KR20060079625A

KR20060079625A - 적색 인광 발광 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기전기발광 소자

Info

Publication number: KR20060079625A
Application number: KR1020050000069A
Authority: KR
Inventors: 변기남; 이범성; 정상윤; 유한성
Original assignee: 에스케이씨 주식회사
Priority date: 2005-01-03
Filing date: 2005-01-03
Publication date: 2006-07-06
Also published as: KR100699096B1

Abstract

본 발명은 신규한 적색 인광 발광 이리듐 유기착체 및 이를 발광물질로 포함하는 유기 전기발광 소자에 관한 것으로, 주요 리간드로 벤조퀴놀린기 또는 벤조퀴녹살린기를, 보조 리간드로 아세틸아세톤기를 함유하는 본 발명에 따른 이리듐 유기착체는 전기적 안정성 및 발광효율이 우수하며, 고휘도 발광 및 높은 색순도 구현이 가능한 적색 영역의 발광을 나타내므로, 유기 전기발광 소자의 적색 인광 발광물질로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

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

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

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

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

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

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

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

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

39: 전자 차단층

본 발명은 적색 인광 발광특성을 갖는 이리듐 유기착체 및 이를 발광물질로 포함하는 유기 전기발광(electroluminescent, EL) 소자에 관한 것이다.

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

일반적으로, 유기 EL 소자는 투명전극으로 이루어진 양극(anode), 발광영역을 포함하는 유기박막 및 금속전극(cathode)의 순으로 유리기판 위에 형성된다. 이때, 유기박막은 발광층(light emitting layer, EML) 외에 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 또는 전자 주입층(electron injection layer, EIL)을 포함할 수 있으며, 발광층의 발광특성상 전자 차단층(electron blocking layer, EBL) 또는 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)을 추가로 포함할 수 있다.

이러한 구조의 유기 EL 소자에 전기장이 가해지면 양극으로부터 정공이 주입되고 음극으로부터 전자가 주입되며, 주입된 정공과 전자는 각각 정공 수송층과 전 자 수송층을 거쳐 발광층에서 재조합(recombination)하여 발광여기자(exitons)를 형성한다. 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground states)로 전이하면서 빛을 방출하는데, 이때, 발광 상태의 효율과 안정성을 증가시키기 위해 발광 색소(도펀트)를 발광층(호스트)에 도핑하기도 한다.

최근에는, 형광 발광물질 뿐 아니라 인광 발광물질도 유기EL소자의 발광물질로 사용될 수 있음이 알려졌으며(D. F. O'Brien 등, Applied Physics Letters, 74(3), 442-444, 1999; M. A. Baldo 등, Applied Physics letters, 75(1), 4-6, 1999), 이러한 인광 발광은 바닥상태에서 여기상태로 전자가 전이한 후, 계간 전이(intersystem crossing)를 통해 단일항 여기자가 삼중항 여기자로 비발광전이된 다음, 삼중항 여기자가 바닥상태로 전이하면서 발광하는 메카니즘으로 이루어진다. 이때, 삼중항 여기자의 전이 시 직접 바닥상태로 전이할 수 없어(spin forbidden) 전자 스핀의 뒤바뀜(flipping)이 진행된 이후에 바닥상태로 전이되는 과정을 거치기 때문에 형광보다 수명(발광시간)(lifetime)이 길어지는 특성을 갖는다. 즉, 형광 발광의 발광 지속기간(emission duration)은 수 나노초(several nano seconds)에 불과하지만, 인광 발광의 경우는 상대적으로 긴 시간인 수 마이크로초(several micro seconds)에 해당한다.

또한, 양자역학적으로 살펴볼 때, 유기 EL 소자에서 양극에서 주입된 정공과 음극에서 주입된 전자가 재결합하여 발광여기자를 형성할 경우, 단일항과 삼중항의 생성 비율은 1:3으로 EL 소자 내에서 삼중항 발광여기자가 단일항 발광여기자보다 3배 가량 더 생성된다. 따라서, 인광 발광물질을 사용하는 경우 형광 발광물질에 비해 3배 정도 높은 발광효율을 달성할 수 있다는 장점이 있다.

인광 발광이 용이한 분자구조로는 계간전이가 용이한 분자 구조로 원자번호가 큰 금속을 포함하는 금속 착체가 해당되며, 그 중에서도 이리듐 유기착체는 인광 발광효율이 우수한 물질로 주목받고 있다. 그러나, 발광효율, 색순도 및 전기적 안정성 등에 많은 문제점을 갖고 있으며, 특히 청색 및 적색 발광의 경우 발광효율, 색순도 및 전기적 안정성이 우수한 인광 발광재료의 개발이 매우 시급한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기적 안정성 및 발광효율이 우수하며, 고휘도 발광 및 높은 색순도 구현이 가능한 적색 인광 발광물질 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 유기착체를 제공한다:

상기 식에서,

R₁, R₂, R₃,R₆, R₇ 및 R₈은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복시, 아미노, 시아노, 니트로, C₁-C₆ 알킬, C₆-C₁₈아릴, C₁-C₆ 알콕시, 또는 S 또는 N 등과 같은 헤테로 원자를 포함하는 C₄-C₆ 헤테로환이고, R₂ 및 R₃는 서로 융합되어 방향족 환을 형성할 수도 있으며;

R₄ 및 R₅는 각각 독립적으로 수소, C₁-C₆ 알킬, C₁-C ₆ 할로알킬, C₆-C₁₈아릴, C₄-C₁₂ 헤테로환, 알킬 또는 아릴로 치환된 아미노, C₁-C₆ 알콕시, 시아노 또는 니트로이고;

X는 CH 또는 N이다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은, 가교된 이리듐(bridged iridium)을 이용하는 공지된 방법(Mark E. Thomson, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304)에 따라, 각 화합물의 주요 리간드 화합물과 염화이리듐 수화물(IrCl₃ㆍxH₂O)을 용매 존재 하에 반응시킨 후, 반응 생성물을 과량의 보조 리간드 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 이리듐 유기착체는, 상기 화학식 1에 나타낸 바와 같이, 2개의 주요 리간드(main ligand)로서 벤조퀴놀린 또는 벤조퀴녹살린이 도입되고, 보조 리간드(auxiliary ligand)로서 아세틸아세톤이 도입된 구조를 가짐으로써 전기적 안정성이 우수할뿐만 아니라 발광효율, 발광휘도, 및 색순도가 기존의 이리듐 착화합물에 비해 매우 높다.

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

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

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

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

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

본 발명에 따른 유기전기발광소자에서 투명전극(양극)(11, 21, 31) 및 금속 전극(음극)(17, 27, 37)은 통상적인 전극재료, 예를 들면, 투명전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 또는 SnO₂로, 금속전극은 Li, Mg, Ca, Ag, Al 및 In 등의 금속 또는 이들의 합금으로 각각 형성될 수 있으며, 금속전극의 경우 단층 또는 2층 이상의 다층 구조를 가질 수 있다.

또한, 발광층(14, 24, 34)은 본 발명의 화학식 1의 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 화합물을 발광물질로서 포함하는 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 화학식 1의 화합물은 발광물질로서 발광층에 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 포함될 수 있으며, 기타 화합물, 예를 들면 하기 화학식 3의 4,4-다이카바졸 비스페닐(CBP) 등과 혼합되어 사용될 수 있다.

정공 수송층(13, 23, 33)은 통상적인 정공 수송 물질, 예를 들면 하기 화학식 4의 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(이하 α-NPD로 약칭함), 하기 화학식 5의 N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(이하, TPD로 약칭함), 폴리-(N-비닐카바졸)(이하 PVCz로 약칭함) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다.

정공 차단층(28, 38)은 5.5 내지 7.0 범위의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 값을 갖고 정공 수송능력은 현저히 떨어지면서 전자 수송능력이 우수한 물질, 예를 들면 하기 화학식 6의 바쏘쿠프로인(Bathocuproine, BCP), 하기 화학식 7의 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(이하, TAZ로 약칭함), 및 하기 화학식 8의 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리나토)-알루미늄 바이페녹시드(이하 BAlq로 약칭함) 등을 사용할 수 있으며; 전자 차단층(39)으로는 일반적으로 LUMO 값이 큰, 하기 화학식 9의 Ir(ppz)₃ 등을 사용하는 것이 적합하다.

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

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

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

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

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

제조예 1: 화학식 1a의 화합물의 제조

화학식 1a의 주요 리간드 화합물을 에톡시에탄올과 물이 3:1 비율로 혼합된 용매 하에 염화이리듐 수화물(IrCl₃ㆍxH₂O, 알드리치사)과 140 ℃에서 24시간 동안 교반환류시켜 얻어진 화합물(bridged Ir complex)을, 보조 리간드 화합물 및 CF₃SO₃Ag과 고르게 혼합한 후 용매 없이 150 ℃에서 12시간 동안 가열 교반하여 화학식 1a의 화합물을 얻었다.

제조예 2 내지 13: 화학식 1b 내지 1m의 화합물의 제조

각 목적 화합물의 주요 리간드 및 보조 리간드에 해당하는 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 유사한 공정을 수행하여 화학식 1b 내지 1m의 화합물을 각각 수득하였다.

유기 전기발광 소자의 제작

실시예 1:

150 nm 두께의 ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리(아사히글래스 (주), 시트 저항 8 Ω/cm²)를, 물을 베이스로 한 세제, 초순수, 아이소프로필알콜 및 메탄올로 순차적으로 초음파 세척하여 투명전극(41)을 제작하였다.

이 투명전극 위에 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 증착하여 20 nm의 정공 주입층을 형성한 후, 그 위에 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(α-NPD)을 증착하여 20 nm의 정공 수송층을 형성하였다. 이어서, 4,4-다이카바졸 비스페닐(CBP) 및 제조예 1에서 제조한 화학식 1a의 화합물을 10:1의 중량비로 사용하여 1 nm/초의 속도로 정공 수송층 위에 공증착시켜 30 nm의 두께의 발광층(44)을 형성하였다. 그런 다음, 그 위에 바쏘쿠프로인(BCP)을 0.1 nm/초의 속도로 진공 증착시켜 10 nm 두께의 정공 차단층(48)을 형성한 후, 그 위에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 (Alq₃)을 진공 증착시켜 40 nm 두께의 전자 수송층(45)을 형성하고, LiF를 증착시켜 1 nm 두께의 전자 주입층(46)을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 주입층(46) 위에 Al을 진공 증착시켜 150 nm 두께의 음극을 형성함으로써 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조한 유기 EL 소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(Photo research)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압(turn-on voltage)은 3 V이었고, 초기 구동전압 3 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.1 cd/m² 및 13.0 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8.5 V에서는 1034 cd/m²의 휘도 및 12.1 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.65, 0.35]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15.5 V에서 25,432 cd/m²이었다.

실시예 2:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 2에서 제조한 화학식 1b의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.5 V이었고, 초기 구동전압 3.5 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.05 cd/m² 및 12.5 cd/A 임을 확인하였다. 또한, 구동전압 9 V에서는 1153 cd/m²의 휘도 및 10.9 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.64, 0.36]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 16 V에서 30,820 cd/m²이었다.

실시예 3:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 3에서 제조한 화학식 1c의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.0 V이었고, 초기 구동전압 3.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.2 cd/m² 및 13.8 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8 V에서는 1087 cd/m²의 휘도 및 12.9 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.65, 0.35]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 29,863 cd/m²이었다.

실시예 4:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 4에서 제조한 화학식 1d의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.5 V이었고, 초기 구동전압 3.5 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.0 cd/m² 및 14.0 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8.5 V에서는 1012 cd/m²의 휘도 및 12.8 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.64, 0.36]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 32,439 cd/m²이었다.

실시예 5:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 5에서 제조한 화학식 1e의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.0 V이었고, 초기 구동전압 3.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.1 cd/m² 및 15.0 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 9.5 V에서는 1384 cd/m²의 휘도 및 14.2 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.63, 0.37]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15.5 V에서 42,901 cd/m²이었다.

실시예 6:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 6에서 제조한 화학식 1f의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.0 V이었고, 초기 구동전압 3.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.15 cd/m² 및 13.0 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 9.5 V에서는 1198 cd/m²의 휘도 및 11.9 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.64, 0.36]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 16 V에서 29,838 cd/m²이었다.

실시예 7:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 7에서 제조한 화학식 1g의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.5 V이었고, 초기 구동전압 3.5 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.2 cd/m² 및 12.8 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 9 V에서는 1204 cd/m²의 휘도 및 12.0 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.65, 0.35]의 적색에 해당하는 빛을 발 광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 28,776 cd/m²이었다.

실시예 8:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 8에서 제조한 화학식 1h의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.5 V이었고, 초기 구동전압 3.5 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.15 cd/m² 및 15.3 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 9.5 V에서는 1323 cd/m²의 휘도 및 14.0 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.63, 0.37]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15.5 V에서 43,829 cd/m²이었다.

실시예 9:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 9에서 제조한 화학식 1i의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 4.0 V이었고, 초기 구동전압 4.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.05 cd/m² 및 13.4 cd/A 임을 확인하였다. 또한, 구동전압 10 V에서는 1044 cd/m²의 휘도 및 12.2 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.64, 0.36]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 16 V에서 38,212 cd/m²이었다.

실시예 10:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 10에서 제조한 화학식 1j의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.0 V이었고, 초기 구동전압 3.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.1 cd/m² 및 13.7 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8 V에서는 1098 cd/m²의 휘도 및 12.7 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.65, 0.35]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 27,468 cd/m²이었다.

실시예 11:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 11에서 제조한 화학식 1k의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 3.0 V이었고, 초기 구동전압 3.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.1 cd/m² 및 13.9 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8 V에서는 1243 cd/m²의 휘도 및 12.9 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.65, 0.35]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 27,311 cd/m²이었다.

실시예 12:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 12에서 제조한 화학식 1ℓ의 화합물을 CBP 사용량의 8 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 4.0 V이었고, 초기 구동전압 4.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.0 cd/m² 및 15.3 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8.5 V에서는 1184 cd/m²의 휘도 및 14.0 cd/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.62, 0.38]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 50,321 cd/m²이었다.

실시예 13:

발광층에 포함되는 발광물질로서 화학식 1a의 화합물 대신 제조예 13에서 제조한 화학식 1m의 화합물을 CBP 사용량의 10 중량％ 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방법으로 도 4에 나타낸 바와 같은 유기 EL 소자를 제조하였다.

제조된 소자의 전기발광(EL) 특성을 측정한 결과, 초기 구동전압은 4.0 V이었고, 초기 구동전압 4.0 V에서 휘도 및 발광 효율이 각각 1.1 cd/m² 및 15.6 cd/A임을 확인하였다. 또한, 구동전압 8 V에서는 1290 cd/m²의 휘도 및 14.2 d/A의 발광효율을 나타내었고, 이때 색좌표 x, y=[0.62, 0.38]의 적색에 해당하는 빛을 발광하였으며, 소자의 최대휘도는 구동전압 15 V에서 53,123 cd/m²이었다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이리듐 유기착체는 전기적 안정성 및 발광효율(10 cd/A 이상)이 우수하며, 고휘도 발광(20,000 내지 50,000 cd/㎡ 이상) 및 우수한 색순도 구현이 가능한 적색 영역의 발광을 나타내므로, 유기전기발광소자의 발광물질로 유용하게 활용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 유기착체:

화학식 1

상기 식에서,

R₁, R₂, R₃,R₆, R₇ 및 R₈은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복시, 아미노, 시아노, 니트로, C₁-C₆ 알킬, C₆-C₁₈아릴, C₁-C₆ 알콕시, 또는 S 또는 N 등과 같은 헤테로 원자를 포함하는 C₄-C₆ 헤테로환이고, R₂ 및 R₃는 서로 융합되어 방향족 환을 형성할 수도 있으며;

R₄ 및 R₅는 각각 독립적으로 수소, C₁-C₆ 알킬, C₁-C ₆ 할로알킬, C₆-C₁₈아릴, C₄-C₁₂ 헤테로환, 알킬 또는 아릴로 치환된 아미노, C₁-C₆ 알콕시, 시아노 또는 니트로이고;

X는 CH 또는 N이다.
제 1 항에 있어서,

하기 화학식 1a 내지 1m의 화합물 중에서 선택됨을 특징으로 하는 이리듐 유기착체.

화학식 1a

화학식 1b

화학식 1c

화학식 1d

화학식 1e

화학식 1f

화학식 1g

화학식 1h

화학식 1i

화학식 1j

화학식 1k

화학식 1l

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

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

투명전극(양극), 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 금속전극(음극)이 순차적으로 적층된 다층의 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
제 4 항에 있어서,

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