KR101234226B1 - 유기 금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 인광을 발하는 유기 금속 착물과 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 금속 착물은 유기 전계 발광 소자의 유기막 형성시 이용가능하며, 고효율의 인광재료로서 400-650 nm 파장 영역에서 발광할 뿐만 아니라, 녹색 발광 물질 또는 적색 발광 물질과 함께 사용하여 백색광을 낼 수 있다. 또한 우수한 용해도 특성을 가짐으로써 용액 공정이 가능하여 대화면 제작에 유리하다.

Description

유기 금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자{Organometallic complexes and organic electroluminescence device using the same}
도 1은 본 발명의 화학식 8로 표시되는 화합물의 광발광(PL) 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 화학식 9로 표시되는 화합물의 PL 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 화학식 10으로 표시되는 화합물의 PL 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 화학식 11로 표시되는 화합물의 PL 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 화학식 22로 표시되는 화합물의 PL 스펙트럼이다.
도 6a-f는 본 발명의 일실시예들에 따른 유기 전계 발광 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 것들이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 제조된 유기 전계 발광 소자의 외부 양자효율을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 제조된 유기 전계 발광 소자의 휘도 효율을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 제조된 유기 전계 발광 소자의 효율을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10... 제1전극 11... 홀 주입층
12... 발광층 13... 홀 억제층
14... 제2전극 15... 전자 수송층
16... 홀 수송층 20... 기 판
본 발명은 유기금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 삼중항 MLCT(metal-to-ligand charge-transfer)로부터 청색 영역에서 적색 영역까지의 빛의 발광이 가능한 유기 금속 착물과, 이를 유기막 형성재료로서 채용하고 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막(이하, 유기막이라고 함)에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기막에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 능동 발광형 표시 소자로서, 경량, 부품이 간소하고 제작공정이 간단한 구조를 갖고 있고 고화질에 광시야각을 확보하고 있다. 또한 고색순도 및 동영상을 완벽하게 구현할 수 있고, 저소비 전력, 저전압 구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
일반적인 유기 전계 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 여기에서 홀 수송층, 발광층 및 전자 수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기막들이다. 상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 홀은 홀 수송층을 경유하여 발광층에 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 방사감쇠(radiative decay)되면서 물질의 밴드 갭(band gap)에 해당하는 파장의 빛이 방출되는 것이다.
상기 유기 전계 발광 소자의 발광층 형성재료는 그 발광 메카니즘에 따라 일중항 상태의 엑시톤을 이용하는 형광 물질과, 삼중항 상태를 이용하는 인광 물질로 구분가능하다. 이러한 형광 물질 또는 인광 물질을 자체적으로 또는 적절한 호스트 물질에 도핑하여 발광층을 형성하며, 전자 여기 결과, 호스트에 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 형성된다. 이 때 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤의 통계적 생성비율은 1:3이다(Baldo, et al., Phys. Rev. B, 1999, 60, 14422).
발광층 형성재료로서 형광물질을 사용하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 호스트에서 생성된 삼중항이 낭비된다는 불리한 점을 안고 있는 반면, 발광층 형성재료로서 인광물질을 사용하는 경우에는 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤을 모두 사용할 수 있어 내부양자효율 100%에 도달할 수 있는 장점을 갖고 있다(Baldo, et al., Nature, Vol.395, 151-154, 1998). 따라서 발광층 형성재료로 인광 물질을 사용할 경우, 형광 물질보다 매우 높은 발광 효율을 가질 수 있다.
유기 분자에 Ir, Pt, Rh, Pd과 같은 중금속을 도입하게 되면 중금속원자 효 과(heavy atom effect)에 의해 발생되는 스핀-오비탈 커플링(spin-orbital coupling)을 통해서 삼중항 상태와 일중항 상태가 섞이게 되는데, 이로 인해 금지되었던 천이가 가능하게 되고 상온에서도 효과적으로 인광이 일어날 수 있게 된다.
최근 내부 양자효율이 100%에 이르는 인광을 이용한 고효율의 녹색, 적색의 물질이 개발되었다.
상술한 바와 같이 인광을 이용한 고효율 발광 재료로서, 이리듐(Iridium), 백금(platinum) 등의 전이 금속을 포함한 전이 금속 화합물을 이용한 여러 물질들이 발표되고 있지만, 고효율의 풀컬러 디스플레이나 저소비전력 백색발광 응용을 실현하기 위해 요구되는 특성을 만족시키는 물질은 녹색, 적색 영역에 한정되어 있고, 청색 영역의 적절한 인광 물질이 개발되고 있지 않아 인광성 풀 칼라 소자 개발에 걸림돌이 되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 청색 발광 물질이 개발되고 있다(WO 02/15645 A1, US 2002/0064681 A1). 또한 분자 배열(geometry)을 변형하여 HOMO-LUMO 차이를 크게 할 수 있는 벌키성 관능기나 리간드장 세기가 큰 관능기(예: 시아노기)를 도입한 유기 금속 착물이 개발되었다(Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 708, 119, 2002; 3rd Chitose International Forum on Photonics Science and Technology, Chitose, Japan, 6-8 October, 2002.). 이밖에도, 일반식 Ir(ppy)2P(ph)3Y(단, Y = Cl 또는 CN임)의 이리듐 착물(US2002/0182441 A1)과 사이클로메탈화 리간드와 킬레이팅 디포스핀, 염소 및 시아노기를 갖는 이리듐 (III) 착물(US 2002/0048689 A1)이 개발되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 삼중항 MLCT로부터 청색에서 적색에 이르는 빛을 효율적으로 발광할 수 있는 유기 금속 착물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 물질을 이용하여 청색에서부터 적색에 이르는 빛을 효율적으로 발광할 수 있는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 제공한다.
Figure 112005006614848-pat00001
상기식중, M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd이고,
CyN은 M과 결합하는 질소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리 그룹(heterocyclic group), 또는 M과 결합하는 질소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
CyC는 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 4 내 지 60의 탄소고리 그룹, M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리 그룹, M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 아릴기 또는 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
상기 CyN-CyC는 질소(N)와 탄소(C)를 통하여 M과 결합되어 있는 사이클로메탈화 리간드(cyclometalating ligand)를 나타내고, CyN-CyC의 각 치환기는 서로 독립적으로 할로겐 원자, -OR, -N(R)(R'), -P(R)(R'), -POR, -PO2R, -PO3R, -SR, -Si(R)(R')(R"), -B(R)(R'), -B(OR)(OR'), -C(O)R, -C(O)OR, -C(O)N(R), -CN, -NO2, -SO2, -SOR, -SO2R, -SO3R, 치환 또는 비치환된 C1-C 20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이고, 상기 치환기는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 4-7 원자 고리 그룹 또는 치환 또는 비치환된 4-7 원자 헤테로 고리 그룹을 형성할 수 있고, 상기 R, R' 및 R"은 서로 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C40 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C7-C40 알킬아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C40 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 C3-C40 헤테로아릴알킬기 중에서 선택되고,
상기 m1은 0 내지 2의 정수이고, 상기 m2는 3-m1이고,
상기 A는 둘 이상의 질소 원자를 포함하고 하나의 질소 원자를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고,
상기 X는 N, O, S, 또는 P 등이고,
상기 Y는 상술한 R과 같고,
상기 Q는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬렌기, NR, 및 O 중에서 선택된 하나이고, R은 상술한 바와 같다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 한 쌍의 전극 사이에 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
상기 유기막이 상술한 유기 금속 착물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 상술한 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은 HOMO와 삼중항 MLCT 상태의 에너지 갭을 증가시킬 수 있게 되어 청색 발광이 가능하다. 이와 같은 HOMO와 삼중항 MLCT 상태의 에너지 갭의 증가는 벌키한 리간드를 배위하여 분자를 뒤틀리게 하고, σ-도너 및 π-도너 능력이 우수한 강한 리간드장을 제공할 수 있는 리간드를 도입함으로써 가능해진다.
상기 화학식 1에서 헤테로고리그룹 및 헤테로아릴기는 각각 N, O, S와 같은 헤테로 원자를 포함하고 있는 고리기 및 아릴기를 각각 나타낸다.
상기 화학식 1에서 M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd이고, 바람직하게는 상기 M은 Ir 또는 Pt이다.
상기 화학식 1의 CyN에서, M과 결합하는 질소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리 그룹의 구체적인 예로서 피롤리딘(pyrrolidine), 모르폴린(morpholine), 티오모르폴린(thiomorpholine), 티아졸리딘(thiazolidine) 등이 있고, 상기 M과 결합하는 질소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기의 구체적인 예로서, 피리딘, 4-메톡시 피리딘, 퀴놀린, 피롤, 인돌, 피라진(pyrazine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸, 피리미딘(pyrimidine), 퀴나졸린(quinazoline), 티아졸(thiazole), 옥사졸(oxazole), 트리아진(triazine), 1,2,4-트리아졸(triazole) 등이 있다.
상기 화학식 1의 CyC에서, M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 4 내지 60의 탄소고리 그룹의 구체적인 예로서, 사이클로헥산, 사이클로펜탄 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 혹은 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로고리 그룹의 구체적인 예로서 테트라하이드로퓨란, 1,3-디옥산, 1,3-디티안(1,3-dithiane), 1,3-디티오란(1,3-dithiolane), 1,4-디옥사-8-아자스피로[4,5]데칸{1,4-dioxa-8-azaspiro[4,5]decane}, 1,4-디옥사스피로[4,5]데칸-2-온{1,4-dioxaspiro[4,5]decan-2-one} 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 아릴기의 구체적인 예로서, 페닐, 1,3-벤조디옥솔(benzodioxole), 비페닐, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌(azulene) 등이 있고, 상기 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환 된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기의 구체적인 예로서 티오펜(thiophene), 퓨란2(5H)-퓨라논(furan2(5H)-furanone), 피리딘, 쿠마린(coumarin), 이미다졸, 2-페닐피리딘, 2-벤조티아졸, 2-벤조옥사졸, 1-페닐피라졸, 1-나프틸피라졸(1-naphthylpyrazole),5-(4-메톡시페닐)피라졸, 2,5-비스페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2,3-벤조퓨란2-(4-비페닐)-6-페닐 벤조옥사졸 등을 들 수 있다.
상기 화학식 1에서, CyN-CyC의 각 치환기는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 4-7 원자 고리 그룹 또는 치환 또는 비치환된 4-7 원자 헤테로고리 그룹을 형성하며, 특히, 축합 4-7 원자 고리 또는 헤테로고리 그룹을 형성할 수 있다. 여기서 고리 그룹 또는 헤테로고리 그룹은 C1-C30 사이클로알킬기, C1-C30 헤테로사이클로알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C4-C30 헤테로알릴기를 나타내고, 각 고리 그룹 또는 헤테로고리 그룹은 하나 또는 그 이상의 치환체에 의해서 치환될 수 있다. 여기에서 "헤테로"의 의미는 N, O, P, S 등과 같은 헤테로원자를 포함하는 경우를 지칭한다.
상기 치환체는 할로겐 원자, -OR1, -N(R1)2, -P(R1)2 , -POR1, -PO2R1, -PO3R1, -SR1, -Si(R1)3, -B(R1)2, -B(OR1) 2, -C(O)R1, -C(O)OR1, -C(O)N(R1), -CN, -NO2, -SO2, -SOR1, -SO2R1, -SO3R1이고, R1은 상술한 R과 동일하게 정의된다.
상기 X는 N, O, S, 또는 P 등을 나타낸다.
상기 Y는 상술한 R과 같고, 바람직하게는 수소이거나 또는, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기이다.
상기 Q는 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬렌기, NR, 및 O 중에서 선택된 하나이고, R은 상술한 바와 같다.
바람직하게는 상기 Q는 O, NH, 또는 C2-C4의 알킬렌기이다.
상기 m1은 0 내지 2의 정수이고, 상기 m2는 3-m1이고, 바람직하게는 m 1은 1 또는 2이고, m2는 1 또는 2이다.
상기 A는 둘 이상의 질소원자를 포함하고 하나의 질소를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고, 상기 A의 비제한적인 예로는, 치환 또는 비치환된 인다졸, 이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸릴, 이미다졸 유도체, 피라졸(pyrazole), 벤조트리아졸, 벤조싸이디아졸, 옥사디아졸, 싸이아디아졸, 피라졸린, 피라졸리딘, 벤즈이미다졸(benzimidazole), 및 트리아진 중에서 선택된 하나로부터 파생된 것이 있다.
바람직하게는 상기 A는 이미다졸, 피라졸, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이다.
상기 사이클로메탈화 리간드 (CyN-CyC)는 하기 구조식으로 표시될 수 있지 만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112005006614848-pat00002
Figure 112005006614848-pat00003
Figure 112005006614848-pat00004
상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로에 관계없이 일치환 또는 다치환된 작용기로서, 수소, 할로겐 원자, -OR, -N(R)2, -P(R)2, -POR, -PO2R, -PO 3R, -SR, -Si(R)3, -B(R)2, -B(OR)2, -C(O)R, -C(O)OR, -C(O)N(R), -CN, -NO 2, -SO2, -SOR, -SO2R, -SO3R, C1-C20 알킬기, 또는 C6-C 20 아릴기이고, 상기 R은 상술한 바와 같고, Z는 S, O 또는 NR0(R0은 수소 또는 C1-C20 알킬기임)이다.
상기 화학식 1의 유기 금속 착물은 특히 화학식 2 내지 7로 표시되는 화합물중의 하나로 구체화 될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
Figure 112005006614848-pat00005
Figure 112005006614848-pat00006
Figure 112005006614848-pat00007
Figure 112005006614848-pat00008
Figure 112005006614848-pat00009
Figure 112005006614848-pat00010
상기식중, M 및 CyN-CyC은 상기에서 정의된 바와 같고, 특히 M은 Ir 또는 Pt인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 유기 금속 착물은 특히 하기 화학식 8 내지 23으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 112005006614848-pat00011
Figure 112005006614848-pat00012
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본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물들은 400nm에서 650nm 사이의 파장대에서 발광 특성을 가진다.
상술한 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은, 사이클로메탈화 모이어티를 제공하는 출발 물질인 [Ir(C^N)2Cl]2 유도체를 이용하여 와츠(Watts) 그룹에 의해 보고된 방법(F.O.Garces, R.J.Watts, Inorg.Chem. 1988, (35), 2450)을 사용하여 합성가능하다.
본 발명의 유기 전계발광 소자는 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 이용하여 유기막 특히, 발광층을 형성하여 제작된다. 이 때 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은 발광층 형성물질인 인광 도판트 재료로서 매우 유용하며, 청색 파장 영역에서 우수한 발광 특성을 나타낸다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물을 인광 도판트로 사용하는 경우, 유기막이 1종 이상의 고분자 호스트, 고분자와 저분자의 혼합물 호스트, 저분자 호스트, 및 비발광 고분자 매트릭스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 여기에서 고분자 호스트, 저분자 호스트, 비발광 고분자 매트릭스로는 유기 전계 발광 소자용 발광층 형성시 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 고분자 호스트의 예로는 PVK(poly(vinylcarbazole)), Polyfluorene 등이 있고, 저분자 호스트의 예로는 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl), 4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐{4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸릴)]-1-1,1'-비페닐}, 9,10-비스[(2',7'-t-부틸)-9',9''-스피로비플루오레닐(spirobifluorenyl)안트라센, 테트라플루오렌(tertfluorene) 등이 있고, 비발광 고분자 매트릭스로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등이 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물의 함량은 발광층 형성재료의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 1 중량부 미만인 경우에는 발광 물질이 부족하여 효율 및 수명이 저하되어 바람직하지 못하고, 30 중량부를 초과하는 경우에는 삼중항의 소광현상이 일어나 효율이 저하되어 바람직하지 못하다. 그리고 이러한 유기 금속 착물을 발광층에 도입하고자 하는 경우에는 진공증착법, 스퍼터링법, 프린팅법, 코팅법, 잉크젯방법 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물은 녹색 발광 물질 또는 적색 발광 물질과 함께 사용하여 백색광을 발광할 수 있다.
도 6a-f는 본 발명의 바람직한 일실시예들에 따른 유기 EL 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a를 참조하면, 제1전극(10) 상부에 상기 화학식 1의 비페닐 유도체를 포함한 발광층(12)이 적층되고, 상기 발광층(12) 상부에는 제2전극(14)이 형성된다.
도 6b를 참조하면, 제1전극(10) 상부에 상기 화학식 1의 비페닐 유도체를 포함한 발광층(12)이 적층되고, 상기 발광층(12) 상부에 홀억제층(HBL)(13)이 적층되고 있고, 그 상부에는 제2전극(14)이 형성된다.
도 6c의 유기 EL 소자는 제1전극(10)과 발광층(12) 사이에 홀 주입층(HIL)(11)이 형성된다.
도 6d의 유기 EL 소자는 발광층(12) 상부에 형성된 홀억제층(HBL)(13) 대신에 전자수송층(ETL)(15)이 형성된 것을 제외하고는, 도 6c의 경우와 동일한 적층 구조를 갖는다.
도 6e의 유기 EL 소자는 화학식 1의 비페닐 유도체를 함유하는 발광층(12) 상부에 형성된 홀억제층(HBL)(13) 대신에 홀 억제층(HBL)(13)과 전자 수송층(15)이 순차적으로 적층된 2층막을 사용하는 것을 제외하고는, 도 6c의 경우와 동일한 적층 구조를 갖는다. 경우에 따라서는 도 6e의 유기 EL 소자에서 전자수송층(15)와 제2전극(14)사이에는 전자주입층이 더 형성되기도 한다.
도 6f의 유기 EL 소자는 홀 주입층(11)과 발광층(12) 사이에 홀 수송층(16)을 더 형성한 것을 제외하고는, 도 6e의 유기 EL 소자와 동일한 구조를 갖고 있다. 이 때 홀 수송층(16)은 홀 주입층(11)으로부터 발광층(12)으로의 불순물 침투를 억제해주는 역할을 한다.
상술한 적층 구조를 갖는 유기 EL 소자는 통상적인 제작방법에 의하여 형성가능하며 그 제작방법이 특별하게 한정되는 것은 아니다.
여기에서 유기막의 두께는 30 내지 100 nm인 것이 바람직하다. 상기 유기막의 두께가 30 nm미만인 효율 및 수명이 저하되고, 100 nm를 초과하면 구동전압이 상승하여 바람직하지 못하다. 여기에서 상기 유기막으로는, 발광층이외에 전자수송층, 정공수송층 등과 같이 유기 전계발광 소자에서 한 쌍의 전극 사이에 형성되는 유기 화합물로 된 막을 지칭한다.
이 때 상기 버퍼층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), 또는 이들의 유도체 를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리트리페닐아민(polytriphenylamine)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리옥사디아졸(polyoxadiazole)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공차단층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 LiF, BaF 2 또는 MgF 2 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 전계발광 소자의 제작은 특별한 장치나 방법을 필요로 하지 않으며, 통상의 발광 재료를 이용한 유기 전계발광 소자의 제작방법에 따라 제작될 수 있다.
이러한 이리듐 착물은 400 내지 650 nm 영역에서 발광할 수 있다. 이러한 유기금속 착물을 이용한 발광 다이오드는 풀 칼라 표시용 광원 조명, 백라이트, 옥외게시판, 광통신(optical communication), 내부장식 등에 사용 가능하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
참고예 1 . F 2 ppyIr 다이머의 합성
Figure 112005006614848-pat00027
Figure 112005006614848-pat00028
500mL 가지 달린 플라스크에 19.85g(1.25×104mmol)의 2-브로모피리딘(2-bromopyridine), 25.00g(1.58×104mmol)의 2,4-다이플루오로페닐보로닉에시드(2,4-difluorophenyl boronic acid), 100mL의 톨루엔, 에탄올 48 mL 및 물 95 mL로 만든 2M 탄산나트륨 용액을 부가하고, 이를 질소 분위기하, 상온에서 교반하였다. 이어서, 상기 반응 혼합물에 4.53g(3.92mmol)의 테트라키스(트리페닐포스핀) 팔라듐(0)을 넣고 질소 분위기하에서 빛을 차단한 채 15시간 동안 환류하였다.
상기 반응이 완결되면 반응 혼합물의 온도를 상온으로 조절한 후, 에틸아세테이트와 물을 이용하여 추출한 후 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥산=10:1)로 분리하여, 엷은 갈색의 액체(F2ppyH)를 얻었다.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 8.69[d, 1H], 8.03[m, 1H], 7.70[m, 2H], 7.27[m, 1H], 7.00[m, 2H]
상기 과정에 따라 합성한 2-(4,6-디플루오로페닐피리딘) 단량체와 IrCl3ㆍnH2O를 이용하여 노란색 파우더인 F2ppyIr 다이머를 합성하였다. 이 때 합성법은 J. Am. Che. Soc., 1984, 106, 6647-6653을 참고하였다.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.1[d, 4H], 8.3[d, 4H], 7.9[t, 4H], 6.9[m, 4H], 6.5[m, 4H], 5.3[d, 4H]
참고예 2 . MeF 2 ppyIr 다이머의 합성
Figure 112005006614848-pat00029
Figure 112005006614848-pat00030
2-브로모피리딘 대신 2-브로모-4-메틸피리딘 21.50g(1.25x104mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 MeF2ppyIr 다이머를 합성하였다.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 8.9[d, 4H], 8.1[s, 4H], 6.6[d, 4H], 6.3[m, 4H], 5.3[d, 4H], 2.6[s, 12H]
참고예 3 . DMAF 2 ppyIr 다이머의 합성
Figure 112005006614848-pat00031
Figure 112005006614848-pat00032
2-브로모피리딘 대신 2-브로모-4-디메틸아미노피리딘 25.26g(1.25x104mmol)을 사용하는 것을 제외하고는 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 DMAF2ppyIr 다이머를 합성하였다.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 8.7[d, 4H], 7.5[t, 4H], 6.3[m, 4H], 6.1[m, 4H] 5.4[d, 4H], 3.2[s, 24H].
참고예 4 . F 2 CNppyIr 다이머의 합성
Figure 112005006614848-pat00033
Figure 112005006614848-pat00034
2,4-다이플루오로페닐보로닉에시드 대신 (3-시아노-2,4-다이플루오로페닐보로닉에시드) 22.86g을 사용하는 것을 제외하고는 참고예 1과 같은 방법을 이용하여 F2CNppyIr 다이머를 합성하였다.
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.5(d, 1H), 8.3(m, 1H), 7.7(m, 1H), 6.0(d, 1H), 5.3(d, 1H).
실시예 1. 화학식 8로 표시되는 화합물의 합성
Figure 112005006614848-pat00035
질소 분위기하, 250ml 가지달린 플라스크에서 [Ir(F2ppy)2Cl]2 0.4mmol, 2-피라졸-1-일-에틸아민 0.88mmol을 1,2-디클로로에탄 40mL에 녹인후, 상온에서 2-10시간동안 반응시킨다. 반응종료후, 반응액을 셀라이트 여과하고 헥산에 침전하여 노란색 파우더[Ir(F2ppy)2Cl]2-[아민에틸피라졸]을 얻었다. 반응기에서 [Ir(F2ppy)2Cl]2-[아민에틸피라졸] 0.5mmol을 1,2-디클로로에탄 20ml에 용해시키고, 탄산나트륨 2.0mmol을 15ml 메탄올에 용해시켜 반응기에 가한후 상온에서 0.5-24시간동안 교반시킨다. 반응종료후 반응액을 셀라이트 여과하고 헥산에 침전시켜 노란색 파우더를 얻었다. 수득한 노란색 고체는 실리카겔 칼럼(메틸렌클로라이드:아세톤=10:1)을 이용하여 정제하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.8(d, 1H), 8.5(d, 1H), 8.2(t, 2H), 7.8(m, 2H), 7.5(m, 2H), 7.2(m, 3H), 6.2(d, 2H), 5.7(d, 1H), 5.5(d, 1H), 4.4(m, 1H), 3.9(m, 1H), 3.4(m, 1H), 3.1(m, 1H), 2.5(m, 1H).
실시예 2. 화학식 9로 표시되는 화합물의 합성
Figure 112005006614848-pat00036
F2ppyIr 다이머 대신 MeF2ppyIr 다이머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 MeF2ppyIr 아민에틸 피라졸을 합성하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.9(d, 1H), 8.1(t, 1H), 8.0(t, 1H), 7.5(m, 1H), 7.4(d, 1H), 7.2(m, 1H), 7.0(m, 1H), 6.7(m, 1H), 6.4(m, 2H), 6.2(t, 1H), 5.7(m, 2H), 4.7(m, 1H), 4.4(m, 1H), 3.9(m, 1H), 3.6(m, 1H), 2.8(m, 1H), 2.5(m, 6H).
실시예 3. 화학식 10으로 표시되는 화합물의 합성
Figure 112005006614848-pat00037
F2ppyIr 다이머 대신 DMAF2ppyIr 다이머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 DMAF2ppyIr 아민에틸 피라졸을 합성하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.6(d, 1H), 7.5(m, 2H), 7.5(t, 1H), 7.1(d, 1H), 6.8(d, 1H), 6.6(m, 1H), 6.3(m, 3H), 6.2(t, 1H), 5.8(m, 2H), 4.7(m, 1H), 4.5(m, 1H), 3.7(m, 1H), 3.1(m, 12H), 3.1(m, 1H), 2.3(m, 1H).
실시예 4. 화학식 11로 표시되는 화합물의 합성
Figure 112005006614848-pat00038
F2ppyIr 다이머 대신 F2CNppyIr 다이머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 F2CNppyIr 아민에틸 피라졸을 합성하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:
1H-NMR(CD2Cl2,ppm) : 9.8(d, 1H), 8.6(d, 1H), 8.3(m, 1H), 8.0(m, 1H), 7.6(m, 1H), 7.5(m, 1H), 7.4(m, 1H), 7.3(m, 1H), 6.3(m, 1H), 6.2(m, 1H), 5.9(d, 1H), 5.7(d, 1H), 4.3(m, 1H), 4.0(m, 1H), 3.2(m, 1H), 3.1(m, 1H), 2.5(m, 1H).
실시예 5. 화학식 22로 표시되는 화합물의 합성
Figure 112005006614848-pat00039
F2ppyIr 다이머 대신 DMAF2ppyIr 다이머를 사용한 것과 아민에틸 피라졸 대신 아민에틸 이미다졸을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 DMAF2ppyIr 아민에틸 이미다졸을 합성하였다. 상기 최종 목적물의 구조는 1H NMR 스펙트럼을 통하여 분석하여 확인하였다:
1H-NMR(CD2Cl2, ppm) : 9.1(d, 1H), 8.2(m, 1H), 7.4(d, 2H), 7.3(d, 2H), 6.5(m, 1H), 6.3(m, 3H), 5.9(m, 1H), 5.7(m, 1H), 4.5(m, 1H), 3.7(m, 1H), 3.1(s, 12H), 2.8(m, 1H), 2.3(m, 1H).
상기 과정에 따라 얻은 화합물들의 발광 특성은 상기 화합물을 메틸렌클로라이드에 용해하여 10-4 M 용액으로 만든 후, 용액 상태에서의 발광 특성을 조사하였다.
상기 실시예들부터 얻은 화합물의 발광 특성 및 CIE(색좌표) 특성을 정리하여 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다:
Figure 112005006614848-pat00040
상기 표 1로부터, 피라졸-아민(pyrazole-amine)을 도입하여 우수한 인광특성을 가진 도펀트가 형성되고, 특히 치환기의 도입에 따라 강한 전기장효과(electronic effect)에 의해 440-470nm 영역에서 발광하는 청색 인광재료로 적합하다는 것을 알 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 6
ITO(indium-tin oxide)가 코팅된 투명 전극 기판(20)을 깨끗이 세정한 후, ITO를 감광성 수지(photoresist resin)와 식각제(etchant)를 이용하여 패터닝(patterning)하여 ITO 전극 패턴(10)을 형성하고, 이를 다시 깨끗이 세정하였다. 이와 같이 세정된 결과물상에 PEDOT{poly(3,4-ethylenedioxythiophene)}[AI 4083]을 약 50nm의 두께로 코팅한 후, 120℃에서 약 5분 동안 베이킹(baking)하여 홀 주입층(11)을 형성하였다.
상기 홀 주입층(11) 상부에, 톨루엔 17.4g 중에 PS 53.1g을 용해시킨 폴리스티렌 용액 3.3g에 mCP 29mg 및 MeF2ppy(실시예 2에서 합성한 화학식 9) 2.5mg을 혼합하여 얻은 발광층 형성용 조성물을 상기 홀 주입층 상부에 스핀 코팅(spin coating)하고, 100℃에서 1시간동안 베이킹 처리한 뒤, 진공 오븐내에서 용매를 완전히 제거하여 두께 40nm의 발광층(12)을 형성시켰다[PS 24중량%, mCP 70중량%, MeF2ppy 6중량%].
이어서, 상기 고분자 발광층(12) 상부에 진공증착기를 이용하여 진공도를 4×10-6 torr 이하로 유지하면서 Balq를 진공증착하여 40nm 두께의 전자수송층(15)을 형성한 다음, 이 상부에 LiF를 0.1 /sec의 속도로 진공증착하여 10nm 두께의 전자주입층을 형성하였다.
이어서, Al을 10Å/sec의 속도로 증착하여 200nm 두께의 애노드(14)를 증착하고 봉지(encapsulation)함으로써 유기 전계 발광 소자를 완성하였다. 이 때 봉지과정은 건조한 질소 가스 분위기하의 글러브 박스(Glove Box)에서 BaO 분말을 집어넣고 금속 캔(metal can)으로 봉합한 다음, UV 경화제로 최종 처리하는 과정을 통 하여 이루어졌다.
상기 EL 소자는 다층형 소자로서, 개략적인 구조는 도 7에 도시된 바와 같으며, 발광면적은 6 mm2였다.
실시예 7
MeF2ppy(화학식 9) 대신 DMAF2ppy(실시예 3에서 합성한 화학식 10)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 EL 소자를 제작하였다.
실시예 8
MeF2ppy(화학식 9) 대신 F2CNppy(실시예 4에서 합성한 화학식 11)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 EL 소자를 제작하였다.
비교예
MeF2ppy(화학식 9) 대신 하기 구조식의 물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 EL 소자를 제작하였다.
Figure 112005006614848-pat00041
비교예 및 실시예 7의 전계발광 특성 및 CIE(색좌표) 특성을 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112005006614848-pat00042
상기 표 2로부터 화학식 1에서 M과 결합하는 A가 하나의 질소를 포함하는 리간드인 경우에 비하여 본 발명은 y축의 색좌표의 순도가 매우 개선됨을 확인할 수 있다.
상기 실시예 6 내지 실시예 8에 따라 제작된 유기 전계 발광 소자의 외부 양자효율, 휘도효율 및 효율을 평가하였고, 그 평가 결과를 하기 도 8-10에 각각 나타내었다. 본 발명의 화합물을 도펀트로 사용하는 경우, 우수한 외부 양자효율과 휘도 효율을 나타낸다.
본 발명의 유기 금속 착물은 삼중항 MLCT로부터 청색부터 적색영역까지의 빛을 효율적으로 발광할 수 있다. 이러한 유기 금속 착물은 유기 전계 발광 소자의 유기막 형성시 이용할 수 있으며 고효율의 인광재료로서, 400-650 nm 파장 영역에 서 발광할 뿐만 아니라, 녹색 발광 물질 또는 적색 발광 물질과 함께 사용하여 백색광을 낼 수 있다. 또한 우수한 용해도 특성을 가짐으로써 용액 공정이 가능하여 대화면 제작에 유리하다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기 금속 착물:
    [화학식 1]
    Figure 112011083990094-pat00043
    상기식중, 상기 M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru 또는 Pd이고,
    상기 CyN은 M과 결합하는 질소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
    상기 CyC는 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 아릴기 또는 M과 결합하는 탄소를 포함하고 있는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
    상기 CyN-CyC는 질소(N)와 탄소(C)를 통하여 M과 결합되어 있는 사이클로메탈화 리간드(cyclometalating ligand)를 나타내고,
    CyN-CyC의 각 치환기는 서로 독립적으로 할로겐 원자, -N(R)(R'), -CN, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이고, 상기 치환기는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 4-7 원자 고리 그룹 또는 치환 또는 비치환된 4-7 원자 헤테로 고리 그룹을 형성할 수 있고,
    상기 R 및 R' 은 서로 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 중에서 선택되고,
    상기 m1은 0 내지 2의 정수이고, 상기 m2는 3-m1이고,
    상기 A는 둘 이상의 질소 원자를 포함하고 하나의 질소 원자를 통하여 M과 결합되어 있는 리간드를 나타내고,
    상기 X는 N 이고,
    상기 Y는 상술한 R과 같고,
    상기 Q는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬렌기이고, R은 상술한 바와 같다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사이클로메탈화 리간드(CyN-CyC)는 하기 구조식 중 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물:
    Figure 712012005546812-pat00088
    Figure 712012005546812-pat00085
    Figure 712012005546812-pat00086
    Figure 712012005546812-pat00087
    상기 식 중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로에 관계없이 일치환 또는 다치환된 작용기로서, 수소, 할로겐 원자, -OR, -N(R)2, -P(R)2, -POR, -PO2R, -PO3R, -SR, -Si(R)3, -B(R)2, -B(OR)2, -C(O)R, -C(O)OR, -C(O)N(R), -CN, -NO2, -SO2, -SOR, -SO2R, -SO3R, C1-C20 알킬기, 또는 C6-C20 아릴기이고, 상기 R은 1항에서 정의된 바와 같고, Z는 S, O 또는 NR0(R0은 수소 또는 C1-C20 알킬기임)이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 둘 이상의 질소 원자를 포함하는 A가, 치환 혹은 비치환된 인다졸, 이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸릴, 이미다졸 유도체, 피라졸(pyrazole), 벤조트리아졸, 벤조싸이디아졸, 옥사디아졸, 싸이아디아졸, 피라졸린, 피라졸리딘, 벤즈이미다졸(benzimidazole), 및 트리아진으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로부터 파생된 것임을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 A가 이미다졸, 피라졸, 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 M은 Ir 또는 Pt인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 Y가 수소이거나 또는, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 Q가 C2-C4의 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유기 금속 착물이 하기 화학식 2 및 5로 표시되는 화합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물:
    [화학식 2]
    Figure 112011083990094-pat00047
    [화학식 5]
    Figure 112011083990094-pat00050
    상기식중, M 및 CyN-CyC은 1항에서 정의된 바와 같다.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식 8 내지 화학식 10 및 화학식 20 내지 화학식 23으로 표시되는 화합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물:
    [화학식 8]
    Figure 112011083990094-pat00053
    [화학식 9]
    Figure 112011083990094-pat00054
    [화학식 10]
    Figure 112011083990094-pat00055
    [화학식 20]
    Figure 112011083990094-pat00065
    [화학식 21]
    Figure 112011083990094-pat00066
    [화학식 22]
    Figure 112011083990094-pat00067
    [화학식 23]
    Figure 112011083990094-pat00068
  10. 한 쌍의 전극 사이에 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    상기 유기막이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 유기 금속 착물을 포함하 는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유기 금속 착물의 함량이 발광층 형성재료의 총중량 100중량부를 기준으로 하여 1 내지 30중량부인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제10항에 있어서, 상기 유기막이 1종 이상의 고분자 호스트, 고분자 호스트와 저분자 호스트의 혼합물, 저분자 호스트, 및 비발광 고분자 매트릭스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  13. 제10항에 있어서, 상기 유기막이 녹색 발광 물질 또는 적색 발광 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809906B1 (ko) * 2006-12-28 2008-03-06 주식회사 잉크테크 신규한 트리 아릴 아민계 화합물이 도입된 이리듐 인광덴드리머 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 발광재료로채용하고 있는 유기전계발광소자
WO2008117633A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composition, method for fabricating light-emitting element, light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
CN101186624B (zh) * 2007-08-16 2012-09-05 清华大学 一种铱金属配合物及其应用
US20120211707A1 (en) 2009-08-27 2012-08-23 National Inst. Of Adv. Ind. Sci. And Tech. Metal complex composition and complex polymer
WO2011024737A1 (ja) 2009-08-27 2011-03-03 独立行政法人産業技術総合研究所 イリジウム錯体ならびに該化合物からなる発光材料
DE102010005632A1 (de) * 2010-01-25 2011-07-28 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Phosphoreszente Metallkomplexverbindung, Verfahren zur Herstellung und lichtemittierendes Bauelement
WO2013038929A1 (ja) 2011-09-12 2013-03-21 新日鉄住金化学株式会社 含ケイ素四員環構造を有する有機電界発光素子用材料及び有機電界発光素子
KR101992874B1 (ko) 2011-09-12 2019-06-26 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
CN103797602B (zh) 2011-09-12 2016-03-23 新日铁住金化学株式会社 有机电致发光元件
KR101965292B1 (ko) 2011-12-12 2019-04-04 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기전계발광 소자용 재료 및 그것을 사용한 유기전계발광 소자
JP6140146B2 (ja) 2012-03-12 2017-05-31 新日鉄住金化学株式会社 有機電界発光素子
EP2869356B1 (en) 2012-06-28 2016-10-12 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Organic electroluminescence element and material for organic electroluminescence element
WO2014013936A1 (ja) 2012-07-19 2014-01-23 新日鉄住金化学株式会社 有機電界発光素子
TWI599570B (zh) 2012-09-28 2017-09-21 新日鐵住金化學股份有限公司 Compounds for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices
KR101802855B1 (ko) 2015-11-30 2017-11-30 엘지디스플레이 주식회사 용액 공정이 가능한 저분자 발광 화합물, 발광 화합물을 포함하는 발광다이오드 및 표시장치
CN110264516A (zh) * 2019-05-27 2019-09-20 山东科技大学 一种光线枪激光笔指向位置确定系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020048689A1 (en) 2000-09-21 2002-04-25 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light-emitting device and iridium complex
EP1431289A2 (en) 2000-06-30 2004-06-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electroluminescent iridium compounds with fluorinated phenylpyridines, phenylpyrimidines, and phenylquinolines and devices made with such compounds

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6939624B2 (en) 2000-08-11 2005-09-06 Universal Display Corporation Organometallic compounds and emission-shifting organic electrophosphorescence
CN100505375C (zh) 2000-08-11 2009-06-24 普林斯顿大学理事会 有机金属化合物和发射转换有机电致磷光
JP4154138B2 (ja) 2000-09-26 2008-09-24 キヤノン株式会社 発光素子、表示装置及び金属配位化合物
DE10109027A1 (de) * 2001-02-24 2002-09-05 Covion Organic Semiconductors Rhodium- und Iridium-Komplexe
KR100509603B1 (ko) * 2002-12-28 2005-08-22 삼성에스디아이 주식회사 적색 발광 화합물 및 이를 채용한 유기 전계 발광 소자
JP4198654B2 (ja) * 2003-08-07 2008-12-17 三星エスディアイ株式会社 イリジウム化合物及びそれを採用した有機電界発光素子
KR101015882B1 (ko) * 2004-10-11 2011-02-23 삼성모바일디스플레이주식회사 시클로메탈화 전이금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계발광 소자
TWI282250B (en) * 2005-04-21 2007-06-01 Au Optronics Corp Light emission material and organic electroluminescent device using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1431289A2 (en) 2000-06-30 2004-06-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electroluminescent iridium compounds with fluorinated phenylpyridines, phenylpyrimidines, and phenylquinolines and devices made with such compounds
US20020048689A1 (en) 2000-09-21 2002-04-25 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light-emitting device and iridium complex

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Publication number Publication date
CN1876664B (zh) 2011-03-30
JP2006213720A (ja) 2006-08-17
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JP5186085B2 (ja) 2013-04-17
US20060172150A1 (en) 2006-08-03
US7678473B2 (en) 2010-03-16
KR20060089100A (ko) 2006-08-08

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