KR20230099170A - 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20230099170A
KR20230099170A KR1020210188300A KR20210188300A KR20230099170A KR 20230099170 A KR20230099170 A KR 20230099170A KR 1020210188300 A KR1020210188300 A KR 1020210188300A KR 20210188300 A KR20210188300 A KR 20210188300A KR 20230099170 A KR20230099170 A KR 20230099170A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
electrode
layer
mmol
organic light
Prior art date
Application number
KR1020210188300A
Other languages
English (en)
Inventor
박한솔
정유정
정구선
박경진
김현
홍진리
이연건
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
롬엔드하스전자재료코리아유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사, 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020210188300A priority Critical patent/KR20230099170A/ko
Priority to US18/084,532 priority patent/US20230203074A1/en
Priority to GB2219244.7A priority patent/GB2615643B/en
Priority to DE102022134373.1A priority patent/DE102022134373A1/de
Priority to JP2022204067A priority patent/JP2023097403A/ja
Priority to TW111149972A priority patent/TWI832633B/zh
Priority to CN202211689355.7A priority patent/CN116355022A/zh
Publication of KR20230099170A publication Critical patent/KR20230099170A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic System
    • C07F15/0006—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic System compounds of the platinum group
    • C07F15/0033—Iridium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/346—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising platinum
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/05—Isotopically modified compounds, e.g. labelled
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B59/00—Introduction of isotopes of elements into organic compounds ; Labelled organic compounds per se
    • C07B59/004—Acyclic, carbocyclic or heterocyclic compounds containing elements other than carbon, hydrogen, halogen, oxygen, nitrogen, sulfur, selenium or tellurium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/302—Details of OLEDs of OLED structures
    • H10K2102/3023—Direction of light emission

Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규한 유기금속 화합물을 제공하며, 이를 유기발광소자의 인광 발광층의 도펀트 물질에 포함함으로써, 구동전압, 발광 효율 및 수명 등의 유기발광소자의 성능을 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 색변화(red-shift) 현상은 억제할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00160

Description

유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자{ORGANOMETALLIC COMPOUNDS AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기금속 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인광 특성을 가지는 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
표시장치가 다양한 분야에 적용됨에 따라 관심이 높아지고 있다. 이러한 표시소자 중 하나로서 유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)를 포함하는 유기 발광 표시장치의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.
유기발광소자는 양극과 음극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이루어 여기자(엑시톤)을 형성한 후, 여기자의 에너지를 빛으로 방출하는 소자이다. 유기발광소자는 기존의 디스플레이 기술에 비해 저 전압 구동이 가능하고 전력소모가 비교적 적으며, 뛰어난 색감을 가질 뿐만 아니라, 플랙서블 기판 적용이 가능하여 다양한 활용이 가능하며, 표시 장치의 크기를 자유롭게 조절할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)는 액정디스플레이(liquid crystal display, LCD)에 비해 시야각, 명암비 등이 우수하고 백라이트가 불필요하여 경량 및 초박형이 가능하다. 유기발광소자는 음극(전자 주입 전극; cathode)과 양극(정공 주입 전극; anode) 사이에 복수의 유기물 층, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 수송보조층, 전자 차단층, 발광층, 전자 전달층 등이 배치되어 형성된다.
이러한 유기발광소자 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 주입되며, 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다.
유기발광소자에 사용되는 유기 재료는 크게 발광 재료와 전하 수송 재료로 구분될 수 있다. 발광 재료는 유기발광소자의 발광 효율을 결정하는 중요한 요인으로서, 발광 재료는 양자 효율이 높고, 전자와 정공의 이동도가 우수하여야 하며, 발광층에 균일하고 안정적으로 존재하여야 한다. 발광재료는 발색광에 따라 청색, 적색, 녹색 등의 발광 재료로 구분되며, 발색 재료로서 색 순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 호스트(host), 도펀트(dopant)로 사용한다.
최근에는 발광층에 형광 물질보다 인광 물질이 많이 사용되는 추세이다. 형광 물질의 경우 발광층에서 형성되는 엑시톤 중에 약 25%의 단일항(singlet)만이 빛을 만드는 데 사용되고 75%의 삼중항(triplet)은 대부분 열로 소실되는 반면, 인광 물질은 단일항과 삼중항 모두를 빛으로 전환 시키는 발광 메커니즘을 가지고 있기 때문이다.
종래에 유기발광소자에 사용되는 인광 발광 재료는 유기금속 화합물이 이용되고 있으며, 이들의 낮은 효율 및 수명 문제를 해결하기 위한 인광 재료의 연구 및 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 구동전압, 효율 및 수명을 개선할 수 있는 유기금속 화합물과 이를 유기 발광층에 적용한 유기발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 구조의 유기금속 화합물, 이를 발광층 도펀트로 포함하는 유기발광소자 및 상기 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X는 O, S 및 Se로 구성된 군에서 선택되는 하나일 수 있고;
X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CRa일 수 있고;
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
R5, R6, R7, Ra는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R4, R8은 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R1, R2, R3, R4, R7, R8 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고;
R5, R6는 각각 독립적으로 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고;
n은 0, 1 또는 2일 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 도펀트 물질을 포함하고, 상기 도펀트 물질은 본 발명의 상기 일 양태에 따른 유기금속 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판에 위치하는 구동 소자; 및 상기 기판에 위치하며 상기 구동 소자에 연결되는 것으로서, 본 발명의 상기 다른 일 양태에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물을 유기발광소자의 인광 발광층 도펀트에 적용함으로써, 유기발광소자의 구동전압, 효율 및 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에, 색변화(red-shift) 현상을 억제하는 우수한 효과를 가질 수 있다.
본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기금속 화합물이 발광층에 적용된 유기발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 2개의 발광부를 구비하는 탠덤(tandem) 구조이면서, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함하는 유기발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 3개의 발광부를 구비하는 탠덤(tandem) 구조이면서, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함하는 유기발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광소자가 적용된 유기발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 구성 요소를 '포함한다', '갖는다', '이루어진다', '배치한다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
이하에서 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
이하에서 구성 요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성 요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성 요소와 상기 구성 요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 유기금속 화합물의 구조 및 제조예와 이를 포함하는 유기발광소자를 설명하도록 한다.
종래에는 인광 발광층의 도펀트로서 유기금속 화합물이 사용되어 오고 있으며, 예를 들어, 유기금속 화합물의 주 리간드 구조로서 2-페닐 피리딘(2-phenylpyridine), 2-페닐 퀴놀린(2-phenylquinoline), 2-피리딘 벤조퓨로피리딘(2-pyridine benzofuropyridine) 등의 구조가 알려져 있다. 그러나, 이러한 종래의 발광 도펀트는 유기발광소자에의 효율 및 수명을 향상시키는데 한계점이 있어, 신규한 발광 도펀트 재료를 개발하는 것이 필요하였다. 이에, 본 발명자들은 유기발광소자의 효율 및 수명을 더욱 향상시킬 수 있는 발광 도펀트 재료를 도출하고자 하였다.
본 발명자들은 예의 연구한 결과, 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 인광 발광 도펀트 재료로 사용함으로써, 본 발명의 목적을 달성을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
X는 O, S 및 Se로 구성된 군에서 선택되는 하나일 수 있고;
X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CRa일 수 있고;
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타낼 수 있고;
R5, R6, R7, Ra는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R4, R8은 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환 또는 비치환을 나타낼 수 있으며;
R1, R2, R3, R4, R7, R8 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며;
R5, R6는 각각 독립적으로 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
n은 0, 1 또는 2일 수 있다.
특히, 상기 화학식 1의 주 리간드(main ligand) 구조에서 볼 수 있는 것처럼, 중앙 배위 금속인 Ir(이리듐)에 연결되는 2개의 고리 중 탄소(C)가 연결되는 고리 부분의 장단축 비를 상승시킴으로써, 화학식 1의 유기금속 화합물을 인광 발광 도펀트로 적용하는 유기발광소자의 발광 효율을 비롯한 소자 성능을 증대시킬 수 있도록 할 수 있었다. 상기 장단축 비는, Gaussian16 프로그램에서 B3LYP / LANL2DZ (6-31g,d)의 계산 통해, 최적화된 대상 물질의 장축 길이와 그에 수직한 단축 길이의 비를 의미하는 것이며, 이 때, 장축 길이란 중앙 배위 금속인 Ir을 축으로 하는 물질에서 가장 길이가 긴 곳의 길이를 의미한다.
본 발명의 예시적 일 양태에 따르면, 상기 화학식 1에서, 상기 R5 및 R6은 각각 독립적으로, 중수소 또는 할로겐 원소로 단일 치환된 C1~C6의 직쇄형 알킬기; 중수소 또는 할로겐 원소로 단일 치환된 분쇄형 알킬기; 및 중수소 또는 할로겐 원소로 단일 치환된 시클로알킬기;로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 화학식 1의 X가 O(산소)인 경우인 '벤조퓨로피리딘기'에 '치환기(수소 제외)를 가진 벌키한(bulky) 6-원(6-membered) 방향족 고리 구조'를 결합시킨 유기금속 화합물을 도출하였으며, 이와 같이, 유기발광소자의 인광 발광층의 도펀트 물질에 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함하면, 유기발광소자의 발광 효율 및 수명을 증가시키고, 구동 전압은 낮출 수 있는 우수한 효과를 실험적으로 확인하고 본 발명을 완성하였다.
구체적으로, 본 발명의 화학식 1의 유기금속 화합물 구조는 i) '벤조퓨로피리딘기'에 방향족 고리구조를 갖지 않는 종래의 화합물에 비하여 장단축 비가 상승될 수 있으므로, 본 발명의 화학식 1의 유기금속 화합물을 사용하는 유기발광소자의 효율을 향상시킬 수 있고, ii) 주리간드 구조의 안정성도 증가됨에 따라, 본 발명의 화학식 1의 유기금속 화합물을 사용하는 유기발광소자의 수명도 증가하는 효과도 함께 나타낼 수 있으며, iii) 이와 동시에, 본 발명의 화학식 1의 유기금속 화합물을 사용하는 유기발광소자의 색변화 현상(red shift)도 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다.
보다 구체적으로, 인광 발광 도펀트인 이리듐 착체와 같은 유기금속 화합물을 사용하는 유기발광소자의 효율 및 수명을 개선하기 위해 조절하게 되면 목적하는 발광 파장의 길이가 다소 길어지게 되는 문제점이 발생하는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명의 화학식 1의 유기금속 화합물은 하기 표 1에서도 알 수 있는 것처럼, 목적하는 발광 파장(예컨대, 녹색 인광 발광층일 경우, 520nm~540nm의 수준임)을 유지하여 발광 파장이 길어지지 않았는바, 유기발광의 효율 및 수명은 개선함과 동시에 색변화 현상도 억제되었다는 점에서 중요한 기술적 의의가 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 유기발광소자의 성능 평가에서 더욱 자세히 후술하겠으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기금속 화합물인 'Ref 1', 'Ref 3' 및 본 발명의 화학식 1의 정의에 속하는 'Target Comp.'의 장단축비와 유기발광소자에 도펀트 물질로 적용하였으며, 장단축 비를 정확히 비교하기 위하여, 보조 리간드 부분을 모두 동일하게 적용하였다.
유기발광소자의 제작방법은 <실시예 1>과 동일하되, 사용하는 도펀트 물질을 화합물 1 대신 'Ref 1', 'Ref 3' 및 'Target Comp.'로 사용한 점에서만 차이가 있으며, 유기발광소자에 대한 EQE 및 LT95의 측정방법은 하기 <유기발광소자의 성능 평가>에 기재된 방법과 동일하며 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
'장단축 비'는 Gaussian16 프로그램에서 B3LYP / LANL2DZ (6-31g,d)의 계산 통해 최적화된 해당 물질의 장축 길이와 그에 수직한 단축 길이의 비를 나눈 방법으로 측정 및 계산하였다. 또한, 'Ref 3'과 'Target Comp.'를 사용한 유기발광소자의 발광파장을 측정한 결과, 'Ref 3'을 사용한 경우, 'Target Comp.'를 사용한 경우보다 10~15nm 정도 증가하였고, 효율 및 특성은 모두 열위한 것을 확인할 수 있었다.
도펀트 장단축 비 EQE LT95
Ref 1 1.28 100 % 100 %
Ref 3 1.61 110 % 127 %
Target Comp. 1.61 127 % 151 %
상기 표 1의 Ref 1, Ref 3 및 화합물 1의 구조는 다음과 같다.
Ref 1 :
Figure pat00003
Ref 3 :
Figure pat00004
Target Comp. :
Figure pat00005
본 발명의 일 구현예에 따른 유기금속 화합물은, 중앙 배위 금속인 이리듐에 상기 설명한 주 리간드 외에, 보조 리간드로서 두 자리 리간드를 적용할 수 있으며, 상기 화학식 1에 나타낸 것처럼, 2-페닐피리딘 구조를 가진 것일 수 있으며, R1 또는 R2은 단일 치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기금속 화합물은, 호모렙틱(homoleptic) 또는 헤테로렙틱(heteroleptic) 구조일 수 있고, 예를 들어, 상기 화학식 1에서 n은 0인 호모렙틱 구조; n은 1인 헤테로렙틱 구조; 또는 n은 2인 헤테로렙틱 구조;일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체예는 하기 화합물 1 내지 화합물 564로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 예컨대 상기 'Target Comp.'와 같이 본 발명의 화학식 1의 정의에 속하는 것이라면 화합물 1 내지 화합물 564에 반드시 한정되지 않는다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
본 발명 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물은 적색 인광 물질 또는 녹색 인광 물질로서 사용될 수 있고, 바람직하게는 녹색 인광 물질로서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 도 1을 참조하면, 제1 전극(110); 상기 제1 전극(110)과 마주보는 제2 전극(120); 및 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에 배치되는 유기층(130);을 포함하는 유기발광소자(100)를 제공할 수 있다. 상기 유기층(130)은 발광층(160)을 포함하고, 상기 발광층(160)은 호스트(160') 및 도펀트(160")를 포함하며, 상기 도펀트(160")는 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 유기발광소자(100)에서, 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에 배치되는 유기층(130)은 제1 전극(110)으로부터 순차적으로 정공주입층(140, hole injection layer; HIL), 정공수송층(150, hole transfer layer; HTL), 발광층(160, emission material layer, EML), 전자수송층(170, electron transfer layer; ETL) 및 전자주입층(180, electron injection layer, EIL)을 포함하는 구조일 수 있다. 상기 전자주입층(180) 상에 제2 전극(120)을 형성하고, 그 위에 보호막(도시되어 있지 않음)을 형성할 수 있다.
또한, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 상기 정공수송층(150) 및 발광층(160)의 사이에 정공수송 보조층을 더욱 추가할 수 있다. 정공수송 보조층은 정공 수송 특성이 좋은 화합물을 포함하고, 정공수송층(150)과 발광층(160) 사이의 HOMO 에너지 레벨 차이를 줄임으로써 정공의 주입 특성을 조절하여 정공수송보조층과 발광층(160)의 계면에 정공이 축적되는 것을 감소시켜 계면에서 폴라론(polaron)에 의한 엑시톤이 소멸되는 소광 현상(quenching)을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 소자의 열화현상이 감소하고 소자가 안정화되어 효율 및 수명을 개선할 수 있다.
제1 전극(110)은 양극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질인 ITO, IZO, 주석-산화물 또는 아연-산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(120)은 음극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 적은 도전성 물질인 Al, Mg, Ca, Ag 또는 이들의 합금이나 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공주입층(140)은 제1 전극(110)과 정공수송층(150) 사이에 위치할 수 있다. 정공주입층(140)은 제1 전극(110)과 정공수송층(150) 사이의 계면 특성을 개선하는 기능이 있으며, 적절한 전도성을 갖는 물질로 선택할 수 있다. 정공주입층(140)은 MTDATA, CuPc, TCTA, HATCN, TDAPB, PEDOT/PSS, N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1,N4,N4-triphenylbenzene-1,4-diamine) 등의 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1,N4,N4-triphenylbenzene-1,4-diamine)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공수송층(150)은 제1 전극(110)과 발광층(160) 사이에서 발광층에 인접하여 위치한다. 정공수송층(150)은 TPD, NPB, CBP, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, N-(비페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)비페닐)-4-아민 등의 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 NPB를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 발광층(160)은 호스트(160')와 소자의 발광 효율 등을 향상시키기 위하여 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물이 도펀트(160")로 도핑되어 형성될 수 있고, 상기 도펀트(160")는 녹색 또는 적색으로 발광하는 물질로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 녹색 인광 물질로서 사용될 수 있다.
본 발명의 도펀트(160")의 도핑 농도는 호스트(160')의 총 중량을 기준으로 1~30 중량%의 범위 내에서 조절할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 상기 도핑 농도는 2~20 중량%일 수 있고, 예를 들어 3~15 중량%일 수 있고, 예를 들어 5~10 중량%일 수 있고, 예를 들어 3~8 중량%일 수 있고, 예를 들어 2~7 중량%일 수 있고, 예를 들어 5~7 중량%일 수 있고, 예를 들어 5~6 중량%일 수 있다.
본 발명의 발광층(160)은 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트(160") 물질에 포함하면서, 본 기술분야에서 사용되는 호스트(160') 물질로서 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 것이라면 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 카바졸기(carbazole group)를 포함하는 화합물을 호스트(160')로서 사용할 수 있고, 바람직하게는 CBP(carbazole biphenyl), mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl) 등의 호스트 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 발광층(160)과 제2 전극(120) 사이에는 전자수송층(170)과 전자주입층(180)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(170)의 재료는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광층에 전자를 안정적으로 공급할 수 있다.
예컨대, 전자수송층(170)의 재료는 본 기술분야에서 사용되는 것으로서, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), Liq(8-hydroxyquinolinolatolithium), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), spiro-PBD, BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium), SAlq, TPBi(2,2',2-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole), 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤즈티아졸(benzthiazole), 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole 등의 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자주입층(180)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, 전자주입 층의 재료는 본 기술분야에서 사용되는 것으로서, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq, SAlq 등의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 전자주입층(180)은 금속화합물로 이루어질 수 있으며, 금속화합물은 예를 들어 Liq, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, RaF2 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기발광소자는 탠덤(tandem) 구조를 가지는 백색 유기발광소자일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 탠덤 유기발광소자의 경우, 단일 발광 스택(또는 발광부)는 전하생성층(CGL, Charge Generation Layer)에 의해 2개 이상 연결된 구조로 형성될 수 있다. 상기 유기발광소자는 기판 상에 서로 대항된 제1 전극 및 제2 전극과 상기 제1 및 제2 전극 사이에 적층되어 특정한 파장대의 빛을 방사하는 발광층을 가지는 2개 이상의 복수의 발광 스택(stack; 발광부)을 포함할 수 있다. 복수의 발광 스택(발광부)은 서로 같은 색을 발광하거나 다른 색을 발광하도록 적용할 수 있다. 또한, 1개의 발광 스택(발광부)에도 발광층을 1개 이상 포함할 수 있고, 복수의 발광층은 서로 같거나 다른 색의 발광층일 수 있다.
이 때, 복수의 발광부에 포함되는 발광층 중 하나 이상은 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트 물질로서 포함할 수 있다. 탠덤 구조에서의 복수 개의 발광부는 N형(N-type) 전하 생성층 및 P형(P-type) 전하 생성층으로 이루어진 전하 생성층(CGL)과 연결될 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예인 도 2 및 도 3은 각각 2개의 발광부 및 3개의 발광부를 가지는 탠덤 구조의 유기발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기발광소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하는 유기층(230)을 포함한다. 상기 유기층(230)은 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하며 제1 발광층(261)을 포함하는 제1 발광부(ST1)와, 제1 발광부(ST1)와 제2 전극(120) 사이에 위치하며 제2 발광층(262)를 포함하는 제2 발광부(ST2)와, 제1 및 제2 발광부(ST1 및 ST2) 사이에 위치하는 전하생성층(CGL)을 포함한다. 상기 전하생성층(CGL)은 N형 전하생성층(291) 및 P형 전하생성층(292)를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층(261) 및 제2 발광층(262) 중 하나 이상은 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트로서 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 것처럼, 제2 발광부(ST2)의 제2 발광층(262)의 호스트(262')와 함께 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트(262")로 포함할 수 있다. 도 2에 도시되어 있지는 않지만, 제1 및 제2 발광부(ST1 및 ST2) 각각에는 제1 발광층(261) 및 제2 발광층(262) 외에, 추가 발광층을 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기발광소자(100)는 서로 마주하는 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하는 유기층(330)을 포함한다. 상기 유기층(330)은 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 위치하며 제1 발광층(261)을 포함하는 제1 발광부(ST1); 제2 발광층(262)를 포함하는 제2 발광부(ST2); 제3 발광층(263)을 포함하는 제3 발광부(ST3); 제1 및 제2 발광부(ST1 및 ST2) 사이에 위치하는 제1 전하생성층(CGL1); 및 제2 및 제3 발광부(ST2 및 ST3) 사이에 위치하는 제2 전하생성층(CGL2)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 전하생성층(CGL1 및 CGL2)은 각각 N형 전하생성층(291, 293) 및 P형 전하생성층(292, 294)를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층(261), 제2 발광층(262) 및 제3 발광층(263) 중 하나 이상은 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트로서 포함할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 것처럼, 제2 발광부(ST2)의 제2 발광층(262)의 호스트(262')와 함께 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물을 도펀트(262")로 포함할 수 있다. 도 3에 도시되어 있지는 않지만, 제1, 제2 및 제3 발광부(ST1, ST2 및 ST3) 각각에는 제1 발광층(261), 제2 발광층(262) 및 제3 발광층(263) 외에, 추가 발광층을 더 포함하여 복수의 발광층으로 형성할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자는, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 4개 이상의 발광부와 3개 이상의 전하생성층이 배치된 탠덤 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 유기발광 표시장치 및 유기발광소자를 적용한 조명 장치 등에 활용될 수 있다. 일 구현예로, 도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광소자가 적용된 유기발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유기발광 표시장치(3000)는 기판(3010)과, 유기발광소자(4000)와, 유기발광소자(4000)를 덮는 인캡슐레이션 필름(3900)을 포함할 수 있다. 기판(3010) 상에는 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Td)와, 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 유기발광소자(4000)가 위치한다.
도 4에 명시적으로 도시하지는 않았으나, 기판(3010) 상에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선, 게이트 배선 및 데이터 배선 중 어느 하나와 평행하게 이격되어 연장되는 파워 배선, 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 스위칭 박막트랜지스터, 파워 배선 및 스위칭 박막트랜지스터의 일 전극에 연결되는 스토리지 캐패시터가 더 형성된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 스위칭 박막트랜지스터에 연결되며, 반도체층(3100)과, 게이트 전극(3300)과, 소스 전극(3520)과 드레인 전극(3540)을 포함한다.
반도체층(3100)은 기판(3010) 상에 형성되며, 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 반도체층(3100)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우 반도체층(3100) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(3100)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(3100)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(3100)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(3100)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(3100) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(3200)이 기판(3010) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(3200)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(3200) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(3300)이 반도체층(3100)의 중앙에 대응하여 형성된다. 게이트 전극(3300)은 스위칭 박막트랜지스터에 연결된다.
게이트 전극(3300) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(3400)이 기판(3010) 전면에 형성된다. 층간 절연막(3400)은 실리콘산화물이나 실리콘질화물과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(3400)은 반도체층(3100)의 양측을 노출하는 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(3420, 3440)을 갖는다. 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(3420, 3440)은 게이트 전극(3300)의 양측에 게이트 전극(3300)과 이격되어 위치한다.
층간 절연막(3400) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(3520)과 드레인 전극(3540)이 형성된다. 소스 전극(3520)과 드레인 전극(3540)은 게이트 전극(3300)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제1 및 제2 반도체층 콘택홀(3420, 3440)을 통해 반도체층(3100)의 양측과 접촉한다. 소스 전극(3520)은 파워 배선(미도시)에 연결된다.
반도체층(3100)과, 게이트 전극(3300), 소스 전극(3520), 드레인 전극(3540)은 구동 박막트랜지스터(Td)를 이루며, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층(3100)의 상부에 게이트 전극(3300), 소스 전극(3520) 및 드레인 전극(3540)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 구동 박막트랜지스터(Td)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 한편, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(Td)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
한편, 유기발광 표시장치(3000)는 유기발광소자(4000)에서 생성된 빛을 흡수하는 컬러 필터(3600)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(3600)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 광을 흡수할 수 있다. 이 경우, 광을 흡수하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 패턴이 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이들 각각의 컬러 필터 패턴은 흡수하고자 하는 파장 대역의 빛을 방출하는 유기발광소자(4000) 중의 유기층(4300)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(3600)를 채택함으로써, 유기발광 표시장치(3000)는 풀-컬러(full-color)를 구현할 수 있다.
예를 들어, 유기발광 표시장치(3000)가 하부 발광 방식(bottom-emission type)인 경우, 유기발광소자(4000)에 대응하는 층간 절연막(3400) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(3600)가 위치할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 유기발광 표시장치(3000)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 컬러 필터는 유기발광소자(4000)의 상부, 즉 제2 전극(4200) 상부에 위치할 수도 있다. 일례로, 컬러 필터(3600)는 2 내지 5 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(3540)을 노출하는 드레인 콘택홀(3720)을 갖는 보호층(3700)이 구동 박막트랜지스터(Td)를 덮으며 형성된다.
보호층(3700) 상에는 드레인 콘택홀(3720)을 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극(3540)에 연결되는 제1 전극(4100)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다.
제1 전극(4100)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(4100)은 ITO, IZO 또는 ZnO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 유기발광 표시장치(3000)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제1 전극(4100) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
보호층(3700) 상에는 제1 전극(4100)의 가장자리를 덮는 뱅크층(3800)이 형성된다. 뱅크층(3800)은 화소영역에 대응하여 제1 전극(4100)의 중심을 노출시킨다.
제1 전극(4100) 상에는 유기층(4300)이 형성되고, 필요에 따라 유기발광소자(4000)는 탠덤(tandem) 구조를 가질 수 있으며, 탠덤 구조에 대해서는 본 발명의 예시적인 실시형태를 나타내는 도 2 내지 도 4와 이에 대한 상기 설명을 참조한다.
유기층(4300)이 형성된 기판(3010) 상부로 제2 전극(4200)이 형성된다. 제2 전극(4200)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(4200)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(Al-Mg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 전극(4100), 유기층(4300) 및 제2 전극(4200)은 유기발광소자(4000)를 형성한다.
제2 전극(4200) 상에는, 외부 수분이 유기발광소자(4000)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 3900)이 형성된다. 도 4에 명시적으로 도시하지 않았으나, 인캡슐레이션 필름(3900)은 제1 무기층과, 유기층과 무기층이 순차 적층된 삼중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 제조예 및 실시예를 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 일 예시일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예 - 리간드의 제조
(1) 리간드 A의 제조
Step 1) 리간드 A-3의 제조
Figure pat00053
DMSO-d6 (100 ml) 중 SM_A (9.50 g, 25 mmol) 및 나트륨 에톡시드 (3.39 g, 50 mmol) 의 용액을 60 시간 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 용매 증발 후, 잔류물을 디클로로 메탄 중 40 - 50 % 헥산을 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제 후 7.38 g (77 %) 의 원하는 화합물 A-3을 수득하였다.
Step 2) 리간드 A-2의 제조
Figure pat00054
테트라하이드로퓨란 (100 ml) 중 A-3 (7.30 g, 19 mmol), 3-bromo-6-chloropyridin-2-amine (3.94 g, 19 mmol), 탄산나트륨 (4.03g, 38 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.46g, 0.4 mmol) 를 넣고 용액을 환류시켜 6 시간 교반시켰다. 미정제 혼합물을 셀라이트 및 실리카 겔에 여과시키고 고체를 디클로로 메탄에 녹이고 메탄올을 조금씩 첨가한 상태로 고체를 석출시켜 5.98 g (82 %) 의 원하는 화합물 A-2을 수득하였다.
Step 3) 리간드 A-1의 제조
Figure pat00055
아세트산 (100 ml) 및 테트라하이드로퓨란 (50 ml) 중 A-2 (5.95 g, 15.5 mmol)를 첨가하고 0℃의 조건에서 2 시간 교반한 후, 반응물을 실온으로 가열하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물로 분배하고 유기상을 단리시켜 수성 중탄산나트륨과 염수로 세척한 뒤 황산나트륨 하에서 건조시켰다. 용매를 증발할 때, 잔류물을 헥산 내 30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.88 g (71 %) 의 원하는 화합물 A-1을 수득하였다.
Step 4) 리간드 A의 제조
Figure pat00056
1,4 - 디옥산 (100 ml) 중 A-1 (3.88 g, 11 mmol), Pd2(dba)3 (0.20 g, 0.22 mmol), K3PO4 (4.67 g, 22 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.13 g, 0.44 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 30-40 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.39 g (73 %) 의 원하는 화합물 A를 수득하였다.
(2) 리간드 B의 제조
Step 1) 리간드 B-3의 제조
Figure pat00057
DMSO-d6 (100 ml) 중 SM_B (8.13 g, 25 mmol) 및 나트륨 에톡시드 (3.39 g, 50 mmol) 의 용액을 60 시간 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 용매 증발 후, 잔류물을 디클로로 메탄 중 40 - 50 % 헥산을 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제 후 5.91 g (72 %) 의 원하는 화합물 B-3을 수득하였다.
Step 2) 리간드 B-2의 제조
Figure pat00058
테트라하이드로퓨란 (100 ml) 중 B-3 (5.91 g, 18 mmol), 3-bromo-6-chloropyridin-2-amine (3.73 g, 18 mmol), 탄산나트륨 (3.82 g, 36 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.46g, 0.4 mmol) 를 넣고 용액을 환류시켜 6 시간 교반시켰다. 미정제 혼합물을 셀라이트 및 실리카 겔에 여과시키고 고체를 디클로로 메탄에 녹이고 메탄올을 조금씩 첨가한 상태로 고체를 석출시켜 4.91 g (83 %) 의 원하는 화합물 B-2을 수득하였다.
Step 3) 리간드 B-1의 제조
Figure pat00059
아세트산 (100 ml) 및 테트라하이드로퓨란 (40 ml) 중 B-2 (4.91 g, 15 mmol) 를 첨가하고 0℃의 조건에서 2 시간 교반한 후, 반응물을 실온으로 가열하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물로 분배하고 유기상을 단리시켜 수성 중탄산나트륨과 염수로 세척한 뒤 황산나트륨 하에서 건조시켰다. 용매를 증발할 때, 잔류물을 헥산 내 30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.57 g (80 %) 의 원하는 화합물 B-1을 수득하였다.
Step 4) 리간드 B의 제조
Figure pat00060
1,4 - 디옥산 (120 ml) 중 B-1 (3.57 g, 12 mmol), Pd2(dba)3 (0.22 g, 0.24 mmol), K3PO4 (5.09 g, 24 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.14 g, 0.48 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 30-40 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.31 g (75 %) 의 원하는 화합물 B를 수득하였다.
(3) 리간드 C의 제조
Step 1) 리간드 C-3의 제조
Figure pat00061
DMSO-d6 (100 ml) 중 SM_C (8.48 g, 25 mmol) 및 나트륨 에톡시드 (3.39 g, 50 mmol) 의 용액을 60 시간 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 용매 증발 후, 잔류물을 디클로로 메탄 중 40 - 50 % 헥산을 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제 후 6.39 g (74 %) 의 원하는 화합물 C-3을 수득하였다.
Step 2) 리간드 C-2의 제조
Figure pat00062
테트라하이드로퓨란 (100 ml) 중 C-3 (6.39 g, 18.5 mmol), 3-bromo-6-chloropyridin-2-amine (3.83 g, 18.5 mmol), 탄산나트륨 (3.32 g, 37 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.46g, 0.4 mmol) 를 넣고 용액을 환류시켜 6 시간 교반시켰다. 미정제 혼합물을 셀라이트 및 실리카 겔에 여과시키고 고체를 디클로로 메탄에 녹이고 메탄올을 조금씩 첨가한 상태로 고체를 석출시켜 5.05 g (79 %) 의 원하는 화합물 C-2을 수득하였다.
Step 3) 리간드 C-1의 제조
Figure pat00063
아세트산 (100 ml) 및 테트라하이드로퓨란 (40 ml) 중 C-2 (5.05 g, 14.6 mmol) 를 첨가하고 0℃의 조건에서 2 시간 교반한 후, 반응물을 실온으로 가열하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물로 분배하고 유기상을 단리시켜 수성 중탄산나트륨과 염수로 세척한 뒤 황산나트륨 하에서 건조시켰다. 용매를 증발할 때, 잔류물을 헥산 내 30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.81 g (83 %) 의 원하는 화합물 C-1을 수득하였다.
Step 4) 리간드 C의 제조
Figure pat00064
1,4 - 디옥산 (120 ml) 중 C-1 (3.81 g, 12.1 mmol), Pd2(dba)3 (0.22 g, 0.24 mmol), K3PO4 (5.09 g, 24 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.14 g, 0.48 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 30-40 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 3.16 g (68 %) 의 원하는 화합물 C를 수득하였다.
(4) 리간드 D의 제조
Figure pat00065
1,4 - 디옥산 (100 ml) 중 A-1 (5.79 g, 16.4 mmol), Pd2(dba)3 (0.30 g, 0.33 mmol), K3PO4 (7.01 g, 33 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.20 g, 0.67 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 20-30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 5.40 g (66 %) 의 원하는 화합물 D를 수득하였다.
(5) 리간드 E의 제조
Figure pat00066
1,4 - 디옥산 (150 ml) 중 B-1 (5.48 g, 18.4 mmol), Pd2(dba)3 (0.34 g, 0.37 mmol), K3PO4 (7.85 g, 37 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.22 g, 0.75 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 25-30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 6.28 g (77 %) 의 원하는 화합물 E를 수득하였다.
(6) 리간드 F의 제조
Step 1) 리간드 F-3의 제조
Figure pat00067
테트라하이드로퓨란 (150 ml) 중 SM_A (11.44 g, 30 mmol), 3-bromo-6-chloropyridin-2-amine (6.22 g, 30 mmol), 탄산나트륨 (6.36 g, 60 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.69 g, 0.6 mmol) 를 넣고 용액을 환류시켜 6 시간 교반시켰다. 미정제 혼합물을 셀라이트 및 실리카 겔에 여과시키고 고체를 디클로로 메탄에 녹이고 메탄올을 조금씩 첨가한 상태로 고체를 석출시켜 9.74 g (85 %) 의 원하는 화합물 F-3을 수득하였다.
Step 2) 리간드 F-2의 제조
Figure pat00068
아세트산 (120 ml) 및 테트라하이드로퓨란 (60 ml) 중 F-3 (9.74 g, 25.5 mmol)를 첨가하고 0℃의 조건에서 2 시간 교반한 후, 반응물을 실온으로 가열하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물로 분배하고 유기상을 단리시켜 수성 중탄산나트륨과 염수로 세척한 뒤 황산나트륨 하에서 건조시켰다. 용매를 증발할 때, 잔류물을 헥산 내 30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 6.26 g (70 %) 의 원하는 화합물 F-2를 수득하였다.
Step 3) 리간드 F-1의 제조
Figure pat00069
1,4 - 디옥산 (120 ml) 중 A-1 (6.26 g, 17.8 mmol), Pd2(dba)3 (0.33 g, 0.36 mmol), K3PO4 (7.64 g, 36 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.21 g, 0.72 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 30-40 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 5.17 g (69 %) 의 원하는 화합물 F-1를 수득하였다.
Step 4) 리간드 F의 제조
Figure pat00070
DMSO-d6 (120 ml) 중 F-1 (5.05 g, 12 mmol) 및 나트륨 에톡시드 (4.07 g, 60 mmol) 의 용액을 60 시간 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 용매 증발 후, 잔류물을 디클로로 메탄 중 40 - 50 % 헥산을 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제 후 3.65 g (71 %) 의 원하는 화합물 F 을 수득하였다.
(7) 리간드 G의 제조
Step 1) 리간드 G-3의 제조
Figure pat00071
테트라하이드로퓨란 (150 ml) 중 SM_B (9.76 g, 30 mmol), 3-bromo-6-chloropyridin-2-amine (6.22 g, 30 mmol), 탄산나트륨 (6.36 g, 60 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.69 g, 0.6 mmol) 를 넣고 용액을 환류시켜 6 시간 교반시켰다. 미정제 혼합물을 셀라이트 및 실리카 겔에 여과시키고 고체를 디클로로 메탄에 녹이고 메탄올을 조금씩 첨가한 상태로 고체를 석출시켜 7.82 g (80 %)의 원하는 화합물 F-3을 수득하였다.
Step 2) 리간드 G-2의 제조
Figure pat00072
아세트산 (120 ml) 및 테트라하이드로퓨란 (60 ml) 중 G-3 (7.82 g, 24 mmol)를 첨가하고 0℃의 조건에서 2 시간 교반한 후, 반응물을 실온으로 가열하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물로 분배하고 유기상을 단리시켜 수성 중탄산나트륨과 염수로 세척한 뒤 황산나트륨 하에서 건조시켰다. 용매를 증발할 때, 잔류물을 헥산 내 30 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 5.23 g (74 %) 의 원하는 화합물 G-2을 수득하였다.
Step 3) 리간드 G-1의 제조
Figure pat00073
1,4 - 디옥산 (120 ml) 중 A-1 (5.01 g, 17 mmol), Pd2(dba)3 (0.31 g, 0.34 mmol), K3PO4 (7.22 g, 34 mmol) 및 (t-bu)3PBF4H (0.20 g, 0.69 mmol) 의 혼합물을 밤새 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 이후, 미정제 혼합물을 헥산 내 30-40 %의 디클로로메탄으로 실리카 겔 위에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 4.46 g (72 %) 의 원하는 화합물 G-1을 수득하였다.
Step 4) 리간드 G의 제조
Figure pat00074
DMSO-d6 (120 ml) 중 G-1 (4.37 g, 12 mmol) 및 나트륨 에톡시드 (4.07 g, 60 mmol) 의 용액을 60 시간 환류시켰다. 용액을 증발시키고 잔류물을 디클로로 메탄과 물 사이에 분배하였다. 유기상을 단리하고, 황산 나트륨 위에서 건조시키고 증발시켰다. 용매 증발 후, 잔류물을 디클로로 메탄 중 40~50 % 헥산을 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제 후 3.27 g (73 %) 의 원하는 화합물 G를 수득하였다.
(8) 리간드 H'의 제조
Step 1) 리간드 HH의 제조
Figure pat00075
Ethoxyethanol (100 ml), 증류수 (30 ml) 중 H (6.77 g, 40 mmol) 및 IrCl3 (4.78 g, 16 mmol) 의 용액을 24시간 동안 환류 교반하였다. 이후, 상온으로 온도를 낮추고 생성된 고체를 감압 여과하여 분리한다. 필터를 통해 걸러진 고체를 물과 차가운 메탄올로 충분히 세정한 후 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.39 g (93 %) 의 원하는 화합물 HH를 수득하였다.
Step 2) 리간드 H'의 제조
Figure pat00076
디클로로메탄 (100 ml), 메탄올 (100 ml) 중 HH (6.77 g, 6 mmol) 및 Silver trifluoromethanesulfonate (4.54 g, 18 mmol)을 첨가한 용액을 상온에서 밤새 교반시켰다. 반응 종료 후 Celite로 여과하여 고체 상태인 침전물을 제거한다. 필터를 통해 걸러진 여과액을 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.46 g (95 %) 의 원하는 화합물 H'를 수득하였다.
(9) 리간드 I'의 제조
Step 1) 리간드 II의 제조
Figure pat00077
Ethoxyethanol (100 ml), 증류수 (30 ml) 중 I (7.89 g, 40 mmol) 및 IrCl3 (4.78 g, 16 mmol) 의 용액을 24시간 동안 환류 교반하였다. 이후, 상온으로 온도를 낮추고 생성된 고체를 감압 여과하여 분리한다. 필터를 통해 걸러진 고체를 물과 차가운 메탄올로 충분히 세정한 후 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.93 g (90 %) 의 원하는 화합물 II를 수득하였다.
Step 2) 리간드 I'의 제조
Figure pat00078
디클로로메탄 (100 ml), 메탄올 (100 ml) 중 II (7.44 g, 6 mmol) 및 Silver trifluoromethanesulfonate (4.54 g, 18 mmol)을 첨가한 용액을 상온에서 밤새 교반시켰다. 반응 종료 후 Celite로 여과하여 고체 상태인 침전물을 제거한다. 필터를 통해 걸러진 여과액을 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.81 g (92 %) 의 원하는 화합물 I'를 수득하였다.
(10) 리간드 J'의 제조
Step 1) 리간드 JJ의 제조
Figure pat00079
Ethoxyethanol (100 ml), 증류수 (30 ml) 중 J (6.89 g, 40 mmol) 및 IrCl3 (4.78 g, 16 mmol) 의 용액을 24시간 동안 환류 교반하였다. 이후, 상온으로 온도를 낮추고 생성된 고체를 감압 여과하여 분리한다. 필터를 통해 걸러진 고체를 물과 차가운 메탄올로 충분히 세정한 후 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.48 g (93 %) 의 원하는 화합물 JJ를 수득하였다.
Step 2) 리간드 J'의 제조
Figure pat00080
디클로로메탄 (100 ml), 메탄올 (100 ml) 중 JJ (6.84 g, 6 mmol) 및 Silver trifluoromethanesulfonate (4.54 g, 18 mmol)을 첨가한 용액을 상온에서 밤새 교반시켰다. 반응 종료 후 Celite로 여과하여 고체 상태인 침전물을 제거한다. 필터를 통해 걸러진 여과액을 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 8.53 g (95 %) 의 원하는 화합물 J'을 수득하였다.
(11) 리간드 K'의 제조
Step 1) 리간드 KK의 제조
Figure pat00081
Ethoxyethanol (100 ml), 증류수 (30 ml) 중 K (8.25 g, 40 mmol) 및 IrCl3 (4.78 g, 16 mmol) 의 용액을 24시간 동안 환류 교반하였다. 이후, 상온으로 온도를 낮추고 생성된 고체를 감압 여과하여 분리한다. 필터를 통해 걸러진 고체를 물과 차가운 메탄올로 충분히 세정한 후 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 9.29 g (91 %) 의 원하는 화합물 KK를 수득하였다.
Step 2) 리간드 K'의 제조
Figure pat00082
디클로로메탄 (100 ml), 메탄올 (100 ml) 중 KK (7.66 g, 6 mmol) 및 Silver trifluoromethanesulfonate (4.54 g, 18 mmol)을 첨가한 용액을 상온에서 밤새 교반시켰다. 반응 종료 후 Celite로 여과하여 고체 상태인 침전물을 제거한다. 필터를 통해 걸러진 여과액을 감압 여과하는 과정을 여러 번 반복하여 9.20 g (94 %) 의 원하는 화합물 K'을 수득하였다.
제조예 - 이리듐 화합물의 제조
< 이리듐 화합물 13의 제조 >
Figure pat00083
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 B (1.84 g, 5 mmol) 와 H’ (4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.89 g (87 %) 의 원하는 이리듐 화합물 13을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 14의 제조 >
Figure pat00084
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 B (1.84 g, 5 mmol) 와 J’ (4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.69 g (82 %) 의 원하는 이리듐 화합물 14를 수득하였다.
< 이리듐 화합물 15의 제조 >
Figure pat00085
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 A (2.11 g, 5 mmol) 와 H' (4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.99 g (84 %) 의 원하는 이리듐 화합물 15을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 16의 제조 >
Figure pat00086
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 A (2.11 g, 5 mmol) 와 J' (4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.06 g (85 %) 의 원하는 이리듐 화합물 16을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 17의 제조 >
Figure pat00087
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 B (1.84 g, 5 mmol) 와 I' (4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.00 g (84 %) 의 원하는 이리듐 화합물 17을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 18의 제조 >
Figure pat00088
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 B (1.84 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.93 g (81 %) 의 원하는 이리듐 화합물 18을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 19의 제조 >
Figure pat00089
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 A (2.11 g, 5 mmol) 와 I'(4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.03 g (80 %) 의 원하는 이리듐 화합물 19를 수득하였다.
< 이리듐 화합물 20의 제조 >
Figure pat00090
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 A (2.11 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135 ℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.20 g (82 %) 의 원하는 이리듐 화합물 20을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 21의 제조 >
Figure pat00091
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 G (1.87 g, 5 mmol) 와 H' (4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.69 g (82 %) 의 원하는 이리듐 화합물 21을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 22의 제조 >
Figure pat00092
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 G (1.87 g, 5 mmol) 와 I' (4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃ 에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.97 g (83 %) 의 원하는 이리듐 화합물 22을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 23의 제조 >
Figure pat00093
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 F (2.14 g, 5 mmol) 와 H' (4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.11 g (86 %) 의 원하는 이리듐 화합물 23을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 24의 제조 >
Figure pat00094
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 F (2.14 g, 5 mmol) 와 I' (4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.80 g (75 %) 의 원하는 이리듐 화합물 24을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 25의 제조 >
Figure pat00095
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 D (2.49 g, 5 mmol) 와 H'(4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.10 g (80 %) 의 원하는 이리듐 화합물 25를 수득하였다.
< 이리듐 화합물 26의 제조 >
Figure pat00096
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 D (2.49 g, 5 mmol) 와 J'(4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.34 g (84 %) 의 원하는 이리듐 화합물 26을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 27의 제조 >
Figure pat00097
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 D (2.49 g, 5 mmol) 와 I' (4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.22 g (78 %)의 원하는 이리듐 화합물 27을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 28의 제조 >
Figure pat00098
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 D (2.49 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.46 g (81 %) 의 원하는 이리듐 화합물 28을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 29의 제조 >
Figure pat00099
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 E (2.22 g, 5 mmol) 와 H' (4.45 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.22 g (87 %) 의 원하는 이리듐 화합물 29을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 30의 제조 >
Figure pat00100
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 E (2.22 g, 5 mmol) 와 J'(4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.20 g (86 %) 의 원하는 이리듐 화합물 30을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 31의 제조 >
Figure pat00101
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 E (2.22 g, 5 mmol) 와 I'(4.79 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.11 g (80 %) 의 원하는 이리듐 화합물 31을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 32의 제조 >
Figure pat00102
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 E (2.22 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.44 g (85 %)의 원하는 이리듐 화합물 32을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 33의 제조 >
Figure pat00103
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 G (1.87 g, 5 mmol) 와 J' (4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.63 g (80 %) 의 원하는 이리듐 화합물 33을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 34의 제조 >
Figure pat00104
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 G (1.87 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.00 g (82 %) 의 원하는 이리듐 화합물 34을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 35의 제조 >
Figure pat00105
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 F (2.14 g, 5 mmol) 와 J' (4.49 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 3.90 g (81 %) 의 원하는 이리듐 화합물 35을 수득하였다.
< 이리듐 화합물 36의 제조 >
Figure pat00106
2-ethoxyethanol (100 ml), DMF (100 ml) 중 F (2.14 g, 5 mmol) 와 K' (4.90 g, 6 mmol)을 첨가한 용액을 135℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 디클로로메탄과 증류수를 사용하여 유기상을 단리하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 용액을 감압하여 수득한 잔류물을 헥산 중 25% 에틸 아세테이트를 사용한 실리카 겔 위 컬럼 크로마토그래피법으로 정제 후 4.07 g (79 %) 의 원하는 이리듐 화합물 36을 수득하였다.
실시예
< 실시예 1 >
ITO (인듐 주석 산화물)가 1,000Å두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세척한 후, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시켰다. 준비된 ITO 투명 전극 위에 정공 주입 재료로 HI-1을 60 nm 두께로 열 진공 증착한 후, 정공 수송 재료로 NPB를 80 nm 두께로 열 진공 증착하였다. 수송 재료 위에 발광층으로 도펀트는 화합물 1, 호스트는 CBP를 사용하였고, 도핑농도는 5 중량%, 두께는 30 nm로 열 진공 증착하였다. 발광층 위에 ET-1 : Liq (1:1) (30 nm)을 전자 수송층과 전자 주입층의 재료로 열 진공 증착한 후, 100 nm 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 녹색을 발광하는 유기발광소자를 제작하였다.
Figure pat00107
Figure pat00108
상기 HI-1은 N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1,N4,N4-triphenylbenzene-1,4-diamine)을 의미한다.
상기 ET-1은 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole을 의미한다.
< 실시예 2~25 및 비교예 1~3 >
상기 실시예 1 에서, 도펀트로서 화합물 1 대신 하기 표 2 및 표 3에 나타낸 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2~25 및 비교예 1~3의 유기발광소자를 각각 제작하였다.
< 유기발광소자의 성능 평가 >
상기 실시예 1~25 및 비교예 1~3에 따라 제조된 유기발광소자에 대하여, 10mA/cm2 전류로 구동시 구동 전압 및 효율 특성과 40mA/cm2 및 40℃ 온도 조건으로 가속한 수명 특성을 비교하여 구동 전압(V), 최대 발광 양자 효율(%), 외부 양자 효율(External Quantum Efficiency; EQE)(%), LT95(%)를 측정하였으며, 최대 발광 양자 효율, EQE, LT95는 비교예 1에 대한 상대값으로 환산하여, 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타냈다. LT95는 수명(Lifetime)의 평가방법으로, 유기발광소자가 최초 밝기의 5%를 잃는데 걸리는 시간을 의미한다. 화합물
도펀트 구동 전압
(V)		 최대발광효율
(%, 상대값)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
비교예 1 Ref 1 4.36 100 100 100
비교예 2 Ref 2 4.35 104 108 111
비교예 3 Ref 3 4.36 108 110 127
실시예 1 화합물 1 4.32 111 125 153
실시예 2 화합물 13 4.35 114 130 179
실시예 3 화합물 14 4.34 115 132 185
실시예 4 화합물 15 4.36 116 133 183
실시예 5 화합물 16 4.33 117 134 189
실시예 6 화합물 17 4.34 116 134 183
실시예 7 화합물 18 4.32 117 135 186
실시예 8 화합물 19 4.36 118 137 188
실시예 9 화합물 20 4.33 119 138 191
실시예 10 화합물 21 4.32 114 132 184
실시예 11 화합물 22 4.35 116 135 189
실시예 12 화합물 23 4.35 116 134 189
실시예 13 화합물 24 4.34 118 138 194
도펀트 구동 전압
(V)		 최대발광효율
(%, 상대값)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
실시예 14 화합물 25 4.33 115 138 177
실시예 15 화합물 26 4.32 116 139 183
실시예 16 화합물 27 4.32 117 141 181
실시예 17 화합물 28 4.34 118 143 184
실시예 18 화합물 29 4.32 112 135 173
실시예 19 화합물 30 4.34 114 136 179
실시예 20 화합물 31 4.35 115 139 177
실시예 21 화합물 32 4.32 116 140 180
실시예 22 화합물 33 4.34 115 133 191
실시예 23 화합물 34 4.35 117 137 192
실시예 24 화합물 35 4.32 117 135 195
실시예 25 화합물 36 4.34 119 139 197
상기 표 2의 비교예 1~3의 도펀트 물질인 Ref 1~Ref 3의 구조는 다음과 같다.
Ref 1 :
Figure pat00109
Ref 2 :
Figure pat00110
Ref 3 :
Figure pat00111
상기 표 2 및 3의 결과로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명의 실시예 1~25에서 사용한 유기금속 화합물을 발광층의 도펀트로 적용한 유기발광소자는, 비교예 1~3에 비하여 구동 전압이 낮아지고, 최대발광효율, 외부양자효율(EQE) 및 수명(LT95)이 향상되었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 4000 : 유기발광소자
110, 4100 : 제1 전극
120, 4200 : 제2 전극
130, 230, 330, 4300 : 유기층
140 : 정공주입층
150 : 정공수송층, 251 : 제1 정공수송층, 252 : 제 2 정공수송층, 253 : 제3 정공수송층
160 : 발광층, 261 : 제1 발광층, 262 : 제2 발광층, 263 : 제3 발광층
160', 262' : 호스트
160", 262" : 도펀트
170 : 전자수송층, 271 : 제1 정공수송층, 272 : 제 2 정공수송층, 273 : 제3 정공수송층
180 : 전자주입층
3000 : 유기발광 표시장치
3010 : 기판
3100 : 반도체층
3200 : 게이트 절연막
3300 : 게이트 전극
3400 : 층간 절연막
3420, 3440 : 제1 및 제2 반도체층 콘택홀
3520 : 소스 전극
3540 : 드레인 전극
3600 : 컬러 필터
3700 : 보호층
3720 : 드레인 콘택홀
3800 : 뱅크층
3900 : 인캡슐레이션 필름

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기금속 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00112

    상기 화학식 1에서,
    X는 O, S 및 Se로 구성된 군에서 선택되는 하나이며;
    X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CRa 이고;
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환, 사치환 또는 비치환을 나타내고;
    R5, R6, R7, Ra는 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환, 삼치환 또는 비치환을 나타내며;
    R4, R8은 각각 독립적으로 단일 치환, 이치환 또는 비치환을 나타내며;
    R1, R2, R3, R4, R7, R8 및 Ra는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    R5, R6는 각각 독립적으로 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고;
    n은 0, 1 또는 2이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 n은 0인 유기금속 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 n은 1인 유기금속 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 n은 2인 유기금속 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 X는 O(산소)인 유기금속 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 X는 S(황)인 유기금속 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 1 내지 화합물 564로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 유기금속 화합물.
    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120
    Figure pat00121
    Figure pat00122
    Figure pat00123
    Figure pat00124
    Figure pat00125
    Figure pat00126
    Figure pat00127
    Figure pat00128
    Figure pat00129
    Figure pat00130
    Figure pat00131
    Figure pat00132
    Figure pat00133
    Figure pat00134
    Figure pat00135
    Figure pat00136
    Figure pat00137
    Figure pat00138
    Figure pat00139
    Figure pat00140
    Figure pat00141
    Figure pat00142
    Figure pat00143
    Figure pat00144
    Figure pat00145
    Figure pat00146
    Figure pat00147
    Figure pat00148
    Figure pat00149
    Figure pat00150
    Figure pat00151
    Figure pat00152
    Figure pat00153
    Figure pat00154
    Figure pat00155
    Figure pat00156
    Figure pat00157
    Figure pat00158
    Figure pat00159

  8. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되는 유기층;을 포함하고,
    상기 유기층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 도펀트 물질을 포함하고,
    상기 도펀트 물질은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기금속 화합물을 포함하는, 유기발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광층은 녹색 인광 발광층인, 유기발광소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는, 유기발광소자.
  11. 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 제1발광부 및 제2발광부를 포함하고,
    상기 제1발광부 및 제2발광부는 각각 하나 이상의 발광층을 포함하고,
    상기 발광층 중 적어도 하나는 녹색 인광 발광층이고,
    상기 녹색 인광 발광층은 도펀트 물질을 포함하고,
    상기 도펀트 물질은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기금속 화합물을 포함하는, 유기발광소자.
  12. 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하는 제1발광부, 제2발광부 및 제3발광부를 포함하고,
    상기 제1발광부, 제2발광부 및 제3발광부는 각각 하나 이상의 발광층을 포함하고,
    상기 발광층 중 적어도 하나는 녹색 인광 발광층이고,
    상기 녹색 인광 발광층은 도펀트 물질을 포함하고,
    상기 도펀트 물질은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기금속 화합물을 포함하는, 유기발광소자.
  13. 기판;
    상기 기판에 위치하는 구동 소자; 및
    상기 기판에 위치하며 상기 구동 소자에 연결되는 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유기발광소자;를 포함하는 유기발광 표시장치.
KR1020210188300A 2021-12-27 2021-12-27 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 KR20230099170A (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188300A KR20230099170A (ko) 2021-12-27 2021-12-27 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
US18/084,532 US20230203074A1 (en) 2021-12-27 2022-12-19 Organometallic compound and organic light-emitting diode including the same
GB2219244.7A GB2615643B (en) 2021-12-27 2022-12-20 Organometallic compound and organic light-emitting diode including the same
DE102022134373.1A DE102022134373A1 (de) 2021-12-27 2022-12-21 Organometallische verbindung und organische leuchtdiode mit derselben
JP2022204067A JP2023097403A (ja) 2021-12-27 2022-12-21 有機金属化合物、及びこれを含む有機発光素子
TW111149972A TWI832633B (zh) 2021-12-27 2022-12-26 有機金屬化合物、包含其的有機發光裝置及包含其的有機發光顯示裝置
CN202211689355.7A CN116355022A (zh) 2021-12-27 2022-12-27 有机金属化合物和包括其的有机发光二极管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188300A KR20230099170A (ko) 2021-12-27 2021-12-27 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230099170A true KR20230099170A (ko) 2023-07-04

Family

ID=85035789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210188300A KR20230099170A (ko) 2021-12-27 2021-12-27 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230203074A1 (ko)
JP (1) JP2023097403A (ko)
KR (1) KR20230099170A (ko)
CN (1) CN116355022A (ko)
DE (1) DE102022134373A1 (ko)
GB (1) GB2615643B (ko)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11758803B2 (en) * 2019-03-07 2023-09-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Organometallic compound, organic light-emitting device including the same, and electronic apparatus including the organic light-emitting device
CN113121603B (zh) * 2019-12-30 2023-02-24 江苏三月科技股份有限公司 一种作为oled掺杂材料的磷光铱配合物及其应用
CN114907412A (zh) * 2021-02-06 2022-08-16 北京夏禾科技有限公司 有机电致发光材料及其器件
US20230138288A1 (en) * 2021-06-29 2023-05-04 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
CN114106056A (zh) * 2021-12-02 2022-03-01 北京燕化集联光电技术有限公司 一种金属有机发光材料及其在oled器件中的应用
CN114736243A (zh) * 2022-04-07 2022-07-12 北京燕化集联光电技术有限公司 一种有机发光材料及应用
CN114773394A (zh) * 2022-04-21 2022-07-22 北京燕化集联光电技术有限公司 一种金属有机发光材料及其在oled器件中的应用
CN114773399A (zh) * 2022-05-16 2022-07-22 北京云基科技有限公司 一种金属有机发光材料及其应用
CN114920783A (zh) * 2022-06-29 2022-08-19 北京云基科技有限公司 一种发光材料及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
TW202325823A (zh) 2023-07-01
CN116355022A (zh) 2023-06-30
GB202219244D0 (en) 2023-02-01
JP2023097403A (ja) 2023-07-07
DE102022134373A1 (de) 2023-06-29
US20230203074A1 (en) 2023-06-29
GB2615643A (en) 2023-08-16
GB2615643B (en) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102635068B1 (ko) 유기 전계발광 물질 및 디바이스
KR100950968B1 (ko) 적색 인광 화합물 및 이를 이용한 유기전계발광소자
JP7319758B2 (ja) 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス
KR102585571B1 (ko) 유기 발광 물질 및 디바이스
KR102169567B1 (ko) 유기 발광 소자
KR102402220B1 (ko) 신규한 청색 형광 호스트 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102583566B1 (ko) 신규한 화합물 및 유기 발광 소자
KR102583435B1 (ko) 유기 전계발광 물질 및 디바이스
KR102637961B1 (ko) 고효율의 유기 발광 소자
KR102633565B1 (ko) 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광 표시장치
KR20230099170A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
TWI832633B (zh) 有機金屬化合物、包含其的有機發光裝置及包含其的有機發光顯示裝置
KR20230099168A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20230099169A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
EP4124642A1 (en) Organometallic compound and organic light-emitting diode including the same
EP4124643A2 (en) Organometallic compound and organic light-emitting diode including the same
US20230203073A1 (en) Organometallic Compound and Organic Light-Emitting Diode Including the Same
US20230209858A1 (en) Organic Light-Emitting Diode
KR102659372B1 (ko) 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20240007585A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20240007522A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
JP2023093366A (ja) 有機金属化合物、及びこれを含む有機電界発光素子
KR20230095242A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20230095788A (ko) 유기금속 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20220051790A (ko) 다환 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자