페닐피라졸(phenylpyrazole, ppz)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
- 제1항에 있어서, 상기 화합물이 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 이리듐 화합물.[화학식 3]상기식중, A가 -C(R4)- 또는 -N-이고 R1, R2, R4가 모두 수소이고, R3은 수소, 메틸기, 메톡시기, 이소프로필기, 페닐옥시기, 벤질옥시기, 디메틸아미노기, 디페닐아미노기, 피롤리딘기, 페닐기 중에서 선택된 전자주게그룹 (Electron donating group)이며, B가 -C(R7)- 또는 -N-이고, R5, R6, R7은 서로 독립적으로 수소, 불소, 시아노기, 니트로기, 불소 또는 트리플루오로메틸기가 치환된 벤젠, 트리플루오로메틸기중에서 선택된 전자당김그룹(Electron withdrawing group)이고,X가 아세틸아세토네이트(acetylacetonate: acac), 헥사플루오로아세토네이트(hexafluoroacetylacetonate: hfacac), 피콜리네이트(picolinate : pic), 살리실아닐리드(salicylanilide :sal), 퀴놀린카르복실레이트(quinolinecarboxylate: quin), 8-하이드록시퀴놀레네이트(8-hydroxyquinolinate: hquin), L-프롤린(L-proline: L-pro), 1,5-디메틸-3-피라졸카르복실레이트(1,5-dimethyl-3-pyrazolecarboxylate: dm3pc), 이민아세틸아세토네이트(imineacac), 디벤질메탄(dibenzoylmethane: dbm), 테트라메틸헵타디오네이트(tetrametylheptandionate: tmd), 1-(2-하이드록시페닐)피라졸레이트(1-(2-hydoxyphenyl)pyrazolate:oppz), 페닐피라졸 (phenylpyrazole, ppz)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
- 한 쌍의 전극사이에 형성된 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,상기 유기막이 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 따른 이리듐 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 유기막이 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 발광층이 호스트와 도펀트의 총중량 100 중량부에 대하여 도펀트인 이리듐 화합물 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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