KR20180100271A - 유기금속 착체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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유이 야마다
히로미 노와타리
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 인광을 발광할 수 있는 신규한 물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발광 효율이 높은 신규한 물질에 관한 것이다. 4-아릴피리미딘 유도체가 리간드이고, 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체가 제공된다. 구체적으로, 하기 화학식 G1으로 표현되는 구조를 갖는 유기금속 착체가 제공된다:
<화학식 G1>
Figure pat00186

(상기 화학식에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타냄).

Description

유기금속 착체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치{ORGANOMETALLIC COMPLEX, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 유기금속 착체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환시킬 수 있는 유기금속 착체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 각각 유기금속 착체를 사용하는 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 발광 물질로서 발광 유기 화합물 또는 무기 화합물을 사용하는 발광 소자는 활발히 개발되어 왔다. 특히, EL(전자발광) 소자로 불리우는 발광 소자는 전극 사이에 발광 물질을 함유하는 발광층이 제공되는 단순한 구조를 가지며 그리고 더 얇고 그리고 더 경량화가 가능하며, 입력 시그날에 대한 반응이 가능하며, 직류 저전압 구동이 가능한 것 등의 특성으로 인하여 차세대 평판 디스플레이 소자로서 주목받아 왔다. 또한, 그러한 발광 소자를 사용하는 디스플레이는 콘트라스트 및 화질이 우수하며, 시야각이 넓은 특징을 갖는다. 추가로, 그러한 발광 소자는 면 광원이므로, 액정 디스플레이의 백라이트 및 조명 장치 등의 광원으로서 적용되는 것이 고려된다.
발광 물질이 발광성을 갖는 유기 화합물인 경우, 발광 소자의 발광 메카니즘은 캐리어 주입형이다. 구체적으로, 전극 사이에 발광층이 삽입되어 있는 전극에 전압을 인가함으로써, 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 재결합되어 발광 물질이 여기 상태가 되며, 물질의 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때 발광된다. 여기 상태의 유형에는 2가지가 있는데, 일중항 여기 상태(S*) 및 삼중항 여기 상태(T*)가 가능하다. 또한, 발광 소자에서 그의 통계적 생성 비율은 S*:T*=1:3인 것으로 간주된다.
일반적으로, 발광 유기 화합물의 기저 상태는 일중항 상태이다. 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광은 동일한 다중도 사이에서 전자 전이가 발생하는 형광으로서 지칭된다. 반대로, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광은 상이한 다중도 사이에서 전자 전이가 발생하는 인광으로 지칭된다. 여기서, 형광을 발광하는 화합물(이하, 형광 화합물로 지칭함)에서, 일반적으로 인광은 실온에서 관찰되지 않으며, 형광만이 관찰된다. 따라서, 형광 화합물을 사용하는 발광 소자에서 내부 양자 효율(주입되는 캐리어에 대한 발생되는 광자의 비율)의 이론 한계치는 S*:T*=1:3에 기초하여 25%인 것으로 가정한다.
반대로, 인광 화합물의 사용은 내부 양자 효율이 100%까지 증가가 이론상 가능하다. 환언하면, 형광 화합물에 비하여 4 배의 발광 효율이 가능하다. 이러한 이유로, 고 효율 발광 소자를 실현하기 위하여, 인광 화합물을 사용하는 발광 소자의 개발이 최근 활발히 이루어져 왔다. 인광 화합물로서, 이리듐 등을 중심 금속으로서 갖는 유기금속 착체는 인광 양자 수율이 높아서 특히 주목받고 있으며, 예를 들면 이리듐을 중심 금속으로서 갖는 유기금속 착체는 특허 문헌 1에서 인광 물질로 개시되어 있다.
고 효율의 발광 소자 사용의 잇점은 예를 들면 발광 소자를 사용하는 전자 장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있다는 점이다. 에너지 문제가 최근 논의되어 왔으며, 소비 전력은 소비자의 구매 동향을 좌우하는 주요 요인이 되고 있으므로 소비 전력은 매우 중요한 요소가 된다.
참고 문헌
특허 문헌
[특허 문헌 1] PCT 국제 공보 번호 WO 00/70655
본 발명의 하나의 실시양태의 목적은 인광을 발광할 수 있는 신규한 물질을 제공하는 것이다. 또다른 목적은 발광 효율이 높은 신규한 물질을 제공하는 것이다. 또다른 목적은 신규한 물질을 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공하는 것이다.
또다른 목적은 발광 효율이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공하는 것이다. 또다른 목적은 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공하는 것이다. 또다른 목적은 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태는 4-아릴피리미딘 유도체가 리간드이고, 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 또한, 본 발명의 하나의 실시형태는 6-위치에서 치환기를 갖는 4-아릴피리미딘 유도체(일부의 경우에서 치환기의 유형에 따라 4-위치에서 치환기를 갖는 6-아릴피리미딘 유도체로 명명될 수 있음)가 리간드이고, 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 추가로, 본 발명의 하나의 실시형태는 6-위치에서 알킬 기 또는 아릴 기를 갖는 4-아릴피리미딘 유도체(일부 경우에서, 치환기의 유형에 따라 4-위치에서 알킬 기 또는 아릴 기를 갖는 6-아릴피리미딘 유도체로 명명될 수 있음)가 리간드이고, 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 특히, 4-아릴피리미딘 유도체는 바람직하게는 4,6-디페닐피리미딘 유도체이다
본 발명의 특정한 실시형태는 하기 화학식 G1으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다:
<화학식 G1>
Figure pat00001
상기 화학식에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G2로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다:
<화학식 G2>
Figure pat00002
상기 화학식에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기 중 어느 하나를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G3으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다:
<화학식 G3>
Figure pat00003
상기 화학식에서, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기 중 어느 하나를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G4로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G4>
Figure pat00004
상기 화학식에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. 또한, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G5로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G5>
Figure pat00005
상기 화학식에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기, 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기 중 어느 하나를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G6으로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G6>
상기 화학식에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기. 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기 중 어느 하나를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G7로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G7>
Figure pat00007
상기 화학식에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G8로 나타낸 유기금속 착체이다.
<화학식 G8>
Figure pat00008
상기 화학식에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G9로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G9>
Figure pat00009
상기 화학식에서, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
화학식 G4 내지 G6으로 나타낸 유기금속 착체에서, 1가 음이온 리간드는 바람직하게는 임의의 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 카르복실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 페놀성 히드록실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드 및, 2개의 리간드 원소가 모두 질소인 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드이다. 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드가 특히 바람직하다.
1가 음이온 리간드는 바람직하게는 임의의 하기 화학식 L1 내지 L7로 나타낸 리간드이다:
<화학식 L1>
Figure pat00010
<화학식 L2>
Figure pat00011
<화학식 L3>
Figure pat00012
<화학식 L4>
Figure pat00013
<화학식 L5>
Figure pat00014
<화학식 L6>
Figure pat00015
<화학식 L7>
Figure pat00016
상기 화학식에서, R71 내지 R109는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 할로겐 기, 비닐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기 및 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기를 나타낸다. 또한, A1 내지 A3은 각각 임의의 질소, 수소에 결합되는 sp2 혼성 탄소 및 치환기 R에 결합되는 sp2 탄소를 나타낸다. 치환기 R은 임의의 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬 기 및 페닐 기를 나타낸다.
본 발명의 또다른 실시형태는 한쌍의 전극 사이에서 상기 기재한 임의의 유기금속 착체를 포함하는 발광 소자이다. 특히, 상기 기재된 임의의 유기금속 착체를 발광층에 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발광 소자를 각각 사용한 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치는 또한 본 발명의 카테고리에 속한다. 본 명세서에서 발광 장치는 화상 디스플레이 장치 및 광원을 포함하는 점에 유의한다. 또한, 발광 장치에는 그의 카테고리에서 연성 인쇄 회로(FPC), 테이프 자동 접합(TAB) 테이프 또는 테이프 캐리어 패키지(TCP) 등의 커넥터가 패널에 연결되어 있는 모듈, TAB 테이프 또는 TCP의 선단의 위에 인쇄 배선판이 제공되는 모듈 및, 집적 회로(IC)가 칩 온(chip on) 글라스(COG) 방법에 의하여 발광 소자의 위에 직접 장착되는 모듈 모두 포함된다.
본 발명의 하나의 실시형태에 의하여, 인광을 발광할 수 있는 신규한 물질이 제공될 수 있다. 또한 발광 효율이 높은 신규한 물질을 제공할 수 있다. 또한, 신규한 물질을 사용하는 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
대안으로, 발광 효율이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공할 수 있다. 대안으로, 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공할 수 있다. 추가로 대안으로, 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 수동 매트릭스 발광 장치를 도시한다.
도 3은 수동 매트릭스 발광 장치를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 능동 매트릭스 발광 장치를 도시한다.
도 5a 내지 도 5e는 전자 장치를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 조명 장치를 도시한다.
도 7은 조명 장치를 도시한다.
도 8은 구조식 100으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 9는 구조식 100으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 구조식 140으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 11은 구조식 140으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 12는 구조식 152로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 13은 구조식 152로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 14는 실시예의 발광 소자를 도시한다.
도 15는 발광 소자 1의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 16은 발광 소자 1의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 17은 발광 소자 1의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 18은 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 19는 발광 소자 1의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 20은 발광 소자 2의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 21은 발광 소자 2의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 22는 발광 소자 2의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 23은 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 24는 발광 소자 2의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 25는 발광 소자 2의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 26은 발광 소자 3의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 27은 발광 소자 3의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 28은 발광 소자 3의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 29는 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 30은 발광 소자 3의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 31은 발광 소자 3의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 32는 구조식 190으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 33은 구조식 190으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 34는 발광 소자 4의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 35는 발광 소자 4의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 36은 발광 소자 4의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 37은 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 38은 실시예의 발광 소자를 도시한다.
도 39는 발광 소자 5의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 40은 발광 소자 5의 휘도 대 전력 효율 특성을 도시한다.
도 41은 발광 소자 5의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 42는 발광 소자 5의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 43은 발광 소자 5의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 44는 발광 소자 5의 휘도에 대한 가속 시험의 결과를 도시한다.
도 45는 구조식 101로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 46은 구조식 101로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 47은 구조식 114로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 48은 구조식 114로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 49는 구조식 115로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 50은 구조식 115로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 51은 구조식 119로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 52는 구조식 119로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 53은 구조식 123으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 54는 구조식 123으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 55는 구조식 134로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 56은 구조식 134로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 57은 구조식 178로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 58은 구조식 178으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 59는 구조식 194로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 60은 구조식 194로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 61은 구조식 195로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 62는 구조식 195로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 63은 구조식 196으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 64는 구조식 196으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 65는 구조식 199로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 66은 구조식 199로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 67은 구조식 200으로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 68은 구조식 200으로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 69는 구조식 201로 나타낸 유기금속 착체의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 70은 구조식 201로 나타낸 유기금속 착체의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 71은 발광 소자 6의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 72는 발광 소자 6의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 73은 발광 소자 6의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 74는 발광 소자 6의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 75는 발광 소자 6의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 76은 발광 소자 7의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 77은 발광 소자 7의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 78은 발광 소자 7의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 79는 발광 소자 7의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 80은 발광 소자 7의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 81은 발광 소자 8의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 82는 발광 소자 8의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 83은 발광 소자 8의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 84는 발광 소자 8의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 85는 발광 소자 8의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 86은 발광 소자 8의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 87은 발광 소자 9의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 88은 발광 소자 9의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 89는 발광 소자 9의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 90은 발광 소자 9의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 91은 발광 소자 9의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 92는 발광 소자 10의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 93은 발광 소자 10의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 94는 발광 소자 10의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 95는 발광 소자 10의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 96은 발광 소자 10의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 97은 발광 소자 10의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 98은 발광 소자 11의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 99는 발광 소자 11의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 100은 발광 소자 11의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 101은 발광 소자 11의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 102는 발광 소자 11의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 103은 발광 소자 11의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 104는 발광 소자 12의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 105는 발광 소자 12의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 106은 발광 소자 12의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 107은 발광 소자 12의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 108은 발광 소자 12의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 109는 발광 소자 13의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 110은 발광 소자 13의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 111은 발광 소자 13의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 112는 발광 소자 13의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 113은 발광 소자 13의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 114는 발광 소자 13의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도 115는 발광 소자 14의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다.
도 116은 발광 소자 14의 전압 대 휘도 특성을 도시한다.
도 117은 발광 소자 14의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다.
도 118은 발광 소자 14의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 119는 발광 소자 14의 신뢰성 시험에 의하여 얻은 결과를 도시한다.
도면을 참조하여 실시형태를 구체적으로 설명할 것이다. 본 발명은 하기 제시된 설명으로 한정되지 않는 점에 유의하며, 다양한 수정예 및 변경예가 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 하기의 실시형태에서의 기재에 한정되는 것으로 간주하여서는 안된다. 또한, 하기 기재된 구조에서 동일한 부분 또는 유사한 기능을 갖는 부분은 여러 도면에서 동일한 부호로 나타내며, 그러한 부분의 기재는 반복하지 않는다.
실시형태 1
실시형태 1에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 설명한다.
본 발명의 하나의 실시형태는 4-아릴피리미딘 유도체가 리간드이고 그리고 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 또한, 본 발명의 하나의 실시형태는 6-위치에서 치환기를 갖는 4-아릴피리미딘 유도체(일부 경우에서, 치환기의 유형에 따라 4-위치에서 치환기를 갖는 6-아릴피리미딘 유도체로 명명할 수 있음)는 리간드이고 그리고 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 추가로, 본 발명의 하나의 실시형태는 6-위치에서 알킬 기 또는 아릴 기를 갖는 4-아릴피리미딘 유도체(일부 경우에서, 치환기의 유형에 따라 4-위치에서 알킬 기 또는 아릴 기를 갖는 6-아릴피리미딘 유도체를 명명할 수 있음)가 리간드이고 그리고 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 특히, 4-아릴피리미딘 유도체는 바람직하게는 4,6-디페닐피리미딘 유도체이다.
본 발명의 특정한 실시형태는 하기 화학식 G1으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다:
<화학식 G1>
Figure pat00017
상기 화학식 G1에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
여기서, Ar1의 구체적인 예로는 페닐렌 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환된 페닐렌 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알콕시 기로 치환된 페닐렌 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬티오 기로 치환된 페닐렌 기, 각각 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 아릴 기로 치환된 페닐렌 기, 1종 이상의 할로겐 기로 치환된 페닐렌 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 할로알킬 기로 치환된 페닐렌 기, 치환 또는 비치환 비페닐-디일 기 및 치환 또는 비치환 나프탈렌-디일 기를 들 수 있다.
R1 내지 R3에서 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기의 구체적인 예로는 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, sec-부틸 기, 이소부틸 기, tert-부틸 기 등을 들 수 있다. 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기의 구체적인 예로는 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알콕시 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬티오 기로 치환된 페닐 기, 각각 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 아릴 기로 치환된 페닐 기, 1종 이상의 할로겐 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 할로알킬 기로 치환된 페닐 기, 나프탈렌-일 기 등을 들 수 있다.
또한, R1에서 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기는 바람직하게는 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기는 입체 장애로 인하여 분자 사이에서의 상호작용을 억제한다. 그러므로, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 합성 반응에서의 부반응이 억제되며, 수율이 증가된다.
이를 고려하면, R1에서 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기는 더욱 바람직하게는 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, sec-부틸 기, 이소부틸 기 또는 tert-부틸 기이다.
더 용이한 합성을 위하여 치환 또는 비치환 페닐렌 기는 상기 Ar1에 사용되는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G2로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다:
<화학식 G2>
Figure pat00018
상기 화학식 G2에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
여기서, R1 내지 R3의 구체적인 예로는 화학식 G1에서의 것과 동일한 예를 들 수 있다. R4 내지 R7의 구체적인 예로는 각각 수소, 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, sec-부틸 기, 이소부틸 기, tert-부틸 기, 메톡시 기, 에톡시 기, 프로폭시 기, 이소프로폭시 기, 부톡시 기, sec-부톡시 기, 이소부톡시 기, tert-부톡시 기, 메틸술피닐 기, 에틸술피닐 기, 프로필술피닐 기, 이소프로필술피닐 기, 부틸술피닐 기, 이소부틸술피닐 기, sec-부틸술피닐 기, tert-부틸술피닐 기, 플루오로 기, 플루오로메틸 기, 디플루오로메틸 기, 트리플루오로메틸 기, 클로로메틸 기, 디클로로메틸 기, 트리클로로메틸 기, 브로모메틸 기, 2,2,2-트리플루오로에틸 기, 3,3,3-트리플루오로프로필 기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 기, 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알콕시 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬티오 기로 치환된 페닐 기, 각각 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 아릴 기로 치환된 페닐 기, 1종 이상의 할로겐 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 할로알킬 기로 치환된 페닐 기, 치환 또는 비치환 나프탈렌-일 기 등을 들 수 있다.
본 발명의 또다른 실시형태는 바람직하게는 4,6-디페닐피리미딘 유도체가 리간드이고 그리고 이리듐이 중심 금속인 유기금속 착체이다. 구체적으로, 본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G3으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체이다. 화학식 G3으로 나타낸 구조에서와 같이, 피리미딘 골격의 6-위치는 바람직하게는 유기금속 착체의 더 높은 수율을 위하여 페닐 기(즉, 상기 R1은 바람직하게는 치환 또는 비치환 페닐 기임)를 포함한다. 또한, 유기금속 착체를 발광 소자에 적용할 경우에서의 매우 높은 발광 효율에 바람직하다:
<화학식 G3>
Figure pat00019
상기 화학식 G3에서, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
여기서, R2 내지 R7의 구체적인 예로는 화학식 G1 및 화학식 G2에서의 것과 같은 동일한 예를 들 수 있다. R8 내지 R12의 구체적인 예로는 각각 수소, 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, sec-부틸 기, 이소부틸 기, tert-부틸 기, 메톡시 기, 에톡시 기, 프로폭시 기, 이소프로폭시 기, 부톡시 기, sec-부톡시 기, 이소부톡시 기, tert-부톡시 기, 메틸술피닐 기, 에틸술피닐 기, 프로필술피닐 기, 이소프로필술피닐 기, 부틸술피닐 기, 이소부틸술피닐 기, sec-부틸술피닐 기, tert-부틸술피닐 기, 플루오로 기, 플루오로메틸 기, 디플루오로메틸 기, 트리플루오로메틸 기, 클로로메틸 기, 디클로로메틸 기, 트리클로로메틸 기, 브로모메틸 기, 2,2,2-트리플루오로에틸 기, 3,3,3-트리플루오로프로필 기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 기, 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알콕시 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬티오 기로 치환된 페닐 기, 각각 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 아릴 기로 치환된 페닐 기, 1종 이상의 할로겐 기로 치환된 페닐 기, 각각 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 할로알킬 기로 치환된 페닐 기, 치환 또는 비치환 나프탈렌-일 기 등을 들 수 있다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G4로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G4>
Figure pat00020
상기 화학식 G4에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. 또한, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다. Ar1 및 R1 내지 R3의 구체적인 예는 화학식 G1에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
더 용이한 합성을 위하여 페닐렌 기는 Ar1에 사용되는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G5으로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G5>
Figure pat00021
상기 화학식 G5에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다. R1 내지 R7의 구체적인 예는 화학식 G2에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G6로 나타낸 유기금속 착체이다. 화학식 G6으로 나타낸 구조에서와 같이, 유기금속 착체의 더 높은 수율을 위하여 피리미딘 골격의 6-위치에서는 바람직하게는 페닐 기를 포함한다:
<화학식 G6>
Figure pat00022
상기 화학식 G6에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다. R2 내지 R12의 구체적인 예는 화학식 G3에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G7으로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G7>
Figure pat00023
상기 화학식 G7에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다. Ar1 및 R1 내지 R3의 구체적인 예는 화학식 G1에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
더 용이한 합성을 위하여 페닐렌 기는 Ar1에 사용되는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G8로 나타낸 유기금속 착체이다:
<화학식 G8>
Figure pat00024
상기 화학식 G8에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R7은 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다. R1 내지 R7의 구체적인 예는 화학식 G2에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
본 발명의 또다른 실시형태는 하기 화학식 G9로 나타낸 유기금속 착체이다. 화학식 G9로 나타낸 구조에서와 같이, 유기금속 착체의 더 높은 수율을 위하여 피리미딘 골격의 6-위치에서는 페닐 기를 포함하는 것이 바람직하다:
<화학식 G9>
Figure pat00025
상기 화학식 G9에서, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, R4 내지 R12는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다. R2 내지 R12의 구체적인 예로는 화학식 G3에서의 것과 동일한 예를 포함한다는 점에 유의한다.
화학식 G4 내지 G6으로 나타낸 유기금속 착체에서, 1가 음이온 리간드는 바람직하게는 임의의 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 카르복실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 페놀성 히드록실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드 및, 2개의 리간드 원소가 모두 질소인 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드이다. 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드가 특히 바람직하다. 유기금속 착체의 유기 용매중의 더 높은 용해도 및 더 용이한 정제를 위하여 베타-디케톤 구조가 포함되는 것이 바람직하다. 발광 효율이 높은 유기금속 착체를 실현하기 위하여 베타-디케톤 구조가 포함되는 것이 바람직하다. 베타-디케톤 구조를 포함하는 것은 더 높은 승화 성질 및 우수한 증발성 등의 잇점을 갖는다.
화학식 G4 내지 G6으로 나타낸 유기금속 착체에서, 1가 음이온 리간드는 임의의 하기 화학식 L1 내지 L7로 나타낸 리간드가 바람직하다:
<화학식 L1>
Figure pat00026
<화학식 L2>
Figure pat00027
<화학식 L3>
Figure pat00028
<화학식 L4>
Figure pat00029
<화학식 L5>
Figure pat00030
<화학식 L6>
Figure pat00031
<화학식 L7>
Figure pat00032
상기 화학식 L1 내지 L7에서, R71 내지 R109는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 할로겐 기, 비닐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기 및 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기를 나타낸다. 또한, A1 내지 A3은 각각 임의의 질소, 수소에 결합되는 sp2 혼성 탄소 및 치환기 R에 결합되는 sp2 탄소를 나타낸다. 치환기 R은 임의의 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬 기 및 페닐 기를 나타낸다.
화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체의 합성 방법
하기 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체의 합성 방법의 예를 설명한다. 하기 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체는 하기 예시한 바와 같이 단순한 임의의 합성 반응식 (a), (a') 및 (a")에 의하여 합성될 수 있다:
<화학식 G0>
Figure pat00033
상기 화학식 G0에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
예를 들면, 하기 합성 반응식 (a)에 예시한 바와 같이, 아릴보론산(A1)을 할로겐화 피리미딘 화합물(A2)로 커플링시켜 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체를 얻는다:
<합성 반응식 (a)>
Figure pat00034
상기 합성 반응식 (a)에서, X는 할로겐을 나타내며, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
대안으로, 하기 합성 반응식 (a')에서 예시한 바와 같이, (A1')로 예시된 아릴리튬 화합물 또는 그리나드 시약을 피리미딘 화합물(A2')과 반응시켜 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체를 얻는다:
<합성 반응식 (a')>
Figure pat00035
상기 합성 반응식 (a')에서, X는 할로겐을 나타내며, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
추가로 대안으로, 하기 합성 반응식 (a")에서 예시한 바와 같이, 아릴의 1,3-디케톤(A1")을 아미딘(A2")과 반응시켜 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체를 얻는다:
<합성 반응식 (a")>
Figure pat00036
화학식 G0에서 R3이 수소인 경우 비-특허 문헌[H. Bredereck, R. Gompper, G Morlock, "Chemische Berichte," 90, 942 (1957)]에 제시된 바와 같이, 산 촉매의 존재하에서 아릴의 1,3-디케톤(A1")을 포름아미드와 함께 가열하여 반응시켜 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체를 얻는다는 점에 유의한다.
합성 반응식 (a")에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
상기 기재한 화합물 (A1), (A2), (A1'), (A2'), (A1") 및 (A2")는 다양한 유형의 화합물로서 시판되고 있거나 또는 그의 합성이 가능하므로, 다양한 4-아릴피리미딘 유도체를 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체로서 합성할 수 있다. 그래서, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체는 리간드 변형이 풍부한 것이 특징이 된다.
각각 화학식 G4 및 G7로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 합성 방법
그 다음, 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체의 오르토-금속화에 의하여 형성된 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 특정한 바람직한 예인 하기 화학식 G4 및 G7로 나타낸 유기금속 착체의 합성 방법을 설명한다:
<화학식 G4>
Figure pat00037
<화학식 G7>
Figure pat00038
상기 화학식 G4 및 화학식 G7에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타낸다. 또한, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
화학식 G4로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 합성 방법
우선, 하기 합성 반응식 (b)에 예시한 바와 같이, 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체 및 할로겐화 이리듐 화합물(예, 염화이리듐, 브롬화이리듐 또는 요오드화이리듐, 바람직하게는 삼염화이리듐 수화물)를 불활성 기체 대기하에서, 용매를 사용하지 않거나, 알콜계 용매(예, 글리세롤, 에틸렌 글리콜, 2-메톡시에탄올 또는 2-에톡시에탄올) 단독으로 또는, 알콜계 용매 중 1종 이상과 물의 혼합 용매를 사용하여 가열하여 할로겐-가교된 구조를 포함하며 그리고 신규한 물질인 유기금속 착체의 한 유형인 이중핵 착체(B)를 얻을 수 있다. 가열 수단에 대한 특정한 한정이 존재하지는 않지만, 오일 배쓰, 샌드 배쓰 또는 알루미늄 블록을 사용할 수 있다. 대안으로, 마이크로파를 가열 수단으로서 사용할 수 있다.
<합성 반응식 (b)>
Figure pat00039
상기 합성 반응식 (b)에서, X는 할로겐을 나타내며, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타낸다. 또한, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
게다가, 하기 합성 반응식 (c)에서 예시한 바와 같이, 상기 합성 반응식 (b)에서 얻은 이중핵 착체(B)를 불활성 기체 대기에서 1가 음이온 리간드의 물질인 HL과 반응시켜 HL의 양성자를 분리하고, 중심 금속 Ir에 배위결합시킨다. 그래서, 화학식 G4로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 얻을 수 있다. 가열 수단에 대한 특정한 한정이 존재하지는 않지만, 오일 배쓰, 샌드 배쓰 또는 알루미늄 블록을 사용할 수 있다. 대안으로, 마이크로파를 가열 수단으로서 사용할 수 있다.
<합성 반응식 (c)>
Figure pat00040
상기 합성 반응식 (c)에서, L은 1가 음이온 리간드를 나타내며, X는 할로겐을 나타내며, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타내며, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타낸다.
본 발명에서, 상기 기재된 바와 같이, 치환기는 피리미딘의 6-위치(즉, R1)에 도입되어 4-아릴피리미딘 유도체가 리간드인 오르토-금속화 착체를 얻는다. 특히, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기가 R1에 사용된다. 그러므로, 수소가 R1에 사용되는 경우에 비하여, 합성 반응식 (b)에서 합성된 할로겐-가교된 이중핵 금속 착체의 분해는 합성 반응식 (c)로 나타낸 반응 동안 억제되며, 매우 높은 수율을 얻을 수 있다.
화학식 G4에서의 1가 음이온 리간드 L이 바람직하게는 임의의 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 카르복실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드, 페놀성 히드록실 기를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드 및, 2개의 리간드 원소가 모두 질소인 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드이라는 점에 유의한다. 베타-디케톤 구조를 갖는 1가 음이온 2좌배위자 킬레이트 리간드가 특히 바람직하다. 유기 용매 중에서의 유기금속 착체의 더 높은 용해도 및 더 용이한 정제를 위하여 베타-디케톤 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 발광 효율이 높은 유기금속 착체를 얻기 위하여 베타-디케톤 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 베타-디케톤 구조를 포함하는 것은 더 높은 승화성 및 우수한 증발성 등의 잇점을 갖는다.
1가 음이온 리간드는 임의의 하기 화학식 L1 내지 L7로 나타낸 리간드인 것이 바람직하다. 리간드는 배위 능력이 높고 그리고 저렴한 가격으로 얻을 수 있으므로 유용하다.
<화학식 L1>
Figure pat00041
<화학식 L2>
Figure pat00042
<화학식 L3>
Figure pat00043
<화학식 L4>
Figure pat00044
<화학식 L5>
Figure pat00045
<화학식 L6>
Figure pat00046
<화학식 L7>
Figure pat00047
상기 화학식 L1 내지 L7에서, R71 내지 R109는 각각 임의의 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 할로겐 기, 비닐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 할로알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알콕시 기 및 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬티오 기를 나타낸다. 또한, A1 내지 A3은 각각 임의의 질소, 수소에 결합되는 sp2 혼성 탄소 및 치환기 R에 결합되는 sp2 탄소를 나타낸다. 치환기 R은 임의의 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 할로겐 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬 기 및 페닐 기를 나타낸다.
화학식 G7로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 합성 방법
본 발명의 하나의 실시형태인 화학식 G7로 나타낸 유기금속 착체는 하기 합성 반응식 (d)에 의하여 합성될 수 있다. 즉, 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체를 할로겐화 이리듐 화합물(예, 염화이리듐, 브롬화이리듐 또는 요오드화이리듐, 바람직하게는 삼염화이리듐 수화물) 또는 이리듐 유기금속 착체 화합물(예, 아세틸아세토네이트 착체 또는 디에틸술피드 착체)과 혼합한 후, 가열하여 화학식 G7로 나타낸 구조를 갖는 유기금속 착체를 얻을 수 있다. 이러한 가열 공정은 화학식 G0으로 나타낸 4-아릴피리미딘 유도체 및 할로겐화 이리듐 화합물 또는 이리듐 유기금속 착체 화합물을 알콜계 용매(예, 글리세롤, 에틸렌 글리콜, 2-메톡시에탄올 또는 2-에톡시에탄올)에 용해시킨 후 수행될 수 있다. 가열 수단에 대한 특정한 한정이 존재하지는 않지만, 오일 배쓰, 샌드 배쓰 또는 알루미늄 블록을 사용할 수 있다. 대안으로, 마이크로파를 가열 수단으로서 사용할 수 있다.
<합성 반응식 (d)>
Figure pat00048
상기 합성 반응식 (d)에서, R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타내며, R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 및 치환 또는 비치환 페닐 기 중 어느 하나를 나타내며, R3은 수소 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기를 나타낸다. 또한, Ar1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴렌 기를 나타내며, Ar2는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기를 나타낸다.
본 발명에서, 상기 기재된 바와 같이, 피리미딘의 6-위치(즉, R1)에 치환기를 도입하여 4-아릴피리미딘 유도체가 리간드인 오르토-금속화된 착체를 얻는다. 특히, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 기 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 기는 R1에 사용된다. 그러므로, 수소가 R1에 사용되는 경우에 비하여, 합성 반응식 (d)에서의 수율은 더 높을 수 있다.
합성 방법의 예를 상기에 기재하기는 하였으나, 본 발명의 실시형태를 개시하는 유기금속 착체는 임의의 기타 합성 방법에 의하여 합성될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 특정한 구조식은 하기 구조식 100 내지 구조식 201에 예시된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
Figure pat00049
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Figure pat00066
리간드의 유형에 따라 구조식 100 내지 구조식 201로 나타낸 유기금속 착체의 입체이성질체가 존재할 수 있으며, 그러한 이성질체는 본 발명의 실시형태인 유기금속 착체의 카테고리에 포함된다.
본 발명의 하나의 실시형태인 임의의 상기 기재한 유기금속 착체는 인광을 발광할 수 있으며, 적색 내지 녹색의 파장 범위내서 넓은 발광 스펙트럼을 가져서 발광 소자의 발광 재료 또는 발광 물질로서 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 발광 효율이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 실현할 수 있다. 대안으로, 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
실시형태 1에서, 또다른 실시형태에 기재된 임의의 구조는 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
실시형태 2
실시형태 2에서, 본 발명의 하나의 실시형태로서, 실시형태 1에 기재된 임의의 유기금속 착체가 발광층에 사용되는 발광 소자는 도 1a를 참조하여 설명한다.
도 1a는 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)의 사이에 EL층(102)을 갖는 발광 소자를 도시한다. EL층(102)은 발광층(113)을 포함한다. 발광층(113)은 각각 실시형태 1에 기재된 본 발명의 하나의 실시형태인 임의의 유기금속 착체를 함유한다.
상기 발광 소자에 전압을 인가함으로써, 제1의 전극(101)측으로부터 주입된 정공 및, 제2의 전극(103)측으로부터 주입된 전자는 발광층(113)에서 재결합되어 유기금속 착체를 여기 상태로 만든다. 여기 상태의 유기금속 착체가 기저 상태로 되돌아갈 때 발광된다. 그래서, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체는 발광 소자에서 발광 물질로서 기능한다. 이러한 실시형태에 기재된 발광 소자에서, 제1의 전극(101)은 애노드로서 기능하며, 제2의 전극(103)은 캐쏘드로서 기능한다는 점에 유의한다.
애노드로서 기능하는 제1의 전극(101)의 경우, 일 함수가 큰(구체적으로, 4.0 eV 이상의 일 함수) 임의의 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 그의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 예는 산화인듐-산화주석(ITO: 산화인듐주석), 규소 또는 산화규소를 함유하는 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: 산화인듐아연), 산화텅스텐과 산화아연을 함유하는 산화인듐 등을 들 수 있다. 그 외에, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 티탄 등을 사용할 수 있다.
EL층(102)에서, 제1의 전극(101)과 접촉하는 층이 하기 기재된 유기 화합물 및 전자 수용체(수용체)가 혼합된 복합 물질을 사용하여 형성될 때, 제1의 전극(101)은 일 함수과 무관하게 임의의 각종 금속, 합금 및 전기 전도성 화합물, 그의 혼합물 등을 사용하여 형성될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(예, Al-Si) 등을 사용할 수 있다.
제1의 전극(101)은 예를 들면 스퍼터링 방법, 증착법(진공 증착법 포함) 등에 의하여 형성될 수 있다.
제1의 전극(101)의 위에 형성된 EL층(102)은 적어도 발광층(113)을 포함하며, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 함유하여 형성된다. EL층(102)의 일부의 경우, 공지의 물질을 사용할 수 있으며, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물을 사용할 수 있다. EL층(102)을 형성하는 물질은 유기 화합물로 이루어질 수 있거나 또는 무기 화합물을 일부로서 포함할 수 있다는 점에 유의한다.
추가로, 도 1a에 도시한 바와 같이, EL층(102)은 발광층(113) 및 또한, 적절한 조합으로 적층시킨 정공 주입 성질이 높은 물질을 함유하는 정공 주입층(111), 정공 수송 성질이 높은 물질을 함유하는 정공 수송층(112), 전자 수송 성질이 높은 물질을 함유하는 전자 수송층(114), 전자 주입 성질이 높은 물질을 함유하는 전자 주입층(115) 등을 포함한다.
정공 주입층(111)은 정공 주입 성질이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 주입 성질이 높은 물질로서, 산화몰리브덴, 산화티탄, 산화바나듐, 산화레늄, 산화루테늄, 산화크롬, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화탄탈륨, 산화은, 산화텅스텐 또는 산화망간 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 프탈로시아닌(약어: H2Pc) 또는 구리(II) 프탈로시아닌(약어: CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물을 또한 사용할 수 있다.
대안으로, 저분자 유기 화합물인 임의의 하기 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다: 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약어: TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약어: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약어: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약어: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약어: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약어: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약어: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약어: PCzPCN1) 등.
추가로 대안으로, 임의의 고분자 화합물(예, 올리고머, 덴드리머 또는 중합체)를 사용할 수 있다. 고분자 화합물의 예로는 폴리(N-비닐카르바졸)(약어: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약어: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약어: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(약어: 폴리-TPD) 등을 들 수 있다. 대안으로, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS) 또는 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
유기 화합물 및 전자 수용체(수용체)가 혼합된 복합 물질을 정공 주입층(111)에 사용할 수 있다. 그러한 복합 물질은 전자 수용체에 의하여 정공이 유기 화합물에 생성되므로 정공 주입 성질 및 정공 수송 성질이 우수하다. 이러한 경우에서, 유기 화합물은 생성된 정공의 수송이 우수한 물질(정공 수송 성질이 높은 물질)이 바람직하다.
복합 물질을 위한 유기 화합물로서, 다양한 화합물, 예컨대 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소 및 고분자 화합물(예컨대 올리고머, 덴드리머 또는 중합체)를 사용할 수 있다. 복합 물질에 사용되는 유기 화합물은 정공 수송 성질이 높은 유기 화합물이 바람직하다. 구체적으로, 정공 이동도가 10-6 ㎠/V·s 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 물질의 전자 수송 성질보다는 정공 수송 성질이 더 높은 한, 상기 기재된 물질을 제외한 기타 물질을 사용할 수 있다. 복합 물질에 사용될 수 있는 유기 화합물을 하기에 구체적으로 제시한다.
복합 물질에 사용될 수 있는 유기 화합물의 예로는 방향족 아민 화합물, 예컨대 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약어: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약어: TPD) 및 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약어: BPAFLP) 및 카르바졸 유도체, 예컨대 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약어: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약어: TCPB), 9-[4-(N-카르바졸릴)페닐]-10-페닐안트라센(약어: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약어: PCzPA) 및 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐-2,3,5,6-테트라페닐벤젠을 들 수 있다.
대안으로, 방향족 탄화수소 화합물, 예컨대 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약어: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약어: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약어: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약어: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약어: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약어: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약어: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐)-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등이 사용될 수 있다.
추가로 대안으로, 방향족 탄화수소 화합물, 예컨대 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약어: DPVBi) 또는 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약어: DPVPA)이 사용될 수 있다.
추가로, 전자 수용체로서 유기 화합물, 예컨대 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약어: F4-TCNQ) 및 클로라닐; 및 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물도 또한 제시될 수 있다. 구체적으로, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈륨, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간 및 산화레늄은 그의 전자 수용 성질이 높으므로 바람직하다. 그들 중에서, 산화몰리브덴은 공기 중에서 안정하며 그리고 그의 흡습 성질이 낮으며, 취급이 용이하므로 특히 바람직하다.
정공 주입층(111)은 상기 기재한 고분자 화합물, 예컨대 PVK, PVTPA, PTPDMA 또는 폴리-TPD 및 상기 기재한 전자 수용체의 복합 물질을 사용하여 형성될 수 있다는 점에 유의한다.
정공 수송층(112)은 정공 수송 성질이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송 성질이 높은 물질의 예로는 방향족 아민 화합물, 예컨대 NPB, TPD, BPAFLP, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약어: DFLDPBi) 및 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약어: BSPB)을 들 수 있다. 본원에서 언급된 물질은 주로 정공 이동도가 10-6 ㎠/V·s 이상인 것이다. 그러나, 물질의 전자 수송 성질보다 정공 수송 성질이 더 높은 한, 상기 기재된 물질 이외의 물질을 또한 사용할 수 있다. 정공 수송 성질이 높은 물질을 함유하는 층은 단일층으로 한정되지 않거나 또는, 전술한 물질을 함유하는 2개 이상의 층을 적층시킬 수 있다.
정공 수송층(112)의 경우, 카르바졸 유도체, 예컨대 CBP, CzPA 또는 PCzPA 또는 안트라센 유도체, 예컨대 t-BuDNA, DNA 또는 DPAnth를 또한 사용할 수 있다.
대안으로, 정공 수송층(112)의 경우, 고분자 화합물, 예컨대 PVK, PVTPA, PTPDMA 또는 폴리-TPD를 사용할 수 있다.
발광층(113)은 실시형태 1에 기재된 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 함유하는 층이다. 발광층(113)은 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 함유하는 박막으로 형성될 수 있다. 발광층(113)은, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체보다 삼중항 여기 에너지가 더 큰 물질을 호스트로서 사용하여 이 물질에 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 게스트로서 분산시킨 박막일 수 있다. 그래서, 농도에 의존하여 야기되는 유기금속 착체로부터 발광된 광이 소광되는 것을 방지할 수 있다. 삼중항 여기 에너지는 기저 상태 및 삼중항 여기 상태 사이의 에너지 차를 나타낸다는 점에 유의한다.
전자 수송층(114)은 전자 수송 성질이 높은 물질을 함유하는 층이다. 전자 수송 성질이 큰 물질로서, 하기 금속 착체를 제시할 수 있다: Alq3; 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약어: Almq3); 비스(10-히드록시벤조[h]-퀴놀리나토)베릴륨(약어: BeBq2); BAlq; Zn(BOX)2; 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약어: Zn(BTZ)2); 등. 추가로, 헤테로방향족 화합물, 예컨대 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약어: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약어: OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약어: TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약어: p-EtTAZ), 바토페난트롤린(약어: BPhen), 바토쿠프로인(약어: BCP) 또는 4,4'-비스(5-메틸벤족사졸-2-일)스틸벤(약어: BzOs)도 또한 사용할 수 있다. 추가로 대안으로, 고분자 화합물, 예컨대 폴리(2,5-피리딘디일)(약어: PPy), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-코-(피리딘-3,5-디일)](약어: PF-Py) 또는 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약어: PF-BPy)을 사용할 수 있다. 본원에서 언급한 물질은 주로 전자 이동도가 10-6 ㎠/V·s 이상인 것이다. 그러나, 물질의 정공 수송 성질보다는 전자 수송 성질이 더 높은 한, 상기 기재된 물질을 제외한 기타 물질을 사용할 수 있다.
게다가, 전자 수송층은 단일층으로 한정되지 않으며, 전술한 물질을 사용하여 형성된 2개 이상의 층을 적층시킬 수 있다.
전자 주입층(115)은 전자 주입 성질이 높은 물질을 함유하는 층이다. 전자 주입층(115)의 경우, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 그의 화합물, 예컨대 리튬, 세슘, 칼슘, 불소화리튬, 불소화세슘, 불소화칼슘 또는 산화리튬을 사용할 수 있다. 또한, 희토류 금속 화합물, 예컨대 불소화에르븀도 또한 사용될 수 있다. 대안으로, 전자 수송층(114)을 형성하기 위하여 전술한 물질도 또한 사용될 수 있다.
대안으로, 유기 화합물 및 전자 공여체(공여체)가 혼합된 복합 물질을 전자 주입층(115)에 사용할 수 있다. 상기 복합 물질은 전자 공여체에 의하여 전자가 유기 화합물 중에 생성되므로 전자 주입 성질 및 전자 수송 성질이 우수하다. 이러한 경우에서, 유기 화합물은 생성된 전자를 수송하는데 있어서 우수한 물질인 것이 바람직하다. 구체적으로, 예를 들면, 상기 기재되어 있는 전자 수송층(114)을 형성하는 물질(예, 금속 착체 또는 헤테로방향족 화합물)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서, 유기 화합물에 전자 공여 성질을 나타내는 물질을 사용한다. 구체적으로, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속이 바람직하며, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 추가로, 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토금속 산화물이 바람직하며, 예를 들면, 산화리튬, 산화칼슘, 산화바륨 등이 있다. 대안으로, 루이스 염기, 예컨대 산화마그네슘도 또한 사용할 수 있다. 추가로 대안으로, 유기 화합물, 예컨대 테트라티아풀발렌(약어: TTF)을 사용할 수 있다.
각각의 상기 기재한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)은 예컨대 증착법(예, 진공 증착법), 잉크-제트법 또는 도포법 등의 방법에 의하여 형성될 수 있다는 점에 유의한다.
캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(103)의 경우, 일 함수가 낮은(구체적으로, 3.8 eV 이하의 일 함수) 임의의 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 그의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 임의의 하기를 사용할 수 있다: 알루미늄 또는 은; 원소주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 즉 알칼리 금속, 예컨대 리튬 또는 세슘 또는 알칼리 토금속, 예컨대 마그네슘, 칼슘 또는 스트론튬; 상기 금속의 합금(예, Mg-Ag 또는 Al-Li); 희토류 금속, 예컨대 유로퓸 또는 이테르븀; 상기 금속의 합금; 등.
EL층(102)에서, 제2의 전극(103)과 접촉하여 형성된 층이 상기 기재되어 있는 유기 화합물 및 전자 공여체(공여체)를 혼합한 복합 물질을 사용하여 형성되는 경우, 각종 전도성 물질, 예컨대 Al, Ag, ITO 및, 규소 또는 산화규소를 함유하는 산화인듐-산화주석은 일 함수와 무관하게 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
제2의 전극(103)이 진공 증착법 또는 스퍼터링 방법에 의하여 형성될 수 있다는 점에 유의한다. 대안으로, 은 페이스트 등을 사용하는 경우, 도포법, 잉크젯 방법 등을 사용할 수 있다.
상기 기재한 발광 소자에서, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103) 사이에서 생성된 전위차로 인하여 전류가 흐르며, 정공 및 전자가 EL층(102)에서 재결합되어 발광된다. 그후, 이러한 발광은 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103) 중 하나 또는 둘다를 통하여 추출된다. 그러므로, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103) 중 하나 또는 둘다는 가시광에 대하여 투광성을 갖는 전극이 된다.
이러한 실시형태에 기재된 발광 소자를 사용하여 트랜지스터가 발광 소자의 구동을 제어하는 수동 매트릭스 발광 장치 또는 능동 매트릭스 발광 장치를 제조할 수 있다.
능동 매트릭스 발광 장치를 제조하는 경우에서 트랜지스터의 구조에 대하여서는 특정한 한정이 없다는 점에 유의한다. 예를 들면, 스태거 트랜지스터 또는 역스태거 트랜지스터를 적절하게 사용할 수 있다. 게다가, 기판의 위에 형성된 구동용 회로는 n-채널 트랜지스터 및 p-채널 트랜지스터 둘다로 형성될 수 있거나 또는 n-채널 트랜지스터 또는 p-채널 트랜지스터 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 게다가, 트랜지스터에 사용되는 반도체막의 결정성에는 특정하게 한정되지 않는다. 예를 들면, 비정질 반도체막, 결정질 반도체막 등을 사용할 수 있다. 반도체막의 물질로서, 실리콘 등의 단체뿐 아니라 산화물 반도체를 사용할 수 있다.
실시형태 2에서, 발광층(113)에 사용되는 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체는 적색 내지 녹색의 파장 범위로 더 넓은 발광 스펙트럼을 갖는다는 점에 유의한다. 그래서, 연색성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
추가로, 이러한 실시형태에서 발광 소자는 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 포함하므로, 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다. 그래서, 신뢰성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
실시형태 2에서, 또다른 실시형태에 기재된 임의의 구조는 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
실시형태 3
본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 복수의 발광층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 발광층을 제공함으로써 복수의 층으로부터 발광된 광의 혼합인 광을 얻을 수 있다. 그래서, 예를 들면 백색광 발광을 얻을 수 있다. 실시형태 3에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자의 모드는 도 1b를 참조하여 설명한다.
도 1b는 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)의 사이에 EL층(102)을 갖는 발광 소자를 도시한다. EL층(102)은 제1의 발광층(213) 및 제2의 발광층(215)을 포함하여 제1의 발광층(213)으로부터의 발광 및 제2의 발광층(215)으로부터의 발광의 혼합인 발광을 도 1b에 도시한 발광 소자에서 얻을 수 있다. 분리층(214)은 제1의 발광층(213) 및 제2의 발광층(215) 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
실시형태 3에서, 제1의 발광층(213)이 청색광을 발광하는 유기금속 화합물을 함유하며 그리고 제2의 발광층(215)은 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 함유하는 발광 소자가 기재되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체는 제1의 발광층(213)에 사용될 수 있으며, 또다른 발광 물질은 제2의 발광층(215)에 적용될 수 있다.
EL층(102)은 3개 이상의 발광층을 가질 수 있다.
전압을 인가하여 제1의 전극(101)의 전위가 제2의 전극(103)의 전위보다 더 높을 때, 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)의 사이에는 전류가 흐르며, 정공 및 전자는 제1의 발광층(213), 제2의 발광층(215) 또는 분리층(214)에서 재결합된다. 생성된 여기 에너지는 제1의 발광층(213) 및 제2의 발광층(215) 모두에 분포되어 제1의 발광층(213)에 함유된 제1의 발광 물질 및 제2의 발광층(215)에 함유된 제2의 발광 물질을 여기시킨다. 여기된 제1의 및 제2의 발광 물질은 기저 상태로 되돌아가면서 발광한다.
제1의 발광층(213)은 형광 화합물, 예컨대 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(약어: TBP), DPVBi, 4,4'-비스[2-(N-에틸카르바졸-3-일)비닐]비페닐(약어: BCzVBi), BAlq 또는 염화비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)갈륨(약어: Gamq2Cl) 또는 인광 화합물, 예컨대 비스{2-[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C 2' }이리듐(III)피콜리네이트(약어: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약어: [FIr(acac)]), 비스[2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2' ]이리듐(III)피콜리네이트(약어: FIrpic) 또는 비스[2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-N,C 2 ' ]이리듐(III)테트라(1-피라졸릴)보레이트(약어: FIr6)에 의하여 대표되는 제1의 발광 물질을 함유하며, 이로부터 450 내지 510 ㎚에서 발광 스펙트럼의 피크를 갖는 발광(즉, 청색광 내지는 청록색광)을 얻을 수 있다.
또한, 제1의 발광 물질이 형광 화합물인 경우, 제1의 발광층(213)은 일중항 여기 에너지가 제1의 발광 물질보다 더 큰 물질을 제1의 호스트로서 사용하며 그리고 제1의 발광 물질이 게스트로서 분산된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 추가로, 제1의 발광 물질이 인광 화합물인 경우, 제1의 발광층(213)은 삼중항 여기 에너지가 제1의 발광 물질보다 더 큰 물질을 제1의 호스트로서 사용하며 그리고 제1의 발광 물질이 게스트로서 분산된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제1의 호스트로서, 상기 기재한 NPB, CBP, TCTA 등 이외에 DNA, t-BuDNA 등을 사용할 수 있다. 일중항 여기 에너지는 기저 상태 및 일중항 여기 상태 사이의 에너지차인 점에 유의한다.
제2의 발광층(215)은 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 함유하며, 적색 내지는 녹색광을 발광할 수 있다. 제2의 발광층(215)은 실시형태 2에 기재된 발광층(113)과 유사한 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 분리층(214)은 상기 기재된 TPAQn, NPB, CBP, TCTA, Znpp2, ZnBOX 등을 사용하여 형성될 수 있다. 그리하여 분리층(214)을 제공함으로써, 제1의 발광층(213) 및 제2의 발광층(215) 중 하나의 발광 강도가 다른 하나보다 더 강하게 되는 결함을 방지할 수 있다. 분리층(214)은 반드시 제공될 필요는 없으며, 제1의 발광층(213) 및 제2의 발광층(215)의 발광 강도에서의 비율을 조절할 수 있도록 적절하게 제공될 수 있다는 점에 유의한다.
발광층 이외에, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)이 EL층(102)에 제공되며; 이들 층의 구조에 관하여서는 실시형태 2에 기재된 각각의 층의 구조를 적용할 수 있다. 그러나, 이들 층은 반드시 제공될 필요는 없으며, 소자 특성에 따라 적절하게 제공될 수 있다.
실시형태 3에 기재된 구조는 또다른 실시형태에 기재된 임의의 구조와 적절하게 조합하여 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
실시형태 4
실시형태 4에서, 본 발명의 하나의 실시형태로서 복수의 EL층을 포함하는 발광 소자의 구조(이하, 적층형 소자로 지칭함)는 도 1c를 참조하여 설명한다. 이러한 발광 소자는 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)의 사이에 복수의 EL층(도 1c에서 제1의 EL층(700) 및 제2의 EL층(701))을 포함하는 적층형 발광 소자이다. 2개의 EL층이 형성된 구조가 이러한 실시형태에서 기재되기는 하나, 3개 이상의 EL층이 형성된 구조를 사용할 수 있다는 점에 유의한다.
실시형태 4에서, 실시형태 2에 기재된 구조는 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)에 적용될 수 있다.
실시형태 4에서, 모든 또는 임의의 복수의 EL층은 실시형태 2에 기재된 EL층과 동일한 구조를 가질 수 있다. 환언하면, 제1의 EL층(700) 및 제2의 EL층(701)의 구조는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 실시형태 2에서와 동일할 수 있다.
추가로, 도 1c에서, 전하 발생층(305)은 제1의 EL층(700) 및 제2의 EL층(701)의 사이에 제공된다. 전하 발생층(305)은 제1의 전극(101) 및 제2의 전극(103)의 사이에 전압이 인가될 때 전자를 EL층 중 하나에 주입하고 그리고 정공을 나머지 EL층에 주입하는 기능을 갖는다. 이러한 실시형태의 경우에서, 제1의 전극(101)의 전위가 제2의 전극(103)보다 높도록 전압을 인가할 때, 전하 발생층(305)은 전자를 제1의 EL층(700)에 주입하고, 정공을 제2의 EL층(701)에 주입한다.
전하 발생층(305)은 광 추출 효율면에서 가시광의 투광성을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의한다. 추가로, 전하 발생층(305)은 제1의 전극(101) 또는 제2의 전극(103)보다 전도율이 더 낮을지라도 기능한다.
전하 발생층(305)은 정공 수송 성질이 높은 유기 화합물 및 전자 수용체(수용체)를 포함하는 구조 또는, 전자 수송 성질이 높은 유기 화합물 및 전자 공여체(공여체)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 대안으로, 이들 구조 둘다는 적층될 수 있다.
정공 수송 성질이 높은 유기 화합물에 전자 수용체를 첨가하는 구조의 경우에서, 정공 수송 성질이 높은 유기 화합물로서, 예를 들면, 방향족 아민 화합물, 예컨대 NPB, TPD, TDATA, MTDATA 또는 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약어: BSPB) 등을 첨가할 수 있다. 여기서 언급된 물질은 주로 정공 이동도가 10-6 ㎠/V·s 이상인 것이다. 그러나, 유기 화합물의 전자 수송 성질보다는 정공 수송 성질이 더 높은 한, 상기 물질을 제외한 기타 물질을 사용할 수 있다.
추가로, 전자 수용체로서, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약어: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소주기율표의 4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈륨, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간 및 산화레늄은 그의 전자 수용 성질이 높으므로 바람직하다. 이들 중에서, 산화몰리브덴은 공기 중에서 안정하며 그의 흡습성은 낮아서 취급이 용이하므로 특히 바람직하다.
반대로, 전자 수송 성질이 높은 유기 화합물에 전자 공여체를 첨가한 구조체의 경우에서, 전자 수송 성질이 높은 유기 화합물로서 예를 들면 Alq, Almq3, BeBq2 또는 BAlq 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체를 사용할 수 있다. 대안으로, Zn(BOX)2 또는 Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계 리간드 또는 티아졸계 리간드를 갖는 금속 착체를 사용할 수 있다. 대안으로, 상기 금속 착체 이외에, PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등을 사용할 수 있다. 본원에 언급된 물질은 주로 전자 이동도가 10-6 ㎠/V·s 이상인 것이다. 유기 화합물의 정공 수송 성질보다 전자 수송 성질이 더 높은 한, 상기 물질을 제외한 기타 물질을 사용할 수 있다는 점에 유의한다.
추가로, 전자 공여체로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소주기율표의 13족에 속하는 금속 또는 그의 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 대안으로, 유기 화합물, 예컨대 테트라티아나프타센을 전자 공여체로서 사용할 수 있다.
상기 물질을 사용하여 전하 발생층(305)을 형성하는 것은 EL층의 적층에 의하여 야기되는 구동 전압의 증가를 억제할 수 있다는 점에 유의한다.
2개의 EL층을 갖는 발광 소자가 이러한 실시형태에 기재되기는 하였으나, 본 발명은 3개 이상의 EL층이 적층된 발광 소자에 유사하게 적용될 수 있다. 이러한 실시양태에 기재된 발광 소자의 경우에서와 같이, 한쌍의 전극 사이에서 전하 발생층이 서로 분할되도록 복수의 EL층을 배치하여 전류 밀도가 낮게 유지되면서 휘도가 높은 영역에서의 발광을 달성할 수 있다. 전류 밀도가 낮게 유지될 수 있으므로, 소자는 수명이 길 수 있다. 발광 소자가 조명에 적용될 경우, 전극 물질의 저항으로 인한 전압 강하는 감소될 수 있어서 넓은 면적으로 균질한 발광을 달성할 수 있다. 게다가, 낮은 전압에서 구동될 수 있는 소비 전력이 낮은 발광 장치를 달성할 수 있다.
추가로, EL층의 발광색이 서로 상이한 광을 발광하도록 EL층을 형성함으로써, 발광 소자는 전체로서 소정의 색상의 발광을 제공할 수 있다. 예를 들면, 제1의 EL층의 발광색 및 제2의 EL층의 발광색이 보색이 되도록 2개의 EL층을 갖는 발광 소자를 형성함으로써, 발광 소자는 전체로서 백색광 발광을 제공할 수 있다. 용어 "보색"은 색상 혼합시 무채색이 되는 색상 관계를 의미한다는 점에 유의한다. 환언하면, 보색광을 혼합시 백색 발광을 얻을 수 있다.
추가로, 3개의 EL층을 갖는 발광 소자에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 예를 들면, 발광 소자는 전체로서 제1의 EL층의 발광색이 적색이고, 제2의 EL층의 발광색이 녹색이고, 제3의 EL층의 발광색이 청색인 경우 백색 발광을 제공할 수 있다.
실시형태 4에 기재된 구조가 또다른 실시형태에 기재된 임의의 구조와 적절히 조합하여 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
실시형태 5
실시형태 5에서, 각각 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자를 사용한 수동 매트릭스 발광 장치 및 능동 매트릭스 발광 장치를 설명한다.
도 2a 내지 도 2d 및 도 3은 수동 매트릭스 발광 장치의 예를 도시한다.
수동 매트릭스(또한 단순 매트릭스로 지칭함) 발광 장치에서, 평행하게(스트라이프형) 배열된 복수의 애노드는 평행하게 배열된 복수의 캐쏘드에 수직으로 제공된다. 발광층은 각각의 교차부에 삽입된다. 그러므로, 선택된 (전압이 인가된) 애노드 및 선택된 캐쏘드의 교차부에서의 화소는 발광된다.
도 2a 내지 2C는 봉지 전 화소부의 상면도이다. 도 2d는 도 2a 내지 도 2c에서 쇄선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
절연층(402)은 기판(401)의 위에서 기부 절연층으로서 형성된다. 기부 절연층이 필요하지 않으면 특히 절연층(402)이 반드시 존재하지 않아도 된다는 점에 유의한다. 복수의 제1의 전극(403)은 절연층(402)의 위에서 규칙적인 간격으로 평행하게 배열된다(도 2a 참조).
또한, 화소에 대응하는 개구부를 갖는 격벽(404)이 제1의 전극(403)의 위에 제공된다. 개구부를 갖는 격벽(404)은 절연 물질, 예컨대 감광성 또는 비감광성 유기 물질(폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드 아미드, 레지스트 또는 벤조시클로부텐) 또는 SOG막(예, 알킬 기를 함유하는 SiOx 막)을 사용하여 형성된다. 화소에 대응하는 개구부(405)는 발광 영역으로서 작용한다는 점에 유의한다(도 2b).
개구부를 갖는 격벽(404)의 위에서 제1의 전극(403)과 교차하는 서로에 대하여 평행한 복수의 역테이퍼 격벽(406)이 제공된다(도 2c). 역테이퍼 격벽(406)은 포토리토그래피 방법에 따라 미노광 부분이 패턴으로서 작용하는 포지티브 감광성 수지를 사용하며, 패턴의 하부가 더 많이 에칭되도록 노광량 및 현상 시간 길이를 조절하여 형성된다.
도 2c에 도시한 바와 같이 역테이퍼 격벽(406)이 형성된 후, EL층(407) 및 제2의 전극(408)은 도 2d에 도시한 바와 같이 순차적으로 형성된다. 개구부를 갖는 격벽(404) 및 역테이퍼 격벽(406)의 총 두께는 EL층(407) 및 제2의 전극(408)의 총 두께보다 더 크도록 설정되며; 그래서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 복수의 영역에 대하여 분리된 EL층(407) 및 제2의 전극(408)이 형성된다. 복수의 분리된 영역은 서로에 대하여 전기적으로 분리되어 있다는 점에 유의한다.
제2의 전극(408)은 서로에 대하여 평행하며 그리고 제1의 전극(403)과 교차하는 방향을 따라 연장된 스트라이프형의 전극이다. EL층(407)을 형성하기 위한 층의 일부 및 제2의 전극(408)을 형성하기 위한 전도성 층의 일부는 또한 역테이퍼 격벽(406)의 위에 형성되지만, 이들 부분은 EL층(407) 및 제2의 전극(408)으로부터 분리되어 있다는 점에 유의한다.
이러한 실시양태에서 제1의 전극(403) 및 제2의 전극(408) 중 어느 하나가 애노드이고 그리고 나머지 하나가 캐쏘드인 한 제1의 전극(403) 및 제2의 전극(408)에는 특정한 한정이 존재하지 않는다는 점에 유의한다. EL층(407)이 포함되는 적층된 구조는 전극의 극성에 따라 적절하게 조절될 수 있다는 점에 유의한다.
추가로, 필요할 경우, 봉지 물질, 예컨대 봉지 캔 또는 유리 기판은 봉지재 등의 접착제를 사용하여 봉지시키기 위하여 기판(401)에 부착시킬 수 있어서 발광 소자가 봉지된 공간에 위치하도록 한다. 그리하여, 발광 소자의 열화는 방지될 수 있다. 봉지된 공간은 충전제 또는 무수 불활성 기체로 충전될 수 있다. 게다가, 수분 등으로 인한 발광 소자의 열화를 방지하기 위하여 기판 및 봉지 물질의 사이에 건조제를 배치할 수 있다. 건조제가 미량의 수분을 제거하여 충분한 건조를 달성한다. 건조제는 화학적 흡착에 의하여 수분을 흡수하는 물질, 예컨대 알칼리 토금속의 산화물, 예컨대 산화칼슘 또는 산화바륨일 수 있다. 추가로, 제올라이트 또는 실리카 겔 등의 물리적 흡착에 의하여 수분을 흡착시키는 물질도 마찬가지로 건조제로서 사용할 수 있다.
도 3은 연성 인쇄 회로(FPC) 등이 제공된 도 2a 내지 도 2d에 도시된 수동 매트릭스 발광 장치의 상면도를 도시한다.
도 3에서, 화상 디스플레이를 형성하는 화소부에서, 주사선군 및 데이터선군은 서로 직교하도록 서로 교차 배열된다.
도 2a 내지 도 2d에서 제1의 전극(403)은 도 3에서의 주사선군(503)에 해당하며; 도 2a 내지 도 2d에서 제2의 전극(408)은 도 3에서의 데이터선군(508)에 해당하며; 역테이퍼 격벽(406)은 격벽(506)에 해당한다. 도 2a 내지 도 2d에서의 EL층(407)은 데이터선군(508) 및 주사선군(503)의 사이에 삽입되며, 영역(505)으로서 표시된 교차부는 하나의 화소에 해당한다.
주사선군(503)은 그의 단부에서 접속 배선(509)에 전기 접속되며, 접속 배선(509)은 입력 단자(510)를 통하여 FPC(511b)에 접속된다는 점에 유의한다. 또한, 데이터선군은 입력 단자(512)를 통하여 FPC(511a)에 접속된다.
필요할 경우, 편광판, 원 편광판(타원 편광판 포함), 위상차판(사분 파장판 또는 반 파장판) 및 컬러 필터 등의 광학 필름은 광이 발광되는 표면의 위에서 적절하게 제공될 수 있다. 추가로, 편광판 또는 원 편광판은 반사 방지막이 제공될 수 있다. 예를 들면, 표면의 요철에 의하여 반사광을 발산시켜 표면 반사를 감소시킬 수 있는 방사 방지 처리를 실시할 수 있다.
도 3은 구동용 회로가 기판(501)의 위에 제공되지 않은 예를 도시하지만, 구동용 회로를 포함하는 IC 칩을 기판(501)의 위에 장착할 수 있다.
IC 칩을 장착할 경우, 각각 시그날을 화소부으로 전송하는 구동용 회로가 형성되는 데이터선측 IC 및 주사선측 IC는 COG 방법에 의하여 화소부의 둘레(화소부의 외측)에 장착된다. 장착은 COG 방법 이외에 TCP 또는 와이어 본딩 방법을 사용하여 실시될 수 있다. TCP는 IC를 사용하여 장착된 TAB 테이프이며, TAB 테이프는 소자 형성 기판의 위에서의 배선에 접속되어 IC를 장착한다. 데이터선측 및 주사선측에서의 IC는 실리콘 기판을 사용하여 형성될 수 있거나 또는 유리 기판, 석영 기판 또는 플라스틱 기판의 위에 TFT로 구동용 회로를 형성하여 얻을 수 있다.
그 다음, 능동 매트릭스 발광 장치의 예는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a는 발광 장치를 예시하는 상면도이며, 도 4b는 도 4a에서 쇄선 A-A'를 따라 취한 단면도이다. 본 실시양태에 의한 능동 매트릭스 발광 장치는 소자 기판(601)의 위에 제공된 화소부(602), 구동용 회로부(소스측 구동용 회로)(603) 및 구동용 회로부(게이트측 구동용 회로)(604)를 포함한다. 화소부(602), 구동용 회로부(603) 및 구동용 회로부(604)는 소자 기판(601) 및 봉지 기판(606) 사이에서 봉지 물질(605)로 봉지된다.
또한, 소자 기판(601)의 위에서 시그날(예, 비디오 시그날, 클락 시그날, 스타트 시그날, 리셋 시그날 등) 또는 전위를 구동용 회로부(603) 및 구동용 회로부(604)로 전송하는 외부 입력 단자를 접속하는 리드 배선(607)이 제공된다. 여기서, 연성 인쇄 회로(FPC)(608)가 외부 입력 단자로서 제공되는 예가 기재된다. FPC만을 도시하기는 하였으나, 인쇄 배선 기판(PWB)은 FPC에 부착될 수 있다. 본 명세서에서 발광 장치는 그의 카테고리내에서 발광 장치 그 자체뿐 아니라, FPC 또는 PWB가 제공된 발광 장치를 포함한다.
그 다음, 단면 구조는 도 4b를 참조하여 설명한다. 구동용 회로부 및 화소부는 소자 기판(601)의 위에 형성되며, 도 4b에 소스측 구동용 회로인 구동용 회로부(603) 및 화소부(602)가 도시되어 있다.
n-채널 TFT(609) 및 p-채널 TFT(610)의 조합인 CMOS 회로가 구동용 회로부(603)로서 형성되는 예가 도시되어 있다. 구동용 회로부에 포함된 회로는 각종 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로를 사용하여 형성될 수 있다는 점에 유의한다. 구동용 회로가 기판의 위에 형성된 구동 집적형이 이러한 실시형태에 기재되어 있기는 하나, 구동용 회로가 반드시 기판의 위에서 형성될 필요는 없으며, 구동용 회로는 기판의 위가 아니라 외부에 형성될 수 있다.
화소부(602)은 각각 스위칭 TFT(611), 전류 제어 TFT(612) 및, 전류 제어 TFT(612)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기 접속되는 애노드(613)를 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 애노드(613)의 단부를 피복하기 위하여 절연물(614)을 형성한다는 점에 유의한다. 이러한 실시형태에서, 포지티브 감광성 아크릴 수지를 사용하여 절연물(614)을 형성한다.
절연물(614)의 위에 적층되는 막의 바람직한 피복성을 얻기 위하여 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에서 곡률을 갖는 곡면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 절연물(614)을 위한 물질로서 포지티브 감광성 아크릴 수지를 사용하는 경우에서, 절연물(614)의 상단부에서 곡률 반경(0.2 ㎛ 내지 3 ㎛)을 갖는 곡면을 갖도록 절연물(614)이 형성되는 것이 바람직하다. 광 조사에 의하여 에칭제 중에서 불용성이 되는 네가티브 감광성 물질 또는, 광 조사에 의하여 에칭제 중에서 가용성이 되는 포지티브 감광성 물질은 절연물(614)에 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 절연물(614)로서, 유기 화합물에 한정되지 않으면서, 유기 화합물 또는 무기 화합물, 예컨대 산화규소 또는 산화질화규소를 사용할 수 있다.
EL층(615) 및 캐쏘드(616)는 애노드(613)의 위에 적층된다. ITO 막은 애노드(613)로서 사용하고, 애노드(613)에 접속되는 전류 제어 TFT(612)의 배선으로서 질화티탄 막과, 알루미늄을 그의 주성분으로서 함유하는 막의 적층막 또는, 질화티탄 막, 알루미늄을 그의 주성분으로서 함유하는 막 및 질화티탄 막의 적층막을 사용할 경우, 배선의 저항이 낮고 그리고 ITO 막과의 양호한 오옴 접촉을 얻을 수 있다는 점에 유의한다. 도 4a 및 도 4b에는 도시하지 않았으나, 캐쏘드(616)는 외부 입력 단자인 FPC(608)에 전기 접속시킨다는 점에 유의한다.
EL층(615)에서, 적어도 발광층이 제공되며, 발광층 이외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 또는 전자 주입층이 적절하게 제공된다는 점에 유의한다. 발광 소자(617)는 애노드(613), EL층(615) 및 캐쏘드(616)의 적층 구조로 형성된다.
도 4b의 단면도가 단 하나의 발광 소자(617)를 도시하기는 하나, 복수의 발광 소자는 화소부(602)에서 매트릭스형으로 배열된다. 3가지 유형(R, G 및 B)의 발광을 제공하는 발광 소자는 화소부(602)에서 선택적으로 형성되어 총 천연색 디스플레이가 가능한 발광 장치가 형성될 수 있다. 대안으로, 총 천연색 디스플레이가 가능한 발광 장치는 컬러 필터와 조합하여 제조될 수 있다.
추가로, 봉지 기판(606)은 봉지 물질(605)을 사용하여 소자 기판(601)에 부착되어 소자 기판(601), 봉지 기판(606) 및 봉지 물질(605)에 의하여 둘러싸이는 공간(618)에 발광 소자(617)가 제공되도록 한다. 공간(618)은 불활성 기체(예컨대 질소 또는 아르곤) 또는 봉지 물질(605)로 충전될 수 있다.
에폭시계 수지는 봉지 물질(605)에 사용되는 것이 바람직하다. 이에 사용되는 물질은 가능한한 수분 또는 산소를 투과하지 않는 물질인 것이 바람직하다. 봉지 기판(606)에 사용되는 물질로서, 유리 기판 또는 석영 기판 이외에 FRP(섬유유리 보강 플라스틱), PVF(폴리불소화비닐), 폴리에스테르, 아크릴 등으로 형성된 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 능동 매트릭스 발광 장치를 얻을 수 있다.
실시형태 5에 기재된 구조는 기타의 실시형태에 기재된 임의의 구조와 적절하게 조합되어 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
실시형태 6
실시형태 6에서, 도 5a 내지 도 5e, 도 6a 및 도 6b 및 도 7를 참조하여 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 장치를 사용하여 완성되는 각종 전자 장치 및 조명 장치의 예를 설명한다.
발광 장치를 적용하는 전자 장치의 예는 텔레비젼 장치(또한 TV 또는 텔레비젼 수신기로 지칭함), 컴퓨터 등의 모니터, 카메라, 예컨대 디지탈 카메라 및 디지탈 비디오 카메라, 디지탈 포토 프레임, 휴대폰(또는 휴대용 전화 장치로 지칭함), 휴대용 게임기, 휴대용 정보 단말기, 오디오 재생 장치, 대형 게임기, 예컨대 핀볼기 등을 들 수 있다.
각각 본 발명의 하나의 실시형태인 임의의 유기금속 착체를 사용하는 발광 소자를 가요성 기판의 위에 제조하여 곡면을 갖는 발광부를 포함하는 전자 장치 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하는 발광 소자에 포함되는 한쌍의 전극을 형성하기 위하여 가시광을 투과시키는 성질을 갖는 물질을 사용함으로써 씨-쓰루(see-through) 발광부를 포함하는 전자 장치 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
추가로, 본 발명의 하나의 실시형태를 적용하는 발광 장치는 또한 자동차의 조명에 적용 가능하며; 예를 들면 조명을 계기판, 창유리, 천장 등에 제공될 수 있다.
이들 전자 장치 및 조명 장치의 구체적인 예로는 도 5a 내지 도 5e, 도 6a 및 도 6b 및 도 7에 도시되어 있다.
도 5a는 텔레비젼 장치의 예를 도시한다. 텔레비젼 장치(7100)에서, 표시부(7103)은 하우징(7101)에 투입된다. 표시부(7103)에 의하여 화상을 디스플레이할 수 있으며, 발광 장치는 표시부(7103)에 사용될 수 있다. 또한, 여기서, 하우징(7101)은 스탠드(7105)에 의하여 지지된다.
텔레비젼 장치(7100)는 하우징(7101)의 조작 또는 별도의 리모트 콘트롤러(7110)에 의하여 조작될 수 있다. 리모트 콘트롤러(7110)의 조작 키(7109)로 채널 및 음량을 조절할 수 있으며, 표시부(7103)에 디스플레이되는 화상이 조절될 수 있다. 게다가, 리모트 콘트롤러(7110)에는 리모트 콘트롤러(7110)로부터의 데이터 출력을 디스플레이하기 위한 표시부(7107)가 제공된다.
텔레비젼 장치(7100)에는 수신기, 모뎀 등이 제공된다는 점에 유의한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비젼 방송을 수신할 수 있다. 게다가, 텔레비젼 장치(7100)가 모뎀에 의한 유선 또는 무선 접속에 의하여 통신 네트워크에 접속될 때, 1방향(송신기로부터 수신기로) 또는 쌍방향(송신기와 수신기 사이에, 수신기 사이에 등) 정보 통신을 수행할 수 있다.
도 5b는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 장치(7206) 등을 갖는 컴퓨터를 도시한다. 이러한 컴퓨터는 표시부(7203)을 위한 발광 장치를 사용하여 제조된다.
도 5c는 연결부(7303)로 연결되어 휴대용 게임기를 열었다 또는 닫았다 할 수 있는 2개의 하우징인 하우징(7301) 및 하우징(7302)을 갖는 휴대용 게임기를 도시한다. 표시부(7304)는 하우징(7301)에 투입되며, 표시부(7305)는 하우징(7302)에 도입된다. 또한, 도 5c에 도시된 휴대용 게임기는 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 습도, 화학물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 센서) 또는 마이크로폰(7312)) 등을 포함한다. 물론, 휴대용 게임기의 구조는 발광 장치가 적어도 표시부(7304) 또는 표시부(7305) 또는 둘다에 사용되고 그리고, 기타의 액세서리를 적절하게 포함할 수 있는 한, 상기에 한정되지 않는다. 도 5c에 도시된 휴대용 게임기는 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 읽어서 표시부에 디스플레이하는 기능 및, 또다른 휴대용 게임기와 무선 통신을 실시하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 도 5c에 도시된 휴대용 게임기는 상기에 한정되지 않으면서 각종 기능을 가질 수 있다.
도 5d는 휴대폰의 예를 도시한다. 휴대폰(7400)은 하우징(7401)에 투입된 표시부(7402), 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등이 제공된다. 표시부(7402)를 위하여 발광 장치를 사용하여 휴대폰(7400)을 제조한다는 점에 유의한다.
도 5d에 도시된 휴대폰(7400)의 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치할 때, 데이터가 휴대폰(7400)에 입력될 수 있다. 추가로, 조작, 예컨대 전화 걸기 및 이메일 작성은 손가락 등을 사용하여 표시부(7402)에 터치에 의하여 수행될 수 있다.
표시부(7402)의 스크린에는 주로 3가지 모드가 존재한다. 제1의 모드는 주로 화상을 표시하기 위한 표시 모드이다. 제2의 모드는 주로 정보, 예컨대 문자를 입력하기 위한 입력 모드이다. 제3의 모드는 표시 모드 및 입력 모드의 2가지 모드를 혼합한 표시-및-입력 모드이다.
예를 들면, 전화 걸기 또는 이메일 작성의 경우에서, 스크린에 표시된 문자가 입력될 수 있도록 주로 문자를 입력하기 위한 문자 입력 모드는 표시부(7402)에 대하여 선택된다. 이러한 경우에서, 표시부(7402)의 거의 전체 스크린에 키보드 또는 숫자 버튼을 표시하는 것이 바람직하다.
자이로스코프 또는 가속도 센서와 같은 경사를 검출하기 위한 센서를 포함하는 검출 장치가 휴대폰(7400)의 내부에 제공될 경우, 표시부(7402)의 스크린에서의 표시는 휴대폰(7400)의 방향(휴대폰이 풍경 모드 또는 인물 모드에 대하여 수평으로 또는 수직으로 배치되는 지의 여부)을 판단하여 자동으로 변경될 수 있다.
스크린 모드는 표시부(7402)에 터치에 의하여 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 사용한 조작에 의하여 변경된다. 대안으로, 스크린 모드는 표시부(7402)에 표시된 화상의 유형에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 표시부에 표시된 화상에 대한 시그날이 동영상 데이터의 시그날인 경우, 스크린 모드는 표시 모드로 변경된다. 시그날이 텍스트 데이터인 경우, 스크린 모드는 입력 모드로 변경된다.
더욱이, 입력 모드에서, 표시부(7402)에서 광학 센서에 의하여 검출되는 시그날이 검출되고 그리고 표시부(7402)에서 터치에 의한 입력이 일정 기간 중에 실시되지 않을 경우, 스크린 모드는 입력 모드로부터 표시 모드로 변경되도록 제어될 수 있다.
표시부(7402)는 화상 센서로서 작동할 수 있다. 예를 들면, 장문, 지문 등의 화상이 손바닥 또는 손가락을 사용하여 표시부(7402)에서 터치에 의하여 촬상됨으로써 본인 인증을 실시할 수 있다. 더욱이, 표시부에 근적외선광을 발광하는 백라이트 또는 센싱 광원을 제공함으로써, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등의 화상을 또한 촬상할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 장치를 적용함으로써 전자 장치의 표시부는 높은 발광 효율을 실시할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 적용함으로써, 신뢰성이 높은 전자 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 적용함으로써 소비 전력이 낮은 전자 장치를 제공할 수 있다.
도 5e는 조명부(7501), 색조(7502), 가변 아암(7503), 지지대(7504), 기부(7505) 및 전원 공급 스위치(7506)를 포함하는 데스크 램프를 도시한다. 데스크 램프는 조명부(7501)에 대한 발광 장치를 사용하여 제조된다. 램프는 그의 카테고리내에서 천정 라이트, 벽면 라이트 등을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.
도 6a는 발광 장치가 실내 조명 장치(801)의 내부에 사용되는 예를 도시한다. 발광 장치는 면적이 클 수 있으므로, 발광 장치는 넓은 면적을 갖는 조명 장치로서 사용될 수 있다. 대안으로, 발광 장치는 롤형 조명 장치(802)로서 사용될 수 있다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 도 5e를 참조하여 기재한 데스크 램프(803)는 실내용 조명 장치(801)가 제공된 룸에서 함께 사용될 수 있다.
도 6b는 또다른 조명 장치의 예를 도시한다. 도 6b에 도시된 데스크 램프는 조명부(9501), 지지대(9503), 지지 기부(9505) 등을 포함한다. 조명부(9501)는 각각 본 발명의 하나의 실시형태인 임의의 유기금속 착체를 함유한다. 그리하여 가요성 기판의 위에 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 장치를 제조함으로써, 곡면을 갖거나 또는 가요성 조명부를 갖는 조명 장치를 제공할 수 있다. 상기 기재된 바와 같은 조명 장치를 위한 가요성 발광 장치의 사용은 조명 장치의 디자인의 자유도를 증가시킬 뿐 아니라, 조명 장치가 자동차의 천장 또는 계기판 등의 곡면을 갖는 부분에 장착될 수 있도록 한다.
도 7은 또다른 조명 장치의 예를 도시한다. 상기 기재된 바와 같이, 곡면을 갖는 조명 장치는 본 발명의 하나의 실시형태를 적용하여 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체는 황색 내지 오렌지색 광을 발광하므로, 황색 조명 장치 또는 오렌지색 조명 장치를 제공할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 하나의 실시형태는 도 7에 도시한 터널내에서 조명 장치(9900)에 적용될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 적용함으로써, 발광 효율이 높으며 그리고 에너지 효율이 높은 조명 장치를 실현할 수 있다. 또한, 황색 내지는 오렌지색 발광은 시감도가 높으므로, 사고를 감소시킬 수 있다. 추가로, 본 발명의 하나의 실시형태가 적용된 조명 장치는 면 광원이므로, 방향성이 지나치게 강하게 되는 것을 방지할 수 있어서 사고의 원인을 감소시킬 수 있다.
대안으로, 상기 기재한 황색 조명 장치는 옐로우 룸 등에 적용될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 옐로우 룸에서의 조명에 적용하는 조명 장치를 사용함으로써, 색조가 생성되기 어렵고, 양호한 작업 환경을 제공할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 장치를 적용함으로써, 조명 장치는 높은 발광 효율을 실현시킬 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 적용함으로써, 신뢰성이 높은 조명 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시형태를 적용함으로써, 소비 전력이 낮은 조명 장치를 제공할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 전자 장치 또는 조명 장치는 발광 장치의 적용에 의하여 얻을 수 있다. 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓어서 발광 장치는 각종 분야에서의 전자 장치에 적용될 수 있다.
실시형태 6에 기재된 구조를 또다른 실시형태에 기재된 임의의 구조와 적절히 조합하여 사용될 수 있다는 점에 유의한다.
실시예 1
합성예 1
실시예 1에서, 실시형태 1에서 구조식 100으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[2-(6-페닐-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(dppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(dppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00067
단계 1: 4,6-디페닐피리미딘(약어: Hdppm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.02 g의 4,6-디클로로피리미딘, 8.29 g의 페닐보론산, 7.19 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.08 g의 페닐보론산, 1.79 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 추출물의 용액을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 피리미딘 유도체 Hdppm를 얻었다(황백색 분말, 수율 38%). 마이크로파를 사용한 조사의 경우, 마이크로파 합성 시스템(디스커버((Discover), 씨이엠 코포레이션(CEM Corporation) 제조)을 사용하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (a-1)을 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (a-1)>
Figure pat00068
단계 2: 디-μ-클로로-비스[비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)](약어: [Ir(dppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.10 g의 단계 1에서 얻은 Hdppm 및 0.69 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)을 첨가하고, 나스 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 1 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(dppm)2Cl]2(적갈색 분말, 수율 88%)를 얻었다. 단계 2의 합성 반응식 (a-2)을 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (a-2)>
Figure pat00069
단계 3: (아세틸아세토나토)비스 (4,6- 디페닐피리미디나토 )이리듐(III)(약어: [Ir(dppm)2 (acac)])의 합성
게다가, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.44 g의 단계 2에서 얻은 [Ir(dppm)2Cl]2, 0.30 g의 아세틸아세톤 및 1.07 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 나스 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)를 사용한 조사를 60 분 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 디클로로메탄에 용해시키고, 여과를 실시하여 불용성 물질을 제거하였다. 얻은 여과액을 물에 이어서 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 50:1의 부피비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 목적 물질인 오렌지색 분말(수율 32%)을 얻었다. 단계 3의 합성 반응식 (a-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (a-3)>
Figure pat00070
단계 3에서 얻은 오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 8에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 100으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)2(acac)]를 합성예 1에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.83 (s, 6H), 5.29 (s, 1H), 6.48 (d, 2H), 6.80 (t, 2H), 6.90 (t, 2H), 7.55-7.63 (m, 6H), 7.77 (d, 2H), 8.17 (s, 2H), 8.24 (d, 4H), 9.17 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(dppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션(JASCO Corporation) 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션(Hamamatsu Photonics Corporation) 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 9는 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 9에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 9에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)2(acac)]는 592 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 오렌지색 광이 관찰되었다.
발광 소자의 제조에서, [Ir(dppm)2(acac)]는 증발시 타지 않았으며, 물질의 사용 효율은 높았다는 점에 유의한다.
실시예 2
합성예 2
실시예 2에서, 실시형태 1에서 구조식 140으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[2-(6-메틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(mppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(mppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00071
단계 1: 4-메틸-6-페닐피리미딘(약어: Hmppm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 4.90 g의 4-클로로-6-메틸피리미딘, 4.80 g의 페닐보론산, 4.03 g의 탄산나트륨, 0.16 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 10 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.28 g의 페닐보론산, 2.02 g의 탄산나트륨, 0.082 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 10 ㎖의 아세토니트릴을 넣고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 디클로로메탄을 사용한 추출을 실시하였다. 추출물의 얻은 용액을 탄산나트륨 포화 수용액, 물에 이어서 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 9:1의 부피비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Hmppm를 얻었다(오렌지색 유상 물질, 수율 46%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (b-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (b-1)>
Figure pat00072
단계 2: 디-μ-클로로-비스[비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)](약어: [Ir(mppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.51 g의 단계 1에서 얻은 Hmppm 및 1.26 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)을 첨가하고, 나스 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 1 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 에탄올로 세정하고, 여과하여 이중핵 착체 [Ir(mppm)2Cl]2를 얻었다(암록색 분말, 수율 77%). 단계 2의 합성 반응식 (b-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (b-2)>
Figure pat00073
단계 3: (아세틸아세토나토)비스 (6- 메틸 -4- 페닐피리미디나토 )이리듐(III)(약어: [Ir(mppm)2 (acac)])의 합성
게다가, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.84 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(mppm)2Cl]2, 0.48 g의 아세틸아세톤 및 1.73 g의 탄산나트륨을 넣고, 나스 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)를 사용한 조사를 60 분 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 디클로로메탄에 용해시키고, 여과를 실시하여 불용성 물질을 제거하였다. 얻은 여과액을 물에 이어서 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 4:1의 부피비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 목적 물질인 황색 분말을 얻었다(수율 22%). 단계 3의 합성 반응식 (b-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (b-3)>
Figure pat00074
단계 3에서 얻은 황색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 10에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 140으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mppm)2(acac)]를 합성예 2에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.78 (s, 6H), 2.81 (s, 6H), 5.24 (s, 1H), 6.37 (d, 2H), 6.77 (t, 2H), 6.85 (t, 2H), 7.61-7.63 (m, 4H), 8.97 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(mppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.10 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.018 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 11은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 11에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 11에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.10 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mppm)2(acac)]는 548 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 황록색광이 디클로로메탄 용액으로부터 관찰되었다.
실시예 3
합성예 3
실시예 3에서, 실시형태 1에서 구조식 152로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 트리스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 트리스[2-(6-페닐-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(dppm)3])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(dppm)3]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00075
3-방향 코크가 제공된 반응 용기에 1.17 g의 합성예 1에서 단계 1에서 얻은 리간드 Hppm 및 0.49 g의 트리스(아세틸아세토나토)이리듐(III)을 넣고, 반응 용기내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 250℃에서 45.5 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 반응물을 디클로로메탄에 용해시키고, 이 용액을 여과하였다. 얻은 여과액의 용매를 증류 제거하고, 정제를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 수행하였다. 전개 용매로서, 우선 디클로로메탄을 사용한 후, 에틸 아세테이트를 사용하였다. 생성된 분획의 용매를 증류시켜 적색 고체를 얻었다(수율 41%). 얻은 고체를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 재결정화하여 목적 물질인 적색 분말을 얻었다(수율 11%). 합성예 3의 합성 반응식 (c-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (c-1)>
Figure pat00076
얻은 적색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 12에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 104로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)3]를 합성예 3에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 6.88-7.04 (m, 9H), 7.51-7.54 (m, 9H), 7.90 (d, 3H), 8.07 (d, 3H), 8.09 (d, 3H), 8.21 (s, 3H), 8.46 (s, 3H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(dppm)3]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 13은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 13에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 13에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)3]는 596 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 4
비교예 1
실시예 4에서, 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스(4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(ppm)2(acac)])의 합성 방법을 기재한다. [Ir(ppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00077
단계 1: 디-μ-클로로-비스[비스(4-페닐피리미딘)이리듐(III)](약어: [Ir(ppm)2 Cl] 2 )의 합성
우선, 환류관이 구비된 3목 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 10 ㎖의 물, 0.67 g의 리간드 4-페닐피리미딘(약어: Hppm), 0.50 g의 염화이리듐(IrCl3·HCl·H2O)을 첨가하고, 3목 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 그후, 혼합물을 가열하고, 13 시간 동안 환류시켜 반응시켰다. 반응한 용액을 실온으로 자연적으로 냉각시키고, 여과하였다. 여과에 의하여 얻은 물질을 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(ppm)2Cl]2를 얻었다(적색 분말, 수율 42%). 단계 1의 합성 반응식 (d-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (d-1)>
Figure pat00078
단계 2: (아세틸아세토나토)비스(4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(ppm)2 (acac)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 3목 플라스크에 20 ㎖의 2-에톡시에탄올, 0.37 g의 단계 1에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(ppm)2Cl]2, 0.11 ㎖의 아세틸아세톤 및 0.37 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 3목 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 그후, 혼합물을 가열하고, 17.5 시간 동안 환류시켜 반응시켰다. 반응한 용액을 실온으로 자연적으로 냉각시키고, 여과하였다. 여과액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그러나, 목적 물질인 이리듐 착체의 분획은 수집이 불가하였다. 이는 얻은 분획이 이중핵 착체 [Ir(ppm)2Cl]2의 분해에 의하여 얻은 것으로 간주된다. 단계 2의 합성 반응식 (d-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (d-2)>
Figure pat00079
비교예 1에 기재된 바와 같이, [Ir(ppm)2(acac)]의 합성은 곤란하였다. 그래서, 실시예 1 내지 3에 기재되고 그리고 각각 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체(피리미딘 고리의 6-위치에 페닐이 결합됨)와 비교시, 피리미딘 고리의 6-위치에 수소가 결합된 물질은 수율이 매우 낮으며, 합성이 불가한 것으로 밝혀졌다. 이는 이중핵 착체 [Ir(ppm)2Cl]2가 상기 기재한 바와 같이 분해되었기 때문인 것으로 판단된다. 즉, 분해 반응은 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 합성 반응시 억제될 수 있으며; 그러므로, 합성의 수율은 [Ir(ppm)2(acac)]와 비교시 크게 개선되었다.
실시예 5
비교예 2
실시예 5에서, 유기금속 착체 트리스(4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(ppm)3])의 합성 방법을 기재한다. [Ir(ppm)3]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00080
우선, 3-방향 코크가 제공된 반응 용기에 1.95 g의 리간드 4-페닐피리미딘(약어: Hppm) 및 1.20 g의 트리스(아세틸아세토나토)이리듐(III)을 첨가하고, 반응 용기내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 250℃에서 41.5 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 반응물을 디클로로메탄에 용해시키고, 이 용액을 여과하였다. 얻은 여과액의 용매를 증류 제거하고, 잔류물을 얻었다. 이러한 잔류물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 전개 용매로서, 우선, 디클로로메탄을 사용한 후, 에틸 아세테이트를 사용하였다. 생성된 분획의 용매를 증류시켜 갈색 고체를 얻었다. 이러한 고체를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 재결정하여 유기금속 착체 [Ir(ppm)3]를 함유하는 혼합물을 얻었다(갈색 분말, 수율 4%). 이러한 혼합물의 박층 크로마토그래피로부터 목적하는 유기금속 착체 [Ir(ppm)3]의 스팟은 갈색 불순물의 스팟과 비교시 매우 옅어서 목적하는 유기금속 착체는 분리할 수 없었다. 비교예 2의 합성 반응식 (e-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (e-1)>
Figure pat00081
비교예 2에 기재한 바와 같이, [Ir(ppm)3]의 합성은 곤란하였다. 그래서, 실시예 1 내지 3에 기재되어 있으며 그리고 각각 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체와 비교시, 피리미딘 고리의 6-위치에 결합된 치환기가 수소인 물질은 수율이 매우 낮으며, 합성이 불가한 것으로 밝혀졌다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 경우, 착체의 합성 반응에서 분해 반응은 억제될 수 있으며; 그러므로, 합성의 수율은 [Ir(ppm)3]와 비교시 크게 개선된다.
실시예 6
실시예 6에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다.
Figure pat00082
본 실시예의 발광 소자 1의 제조 방법을 하기에 기재한다.
발광 소자 1
우선, 산화규소를 함유하는 산화인듐주석(ITSO)의 막을 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에서 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 실시한 후 UV 오존 처리를 370 초 동안 실시하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약어: BPAFLP) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, BPAFLP 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)로 조절하였다. 공증착법은 하나의 처리실에서 복수의 증착 소스로부터 증착을 동시에 실시하는 증착법을 의미한다는 점에 유의한다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq-II), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약어: PCBA1BP) 및 실시예 2에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(mppm)2(acac)])을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(mppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(mppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에서 10 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, 바토페난트롤린(약어: BPhen) 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에서 20 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, 불소화리튬 (LiF) 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에서 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 1을 제조하였다.
상기 증착 방법에서, 증착은 저항 가열법에 의하여 모두 실시하였다.
하기 표 1은 상기 기재한 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 1의 소자 구조를 제시한다.
표 1
Figure pat00083
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 1이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 1의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 15는 발광 소자 1의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 15에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 16은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 16에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 17은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 17에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 하기 표 2는 950 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 1의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 제시한다.
표 2
Figure pat00084
도 18은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 18에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 18에 도시한 바와 같이, 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 544 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 2에 제시한 바와 같이, 발광 소자 1의 CIE 색도 좌표는 950 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.43, 0.56)이었다. 결과는 [Ir(mppm)2(acac)]로부터 유래하는 황색광 발광이 발광 소자 1로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 2, 도 15, 도 16 및 도 17은 발광 소자 1의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 1의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 19에 도시하였다. 도 19에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 1은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 1은 110 시간 동안 구동시킨 후 초기 휘도의 88%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 7
실시예 7에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00085
본 실시예의 발광 소자 2의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 2
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, BPAFLP 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, BPAFLP 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)-트리페닐아민(약어: PCBNBB) 및 실시예 1에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(dppm)2(acac)])을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBNBB 및 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCBNBB:[Ir(dppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에서 10 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, BPhen 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에서 20 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, LiF 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에서 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 2를 제조하였다.
상기 증착 방법에서, 증착은 저항 가열법에 의하여 모두 실시하였다는 점에 유의한다.
하기 표 3은 상기 기재한 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 2의 소자 구조를 제시한다.
표 3
Figure pat00086
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 2가 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 2의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 20은 발광 소자 2의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 20에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 21은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 21에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 22는 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 22에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 25는 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 25에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 4는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 2의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 4
Figure pat00087
도 23은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 23에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 23에 도시한 바와 같이, 발광 소자 2의 발광 스펙트럼은 579 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 4에 제시한 바와 같이, 발광 소자 2의 CIE 색도 좌표는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.54, 0.46)이었다. 결과는 [Ir(dppm)2(acac)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 2로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 20, 도 21, 도 22, 도 25 및 표 4는 발광 소자 2의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 2는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 외부 양자 효율이 28%로 매우 높다는 것을 나타낸다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율은 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 2의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 24에 도시하였다. 도 24에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 2는 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 2는 320 시간 동안 구동후 초기 휘도의 92%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 8
실시예 8에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질은 실시예 6 또는 7에서 사용한 것과 동일하므로, 여기서 그의 화학식은 생략한다.
본 실시예의 발광 소자 3의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 3
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, BPAFLP 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, BPAFLP 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 1에서 합성한 [Ir(dppm)2(acac)]을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.1(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(dppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에 15 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, BPhen 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에 15 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, LiF 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 3를 제조하였다.
상기 증착법에서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 수행하였다는 점에 유의한다.
표 5는 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 3의 소자 구조를 제시한다.
표 5
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 3이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 3의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 26은 발광 소자 3의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 26에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 27은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 27에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 28은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 28에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 31은 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 31에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 6은 발광 소자 3의 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 6
Figure pat00089
도 29는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 29에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 29에 도시한 바와 같이, 발광 소자 3의 발광 스펙트럼은 586 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 6에 제시한 바와 같이, 발광 소자 3의 CIE 색도 좌표는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.57, 0.43)이었다. 결과는 [Ir(dppm)2(acac)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 3으로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 26, 도 27, 도 28, 도 31 및 표 6은 발광 소자 3의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 3은 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 31%로 매우 높은 외부 양자 효율을 갖는다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율이 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 3의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 30에 도시하였다. 도 30에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 3은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 3은 170 시간 동안 구동후 초기 휘도의 95%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 8에서 발광층에 첨가되는 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 농도는 실시예 7에서의 것보다 더 높다는 것에 유의한다. 그러므로, 실시예 8에서의 소자는 실시예 7에서의 소자보다 발광 스펙트럼(발광색)의 적색편이가 더 많다. 그러나, 소자 모두의 외부 양자 효율의 값은 높으며, 그의 신뢰성도 또한 높다. 그래서, 본 발명의 하나의 실시형태의 특징 중 하나는 소자의 발광 효율 및 신뢰성의 감소 없이 발광층에 첨가된 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체의 농도를 변경시킴으로써 발광의 색조가 변경될 수 있다는 것이다.
실시예 9
합성예 4
실시예 9에서, 실시형태 1에서 구조식 190으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[2-(6-tert-부틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(tBuppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(tBuppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00090
단계 1: 4-tert-부틸-6-페닐피리미딘(약어: HtBuppm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 22.5 g의 4,4-디메틸-1-페닐펜탄-1,3-디온 및 50 g의 포름아미드를 첨가하고, 플라스크내의 공기를 질소로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 가열하여 반응한 용액을 5 시간 동안 환류시켰다. 그후, 이 용액을 수산화나트륨 수용액에 붓고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 10:1의 부피비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여 피리미딘 유도체 HtBuppm(무색 유상 물질, 수율 14%)를 얻었다. 단계 1의 합성 반응식 (f-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (f-1)>
Figure pat00091
단계 2: 디-μ-클로로-비스[비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)](약어: [Ir(tBuppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.49 g의 단계 1에서 얻은 HtBuppm 및 1.04 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2(황록색 분말, 수율 73%)를 얻었다. 단계 2의 합성 반응식 (f-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (f-2)>
Figure pat00092
단계 3: (아세틸아세토나토)비스 (6- tert -부틸-4- 페닐피리미디나토 )이리듐(III)(약어: [Ir(tBuppm)2 (acac)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.61 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2, 0.36 g의 아세틸아세톤 및 1.27 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)를 사용한 조사를 60 분 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입-여과하고, 물 및 에탄올로 세정하였다. 이 고체를 디클로로메탄에 용해시키고, 혼합물을 셀라이트(Celite)(와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 제조, 카타로그 번호 531-16855), 알루미나 및 셀라이트의 순서로 적층시킨 여과 보조제로 여과하였다. 용매를 증류 제거하고, 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매를 사용하여 얻은 고체를 재결정화하여 목적 물질을 황색 분말로서 얻었다(수율 68%). 단계 3의 합성 반응식 (f-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (f-3)>
Figure pat00093
단계 3에서 얻은 황색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 32에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 190으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tBuppm)2(acac)]를 합성예 4에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.50 (s, 18H), 1.79 (s, 6H), 5.26 (s, 1H), 6.33 (d, 2H), 6.77 (t, 2H), 6.85 (t, 2H), 7.70 (d, 2H), 7.76 (s, 2H), 9.02 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 33은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 33에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 33에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.093 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 33에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tBuppm)2(acac)]는 547 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 황록색광이 디클로로메탄 용액으로부터 관찰되었다.
실시예 10
실시예 10에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00094
본 실시예의 발광 소자 4의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 4
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, BPAFLP 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, BPAFLP 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 9에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.075(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(tBuppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에서 10 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, BPhen 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에서 20 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, LiF 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에서 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 4를 제조하였다.
상기 증착법에서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 수행하였다는 점에 유의한다.
하기 표 7은 상기 기재한 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 4의 소자 구조를 제시한다.
표 7
Figure pat00095
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 4가 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 4의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 34는 발광 소자 4의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 34에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 35는 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 35에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 36은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 36에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다.
추가로, 표 8은 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 4의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 제시한다.
표 8
Figure pat00096
도 37은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 37에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 37에 도시한 바와 같이, 발광 소자 4의 발광 스펙트럼은 546 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 8에 제시한 바와 같이, 발광 소자 4의 CIE 색도 좌표는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.44, 0.55)이었다. 결과는 [Ir(tBuppm)2(acac)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 4로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 8, 도 34, 도 35 및 도 36은 발광 소자 4의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 11
실시예 11에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 38를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00097
본 실시예의 발광 소자 5의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 5
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약어: PCzPA)] 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 제1의 정공 주입층(1111a)을 형성하였다. 정공 주입층(1111a)의 두께는 60 ㎚로 설정하고, PCzPA 대 산화몰리브덴의 중량비는 1:0.5(=PCzPA:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, PCzPA 막은 제1의 정공 주입층(1111a)의 위에서 30 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 정공 수송층(1112a)을 형성하였다.
게다가, 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약어: CzPA) 및 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약어: 1,6mMemFLPAPrn)을 제1의 정공 수송층(1112a)의 위에 공증착시켜 제1의 발광층(1113a)을 형성하였다. 제1의 발광층(1113a)의 두께는 30 ㎚이었다. CzPA 대 1,6mMemFLPAPrn의 중량비는 1:0.05(=CzPA:1,6mMemFLPAPrn)로 조절하였다.
그 다음, 제1의 발광층(1113a)의 위에서, CzPA를 5 ㎚의 두께로 증착시키고, BPhen을 15 ㎚의 두께로 증착시켜 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
추가로, 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에서 산화리튬(Li2O)을 0.1 ㎚의 두께로 증착시켜 제1의 전자 주입층(1115a)을 형성하였다.
그후, 제1의 전자 주입층(1115a)의 위에서 구리 프탈로시아닌(약어: CuPc)을 2 ㎚의 두께로 증착시켜 제1의 중간층(1116a)을 형성하였다.
그 다음, 제1의 중간층(1116a)의 위에 PCzPA 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제2의 정공 주입층(1111b)을 형성하였다. 그의 두께는 20 ㎚이었으며, PCzPA 대 산화몰리브덴의 중량비는 1:0.5(=PCzPA:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP를 제2의 정공 주입층(1111b)의 위에서 20 ㎚의 두께로 증착시켜 제2의 정공 수송층(1112b)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 1에서 합성한 [Ir(dpppm)2(acac)])를 공증착시켜 제2의 정공 수송층(1112b)의 위에 제2의 발광층(1113b)을 형성하였다. 제2의 발광층(1113b)의 두께를 40 ㎚로 설정하고, 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비를 0.8:0.2:0.06(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(dppm)2(acac)])로 조절하였다.
그 다음, 제2의 발광층(1113b)의 위에서 2mDBTPDBq-II 및 BPhen을 각각 15 ㎚의 두께로 증착시켜 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, Li2O 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에 증착에 의하여 0.1 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 주입층(1115b)을 형성하였다.
그후, 제2의 전자 주입층(1115b)의 위에서 CuPc를 2 ㎚의 두께로 증착시켜 제2의 중간층(1116b)을 형성하였다.
그 다음, 제2의 중간층(1116b)의 위에 PCzPA 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제3의 정공 주입층(1111c)을 형성하였다. 그의 두께는 67 ㎚이었으며, PCzPA 대 산화몰리브덴의 중량비는 1:0.5(=PCzPA:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, 제3의 정공 주입층(1111c)의 위에 BPAFLP를 20 ㎚의 두께로 증착시켜 제3의 정공 수송층(1112c)을 형성하였다.
그 다음, 제3의 정공 수송층(1112c)의 위에 제3의 발광층(1113c) 및 제3의 전자 수송층(1114c)의 순서로 형성하였다. 제3의 발광층(1113c) 및 제3의 전자 수송층(1114c)을 제2의 발광층(1113b) 및 제2의 전자 수송층(1114b)과 동일한 구조를 사용하여 각각 형성하였다.
그 다음, 제3의 전자 수송층(1114c)의 위에 LiF를 1 ㎚의 두께로 증착시켜 제3의 전자 주입층(1115c)을 형성하였다.
마지막으로, 제3의 전자 주입층(1115c)의 위에 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 5를 제조하였다.
상기 증착법에서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 수행하였다는 점에 유의한다.
하기 표 9는 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 5의 소자 구조를 나타낸다.
표 9
Figure pat00098
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 5가 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 5의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 39는 발광 소자 5의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 39에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 40은 그의 휘도 대 전력 효율 특성을 나타낸다. 도 40에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전력 효율(㏐/W)을 나타낸다. 또한, 도 41은 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 41에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 10은 발광 소자 5의 4,700 ㏅/㎡의 휘도에서 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 10
Figure pat00099
도 42는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 5의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 43에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 42에 도시한 바와 같이, 발광 소자 5의 발광 스펙트럼은 581 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 10에 제시한 바와 같이, 발광 소자 5의 CIE 색도 좌표는 4,700 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.49, 0.42)이었다.
표 10, 도 39, 도 40 및 도 41은 발광 소자 5의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 도 40에서 알 수 있는 바와 같이, 특히, 발광 소자 5는 전력 효율이 50 ㏐/W보다 높다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 5의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 43에 도시하였다. 도 43에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 5는 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 5는 320 시간 동안 구동후 초기 휘도의 95%를 유지하였다.
추가로, 발광 소자 5의 휘도 가속 시험을 실시하였다. 휘도 가속 시험에서, 초기 휘도를 20,000 ㏅/㎡, 30,000 ㏅/㎡, 40,000 ㏅/㎡, 50,000 ㏅/㎡, 70,000 ㏅/㎡ 및 100,000 ㏅/㎡로 설정하여 발광 소자 5와 동일한 구조를 갖는 소자를 정전류에서 구동시켰다. 초기 휘도 및 수명 사이의 상관관계의 플롯으로부터, 5,000 ㏅/㎡의 초기 휘도를 평가하였다. 본 실시예에서, 수명은 발광 소자의 휘도는 초기 휘도의 70% 미만까지 감소되는 시간을 의미한다.
도 44는 초기 휘도 및 수명 사이의 상관관계 플롯을 도시한다. 도 44에서, 세로축은 수명(h)을 나타내며, 가로축은 초기 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 각각 20,000 ㏅/㎡ 및 30,000 ㏅/㎡의 초기 휘도에서, 휘도는 초기 휘도의 70% 미만까지 감소되지 않으므로, 열화 곡선을 외삽하여 수명을 추정하였다. 이들 결과로부터, 5,000 ㏅/㎡의 초기 휘도에서 발광 소자 5의 수명은 30,000 시간으로 추정되며, 발광 소자 5는 수명이 매우 긴 소자인 것으로 판명되었다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 12
합성예 5
실시예 12에서, 실시형태 1에서 구조식 101로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 비스(4,6-디페닐피리미디나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(또다른 명칭: (2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2 O,O')비스[2-(6-페닐-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(dppm)2(dpm)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(dppm)2(dpm)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00100
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.93 g의 합성예 1에서의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(dppm)2Cl]2, 0.77 g의 디피발로일메탄 및 1.51 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.26 g의 디피발로일메탄을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 디클로로메탄에 용해시키고, 여과를 실시하여 불용성 물질을 제거하였다. 얻은 여과액을 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 톨루엔으로 세정하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 적색 고체를 얻었다(수율 28%, 순도 95%). 이러한 고체는 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 적색 분말을 얻었다(수율 6%). 합성 반응식 (g-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (g-1)>
Figure pat00101
얻은 적색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 45에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 101로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)2(dpm)]를 합성예 5에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.83 (s, 18H), 5.29 (s, 1H), 6.55 (d, 2H), 6.80 (t, 2H), 6.91 (t, 2H), 7.55-7.63 (m, 6H), 7.78 (d, 2H), 8.16 (d, 2H), 8.25 (d, 4H), 9.04 (d, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(dppm)2(dpm)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 46은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 46에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 46에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 46에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dppm)2(dpm)]는 610 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 붉은색이 도는 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 13
합성예 6
실시예 13에서, 실시형태 1에서 구조식 114로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스[4,6-디(나프탈렌-2-일)피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[3-(6-나프탈렌-2-일-4-피리미디닐-κN3)-2-나프탈레닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(d2npm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(d2npm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다
Figure pat00102
단계 1: 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.0 g의 4,6-디클로로피리미딘, 11.7 g의 2-나프탈렌보론산, 7.2 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.9 g의 2-나프탈렌보론산, 1.8 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 5:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘를 얻었다(황백색 분말, 수율 48%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (h-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (h-1)>
단계 2: 4,6-디(나프탈렌-2-일)피리미딘(약어: Hd2npm)의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 3.9 g의 단계 1에서 얻은 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘, 2.8 g의 2-나프탈렌보론산, 1.7 g의 탄산나트륨, 0.14 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 1.4 g의 2-나프탈렌보론산, 0.9 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 5:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Hd2npm을 얻었다(황백색 분말, 수율 19%). 단계 2의 합성 반응식 (h-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (h-2)>
Figure pat00104
단계 3: 디-μ-클로로-비스{비스[4,6-디(나프탈렌-2-일)피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(d2npm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.00 g의 단계 2에서 얻은 Hd2npm 및 0.44 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corp.) 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(d2npm)2Cl]2를 얻었다(갈색 분말, 수율 98%). 단계 3의 합성 반응식 (h-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (h-3)>
Figure pat00105
단계 4: (아세틸아세토나토)비스[4,6-디 (나프탈렌-2-일)피리미디나토]이리듐(III)(약어: [Ir(d2npm)2 (acac) ])의 합성
게다가, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.28 g의 단계 3에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(d2npm)2Cl]2, 0.22 g의 아세틸아세톤 및 0.76 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.22 g의 아세틸아세톤을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물, 에탄올 및 디클로로메탄으로 세정하였다. 이 고체를 톨루엔에 용해시키고, 혼합물을 셀라이트, 알루미나 및 셀라이트의 순서로 적층된 여과 보조제로 여과하였다. 그후, 톨루엔 및 헥산의 혼합 용매로 재결정화를 실시하여 적색 분말을 얻었다(수율 11%). 단계 4의 합성 반응식 (h-4)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (h-4)>
Figure pat00106
얻은 적색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 47에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 114로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d2npm)2(acac)]를 합성예 6에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (DMSO-d6): 1.82 (s, 6H), 5.43 (s, 1H), 6.77 (s, 2H), 7.23-7.26 (m, 4H), 7.35-7.38 (m, 2H), 7.69-7.72 (m, 4H), 7.79-7.82 (m, 2H), 8.09-8.12 (m, 2H), 8.21-8.26 (m, 4H), 8.68 (d, 2H), 8.95 (s, 2H), 9.24-9.27 (m, 6H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(d2npm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.073 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.073 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 48은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 48에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 48에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.073 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 48에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d2npm)2(acac)]는 645 ㎚㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 적색 광이 관찰되었다.
실시예 14
합성예 7
실시예 14에서, 실시형태 1에서 구조식 115로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[1-(6-나프탈렌-1-일-4-피리미디닐-κN3)-2-나프탈레닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(d1npm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(d1npm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00107
단계 1: 4 ,6- 디(나프탈렌-1-일) 피리미딘(약어: Hd1npm )의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.00 g의 4,6-디클로로피리미딘, 11.56 g의 1-나프탈렌보론산, 7.12 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.91 g의 1-나프탈렌보론산, 1.82 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 2:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Hd1npm을 얻었다(황백색 분말, 수율 41%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (i-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (i-1)>
Figure pat00108
단계 2: 디-μ-클로로-비스{비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(d1npm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 10 ㎖의 물, 2.29 g의 단계 1에서 얻은 Hd1npm 및 1.01 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(d1npm)2Cl]2를 얻었다(적갈색 분말, 수율 82%). 단계 2의 합성 반응식 (i-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (i-2)>
Figure pat00109
단계 3: (아세틸아세토나토)비스[4,6-디 (나프탈렌-1-일) 피리미디나토 ]이리듐(III)(약어: [Ir(d1npm)2 (acac) ])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.18 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(d1npm)2Cl]2, 0.20 g의 아세틸아세톤 및 0.70 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.20 g의 아세틸아세톤을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 심적색 분말을 얻었다(수율 27%). 단계 3의 합성 반응식 (i-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (i-3)>
심적색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 49에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 115로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d1npm)2(acac)]를 합성예 7에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.90 (s, 6H), 5.40 (s, 1H), 6.72 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.31 (d, 2H), 7.45 (t, 2H), 7.62-7.74 (m, 8H), 7.95 (d, 2H), 8.01-8.08 (m, 4H), 8.48-8.52 (m, 4H), 8.77 (s, 2H), 9.34 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(d1npm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.070 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.070 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 50은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 50에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 50에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.070 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 50에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d1npm)2(acac)]는 608 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 15
합성예 8
실시예 15에서, 실시형태 1에서 구조식 119로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스[4,6-디(3-비페닐)피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: 비스{3-[6-(1,1'-비페닐-3-일)-4-피리미디닐-κN3]-1,1'-비페닐-4-일-κC}(2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(d5bpm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(d5bpm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00111
단계 1: 4 ,6- 디(3-비페닐)피리미딘(약어: Hd5bpm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.03 g의 4,6-디클로로피리미딘, 13.51 g의 3-비페닐보론산, 7.17 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 30 ㎖의 물 및 30 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 3.40 g의 3-비페닐보론산, 1.77 g의 탄산나트륨 및 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2를 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 40:1의 비로 톨루엔 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Hd5bpm를 얻었다(백색 분말, 수율 10%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (j-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (j-1)>
Figure pat00112
단계 2: 디-μ-클로로-비스{비스[4,6-디(3-비페닐)피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(d5bpm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.14 g의 단계 1에서 얻은 Hd5bpm 및 0.42 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(d5bpm)2Cl]2를 얻었다(붉은색이 도는 갈색 분말, 수율 99%). 단계 2의 합성 반응식 (j-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (j-2)>
Figure pat00113
단계 3: (아세틸아세토나토)비스[4,6-디 (3-비페닐) 피리미디나토 ]이리듐(III)(약어: [Ir(d5bpm)2 (acac) ])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.38 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(d5bpm)2Cl]2, 0.21 g의 아세틸아세톤 및 0.74 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.070 g의 아세틸아세톤을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 붉은색이 도는 오렌지색 고체를 얻었다. 이 고체를 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 재결정화하여 붉은색이 도는 오렌지색 분말을 얻었다(수율 17%). 단계 3의 합성 반응식 (j-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (j-3)>
Figure pat00114
얻은 붉은색이 도는 오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 51에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 119로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d5bpm)2(acac)]를 합성예 8에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.88 (s, 6H), 5.34 (s, 1H), 6.62 (d, 2H), 7.10 (d, 2H), 7.29 (d, 2H), 7.36-7.45 (m, 6H), 7.50-7.56 (m, 8H), 7.69 (t, 2H), 7.74 (d, 4H), 7.80 (d, 2H), 7.98 (s, 2H), 8.26 (d, 2H), 8.32 (s, 2H), 8.51 (s, 2H), 9.25 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(d5bpm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.066 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.066 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 52는 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 52에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 52에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.066 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 52에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d5bpm)2(acac)]는 601 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 16
합성예 9
실시예 16에서, 실시형태 1에서 구조식 123으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스[4,6-비스(4-메톡시페닐)피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: 비스{2-[6-(4-메톡시페닐)-4-피리미디닐-κN3]-5-메톡시페닐-κC}(2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(modppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(modppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00115
단계 1: 4 ,6- 비스(4-메톡시페닐)피리미딘 (약어: Hmodppm )의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.01 g의 4,6-디클로로피리미딘, 10.32 g의 4-메톡시페닐보론산, 7.22 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.58 g의 4-메톡시페닐보론산, 1.81 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 10:1의 비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Hrnodppm을 얻었다(백색 분말, 수율 62%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (k-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (k-1)>
Figure pat00116
단계 2: 디-μ-클로로-비스{비스[4,6-비스(4-메톡시페닐)피리미딘]이리듐(III)}(약어: [Ir(modppm)2 Cl] 2 의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.97 g의 단계 1에서 얻은 Hmodppm 및 1.00 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)를 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(modppm)2Cl]2를 얻었다(회색빛이 도는 녹색 분말, 수율 100%). 단계 2의 합성 반응식 (k-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (k-2)>
Figure pat00117
단계 3: (아세틸아세토나토)비스[4,6-비스 (4- 메톡시페닐 ) 피리미디나토 ]이리듐(III)(약어: [Ir(modppm)2 (acac)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 2.80 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(modppm)2Cl]2, 0.52 g의 아세틸아세톤 및 1.83 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.17 g의 아세틸아세톤을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 25:1의 비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 황색 오렌지색 분말을 얻었다(수율 13%). 단계 3의 합성 반응식 (k-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (k-3)>
Figure pat00118
얻은 황색 오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 53에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 123으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(modppm)2(acac)]를 합성예 9에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.82 (s, 6H), 3.58 (s, 6H), 3.93 (s, 6H), 5.27 (s, 1H), 5.97 (d, 2H), 6.48 (d, 2H), 7.08 (d, 4H), 7.69 (d, 2H), 7.95 (s, 2H), 8.19 (d, 4H), 9.01 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(modppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.072 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.072 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 54는 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 54에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 54에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.072 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 54에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(modppm)2(acac)]는 556 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 황색광이 관찰되었다.
실시예 17
합성예 10
실시예 17에서, 실시형태 1에서 구조식 134로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스(4,5,6-트리페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 비스[2-(5,6-디페닐-4-피리미디닐-κN3])페닐-κC)(2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(tppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(tppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00119
단계 1: 4,5,6-트리페닐피리미딘(약어: Htppm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 4.25 g의 5-브로모-4,6-디클로로피리미딘, 6.84 g의 페닐보론산, 5.95 g의 탄산나트륨, 0.16 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.28 g의 페닐보론산, 1.98 g의 탄산나트륨, 0.053 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 침전된 고체를 흡입-여과하고, 물로 세정하였다. 얻은 잔류물을 전개 용매로서 10:1의 비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 Htppm을 얻었다(백색 분말, 수율 46%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (l-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (l-1)>
Figure pat00120
단계 2: 디-μ-클로로-비스[비스(4,5,6-트리페닐피리미디나토)이리듐(III)](약어: [Ir(tppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 10 ㎖의 물, 2.60 g의 단계 1에서 얻은 Htppm 및 1.25 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(tppm)2Cl]2를 얻었다(갈색 분말, 수율 75%). 단계 2의 합성 반응식 (l-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (l-2)>
Figure pat00121
단계 3: (아세틸아세토나토)비스 (4,5,6- 트리페닐피리미디나토 )이리듐(III)(약어: [Ir(tppm)2 (acac)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.30 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(tppm)2Cl]2, 0.23 g의 아세틸아세톤 및 0.82 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.23 g의 아세틸아세톤을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 2:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 디클로로메탄 및 에탄올의 혼합 용매로 재결정을 실시하여 붉은색이 도는 오렌지색 분말을 얻었다(수율 29%). 단계 3의 합성 반응식 (l-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (l-3)>
Figure pat00122
얻은 붉은색이 도는 오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 55에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 134로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tppm)2(acac)]를 합성예 10에서 얻었다.
1H NMR. δ (DMSO-d6): 1.87 (s, 6H), 5.43 (s, 1H), 6.23 (d, 2H), 6.38 (t, 2H), 6.50 (d, 2H), 6.68 (t, 2H), 7.28-7.32 (m, 6H), 7.34-7.40 (m, 8H), 7.48-7.49 (m, 6H), 9.14 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(tppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.074 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.074 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 56은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 56에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 56에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.074 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 56에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tppm)2(acac)]는 592 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 18
합성예 11
실시예 18에서, 실시형태 1에서 구조식 178로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 트리스[2-(6-메틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(mppm)3])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(mppm)3]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00123
우선, 3-방향 코크가 제공된 반응 용기에 1.35 g의 실시예 2에서 얻은 리간드 Hmppm 및 0.78 g의 트리스(아세틸아세토나토)이리듐(III)을 첨가하고, 반응 용기내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 250℃에서 52 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 반응물을 디클로로메탄에 용해시키고, 용액을 여과하였다. 얻은 여과액의 용매를 증류 제거하고, 정제를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 수행하였다. 전개 용매로서, 디클로로메탄을 사용한 후, 에틸 아세테이트를 사용하였다. 생성된 분획의 용매를 증류 제거하여 황갈색 고체를 얻었다(조 수율: 26%). 얻은 고체를 전개 용매로서 5:1의 비로 에틸 아세테이트 및 메탄올을 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 분획의 용매를 증류 제거하고, 얻은 고체를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 재결정하여 갈색 분말을 얻었다(수율 4%). 합성 반응식 (m-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (m-1)>
Figure pat00124
얻은 갈색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 57에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 178로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mppm)2(acac)]를 합성예 11에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 2.69 (s, 9H), 6.79 (d, 3H), 6.86-6.97 (m, 6H), 7.63 (s, 3H), 7.72 (d, 3H), 8.16 (s, 3H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(mppm)3]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.095 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.095 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 58은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 58에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 58에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.095 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 58에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mppm)3]는 548 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 황록색광이 관찰되었다.
실시예 19
합성예 12
실시예 19에서, 실시형태 1에서 구조식 194로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(또다른 명칭: (2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2 O,O')비스{4-메틸-2-[6-(3-메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3])페닐-κC}이리듐(III))(약어: [Ir(5mdppm)2(dpm)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(5mdppm)2(dpm)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00125
단계 1: 4,6-비스(3-메틸페닐)피리미딘(약어: H5mdppm)의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 4.99 g의 4,6-디클로로피리미딘, 9.23 g의 3-메틸페닐보론산, 7.18 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.31 g의 3-메틸페닐보론산, 1.82 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 20:1의 비로 디클로로메탄 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 목적 물질인 피리미딘 유도체 H5mdppm을 얻었다(담황색 분말, 수율 15%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (n-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (n-1)>
Figure pat00126
단계 2: 디-μ-클로로-비스{비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(5mdppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 15 ㎖의 2-에톡시에탄올, 5 ㎖의 물, 1.06 g의 단계 1에서 얻은 H5mdppm 및 0.60 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(5mdppm)2Cl]2를 얻었다(적갈색 분말, 수율 86%). 단계 2의 합성 반응식 (n-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (n-2)>
Figure pat00127
단계 3: 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토] ( 디피발로일메타나토 )이리듐(III)(약어: [Ir(5mdppm)2 (dpm)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.40 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(5mdppm)2Cl]2, 0.52 g의 디피발로일메탄 및 1.00 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.17 g의 디피발로일메탄 및 10 ㎖의 2-에톡시에탄올을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 디클로로메탄에 용해시키고, 셀라이트로 여과한다. 그후, 재결정화는 디클로로메탄 및 에탄올의 혼합 용매로 실시하여 적색 고체를 얻었다(수율 41%, 순도 96%). 이 고체를 전개 용매로서 톨루엔을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 디클로로메탄 및 에탄올의 혼합 용매로 재결정하여 분말을 얻었다(수율 8%). 단계 3의 합성 반응식 (n-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (n-3)>
Figure pat00128
주색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 59에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 194로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(5mdppm)2(dpm)]를 합성예 12에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 0.92 (s, 18H), 2.24 (s, 6H), 2.51 (s, 6H), 5.56 (s, 1H), 6.41 (d, 2H), 6.62 (d, 2H), 7.36 (d, 2H), 7.48 (t, 2H), 7.58 (s, 2H), 8.01 (d, 2H), 8.08 (s, 2H), 8.12 (s, 2H), 9.02 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(5mdppm)2(dpm)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 60은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 60에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 60에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.075 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 60에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(5mdppm)2(dpm)]는 620 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 붉은색이 도는 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 20
합성예 13
실시예 20에서, 실시형태 1에서 구조식 195로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (디이소부티릴메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: (2,6-디메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2 O,O')비스[4-메틸-2-(3-메틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(5mdppm)2(dibm)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(5mdppm)2(dibm)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00129
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.27 g의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(5mdppm)2Cl]2, 0.40 g의 디이소부티릴메탄 및 0.90 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.13 g의 디이소부티릴메탄을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 200 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 디클로로메탄 및 에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정화를 실시하여 오렌지색 분말을 얻었다(수율 15%). 합성 반응식 (o-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (o-1)>
Figure pat00130
얻은 오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 61에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 195로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(5mdppm)2(dibm)]를 합성예 13에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 0.84 (d, 6H), 0.94 (d, 6H), 2.19-2.25 (m, 8H), 2.51 (d, 6H), 5.25 (s, 1H), 6.40 (d, 2H), 6.65 (d, 2H), 7.36 (d, 2H), 7.48 (t, 2H), 7.60 (s, 2H), 8.03 (d, 2H), 8.08 (s, 2H), 8.13 (s, 2H), 9.05 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(5mdppm)2(dibm)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.081 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.081 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 62는 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 62에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 62에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.081 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 62에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(5mdppm)2(dibm)]는 614 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 붉은색이 도는 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 21
합성예 14
실시예 21에서, 실시형태 1에서 구조식 196으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(또다른 명칭: (2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2 O,O')비스[1-(6-나프탈렌-1-일-4-피리미디닐-κN3)-2-나프탈레닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(d1npm)2(dpm)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(d1npm)2(dpm)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00131
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.20 g의 합성예 7의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(d1npm)2Cl]2, 0.37 g의 디피발로일메탄 및 0.71 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.37 g의 디피발로일메탄을 가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하고, 전개 용매로서 5:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 디클로로메탄 및 에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정화를 실시하여 심적색 분말을 얻었다(수율 24%). 합성 반응식 (p-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (p-1)>
심적색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 63에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 196으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d1npm)2(dpm)]를 합성예 14에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 0.95 (s, 18H), 5.68 (s, 1H), 6.96 (d, 2H), 7.23 (d, 2H), 7.35 (d, 2H), 7.45 (t, 2H), 7.60-7.63 (m, 4H), 7.67-7.72 (m, 4H), 7.88 (d, 2H), 8.00-8.07 (m, 4H), 8.33-8.37 (m, 2H), 8.51 (s, 2H), 8.70 (s, 2H), 9.22 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(d1npm)2(dpm)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.064 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.064 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 64는 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 64에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 64에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.064 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 64에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(d1npm)2(dpm)]는 613 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 붉은색이 도는 오렌지색 광이 관찰되었다.
실시예 22
합성예 15
실시예 22에서, 실시형태 1에서 구조식 199로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(또다른 명칭: 비스{2-[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3]페닐-κC}(2,4-펜탄디오나토-κ2 O,O')이리듐(III))(약어: [Ir(mpmppm)2(acac)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(mpmppm)2(acac)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00133
단계 1: 4-클로로-5-메틸-6-(2-메틸페닐)피리미딘의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.0 g의 4,6-디클로로-5-메틸피리미딘, 4.6 g의 2-메틸페닐보론산, 20 g의 탄산세슘, 2.5 ㎖의 트리시클로헥실포스핀(약어: Cy3P)의 15% 톨루엔 용액, 0.47 g의 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)(약어: Pd2(dba)3) 및 40 ㎖의 디옥산을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 150 W)로 2 시간 동안 조사하여 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 얻은 분획을 농축시켜 4-클로로-5-메틸-6-(2-메틸페닐)피리미딘을 얻었다(백색 고체, 수율 58%). 마이크로파를 사용한 조사는 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (q-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (q-1)>
Figure pat00134
단계 2: 5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미딘의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 1.9 g의 단계 1에서 얻은 4-클로로-5-메틸-6-(2-메틸페닐)피리미딘, 1.7 g의 페닐보론산, 1.1 g의 탄산나트륨, 0.105 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)로 1 시간 동안 조사하여 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 탄산수소나트륨 포화 수용액, 물 및 포화 염수로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 9:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 얻은 분획을 농축시켜 5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미딘을 얻었다(백색 고체, 수율 87%). 단계 2의 합성 반응식 (q-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (q-2)>
Figure pat00135
단계 3: 디-μ-클로로-비스{비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(mpmppm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 10 ㎖의 물, 2.0 g의 단계 2에서 얻은 5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미딘 및 0.955 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(시그나-알드리치 코포레이션 제조)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사를 1 시간 동안 실시하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(mpmppm)2Cl]2를 얻었다(갈색 고체, 수율 75%). 단계 3의 합성 반응식 (q-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (q-3)>
Figure pat00136
단계 4: (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6- (2- 메틸페닐 )-4- 페닐피리미디나토]이리듐(III)(약어: [Ir(mpmppm)2 (acac)])의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 20 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.8 g의 단계 3에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(mpmppm)2Cl]2, 0.360 g의 아세틸아세톤 및 1.3 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 1 시간 동안 조사하여 가열하였다. 반응후, 물을 얻은 반응된 혼합물에 첨가하고, 수성층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 추출물의 얻은 용액을 포화 염수로 세정하고, 건조시키기 위하여 무수 황산마그네슘을 유기층에 첨가하였다. 얻은 혼합물을 중력 여과하고, 여과액을 얻었다. 이 여과액을 농축시켜 갈색 고체를 얻었다. 농축후, 약 500 ㎖의 디클로로메탄을 이 혼합물에 첨가하고, 이 혼합물을 플로리실(Florisil)(와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드 제조, 카타로그 번호 540-00135), 알루미나 및 셀라이트의 순서로 적층된 여과 보조제로 여과하였다. 얻은 여과액을 농축시켜 적색 고체를 얻었다. 이 고체를 에틸 아세테이트 및 헥산의 혼합 용매로부터 재결정시켜 오렌지색 분말을 얻었다(수율 57%). 단계 4의 합성 반응식 (q-4)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (q-4)>
Figure pat00137
오렌지색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 65에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 199로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mpmppm)2(acac)]를 합성예 15에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.80 (s, 6H), 2.26 (br, 6H), 2.60 (s, 6H), 5.28 (s, 1H), 6.51 (br, 2H), 6.80 (t, 2H), 6.90 (t, 2H), 7.39 (m, 8H), 8.00 (d, 2H), 9.12 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(mpmppm)2(acac)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 66은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 66에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 66에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.080 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 66에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(mpmppm)2(acac)]는 564 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 황색광이 관찰되었다.
실시예 23
합성예 16
실시예 23에서, 실시형태 1에서 구조식 200으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(또다른 명칭: 트리스[2-(6-tert-부틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC]이리듐(III))(약어: [Ir(tBuppm)3])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(tBuppm)3]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00138
우선, 100 ㎖의 3목 플라스크에 10 g의 페놀, 0.97 g의 합성예 4의 단계 2에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2, 0.62 g의 합성예 4의 단계 1에서 얻은 HtBuppm 및 1.03 g의 탄산칼륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 185℃에서 가열하여 반응시켰다. 얻은 잔류물을 메탄올 중에서 초음파로 조사하고, 흡입-여과하고, 에틸 아세테이트로 세정하였다. 얻은 고체를 디클로로메탄에 용해시키고, 혼합물을 셀라이트, 알루미나 및 셀라이트의 순서로 적층된 여과 보조제로 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거하여 황색 분말을 얻었다(수율 17%). 합성 반응식 (r-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (r-1)>
Figure pat00139
얻은 황색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 67에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 200으로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tBuppm)3]를 합성예 16에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 1.37 (s, 27H), 6.81 (d, 3H), 6.91-6.97 (m, 6H), 7.77-7.78 (m, 6H), 8.26 (s, 3H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(tBuppm)3]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.036 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.036 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 68은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 68에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 68에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.036 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 68에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(tBuppm)3]는 540 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 황록색광이 관찰되었다.
실시예 24
합성예 17
실시예 24에서, 실시형태 1에서 구조식 201로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 비스[4-(2,5-디메틸페닐)-6-(나프탈렌-2-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(또다른 명칭: (2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토-κ2 O,O')비스{3-[6-(2,5-디메틸페닐)-4-피리미디닐-κN3]-2-나프탈레닐-κC}이리듐(III))(약어: [Ir(dmp2npm)2(dpm)])의 합성예를 구체적으로 기재한다. [Ir(dmp2npm)2(dpm)]의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00140
단계 1: 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘의 합성
우선, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 5.0 g의 4,6-디클로로피리미딘, 11.7 g의 2-나프탈렌보론산, 7.2 g의 탄산나트륨, 0.29 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 2.9 g의 2-나프탈렌보론산, 1.8 g의 탄산나트륨, 0.070 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 5:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 피리미딘 유도체 4-클로로-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘을 얻었다(황백색 분말, 수율 48%). 마이크로파를 사용한 조사를 마이크로파 합성 시스템(디스커버, 씨이엠 코포레이션 제조)을 사용하여 실시하였다는 점에 유의한다. 단계 1의 합성 반응식 (s-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (s-1)>
Figure pat00141
단계 2: 4 -(2,5- 디메틸페닐 )-6-(나프탈렌-2-일)피리미딘(약어: Hdmp2npm )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 3.3 g의 4-클로로-(6-나프탈렌-2-일)피리미딘, 2.1 g의 2,5-디메틸페닐보론산, 1.5 g의 탄산나트륨, 0.11 g의 2염화비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)(약어: Pd(PPh3)2Cl2), 20 ㎖의 물 및 20 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 이러한 반응 용기를 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 1.0 g의 2,5-디메틸페닐보론산, 0.73 g의 탄산나트륨, 0.050 g의 Pd(PPh3)2Cl2, 5 ㎖의 물 및 5 ㎖의 아세토니트릴을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 60 분 동안 가열하였다. 그후, 물을 이 용액에 첨가하고, 유기층을 디클로로메탄으로 추출하였다. 얻은 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용액을 건조시킨 후 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 전개 용매로서 2:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 피리미딘 유도체 Hdmp2npm를 얻었다(담황색 오일, 수율 97%). 단계 2의 합성 반응식 (s-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (s-2)>
Figure pat00142
단계 3: 디-μ-클로로-비스{비스[4-(2,5-디메틸페닐)-6-(나프탈렌-2-일)피리미디나토]이리듐(III)}(약어: [Ir(dmp2npm)2 Cl] 2 )의 합성
그 다음, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 30 ㎖의 2-에톡시에탄올, 10 ㎖의 물, 4.11 g의 단계 2에서 얻은 Hdmp2npm 및 1.90 g의 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 마이크로파(2.45 ㎓, 100 W)를 사용한 조사로 1 시간 동안 가열하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻은 잔류물을 흡입-여과하고, 에탄올로 세정하여 이중핵 착체 [Ir(dmp2npm)2Cl]2를 얻었다(적갈색 분말, 수율 97%). 단계 3의 합성 반응식 (s-3)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (s-3)>
Figure pat00143
단계 4: 비스[4-(2,5-디메틸페닐)-6- (나프탈렌-2-일) 피리미디나토 ]( 디피발로일메타나토)이리듐(III)(약어: [Ir(dmp2npm)2 (dpm)])의 합성
추가로, 환류관이 구비된 나스 플라스크에 40 ㎖의 2-에톡시에탄올, 1.99 g의 단계 3에서 얻은 이중핵 착체 [Ir(dmp2npm)2Cl]2, 0.65 g의 디피발로일메탄 및 1.25 g의 탄산나트륨을 첨가하고, 플라스크내의 공기를 아르곤으로 대체하였다. 그후, 혼합물을 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 여기서, 플라스크에 추가로 0.32 g의 디피발로일메탄을 첨가하고, 혼합물을 다시 마이크로파(2.45 ㎓, 120 W)로 60 분 동안 조사하여 가열하였다. 용매를 증류 제거하고, 얻은 잔류물을 에탄올로 흡입 여과하였다. 얻은 고체를 물 및 에탄올로 세정하였다. 이 고체를 전개 용매로서 5:1의 비로 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하는 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그후, 재결정화를 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 실시하여 주색 분말을 얻었다(수율 12%). 단계 4의 합성 반응식 (s-4)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (s-4)>
Figure pat00144
얻은 주색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 기재한다. 1H NMR 차트는 도 69에 도시한다. 이러한 결과는 구조식 201로 나타낸 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dmp2npm)2(dpm)]를 합성예 17에서 얻었다는 것을 나타낸다.
1H NMR. δ (CDCl3): 0.93 (s, 18H), 2.47 (s, 6H), 2.56 (s, 6H), 5.63 (s, 1H), 6.90 (s, 2H), 7.14-7.36 (m, 10H), 7.54 (s, 2H), 7.69 (d, 2H), 8.10 (s, 2H), 8.25 (s, 2H), 9.20 (s, 2H).
그 다음, 디클로로메탄 용액 중의 [Ir(dpm2npm)2(dpm)]의 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼(이하, 간단히 흡수 스펙트럼으로 지칭함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼은 디클로로메탄 용액(0.067 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 자외선-가시광선 분광광도계(V-550, 자스코 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발광 스펙트럼은 탈기된 디클로로메탄 용액(0.067 mmol/ℓ)을 석영 셀에 넣은 상태로 형광 광도계(FS920, 하마마츠 포토닉스 코포레이션 제조)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 도 70은 측정된 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 결과를 도시한다. 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 흡수 강도(임의 단위) 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 70에서, 2개의 실선을 나타내며; 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내며, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 70에서의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 넣은 디클로로메탄 단독의 흡수 스펙트럼을 석영 셀내의 디클로로메탄 용액(0.067 mmol/ℓ)의 측정된 흡수 스펙트럼으로부터 빼어 얻은 결과를 나타낸다는 점에 유의한다.
도 70에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체 [Ir(dmp2npm)2(dpm)]는 625 ㎚에서 발광 피크를 가지며, 디클로로메탄 용액으로부터 적색광이 관찰되었다.
실시예 25
실시예 25에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00145
본 실시예의 발광 소자 6의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 6
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, BPAFLP 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, BPAFLP 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 12에서 합성한 비스(4,6-디페닐피리미디나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약어: [Ir(dppm)2(dpm)])을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(dppm)2(dpm)]의 중량비는 0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(dppm)2(dpm)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에서 10 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, BPhen 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, LiF 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에 증착에 의하여 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 6을 제조하였다.
상기 증착법에서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 수행하였다는 점에 유의한다.
하기 표 11은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 6의 소자 구조를 제시한다.
표 11
Figure pat00146
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 6이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 6의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 71은 발광 소자 6의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 71에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 72는 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 72에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 73은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 73에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 표 12는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 6의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 12
Figure pat00147
도 74는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 6의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 74에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 74에 도시한 바와 같이, 발광 소자 6의 발광 스펙트럼은 586 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 12에 제시한 바와 같이, 발광 소자 6의 CIE 색도 좌표는 1,100 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.55, 0.45)이었다. 결과는 [Ir(dppm)2(dpm)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 6으로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 12, 도 71, 도 72 및 도 73은 발광 소자 6의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 발광 효율이 높은 소자가 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 6의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 75에 도시하였다. 도 75에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 6은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 6은 140 시간 동안 구동후 초기 휘도의 85%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 26
실시예 26에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00148
본 실시예의 발광 소자 7의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 7
우선, 스퍼터링 방법에 의하여 유리 기판(1100)의 위에서 ITSO 막을 형성하여 애노드로서 기능하는 제1의 전극(1101)을 형성하였다. 두께는 110 ㎚이고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜이다.
기판(1100)의 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리에서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1 시간 동안 소성을 수행한 후, UV 오존 처리를 370 초 동안 수행하였다.
그후, 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 진공 증착 장치에 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치의 가열실내에서 170℃에서 30 분 동안 진공 소성시킨 후, 기판(1100)을 약 30 분 동안 냉각시켰다.
그 다음, 제1의 전극(1101)이 제공된 면이 아래를 향하도록 제1의 전극(1101)이 제공된 기판(1100)을 진공 증착 장치내의 기판 홀더에 고정시켰다. 진공 증착 장치내의 압력을 약 10-4 Pa로 감압시킨 후, 1,3,5-트리(디벤조티오펜-4-일)-벤젠(약어: DBT3P-II) 및 산화몰리브덴(VI)을 공증착시켜 제1의 전극(1101)의 위에서 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 ㎚로 설정하고, DBT3P-II 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2(=DBT3P-II:산화몰리브덴)로 조절하였다.
그 다음, BPAFLP 막을 정공 주입층(1111)의 위에 20 ㎚의 두께로 형성하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
추가로, 2mDBTPDBq-II, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약어: NPB) 및 실시예 13에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스[4,6-디(나프탈렌-2-일)피리미디나토]이리듐(III)(약어: [Ir(d2npm)2(acac)])을 공증착시켜 정공 수송층(1112)의 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(d2npm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(d2npm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
그 다음, 2mDBTPDBq-II 막을 발광층(1113)의 위에서 10 ㎚의 두께로 형성하여 제1의 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 다음, BPhen 막을 제1의 전자 수송층(1114a)의 위에서 20 ㎚의 두께로 형성하여 제2의 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
추가로, LiF 막을 제2의 전자 수송층(1114b)의 위에서 1 ㎚의 두께로 형성하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄 막을 증착에 의하여 200 ㎚의 두께로 형성하여 캐쏘드로서 기능하는 제2의 전극(1103)을 형성하였다. 그래서, 본 실시예의 발광 소자 7을 제조하였다.
상기 증착법에서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 수행하였다는 점에 유의한다.
하기 표 13은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 7의 소자 구조를 제시한다.
표 13
Figure pat00149
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 7이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 7의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 76은 발광 소자 7의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 76에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 77은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 77에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 78은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 78에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 표 14는 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 7의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 제시한다.
표 14
Figure pat00150
도 79는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 7의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 79에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 79에 도시한 바와 같이, 발광 소자 7의 발광 스펙트럼은 616 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 14에 제시한 바와 같이, 발광 소자 7의 CIE 색도 좌표는 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.64, 0.36)이었다. 결과는 [Ir(d2npm)2(acac)]로부터 유래하는 적색 발광을 발광 소자 7로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 14, 도 76, 도 77 및 도 78은 발광 소자 7의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 7의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 80에 도시하였다. 도 80에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 7은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 7은 250 시간 동안 구동후 초기 휘도의 66%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 27
실시예 27에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00151
본 실시예의 발광 소자 8의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 8
발광 소자 8은 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 8의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, NPB 및 실시예 17에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스(4,5,6-트리페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(tppm)2(acac)]을 공증착시켜 발광 소자 8의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(tppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(tppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 15는 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 8의 소자 구조를 나타낸다.
표 15
Figure pat00152
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 8은 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 8의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 81은 발광 소자 8의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 81에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 82는 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 82에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 83은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 83에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 85는 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 85에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 하기 표 16은 850 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 8의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 제시한다.
표 16
Figure pat00153
도 84는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 8의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 84에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 84에 도시한 바와 같이, 발광 소자 8의 발광 스펙트럼은 593 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 16에 제시한 바와 같이, 발광 소자 8의 CIE 색도 좌표는 850 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.59, 0.41)이었다. 결과는 [Ir(tppm)2(acac)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 8로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 81, 도 82, 도 83, 도 85 및 표 16은 발광 소자 8의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 8은 850 ㏅/㎡의 휘도에서 30%로 외부 양자 효율이 매우 높다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율이 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 8의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 86에 도시한다. 도 86에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 8은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 8은 340 시간 동안 구동후 초기 휘도의 81%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 28
실시예 28에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00154
본 실시예의 발광 소자 9의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 9
발광 소자 9는 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 9의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 18에서 합성한 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약어: [Ir(mppm)3])의 공증착에 의하여 발광 소자 9의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(mppm)3]의 중량비를 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(mppm)3])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 17은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 9의 소자 구조를 나타낸다.
표 17
Figure pat00155
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 9가 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 9의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 87은 발광 소자 9의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 87에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 88은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 88에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 89는 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 89에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 표 18은 770 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 9의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 18
Figure pat00156
도 90은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 9의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 90에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 90에 도시한 바와 같이, 발광 소자 9의 발광 스펙트럼은 536 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 18에 제시한 바와 같이, 발광 소자 9의 CIE 색도 좌표는 770 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.41, 0.58)이었다. 결과는 [Ir(mppm)3]로부터 유래하는 황록색 발광을 소자 9로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 18, 도 87, 도 88 및 도 89는 발광 소자 9의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 9의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 91에 도시하였다. 도 91에서 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 9는 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 9는 360 시간 동안 구동후 초기 휘도의 65%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 29
실시예 29에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00157
본 실시예의 발광 소자 10의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 10
발광 소자 10은 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 10의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, NPB 및 실시예 19에서 합성한 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약어: [Ir(5mdppm)2(dpm)])의 공증착에 의하여 발광 소자 10의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(5mdppm)2(dpm)]의 중량비를 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(5mdppm)2(dpm)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 19는 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 10의 소자 구조를 나타낸다.
표 19
Figure pat00158
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 10은 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 10의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 92는 발광 소자 10의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 92에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 93은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 93에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 94는 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 94에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 96은 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 96에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 20은 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 10의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 20
Figure pat00159
도 95는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 10의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 95에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 95에 도시한 바와 같이, 발광 소자 10의 발광 스펙트럼은 606 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 20에 제시한 바와 같이, 발광 소자 10의 CIE 색도 좌표는 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.62, 0.38)이었다. 결과는 [Ir(5mdppm)2(dpm)]로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 10으로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 92, 도 93, 도 94, 도 96 및 표 20은 발광 소자 10의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 10은 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 28%로 외부 양자 효율이 매우 높다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율은 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다.
상기 결과는 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 발광 효율이 높은 소자가 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 10의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 97에 도시하였다. 도 97에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 10은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 10은 180 시간 동안 구동후 초기 휘도의 83%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 30
실시예 30에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00160
본 실시예의 발광 소자 11의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 11
발광 소자 11은 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 11의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
발광 소자 11의 발광층(1113)은 2mDBTPDBq-II, NPB 및 실시예 20에서 합성한 (디이소부티릴메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약어: [Ir(5mdppm)2(dibm)])의 공증착에 의하여 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(5mdppm)2(dibm)]의 중량비를 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(5mdppm)2(dibm)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께는 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 21은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 11의 소자 구조를 나타낸다.
표 21
Figure pat00161
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 11이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 11의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 98은 발광 소자 11의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 98에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 99는 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 99에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 100은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 100에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 102는 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 102에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 22는 930 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 11의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 22
Figure pat00162
도 101은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 11의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 101에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 101에 도시한 바와 같이, 발광 소자 11의 발광 스펙트럼은 607 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 22에 제시한 바와 같이, 발광 소자 11의 CIE 색도 좌표는 930 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.61, 0.38)이었다. 결과는 [Ir(5mdppm)2(dibm)]으로부터 유래하는 오렌지색 발광을 발광 소자 11로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 98, 도 99, 도 100, 도 102 및 표 22는 발광 소자 11의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 11은 930 ㏅/㎡의 휘도에서 외부 양자 효율이 28%로 매우 높다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율은 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 11의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 103에 도시하였다. 도 103에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 11은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 11은 330 시간 동안 구동후 초기 휘도의 80%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 31
실시예 31에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00163
본 실시예의 발광 소자 12의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 12
발광 소자 12는 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 12의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 21에서 합성한 비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약어: [Ir(d1npm)2(dpm)])의 공증착에 의하여 발광 소자 12의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(d1npm)2(dpm)]의 중량비를 0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(d1npm)2(dpm)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 23은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 12의 소자 구조를 나타낸다.
표 23
Figure pat00164
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 12가 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 12의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 104는 발광 소자 12의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 104에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 105는 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 105에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 106은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 106에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 표 24는 1,200 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 12의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 24
Figure pat00165
도 107은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 12의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 107에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 107에 도시한 바와 같이, 발광 소자 12의 발광 스펙트럼은 607 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 24에 제시한 바와 같이, 발광 소자 12의 CIE 색도 좌표는 1,200 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.63, 0.37)이었다. 결과는 [Ir(d1npm)2(dpm)]로부터 유래하는 적색 발광을 발광 소자 12로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
표 24, 도 104, 도 105 및 도 106은 발광 소자 12의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 12의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 108에 도시하였다. 도 108에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 12는 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 12는 170 시간 동안 구동후 초기 휘도의 57%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 32
실시예 32에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00166
본 실시예의 발광 소자 13의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 13
발광 소자 13은 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 13의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 실시예 22에서 합성한 (아세틸아세토나토)비스[6-(2-메틸페닐)-4-페닐-5-메틸피리미디나토]이리듐(III)(약어: [Ir(mpmppm)2(acac)])의 공증착에 의하여 발광 소자 13의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 PCBA1BP 대 [Ir(mpmppm)2(acac)]의 중량비를 0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(mpmppm)2(acac)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 25는 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 13의 소자 구조를 나타낸다.
표 25
Figure pat00167
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 13이 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 13의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 109는 발광 소자 13의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 109에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 110은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 110에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 111은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 111에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 또한, 도 113은 그의 휘도 대 외부 양자 효율 특성을 도시한다. 도 113에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
추가로, 표 26은 1,200 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 13의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 26
Figure pat00168
도 112는 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 13의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 112에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 112에 도시한 바와 같이, 발광 소자 13의 발광 스펙트럼은 565 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 26에 제시한 바와 같이, 발광 소자 13의 CIE 색도 좌표는 1,200 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.50, 0.49)이었다. 결과는 [Ir(mpmppm)2(acac)]로부터 유래하는 황색광 발광을 발광 소자 13으로부터 얻었다는 것을 나타낸다.
도 109, 도 110, 도 111, 도 113 및 표 26은 발광 소자 13의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다. 특히, 발광 소자 13은 1,200 ㏅/㎡의 휘도에서 외부 양자 효율이 29%로 매우 높다는 것을 나타낸다. 유기 EL 소자의 광 추출 효율은 약 20% 내지 30%인데, 상부 및 하부 전극에 의한 광 흡수(광 추출 효율은 약 10% 정도 감소되는 것으로 간주함) 등을 고려하면, 외부 양자 효율의 한계치는 기껏해야 약 25%일 수 있다는 것에 유의한다. 그러나, 이때의 외부 양자 효율의 결과는 한계치를 넘는데, 이는 광 추출 효율의 통상의 이론치가 오류라는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용함으로써, 광 추출 효율의 이론치가 오류라는 것을 시사할 수 있도록, 효율이 높은 신규한 발광 소자가 실현될 수 있다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 13의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 114에 도시하였다. 도 114에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 13은 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 13은 180 시간 동안 구동후 초기 휘도의 81%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
실시예 33
실시예 33에서, 본 발명의 하나의 실시형태인 발광 소자는 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 물질의 화학식은 하기에 제시한다. 상기 기재된 물질의 화학식은 생략한다는 점에 유의한다.
Figure pat00169
본 실시예의 발광 소자 14의 제조 방법은 하기에 기재한다.
발광 소자 14
발광 소자 14는 발광층(1113)을 제외하고 실시예 26에 기재된 발광 소자 7에서의 것과 유사한 방식으로 제조하였다. 발광 소자 14의 발광층(1113)은 하기에 기재한다.
2mDBTPDBq-II, NPB 및 실시예 24에서 합성한 비스[4-(2,5-디메틸페닐)-6-(나프탈렌-2-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약어: [Ir(dmp2npm)2(dpm)])의 공증착에 의하여 발광 소자 14의 발광층(1113)을 형성하였다. 2mDBTPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(dmp2npm)2(dpm)]의 중량비를 0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(dmp2npm)2(dpm)])로 조절하였다. 발광층(1113)의 두께를 40 ㎚로 설정하였다.
하기 표 27은 상기 기재된 바와 같이 하여 얻은 발광 소자 14의 소자 구조를 나타낸다.
표 27
Figure pat00170
질소 대기를 함유하는 글로브 박스내에서, 발광 소자 14는 공기에 노출되지 않도록 봉지시켰다. 그후, 발광 소자 14의 작동 특성을 측정하였다. 측정은 실온에서(25℃로 유지된 대기 중에서) 실시한다는 점에 유의한다.
도 115는 발광 소자 14의 전류 밀도 대 휘도 특성을 도시한다. 도 115에서, 가로축은 전류 밀도(㎃/㎠)를 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 116은 그의 전압 대 휘도 특성을 도시한다. 도 116에서, 가로축은 전압(V)을 나타내며, 세로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타낸다. 도 117은 그의 휘도 대 전류 효율 특성을 도시한다. 도 117에서, 가로축은 휘도(㏅/㎡)를 나타내며, 세로축은 전류 효율(㏅/A)을 나타낸다. 추가로, 하기 표 28은 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 발광 소자 14의 전압(V), 전류 밀도(㎃/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(㏅/A), 전력 효율(㏐/W) 및 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
표 28
Figure pat00171
도 118은 0.1 mA의 전류를 인가하여 얻은 발광 소자 14의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 118에서, 가로축은 파장(㎚)을 나타내며, 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 118에 도시한 바와 같이, 발광 소자 14의 발광 스펙트럼은 611 ㎚에서 피크를 갖는다. 또한, 표 28에 제시한 바와 같이, 발광 소자 14의 CIE 색도 좌표는 1,000 ㏅/㎡의 휘도에서 (x, y)=(0.63, 0.37)이었다. 결과는 [Ir(dmp2npm)2(dpm)]로부터 유래하는 적색 발광을 발광 소자 14로부터 얻는다는 것을 나타낸다.
표 28, 도 115, 도 116 및 도 117은 발광 소자 14의 발광 효율이 높다는 것을 나타낸다.
상기 결과는 발광 효율이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
그 다음, 발광 소자 14의 신뢰성 시험을 실시하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 119에 도시하였다. 도 119에서, 세로축은 초기 휘도가 100%이라는 가정에 대한 정규화 휘도(%)를 나타내며, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험에서, 발광 소자 14는 초기 휘도를 5,000 ㏅/㎡로 설정하고 그리고 전류 밀도가 일정한 조건하에서 구동시켰다.
발광 소자 14는 92 시간 동안 구동후 초기 휘도의 82%를 유지하였다.
상기 결과는 신뢰성이 높은 소자가 발광 물질로서 본 발명의 하나의 실시형태인 유기금속 착체를 사용하여 실현될 수 있다는 것을 시사한다.
참고예 1
상기 실시예에 사용된 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약어: BPAFLP)의 합성 방법을 기재한다. BPAFLP의 구조는 하기에 제시한다.
Figure pat00172
단계 1: 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성 방법
100 ㎖ 3목 플라스크에 1.2 g(50 mmol)의 마그네슘 가열하고, 감압하에서 30 분 동안 교반하여 활성화시켰다. 3목 플라스크를 실온으로 냉각시키고 그리고 질소 대기를 갖도록 한 후, 수 방울의 디브로모에탄을 첨가하여 발포 형성 및 열 발생을 확인하였다. 10 ㎖의 디에틸 에테르에 용해된 12 g(50 mmol)의 2-브로모비페닐을 이 혼합물에 서서히 적하한 후, 혼합물을 교반하고, 환류하에서 2.5 시간 동안 가열하고, 그리나드 시약으로 만들었다.
500 ㎖ 3목 플라스크에 10 g(40 mmol)의 4-브로모벤조페논 및 100 ㎖의 디에틸 에테르를 가하였다. 미리 합성한 그리나드 시약을 이 혼합물에 서서히 적하한 후, 혼합물을 교반하고, 환류하에 9 시간 동안 가열하였다.
반응후, 이 혼합물 용액을 여과하여 잔류물을 얻었다. 잔류물을 150 ㎖의 에틸 아세테이트에 용해시키고, 1N 염산을 혼합물에 첨가한 후, 산성이 될 때까지 2 시간 동안 교반하였다. 이 액체의 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하고, 얻은 여과액을 농축시켜 점성이 큰 물질을 얻었다.
500 ㎖ 나스 플라스크에 상기 점성이 큰 물질, 50 ㎖의 빙초산 및 1.0 ㎖의 염산을 첨가하였다. 혼합물을 교반하고, 130℃에서 1.5 시간 동안 질소 대기하에서 가열하여 반응시켰다.
반응후, 이 반응 혼합물 용액을 여과하여 잔류물을 얻었다. 잔류물을 물, 수산화나트륨 수용액, 물 및 메탄올의 순서로 세정하였다. 그후, 혼합물을 건조시켜 11 g의 목적 물질인 백색 분말을 69% 수율로 얻었다. 단계 1의 합성 반응식 (x-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (x-1)>
Figure pat00173
단계 2: 4 -페닐-4'- (9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약어: BPAFLP)의 합성 방법
100 ㎖의 3목 플라스크에 3.2 g(8.0 mmol)의 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌, 2.0 g(8.0 mmol)의 4-페닐-디페닐아민, 1.0 g(10 mmol)의 나트륨 tert-부톡시드 및 23 ㎎(0.04 mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 3목 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 그후, 20 ㎖의 탈수된 크실렌을 이 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기시킨 후, 0.2 ㎖(0.1 mmol)의 트리(tert-부틸)포스핀(10 중량% 헥산 용액)을 이에 첨가하였다. 이 혼합물을 가열하고, 질소 대기하에서 110℃에서 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다.
반응후, 200 ㎖의 톨루엔을 반응 혼합물 용액에 첨가하고, 생성된 현탁액을 플로리실 및 셀라이트로 여과하였다. 얻은 여과액을 농축시키고, 전개 용매로서 1:4의 비로 톨루엔 및 헥산을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제를 실시하였다. 얻은 분획을 농축시키고, 아세톤 및 메탄올을 혼합물에 첨가하였다. 혼합물을 초음파로 조사한 후, 재결정화시켜 4.1 g의 목적 물질인 백색 분말을 92% 수율로 얻었다. 단계 2의 합성 반응식 (x-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (x-2)>
Figure pat00174
전개 용매로서 1:10의 비로 에틸 아세테이트 및 헥산을 사용하는 실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에 의한 목적 물질의 Rf 값은 0.41이었으며, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌은 0.51이고, 4-페닐-디페닐아민은 0.27이었다.
상기 단계 2에서 얻은 화합물은 핵 자기 공명 분광법(1H NMR)에 의하여 측정하였다. 측정 데이터는 하기에 제시한다. 측정 결과는 얻은 화합물이 플루오렌 유도체인 BPAFLP(약어)라는 것을 나타낸다.
1H NMR (CDCl3, 300 MHz): δ (ppm)=6.63-7.02 (m, 3H), 7.06-7.11 (m, 6H), 7.19-7.45 (m, 18H), 7.53-7.55 (m, 2H), 7.75 (d, J=6.9, 2H).
참고예 2
상기 실시예에서 사용한 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq-II)의 합성 방법을 기재한다.
Figure pat00175
2- [3- ( 디벤조티오펜 -4-일)페닐] 디벤조[f,h] 퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq -II)의 합성
2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq-II)의 합성 반응식 (y-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (y-1)>
Figure pat00176
2 ℓ 3목 플라스크에 5.3 g(20 mmol)의 2-클로로디벤조[f,h]퀴녹살린, 6.1 g(20 mmol)의 3-(디벤조티오펜-4-일)페닐보론산, 460 ㎎(0.4 mmol)의 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 300 ㎖의 톨루엔, 20 ㎖의 에탄올 및 20 ㎖의 2M 탄산칼륨 수용액을 첨가하였다. 혼합물을 감압하에서 교반하여 탈기시키고, 3목 플라스크 중의 공기를 질소로 대체하였다. 이 혼합물을 질소 흐름하에서 100℃에서 7.5 시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 얻은 혼합물을 여과하여 백색 잔류물을 얻었다. 얻은 잔류물을 물 및 에탄올의 순서로 세정한 후, 건조시켰다. 얻은 고체를 약 600 ㎖의 고온의 톨루엔에 용해시킨 후, 셀라이트 및 플로리실을 통하여 흡입 여과하여 맑은 무색 여과액을 얻었다. 얻은 여과액을 농축시키고, 약 700 ㎖의 실리카 겔을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 크로마토그래피는 전개 용매로서 고온의 톨루엔을 사용하여 실시하였다. 아세톤 및 에탄올을 얻은 고체에 첨가한 후, 초음파로 조사하였다. 그후, 생성된 현탁된 고체를 여과로 수집하고, 얻은 고체를 건조시켜 7.85 g의 백색 분말을 80% 수율로 얻었다.
상기 목적 물질은 고온의 톨루엔 중에서 비교적 가용성이었으나, 냉각시 침전시키기 용이한 물질이었다. 추가로, 물질은 아세톤 및 에탄올 등의 기타 유기 용매 중에서는 난용성이었다. 그래서, 이들 상이한 용해도의 이용으로 상기와 같은 단순한 방법에 의하여 고수율 합성으로 초래하였다. 구체적으로, 반응이 종료된 후, 혼합물은 실온이 되었으며, 침전된 고체는 여과로 수집하고, 그리하여 대부분의 불순물을 용이하게 제거할 수 있었다. 추가로, 전개 용매로서 고온의 톨루엔을 사용하는 컬럼 크로마토그래피에 의하여 침전이 용이한 목적 물질을 쉽게 정제할 수 있었다.
트레인 승화법에 의하여 4.0 g의 얻은 백색 분말을 정제하였다. 정제에서, 백색 분말을 5.0 Pa의 압력하에서 5 ㎖/min의 아르곤 기체 유속으로 300℃에서 가열하였다. 정제후, 목적 물질을 수율 88%로 3.5 g의 백색 분말로서 얻었다.
핵 자기 공명 분광법(1H NMR)은 이러한 화합물이 목적 물질인 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약어: 2mDBTPDBq-II)인 것으로 확인하였다.
얻은 물질의 1H NMR 데이터는 하기에 제시한다.
1H NMR (CDCl3, 300 MHz): δ (ppm)=7.45-7.52 (m, 2H), 7.59-7.65 (m, 2H), 7.71-7.91 (m, 7H), 8.20-8.25 (m, 2H), 8.41 (d, J=7.8 Hz, 1H), 8.65 (d, J=7.5 Hz, 2H), 8.77-8.78 (m, 1H), 9.23 (dd, J=7.2 Hz, 1.5 Hz, 1H), 9.42 (dd, J=7.8 Hz, 1.5 Hz, 1H), 9.48 (s, 1H).
참고예 3
상기 실시예에 사용된 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약어: 1,6mMemFLPAPrn)]의 합성 방법을 기재한다. 1,6mMemFLPAPrn의 구조는 하기에 예시한다.
Figure pat00177
단계 1: 3 - 메틸페닐 -3- (9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐아민 (약어: mMemFLPA ))의 합성 방법
200 ㎖ 3목 플라스크에 3.2 g(8.1 mmol)의 9-(3-브로모페닐)-9-페닐플루오렌 및 2.3 g(24.1 mmol)의 나트륨 tert-부톡시드를 첨가하고, 플라스크내의 공기를 질소로 대체하였다. 이 혼합물에 40.0 ㎖의 톨루엔, 0.9 ㎖(8.3 mmol)의 m-톨루이딘 및 0.2 ㎖의 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액을 첨가하였다. 이 혼합물의 온도를 60℃로 설정하고, 44.5 ㎎(0.1 mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 혼합물에 첨가하였다. 혼합물의 온도를 80℃로 승온시킨 후, 2.0 시간 동안 교반하였다. 교반후, 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통하여 흡입 여과를 실시하여 여과액을 얻었다. 여과액을 농축시켜 고체를 얻은 후, 전개 용매로서 1:1의 비로 헥산 및 톨루엔을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 톨루엔 및 헥산의 혼합된 용매를 사용한 재결정화를 실시하여 2.8 g의 백색 고체를 82% 수율로 얻었다. 단계 1의 합성 반응식 (z-1)은 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (z-1)>
Figure pat00178
단계 2: N,N '- 비스 (3- 메틸페닐 )- N,N '- 비스 [3-(9-페닐-9H- 플루오렌 -9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약어: 1,6mMemFLPAPrn)의 합성 방법
100 ㎖의 3목 플라스크에 0.6 g(1.7 mmol)의 1,6-디브로모피렌, 1.4 g(3.4 mmol)의 3-메틸페닐-3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐아민 및 0.5 g(5.1 mmol)의 나트륨 tert-부톡시드를 첨가하고, 플라스크내의 공기를 질소로 대체하였다. 이 혼합물에 21.0 ㎖의 톨루엔 및 0.2 ㎖의 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액을 첨가하였다. 혼합물의 온도를 60℃로 설정하고, 34.9 ㎎(0.1 mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 혼합물에 첨가하였다. 이 혼합물의 온도를 80℃로 승온시킨 후, 3.0 시간 동안 교반하였다. 교반후, 400 ㎖의 톨루엔을 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 가열하였다. 혼합물을 고온으로 유지하면서, 플로리실, 셀라이트 및 알루미나를 통하여 흡입 여과하여 여과액을 얻었다. 얻은 여과액을 농축시켜 고체를 얻은 후, 전개 용매로서 3:2의 비로 헥산 및 톨루엔을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 황색 고체를 얻었다. 얻은 황색 고체를 톨루엔 및 헥산의 혼합 용매로 재결정화하여 1.2 g의 목적 물질인 황색 고체를 67% 수율로 얻었다.
트레인 승화법에 의하여, 1.0 g의 얻은 황색 고체를 정제하였다. 정제에서, 황색 고체를 2.2 Pa의 압력하에서 5.0 ㎖/min의 아르곤 기체의 유속으로 317℃에서 가열하였다. 정제후, 1.0 g의 목적 물질인 황색 고체를 93% 수율로 얻었다. 단계 2의 합성 반응식 (z-2)는 하기에 제시한다.
<합성 반응식 (z-2)>
Figure pat00179
핵 자기 공명(NMR) 방법은 이 화합물이 목적 물질인 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약어: 1,6mMemFLPAPrn)인 것으로 확인하였다.
얻은 화합물의 1H NMR 데이터를 하기 제시한다.
1H NMR (CDCl3, 300 MHz): δ=2.21 (s, 6H), 6.67 (d, J=7.2 Hz, 2H), 6.74 (d, J=7.2 Hz, 2H), 7.17-7.23 (m, 34H), 7.62 (d, J=7.8 Hz, 4H), 7.74 (d, J=7.8 Hz, 2H), 7.86 (d, J=9.0 Hz, 2H), 8.04 (d, J=8.7 Hz, 4H).
101: 제1의 전극, 102: EL층, 103: 제2의 전극, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 213: 제1의 발광층, 214: 분리층, 215: 제2의 발광층, 305: 전하 발생층, 401: 기판, 402: 절연층, 403: 제1의 전극, 404: 격벽, 405: 개구부, 406: 격벽, 407: EL층, 408: 제2의 전극, 501: 기판, 503: 주사선, 505: 영역, 506: 격벽, 508: 데이터선, 509: 접속 배선, 510: 입력 단자, 512: 입력 단자, 601: 소자 기판, 602: 화소부, 603: 구동용 회로부, 604: 구동용 회로부, 605: 봉지 물질, 606: 봉지 기판, 607: 리드 배선, 608: FPC, 609: n-채널 TFT, 610: p-채널 TFT, 611: 스위칭 TFT, 612: 전류 제어 TFT, 613: 애노드, 614: 절연물, 615: EL층, 616: 캐쏘드, 617: 발광 소자, 618: 공간, 700: 제1의 EL층, 701: 제2의 EL층, 801: 조명 장치, 802: 조명 장치, 803: 데스크 램프, 511a: FPC, 511b: FPC, 1100: 기판, 1101: 제1의 전극, 1103: 제2의 전극, 1111: 정공 주입층, 1111a: 제1의 정공 주입층, 1111b: 제2의 정공 주입층, 1111c: 제3의 정공 주입층, 1112: 정공 수송층, 1112a: 제1의 정공 수송층, 1112b: 제2의 정공 수송층, 1112c: 제3의 정공 수송층, 1113: 발광층, 1113a: 제1의 발광층, 1113b: 제2의 발광층, 1113c: 제3의 발광층, 1114a: 제1의 전자 수송층, 1114b: 제2의 전자 수송층, 1114c: 제3의 전자 수송층, 1115: 전자 주입층, 1115a: 제1의 전자 주입층, 1115b: 제2의 전자 주입층, 1115c: 제3의 전자 주입층, 7100: 텔레비젼 장치, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작 키, 7110: 리모트 콘트롤러, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 장치, 7301: 하우징, 7302: 하우징, 7303: 연결부, 7304: 표시부, 7305: 표시부, 7306: 스피커부, 7307: 기록 매체 삽입 부분, 7308: LED 램프, 7309: 조작 키, 7310: 접속 단자, 7311: 센서, 7312: 마이크로폰, 7400: 휴대폰, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 7501: 조명부, 7502: 색조, 7503: 가변 아암, 7504: 지지대, 7505: 기부, 7506: 전원 스위치, 9501: 조명부, 9503: 지지대, 9505: 지지 기부, 9900: 조명 장치.
본 출원은 일본특허청에 2010년 10월 22일자로 출원된 일본 특허 출원 제2010-238001호 및 일본특허청에 2010년 12월 28일자로 출원된 제2010-291881호를 우선권주장으로 하며, 이들 출원의 전체 기술내용은 본원에 참고로 포함된다.

Claims (9)

  1. 발광 소자로서,
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층으로서,
    호스트; 및
    하기 화학식 G4로 표현되는 제 1 화합물,
    Figure pat00180

    을 포함하는 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 발광층에서의 상기 호스트의 비율은 상기 제 1 발광층에서의 상기 제 1 화합물의 비율보다 높고,
    L은 1가 음이온 리간드를 나타내고,
    R1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 나타내고,
    상기 아릴 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 각각 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환되고,
    R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 및 페닐 기 중 어느 하나를 나타내고,
    상기 페닐 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기로 치환되고,
    R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 나타내고,
    Ar1은 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내고,
    상기 아릴렌 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기로 치환되는, 발광 소자.
  2. 발광 소자로서,
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층으로서,
    호스트; 및
    하기 화학식 G4로 표현되는 제 1 화합물,
    Figure pat00181

    을 포함하는 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 발광층에서의 상기 호스트의 비율은 상기 제 1 발광층에서의 상기 제 1 화합물의 비율보다 높고,
    L은 하기 화학식 L1, L2, L3, L4, L5, L6 및 L7 중 어느 하나를 나타내고,
    Figure pat00182

    R1은 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 나타내고,
    상기 아릴 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 각각 갖는 1종 이상의 알킬 기로 치환되고,
    R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 및 페닐 기 중 어느 하나를 나타내고,
    상기 페닐 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기로 치환되고,
    R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 나타내고,
    Ar1은 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내고,
    상기 아릴렌 기는 비치환되거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기로 치환되는, 발광 소자.
  3. 발광 소자로서,
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층으로서,
    호스트; 및
    하기 화학식 G5로 표현되는 제 1 화합물,
    Figure pat00183

    을 포함하는 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 발광층에서의 상기 호스트의 비율은 상기 제 1 발광층에서의 상기 제 1 화합물의 비율보다 높고,
    L은 하기 화학식 L1, L2, L3, L4, L5, L6 및 L7 중 어느 하나를 나타내고,
    Figure pat00184

    R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 또는 비치환된 아릴 기를 나타내고,
    R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 및 비치환되거나 알킬-치환된 페닐 기 중 어느 하나를 나타내고,
    R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 나타내고,
    R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬티오 기, 할로겐, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬 기, 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 또는 비치환된 아릴 기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 소자.
  4. 발광 소자로서,
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위의 제 1 발광층으로서,
    호스트; 및
    하기 화학식 G9로 표현되는 제 1 화합물,
    Figure pat00185

    을 포함하는 상기 제 1 발광층;
    상기 제 1 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    R2는 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 및 비치환되거나 알킬-치환된 페닐 기 중 어느 하나를 나타내고,
    R3은 수소, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 나타내고,
    R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬티오 기, 할로겐, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬 기, 및 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 또는 비치환된 아릴 기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 전극 사이에 제 2 발광층을 더 포함하는, 발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 1 발광층 사이의 제 1 정공 수송층; 및
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층 사이의 제 2 정공 수송층을 더 포함하는 발광 소자로서,
    상기 제 1 정공 수송층 및 상기 제 2 정공 수송층은 동일한 물질을 포함하는, 발광 소자.
  7. 발광 장치에 있어서,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
  8. 전자 장치에 있어서,
    표시부에 제 7 항에 따른 발광 장치를 포함하는 전자 장치.
  9. 조명 장치에 있어서,
    발광부에 제 7 항에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 장치.
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