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KR20010013809A - 전자 발광 물질 - Google Patents

전자 발광 물질 Download PDF

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KR20010013809A
KR20010013809A KR1019997011827A KR19997011827A KR20010013809A KR 20010013809 A KR20010013809 A KR 20010013809A KR 1019997011827 A KR1019997011827 A KR 1019997011827A KR 19997011827 A KR19997011827 A KR 19997011827A KR 20010013809 A KR20010013809 A KR 20010013809A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
iii
electroluminescent
electroluminescent device
metal
rare earth
Prior art date
Application number
KR1019997011827A
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English (en)
Inventor
푸파시 캐서가마나탄
Original Assignee
번바움 제럴드
사우스 뱅크 유니버시티 엔터프라이지스 리미티드
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 번바움 제럴드, 사우스 뱅크 유니버시티 엔터프라이지스 리미티드 filed Critical 번바움 제럴드
Publication of KR20010013809A publication Critical patent/KR20010013809A/ko

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

광전 발광 효율이 높은 전자 발광 장치는 희토류 금속, 악티늄 계열 또는 전이 금속 유기 복합체로 이루어지고, 광전 발광 효율(PL)이 25%보다 높은 전자 발광 물질 층이 형성된 투명 기판을 포함하는 광전 발광 장치를 제공한다.

Description

전자 발광 물질{ELECTROLUMINESCENT MATERIAL}
전류가 통과할 때 발광하는 물질은 널리 알려져 있으며, 광범위한 디스플레이 분야에 사용되고 있다. 액정 장치와 무기 반도체에 기초한 장치가 광범위하게 사용되고 있으나, 이들은 에너지 소비가 많고, 제조 비용이 많이 들며, 양자 효율이 낮고, 평면 디스플레이를 제조할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
유기 폴리머가 전자 발광 장치에 유용한 것으로 제시되었으나, 순수한 색을 얻기는 불가능하며, 제작 비용이 많이 들고, 효율이 비교적 낮다.
제안된 다른 화합물로는 알루미늄 퀴놀레이트가 있지만, 이것은 여러 가지 색을 얻기 위해서 도판트를 사용해야 하며, 효율이 비교적 낮다.
키도(Kido) 등의 문헌(Chemistry letters, pp 657-660, 1990)에는 테르븀 III 아세틸 아세토네이트 착체가 녹색 전자 발광성이라고 개시되어 있으며, 키도 등은 문헌[Applied Physics letters 65(17), 1994. 10. 24]에서 유로퓸 III 트리페닐렌 디아민 착체가 적색 전자 발광성이라고 개시하였으나, 이들은 대기 상태에서 불안정하며, 필름으로 생성하기가 어렵다.
이들 문헌에 개시된 착체들은 광전 발광 효율이 낮으며, 단지 녹색 또는 적색광을 생성할 뿐이며, 다른 색은 생성할 수 없었다.
이제, 본 발명자들은 광 발광 효율이 더 높으며, 여러 가지 색을 생성할 수 있고, 지금까지는 생성하기 곤란했던 전자 발광 물질을 발견하였다.
보다 높은 광전 발광 효율은 이들 물질을 여러 분야에 사용할 수 있게 한다.
본 발명은 전자 발광 물질 및 그것을 포함하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 리간드 또는 킬레이트의 삼중항 상태를 도시하는 도면이고,
도 2 내지 도 12는 본 발명에 따른 실시예에서 제조한 화합물의 데이타에 대한 도면이며,
도13a 내지 13d는 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
본 발명에 따르면, 희토류 금속, 악티늄 계열 또는 전이 금속 유기 복합체로 이루어지고, 광전 발광 효율(PL)이 25%보다 높은 전자 발광 물질 층이 형성된 투명 기판을 포함하는 광전 발광 장치를 제공한다.
광전 발광 효율은 흡수광이 방출광으로 전환하는 효율의 측정치이며, 그린햄(N. C. Greenham) 등의 문헌[Chemical Phisics Letters 241(1995)89-96]에 기재되어 있는 바와 같이 측정할 수 있다.
효율 측정에 이용되는 다른 측정 방법으로는 물질에 의한 전기 소비(전자 발광 효율)에 기초하는 것이 있다.
본 발명의 금속 착체는 식 X(Y1)(Y2)(Y3)으로 표시되며, 상기 식에서 X는 III 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이고, Y1, Y2및 Y3는 동일하거나 상이한 유기 착체이다. 금속이 II 상태에 있는 경우, 예를 들면 Eu II의 경우, 두 개의 Y 기가 존재하며, 금속이 IV 상태에 있는 경우, Y 기는 네 개가 존재한다.
희토류 킬레이트는 자외선 방사선에서 형광을 발하는 것으로 알려져 있으며, 신하(A. P. Sinha)의 문헌(Spectroscopy of Inorganic Chemistry 2권, 아카데믹 프레스 1971)에는 여러 가지 단좌 및 이좌 리간드와의 희토류 킬레이트의 몇 가지 부류가 기재되어 있다.
방향족 착화제에 의한 III A 족 금속과 란탄 계열 및 악티늄 계열은 칼리스트라토스(G. Kallistratos)의 문헌[Chimica Chronika, New Series, 11, 249-266(1982)]에 기재되어 있다. 이 문헌은 특히, 디페닐-포스폰아미도트리페닐-포스포란의 Eu(III), Tb(III) 및 U(III) 착체를 개시하였다.
EP 0744451A1호에도 전이 금속 또는 란탄 계열 금속 또는 악티늄 계열 금속의 형광 킬레이트가 개시되어 있다.
사용할 수 있는 공지의 킬레이트로는 디케톤 및 트리케톤 부분을 주성분으로 하는 것들을 비롯한 상기 문헌에 개시된 것들이 있다.
고 PL을 가지며, 목적하는 색으로 전자 발광하는 고 PL을 가진 물질을 생성하기 위하여, 리간드 및 금속의 성질이 특히 선택된다.
발광 주파수 및 공명 주파수를 가지며, 이들 주파수 사이에서 효율적으로 전이하는 금속 이온을 선택하는 것이 바람직하고, 리간드는 금속 이온의 공명 레벨의 약간 위의 삼중항 에너지 레벨을 가진다.
리간드 또는 킬레이트의 삼중항 상태는 금속 이온의 공명 주파수가 0.7 eV 이하인 것이 바람직하며, 금속 이온의 공명 주파수가 0.4 eV 이하인 것이 보다 바람직하다. 적당한 범위는 0.1 내지 0.7 eV이다.
이것은 첨부 도면의 도 1에 도식적으로 예시하였다.
내부 껍질이 채워지지 않은 어떠한 금속 이온도 상기 금속으로 사용할 수 있으며, 바람직한 금속으로는 Sm(III), Eu(III), Tb(III), Dy(III), Yb(III), Lu(III), Gd(III), Eu(II), Gd(III), U(III), UO2(VI), Th(III)가 있다.
바람직한 킬레이트기로는 하기 화학식을 갖는 것이 있다:
또는
상기 식에서, R'은 분자의 상이한 부분에서 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 R" 및 R'은 치환될 수도 있는 방향족 이종환 고리 구조체 또는 히드로카르빌 또는 플루오로카본이거나, R"은 플루오르와 같은 할로겐 또는 수소이다. 또한, R"은 모노머, 예를 들면 스티렌과 공중합 가능할 수 있으며, R'은 t-부틸이고 R"은 수소일 수 있다.
금속 킬레이트의 예로는 (a) 테르븀(III) (디피바토일 메티드)3[테르븀 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 킬레이트로 알려짐], (b) 디- 및 트리- 피라졸일 보레이트 및 상기 (a)의 디- 및 트리-피라졸일-N-옥시드 부가물, (c) 유로퓸(III) (2-나프틸 트리플루오로아세틸 아세토네이트) 또는 (d) 우라닐 (2-나프틸 트리플루오로아세틸 아세토네이트) 또는 상기 (c) 및 (d)의 디피리딜 및 디피리딜 N-옥시드 부가물이 있다.
EP 0744451A1호는 전이 금속, 란탄 계열 및 악티늄 계열 킬레이트의 착체인 형광 화합물 및 이것의 제조 방법을 개시하였으며, 이들 착체가 전자 발광성이고, 상기에 관해서 금속 이온과 착체를 선택함으로써 특정 색의 고 효율 전자 발광 물질을 제조할 수 있다고 밝혔다.
본 발명의 장치는 음극 역할을 하는 전도성 유리 또는 플라스틱 재료인 투명 기판을 포함하며, 바람직한 기판은 산화주석인듐 코팅 유리와 같은 전도성 유리이지만, 전도성이거나 전도성 층을 가진 어떠한 유리도 사용할 수 있다. 전도성 폴리머와 전도성 폴리머 코팅 유리 또는 플라스틱 재료도 기판으로서 사용할 수 있다. 전자 발광 물질은 유기 용매 중의 용액으로부터 증발시켜서 기판에 직접 증착시킬 수 있다. 사용하고자 하는 용매로는, 물질에 따르지만 디클로로메탄과 같은 염소화 탄화수소가 많은 경우에서 적당하다.
대안으로, 스핀 코팅 또는 고체 상태로부터의 진공 증착, 예를 들면 스퍼터링에 의해 증착시킬 수 있으며, 어떠한 다른 통상의 방법도 이용할 수 있다.
본 발명의 한 가지 구체예에서, 투명 기판에 증착된 홀 전달층이 구비되며, 전자 발광 물질은 홀 전달층에 증착된다. 홀 전달층은 홀을 전달하고 전자를 차단하여 전자가 홀과 재결합하지 않고 전극으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 한다. 그러므로, 운반체의 재조합은 주로 방출층에서 일어난다.
홀 전달층은 폴리머 전자 발광 장치에 사용되며, 필름 형태로 된 공지의 홀 전달 재료의 어떠한 것도 사용할 수 있다. 홀 전달층은 폴리(비닐카르바졸), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD), 폴리아닐린 등과 같은 방향족 아민 착체의 필름으로 제조될 수 있다.
임의로, 홀 전달 물질은 전자 발광 물질 5 내지 95% 대 홀 전달 화합물 95% 내지 5%의 비율로 전자 발광 물질과 혼합할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 음극과 전자 발광 물질층 간에 전자 주사 물질이 구비되며, 이 전자 주사 물질로는 전류가 통과할 때, 전자를 전달하는 금속 퀴놀레이트, 예를 들면 알루미늄 퀴놀레이트와 같은 금속 착체가 바람직하다. 대안으로, 전자 주사 물질은 전자 발광 물질과 혼합하여 전자 발광 물질과 함께 공증착시킬 수 있다.
바람직한 구조로서, 홀 전달층이 연속적으로 증착된 양극인 투명 전도성 물질로 형성된 기판, 전자 발광 물질층 및 음극에 접속된 전자 주사층이 구비된다. 양극은 어떠한 저 일 함수 금속, 예를 들면, 알루미늄, 칼슘, 리튬, 은/마그네슘 합금 등일 수 있으며, 알루미늄이 바람직한 금속이다.
본 발명의 양태는 상이한 색광을 방출하는 전자 발광 물질의 혼합물로 된 층을 기판에 형성시킴으로써 방출광이 개개의 색으로 된 첨가색인 색을 가진다는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 상이한 색광을 방출하는 다수의 층을 기판에 연속적으로 증착시킴으로써 개개의 색의 첨가 조합인 광을 방출하여, 녹색광, 적색광 및 청색광을 방출하는 층을 갖춤으로써 백색광을 방출한다는 것이다.
이 구조에서, 전류 통과시, 전자와 홀의 재조합이 전자 발광층에서 이루어지도록 층 두께를 선택한다.
일반적으로, 층 두께는 20 nm 내지 200 nm이다.
용액으로부터 전자 발광 금속 착체의 혼합물을 공증착하여 방출광의 색을 변형시키는 것이 가능하며, 이 방식으로 소정의 색을 선택할 수 있다.
본 발명의 전자 발광 장치는 매우 밝은 방출과 함께 파 대역이 좁은 광을 제공하며, 여러 가지 색으로 광을 방출할 수 있다.
본 발명에 따른 개략도는 도 13a, 13b, 13c 및 13d에 도시한다. 이들 도면에서, 도면 번호(1)은 방출층, 도면 번호(2)는 ITO, 도면 번호(3)은 전자 전달층, 그리고 도면 번호(4)는 홀 전달 층이다.
본 발명을 다음 실시예로 설명한다.
1. 장치 제조
ITO 코팅 유리편[스위스에 소재하는 발처스(Balzers) 제품인 1 ×1 ㎠ 단편]의 일부를 진한 염산으로 에칭 처리하여 ITO를 제거하고, 세척한 다음 스핀 코터[CPS 10BM, 독일에 소재하는 제미테크(Semitec) 제품]에 놓고, 2000 rpm으로 30 초 동안 스피닝하면서, 전자 발광 화합물 용액을 피펫으로 적가하였다.
대안으로, 기판을 진공 코터에 놓고, 전자 발광 화합물을 10-5내지 10-6토르로 기판에 증착함으로써 전자 발광 화합물을 ITO 코팅 유리편에 진공 증착하였다.
진한 염산으로 에칭 처리한 부분 상의 유기 코팅을 면봉으로 닦았다.
진공 코터[에드워즈(Edwards), 10-6토르]로 부하를 걸 때까지 코팅 전극을 황산칼슘 상의 진공 데시케이터에 보관하고, 알루미늄 탑을 접촉시켰다. LED의 활성 면적은 0.08 ㎠ 내지 0.1 ㎠였다. 그 후, 전자 발광 연구를 수행할 때까지 상기 장치를 진공 데시케이터에 보관하였다.
ITO 전극은 양극 단자에 항상 접속시켰다.
전류 대 전압 연구는 컴퓨터 제어 케이슬리(Keithly) 2400 소스 미터로 수행하였다.
전자 발광 스펙트럼은 인스타 스펙 포토다이오드 어레이 시스템 모델 77112[Insta Spec photodiode array system model 77112, 영국 서리에 소재하는 오리엘사(Oriel Co.) 제품]의 컴퓨터 제어 전하 커플링 장치에 의해 기록하였다.
2. 광전 발광 측정
광전 발광은 리코닉스(Liconix) 4207 NB, He/Cd 레이저의 325 nm 라인을 사용하여 여기시켰다. 샘플로 입사하는 레이저 파워(0.3 mWcm-2)는 리코닉스 55PM 레이저 파워 미터로 측정하였다. 복사 휘도 보정은 벤탐(Bentham) 복사 휘도 표준(벤탐 SRS8, 램프 전류 4,000A, 영국 국립 물리 연구소에서 보정함)을 사용하여 수행하였다. PL 연구는 샘플 또는 필름으로 수행하였다.
실시예 2 내지 12는 본 발명의 전자 발광 화합물의 합성예이고, 실시예 1은 공지의 착체에 대한 합성예이다.
실시예 1
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III)[Tb(TMHD)3] 디페닐 포스폰이미드 트리스-페닐 포스포란- 화학식(I)에서 R이 H인 경우.
화학식(I)
Tb(TMHD)3(1 mM)를 5 ml 트리페닐펜탄 중의 디페닐포스핀산아지드 1 mM과 혼합하고, 맑은 용액이 얻어질 때까지 혼합물을 환류 가열하였다(약 1 시간). 이 용액으로 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 디페닐 포스폰이미드 트리스페닐 포스포란을 거의 정량 수율로 결정 고체로 얻었다(융점 246 내지 248℃).
실시예 2
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 포스폰이미드 트리스(톨릴페닐)포스포란- 화학식(I)에서 R이 CH3인 경우.
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III)(0.2 g, 0.28 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리스(톨릴페닐)포스포란(0.145 g, 0.28 mmol)을 모든 고체가 용액으로 될 때까지 2,2,4-트리메틸펜탄 중에서 환류 가열하였다(대략 3 시간). 그 다음, 용액을 실온으로 냉각시켰다. 얻은 침전물을 여과 제거하고, 50℃에서 진공 건조시켜서 백색 고체(0.211 g)로서 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 포스폰이미드 트리스(톨릴페닐)포스포란을 얻었다(융점 94 내지 98℃).
실시예 3
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 디페닐 포스폰이미드 트리스(메톡시페닐)포스포란- 화학식(I)에서 R이 OCH3인 경우.
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III)(0.2 g, 0.28 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리스(메톡시페닐)포스포란(0.159 g, 0.28 mmol)을 모든 고체가 용액이 될 때까지 2,2,4-트리메틸펜탄 중에서 환류 가열하였다(대략 3 시간). 그 다음, 용액을 실온으로 냉각시켰다. 얻은 침전물을 여과 제거하고, 50℃에서 진공 건조시켜서 백색 고체(0.211 g)로서 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 디페닐 포스폰이미드 트리스(메톡시페닐)포스포란을 얻었다.
실시예 4
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 디페닐 포스폰이미드 트리스(플루오로페닐)포스포란- 화학식(I)에서 R이 F인 경우.
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III)(0.2 g, 0.28 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리스(플루오로페닐)포스포란(0.157 g, 0.28 mmol)을 모든 고체가 용액이 될 때까지 2,2,4-트리메틸펜탄 중에서 환류 가열하였다(대략 3 시간). 그 다음, 용액을 실온으로 냉각시켰다. 얻은 침전물을 여과 제거하고, 50℃에서 진공 건조시켜서 백색 고체(0.226 g)로서 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 디페닐 포스폰이미드 트리스(플루오로페닐)포스포란을 얻었다(융점 104 내지 108℃).
실시예 5
트리스(2,2,6,6'-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 모노-디-(2-피리딜)케톤.
트리스(2,2,6,6'-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III)(0.71 g, 1 mmol)을 40℃에서 교반하면서 에탄올(100 ml) 중에 용해시켰다. 디-(2-피리딜)케톤(0.18 g, 1 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 1 시간 동안 교반하여 맑은 황색 용액을 진공 건조시켜서 담황색 생성물(0.84 g)로서 트리스(2,2,6,6'-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 테르븀(III) 모노-디-(2-피리딜) 케톤을 얻었다(수율 84%).
실시예 6
유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM) 디페닐 포스폰이미드 트리페닐 포스포란.
유로퓸(III)(DBM)(0.5 g, 60.2 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리페닐 포스포란(OPNP)(0.574 g, 1.294 mmol)을 200℃의 오븐 내에서 함께 용융시키고, 그 온도에서 1 시간 유지시켰다. 얻은 혼합물을 가열한 톨루엔(10 ml)에 용해시키고, 냉(얼음/물) 트리메틸펜탄(150 ml)에 적가하여 착체를 침전시켰다. 침전물을 여과 제거하고, 50℃에서 진공 건조시켜서 황색 고체(0.72 g)로서 유로퓸(III) 디벤조일 메탄 디페닐 포스폰이미드 트리페닐 포스포란을 얻었다(융점 272 내지 276℃).
실시예 7
유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM) 디페닐 포스폰이미드 트리스(메톡시페닐)포스포란- 화학식(II) 중에서 R이 OCH3인 경우.
화학식(II)
유로퓸(III)(DBM)(0.5 g, 0.602 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리스메톡시 포스포란(OPNPCH3)(0.683 g, 1.20 mmol)을 200℃의 오븐 내에서 함께 용융시키고, 그 온도에서 1 시간 유지시켰다. 얻은 혼합물을 가열한 톨루엔(10 ml)에 용해시키고, 냉(얼음/물) 트리메틸펜탄(150 ml)에 적가하여 착체를 침전시켰다. 침전물을 여과 제거하고, 공기 건조시켜서 황색 고체(0.503 g)로서 유로퓸(III) 디벤조일 메탄 디페닐 포스폰이미드 트리스메톡시 포스포란을 얻었다(융점 150 내지 154℃).
실시예 8
유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM) 디페닐 포스폰이미드 트리스(플루오로페닐)포스포란- 화학식(II) 중에서 R이 F인 경우.
화학식(II)
유로퓸(III)(DBM)(0.285 g, 0.343 mmol) 및 디페닐 포스폰이미드 트리스플루오로 포스포란(OPNPF)(0.385 g, 0.686 mmol)을 200℃의 오븐 내에서 함께 용융시키고, 그 온도에서 1 시간 유지시켰다. 얻은 혼합물을 가열한 톨루엔(10 ml)에 용해시키고, 냉(얼음/물) 트리메틸펜탄(150 ml)에 적가하여 착체를 침전시켰다. 침전물을 여과 제거하고, 50℃에서 진공 건조시켜서 황색 고체(0.562 g)로서 유로퓸(III) 디벤조일 메탄 디페닐 포스폰이미드 트리스플루오로 포스포란을 얻었다(융점 218 내지 222℃).
실시예 9
유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM) 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린
유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM)(0.5 g, 0.6 mmol)을 클로로포름(5 ml) 중의 4,7-디[페닐-1,10-페난트롤린(0.2 g, 0.6 mmol)으로 밤새도록 환류 가열하였다. 용매를 진공 하에 제거하여 오렌지색 고체(0.66 g)로서 유로퓸(III) 디벤조일 메탄(DBM) 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린을 얻었다(융점 ＞250℃).
실시예 10
유로퓸(FOD)OPNP
유로퓸(FOD)(0.5 g, 0.482 mmol) 및 OPNP(0.230 g, 0.484 mmol)를 클로로포름(15 ml) 중에 용해시켜서 얻은 용액을 밤새도록 환류 가열하였다. 용매를 진공하에 제거하여 황색 고체로서 유로퓸(FOD)OPNP를 얻었다(융점 212 내지 214℃).
실시예 11
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 디스프로슘(III) 디페닐 포스폰이미도 트리페닐포스포란.
트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 디스프로슘(III)(6.1 g, 19.5 mmol) 및 디페닐 포스폰이미도 트리페닐포스포란(4.6 g, 9.5 mmol)을 30 분 동안 트리메틸펜탄(60 ml) 중에서 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 방치하였더니 백색 결정 물질이 형성되었다. 이것을 디에틸 에테르로부터 재결정시켜서 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 디스프로슘(III) 디페닐 포스폰이미도 트리페닐포스포란을 얻었다(수득량: 8 gm, pt.154℃).
실시예 12
비스(이미도테트라페닐디포스핀산)우라늄 디옥시드.
이미도테트라페닐디포스핀산(4.3 g, 10.3 mmol) 및 수산화나트륨(0.412 g, 10.3 mmol)을 90% 에탄올 수용액(100 ml) 중에서 60℃로 가열하였다. 그 다음, 우라닐 아세테이트를 신속히 가하고, 반응 혼합물을 20 분 동안 환류 가열하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 여과하고, 에탄올(300 ml)로 세척하였으며, 진공 건조시켜서 황색 고체로서 비스(이미도테트라페닐디포스핀산)우라늄 디옥시드를 얻었다(수득량 4.4 g).
실시예 1 내지 11의 생성물을 장치에 넣고, 엔. 씨. 그린햄 등의 문헌[Chemical Physics Letters 241(1995)89-96]에 따라서 광전 발광 효율을 측정하였으며, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 광전 발광 효율
1 85%
2 90%
3 90%
4 95%
5 40%
6 90%
7 30%
8 55%
9 64%
10 43%
11 77%
12 87%
Tb(TMHD)3은 광전 발광 효율이 25%였고, 테르븀(III) 아세틸 아세토네이트 착체는 광전 발광 효율이 20%였으며, 유로퓸(III) 페난트라넨 착체는 광전 효율이 19%였다.
스펙트럼은 도 1 내지 도 11에 나타내었으며, 화합물의 색과 좁은 주파수 대역을 나타낸다.
Tb(TMHD)3, 테르븀(III) 아세틸 아세토네이트 착체 및 유로퓸(III) 페난트라넨 착체에서, 리간드의 삼중항 상태와 금속 이온의 여기 상태 간의 차이는 0.6 eV를 초과하는 정도였으며, 본 발명의 화합물에서는, 테르븀 착체의 경우 그 차이가 0.4 eV 이하 정도였고, 유로퓸 착체의 경우에는 0.3 eV 이하였다.
이상과 같이, 광전 발광 효율이 높은 광전 발광 물질을 만들 수 있다.
실시예 13
복합 장치를 도 13에 따라서 제조하고, 그 성질을 측정하였다. 결과는 표 2에 제공한다.
시스템 인가된 전압/V볼트 전류/A암페어 최대 휘도cdm-2 발광 효율Imw-1 CIE 색
x y
1 15 11 ×10-3 540 1.6 ×10-2 0.31 0.59
2 20 1.5 ×10-5 3600 60 0.31 0.59
3 18 4 ×10-6 1935 137 0.31 0.59
4 27 9.7 ×10-3 1200 2.3 0.31 0.59
5 20 4 ×10-4 441 0.3 0.64 0.35
6 20 1.0 ×10-3 9000 0.4 0.65 0.33
7 25 1.5 ×10-2 50 6.8 ×10-4 0.65 0.33
8 26 1.4 ×10-2 100 1.4 ×10-3 0.47 0.49
표 2에서
시스템들은 하기 층들로 이루어졌다.
1. ITO/Tb(TMHD)3OPNP/Al
2. ITO/TPD/Tb(TMHD)3OPNP/Al
3. ITO/TPD/Tb(TMHD)3OPNP/AlQ/Al
4. ITO/PANI/Tb(TMHD)3OPNP/Al
5. ITO/TPD/Eu(DBM)3OPNP/Al
6. ITO/TPD/Eu(DBM)3OPNP/AlQ/Al
7. ITO/PANI/Eu(DBM)3OPNP/Al
8. ITO/PANI/Dy(DBM)3OPNP/Al
여기서, ITO는 인듐 주석 코팅 유리이고, PANI는 폴리아닐린이며, ALQ는 알루미늄 트리스퀴놀레이트이고, TPD, (TMHD)3, OPNP, (DBM)3는 실시예에서와 같다.
본 발명의 전자 발광 장치는 매우 밝은 방출과 함께 파 대역이 좁은 광을 제공하며, 여러 가지 색으로 광을 방출할 수 있다.

Claims (29)

  1. 희토류 금속, 악티늄 계열 또는 전이 금속 유기 복합체로 이루어지고, 광전 발광 효율(PL)이 25%보다 높은 전자 발광 물질 층이 형성된 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  2. 희토류 금속, 악티늄 계열 또는 전이 금속 유기 복합체로 이루어지고, 광전 발광 효율(PL)이 40%보다 높은 전자 발광 물질 층이 형성된 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 발광 물질은 하기 화학식으로 표시되는 금속 착체인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치:
    X(Y1)(Y2)(Y3)
    상기 식에서, X는 III 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이고, Y1, Y2및 Y3는 동일하거나 상이한 유기 리간드이다.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전자 발광 물질은 하기 화학식으로 표시되는 금속 착체인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치:
    X(Y1)(Y2)
    상기 식에서, X는 II 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이고, Y1, Y2및 Y3는 동일하거나 상이한 유기 리간드이다.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전자 발광 물질은 하기 화학식으로 표시되는 금속 착체인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치:
    X(Y1)(Y2)(Y3)(Y4)
    상기 식에서, X는 III 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이고, Y1, Y2, Y3및 Y4는 동일하거나 상이한 유기 리간드이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 Sm(III), Eu(III), Tb(III), Dy(III), Yb(III), Lu(III), Gd(III), Eu(II), Gd(III), U(III), UO2(VI), Th(III) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드의 삼중항 상태는 상기 금속 이온의 공명 주파수보다 0.6 eV 이상 크지 않은 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드의 삼중항 상태는 상기 금속 이온의 공명 주파수보다 0.4 eV 이상 크지 않은 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드는 하기 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치:
    또는
    상기 식에서, R'은 분자의 상이한 부분에서 동일하거나 상이하며, 각각의 R" 및 R'은 치환 또는 비치환된 방향족 이종환 고리 구조체 또는 히드로카르빌 또는 플루오로카본이거나, R"은 플루오르 또는 수소이고, 또는, R"은 모노머와 공중합되거나, R'은 t-부틸이고 R"은 수소이다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 발광 장치는 (a) 테르븀(III) (디피바토일 메티드)3, (b) 디- 및 트리- 피라졸일 보레이트 및 상기 (a)의 디- 및 트리-피라졸일-N-옥시드 부가물, (c) 유로퓸(III) (2-나프틸 트리플루오로 아세틸 아세토네이트) 또는 (d) 우라닐 (2-나프틸 트리플루오로 아세틸 아세토네이트) 또는 상기 (c) 및 (d)의 디피리딜 및 디피리딜 N-옥시드 부가물인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 기판 상에 증착된 홀 전달층을 구비하며, 상기 전자 발광 물질은 상기 홀 전달층에 증착된 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 발광 물질 5 내지 95% 대 홀 전달 화합물 95% 내지 5%의 비율로 상기 전자 발광 물질과 혼합한 홀 전달 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 홀 전달층은 방향족 아민 착체인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 홀 전달층은 폴리(비닐카르바졸), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD) 또는 폴리아닐린인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 발광 물질과 접촉시킨 금속 양극을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음극과 상기 전자 발광 물질층 간에 전자 주사 물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 주사 물질은 상기 전자 발광 물질과 혼합하여, 상기 전자 발광 물질과 함께 공증착시킨 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 전자 주사 물질은 금속 착체 또는 옥사디아졸 또는 옥사디아졸 유도체인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전자 주사 물질은 알루미늄 퀴놀레이트 또는 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 기판은 전도성 유리 또는 플라스틱 재료이고, 음극으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기판은 산화주석인듐 코팅 유리인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극은 금속인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 양극은 알루미늄, 마그네슘, 리튬, 칼슘 또는 마그네슘 은 합금인 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 전자 발광 물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 발광층은 둘 이상의 상이한 전자 발광 화합물로 형성된 것임을 특징으로 하는 전자 발광 장치.
  26. 하기 화학식으로 표시되는 전자 발광 금속 착체:
    X(Y1)(Y2)(Y3)
    상기 식에서, X는 III 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이고, Y1, Y2및 Y3는 동일하거나 상이한 유기 리간드이고, 상기 리간드 중 하나 이상은
    또는
    이고, 식 중, R'은 분자의 상이한 부분에서 동일하거나 상이하며, 각각의 R" 및 R'은 치환 또는 비치환된 방향족 이종환 고리 구조체 또는 히드로카르빌 또는 플루오로카본이거나, R"은 플루오르 또는 수소이고, 또는, R"은 모노머와 공중합 가능하며, R'은 t-부틸이고 R"은 수소이며, X는 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이다.
  27. 제26항에 있어서, 하기 화학식으로 표시되는 전자 발광 금속 착체:
    X(Y1)(Y2)
    상기 식에서, X는 II 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이다.
  28. 제26항에 있어서, 하기 화학식으로 표시되는 전자 발광 금속 착체:
    X(Y1)(Y2)(Y3)(Y4)
    상기 식에서, X는 IV 상태의 희토류, 전이 금속, 란탄 계열 또는 악티늄 계열이다.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 Sm(III), Eu(III), Tb(III), Dy(III), Yb(III), Lu(III), Gd(III), Eu(II), Gd(III), U(III), UO2(VI), Th(III) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착체.
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