KR100611852B1

KR100611852B1 - 적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기전기발광 소자

Info

Publication number: KR100611852B1
Application number: KR1020040091680A
Authority: KR
Inventors: 이범성; 변기남; 정상윤; 유한성
Original assignee: 에스케이씨 주식회사
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-08-11
Also published as: KR20060043941A

Abstract

본 발명은 신규한 적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자에 관한 것으로, 주요 리간드로 2-페닐이소퀴놀린기를, 보조 리간드로 페닐피라졸기를 함유하는 본 발명의 이리듐 착화합물은 우수한 전기적 안정성, 인광 발광효율, 발광휘도 및 색순도를 나타내므로, 유기 전기발광 소자의 인광 적색 발광물질로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자{PHOSPHORESCENT RED-EMITTING IRIDIUM COMPLEX AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING SAME}

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자의 개략적인 단면도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에서 제조된 유기 전기발광 소자의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

11, 21, 31 및 41: 투명전극(양극) 12, 22, 32 및 42: 정공 주입층

13, 23, 33 및 43: 정공 수송층 14, 24, 34 및 44: 발광층

15, 25, 35 및 45: 전자 수송층 16, 26, 36 및 46: 전자 주입층

17, 27, 37 및 47: 금속전극(음극) 28, 38 및 48: 정공 차단층

39: 전자 차단층

본 발명은 신규한 적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기 전기발광(electroluminescent, EL) 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 우수한 전기적 안정성, 발광효율, 발광휘도 및 색 순도를 나타내는 적색 인광 발광 이리듐 착화합물, 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자에 관한 것이다.

최근, 평판 표시소자는 급성장세를 보이고 있는 인터넷을 중심으로 한 고도의 영상 정보화 사회를 지탱하는 기기로서 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 특히, 자체 발광형으로 저전압 구동이 가능한 유기 전기발광 소자(유기 EL 소자)는, 평판 표시소자의 주류인 액정디스플레이(liquid crystal display, LCD)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하고, 백라이트가 불필요하여 경량 및 박형이 가능하며, 소비전력 측면에서도 유리하다. 또한, 응답속도가 빠르며, 색 재현 범위가 넓어 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다.

일반적으로, 유기 EL 소자는 유리기판, 투명전극(양극), 발광층을 포함하는 유기층, 및 금속전극(음극)이 순차적으로 적층된 다층 형태이다. 여기서, 유기층은 발광층(Light Emitting Layer, EML) 이외에, 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL), 전자 수송층(Electron Transport Layer, ETL) 또는 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)을 포함할 수 있으며, 발광층의 발광특성상 전자 차단층(Electron Blocking Layer, EBL) 또는 정공 차단층(Hole Blocking layer, HBL)을 추가로 포함할 수 있다.

이러한 구조의 유기 EL 소자에 전기장이 가해지면, 양극으로부터 정공이 주 입되고 음극으로부터 전자가 주입되며 이 정공 및 전자는 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 거쳐 발광층에서 재조합(recombination)하여 발광여기자(exitons)를 형성하고, 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground states)로 전이하면서 빛을 방출하게 된다. 발광 효율 및 안정성을 증대시키기 위하여, 상기 발광층(호스트)에 발광 색소(도펀트)를 도핑하기도 한다.

최근 유기 EL 소자의 발광층에 형광 발광물질 뿐만 아니라 인광(phosphorescent) 발광물질이 사용될 수 있음이 제안되었다(D. F. O'Brien and M. A. Baldo et al. "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices" Applied Physics Letter Vol. 74 No. 3, pp 442-444, Jan. 18, 1999; M. A. Baldo et al. "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence" Applied Physics letters Vol. 75 No. 1, pp 4-6, Jul. 5, 1999).

일반적으로, 인광 발광은 바닥상태에서 여기상태로 전자가 전이한 후, 계간전이(intersystem crossing)를 통해 단일항 여기자가 삼중항 여기자로 비발광 전이가 진행된 다음, 삼중항 여기자가 바닥상태로 전이하면서 발광하는 메카니즘으로 이루어진다. 이러한 인광 발광은 삼중항 여기자가 직접 바닥상태로 전이할 수 없어(spin forbidden) 전자 스핀의 뒤바뀜(flipping)이 진행된 이후 바닥상태로 전이되는 과정을 거치기 때문에, 인광은 형광보다 수명(발광시간, lifetime)이 길어지는 특성을 갖는다. 즉, 형광 발광의 경우 발광 지속기간(emission duration)이 수 나노초(several nano seconds)에 이르고, 인광 발광의 경우 이보다 상대적으로 긴 수 마이크로초(several micro seconds)에 이른다.

또한, 유기 EL 소자의 양극에서 주입된 정공과 음극에서 주입된 전자가 재결합하여 발광여기자를 형성할 때, 양자역학적 가정에 의하면 단일항과 삼중항의 생성 비율은 1:3이 된다. 이는 EL 소자 내에서 삼중항 발광여기자가 단일항 발광여기자보다 3배 가량 더 생성되는 것을 의미하므로, 인광 발광물질을 사용하는 경우 형광 발광물질을 사용할 때보다 3배정도 높은 발광효율을 달성할 수 있는 장점이 있다.

인광 발광이 용이한 분자 구조는 계간전이가 용이한 분자 구조로서 원자번호가 큰 금속을 포함하는 금속 착체가 이에 해당하는데, 그 중에서도 이리듐 유기착체가 인광 발광효율이 우수한 물질로 알려져 있다. 일반적으로, 이리듐 착화합물의 발광특성은 주요 리간드에 의해 결정되고, 보조 리간드에 의해 발광 파장이 5 내지 20 nm 정도 변화되거나 발광 효율이 약간 영향을 미친다고 알려져 왔다(J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4304). 기존에 알려진 이리듐 유기착체는 보조 리간드로서 아세틸아세톤 형태의 리간드가 주로 사용되어 왔으나, 발광효율, 색순도, 전기적 안정성 등에 많은 문제점을 갖고 있으며, 특히 청색 및 적색 발광물질의 경우 발광효율, 색순도 및 전기적 안정성이 우수한 인광 발광재료의 개발이 매우 시급한 실정이다.

이에 본 발명자들은 이리듐 착화합물의 보조 리간드로서 신규한 페닐 피라졸기를 도입함으로써 착화합물의 인광 발광 효율 및 색순도를 현저히 개선시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 전기적 안정성이 우수하면서도 발광효율, 발광휘도 및 색순도가 높은 신규한 적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 착화합물을 제공한다.

상기 식에서,

R₁, R₄ 및 R₅는각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복시, 아미노, 시아노, 니트로, C₁-C₆ 알킬, C₆-C₁₈아릴, C₁-C₆ 알콕시, 또는 S 또는 N 등과 같은 헤테로 원자를 포함하는 C₄-C₆ 헤테로환이고;

R₂ 및 R₃는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C₁-C₆ 알킬, C ₁-C₆ 할로알킬, C₁-C₆ 알콕 시, C₆-C₁₈아릴, S 또는 N 등과 같은 헤테로 원자를 포함하는 C₄-C₆ 헤테로환, C₁-C₆ 알킬 또는 C₆-C₈ 아릴로 치환된 아미노, 시아노 또는 니트로이다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은, 기존에 잉왕(Ying Wang)이 소개한 CF₃SO₃Ag촉매를 이용하는 방법(Chemical Communication, 2001, 1494)에 따라, 주요 리간드 물질인 하기 화학식 2의 2-페닐이소퀴놀린 유도체 화합물과 이리듐 트리클로라이드 수화물(IrCl₃-H₂O)을 용매 중에서 반응시켜 하기 화학식 3의 가교된 이리듐 착화합물(bridged Ir complex)을 얻은 후, 이를 보조 리간드 물질인 하기 화학식 4의 페닐피라졸 유도체 화합물과 CF₃SO₃Ag 촉매의 존재하에 가교반응시킴으로써 제조할 수 있다.

상기 식에서, R_1, R₂, R₃, R₄ 및 R₅는 상기 정의한 바와 같다.

본 발명에 따라 제조된 화학식 1의 화합물은 주요 리간드(main ligand)로서 2개의 2-페닐이소퀴놀린기가 도입되고, 보조 리간드(auxiliary ligand)로서 페닐 피라졸기가 도입된 구조를 가짐으로써 전기적 안정성이 우수할뿐만 아니라 발광효율, 발광휘도, 및 색순도가 기존의 이리듐 착화합물에 비해 매우 높다.

본 발명의 화학식 1의 화합물 중 바람직한 것은 하기 화학식 1a 내지 1o로 표시되는 화합물들이다.

본 발명에서는 또한, 상기 화합물을 발광물질로서 발광층에 포함하는 유기 전기발광 소자를 제공한다.

본 발명에 따른 유기전기발광소자는 양극, 음극 및 두 전극 사이에 상기 화학식 1의 이리듐 유기착체를 발광물질로 포함하는 발광층을 하나의 구성단위로 포함하는 단층형이거나, 전하 수송층과 함께 양극, 상기 화학식 1의 이리듐 유기착체를 발광물질로 포함하는 발광층 및 음극이 순서대로 적층된 다층형 구조를 갖는다.

일반적으로, 하나의 발광층으로만 이루어진 단층형 소자보다는 발광층과 전 하 수송층이 조합된 다층형 소자가 우수한 특성을 나타내며, 이는 발광물질과 전하 수송재료가 적절하게 조합됨으로써 전극으로부터 전하가 주입될 때 에너지 장벽이 감소되고, 전하 수송층이 전극으로부터 주입된 정공 또는 전자를 발광층 영역에 속박시킴으로써 주입된 정공과 전자의 수밀도가 균형을 이루도록 해주기 때문이다. 특히, 인광 발광소자의 경우에는 인광 발광물질의 발광 지속기간(emission duration)이 길기 때문에 효율을 증가시키기 위해서는 발광층에 정공을 가두어 오랫동안 정공이 발광층에 머물게 해야만 우수한 인광 발광특성을 나타내게 되므로 다층형 발광소자가 더 바람직하다.

본 발명의 유기전기발광소자의 개략적인 구조단면도를 도 1 내지 도 3에 나타내었다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 기본적인 유기전기발광소자는 투명전극(양극)(11, 21, 31), 정공 주입층(12, 22, 32), 정공 수송층(13, 23, 33), 발광층(14, 24, 34), 전자 수송층(15, 25, 35), 전자 주입층(16, 26, 36) 및 금속전극(음극)(17, 27, 37)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지며, 발광효율의 향상을 목적으로 도 2에 나타낸 바와 같이 발광층(24)과 전자 수송층(25) 사이에 정공 차단층(28)을 추가로 포함하거나, 도 3에 나타낸 바와 같이 발광층(34)과 전자 수송층(35) 사이에 정공 차단층(38)을, 발광층(34)과 정공 수송층(33) 사이에 전자 차단층(39)을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 투명전극(양극)(11, 21, 31)은 인듐 주석 산화물(이하 ITO로 약칭), SnO₂ 등의 통상적인 전극재료를 사용할 수 있고; 금속전극(음극)(17, 27, 37)은 Li, Mg, Ca, Ag, Al, In 등의 금속 또는 이들의 합금 등과 같은 통상적 인 전극재료를 사용할 수 있으며, 단층 또는 2층 이상의 다층 구조를 가질 수 있다.

또한, 발광층(14, 24, 34)은 본 발명의 화학식 1의 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 화합물을 발광물질로서 포함하는 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 화학식 1의 화합물은 발광물질로서 발광층에 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 포함될 수 있으며, 기타 화합물, 예를 들면 하기 화학식 5의 4,4-다이카바졸 비스페닐(CBP) 등과 혼합되어 사용될 수 있다.

정공 수송층(13, 23, 33)은 통상적인 정공 수송 물질, 예를 들면 하기 화학식 6의 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(이하 α-NPD로 약칭함), 하기 화학식 7의 N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(이하, TPD로 약칭함), 폴리-(N-비닐카바졸)(이하 PVCz로 약칭함) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다.

정공 차단층(28, 38)은 5.5 내지 7.0 범위의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 값을 갖고 정공 수송능력은 현저히 떨어지면서 전자 수송능력이 우수한 물질, 예를 들면 하기 화학식 8의 바쏘쿠프로인(Bathocuproine, BCP), 하기 화학식 9의 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(이하, TAZ로 약칭함), 및 하기 화학식 10의 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리나토)-알루미늄 바이페녹시드(이하 BAlq로 약칭함) 등을 사용할 수 있으며; 전자 차단층(39)으로는 일반적으로 LUMO 값이 큰, 하기 화학식 11의 Ir(ppz)₃ 등을 사용하는 것이 적합하다.

전자 수송층(15, 25, 35)은 통상적인 전자 수송 물질, 예를 들면 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(이하 Alq₃), 루브렌(rubrene) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다.

또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(11, 21, 31)과 정공 수송층(13, 23, 33) 사이에 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc) 등을 포함하는 통상적인 정공 주입층(12, 22, 32)을 삽입하거나, 음극(17, 27, 37)과 전자수송층(15, 25, 35) 사이에 LiF 등을 포함하는 통상적인 전자주입층 등을 삽입할 수도 있다.

상기 양극, 음극 및 각종 유기층은 통상적인 진공 증착법에 의해 형성될 수 있다.

상기 언급된 본 발명의 유기 전기발광 소자(도 1 내지 3)는 양극과 음극 사이에 전압을 인가함으로써 구동되고, 전압은 통상적으로 직류를 사용하지만 펄스 또는 교류를 사용할 수도 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.

제조예 1: 화학식 1a의 화합물의 제조

상기 화학식 2a의 2-페닐이소퀴놀린 4 mmol과 이리듐 트리클로라이드 수화물 (IrCl₃-H₂O) 1 g을, 에톡시에탄올 60 ml 및 물 20 ml의 혼합 용매에 첨가한 후 140 ℃에서 12시간 동안 가열 환류시켜 얻어진 가교된 이리듐 화합물(bridged Ir complex)을, 페닐피라졸 2.88 g(20 mmol) 및 CF₃SO₃Ag 1.02 g(4 mmol)과 고르게 혼합한 후, 용매 없이 150 ℃에서 12시간 동안 가열 교반하여 화학식 1a의 화합물 1.4 g(수율 50％)을 수득하였다.

제조예 2 내지 15: 화학식 1b 내지 1o의 화합물의 제조

2-페닐이소퀴놀린 대신 각 목적 화합물의 주요 리간드에 해당하는 화학식 2의 2-페닐이소퀴놀린 유도체 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 유사한 공정을 수행하여 화학식 1b 내지 1o의 화합물을 각각 수득하였다.

실시예 1:

도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 다음과 같이 제조하였다:

150 nm 두께의 ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리(아사히글래스 (주), 시트 저항 8 Ω/cm²)를, 물을 베이스로 한 세제, 초순수, 이소프로필알콜 및 메탄올로 순차적으로 초음파 세척하여 투명전극(41)을 제작하였다. 이어서, 정공 주입층(42)으로서 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 진공 증착법에 의해 20 nm의 두께로 상기 ITO 피막 글라스 상에 제막한 후, 그 위에 정공 수송층(43)으로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(α-NPD)을 진공 증착법에 의해 40 nm의 두께로 증착시켰 다. 이어서, 발광층(44)으로 4,4-다이카바졸 비스페닐(CBP) 및 제조예 1에서 제조한 화학식 1a의 화합물을 10:1의 중량비로 사용하여, 정공 수송층에 접하도록 30 nm의 두께 및 1 nm/초의 속도로 공증착시켰다. 그런 다음, 그 위에 바쏘쿠프로인(BCP)을 0.1 nm/초의 속도로 진공 증착시켜 10 nm 두께의 정공 차단층(48)을 형성한 후, 그 위에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq₃)을 진공 증착시켜 40 nm 두께의 전자 수송층(45)을 형성한 다음, LiF를 진공 증착시켜 1 nm 두께의 전자 주입층(46)을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 주입층(46) 위에 Al을 진공 증착시켜 150 nm 두께의 음극을 형성함으로써 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조한 유기 EL 소자에, 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(Photo research)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성, 즉 초기 구동전압(turn-on voltage), 휘도 100 cd/m² 및 10,000 cd/m²일 때의 각각의 전압(v), 발광 효율(cd/A) 및 색 좌표, 및 최대휘도 등을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 2에서 제조한 화학식 1b의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기 발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 3:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 3에서 제조한 화학식 1c의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 4:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 4에서 제조한 화학식 1d의 화합물을 CBP 사용량의 9.5 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 5:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 5에서 제조한 화학식 1e의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 6:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 6에서 제조한 화학식 1f의 화합물을 CBP 사용량의 12 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 7:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 7에서 제조한 화학식 1g의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 8:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 8에서 제조한 화학식 1h의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 9:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 9에서 제 조한 화학식 1i의 화합물을 CBP 사용량의 12 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 10:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 10에서 제조한 화학식 1j의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 11:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 11에서 제조한 화학식 1k의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 12:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 12에서 제조한 화학식 1l의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기 발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 13:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 13에서 제조한 화학식 1m의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 14:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 14에서 제조한 화학식 1n의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 15:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 15에서 제조한 화학식 1o의 화합물을 CBP 사용량의 11 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하고, 전기발광(EL) 특성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

표 1로부터, 본 발명의 이리듐 착화합물을 발광물질로 포함하는 유기 전기발광 소자는 NTSC(National Television Standard Color) 기준 순적색에 해당하는 x,y=[0.67, 0.33]에 거의 근접하는 빛을 발광하여 칼라 재현율이 높으며, 초기 구동전압이 3.0 내지 4.5 V 범위로 낮고, 5.5 내지 7.5 V 범위의 구동전압으로 100 cd/m²의 휘도를, 10.0 내지 12.5 V 범위의 구동전압으로 10,000 cd/m²의 휘도를 나타내고, 전류대비 발광효율 및 최대 발광휘도가 각각 7.5 cd/A 및 20,000 cd/m² 이상으로 높아 전기적 안정성이 매우 우수함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1의 이리듐 착화합물은 전기적 안정성성이 우수할 뿐만 아니라 매우 높은 발광효율, 발광휘도 및 색 순도를 나타내므로, 유기 전기발광 소자의 적색 인광 발광물질로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 착화합물:

화학식 1

상기 식에서,

R₁, R₄ 및 R₅는각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복시, 아미노, 시아노, 니트로, C₁-C₆ 알킬, C₆-C₁₈아릴, C₁-C₆ 알콕시, 또는 C₄-C₆ 헤테로환이고;

R₂ 및 R₃는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C₁-C₆ 알킬, C ₁-C₆ 할로알킬, C₁-C₆ 알콕시, C₆-C₁₈아릴, C₄-C₆ 헤테로환, C₁-C₆ 알킬 또는 C₆-C₈ 아릴로 치환된 아미노, 시아노 또는 니트로이다.
제 1 항에 있어서,

하기 화학식 1a 내지 1o의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이리듐 착화합물:

화학식 1a

화학식 1b

화학식 1c

화학식 1d

화학식 1e

화학식 1f

화학식 1g

화학식 1h

화학식 1i

화학식 1j

화학식 1k

화학식 1l

화학식 1m

화학식 1n

화학식 1o
양극, 음극 및 양 전극 사이의 발광층을 포함하는 유기전기 발광소자에 있어서, 제 1 항의 이리듐 착화합물을 발광층에 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
제 3 항에 있어서,

양극 또는 음극과 발광층 사이에 전하 수송층을 포함하는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
제 4 항에 있어서,

투명전극(양극), 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 금속전극(음극)이 순차적으로 적층된 다층의 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
제 5 항에 있어서,

발광층과 전자 수송층 사이에 정공 차단층을 추가로 포함하거나, 발광층과 정공 수송층 사이에 전자 차단층을 추가로 포함하거나 이들 둘다를 포함함을 특징으로 하는 유기전기발광소자.