KR102188262B1 - Deep Blue Iridium (Ⅲ) Complexes, method for preparaion of Iridium (Ⅲ) Complexes, and Organic Light-Emitting Diodes comprising thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진청색 이리듐 착화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 착화합물 및 그 제조방법을 제공한다:
[화학식 1]
단, 상기 식에서 n은 1 내지 5의 정수인 것을 특징으로 한다. R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 진청색 이리듐 착화합물을 적용한 유기전계발광소자는 종래의 이리듐 착화합물과 비교하여 색좌표 기준으로 가장 진한 청색에 가까운 인광 도펀트를 제공할 수 있으며, 높은 외부 양자효율과 전류효율 및 전력효율을 나타내고 있다. The present invention relates to a deep blue iridium complex, a method for preparing the same, and an organic electroluminescent device comprising the same, and according to the present invention provides an iridium complex compound represented by the following formula (1) and a method for preparing the same:
[Formula 1]
However, in the above formula, n is characterized in that it is an integer of 1 to 5. R 1 and R 2 are preferably each hydrogen (H) or deuterium (D).
The organic electroluminescent device to which the deep blue iridium complex compound according to the present invention is applied can provide a phosphorescent dopant that is closest to the darkest blue based on color coordinates compared to the conventional iridium complex compound, and exhibits high external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency. .
Description
본 발명은 진청용 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 더 상세하게는 종래 진청 유기발광소자에 사용된 이리듐 착화물에 비하여 블루 CIE(x,y) 색좌표 기준에 적합하여 높은 외부양자효율, 전류효율 및 전력효율을 가지는 유기전계 발광소자 개발에 관한 것이다. The present invention relates to an iridium complex for jincheong and an organic electroluminescent device including the same.More specifically, compared to the iridium complex used in the conventional jincheong organic light-emitting device, the present invention satisfies the blue CIE(x,y) color coordinate standard, so It relates to the development of an organic light emitting device having quantum efficiency, current efficiency and power efficiency.
유기 발광 표시 장치는 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터층, 박막 트랜지스터층 상에 배치된 애노드 전극, 유기 발광층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기전계발광소자, 유기전계발광소자와 캐소드 전극을 산소와 수분으로부터 보호하기 위해, 유기전계발광소자 상에 배치된 다층의 유기 및 무기막을 포함하는 봉지층, 봉지층을 덮으며 상부 기판의 역할을 하는 봉지필름 및 봉지필름의 상부에 배치되어 외광의 반사로 인해 도시되는 화상의 시인성이 낮아지는 것을 방지하는 편광필름을 포함한다.The organic light-emitting display device is a thin film transistor layer disposed on a substrate, an anode electrode disposed on the thin film transistor layer, an organic light emitting device including an organic light emitting layer and a cathode electrode, and protecting the organic light emitting device and the cathode electrode from oxygen and moisture. To do this, the encapsulation layer including a multi-layered organic and inorganic film disposed on the organic light emitting device, the encapsulation film covering the encapsulation layer and serving as an upper substrate, and the encapsulation film disposed on top of the encapsulation film are shown due to reflection of external light. It includes a polarizing film that prevents the visibility of an image from being lowered.
유기전계발광소자는 애노드 전극, 애노드 라인, 유기 발광층, 캐소드 전극 및 뱅크를 포함한다. 유기 발광층 각각은 정공수송층(hole transporting layer, HTL), 유기 발광층(organic light emitting layer), 및 전자수송층(electron transporting layer, ETL)을 포함할 수 있다. 이 경우, 애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공수송층과 전자수송층을 통해 유기 발광층으로 이동한다. 이동한 정공과 전자는 유기 발광층에서 만나서 엑시톤(exciton)을 형성하며, 서로 결합하여 발광하게 된다.The organic electroluminescent device includes an anode electrode, an anode line, an organic emission layer, a cathode electrode, and a bank. Each of the organic emission layers may include a hole transporting layer (HTL), an organic light emitting layer, and an electron transporting layer (ETL). In this case, when a voltage is applied to the anode electrode and the cathode electrode, holes and electrons move to the organic emission layer through the hole transport layer and the electron transport layer, respectively. The moved holes and electrons meet in the organic emission layer to form excitons, and are combined with each other to emit light.
인광 유기전계발광소자는 조명과 디스플레이 분야에서 성능을 향상시키기 위하여 최근 수년간 광범위한 연구가 수행되어 왔다. 특히 조명 분야에서 전력소비를 줄이는 것은 중요한데, 이때 사용되는 세 가지 기본색상 중 낮은 효율의 진청색 발광소자로 인하여 상용화에 있어 문제점이 제기되었다.Phosphorescent organic electroluminescent devices have been extensively studied in recent years to improve performance in the fields of lighting and displays. In particular, it is important to reduce power consumption in the lighting field, and a problem has been raised in commercialization due to the low-efficiency deep blue light emitting device among the three basic colors used at this time.
높은 효율, 탁월한 색순도, 긴 수명 및 높은 발광 양자 효율을 갖는 진청색 인광 유기전계발광소자 소자의 제작은 도펀트의 넓은 밴드 갭(Eg)과 높은 삼중항 에너지(ET)로 인하여 여전히 큰 문제점을 가지고 있었다. 이에 따라 대한민국 공개특허 제10-2011-0010206호와 같이 보조 리간드를 이용한 착화합물을 형성하여 청색 인광 도펀트로 사용하려는 시도가 있었다.The fabrication of a dark blue phosphorescent organic electroluminescent device having high efficiency, excellent color purity, long lifespan and high luminous quantum efficiency still had a big problem due to the wide band gap (E g ) of the dopant and high triplet energy (ET). . Accordingly, there has been an attempt to form a complex compound using an auxiliary ligand and use it as a blue phosphorescent dopant, as in Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0010206.
인광 발광체는 여기 상태에서의 긴 수명, 삼중항-삼중항 소멸(triplet-triplet annihilation), 삼중항-폴라론 소멸(triplet-polaron annihilation) 및 고농도에서의 자체적인 소멸로 인해 전기발광 성능이 낮다는 것이 입증되었다. 그러므로 높은 삼중항 에너지를 가지는 호스트 물질에 인광 발광체를 도핑하는 것은 정공 누설의 억제와 도펀트에서 호스트로의 에너지의 역전달을 방지하여 높은 효율을 갖는 진청색 인광 유기전계발광소자를 제작하는 데 있어서 적합할 것이라 예상된다.Phosphorescent emitters have low electroluminescence performance due to their long life in excited state, triplet-triplet annihilation, triplet-polaron annihilation, and self-extinguishing at high concentrations. It has been proven. Therefore, doping a phosphorescent emitter to a host material having a high triplet energy is suitable for manufacturing a deep blue phosphorescent organic light emitting device with high efficiency by preventing hole leakage and preventing reverse transfer of energy from the dopant to the host. It is expected to be.
따라서, 본 발명에서는 새로운 구조의 이리듐 착화합물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Accordingly, in the present invention, it is a problem to provide an iridium complex compound having a new structure.
또한 본 발명은 상기 이리듐 착화합물의 제조방법을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.In addition, the present invention is another solution to provide a method for preparing the iridium complex compound.
또한 본 발명은 상기 제조된 이리듐 착화합물을 포함하는 유기전계발광소자, 이를 이용하는 디스플레이 장치 및 면발광 광원을 제공하는 것을 또 다른 해결과제로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device including the prepared iridium complex, a display device using the same, and a surface light source.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, In order to solve the above problems, the present invention,
하기 화학식 1로 표시되는 청색 인광용 이리듐 착화합물을 제공한다: It provides an iridium complex for blue phosphorescence represented by the following formula (1):
<화학식 1><
단, 상기 식에서 n은 1 내지 5의 정수이고, R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)이다.However, in the above formula, n is an integer of 1 to 5, and R 1 and R 2 are each hydrogen (H) or deuterium (D).
상기 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, In order to solve the above other problems, the present invention,
페닐기를 포함한 이미다조피리딘을 합성하는 제 1 단계;A first step of synthesizing imidazopyridine containing a phenyl group;
상기 이미다조피리딘에 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 추가하여 반응하는 제 2 단계; 및A second step of reacting by adding a compound represented by the following formula (2) to the imidazopyridine; And
상기 제 2 단계에서 형성된 화합물에 이리듐 화합물을 추가하여 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 합성하는 제 3 단계;를 포함하는 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 제조방법을 제공한다:A third step of synthesizing an iridium (III) complex represented by the following
<화학식 1><
<화학식 2><
단, 상기 화학식 1 및 2에서 n은 1 내지 5의 정수이고, R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)이다.However, in
상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the another problem, the present invention,
상기 화학식 1로 표시되는 청색 인광용 이리듐 착화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다. It provides an organic electroluminescent device comprising an iridium complex for blue phosphorescence represented by
본 발명에 따른 진청색 이리듐 착화합물을 적용한 유기전계발광소자는 종래의 이리듐 착화합물과 비교하여 색좌표 기준으로 가장 진한 청색에 가까운 인광 도펀트를 제공할 수 있으며, 높은 외부 양자효율과 전류효율 및 전력효율을 가질 수 있다.The organic electroluminescent device to which the deep blue iridium complex compound according to the present invention is applied can provide a phosphorescent dopant that is closest to the darkest blue based on color coordinates compared to the conventional iridium complex compound, and has high external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency. have.
도 1은 본 발명의 일 제조예에 따른 유기전계발광소자의 적층구조를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명의 제조예에 따른 UV-가시광선 흡수에 대한 강도, 발광 스펙트럼, 열중량분석방법(TGA)에 따른 열적안정성을 나타낸 것이다.
도 3 내지 5는 각각 본 발명의 제조예에 따른 소자의 밴드 다이아그램을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 소자의 밴드 다이아그램을 도시한 것이다.
도 7a 내지 도 7d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 A의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 B의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 제조예에 따른 소자의 도핑농도에 따른 여기자의 생존시간을 나타낸 것이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 각각 본 발명의 제조예에 따른 소자의 단일 홀 디바이스의 전류밀도-전압을 나타낸 것이다.
도 11a 내지 도 11d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 C의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다.
도 12a 내지 도 12d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 D의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다.
도 13a 내지 도 13d는 각각 본 발명의 비교예에 따른 진청색 인광 유기전계발광소자 소자 E의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 비교예에 따른 소자의 단일 홀 디바이스의 전류밀도-전압을 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 비교예에 따른 소자의 도핑농도에 따른 여기자의 생존시간을 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 제조예에 따른 다층 구조의 유기전계발광소자에서 정공이 이동되는 메카니즘을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 일 제조예에 따른 단층 구조의 유기전계발광소자에서 정공이 이동되는 메카니즘을 도식화하여 나타낸 것이다. 1 is a diagram illustrating a stacked structure of an organic light emitting diode according to a manufacturing example of the present invention.
2A to 2C show the intensity of UV-visible light absorption, emission spectrum, and thermal stability according to the thermogravimetric analysis method (TGA), respectively, according to Preparation Example of the present invention.
3 to 5 each show a band diagram of a device according to a manufacturing example of the present invention.
6 shows a band diagram of a device according to a comparative example of the present invention.
7A to 7D respectively show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the deep blue phosphorescent organic electroluminescent device A according to the manufacturing example of the present invention.
8A to 8D show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the deep blue phosphorescent organic electroluminescent device B according to the manufacturing example of the present invention, respectively.
9 shows the survival time of excitons according to the doping concentration of the device according to the manufacturing example of the present invention.
10A and 10B respectively show the current density-voltage of the single Hall device of the device according to the manufacturing example of the present invention.
11A to 11D show current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic electroluminescent device C according to the manufacturing example of the present invention, respectively.
12A to 12D show current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic electroluminescent device D according to the manufacturing example of the present invention, respectively.
13A to 13D respectively show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic light emitting device device E according to the comparative example of the present invention.
14 shows a current density-voltage of a single Hall device of an element according to a comparative example of the present invention.
15 shows the survival time of excitons according to the doping concentration of the device according to the comparative example of the present invention.
16 is a schematic view showing a mechanism for moving holes in a multilayer organic light emitting device according to a manufacturing example of the present invention.
17 is a schematic diagram of a mechanism for moving holes in a single-layer organic light emitting device according to a manufacturing example of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 진청용 이리듐 착화합물, 그 합성방법 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 기존에 보고된 진청 유기전계발광소자에 사용된 이리듐 착화물에 비하여 미국 텔레비전 표준방식 검토위원회(NTSC)에서 발표한 청색 CIE(x,y) 색좌표의 기준에 준할 뿐만 아니라 높은 외부양자효율, 전류효율, 및 전력효율을 가지는 유기전계 발광소자의 개발에 관한 것이다.The present invention relates to an iridium complex for jincheong, a method for synthesizing the same, and an organic electroluminescent device including the same, compared to the iridium complex used in the previously reported Jincheong organic electroluminescent device, by the US Television Standard Method Review Committee (NTSC) The present invention relates to the development of an organic light emitting device having high external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency as well as conforming to the standard of the announced blue CIE(x,y) color coordinate.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 청색 인광용 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 제공한다:According to an aspect of the present invention, there is provided an iridium (III) complex for blue phosphorescence represented by the following Formula 1:
<화학식 1><
단, 상기 식에서 n은 1 내지 5의 정수인 것을 특징으로 한다. R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)인 것이 바람직하다.However, in the above formula, n is characterized in that it is an integer of 1 to 5. R 1 and R 2 are preferably each hydrogen (H) or deuterium (D).
인광 특성을 나타내는 이리듐(Ⅲ) 착화합물에 있어서 주리간드는 발광 색체를 결정하는 주요 인자로써, 상기 본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 이리듐 착화합물은 리간드로서 페닐기가 결합된 이미다조피리딘이 도입되어 진청 발광색을 구현할 수 있다.In the iridium (III) complex compound exhibiting phosphorescent properties, the main ligand is a major factor determining the luminescent color, and the iridium complex compound represented by
바람직하게는 상기 이리듐 착화합물은 하기 화학식으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다:Preferably, the iridium complex compound may be one selected from the group consisting of the following formula:
또한 본 발명에 있어서 상기 이리듐 착화합물은 용액공정 및 진공증착이 가능한 것을 특징으로 한다In addition, in the present invention, the iridium complex is characterized in that solution process and vacuum deposition are possible.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 페닐기를 포함한 이미다조피리딘을 합성하는 제 1 단계; 상기 이미다조피리딘에 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 추가하여 반응하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계에서 형성된 화합물에 이리듐 화합물을 추가하여 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 합성하는 제 3 단계;를 포함하는 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, a first step of synthesizing imidazopyridine containing a phenyl group; A second step of reacting by adding a compound represented by the following formula (2) to the imidazopyridine; And a third step of synthesizing an iridium (III) complex represented by the following formula (1) by adding an iridium compound to the compound formed in the second step. It provides a method for producing an iridium (III) complex comprising:
<화학식 1><
<화학식 2><
단, 상기 화학식 1 및 2에서 n은 1 내지 5의 정수인 것을 특징으로 한다. R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)인 것이 바람직하다.However, in
또한 본 발명의 이리듐 착화합물에 주리간드로 도입되는 상기 이미다조 피리딘을 포함하여 유기전계발광소자에 적용되는 경우에 전극과의 계면 특성을 개선시킬 수 있다.In addition, the imidazo pyridine introduced as the main ligand in the iridium complex compound of the present invention can be included in the case where it is applied to an organic electroluminescent device, and the interface properties with the electrode can be improved.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 발광층에 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다. 본 발명의 이리듐(Ⅲ) 착화합물은 진청 발광색을 구현할 수 있는 물질로서, 이를 인광용 발광층의 도펀트로 사용하여 진청색의 용액공정이 가능한 유기전계발광소자를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic electroluminescent device including an iridium(III) complex compound in a light emitting layer. The iridium(III) complex of the present invention is a material capable of embodying a deep blue luminous color, and it can be used as a dopant for a phosphorescent light emitting layer to provide an organic electroluminescent device capable of a deep blue solution process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 적층구조를 도시한 것이다. 도 1을 참고하면, 유기전계발광소자는 제 1 전극과 그에 대향적으로 형성된 제 2 전극을 포함할 수 있고, 발광층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다. 1 illustrates a stacked structure of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the organic light emitting diode may include a first electrode and a second electrode formed opposite thereto, and the emission layer may be stacked between the first electrode and the second electrode.
제 1 전극으로는 ITO(indium-tin oxide), FTO(Fluorine doped tin oxide), ZnO-Ga2O3, 또는 ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등과 같은 혼합 금속산화물, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 등의 전도성 고분자 등의 물질이 사용될 수 있다.The first electrode is a mixed metal oxide such as indium-tin oxide (ITO), fluorine doped tin oxide (FTO), ZnO-Ga2O3, or ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, polyaniline, and polythiophene. Materials such as conductive polymers, etc. may be used.
제 2 전극은 음전하 캐리어(negative-charged carrier)인 전자(electron)를 주입하는데 효과적인 물질로서 금, 알루미늄, 구리, 은, 또는 이들의 합금; 칼슘/알루미늄 합금, 마그네슘/은 합금, 알루미늄/리튬 합금 등과 같이 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 이들이 조합된 합금; 또는 경우에 따라서는 희토류, 란탄족(lanthanide), 악티늄족(actinide)에 속하는 금속에서 선택될 수 있다.The second electrode is a material effective for injecting electrons, which is a negative-charged carrier, and includes gold, aluminum, copper, silver, or an alloy thereof; Aluminum, indium, calcium, barium, magnesium and alloys in which they are combined, such as calcium/aluminum alloy, magnesium/silver alloy, aluminum/lithium alloy, and the like; Or, in some cases, it may be selected from metals belonging to rare earths, lanthanides, and actinides.
본 발명의 이리듐(Ⅲ) 착화합물은 유기전계발광소자 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층되는 발광층의 도펀트로 포함될 수 있다. 도펀트는 휘도의 상승, 색의 변화와 같은 유기전계발광소자의 성능 향상을 위해 호스트 재료에 도핑되는 물질이다. 도펀트는 그 자체로 발광 능력이 좋지만 성막화 할 수 없고 트랩으로 작용할 수 있으므로, 최대의 효과를 내는 선에서 최소한의 농도로 호스트에 혼합하여 사용될 수 있다.The iridium(III) complex compound of the present invention may be included as a dopant of a light emitting layer stacked between the first electrode and the second electrode of the organic light emitting device. A dopant is a material doped into a host material to improve the performance of an organic light emitting diode such as an increase in luminance and a change in color. The dopant itself has good luminous ability, but cannot be formed into a film and can act as a trap, so it can be used by mixing it with the host at a minimum concentration in order to maximize the effect.
또한 발광층에는 색순도 변화와 소광 현상과 같은 에너지 소실 과정을 억제하여 발광 효율을 증가시킬 수 있도록 발광 물질인 호스트(host)가 포함된다. 호스트로는 크게 형광 특성의 호스트와 인광 특성의 호스트를 모두 포함할 수 있으나, 바람직하게는 인광 특성을 갖는 호스트이다.In addition, a host, which is a light-emitting material, is included in the light-emitting layer to increase luminous efficiency by suppressing energy dissipation processes such as color purity change and extinction. The host may largely include both a fluorescent host and a phosphorescent host, but is preferably a phosphorescent host.
구체적으로 발광 재료인 호스트로는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene), PPV)계, 폴리플루오렌(poly(fluorene))계, 폴리파라페닐렌(poly(para-phenylene), PPP)계, 폴리알킬티오펜(poly(alkyllythiophene))계, 폴리피리딘(poly(pyridine),PPy)계 등의 고분자 물질과, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene, DSB), 디스티릴벤젠 유도체(PESB), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene, DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 1,2,3,4,5-펜타페닐-1,3-사이클로펜타디엔(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene, PPCP) 등과 같은 사이크롤펜타디엔 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), DPVBi유도체, 스파이로-DPVBi 등의 물질을 포함할 수 있고, 인광 특성을 갖는 호스트로는 아릴아민계(aryl amine), 카바졸계, 스파이로(spiro)계를 포함한다. Specifically, as a host that is a light emitting material, poly(phenylenevinylene), PPV, poly(fluorene), poly(para-phenylene, PPP), Polymer materials such as poly(alkyllythiophene), poly(pyridine, PPy), distyrylbenzene (DSB), distyrylbenzene derivative (PESB), distyrylarylene (distyrylarylene, DSA), a distyryl arylene derivative, 1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene (1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene , PPCP), such as cyclopentadiene derivatives, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), DPVBi derivatives, spiro-DPVBi, etc. The host having phosphorescent properties includes an aryl amine, a carbazole system, and a spiro system.
구체적으로는 4,4-N,N-디카바졸-비페닐(4,4-N,N-dicarbazole-biphenyl, CBP), N,N-디카바조일-3,5-벤젠(N,N-dicarbazoyl-3,5-benzene, mCP), 폴리비닐카바졸(poly(vinylcarbazole), PVK), 폴리플루오렌, 4,4'-비스[9-(3,6비페닐카바졸일)]-1-1,1'-비페닐4,4'-비스[9-(3,6-비페닐카바졸일)]-1-1,1'-비페닐, 9,10-비스[(2',7'-t-부틸)-9',9''-스파이로비플루오레닐(spirobifluorenyl)안트라센, 테트라플루오렌(tetrafluorene), 4,4',4''-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-)페닐(TPBI) 등의 물질을 포함할 수 있다.Specifically, 4,4-N,N-dicarbazole-biphenyl (4,4-N,N-dicarbazole-biphenyl, CBP), N,N-dicarbazole-3,5-benzene (N,N- dicarbazoyl-3,5-benzene, mCP), polyvinylcarbazole (PVK), polyfluorene, 4,4'-bis[9-(3,6biphenylcarbazole)]-1- 1,1'-biphenyl4,4'-bis[9-(3,6-biphenylcarbazolyl)]-1-1,1'-biphenyl, 9,10-bis[(2',7' -t-butyl)-9',9''-spirobifluorenyl anthracene, tetrafluorene, 4,4',4''-tris (N-3-methylphenyl-N-phenyl Amino) triphenylamine (m-MTDATA), 1,3,5-tri (1-phenyl-1H-benzo[d] imidazole-2-) phenyl (TPBI) and the like may be included.
이리듐(Ⅲ) 착화합물은 발광층 총량을 기준으로 1 ~ 50 중량% 또는 단일 이리듐 착화합물로 포함될 수 있다. 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 함량이 발광층 총량을 기준으로 1 중량% 미만인 경우에는 매우 낮은 도핑농도로 인하여 캐리어들(전자, 전공)을 트랩하기 힘들 뿐만 아니라 호스트에서 도펀트로 에너지 전달에 용이하지 않아 바람직하지 못하고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 색순도의 변화가 심하며 삼중항-삼중항 소멸 두드러짐에 바람직하지 못하다. 바람직하게는 1 ~ 40 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 ~ 30 중량%일 수 있다.The iridium(III) complex may be included in 1 to 50% by weight or as a single iridium complex based on the total amount of the emission layer. When the content of the iridium(III) complex is less than 1% by weight based on the total amount of the light-emitting layer, it is difficult to trap carriers (electrons, majors) due to a very low doping concentration, and it is not preferable to transfer energy from the host to the dopant. If it exceeds 50% by weight, the color purity is severely changed, and it is not preferable because the triplet-triplet disappearance is noticeable. It may be preferably 1 to 40% by weight, more preferably 1 to 30% by weight.
또한 본 발명에 있어서, 본 발명의 이리듐 착화합물은 상술한 단층 형태의 유기전계발광소자는 물론이고, 발광층과 전극 사이에 전자/정공수송을 위한 별도의 층이 구비되어 있는 다층 형태의 유기전계발광소자에도 적용될 수 있다. 바람직하게는 제 1 전극과 발광층 사이로 정공주입층 및 정공전달층을, 상기 발광층과 제 2 전극 사이로 전자주입층 및 전자전달층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the iridium complex compound of the present invention is a multi-layered organic electroluminescent device in which a separate layer for transporting electrons/holes is provided between the emission layer and the electrode, as well as the organic electroluminescent device in the single-layer form described above. It can also be applied to Preferably, it is characterized in that it further comprises a hole injection layer and a hole transport layer between the first electrode and the light emitting layer, and an electron injection layer and an electron transport layer between the light emitting layer and the second electrode.
다층 형태의 유기전계발광소자에 있어서 제 1 전극과 발광층 사이에 적층되는 정공주입층은 제 1 전극과 정공전달층 사이의 계면 특성을 개선할 뿐만 아니라 그 표면이 평탄하지 않은 제 1 전극에 도포되어 표면을 부드럽게 만들어주는 기능을 한다. 특히 정공주입층은 제 1 전극의 일함수 수준과 정공전달층의 HOMO 수준의 차이를 조절하기 위하여 제 1 전극의 일함수 수준과 정공전달층의 HOMO 수준의 중간값을 가지는 물질로서, 특히 적절한 전도성을 갖는 물질을 선택할 수 있다.In a multi-layered organic electroluminescent device, the hole injection layer stacked between the first electrode and the light emitting layer not only improves the interface characteristics between the first electrode and the hole transport layer, but also improves the interface characteristics between the first electrode and the hole transport layer, and is applied to the first electrode whose surface is not flat. It functions to soften the surface. In particular, the hole injection layer is a material having an intermediate value between the work function level of the first electrode and the HOMO level of the hole transport layer in order to control the difference between the work function level of the first electrode and the HOMO level of the hole transport layer. You can select a material having
정공주입층을 이루는 물질로는 copper phthlalocyanine(CuPc), N,N'-dinaphthyl-N,N'-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine, NPD), 4,4',4''-tris[methylphenyl(phenyl)amino]triphenyl amine(m-MTDATA), 4,4',4''-tris[1-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine(1-TNATA), 4,4',4''-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine(2-TNATA), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)phenylamino] benzene(p-DPA-TDAB)등과 같은 방향족 아민류, 전도성 고분자로서의 폴리티오펜 유도체인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate)(PEDOT:PSS)를 사용할 수 있다.Materials constituting the hole injection layer include copper phthlalocyanine (CuPc), N,N'-dinaphthyl-N,N'-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine, NPD), 4,4 ',4''-tris[methylphenyl(phenyl)amino]triphenyl amine(m-MTDATA), 4,4',4''-tris[1-naphthyl(phenyl)amino] triphenylamine(1-TNATA), 4, 4',4''-tris[2-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine(2-TNATA), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)phenylamino] benzene(p-DPA-TDAB) Aromatic amines such as, etc., poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate) (PEDOT:PSS), which is a polythiophene derivative as a conductive polymer, may be used.
정공주입층의 상부에는 정공주입층을 통하여 들어온 정공을 안정적으로 발광층으로 공급할 수 있도록 정공전달층이 형성되는데, 정공이 원활하게 수송, 전달될 수 있도록 정공전달층의 HOMO 준위가 발광층의 HOMO 수준보다 높은 물질이 선택된다.On the top of the hole injection layer, a hole transport layer is formed to stably supply holes that have entered through the hole injection layer to the light emitting layer.The HOMO level of the hole transport layer is higher than the HOMO level of the light emitting layer so that holes can be transported and transferred smoothly. Higher material is chosen.
정공전달층에 사용될 수 있는 물질로는 N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-diphenyl-4,4'-diamine(TPD), N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-biphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(TPB), N, N'-di(naphthalene-1-yl)-N, N'-Materials that can be used in the hole transport layer include N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-diphenyl-4,4'-diamine(TPD), N,N '-bis(1-naphthyl)-N,N'-biphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(TPB), N, N'-di(naphthalene-1-yl)-N , N'-
diphenyl-benzidene, NPB), 트리페닐아민(TPA), bis[4-(N,N-diethylamino)-2-methylphenyl](4-methylphenyl) methane(MPMP), N,N,N',N'-tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4-diamine(TTB), N,N'-bis(4-methylphenyl)-N,N'-bis(4-ethylphenyl)-[1,1'-(3,3'-dimethyl)biphenyl]-4,4'-diamine(ETPD), 4,4',4''-tris[methylphenyl(phenyl)amino] triphenyl amine(m-MTDATA) 등과 같은 저분자 정공 전달 물질과; 폴리비닐카바졸, 폴리아닐린, (페닐메닐)폴리실란 등의고분자 정공 전달 물질이 사용될 수 있다.diphenyl-benzidene, NPB), triphenylamine (TPA), bis[4-(N,N-diethylamino)-2-methylphenyl](4-methylphenyl) methane (MPMP), N,N,N',N'- tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4-diamine(TTB), N,N'-bis(4-methylphenyl)-N,N'-bis(4-ethylphenyl)-[ 1,1'-(3,3'-dimethyl)biphenyl]-4,4'-diamine(ETPD), 4,4',4''-tris[methylphenyl(phenyl)amino] triphenyl amine(m-MTDATA) A low-molecular hole transport material such as; Polymer hole transport materials such as polyvinylcarbazole, polyaniline, and (phenylmenyl)polysilane may be used.
발광층과 제 2 전극 사이로 정공주입층 및 정공전달층에 대응될 수 있는 전자주입층 및 전자전달층이 형성된다. 상기 전자주입층은 원활한 전자 주입을 유도하기 위한 것으로, 다른 전하 이동층과 달리 LiF, BaF2, CsF 등과 같이 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 이온 형태가 사용되는데, 이들 금속 양이온에 의하여 전자전달층에 대한 도핑을 유도할 수 있도록 구성될 수 있다.An electron injection layer and an electron transport layer that may correspond to the hole injection layer and the hole transport layer are formed between the light emitting layer and the second electrode. The electron injection layer is to induce smooth electron injection, and unlike other charge transfer layers, an alkali metal or alkaline earth metal ion form such as LiF, BaF2, CsF, etc. is used. Doping the electron transport layer by these metal cations It can be configured to induce.
전자전달층은 주로 전자를 끌어당기는 화학 성분이 포함된 재료로 구성되는데, 이를 위해서는 높은 전자 이동도가 요구되며 원활한 전자 수송을 통하여 발광층으로 전자를 안정적으로 공급한다. 이 때, 특히 너무 강한 전자받게(electron-receiver) 성분은 전자를 소멸(quenching)시킬 수 있으므로 적절한 전자받게 성분을 사용하여 전자 이동도를 향상시키는 것이 좋다.The electron transport layer is mainly composed of a material containing a chemical component that attracts electrons. For this, high electron mobility is required, and electrons are stably supplied to the light emitting layer through smooth electron transport. In this case, particularly, an electron-receiver component that is too strong may quench electrons, so it is recommended to use an appropriate electron-receiver component to improve electron mobility.
전자전달층으로는 Alq3 및 옥사디아졸(oxadizole) 성분을 포함할 수 있다. 구체적으로는 Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(Alq3); 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(DDPA); 2-(4-biphenyl)-5-(4-tertbutyl)-1,3,4-oxadizole(PBD), 3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butyl)-1,2,4-triazole(TAZ)과 같은 아졸 화합물; 1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl(TPBI) 등을 포함할 수 있다.The electron transport layer may include Alq3 and oxadizole components. Specifically, Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum (Alq3); 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (DDPA); 2-(4-biphenyl)-5-(4-tertbutyl)-1,3,4-oxadizole(PBD), 3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butyl)-1 Azole compounds such as ,2,4-triazole (TAZ); 1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl(TPBI), and the like.
정공주입층 및 정공전달층을 경유하여 유입된 정공이 발광층을 지나 제 2 전극으로 진행하는 경우에 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있으므로, 발광층 과 전자전달층 사이에는 HOMO 준위가 매우 낮은 정공차단층(hole blocking layer, HBL)을 구성할 수 있다. 정공차단층에 사용될 수 있는 물질로는 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BCP)을 포함할 수 있다.Holes with a very low HOMO level between the light emitting layer and the electron transport layer may result in a decrease in the life and efficiency of the device when the holes introduced through the hole injection layer and the hole transport layer pass through the light emitting layer and proceed to the second electrode. A hole blocking layer (HBL) may be formed. A material that can be used for the hole blocking layer may include 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
본 발명의 방법으로 제조된 이리듐 착화합물은 진청색 발광 특성을 가짐을 확인할 수 있고, 기존의 진공증착용 녹적색 인광 이리듐 착화합물과 UV-가시광선, PL 및 EL 스펙트럼은 유사하면서 밴드 배치가 향상되는 효과가 있을 수 있다.It can be seen that the iridium complex prepared by the method of the present invention has a deep blue light emission property, and the UV-visible light, PL and EL spectra are similar to the existing green-red phosphorescent iridium complex for vacuum deposition, while the effect of improving the band arrangement. There may be.
나아가 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 발광층에 포함하는 유기전계발광소자를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 등을 제공할 수 있다.Furthermore, it is possible to provide a display device and the like, characterized in that it is manufactured using an organic electroluminescent device including an iridium (III) complex compound in the emission layer.
이하, 실시예를 참고로 하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하려는 것이며, 하기의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are intended to specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
I. 이리듐 착화합물의 합성I. Synthesis of Iridium Complex
<실시예 1><Example 1>
(1) 3-Nitro-N-phenylpyridin-2-amine 합성(1) Synthesis of 3-Nitro-N-phenylpyridin-2-amine
[반응식 1][Scheme 1]
2-propanol(100mL) 용매 안에 2-chloro-3-nitropyridine(9g, 56.76mmol), 아닐린(aniline, 6.34g, 68.12mmol), 트리에틸아민(triethylamine, 6.89g, 68.12mmol) 혼합물을 둥근바닥 플라스크에 넣어 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 완료된 후 에틸 아세테이트(ethyl acetate, EtOAc)로 반응 혼합물을 농축시키고 추출하였다. 생성물을 여과한 뒤 칼럼크로마토그래피로(용리액, EtOAc : n-Hexane = 7 : 3) 정제하여 순수한 화합물 1을 얻었다(Yield, 80%).A mixture of 2-chloro-3-nitropyridine (9g, 56.76mmol), aniline (6.34g, 68.12mmol), and triethylamine (6.89g, 68.12mmol) in 2-propanol (100mL) solvent was added to the round bottom flask. And refluxed for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was concentrated and extracted with ethyl acetate (EtOAc). The product was filtered and purified by column chromatography (eluent, EtOAc: n-Hexane = 7: 3) to obtain pure compound 1 (Yield, 80%).
1H NMR (300MHz, CDCl3,δ): 10.12 (s, 1H), 8.50 (m, 2H), 7.64 (m, 2H), 7.42 (m, 2H), 7.19 (m, 1H), 6.83 (m, 1H). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3, δ): 10.12 (s, 1H), 8.50 (m, 2H), 7.64 (m, 2H), 7.42 (m, 2H), 7.19 (m, 1H), 6.83 (m , 1H).
(2) 3-Phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridine 합성(2) Synthesis of 3-Phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridine
2-propanol(150mL)용매 안에 화합물 1(7g, 32.5mmol), 포름산(formic acid, 125mL), Fe 분말(70 mesh, 19.25g, 10.6eq)과 염화 암모늄(ammonium chloride, 18.44g, 10.6eq)을 넣고 48시간 동안 환류시켰다. 그 후 반응혼합물을 건조하여 농축시키고 포화 탄산수소나트륨(NaHCO3)용액으로 세척한 뒤, 디클로로메탄(CH2Cl2) 용매에서 화합물 2를 추출하였다. 유기층의 휘발성 물질은 황산나트륨(Na2SO4) 상에서 건조 및 진공 증발시켜 제거하였다. 순수한 화합물 2를 얻기 위하여 생성물을 실리카젤 상의 플래시 크로마토그래피(용리액, EtOAc : n-Hexane = 8 : 2)를 이용하여 분리하였다(Yield, 60%). Compound 1 (7g, 32.5mmol), formic acid (125mL), Fe powder (70 mesh, 19.25g, 10.6eq) and ammonium chloride (18.44g, 10.6eq) in 2-propanol (150mL) solvent And refluxed for 48 hours. Thereafter, the reaction mixture was dried, concentrated, washed with saturated sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3) solution, and
1HNMR(300MHz,CDCl3,δ): 8.43 (d, 1H), 8.17 (br, 2H), 7.70 (d, 2H), 7.53 (t, 2H) 7.40 (t, 1H,) 7.27(m, 1H). 1 HNMR (300MHz, CDCl 3, δ): 8.43 (d, 1H), 8.17 (br, 2H), 7.70 (d, 2H), 7.53 (t, 2H) 7.40 (t, 1H,) 7.27 (m, 1H) ).
(3) 1-benzyl-3-phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridin-1-ium bromide 합성(3) 1-benzyl-3-phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridin-1-ium bromide synthesis
THF 20mL, 3-Phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridine(1g, 5.12mmol) 및 교반 막대를 50mL 압력 튜브에 채웠다. 벤질브로마이드(Benzylbromide, 1.05g, 6.14mmol)를 첨가한 후 압력 튜브를 밀봉하고 반응 혼합물을 100 ~ 110℃로 가열하였다. 반응 혼합물을 25시간 동안 교반한 후 실온에서 냉각시켰다. 첨전물을 흡입 여과하고 THF로 세정하였다. 생성물을 고진공 하에 밤샘 건조시켜 백색 무정형 분말을 얻었다.(Yield, 77%).20 mL of THF, 3-Phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridine (1 g, 5.12 mmol) and a stir bar were charged into a 50 mL pressure tube. After benzylbromide (Benzylbromide, 1.05g, 6.14mmol) was added, the pressure tube was sealed and the reaction mixture was heated to 100 ~ 110 °C. The reaction mixture was stirred for 25 hours and then cooled at room temperature. The supernatant was suction filtered and washed with THF. The product was dried under high vacuum overnight to give a white amorphous powder (Yield, 77%).
1H NMR (300 MHz, DMSO-D6,δ): 10.64 (s, 1H), 8.76 (s, 1H), 8.49-8.47 (d, 1H), 7.95-7.93 (d, 2H), 7.78-7.63 (m, 6H), 7.40 (s, 3H), 5.86 (s, 2H). 1 H NMR (300 MHz, DMSO-D 6, δ): 10.64 (s, 1H), 8.76 (s, 1H), 8.49-8.47 (d, 1H), 7.95-7.93 (d, 2H), 7.78-7.63 (m, 6H), 7.40 (s, 3H), 5.86 (s, 2H).
(4) Ir1-mer, Ir1-fac 합성(4) Ir1-mer, Ir1-fac synthesis
[반응식 2][Scheme 2]
IrCl3·3H2O(0.4g, 1.13mmol), 1-benzyl-3-phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridin-1-ium bromide(1.28g, 3.52mmol), 탄산은(Ag2CO3, 0.46g, 1.70mmol), 탄산나트륨(Na2CO3, 0.18g, 1.70mmol)과 2-ethoxyethanol(50mL) 혼합물을 질소분위기에서 환류하여 20시간 동안 가열하였다. 반응 혼합물을 냉각시키고 2-ethoxyethanol을 증발시켰다. 생성물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리액, EtOAc : n-Hexane = 4 : 3)로 정제하였다. mer-Ir1 및 fac-Ir1 이성질체를 분리하여 mer-Ir1(50%)를 얻었다.IrCl 3 ·3H 2 O (0.4g, 1.13mmol), 1-benzyl-3-phenyl-3H-imidazo[4,5-b]pyridin-1-ium bromide (1.28g, 3.52mmol), silver carbonate (Ag 2 CO 3 , 0.46 g, 1.70 mmol), sodium carbonate (Na 2 CO 3 , 0.18 g, 1.70 mmol) and 2-ethoxyethanol (50 mL) mixture were refluxed in a nitrogen atmosphere and heated for 20 hours. The reaction mixture was cooled and 2-ethoxyethanol was evaporated. The product was purified by silica gel column chromatography (eluent, EtOAc: n-Hexane = 4: 3). The mer-Ir1 and fac-Ir1 isomers were separated to obtain mer-Ir1 (50%).
mer-Ir1 (50%) : 1H NMR (300MHz, DMSO-D6,δ): 8.70-8.67 (1H, d), 8.41-8.39 (2H, d), 8.32-8.30 (1H, d), 8.23-8.21 (1H, d), 8.08-8.07 (1H, d), 7.68-7.66 (1H, d), 7.59-7.57 (1H, d), 7.43-7.41 (1H, d), 7.27-7.20 (2H, m), 7.09-7.04 (1H, t), 6.98-6.89 (2H, m), 6.78-6.69 (5H, m), 6.63-6.62 (5H, m), 6.54-6.45 (6H, m), 6.42-6.39 (2H, d), 6.22-6.17 (4H, t), 5.54-5.48 (1H, d), 5.39-5.30 (2H, q), 5.16-5.08 (3H, m). mer-Ir1 (50%): 1 H NMR (300MHz, DMSO-D 6, δ): 8.70-8.67 (1H, d), 8.41-8.39 (2H, d), 8.32-8.30 (1H, d), 8.23 -8.21 (1H, d), 8.08-8.07 (1H, d), 7.68-7.66 (1H, d), 7.59-7.57 (1H, d), 7.43-7.41 (1H, d), 7.27-7.20 (2H, m), 7.09-7.04 (1H, t), 6.98-6.89 (2H, m), 6.78-6.69 (5H, m), 6.63-6.62 (5H, m), 6.54-6.45 (6H, m), 6.42- 6.39 (2H, d), 6.22-6.17 (4H, t), 5.54-5.48 (1H, d), 5.39-5.30 (2H, q), 5.16-5.08 (3H, m).
fac-Ir1 (15%) : 1HNMR(300MHz,DMSO-D6,δ): 8.49-8.47 (3H, d), 8.17-8.16 (3H, d), 7.52-7.49 (3H, d), 7.10-7.06 (3H, t), 6.96-6.91 (3H, t), 6.84-6.80 (3H, t), 6.62-6.53 (9H, m), 6.35-6.15 (3H, d), 6.15-6.12 (6H, d), 5.51-5.49 (3H, d), 4.91-4.88 (3H, d).fac-Ir1 (15%): 1 HNMR(300MHz,DMSO-D 6, δ): 8.49-8.47 (3H, d), 8.17-8.16 (3H, d), 7.52-7.49 (3H, d), 7.10- 7.06 (3H, t), 6.96-6.91 (3H, t), 6.84-6.80 (3H, t), 6.62-6.53 (9H, m), 6.35-6.15 (3H, d), 6.15-6.12 (6H, d) ), 5.51-5.49 (3H, d), 4.91-4.88 (3H, d).
<결과분석><Result Analysis>
(1) 흡수 스펙트럼(UV-vis) 및 발광(PL) 특성(1) Absorption spectrum (UV-vis) and emission (PL) characteristics
도 2a는 클로로포름 용액에서 측정한 본 발명의 실시예 1에 따라 합성한 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 UV-가시광선 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 2b는 클로로포름 용액에서 측정한 실시예 1에서 합성한 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 PL(photoluminescence) 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 1×10-5M의 2-Methyl THF에서 fac-Ir1과 mer-Ir1의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 2A is a graph showing the UV-visible absorption spectrum of the iridium (III) complex synthesized according to Example 1 of the present invention measured in a chloroform solution, and FIG. 2B is a graph showing the iridium synthesized in Example 1 measured in a chloroform solution. (III) It is a graph showing the PL (photoluminescence) spectrum of a complex compound. Absorption spectra of fac-Ir1 and mer-Ir1 were measured in 1×10 -5 M 2-Methyl THF.
도 2a를 참고하면, fac-Ir1와 mer-Ir1은 각각 387nm와 385nm에서 스핀 허용(spin-allowed) 1MLCT(metal-to-ligand charge-transfer)를 보이고, 흡수 단(absorption edge)은 396nm 및 395nm에서 나타났다. 도 2b를 참고하면, 77K에서 측정한 fac-Ir1와 mer-Ir1의 PL 스펙트럼은 삼중항의 상태를 나타내며 각각 396nm 및 410nm 보인다. 이를 에너지로 변환하면 각각 3.13eV 및 3.02eV의 높은 T1값을 가지는 것을 확인하였다. 도펀트의 삼중항 상태보다 낮은 호스트 사용시 삼중항 여기자의 소멸이 발생함으로 디바이스 효율에 악영향을 미친다. 따라서 도펀트보다 높은 삼중항상태를 가지는 호스트를 사용해야 한다.2A, fac-Ir1 and mer-Ir1 exhibit spin-allowed 1 metal-to-ligand charge-transfer (MLCT) at 387 nm and 385 nm, respectively, and absorption edge 396 nm and Appeared at 395 nm. Referring to FIG. 2B, the PL spectra of fac-Ir1 and mer-Ir1 measured at 77K show a triplet state and are seen at 396 nm and 410 nm, respectively. When converting this to energy, it was confirmed that it has high T 1 values of 3.13 eV and 3.02 eV, respectively. When a host lower than the triplet state of the dopant is used, the triplet excitons are destroyed, which adversely affects the device efficiency. Therefore, a host having a triplet state higher than the dopant should be used.
또한 다양한 극성을 가지는 물질 내부에서의 fac-Ir1 및 mer-Ir1의 발광 스펙트럼을 측정하였다. fac-Ir1 및 mer-Ir1을 1×10-5M의 2-Methyl THF 및 MC 용매에 녹이고 스핀코팅 방법을 이용하여 PMMA에 10 중량% 도핑(doping)하였다. 도핑으로 박막을 형성한 후 발광스펙트럼을 측정하였으며, 각각의 쌍극자 모멘트는 1.38, 1.6, 0D였다. mer-Ir1이 fac-Ir1 보다 극성이 높은 물질 내에서 더 강한 용매의존 발색현상(positive solvatochromism)을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. In addition, emission spectra of fac-Ir1 and mer-Ir1 in materials having various polarities were measured. fac-Ir1 and mer-Ir1 were dissolved in 1×10 -5 M 2-Methyl THF and MC solvent, and then doped 10% by weight in PMMA using a spin coating method. After forming a thin film by doping, the emission spectrum was measured, and the dipole moments were 1.38, 1.6, and 0D, respectively. It was confirmed that mer-Ir1 showed stronger solvent-dependent color development (positive solvatochromism) in a material having a higher polarity than fac-Ir1.
극성이 높은 물질내에서 나타나는 강한 용매의존 발색현상은 여기상태가 비극성인 LC(ligand center)보다 극성인 MLCT(metal to ligand charge transfer)에서 더 우세한 것을 의미한다. 이는 MLCT가 LC보다 높은 방사(radiative)율을 가지기 때문이며, 방사율이 낮은 LC에 여기자가 적고 방사율이 높은 MLCT에 여기자가 많은 것을 의미한다. 방사율은 양자수율(quantum yield)에 매우 중요한 역할을 한다. The strong solvent-dependent color development phenomenon in highly polar materials means that the excited state is more dominant in the polar metal to ligand charge transfer (MLCT) than the non-polar LC (ligand center). This is because MLCT has a higher radiative rate than LC, and it means that there are few excitons in an LC with a low emissivity and more excitons in an MLCT with a high emissivity. Emissivity plays a very important role in quantum yield.
기존에 많은 이리듐 착화합물은 facial(fac-)이 meridional(mer-)보다 상대적으로 높은 양자수율 및 높은 정장발광(electroluminance)을 보여왔다. 하지만 카벤기반의 경우 mer-이 fac- 구조에 비해 상대적인 높은 양자수율 및 높은 정장발광을 보인다. 이는 meridional 구조가 극성 물질내의 강한용매 의존발색 현상으로 MLCT에서 여기자를 더 많이 점유하고 있다는 것을 의미한다. 즉, 카벤기반 mer-이 fac-보다 높은 양자수율 및 정장발광을 보이는 것을 확인할 수 있었다.Conventionally, many iridium complexes have a relatively higher quantum yield and higher electroluminance in facial (fac-) than meridional (mer-). However, in the case of carbene-based mer-, compared to the fac- structure, it shows relatively high quantum yield and high intestinal luminescence. This means that the meridional structure occupies more excitons in MLCT due to the strong solvent-dependent color development in polar materials. That is, it was confirmed that carbene-based mer- showed higher quantum yield and intestinal luminescence than fac-.
그 결과를 아래 표 1에 도시하였다.The results are shown in Table 1 below.
(2) 열적 안정성 및 준위(2) Thermal stability and level
도 2c는 실시예 1에서 합성한 이리듐(Ⅲ) 착화합물의 열적안정성(TGA)을 나타낸 그래프이다. 도 2c를 참고하면, 카벤(carben) 리간드의 강한 Ir-C 결합으로 인하여 fac-Ir1과 mer-Ir1의 열분해 온도(Td, 5% 질량감소)는 각각 415, 391℃를 가지는 것을 확인하였다. 이는 높은 열안전성 및 열분해온도를 가지는 것을 의미할 수 있다.2C is a graph showing the thermal stability (TGA) of the iridium(III) complex compound synthesized in Example 1. FIG. Referring to FIG. 2C, it was confirmed that the thermal decomposition temperatures (T d , 5% mass reduction) of fac-Ir1 and mer-Ir1 were 415 and 391° C., respectively, due to the strong Ir-C binding of the carben ligand. This may mean having high thermal safety and thermal decomposition temperature.
본 발명에 따른 이리듐 착화합물의 HOMO(High occupied molecular orbital)의 준위는 순환전압전류법(cyclic voltammetry, CV)을 이용하여 산화전이 시작점으로부터 계산하였고, LUMO(lower unoccupied molecular orbital)의 준위는 흡수단을 이용하여 계산하였다. 계산한 HOMO 및 LUMO 준위를 통해 본 발명에 따른 이리듐 착화합물을 도펀트로 사용하여 소자를 제조할 경우 밴드 배치 측면에서 정공수송에 유리할 수 있음을 확인하였다. 소자에 사용된 물질들의 에너지 밴드 배치가 맞지 않으면 각 층의 계면사이의 높은 에너지 장벽으로 인하여 전자 및 홀 전이가 용이하고 디바이스 성능에 큰 악영향을 미칠 수 있다.The level of the high occupied molecular orbital (HOMO) of the iridium complex according to the present invention was calculated from the starting point of the oxidation transition using cyclic voltammetry (CV), and the level of the lower unoccupied molecular orbital (LUMO) is the absorption end. Was calculated using. From the calculated HOMO and LUMO levels, it was confirmed that when a device is manufactured using the iridium complex according to the present invention as a dopant, it can be advantageous for hole transport in terms of band arrangement. If the energy band arrangement of materials used in the device is not correct, electron and hole transitions are easy due to a high energy barrier between the interfaces of each layer, and device performance may be greatly adversely affected.
그 결과를 아래 표 2에 도시하였다.The results are shown in Table 2 below.
II. 유기전계발광소자의 제조II. Manufacturing of organic electroluminescent device
소자 제작에 사용된 사용된 물질(약어정리)Materials used in device fabrication (abbreviation theorem)
TSPO1 ; Diphenyl[4-(triphenylsilyl)phenyl]phosphine oxide TSPO1; Diphenyl[4-(triphenylsilyl)phenyl]phosphine oxide
m-CBPPO ; (4'-(9H-carbazol-9-yl)-2,2’-dimethyl-[1,1'-biphenyl]-4-yl)diphenylphosphine oxidem-CBPPO; (4'-(9H-carbazol-9-yl)-2,2'-dimethyl-[1,1'-biphenyl]-4-yl)diphenylphosphine oxide
NPB ; N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamineNPB; N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine
mer-N-Benzyl ; mer-tris-(N-phenyl,N-benzyl-pyridoimidazol-2-yl)iridium(Ⅲ)mer-N-Benzyl; mer-tris-(N-phenyl,N-benzyl-pyridoimidazol-2-yl)iridium(Ⅲ)
TPBi ; 2,2,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) TPBi; 2,2,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)
TAPC ; 4,4′-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]TAPC; 4,4′-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]
TCTA ; Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amineTCTA; Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine
mCP ; 1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene mCP; 1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene
VNPB ; N4,N4-di(Naphthalen-1-yl)-N4,N4′-bis(4-vinylphenyl) biphenyl-4,4′-diamineVNPB; N4,N4-di(Naphthalen-1-yl)-N4,N4′-bis(4-vinylphenyl) biphenyl-4,4′-diamine
<제조예><Production Example>
(1) 제조예 1 - 소자 A (1) Preparation Example 1-Element A
ITO가 증착된 글라스에 20분 동안 UV-오존처리를 하여 표면의 유기물을 제거하고 소수성으로 만들어 주었다. PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate))을 충분히 섞어주고 UV-오존처리된 ITO 위에 스핀코팅 방법을 이용하여 필름을 형성한 후 핫 플레이트 위에서 20분 동안 150℃로 가열하였다. 그 후 진공 챔버 안에 로딩하여 1×10-7 Torr 진공상태에서 HTL(Hole transport layer, 정공수송층)인 TAPC 10nm, TCTA 10nm 및 mCP 10nm를 순서대로 진공 증착하였다. EML(Emission Layer, 발광층)를 증착하기 위하여 TSPO1 및 mer-N-Benzyl를 공석(co-deposition)방식을 이용하여 박막을 형성한 후 ETL(electron transport layer, 전자수송층)인 TSPO1 5nm, TPBi 15nm를 순서대로 증착하였다. LiF 및 알루미늄은 유기물에 대한 오염을 방지하기 위하여 유기물 챔버와 분리된 챔버에서 증착을 진행하였다.The glass on which ITO was deposited was subjected to UV-ozone treatment for 20 minutes to remove organic matter from the surface and make it hydrophobic. PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate)) is sufficiently mixed, and a film is formed on the UV-ozone-treated ITO using a spin coating method, and then heated to 150℃ for 20 minutes on a hot plate. I did. Then, it was loaded into a vacuum chamber and vacuum-deposited in order of 10 nm of TAPC, 10 nm of TCTA, and 10 nm of mCP, which are HTL (Hole transport layer, hole transport layer) under vacuum of 1×10 −7 Torr. In order to deposit EML (Emission Layer), TSPO1 and mer-N-Benzyl were formed using a co-deposition method, and then TSPO1 5nm, TPBi 15nm, which were ETL (electron transport layer), were used. Deposited in order. LiF and aluminum were deposited in a chamber separate from the organic material chamber to prevent contamination of the organic material.
도 3은 본 발명의 제조예 1에 따른 소자 A의 밴드 다이아그램을 도시한 것이며, 소자 구조는 PEDOT : PSS(40 nm)/TAPC(10 nm)/TCTA(10 nm)/mCP(10 nm)/TSPO1, mer-N-Benzyl(25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(20 nm)/LiF(1.5 nm)/Al(200 nm)이다.3 shows a band diagram of Device A according to Preparation Example 1 of the present invention, and the device structure is PEDOT: PSS (40 nm) / TAPC (10 nm) / TCTA (10 nm) / mCP (10 nm) /TSPO1, mer-N-Benzyl(25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(20 nm)/LiF(1.5 nm)/Al(200 nm).
(2) 제조예 2 - 소자 B (2) Preparation Example 2-Device B
ITO가 증착된 글라스에 20분 동안 UV-오존처리를 하여 표면의 유기물을 제거하고 소수성으로 만들어 주었다. PEDOT:PSS을 충분히 섞어주고 UV-오존처리된 ITO 위에 스핀코팅 방법을 이용하여 필름을 형성한 후 핫 플레이트 위에서 20분 동안 150℃로 가열하였다. 그 후 진공 챔버 안에 로딩하여 1×10-7 Torr 진공상태에서 NPB를 20nm 진공증착하였다, 그 위에 TSPO1 및 mer-N-Benzyl을 공석방식을 이용하여 박막을 형성한 후, TSPO1 5nm, TPBi 15nm를 순서대로 증착하였다. LiF(1.5nm) 및 알루미늄(200nm)은 유기물에 의한 오염을 방지하기 위하여 유기물 챔버와 분리된 챔버에서 증착을 진행하였다.The glass on which ITO was deposited was subjected to UV-ozone treatment for 20 minutes to remove organic matter from the surface and make it hydrophobic. PEDOT:PSS was sufficiently mixed and a film was formed on the UV-ozone-treated ITO using a spin coating method, followed by heating at 150° C. for 20 minutes on a hot plate. After that, it was loaded into a vacuum chamber, and NPB was vacuum-deposited at 20 nm in a vacuum of 1×10 -7 Torr. After forming a thin film using TSPO1 and mer-N-Benzyl using a vacancy method,
도 4는 본 발명의 제조예 2에 따른 소자 B의 밴드 다이아그램을 도시한 것이며, HTL층에서 mer-N-Benzyl로 정공을 수송하는 비중을 늘리기 위하여 하나의 HTL층만이 도입된 소자의 구조를 도시하였다. 구체적인 적층 구조는 PEDOT : PSS(40 nm)/ NPB(20 nm)/TSPO1, mer-N-Benzyl(25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(15 nm)/LiF(1.5 nm)/Al(200 nm)이다.4 shows a band diagram of device B according to Preparation Example 2 of the present invention, and shows the structure of a device in which only one HTL layer is introduced in order to increase the specific gravity of transporting holes from the HTL layer to mer-N-Benzyl. Shown. The specific stack structure is PEDOT: PSS(40 nm)/ NPB(20 nm)/TSPO1, mer-N-Benzyl(25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(15 nm)/LiF(1.5 nm)/Al( 200 nm).
(3) 제조예 3 - 소자 C (3) Preparation Example 3-Device C
소자 B와 동일하게 제조하되, 롤오프(roll-off)현상을 줄이기 위하여 EML을 TSPO1:mer-Ir1을 1:1 비율로 소자 C를 제조하였다. It was manufactured in the same manner as element B, but element C was manufactured in a 1:1 ratio of EML and TSPO1:mer-Ir1 to reduce roll-off.
(4) 제조예 4 - 소자 D (4) Preparation Example 4-Device D
ITO가 증착된 글라스에 20분 동안 UV-오존처리를 하여 표면의 유기물을 제거하고 소수성으로 만들어 주었다. PEDOT:PSS을 충분히 섞어주고 UV-오존처리된 ITO 위에 스핀코팅 방법을 이용하여 필름을 형성한 후 핫 플레이트 위에서 20분 동안 150℃로 가열하였다. 질소분위기의 글로브박스 안에서 클로로벤젠 용매에 VNPB를 1 중량% 농도로 녹인 후 스핀코팅 방법을 이용하여 막을 형성하고, NPB와 가교결합을 위하여 핫 플레이트 위에서 30분간 150℃로 가열하였다. 그리고 클로로벤젠 용매에 TSPO1을 1 중량% 농도로 녹이고, mer-Ir1을 1 중량% 농도로 녹인 용액을 각각 준비하였다.The glass on which ITO was deposited was subjected to UV-ozone treatment for 20 minutes to remove organic matter from the surface and make it hydrophobic. PEDOT:PSS was sufficiently mixed and a film was formed on the UV-ozone-treated ITO using a spin coating method, followed by heating at 150° C. for 20 minutes on a hot plate. After dissolving VNPB at a concentration of 1% by weight in a chlorobenzene solvent in a glove box in a nitrogen atmosphere, a film was formed using a spin coating method, and heated at 150° C. for 30 minutes on a hot plate for crosslinking with NPB. In addition, a solution in which TSPO1 was dissolved at a concentration of 1% by weight and mer-Ir1 at a concentration of 1% by weight was prepared in a chlorobenzene solvent.
100 : 30 Volume 비율로 클로로벤젠에 녹은 TSPO1 및 mer-Ir1을 혼합하였다. 스핀코팅 방법을 이용하여 혼합된 용액으로 막을 형성한 후 잔여 용매를 제거하기 위해 핫 플레이트 위에서 10분간 80℃로 가열하였다. 그리고 ETL 및 전극(electrode)을 증착하기 위해 진공증착장비에 로딩하고 5×10-6 Torr에서 TSPO1(5 nm), TmPyPB(25 nm), LiF(1.5 nm) 그리고 Al(100 nm)를 순서대로 증착하였다.TSPO1 and mer-Ir1 dissolved in chlorobenzene were mixed in a volume ratio of 100:30. After forming a film from the mixed solution using a spin coating method, it was heated at 80° C. for 10 minutes on a hot plate to remove residual solvent. Then, to deposit ETL and electrode, it was loaded on a vacuum evaporation equipment, and TSPO1 (5 nm), TmPyPB (25 nm), LiF (1.5 nm) and Al (100 nm) were sequentially added at 5×10 -6 Torr. Deposited.
도 5는 본 발명의 제조예 4에 따른 소자D의 밴드 다이아그램이다.5 is a band diagram of device D according to Manufacturing Example 4 of the present invention.
HTL을 단층으로 제작한 간단한 구조의 소자는 아주 쉽게 용액공정에 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 제조예 4는 용액공정을 통한 소자의 제작을 진행하였으며, 진공증착과 다르게 HTL에 NPB 대신 VNPB를 이용하여 소자를 제작하였다.A device with a simple structure made of a single layer of HTL has the advantage that it can be applied to a solution process very easily. In Preparation Example 4, the device was fabricated through a solution process, and unlike vacuum deposition, the device was fabricated using VNPB instead of NPB for HTL.
(5) 비교예1 - 소자 E (5) Comparative Example 1-Element E
ITO가 증착된 글라스에 20분 동안 UV-오존처리를 하여 표면의 유기물을 제거하고 소수성으로 만들어 주었다. PEDOT:PSS을 충분히 섞어주고 UV-오존처리된 ITO 위에 스핀코팅 방법을 이용하여 필름을 형성한 후 핫 플레이트 위에서 20분 동안 150℃로 가열하였다. 그 후 진공 챔버 안에 로딩하여 1×10-7 Torr 진공상태에서 NPB를 20 nm 진공증착하였다, 그 위에 TSPO1 및 mer-Ir(pmb)을 공석방식을 이용하여 박막을 형성한 후, TSPO1 5nm, TPBi 15nm를 순서대로 증착하였다. LiF(1.5nm) 및 알루미늄(200nm)은 유기물에 의한 오염을 방지하기 위하여 유기물 챔버와 분리된 챔버에서 증착을 진행하였다.The glass on which ITO was deposited was subjected to UV-ozone treatment for 20 minutes to remove organic matter from the surface and make it hydrophobic. PEDOT:PSS was sufficiently mixed and a film was formed on the UV-ozone-treated ITO using a spin coating method, followed by heating at 150° C. for 20 minutes on a hot plate. Then, it was loaded into a vacuum chamber, and NPB was vacuum-deposited at 20 nm in a vacuum of 1×10 -7 Torr. After forming a thin film using TSPO1 and mer -Ir (pmb) using a vacancy method, TSPO1 5nm,
도 6는 본 발명의 제조예 5에 따른 밴드 다이아그램을 도시한 것이다. 구체적인 적층 구조는 PEDOT:PSS(40 nm)/NPB(20 nm)/TSPO1, mer-Ir(pmb) (25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(15 nm)/LiF(1.5 nm)/Al(200 nm)이다.6 shows a band diagram according to Preparation Example 5 of the present invention. The specific stack structure is PEDOT:PSS(40 nm)/NPB(20 nm)/TSPO1, mer-Ir(pmb) (25 nm)/TSPO1(5 nm)/TPBi(15 nm)/LiF(1.5 nm)/Al (200 nm).
<소자의 특성 및 평가결과><Device characteristics and evaluation results>
(1) 소자 A의 특성평가(1) Evaluation of the characteristics of element A
도 7a 내지 도 7d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 A의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다. 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 도핑농도를 높일수록 구동전압(turn-on voltage)이 낮아지는 것을 확인할 수 있으며, 휘도는 증가하는 것을 확인할 수 있다. 7A to 7D respectively show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the deep blue phosphorescent organic electroluminescent device A according to the manufacturing example of the present invention. 7A to 7D, it can be seen that as the doping concentration increases, the turn-on voltage decreases, and the luminance increases.
도핑 농도가 높아짐에 따라 구동전압이 낮아지는 것은 EML 안에서 전하가 전이(charge transport)하는 주물질이 호스트에서 도펀트로 바뀌는 현상이라고 예상할 수 있다. 즉 도펀트로 직접 전달되는 HTL에서 EML로의 정공(hole) 비율이 증가하고, 상대적으로 문턱전압이 낮은 도펀트로 인하여 구동전압이 낮아지는 것으로 추측할 수 있었다.As the doping concentration increases, the driving voltage decreases can be expected as a phenomenon in which the main material for charge transport in the EML changes from the host to the dopant. That is, it can be assumed that the ratio of holes from HTL to EML directly transferred to the dopant increases, and the driving voltage decreases due to the dopant having a relatively low threshold voltage.
또한 에너지 다이어그램(energy diagram)에서 나타나듯이 TSPO1의 깊은 HOMO 값으로 인하여 호스트에서 도펀트로 정공을 수송(hole transfer)하기 어려운데, 도펀트의 도핑농도를 높일수록 높은 휘도를 확인할 수 있었다.In addition, as shown in the energy diagram, it is difficult to transfer holes from the host to the dopant due to the deep HOMO value of TSPO1. As the doping concentration of the dopant increases, the higher the luminance.
나아가 도핑농도를 많이 높임에도 불구하고 mer-Ir1 분자간 간섭으로 인한 색 좌표의 변화가 크게 없는 것을 확인하였으며, 이를 통해 도펀트가 EML 안에 잘 분산되어 있다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. Furthermore, despite increasing the doping concentration a lot, it was confirmed that the color coordinates did not change significantly due to the interference between mer-Ir1 molecules, and through this, it was indirectly confirmed that the dopant was well dispersed in the EML.
또한 도핑농도를 높임에 따라 CIEy 값이 증가하는 것을 실험적인 결과로 확인하였다. 한편, 도핑농도를 높임에 따라 약간의 적색편이가 나타났는데, 이는 엑시톤 생성 영역(exciton generation region)의 변화로 인하여 발생한 것으로 예상할 수 있다. In addition, it was confirmed by experimental results that the CIE y value increased as the doping concentration was increased. On the other hand, as the doping concentration was increased, a slight red shift appeared, which can be expected to occur due to a change in the exciton generation region.
제조예에 따른 소자 A의 구조에서 가장 높은 성능을 가지는 소자는 20 중량% 도핑된 소자였으며 최고 양자효율은 14.5%, 전기효율 11.4 cd/A 및 전력효율 11.0 lm/W을 가지고 있음을 확인하였다. Device A according to Preparation Example It was confirmed that the device with the highest performance in the structure was a device doped with 20% by weight, and the highest quantum efficiency was 14.5%, electric efficiency 11.4 cd/A, and power efficiency 11.0 lm/W.
소자 A의 특성평가 결과를 아래 표 3 및 표 4에 나타내었다. The results of the characteristic evaluation of element A are shown in Tables 3 and 4 below.
(2) 소자 B의 특성평가(2) Element B characteristic evaluation
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 B의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다. 도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 도핑농도가 15 중량%일 때 NPB 및 TSPO1의 HOMO값의 차이로 인하여 문턱전압이 높아졌을 뿐만 아니라, 낮은 도핑농도에 따라 HTL와 EML 계면에서의 낮은 도펀트의 비율로 인하여 정공의 수송(hole transfer)이 용이하지 않아 다른 소자에 비해 소자 B의 구동전압값이 높게 나타나는 것을 확인하였다.8A to 8D show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the deep blue phosphorescent organic electroluminescent device B according to the manufacturing example of the present invention, respectively. 8A to 8D, when the doping concentration is 15% by weight, not only the threshold voltage is increased due to the difference in HOMO values of NPB and TSPO1, but also the ratio of low dopant at the HTL and EML interface according to the low doping concentration. As a result, it was confirmed that the driving voltage value of device B was higher than that of other devices because hole transfer was not easy.
그러나 도핑농도를 높일수록 구동전압이 낮아지는 것을 확인할 수 있으며 다층으로 제작된 소자와 거의 동일한 구동전압값을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 휘도 또한 농도를 높임에 따라 배로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, EML 내부에서 정공을 전달하는 주물질이 mer-N-Benzyl이 되면서 높은 휘도 및 낮은 구동전압값이 나타남을 확인하였다. However, it can be seen that the higher the doping concentration is, the lower the driving voltage is, and it can be confirmed that the driving voltage value is substantially the same as that of the multilayered device. It was confirmed that the luminance also doubled as the concentration was increased. That is, it was confirmed that the main material that transfers holes in the EML became mer-N-Benzyl, resulting in high luminance and low driving voltage values.
기존의 페닐-피리딘 기반의 이리듐 착화합물 및 백금기반의 착화합물은 모두 카벤 기반의 이리듐 착화합물에 비해 상대적으로 매우 높은 여기자 생존시간(exciton life time)을 가져 높은 도핑농도를 사용시 삼중항-삼중항 소멸에 의해 디바이스에 치명적인 문제를 발생시켰다. 따라서 많은 이리듐 및 백금 착화합물은 높은 도핑농도로 디바이스 제작이 불가능하였다. 반면 본 발명에 따른 카벤기반의 이리듐 착화합물은 리간드와 이리듐과의 결합거리가 짧아짐으로 인하여 스핀-오빗커플링(Spin-orbit coupling)이 강해져 여기자 수명시간이 낮다. 따라서 높은 도핑농도가 가능하다. 도 8a 내지 도 8d를 참고하면, 매우 낮은 여기자 생존시간에 따라 높은 도핑농도에도 불구하고 삼중항-삼중항 소멸이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 여기자 생존시간에 대한 결과값은 도 9 및 아래 표 5에 나타내었다.Existing phenyl-pyridine-based iridium complexes and platinum-based complexes both have a relatively high exciton life time compared to carbene-based iridium complexes, and when high doping concentrations are used, triplet-triplet extinction occurs. A fatal problem has occurred on the device. Therefore, many iridium and platinum complexes were unable to fabricate a device with a high doping concentration. On the other hand, in the carbene-based iridium complex compound according to the present invention, the spin-orbit coupling is strong due to the short coupling distance between the ligand and the iridium, and the excitation life time is low. Therefore, a high doping concentration is possible. Referring to FIGS. 8A to 8D, it was confirmed that triplet-triplet disappearance did not occur despite a high doping concentration according to a very low exciton survival time. The result values for the exciton survival time are shown in FIG. 9 and Table 5 below.
그 중 mer-Ir1을 40 중량% 도핑한 소자의 경우 27.5%의 최고 외부양자효율, 20.9 Cd/A의 최고 전류효율 및 18.8 lm/W의 전력 효율을 가질 뿐만 아니라 미국 텔레비전 표준방식 검토위원회에서 발표한 청색 CIE(x,y) 색좌표 기준인 (0.14, 0.08)에 부합하는 (0.149, 0.086)의 색좌표 값을 가질 수 있음을 확인하였다. 그 결과는 아래 표 6 및 표 7에 나타내었다.Among them, the device doped with 40% by weight of mer-Ir1 not only has the highest external quantum efficiency of 27.5%, the highest current efficiency of 20.9 Cd/A, and power efficiency of 18.8 lm/W, but also announced by the US Television Standard Method Review Committee. It was confirmed that it can have a color coordinate value of (0.149, 0.086) that meets (0.14, 0.08), which is a blue CIE(x,y) color coordinate standard. The results are shown in Tables 6 and 7 below.
이를 통해 현재까지 발표된 인광(phosphorescence)물질 또는 OLED 소자보다 미국 텔레비전 표준방식 검토위원회의 청색 CIE(x,y) 색좌표 기준에 부합하고, 청색 OLED 소자 중에서도 가장 높은 외부양자효율을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, TSPO1에서 mer-Ir1로의 정공의 수송 용이성이 소자의 성능 차이에 많은 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.Through this, it was confirmed that it meets the blue CIE(x,y) color coordinate standard of the American Television Standards Review Committee than the phosphorescence material or OLED device announced so far, and has the highest external quantum efficiency among blue OLED devices. . That is, it can be seen that the easiness of transporting holes from TSPO1 to mer-Ir1 greatly affects the performance difference of the device.
하지만 높은 롤오프(roll-off)로 인하여 효율이 급감하는 것을 확인할 수 있다. 이는 수송자(carriers)인 전자(electron)및 홀(hole) 밀도의 불균형에 의한 것이다. However, it can be seen that the efficiency drops sharply due to the high roll-off. This is due to an imbalance in the density of electrons and holes, which are carriers.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 제조예에 따른 소자의 단일 전자 및 홀 디바이스의 J-V 커브를 나타낸 것이다. 도 10a 및 도 10b를 참고하면, 높은 전압에서 40 중량% 도핑된 단일전자는 단일 홀 디바이스에 비해 매우 높은 전류밀도를 볼 수 있다. 이는 전압이 올라감 따라 전자 및 홀 밀도의 분균형이 가속하되어 높은 롤오프현상이 나타날 수 있음을 간적접으로 보여주는 것이다. 즉, 소자 B의 경우 높은 도핑농도에도 불구하고 여전히 도펀트간의 거리가 멀어 홀 전달이 용이하지 못하였으므로 소자 C를 제조하였다.10A and 10B show J-V curves of a single electron and Hall device of an element according to a manufacturing example of the present invention, respectively. Referring to FIGS. 10A and 10B, a single electron doped by 40% by weight at a high voltage can have a very high current density compared to a single Hall device. This indirectly shows that as the voltage increases, the balance of electron and hole density is accelerated, resulting in a high roll-off phenomenon. That is, in the case of device B, despite the high doping concentration, the distance between the dopants was still large, so that the hole transmission was not easy, so the device C was manufactured.
(3) 소자 C의 특성평가(3) Element C characteristic evaluation
도 11a 내지 도 11d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 C의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다. 도 11a 내지 도 11d를 참고하면, 소자 C의 최고 휘도 9522 cd/m2, 최고 외부양자효율 20.3%, 최고전기효율 16.5 cd/A 및 최고전력효율 14.8 lm/W를 확인할 수 있었다. 나아가 낮은 롤오프 현상을 보였다. 11A to 11D show current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic electroluminescent device C according to the manufacturing example of the present invention, respectively. Referring to FIGS. 11A to 11D, the highest luminance 9522 cd/m 2 , the highest external quantum efficiency 20.3%, the highest electrical efficiency 16.5 cd/A, and the highest power efficiency 14.8 lm/W of device C were confirmed. Furthermore, it showed a low roll-off phenomenon.
소자 B와 달리 도 10a 및 도 10b를 참고하면, 40 중량% 도핑된 단일 홀 디바이스에 비해 1:1비율(50 중량%)로 된 단일 홀 디바이스의 전류밀도가 상당히 높아진 것을 확인할 수 있었다. 다른 층의 영향이 있음에도 불구하고 단일 전자 디바이스와 거의 동일한 전류밀도를 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉 1:1 비율로 제조된 발광층은 높은 전압에서도 TSPO1으로의 홀 누설이 적으며 mer-Ir1간의 거리도 좁혀짐으로 인하여 홀 전달이 용이함을 확인할 수 있었다. 즉 소자 B의 높은 롤오프 현상을 TSPO1 및 mer-Ir1을 1:1 비율로 하여 개선하였다. 이는 발광층에서 전자 및 홀 밀도균형에 따른 결과이다. 각 실험값을 아래 표 8에 나타내었다.Unlike device B, referring to FIGS. 10A and 10B, it was confirmed that the current density of the single Hall device having a ratio of 1:1 (50 wt%) was significantly increased compared to the single Hall device doped with 40 wt%. It can be seen that the current density is almost the same as that of a single electronic device despite the influence of other layers. In other words, it was confirmed that the light emitting layer prepared in a 1:1 ratio had less hole leakage to TSPO1 even at a high voltage, and the distance between mer-Ir1 was also narrowed, so that hole transfer was easy. That is, the high roll-off phenomenon of device B was improved by using TSPO1 and mer-Ir1 in a 1:1 ratio. This is a result of the electron and hole density balance in the light emitting layer. Each experimental value is shown in Table 8 below.
위와 같이 이동자의 밀도를 맞추어 롤오프현상을 줄였지만 40 중량% 도핑된 디바이스보다 상대적으로 낮은 효율이 나타났다. 이는 도핑농도에 따른 양자수율 차이에 의한 것이다. 도핑농도에 따른 양자수율을 아래 표 9에 나타내었다.Although the roll-off phenomenon was reduced by matching the density of the mover as above, the efficiency was relatively lower than that of a device doped with 40% by weight. This is due to the difference in quantum yield according to the doping concentration. The quantum yield according to the doping concentration is shown in Table 9 below.
(4) 소자 D의 특성평가(4) Element D characteristic evaluation
도 12a 내지 도 12d는 각각 본 발명의 제조예에 따른 진청색 인광 유기전계발광 소자 D의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율, 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다. 도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 소자 D의 성능으로 최고 휘도 2141 cd/m2, 최고 외부양자효율 13.0%, 최고 전기효율 11.3 cd/A 및 최고 전력효율 7.33 lm/W를 확인하였다. 12A to 12D show current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic electroluminescent device D according to the manufacturing example of the present invention, respectively. 12A to 12D, the highest luminance 2141 cd/m 2 , the highest external quantum efficiency 13.0%, the highest electrical efficiency 11.3 cd/A, and the highest power efficiency 7.33 lm/W were confirmed as the performance of element D.
그 결과는 아래 표 10에 나타내었다. The results are shown in Table 10 below.
(5) 소자 E의 특성평가(5) Evaluation of the characteristics of element E
도 13a 내지 도 13d는 각각 본 발명의 비교예에 따른 진청색 인광 유기전계발광소자 소자 E의 전류밀도-전압, EL 스펙트럼, 전류효율/전력효율 및 외부 양자 효율(EQE(%))을 나타낸 것이다. 도 13a 내지 도 13d를 참고하면, 소자 E의 성능으로 최고 휘도 1682 cd/m2, 최고 외부양자효율 8.1%, 최고 전기효율 6.4 cd/A 및 최고 전력효율 6.6 lm/W를 확인하였다.13A to 13D respectively show the current density-voltage, EL spectrum, current efficiency/power efficiency, and external quantum efficiency (EQE (%)) of the dark blue phosphorescent organic light emitting device device E according to the comparative example of the present invention. 13A to 13D, the highest luminance 1682 cd/m 2 , the highest external quantum efficiency 8.1%, the highest electrical efficiency 6.4 cd/A, and the highest power efficiency 6.6 lm/W were confirmed as the performance of element E.
기존의 카벤 기반의 높은 삼중항 에너지로 인하여 호스트 선택에 한계가 있어 TSPO1와 같이 매우 낮은 HOMO레벨을 가지는 물질을 사용하였다. 즉 포스터 에너지 전이(Forster energy trasfer) 및 홀 전이 자체가 힘들어 매우 낮은 효율을 보였다. Due to the existing carbene-based high triplet energy, there is a limit to host selection, so a material having a very low HOMO level such as TSPO1 was used. That is, the Forster energy trasfer and the Hall transition itself were difficult, and thus showed very low efficiency.
이와 비교하여 본 발명은 이러한 한계를 극복하기 위하여 HTL에서 도펀트로 직적접으로 홀 전이하기 위한 높은 도핑농도 전략을 이용하였다. 이에 따라 기존의 한계를 극복할 수 있었다.In comparison, the present invention uses a high doping concentration strategy to directly transfer holes from HTL to a dopant in order to overcome this limitation. Accordingly, it was possible to overcome the existing limitations.
소자 E의 결과와 비교하면 본 발명에 따른 카벤 기반 이리듐 착화합물의 경우 높은 도핑농도에도 삼중항-삼중항 소멸이 나타나지 않는 것을 확인 할 수 있다. 또한 40 중량% 또는 50 중량% 도핑된 디바이스의 경우 기존에 보고된 디바이스 효율보다 높게 나온 것을 확인할 수 있었다. 즉 높은 도핑농도와 단층구조를 이용하여 높은 효율을 확인할 수 있었다. Comparing with the results of device E, it can be confirmed that the triplet-triplet disappearance of the carbene-based iridium complex compound according to the present invention does not appear even at a high doping concentration. In addition, it was confirmed that the device doped with 40% by weight or 50% by weight came out higher than the previously reported device efficiency. That is, it was possible to confirm high efficiency by using a high doping concentration and a single layer structure.
그 결과는 아래 표 11 및 12에 나타내었다The results are shown in Tables 11 and 12 below.
도 14는 본 발명의 비교예에 따른 소자의 단일 전자 및 홀 디바이스의 J-V 커브를 나타낸 것이다. 단일 전자의 경우 mer-Ir1을 이용한 단일 홀디바이스와 동일한 형태를 보이지만 전류의 요동이 심하여 정확한 측정이 불가능하였다. 이는 Ir(pmb)의 매우 얇은 LUMO 레벨에 의해 EML안에서 TSPO1에서 Ir(pmb)로의 전자 전이가 어려워 나타나는 현상일 수 있다. 그 결과 같은 디바이스 구조 높은 도핑농도에도 불구하고 Ir(pmb)는 mer-Ir1보다 매우 낮은 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 상대적으로 높은 여기자 수명으로 인해 Ir(pmb)만을 이용한 디바이스에서 매우 낮은 디바이스의 성능이 나타났다. 이는 삼중항-삼중항 소멸에 의한 것으로 볼 수 있다. 여기자 수명에 대한 결과를 도 15와 아래 표 13에 나타내었다.14 shows J-V curves of a single electron and Hall device of a device according to a comparative example of the present invention. In the case of a single electron, it shows the same shape as a single hold device using mer-Ir1, but the current fluctuations are severe, so accurate measurement was not possible. This may be a phenomenon that the electron transfer from TSPO1 to Ir(pmb) is difficult in EML due to the very thin LUMO level of Ir(pmb). As a result, it was confirmed that Ir(pmb) showed much lower efficiency than mer-Ir1 despite the high doping concentration of the same device structure. In addition, due to the relatively high exciton lifetime, very low device performance appeared in the device using only Ir(pmb). This can be attributed to the extinction of the triplet-triplet. The results for exciton lifetime are shown in FIG. 15 and Table 13 below.
(6) 평가결과(6) Evaluation result
본 발명의 이리듐 착화합물을 청색 인광용 도펀트로 사용한 소자는 기존의 소자에 비해 상대적으로 높은 휘도, 외부양자효율, 전기효율, 전력효율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the device using the iridium complex of the present invention as a dopant for blue phosphorescence has relatively high luminance, external quantum efficiency, electrical efficiency, and power efficiency compared to conventional devices.
나아가 용액 공정방법에 의하면서도 외부양자효율 10%이상을 가지면서 CIEy가 0.1보다 낮은 소자를 제조할 수 있음을 확인하였다. 현재까지 발표된 용액공정 방법을 이용한 소자 중에서 외부양자효율(EQE(%)) 10%이상을 가지면서 CIEy가 0.1보다 낮은 OLED소자는 보고된 적이 없다. 반면 본 발명에 따른 소자는 외부양자효율 13.0%를 가지면서 CIEy가 0.098로 나타나는 것을 확인하였다. Furthermore, it was confirmed that a device having a CIEy lower than 0.1 while having an external quantum efficiency of 10% or more can be manufactured by the solution process method. Among the devices using the solution process method announced so far, no OLED device having an external quantum efficiency (EQE (%)) of 10% or more and a CIEy lower than 0.1 has been reported. On the other hand, it was confirmed that the device according to the present invention had an external quantum efficiency of 13.0% and a CIEy of 0.098.
용액공정은 용액 형태의 발광 재료를 각각의 노즐을 통해 원하는 곳에만 미세하게 분사할 수 있다. 따라서 진공 챔버에서 유기 재료를 기화시키는 진공 증착 방식 대비 유기 재료의 낭비를 크게 줄일 수 있다. 진공 증착에 대비하여 프린팅 장비의 설비 투자비용도 낮다. 컬러필터 역시 필요하지 않으므로 생산 원가를 크게 낮출 수도 있다. 본 발명의 이리듐 착화합물을 사용한 소자는 용액공정 방법을 이용하면서도 높은 양자효율과 낮은 CIEy를 가지는 소자를 제조할 수 있다는 점에서 우수하다.In the solution process, a light emitting material in the form of a solution can be finely sprayed only to a desired location through each nozzle. Therefore, waste of organic materials can be greatly reduced compared to a vacuum deposition method in which organic materials are vaporized in a vacuum chamber. In contrast to vacuum evaporation, the equipment investment cost of printing equipment is also low. Color filters are also not required, which can significantly reduce production costs. The device using the iridium complex of the present invention is excellent in that a device having high quantum efficiency and low CIEy can be manufactured while using a solution process method.
또한 mer-Ir1의 도핑농도를 올려도 삼중항-삼중항 소멸현상이 일어나지 않으므로 도핑농도를 높여 일반적인 다층구조 소자뿐만 아니라 단층 구조의 소자에서도 휘도 및 효율을 더 상승시킬 수 있다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 유기전계발광소자에서 정공이 이동되는 메카니즘을 도식화하여 나타낸 것이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 구조의 유기전계발광소자에서 정공이 이동되는 메카니즘을 도식화하여 나타낸 것이다. 도 16과 도 17에서 정공의 수송방향을 도식적으로 표현하였고 정공의 밀도를 화살표의 두께로 표현하였다.In addition, even if the doping concentration of mer-Ir1 is increased, the triplet-triplet disappearance does not occur, so the doping concentration can be increased to further increase the brightness and efficiency of not only a general multilayer structure device but also a single layer structure device. FIG. 16 is a schematic view showing a mechanism for moving holes in a multilayer organic light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is The mechanism of this movement is schematically shown. In FIGS. 16 and 17, the transport direction of holes is schematically expressed, and the density of holes is expressed by the thickness of an arrow.
도 16을 참고하면, 다층구조에서 도핑농도를 올리면 mCP와 EML의 계면 사이에서 도펀트로 직접 정공을 수송하는 비율이 늘어날 뿐만 아니라 높은 HOMO 레벨 준위차이에도 불구하고높은 농도로 인한 트랩영역(trap site)이 증가할 것으로 예상할 수 있다. 즉, 도핑 농도를 증가시켜 휘도 및 소자의 효율이 더 상승시킬 수 있음을 확인하였다.Referring to FIG. 16, increasing the doping concentration in the multilayer structure increases the ratio of directly transporting holes to the dopant between the interface of mCP and EML, as well as the trap site due to the high concentration despite the high HOMO level difference. You can expect this to increase. That is, it was confirmed that the luminance and efficiency of the device can be further increased by increasing the doping concentration.
도 17을 참고하면, 단층 구조의 소자에서도 도핑농도를 높여 외부양자효율, 전기효율, 전력효율을 높일 수 있음을 확인할 수 있다. 기존의 카벤기반 이리듐 착화합물을 이용한 진청 디바이스의 경우 이리듐 착화합물의 매우 얇은 LUMO 레벨로인하여 전자의 누설에 초점이 맞춰져 EBL(electron blocking layer)를 반드시 사용하였다. 반면 본 발명의 경우, 전자의 누설이 아닌 홀누설을 제어하여 디바이스 효율을 높일 수 있었다. Referring to FIG. 17, it can be seen that external quantum efficiency, electrical efficiency, and power efficiency can be improved by increasing the doping concentration even in a single-layer device. In the case of the existing carbene-based iridium complex, Jincheong devices focused on electron leakage due to the very thin LUMO level of the iridium complex, so an electron blocking layer (EBL) was always used. On the other hand, in the case of the present invention, it is possible to increase device efficiency by controlling hole leakage, not electron leakage.
또한 기존의 이리듐기반 복합체보다 상대적으로 매우 낮은 여기자 수명을 가져 높은 도핑농도의 디바이스 제작이 가능함을 확인하였다. 호스트로의 홀 누설을 줄이고 mer-Ir1로 직접 정공을 전달함에 따라 나타나는 효과라 볼 수 있다. 나아가 mer-Ir(pmb)기반 소자에서도 도핑농도를 높여 외부양자효율, 전기효율, 전력효율을 높일 수 있음을 확인하였다. In addition, it was confirmed that it is possible to manufacture a device with a high doping concentration with a relatively very low exciton lifetime than the existing iridium-based composite. It can be seen as an effect that occurs by reducing hole leakage to the host and directly transferring holes to mer-Ir1. Furthermore, it was confirmed that even in mer-Ir (pmb)-based devices, external quantum efficiency, electrical efficiency, and power efficiency can be improved by increasing the doping concentration.
즉, 본 발명에 따른 이리듐 착화합물을 사용한 소자는 기존의 도펀트를 사용한 소자보다 상대적으로 밴드 배치가 잘되어 정공 및 전자 수송 및 전이에 유리하고, 용액공정 방법을 이용하여도 높은 양자효율과 낮은 CIEy를 가진 소자를 제조할 수 있고, 단층 구조의 소자에서도 도핑농도를 높여 그 효율을 높일 수 있음을 확인하였다.That is, the device using the iridium complex according to the present invention has a relatively better band arrangement than the device using the conventional dopant, which is advantageous for hole and electron transport and transfer. It was confirmed that an excitation device can be manufactured and its efficiency can be increased by increasing the doping concentration even in a single-layer device.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by a limited embodiment, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be described by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equal scope of the claims.
Claims (8)
<화학식 1>
단, 상기 식에서 R1 및 R2는 각각 수소(H) 또는 중수소(D)이다.
Blue phosphorescent iridium complex represented by the following formula (1):
<Formula 1>
However, in the above formula, R 1 and R 2 are each hydrogen (H) or deuterium (D).
An organic electroluminescent device comprising the iridium (III) complex compound according to claim 1 in a light emitting layer.
상기 유기전계발광소자는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향적으로 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 발광층은 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
The method of claim 3,
The organic electroluminescence device comprises a first electrode and a second electrode formed opposite to the first electrode, and the emission layer is stacked between the first electrode and the second electrode. device.
상기 제 1 전극과 발광층 사이로 정공주입층 및 정공수송층을, 상기 발광층과 제 2 전극 사이로 전자주입층 및 전자수송층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
The method of claim 4,
An organic electroluminescent device, further comprising a hole injection layer and a hole transport layer between the first electrode and the emission layer, and an electron injection layer and an electron transport layer between the emission layer and the second electrode.
상기 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 발광층의 도펀트로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
The method of claim 3,
An organic electroluminescent device comprising the iridium(III) complex compound as a dopant for an emission layer.
상기 이리듐(Ⅲ) 착화합물을 발광층 총량을 기준으로 1 ~ 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
The method of claim 3,
An organic electroluminescent device comprising 1 to 50% by weight of the iridium(III) complex compound based on the total amount of the emission layer.
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