CN1984889A - 有机金属络合物、发光性固体、有机el元件及有机el显示器 - Google Patents

有机金属络合物、发光性固体、有机el元件及有机el显示器 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种使用显示出磷光发光的有机金属络合物,寿命和发光效率、热电稳定性优良,驱动寿命长的有机EL元件等,该有机EL元件在正极和负极之间具有有机薄膜层,该有机薄膜层包含有机金属络合物,该有机金属络合物具有金属原子、通过2个氮原子和碳原子与该金属原子进行三齿键合,且所述碳原子位于所述2个氮原子之间的三齿配位体、通过选自C原子、N原子、O原子、P原子和S原子中的一个原子与所述金属原子键合的单齿配位体。

Description

有机金属络合物、发光性固体、有机EL元件及有机EL显示器
技术领域
本发明涉及显示出磷光发光,且适用作有机EL元件、照明装置等中的发光材料和颜色转换材料等的有机金属络合物、发光性固体;使用了该有机金属络合物或发光性固体的有机EL元件以及使用了该有机EL元件的有机EL显示器。
背景技术
有机EL元件是如下的光学元件:具有由负极和正极夹持一层或多层薄的有机物层而成的结构,对上述有机物层,分别从上述正极注入空穴,从上述负极注入电子,通过该空穴和该电子在上述有机物层中再结合时的再结合能,使上述有机物层中的发光材料的发光中心激发,对该发光材料从激发态至基态失活时发出的光进行利用。该有机EL元件具有自发光、高速响应等特征,视认性良好,是超薄型且质量轻,具有优良的高速响应性和动画显示性等,因此期待应用于全色显示器等平板显示器。尤其是自报道了空穴传输性的有机薄膜(空穴传输层)和电子传输性的有机薄膜(电子传输层)层叠而成的2层型(层叠型)有机EL元件以来(C.W.Tang and S.A.Van Slyke,Applied Physics Letters vol.51,913(1987)),该有机EL元件作为可以在10V以下的低电压下发光的大面积发光元件而引人注目。
在上述有机EL元件中,从提高发光效率的观点出发,提出了对作为主材料的荧光发光性主体材料掺杂少量荧光发光性高的颜料分子作为客体材料,从而形成显示出高发光效率的发光层(C.W.Tang,S.A.VanSlyke,and C.H.Chen,Journal of Applied Physics vol.65,3610(1989))。
此外,近年来,代替上述荧光发光性材料,通过将利用来自于分子的激发三重态的发光的磷光发光性材料用作有机EL元件的发光材料,表明可以提高上述有机EL元件的发光效率,并受到关注(M.A.Baldo,etal.,Nature vol.395,151(1998),M.A.Baldo,et al.,Applied Physics Lettersvol.75,4(1999))。来自有机物的发光根据产生发光的激发态的性质分为荧光和磷光。迄今为止,由于通常的有机物在室温下并不发出磷光,因此在有机EL元件中一直是利用荧光发光性材料。从EL发光的机理来讲,预计磷光发光状态能以荧光发光状态的四倍概率来生成,因此在室温下发出磷光的重金属络合物在发光材料中的应用近年来作为EL元件的高效率化手段引人关注。然而,在磷光发光性材料的情况下,存在的问题是在室温下发出强的磷光的材料非常少,材料的选择范围窄。
作为使用在室温下发出磷光的有机金属络合物的有机EL元件的公知例子,可以列举出如特开2002-363552号公报中所述那样的、具有N^N^C型的三齿配位体的金属络合物作为一例,其中所述N^N^C型的三齿配位体由铂元素与氮原子形成的2个配位键和铂元素与碳原子的1个直接键合所构成。然而,该金属络合物在室温下的磷光发光效率不充分,在使用了该金属络合物的有机EL元件的情况下,存在发光效率低的问题。另一方面,含有N^C^N型的三齿配位体和与铂键合的Cl原子的铂络合物在溶液中能比N^N^C型铂络合物更高效地发出磷光,这个事实被J.A.G.Williams等在Inorganic.Chemistry.Vol.42,8609-8611(2003)中进行了报道。然而,在使用了该金属络合物的有机EL元件的情况下,存在驱动寿命短的问题。
非专利文献1
C.W.Tang and S.A.Van Slyke,Applied Physics Letters vol.51,913(1987)
非专利文献2
C.W.Tang,S.A.Van Slyke,and C.H.Chen,Journal of Applied Physicsvol.65,3610(1989)
非专利文献3
J.A.G.Williams et al.,Inorganic.Chemistry.Vol.42,8609-8611(2003)
专利文献1
特开2002-363552号公报
发明内容
本发明的课题是解决目前存在的问题,实现以下的目的。本发明的目的是提供显示出磷光发光,且适用作有机EL元件和照片装置等中的发光材料和颜色转换材料等的有机金属络合物、发光性固体;使用了该有机金属络合物或发光性固体,具有优良的寿命和发光效率以及优良的热电稳定性,驱动寿命非常长的有机EL元件;以及使用了该有机EL元件,性能高且寿命长,可以使平均驱动电流不依赖于发光像素而保持恒定,适合于不改变发光面积而具有良好的颜色均衡的全色显示器等,驱动寿命长的有机EL显示器。
为了解决上述课题,本发明人等进行了精心的研究,结果得到了以下认识。即,含有金属原子、N^C^N型的三齿配位体和特定的单齿配位体的金属络合物显示出强的磷光发光,显示出适合于有机EL元件的良好的升华性,并且可以通过真空蒸镀形成良好的neat膜、dope膜等,作为有机EL元件和照明装置等中的发光材料等,使用该有机金属络合物的有机EL元件及有机EL显示器具有优良的寿命和发光效率、以及优良的热电稳定性等,驱动寿命非常长,性能高。本发明基于本发明人等的上述认识,用于解决上述课题的本发明如下所述。
本发明的有机金属络合物的特征在于,具有:金属原子;通过2个氮原子和碳原子与该金属原子进行三齿键合,且上述碳原子位于上述2个氮原子之间的三齿配位体;通过选自C原子、N原子、O原子、Si原子、P原子和S原子中的一个原子与上述金属原子进行键合的单齿配位体。
来自有机物的发光根据产生发光的激发态的性质分为荧光和磷光,但以往,由于有机物通常不发出磷光,因此作为有机EL元件和照明装置等中的发光材料和颜色转换材料,一直使用荧光发光材料。然而,从EL发光的机理来讲,预计磷光发光状态能以荧光发光状态的四倍概率来生成,因此在室温下发出磷光的金属络合物在发光材料中的应用对EL元件的高效率化是有效的,近年来受到关注。本发明的上述有机金属络合物由于可以很强地产生上述磷光发光,因此与使用荧光发光材料的EL元件的内部量子效率最大25%相对照,理论上可以达到最大100%这样高的发光效率。因此,显示出强的磷光发光的上述有机金属络合物适合用作有机EL元件等中的发光材料等。在本发明的有机金属络合物中,通过改变特定的上述三齿配位体(N^C^N型)或上述单齿配位体中的骨架结构、取代基等的种类和数量等,能构改变发光颜色。
本发明的发光性固体含有本发明的上述有机金属络合物。含有本发明的有机金属络合物的本发明的发光性固体的驱动寿命非常长,具有优良的寿命和发光效率等,可以适用于照明装置、显示装置等中。
本发明的有机EL元件在正极和负极之间具有有机薄膜层,该有机薄膜层含有上述有机金属络合物。含有本发明有机金属络合物的本发明的有机EL元件的驱动寿命非常长,具有优良的寿命和发光效率等,可以适用于照明装置、显示装置等中。
本发明的有机EL显示器使用本发明的上述有机EL元件。使用本发明的有机EL元件的本发明的该有机EL显示器的驱动寿命非常长,具有优良的寿命和发光效率等。
附图说明
图1是表示本发明的有机EL元件中的层结构的一个例子的概略说明图。
图2是表示有机EL显示器的一个结构例的概略说明图。
图3是表示有机EL显示器的一个结构例的概略说明图。
图4是表示有机EL显示器的一个结构例的概略说明图。
图5是表示无源矩阵方式的有机EL显示器(无源矩阵板)的一个结构例的概略说明图。
图6是表示图5中所示的无源矩阵方式的有机EL显示器(无源矩阵板)中的电路的概略说明图。
图7是表示有源矩阵方式的有机EL显示器(有源矩阵板)的一个结构例的概略说明图。
图8是表示图7中所示的有源矩阵方式的有机EL显示器(有源矩阵板)中的电路的概略说明图。
图9是Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(联苯氧化物)的IR光谱图。
图10是Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(OH)的IR光谱图。
图11是Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(1,2,4-三唑盐)的IR光谱图。
图12是Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(2-苯并噻唑盐)的IR光谱图。
图13是Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(苯基乙炔化物)的IR光谱图。
图14是说明用于计算磷光量子收率的试验要领的概略图。
图15是实施例14的有机EL元件的EL光谱图。
具体实施方式
(有机金属络合物和发光性固体)
本发明的有机金属络合物具有金属原子、与该金属原子进行三齿键合的特定的三齿配位体以及与上述金属原子进行单齿键合的特定的单齿配位体。
本发明的发光性固体含有本发明的上述有机金属络合物,根据需要还含有适当选择的其它成分。作为上述发光性固体的形态,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以列举出例如结晶、薄膜等。作为该发光性固体中的上述有机络合物金属的含量,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,通常以0.1~50质量%、优选以0.5~20质量%获得高效率的发光。
金属原子
上述金属原子作为上述有机金属络合物中的中心金属起作用,作为该金属原子,没有特别的限制,可以根据目的进行适当选择,可以列举出例如Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、IR、Pt等。在1分子上述有机金属络合物中含有1个上述金属原子,2分子以上的上述有机金属络合物中的各金属原子可以是单独1种,也可以是2种以上。在上述金属原子中,Pt是特别优选的(在该情况下,上述有机金属络合物是铂络合物)。
三齿配位体
作为上述三齿配位体,只要是通过2个氮原子和碳原子与上述金属原子进行三齿键合,并且上述碳原子位于该2个氮原子之间的三齿配位体(N^C^N型)即可,没有特别的限制,可以根据目的进行适当选择,例如优选上述2个氮原子和上述碳原子这3个原子分别是别的环结构的一部分的三齿配位体等,更优选的三齿配位体是,当将上述2个氮原子设定为第一氮原子、第二氮原子时,含有上述第一氮原子的环结构中的与该第一氮原子相邻的第一氮相邻原子与含有碳原子的环结构中的与该碳原子相邻的第一碳相邻原子进行键合,并且含有上述第二氮原子的环结构中的与该第二氮原子相邻的第二氮相邻原子与含有上述碳原子的环结构中的与该碳原子相邻的第二碳相邻原子进行键合的三齿配位体等,特别优选上述第一碳相邻原子和上述第二碳相邻原子均是碳原子的三齿配位体。
单齿配位体
作为上述单齿配位体,只要是通过选自C原子、N原子、O原子、P原子和S原子中的一个原子与上述金属原子进行键合的单齿配位体即可,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,如果能够使得上述有机金属络合物整体的电荷为中性,则可以付与该有机金属络合物升华性,从这个观点来说是优选的。
有机金属络合物的具体例
作为本发明的有机金属络合物的具体例,可以适宜列举出例如以下述通式(1)表示的有机金属络合物等。
通式(1)
在上述通式(1)中,M表示上述金属原子。
Ar1、Ar2和Ar3表示环结构,优选选自五元环基、六元环基和它们的缩合环基中的环结构。
其中,Ar2优选为苯环结构、吡啶环结构、嘧啶环结构和芘环结构中的至少一种,具体地说,更优选以下的结构。
Figure A20048004292100122
其中,在这些式中,M表示上述金属原子、Ar1和Ar2表示上述环结构。
此外,Ar1和Ar3的任一个优选单环杂芳香基和多环杂芳香基的任一种,具体地说,更优选以下的结构。该Ar1和Ar3彼此可以相同,也可以不同,优选彼此是相同的。
R1、R2和R3分别表示在Ar1、Ar2和Ar3上取代的氢原子或取代基,彼此可以相同,也可以不同,它们分别可以是多个,彼此相邻的基团还可以通过键合形成环结构。作为该R1、R2和R3的具体例,可以适宜列举出卤素原子、氰基、烷氧基、氨基、烷基、烷基乙酸酯基、环烷基、芳基、芳氧基等。这些基团还可以被公知的取代基取代。
L表示通过选自C、N、O、P和S中的原子与金属原子M进行键合的单齿配位体。作为该L的具体例,可以适宜列举出下述结构的基团等。
Figure A20048004292100141
在这些基团中,氢原子还可以被有机基团或卤素原子取代,R表示氢原子、烷基或芳基。R4和R5表示氢原子、烷基、芳基、烷氧基或芳氧基中的任一种。
上述通式(1)中表示的有机金属络合物由于是电中性的,而且在真空中显示出升华性,因此在形成薄膜时,不仅可以使用公知的涂布方法,还可以适宜使用真空蒸镀法等,从这一点来说是有利的。
其中,在上述通式(1)表示的有机金属络合物中,如果表示例如上述Ar2为苯环结构的构造,则如下所示。
Figure A20048004292100142
此外,在上式表示的有机金属络合物中,如果表示例如上述Ar1和上述Ar3也为苯环结构的构造,则如下所示。
作为本发明的有机金属络合物中的光致发光(P.L.:以下有时仅简称为“PL”)量子收率,是在将其薄膜化时,将形成同样厚度的三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq3)的薄膜(PL量子收率=22%)作为参照物而计算出的值,优选为70%以上,更优选为90%以上。
上述PL量子效率例如可以按照如下方法测定并计算。即,如图14所示,将来自光源的激发光(365nm的恒定光)100倾斜地照射在透明基板上的薄膜试样102上,由使用分光放射亮度计(ミノルタ公司制造,CS-1000)104测定的薄膜的PL光谱通过换算计算出PL光子数[P(试样)]。在测定发光的同时,用反射镜106吸收由试样透射和反射的激发光,使用光电二极管108检测总强度[I(试样)]。接着,在作为参照物的Alq3薄膜(PL量子收率22%)上也进行同样的测定,求得参照物的PL光子数[P(参照物)]以及透射和反射的激发光的总强度[I(参照物)]。然后,测定仅由透明基板透射和反射的激发光的总强度[I(基底)]。试样薄膜的PL量子收率可以通过下式算出。
作为本发明的有机金属络合物的合成方法,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如:按照适当选择的条件,将具有上述三齿配位体(N^C^N型)、上述金属原子和卤素原子(氯原子)的有机金属络合物(前体)与上述单齿配位体的氢取代物或碱金属取代物反应的方法等。
上述反应还可以在催化剂的存在下适宜地进行,作为该催化剂,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如铜盐-有机胺催化剂等。这些物质可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
另外,作为具有上述三齿配位体、上述金属原子和卤素原子(氯原子)的有机金属络合物(前体)的合成方法,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如上述文献[D.J.Cardenas andA.M.Echavarren,Organometallics Vol.18,3337(1999)]中描述的方法等。
本发明的有机金属络合物如上所述具有优良的PL量子效率,显示出高的发光效率,因此可以适合用于各种领域中,从得到高亮度高寿命的期望发光色的观点出发,可以特别适合用于有机EL元件和照明装置的任一个中。此外,在使用了上述有机EL的有机EL显示器中,为了得到全色显示器,可以将红、绿和蓝的各种颜色的有机EL元件的组合用作1个像素,在该情况下,必须是三色的有机EL元件。本发明的有机金属络合物通过适当改变上述三齿配位体的分子结构,可以调节或改变其发光色,从得到红、绿和蓝的各种颜色发光的观点出发,将该有机金属络合物适用于上述有机EL元件中是有利的。
(有机EL元件)
本发明的有机EL元件在正极和负极之间具有有机薄膜层,该有机薄膜层含有本发明的上述有机金属络合物,还具有适当选择的其它层或部件。
作为上述有机薄膜层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,至少具有发光层,根据需要还可以具有空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层等。另外,上述发光层可以作为发光层形成单一功能层,还可以形成发光层兼电子传输层、发光层兼空穴传输层等这样的多功能层。
发光层
作为上述发光层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,优选含有本发明的上述有机金属络合物作为发光材料。在该情况下,上述发光层可由上述有机金属络合物单独成膜而形成,也可以通过含有该有机金属络合物以外的其它材料,例如在将本发明的上述有机金属络合物作为客体材料时,含有发光波长在该客体材料的光吸收波长附近的主体材料而形成。另外,该主体材料优选包含在上述发光层中,也可以包含在空穴传输层、电子传输层等中。
在并用作为上述客体材料的本发明的有机金属络合物和上述主体材料的情况下,在产生EL发光时,首先上述主体材料被激发。而且,由于该主体材料的发光波长与上述客体材料(上述有机金属络合物)的吸收波长重合,因此激发能量从该主体材料向该客体材料有效地移动,该主体材料不发光而回到基态,仅仅是激发态的该客体材料将激发能量作为光而发出,因此发光效率和色纯度等优良。
此外,通常当发光分子单独或以高浓度存在于薄膜中时,通过发光分子彼此接近而在发光分子之间产生相互作用,引起被称为“浓度消光”的发光效率下降的现象,在并用上述客体材料和上述主体材料的情况下,作为上述客体化合物的上述有机金属络合物以比较低的浓度分散在上述主体化合物中,因此能有效地抑制上述“浓度消光”,从发光效率优良的观点出发是有利的。此外,在上述发光层中并用上述客体材料和上述主体材料的情况下,上述主体材料通常成膜性优良,因此从维持发光特性且具有优良的成膜性的观点出发是有利的。
作为上述主体材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,优选发光波长在该客体材料的光吸收波长附近的材料,可以适宜列举出例如以下述结构式(1)表示的芳香族胺衍生物、以下述结构式(2)表示的咔唑衍生物、以下述结构式(3)表示的8-羟基喹啉衍生物、以下述结构式(4)表示的1,3,6,8-四苯基芘化合物、以下述结构式(5)表示的4,4’-双(2,2’-二苯基乙烯基)-1,1’-联苯(DPVBi)(主发光波长=470nm)、以下述结构式(6)表示的对六联苯(主发光波长=400nm),以下述结构式(7)表示的9,9’-联蒽(主发光波长=460nm)、后述的聚合物材料等。
Figure A20048004292100181
 结构式(1)
在上述结构式(1)中,n表示2或3的整数。Ar表示2价或3价的芳香基或杂环式芳香基。R7和R8彼此可以相同,也可以不同,表示1价的芳香基或杂环式芳香基。作为上述1价的芳香基或杂环式芳香基,没有特别的限制,可以根据目的适当选择。
在上述结构式(1)表示的芳香族胺衍生物中,优选以下述结构式(1)-1表示的N,N’-二萘基-N,N’-二苯基-[1,1’-联苯基]-4,4’-二胺(NPD)(主发光波长=430nm)及其衍生物。
结构式(1)-1
Figure A20048004292100191
结构式(2)
在上述结构式(2)中,Ar表示下示的含有芳香环的2价或3价基团或含有杂环式芳香环的2价或3价的基团。
Figure A20048004292100192
上述基团还可以被非共轭性的基团取代,此外,R表示连接基,可以适宜列举出例如以下的基团。
Figure A20048004292100201
在上述结构式(2)中,R9和R10各自独立地表示氢原子、卤素原子、烷基、芳烷基、链烯基、芳基、氰基、氨基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、羟基、酰胺基、芳氧基、芳香烃环基或芳香族杂环基,这些基团也可以进一步被取代基取代。
在上述结构式(2)中,n表示整数,可以适宜列举出2或3。
在上述结构式(2)表示的咔唑衍生物中,从发光效率等特别优良的观点来看优选的是,Ar是将2个苯环通过单键连接而得到的芳香基,R9和R10是氢原子,n=2,即,选自下述结构式(2)-1表示的4,4’-双(9-咔唑基)-联苯(CBP)(主发光波长=380nm)及其衍生物的化合物。
Figure A20048004292100202
结构式(2)-1
Figure A20048004292100203
结构式(3)
在上述结构式(3)中,R11表示氢原子、卤素原子、烷基、芳烷基、链烯基、芳基、氰基、氨基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、羟基、酰胺基、芳氧基、芳香烃环基或芳香族杂环基,这些基团也可以进一步被取代基取代。
在上述结构式(3)表示的8-羟基喹啉络合物中,优选以下述结构式(3)-1表示的8-羟基喹啉铝络合物(Alq)(主发光波长=530nm)。
结构式(3)-1
结构式(4)
在上述结构式(4)中,R12~R15彼此可以相同,也可以不同,表示氢原子或取代基。作为该取代基,可以适宜列举出例如烷基、环烷基或芳基,这些基团还可以进一步被取代基取代。
在上述结构式(4)表示的1,3,6,8-四苯基芘中,从发光效率等特别优良的观点来看优选的是,R12~R15是氢原子,即,下述结构式(4)-1表示的1,3,6,8-四苯基芘(主发光波长=440nm)。
结构式(4)-1
1,3,6,8-四苯基芘
Figure A20048004292100222
Figure A20048004292100223
结构式(6)
对六联苯
Figure A20048004292100231
结构式(7)
9,9’-联二蒽
作为上述聚合物材料的主体材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,优选选自以下述结构式表示的聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚噻吩(PAT)、聚(对苯撑)(PPP)、聚乙烯基咔唑(PVCz)、聚芴(PF)、聚乙炔(PA)以及它们的衍生物。
PPV衍生物     PAT衍生物   PPP衍生物
Figure A20048004292100233
PVCz衍生物    PF衍生物    PA衍生物
在上述结构式中,R表示可以含有氢原子、卤素原子、烷氧基、氨基、烷基、环烷基、氮原子或硫原子的芳基或芳氧基,这些基团也可以被取代基取代。x表示整数。
在作为上述聚合物的主体材料中,从能量更有效地从主体移动至客体的观点出发,优选以下述结构式(8)表示的聚乙烯基咔唑(PVCz)。
结构式(8)
在上述结构式(8)中,R17和R18表示分别在环状结构的任意位置添加的多个取代基,各自独立地表示可以含有氢原子、卤素原子、烷氧基、氨基、烷基、环烷基、氮原子或硫原子的芳基或芳氧基,这些基团也可以被取代基取代。该R17和R18还可以在任意相邻的取代位置彼此键合,形成可以含有氮原子、硫原子、氧原子的芳香环,这些基团也可以被取代基取代,x表示整数。
在使用作为上述聚合物材料的主体材料的情况下,可以将该主体材料溶解在溶剂中,并与作为上述客体材料的本发明的上述有机金属络合物混合而制成涂布液,然后通过旋涂法、喷墨法、浸涂法、刮涂法等湿式成膜方法涂布该涂布液。此时,为了提高涂布形成的层的电荷传输性,还可以在溶液中同时混合空穴传输层材料和电子传输层材料,并在该层上成膜。这些湿式成膜方法尤其适合于用1层(空穴传输层兼电子传输层兼发光层)来形成多功能的上述发光层的情况。
作为上述发光层中的上述有机金属络合物的含量,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如优选为0.1~50质量%,更优选为0.5~20质量%。
如果上述含量不足0.1质量%,则寿命和发光效率等不充分,如果超过50质量%,则颜色纯度会降低,另一方面,如果在上述更优选的范围内,则从具有优良的寿命和发光效率等的观点来看是优选的。
另外,在上述发光层形成发光层兼电子传输层、发光层兼空穴传输层这样的多功能层的情况下,这些层中的上述有机金属络合物的含量也可以与上述相同。
上述发光层只要是具有下述功能即可:可以在施加电场时从上述正极、空穴注入层、上述空穴传输层等注入空穴,从上述负极、电子注入层、上述电子传输层等注入电子,进而提供该空穴与该电子再结合的场所,通过该再结合时产生的再结合能使得可显示出发光的上述有机金属络合物(发光材料、发光分子)发光。除了该有机金属络合物以外,在不损害该发光的范围内上述发光层还可以含有其它的发光材料。
上述发光层可以按照公知的方法形成,可以采用例如蒸镀法、湿式成膜法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等来适宜地形成。
其中,从不使用有机溶剂而没有废液处理的问题,可以低成本简单且有效地进行制造的观点出发,优选蒸镀法,在将上述发光层形成为单层结构的情况下,例如在将该发光层作为空穴传输层兼发光层兼电子传输层等来形成的情况下,还优选湿式成膜法。
作为上述蒸镀法,没有特别的限制,可以根据目的从公知的方法中适当选择,可以列举出例如真空蒸镀法、电阻加热蒸镀、化学蒸镀法、物理蒸镀法等,作为该化学蒸镀法,可以列举出例如等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、气体源CVD法等。采用上述蒸镀法来形成上述发光层时,例如可以通过真空蒸镀上述有机金属络合物来适宜地进行,当该发光层除了含有上述有机金属络合物以外还含有上述主体材料的情况下,可以通过采用真空蒸镀来同时蒸镀该有机金属络合物和该主体材料而适宜地进行。在前者的情况下,从不必进行共蒸镀的观点来看,制造是容易的。
作为上述湿式成膜法,没有特别的限制,可以根据目的从公知的方法中适当选择,可以列举出例如喷墨法、旋涂法、捏合涂法、棒涂法、刮涂法、浇铸法、浸渍法、帘涂法等。
在上述湿式成膜法的情况下,可以使用将上述发光层的材料与树脂成分一起溶解或分散而得到的溶液(涂布等),作为该树脂成分,可以列举出例如聚乙烯基咔唑、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚砜、聚亚苯醚、聚丁二烯、烃树脂、酮树脂、苯氧树脂、聚酰胺、乙基纤维素、乙酸乙烯酯、ABS树脂、聚氨酯、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂等。
采用上述湿式成膜法形成上述发光层时,例如可以通过使用(涂布并干燥)在溶剂中溶解上述有机金属络合物和根据需要使用的上述树脂材料而得到的溶液(涂布液)来适宜地进行,当该发光层中除了含有上述有机金属络合物以外还含有上述主体材料的情况下,可以通过使用(涂布并干燥)在溶剂中溶解上述有机金属络合物、该主体材料和根据需要使用的上述树脂材料而得到的溶液(涂布液)来适宜地进行。
作为上述发光层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如优选为1~50nm,更优选为3~20nm。
如果上述发光层的厚度在上述优选的数值范围内,则由该有机EL元件发出的光具有充分的发光效率、发光亮度和色纯度,如果在上述更优选的数值范围内,则上述性质显著,从这个观点出发是有利的。
正极
作为上述正极,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,但优选可以对上述有机薄膜层供给空穴(载流子)的正极,具体地说,当该有机薄膜层仅具有上述发光层的情况下,优选可以对该发光层供给空穴(载流子)的正极,当该有机薄膜层还具有上述空穴传输层的情况下,优选可以对该空穴传输层供给空穴(载流子)的正极,当该有机薄膜层还具有上述空穴注入层的情况下,优选可以对该空穴注入层供给空穴(载流子)的正极。
作为上述正极的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以列举出例如金属、合金、金属氧化物、导电性化合物、它们的混合物等,其中,优选功函数为4eV以上的材料。
作为上述正极的材料的具体例,可以列举出氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)等导电性金属氧化物、金、银、铬、镍等金属、这些金属和导电性金属氧化物的混合物或层叠物、碘化铜、硫化铜等无机导电性物质、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等有机导电性材料、它们与ITO的层叠物等。这些材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选导电性金属氧化物,从生产性、高传导性、透明性等的观点出发,特别优选ITO。
作为上述正极的厚度,没有特别的限制,可以根据材料等适当选择,优选为1~5000nm,更优选为20~200nm。
上述正极通常在钠玻璃、无碱玻璃等玻璃、透明树脂等基板上形成。
在使用上述玻璃作为上述基板的情况下,从减少来自该玻璃中的洗脱离子的观点出发,优选上述无碱玻璃、施加了二氧化硅等阻挡层的上述钠玻璃。
作为上述基板的厚度,只要是能保持机械强度的充分厚度,就没有特别的限制,在使用玻璃作为该基材的情况下,通常为0.2mm以上,优选为0.7mm以上。
上述正极可以采用例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法、由化学反应法(溶胶-凝胶法等)来涂布该ITO的分散物的方法等。
上述正极通过洗涤、其它的处理,还可以降低该有机EL元件的驱动电压,或提高发光效率。作为上述的其它处理,例如在上述正极的材料是ITO的情况下,可以适宜列举出UV臭氧处理、等离子体处理等。
负极
作为上述负极,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,但优选可以对上述有机薄膜层供给电子的负极,具体地说,在该有机薄膜层仅具有上述发光层的情况下,优选可以对该发光层供给电子的负极,当该有机薄膜层还具有上述电子传输层的情况下,优选可以对该电子传输层供给电子的负极,当在该有机薄膜层和该负极之间还具有电子注入层的情况下,优选可以对该电子注入层供给电子的负极。
作为上述负极的材料,没有特别的限制,可以根据和上述电子传输层、上述发光层等与该负极相邻的层或分子之间的附着性、电离电位、稳定性等来适当选择,可以列举出例如金属、合金、金属氧化物、导电性化合物、它们的混合物等。
作为上述负极的材料的具体例,可以列举出碱金属(例如Li、Na、K、Cs等)、碱土类金属(例如Mg、Ca等)、金、银、铅、铝、钠-钾合金或它们的混合金属、锂-铝合金或它们的混合金属、镁-银合金或它们的混合金属、铟、镱等稀土类金属、它们的合金等。
这些材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选功函数为4eV以下的材料,更优选铝、锂-铝合金或它们的混合金属、镁-银合金或它们的混合金属等。
作为上述负极的厚度,没有特别的限制,可以根据该负极的材料等适当选择,但优选为1~10000nm,更优选为20~200nm。
上述负极可以通过例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等。
在并用2种以上材料作为上述负极的材料的情况下,可以同时蒸镀该2种以上的材料而形成合金电极等,也可以通过蒸镀预先制备的合金而形成合金电极等。
作为上述正极和上述负极的电阻值,优选低的值,优选数百Ω/□以下。
空穴注入层
作为上述空穴注入层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,优选在施加电场时具有从上述正极注入空穴的功能的空穴注入层。
作为上述空穴注入层的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如下式表示的星形放射状胺[4,4’,4”-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺](以下有时简称为“2-TNATA”)、铜酞菁、聚苯胺等。
作为上述空穴注入层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如优选为1~100nm左右,更优选为5~50nm。
上述空穴注入层可以通过例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等。
空穴传输层
作为上述空穴传输层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,优选在施加电场时具有传输来自于上述正极的空穴的功能的空穴传输层。
作为上述空穴传输层的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以列举出例如芳香胺化合物、咔唑、咪唑、三唑、噁唑、噁二唑、多芳基链烷烃、吡唑啉、吡唑啉酮、苯二胺、芳基胺、氨基取代的查耳酮、苯乙烯基蒽、芴酮、腙、芪、硅氮烷、苯乙烯基胺、芳香族二甲亚基化合物、卟啉类化合物、聚硅烷类化合物、聚(N-乙烯基咔唑)、苯胺类共聚物、噻吩低聚物和聚合物、聚噻吩等导电性高分子低聚物和聚合物、碳膜等。另外,如果将这些空穴传输层的材料与上述发光层的材料混合后进行成膜,则可以形成空穴传输层兼发光层。
这些材料可以单独使用1种,也可以并用2种以上,其中,优选芳香族胺化合物,具体地说,更优选下式表示的TPD(N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-[1,1’-联苯基]-4,4’-二胺)、下述结构式(67)表示的NPD(N,N’-二萘基-N,N’-二苯基-[1,1’-联苯基]-4,4’-二胺)等。
Figure A20048004292100311
结构式(67)
作为上述空穴传输层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,但通常为1~500nm左右,优选为10~100nm。
上述空穴传输层可以通过例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等。
空穴阻挡层
作为上述空穴阻挡层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如,优选具有阻挡从上述正极注入的空穴的功能的空穴阻挡层。
作为上述空穴阻挡层的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择。
如果上述有机EL元件具有上述空穴阻挡层,则从正极侧传输的空穴被该空穴阻挡层阻挡,从负极传输的电子通过该空穴阻挡层而到达上述发光层,从而在该发光层中电子与空穴有效地再结合,因此可以防止上述空穴和上述电子在该发光层以外的有机薄膜层中再结合,能从目标发光材料有效获得发光,在色纯度等方面是有利的。
上述空穴阻挡层优选设置在上述发光层和上述电子传输层之间。
作为上述空穴阻挡层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如通常为1~500nm左右,优选为10~50nm。
上述空穴阻挡层可以是单层结构,也可以是层叠结构。
上述空穴阻挡层可以通过例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等。
电子传输层
作为上述电子传输层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如优选具有传输来自上述负极的电子的功能以及阻挡从上述正极注入的空穴的功能中的任一个的电子传输层。
作为上述电子传输层的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以列举出例如上述8-羟基喹啉铝络合物(Alq)等喹啉衍生物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲咯啉衍生物、二萘嵌苯衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹喔啉衍生物、二苯基醌衍生物、硝基取代的芴衍生物等。另外,如果将这些电子传输层的材料与上述发光层的材料混合后进行成膜,则可以形成电子传输层兼发光层,此外,如果还混合上述空穴传输层的材料后进行成膜,则可以形成电子传输层兼空穴传输层兼发光层,此时,可以使用聚乙烯基咔唑、聚碳酸酯等聚合物。
作为上述电子传输层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如通常为1~500nm左右,优选为10~50nm。
上述电子传输层可以是单层结构,也可以是层叠结构。
在该情况下,作为在与上述发光层相邻的该电子传输层中使用的电子传输材料,使用与上述有机金属络合物相比光吸收端是更加短波长的电子传输材料,从将有机EL元件中的发光区域限定为上述发光层,防止来自上述电子传输层的过多发光的观点出发是优选的。作为与上述有机金属络合物相比光吸收端是更加短波长的电子传输材料,可以列举出例如菲咯啉衍生物、噁二唑衍生物、三唑衍生物等,可以适宜列举出以下述结构式(68)表示的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)和以下所示的化合物等。
2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉
Figure A20048004292100332
2-(4-叔丁基苯基)-5-(4-联苯基)-1,3,4-噁二唑
Figure A20048004292100333
3-苯基-4-(1-萘基)-5-苯基-1,2,4-三唑
3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4’-联苯基)-1,2,4-三唑
上述电子传输层可以通过例如下述方法来很好地形成:蒸镀法、湿式成膜法、电子束法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、分子层叠法、LB法、印刷法、转印法等。
电子注入层
作为上述电子注入层的材料,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适当使用例如氟化锂等碱金属氟化物、氟化锶等碱土类金属氟化物等。作为电子注入层的厚度,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如通常为0.1~10nm左右,优选为0.5~2nm。
上述电子注入层可以通过例如蒸镀法、电子束法、溅射法等来更好地形成。
其它层
本发明的有机EL元件根据目的还可以含有适当选择的其它层,作为该其它层,可以适宜列举出颜色转换层、保护层等。
作为上述颜色转换层,优选含有磷光发光材料,更优选含有本发明的上述有机金属络合物。另外,上述颜色转换层可以仅由该有机金属络合物形成,也可以进一步含有其它材料而形成。
在该颜色转换层中,上述有机金属络合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
然而,已知通常被某种波长的光激发的有机分子在从激发态发出光而跃迁至基态之前,由于分子内、或与其它分子之间的相互作用使得激发能的一部分以热能等形式非放射性地丢失,因此激发光与发光的波长不一致。激发光与发光的能量差称为斯托克斯位移。迄今为止,上述颜色转换层中使用的颜色转换材料,从材料选择范围的广度出发一直是使用仅能观测到来自单重态的发光的荧光发光材料,但是该荧光发光材料由于斯托克斯位移较小(<100nm),对于可见光区域内存在的最强吸收带,所观察到的发光就在其长波长一侧,所以不能有效地吸收例如蓝色系统的发光而转换成红色系统的颜色。另一方面,本发明的上述有机金属络合物由于是磷光发光材料,因此如果被某个波长的光激发而产生单重态激发态,就可以快速地跃迁至比它更低能量状态的三重态激发态而发出磷光,因此与荧光发光材料相比,斯托克斯位移变大(已知通常的有机物的情况下,三重态比单重态激发态的能量低0.1~2eV左右)。例如,在将作为激发源的蓝色系统的发光转换成红色的用途中,使用磷光材料的颜色转换层与使用荧光材料的情况相比,蓝光的吸收率较高,因此每一个分子的颜色转换率变高。换句话说,由于使用上述荧光发光材料的颜色转换层不吸收蓝光,因此透过颜色转换层的蓝光较多。为了对其进行弥补,不改变分散浓度而增厚颜色转换层,由此可以增加蓝光吸收量,使红光增强,但在制备有机EL元件时,来自颜色转换层的浸出物,例如水分或有机溶剂的残留物会使构成有机EL元件的材料劣化,产生不发光区域而成为大的问题,因此要尽可能减薄颜色转换层才好。此外,通过在使用荧光发光材料的颜色转换层中并用吸收蓝光的主体来对客体的吸收率低加以弥补,但在使用上述磷光发光材料的情况下则未必需要并用作为主体的材料,即使在单独使用的情况下,也可以得到高的颜色转换效率,因此,具有的优点是可以同时解决在并用主体制备的颜色转换层中令人担心的来自主体分子的发光、颜色转换层的制造性的恶化、基板制造成本增加这样诸多的课题。此外,如果考虑使用主体的情况,则如果荧光发光材料如上所述浓度过高,则往往会引起浓度消光而发光显著减弱,但是已知上述磷光发光材料与上述荧光发光材料相比,不易引起浓度消光,从而对分散浓度并无限制。例如,上述磷光发光材料即使是粉末状态,发光的物质也比荧光发光材料多,相反,如果分散浓度过低,则由于氧分子产生的消光作用使得发光减弱。以粉末状态使用磷光发光材料时的有效性在于可以抑制颜色转换层的劣化。在颜色转换层中,在基板制备阶段的光刻工序和ITO布图工序中,作为元件,在进行颜色转换的过程中常常暴露于光下,因此存在由于光劣化而产生颜色转换效率降低的问题。当使用分散在颜色转换层中的发光材料的情况下,由于发光材料单体暴露于光下,因此其劣化非常快,而且,非常难以防止其劣化。与之相比,使用粉末状态的磷光发光材料的颜色转换层由于整体暴露于光下,所以裂化得到抑制,可以得到寿命长、转换效率不会变化的颜色转换层。
作为上述颜色转换层的设置位置,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如在进行全色显示的情况下,优选设置在像素上。
在本发明的上述有机EL元件中,优选上述颜色转换层可以将入射的光转换为波长比该光的波长长100nm以上的光,更优选将入射的光转换为波长比该光的波长长150nm以上的光。
此外,作为上述颜色转换层,优选可以将从紫外光至蓝光的波长区域的光转换为红光。
作为上述颜色转换层的形成方法,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如蒸镀法、涂布法等。
另外,在本发明中,作为上述颜色转换层,还可以使用公知的滤色器等。
作为上述保护层,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,例如优选可以抑制水分或氧等促进有机EL元件劣化的分子或物质侵入有机EL元件内的保护层。
作为上述保护层的材料,可以列举出例如In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等金属;MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3、TiO2等金属氧化物;SiN、SiNxOy等氮化物;MgF2、LiF、AlF3、CaF2等金属氟化物;聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚脲、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚二氯二氟乙烯、氯三氟乙烯与二氯二氟乙烯的共聚物、将四氟乙烯与含有至少一种共聚单体的单体混合物共聚得到的共聚物、在共聚主链上具有环状结构的含氟共聚物、吸水率为1%以上的吸水性物质、吸水率为0.1%以下的防湿性物质等。
上述保护层可以通过例如下述方法来适宜地形成:蒸镀法、湿式成膜法、溅射法、反应性溅射法、MBE(分子束外延)法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法(高频激发离子镀法)、印刷法、转印法等。
层结构
作为本发明的有机EL元件中的层结构,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如以下(1)~(13)的层结构,即,(1)正极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/负极、(2)正极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/负极、(3)正极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/负极、(4)正极/空穴传输层/发光层/电子传输层/负极、(5)正极/空穴注入层/空穴传输层/发光层兼电子传输层/电子注入层/负极、(6)正极/空穴注入层/空穴传输层/发光层兼电子传输层/负极、(7)正极/空穴传输层/发光层兼电子传输层/电子注入层/负极、(8)正极/空穴传输层/发光层兼电子传输层/负极、(9)正极/空穴注入层/空穴传输层兼发光层/电子传输层/电子注入层/负极、(10)正极/空穴注入层/空穴传输层兼发光层/电子传输层/负极、(11)正极/空穴传输层兼发光层/电子传输层/电子注入层/负极、(12)正极/空穴传输层兼发光层/电子传输层/负极、(13)正极/空穴传输层兼发光层兼电子传输层/负极等。
另外,在上述有机EL元件具有上述空穴阻挡层的情况下,可以适宜列举出在上述(1)~(13)中,在上述发光层和上述电子传输层之间设置该空穴阻挡层的层结构。
在这些层结构内,如果图示上述(4)正极/空穴传输层/发光层/电子传输层/负极的形态,则如图1所示,有机EL元件10具有依次层叠在玻璃基板12上形成的正极14(例如ITO电极)、空穴传输层16、发光层18、电子传输层20、负极22(例如Al-Li电极)而得到的层结构。另外,正极14(例如ITO电极)和负极22(例如Al-Li电极)通过电源彼此相连。由空穴传输层16、发光层18和电子传输层20形成有机薄膜层24。
作为本发明的有机EL元件的亮度半衰期,其越长越好,例如,在电流密度为50A/m2的连续驱动下,优选为5小时以上,更优选为20小时以上,进一步优选为40小时以上,特别优选为60小时以上。
作为本发明有机EL元件的发光峰值波长,没有特别的限定,可以从可见光区域适当选择,例如优选为600~650nm。
作为本发明的有机EL元件的发光电压,期望在电压为10V以下发光,优选在8V以下发光,更优选在7V以下发光。
作为本发明的有机EL元件的电流效率,在电流密度为5A/m2时,优选为10cd/A以上,更优选为30cd/A以上,特别优选为40cd/A以上。
本发明的有机EL元件可以适合用于以例如计算机、车载用显示器、室外显示器、家用设备、业务用设备、家用电器、交通关系显示器、钟表显示器、日历显示器、发光的屏幕、音乐机器等为代表的各种领域中,尤其可以适合用于照明装置和以下本发明的有机EL显示器中。
(有机EL显示器)
本发明的有机EL显示器除了使用上述本发明的有机EL元件以外,没有特别的限制,可以适当采用公知的结构。
上述有机EL显示器可以是单色发光的、也可以是多色发光的,还可以是全色类型的。
作为使得上述有机EL显示器为全色类型显示器的方法,已知有例如下述方法:在“月刊显示器”,2000年9月号,33~37页中记载的在基板上设置能分别发出对应于颜色的3原色(蓝色(B)、绿色(G)、红色(R))的光的有机EL元件的3色发光法;通过滤色器将由白色发光用的有机EL元件发出的白光分为3原色的白色法;通过荧光色素层将由蓝色发光用的有机EL元件发出的蓝光转换为红色(R)和绿色(G)的颜色转换法等,在本发明中,由于使用的上述本发明的有机EL元件是红色发光用的有机EL元件等,因此可以适合采用3色发光法、颜色转换法等。
另外,在使用本发明的上述有机金属络合物作为颜色转换材料的情况下,可以特别适合采用上述颜色转换法。
作为基于该颜色转换法的本发明的有机EL显示器的具体例,例如,如图2所示,该有机EL显示器在对应于像素而设置的电极25上,在一个面上设置有蓝色发光用的有机薄膜层30,进而在其上具有透明电极20。而且,在透明电极20上,隔着保护层(平坦化层)15设置有红色用的颜色转换层60和红色滤色器65的层叠物、绿色用的颜色转换层70和绿色滤色器80的层叠物。而且,在它们上面设置有玻璃基板10。
如果在该有机EL显示器中的电极25和透明电极20间施加电压,则蓝色发光用的有机薄膜层30显示出蓝色发光。该蓝色发光的一部分透过透明电极20,并以其原样透过保护层15、玻璃基板10,向外部放射。另一方面,在存在红色用的颜色转换层60和绿色用的颜色转换层70的部位,上述蓝色发光在这些颜色转换层中分别转换成红色和绿色,进而通过透过红色滤色器65和绿色滤色器80而分别形成红色发光和绿色发光,然后透过玻璃基板10。结果,在该有机EL显示器中,可以进行全色显示。
此外,颜色转换层60和70在由本发明的有机金属络合物(磷光发光材料)形成的情况下,特别是即使在红色用的颜色转换层中不并用主体材料等,也可以形成该有机金属络合物单独的膜,不仅制造容易,而且颜色转换率极其优良。另外,图3是表示采用3色发光法得到的有机EL显示器的结构例的图,图4是表示采用白色法得到的有机EL显示器的结构例的图。图3和图4中的符号表示与图2中符号相同的意思。
此外,为了采用上述3色发光法来制造全色类型的有机EL显示器,例如,在将本发明的上述有机EL元件用作红色发光的情况下(另外,也可以将本发明的上述有机EL元件用作其它颜色的发光、也可以使用本发明的上述有机EL元件形成全色),除此之外,还必须有绿色发光用的有机EL元件和蓝色发光用的有机EL元件。
作为上述蓝色发光用的有机EL元件,没有特别的限制,可以从公知的元件中适当选择,可以适宜列举出例如层结构为ITO(正极)/上述NPD/Al-Li(负极)的有机EL元件等。
作为上述绿色发光用的有机EL元件,没有特别的限制,可以从公知的元件中适当选择,可以适宜列举出例如层结构为ITO(正极)/上述NPD/上述Alq/Al-Li(负极)的有机EL元件等。
作为上述有机EL显示器的形态,没有特别的限制,可以根据目的适当选择,可以适宜列举出例如在“日经电子学(日经エレクトロニクス)”,No.765,2000年3月13日号,55~62页中记载的无源矩阵板和有源矩阵板等。
上述无源矩阵板例如如图5所示,在玻璃基板12上具有彼此平行设置的带状电极14(例如ITO电极),在正极14上,具有彼此按顺序平行且设置在与正极14大致垂直的方向上的带状红色发光用的有机薄膜层24、蓝色发光用的有机薄膜层26和绿色发光用的有机薄膜层28,在红色发光用的有机薄膜层24、蓝色发光用的有机薄膜层26和绿色发光用的有机薄膜层28上具有与它们同形状的负极22。
在上述无源矩阵板中,例如如图6所示,由多个正极14构成的正极线30、由多个负极22构成的负极线32彼此在大致直线方向上交叉而形成电路。位于各交叉点的红色发光用、蓝色发光用和绿色发光用的各有机薄膜层24、26和28作为像素而发挥作用,对应各像素存在多个有机EL元件34。在该无源矩阵板中,如果对正极线30中的一个正极14和负极线32中的一个负极22通过恒流电源36施加电流,则此时,位于其交叉点的有机EL薄膜层被施加电流,该位置的有机EL薄膜发光。通过对该像素单元的发光进行控制,可以容易地形成全色的图像。
上述有源矩阵板例如如图7所示,在玻璃基板12上,扫描线、数据线和电流供给线形成方格状,并且具有与形成方格状的扫描线相连并设置在各方格中的TFT电路40、以及可以被TFT电路40驱动并设置在各方格中的正极14(例如ITO电极),在正极14上具有彼此按顺序平行设置的带状红色发光用的有机薄膜层24、蓝色发光用的有机薄膜层26和绿赤色发光用的有机薄膜层28,在红色用有的机薄膜层24、蓝色发光用的有机薄膜层26和绿色发光用的有机薄膜层28上具有以全部覆盖它们的方式设置的负极22。红色用的有机薄膜层24、蓝色发光用的有机薄膜层26和绿色发光用的有机薄膜层28分别具有空穴传输层16、发光层18和电子传输层20。
在上述有源矩阵板中,例如如图8所示,多个平行设置的扫描线46、多个平行设置的数据线42和电流供给线44彼此正交而形成方格状,在各方格中,切换用TFT48和驱动用TFT50相而形成电路。如果从驱动电路38施加电流,则可以驱动每个方格中的切换用TFT48和驱动用TFT50。而且,各方格中,蓝色发光用、绿色发光用和红色发光用的各有机薄膜元件24、26和28作为像素而发挥作用,在该有源矩阵板中,如果从驱动电路38向在横方向上设置的一个扫描线46和在纵方向上设置的一个电流供给线44施加电流,则此时,位于其交叉点的切换用TFT48被驱动,随之驱动用TFT50被驱动,该位置的有机EL元件52发光。通过对该像素单元的发光进行控制,可以容易地形成全色的图像。
本发明的有机EL显示器可以适合用于以例如电视机、手机、计算机、车载用显示器、室外显示器、家庭用设备、业务用设备、家用电器、交通关系显示器、钟表显示器、日历显示器、发光的屏幕、音响设备等为代表的各种领域中。
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明不受这些实施例的任何限定。
合成例1:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(联苯氧化物)(以下记为“Pt(dpt)(obp)”)的合成
用如下方法合成Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(联苯氧化物)(以下记为“Pt(dpt)(obp)”)。即,具体地说,在130ml的甲苯中放入3,5-二溴甲苯(5.0g;20mmol)、2-三正丁基甲锡烷基吡啶(26.9g;73mmol)、双(三苯基膦)二氯化钯(1.55g;2.2mmol)和氯化锂(11.7g;276mmol),回流2天。放冷后,加入50ml KF的饱和水溶液。通过过滤取出析出的固体,用少量冷却的甲苯洗涤(20ml×3次),真空干燥。将得到的固体加入道二氯甲烷和NaHCO3的混合溶液中,充分洗涤。将有机层进行分液,用MgSO4干燥后使用蒸发器除去溶剂。用二氯甲烷进行再结晶,得到2.2g目标物的灰色固体即3,5-二(2-吡啶基)甲苯。收率为45%。
然后,将得到的3,5-二(2-吡啶基)甲苯(300mg;1.2mmol)和K2PtCl4(550mg;1.3mmol)放入脱气后的乙酸(30ml)中,在130℃下回流2天。放冷后则析出淡黄色晶体,过滤取出。用甲醇、水、二乙醚将过滤取出的固体充分洗涤,并真空干燥。用二氯甲烷将得到的粗粉末进行再结晶,得到436mg目标物的黄色粉末即Pt(dpt)Cl。收率为77%。
Figure A20048004292100422
然后,将2.08g(0.01mol)对羟基联苯和2g(0.036mmol)KOH加入30ml丙酮中,在室温下搅拌30分钟。向其中加入数滴纯水,则KOH溶解而形成均匀的溶液状态。再在室温下继续搅拌3小时。沉淀出目标物的白色粉末,将其进行过滤。将得到的固体依次用丙酮、少量的甲醇、二乙醚进行洗涤,并真空干燥。得到目标物的联苯氧化钾的白色结晶性粉末。收率为85%。
Figure A20048004292100431
然后,将100mg(0.21mmol)得到的Pt(dpt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中缓慢滴入溶解在20ml甲醇中的66mg(0.32mmol)联苯氧化钾,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则反应进行,开始析出淡黄色固体,边加热边搅拌3小时。放冷,过滤取出析出的淡黄色固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dpt)(obp)的淡黄色固体。收率为77%。Pt(dpt)(obp)的IR光谱在图9中示出。
合成例2:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(OH)(以下记为“Pt(dpt)(OH)”)的合成
与合成例1同样地得到Pt(dpt)Cl,然后将100mg(0.21mmol)得到的Pt(dpt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入56mg(1mmol)KOH粉末,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dpt)(OH)的黄色固体。收率为68%。Pt(dpt)(OH)的IR光谱在图10中示出。
Figure A20048004292100441
合成例3:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(1,2,4-三唑盐)(以下记为“Pt(dpt)(taz)”)的合成
与合成例1同样地得到Pt(dpt)Cl,然后将100mg(0.21mmol)得到的Pt(dpt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入29mg(0.32mmol)1,2,4-三唑钠盐,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dpt)(taz)的黄色固体。收率为82%。Pt(dpt)(taz)的IR光谱在图11中示出。
合成例4:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(苯并噻唑基-2-硫醇盐)(以下记为“Pt(dpt)(sbtz)”)的合成
与合成例1同样得到Pt(dpt)Cl,然后在100ml的三口烧瓶中加入100mg(0.21mmol)得到的Pt(dpt)Cl、42.1mg(0.25mmol)2-巯基苯并噻唑和30ml DMSO,在氮气气氛中搅拌。向其中加入200mg(5mmol)NaOH粉末,回流5小时,放冷,加入大量的纯水。由此,溶液从黄色变为红色,再从红色变为茶色,析出黄色或茶色的固体。再在室温下搅拌2小时。过滤取出析出的黄色固体,依次用纯水、丙酮、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dpt)(sbtz)的黄色固体。收率为35%。Pt(dpt)(sbtz)的IR光谱在图12中示出。
Figure A20048004292100451
合成例5:Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)(联苯氧化物)(以下记为“Pt(diqt)(obp)”)的合成
在合成例1中,除了使用1-三正丁基甲锡烷基异喹啉代替2-三正丁基甲锡烷基吡啶以外,与合成3,5-二(2-吡啶基)甲苯同样地合成3,5-二(1-异喹啉基)甲苯。收率为54%。此外,除了使用3,5-二(1-异喹啉基)甲苯代替3,5-二(2-吡啶基)甲苯以外,使用与合成Pt(dpt)Cl同样的方法合成Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)Cl(以下记为“Pt(diqt)Cl”)。收率为42质量%。此外,除了使用Pt(diqt)Cl代替Pt(dpt)Cl以外,使用与合成Pt(dpt)(obp)同样的方法进行Pt(diqt)(obp)的合成,结果Pt(diqt)(obp)以橙色粉末的形式得到。收率为83%。
合成例6:Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)(OH)(以下记为“Pt(diqt)(OH)”)的合成
与合成例5同样合成Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)Cl(以下记为“Pt(diqt)Cl”)。将100mg(0.21mmol)得到的Pt(diqt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入56mg(1mmol)KOH粉末,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(diqt)(OH)的橙色粉末。收率为68%。
Figure A20048004292100461
合成例7:Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)(1,2,4-三唑盐)(以下记为“Pt(diqt)(taz)”)的合成
与合成例5同样地合成Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)Cl(以下记为“Pt(diqt)Cl”)。将100mg(0.21mmol)得到的Pt(diqt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入29mg(0.32mmol)1,2,4-三唑钠盐,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dqt)(taz)的黄色粉末。收率为79%。
合成例8:Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)(苯并噻唑-2-硫醇)(以下记为“Pt(diqt)(sbtz)”)的合成
与合成例5同样地合成Pt(3,5-二(1-异喹啉基)甲苯)Cl(以下记为“Pt(diqt)Cl”)后,在100ml的三口烧瓶中,加入100mg(0.21mmol)得到的Pt(dipt)Cl、42.1mg(0.25mmol)2-巯基苯并噻唑和30ml DMSO,在氮气气氛中搅拌。向其中加入200mg(5mmol)NaOH粉末,回流5小时,放冷,加入大量的纯水。由此,溶液从黄色变为红色,再从红色变为茶色,析出黄色或茶色的固体。再在室温下搅拌2小时。过滤取出析出的黄色固体,依次用纯水、丙酮、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dqt)(sbtz)的橙色粉末。收率为79%
Figure A20048004292100471
合成例9:Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)(联苯氧化物)(以下记为“Pt(dppr)(obp)”)的合成
在合成例1中,除了使用3,5-溴代吡啶代替3,5-溴代甲苯以外,与合成3,5-二(2-吡啶基)甲苯同样地合成3,5-二(2-吡啶基)吡啶。收率为54%。此外,除了使用3,5-二(2-吡啶基)吡啶代替3,5-二(2-吡啶基)甲苯以外,使用与合成Pt(dpt)Cl同样的方法合成Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)Cl(以下记为“Pt(dppr)Cl”)。收率为42质量%。此外,除了使用Pt(dppr)Cl代替Pt(dpt)Cl以外,使用与合成Pt(dpt)(obp)同样的方法进行Pt(dppr)(obp)的合成,结果Pt(dppr)(obp)以淡黄色粉末的形式得到。收率为65%。
Figure A20048004292100481
合成例10:Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)(OH)(以下记为“Pt(dppr)(OH)”)的合成
与合成例9同样地合成Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)Cl(以下记为“Pt(dppr)Cl”)。将100mg(0.21mmol)得到的Pt(dppr)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入56mg(1mmol)KOH粉末,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体,边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dppr)(OH)的淡黄色粉末。收率为69%。
Figure A20048004292100482
合成例11:Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)(1,2,4-三唑盐)(以下记为“Pt(dppr)(taz)”)的合成
与合成例9同样地合成Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)Cl(以下记为“Pt(dppr)Cl”)。将100mg(0.21mmol)得到的Pt(dppr)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中加入29mg(0.32mmol)1,2,4-三唑钠盐,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时,放冷,过滤取出析出的固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dppr)(taz)的淡黄色粉末。收率为55%。
合成例12:Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)(苯并噻唑-2-硫醇)(以下记为“Pt(dppr)(sbtz)”)的合成
与合成例9同样合成Pt(3,5-二(2-吡啶基)吡啶)Cl(以下记为“Pt(dppr)Cl”)后,在100ml的三口烧瓶中,加入100mg(0.21mmol)得到的Pt(dppr)Cl、42.1mg(0.25mmol)2-巯基苯并噻唑和30ml DMSO,在氮气气氛中搅拌。向其中加入200mg(5mmol)NaOH粉末,回流5小时,放冷,加入大量的纯水。由此,溶液从黄色变为红色,再从红色变为茶色,析出黄色或茶色的固体。再在室温下搅拌2小时。过滤取出析出的黄色固体,依次用纯水、丙酮、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到Pt(dppr)(sbtz)的淡黄色粉末。收率为51%
合成例13:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(苯基乙炔化物)(以下记为“Pt(dpt)(acph)”)的合成
与合成例1同样地得到Pt(dpt)Cl)后,在45ml二氯甲烷中混合得到的Pt(dpt)Cl)(238mg;0.5mmol)和苯基乙炔(153mg;1.5mmol),加入三乙基胺(4.5ml)和CuI(7.5mg),在氮气气流下,在室温下搅拌24小时。从反应液馏去二氯甲烷,使用快速分离色谱精制残留的油状物(氧化铝柱洗脱液为二氯甲烷),得到Pt(dpt)(acph)的黄褐色粉末。收率为18%。Pt(dpt)(acph)的IR光谱在图13中示出。
合成例14:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(酚盐)(以下记为“Pt(dpt)(oph)”)的合成
将100mg(0.21mmol)Pt(dqt)Cl加入到30ml丙酮中并搅拌。向其中缓慢滴入溶解在20ml甲醇中的53mg(0.32mmol)苯酚钠·3H2O,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则反应进行,开始析出淡黄色固体。边加热边搅拌3小时。放冷,过滤取出析出的淡黄色固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,Pt(dpt)(oph)以淡黄色固体的形式得到。收率为80%。
Figure A20048004292100502
合成例15:Pt(3,5-二(2-吡啶基)甲苯)(2-苯并噻唑草酸盐)(以下记为“Pt(dpt)(obtz)”)的合成
将100mg(0.21mmol)Pt(dpt)Cl和47.6mg(0.32mmol)2-羟基苯并噻唑加入到30ml DMSO中并搅拌。向其中加入200mg(3.5mmol)KOH粉末,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则开始析出黄色固体。边加热边搅拌3小时。放冷,加入过量纯水,再搅拌30分钟。过滤取出析出的黄色固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,Pt(dpt)(obtz)以黄色固体的形式得到。收率为69%。
Figure A20048004292100511
(实施例1)
在石英玻璃基板上通过共蒸镀来制备厚度为50nm的、蒸镀速度比为CBP中掺杂了2%的合成例1中合成的Pt(dpt)(obp)的薄膜(发光性固体)。以已知PL量子收率的三(8-羟基喹啉)铝络合物(Alq3)薄膜(PL量子收率:22%)为参照物,根据以下的测定求得该薄膜(发光性固体)的PL(光致发光)量子收率。
即,倾斜着向透明基板上的薄膜试样照射来自光源的激发光(365nm的恒定光)。由使用分光放射亮度计(ミノルタ公司制造,CS-1000)测定的薄膜的PL光谱通过换算计算出PL光子数[P(试样)]。在测定发光的同时,使用光电二极管检测由试样透射和反射的激发光的总强度[I(试样)]。接着,在作为参照物的Alq3薄膜上也进行同样的测定,求得参照物的PL光子数[P(参照物)]以及透射和反射的激发光的总强度[I(参照物)]。然后,测定仅由透明基板透射和反射的激发光的总强度[I(基底)]。试样薄膜的PL量子收率可以通过下式算出。
(实施例2~15)
除了将作为发光材料的有机金属络合物从Pt(dpt)(obp)替换为表1中所述的有机金属络合物以外,在与实施例1同样的条件下,测定形成的薄膜(发光性固体)的磷光发光的量子收率。结果在表1中示出。
表1
 发光材料 PL量子收率(%)
实施例1  Pt(dpt)(obp) 96
实施例2  Pt(dpt)(OH) 94
实施例3  Pt(dpt)(taz) 98
实施例4  Pt(dpt)(sbtz) 85
实施例5  Pt(diqt)(obp) 90
实施例6  Pt(diqt)(OH) 84
实施例7  Pt(diqt)(taz) 94
实施例8  Pt(diqt)(sbtz) 80
实施例9  Pt(dppr)(obp) 95
实施例10  Pt(dppr)(OH) 90
实施例11  Pt(dppr)(taz) 96
实施例12  Pt(dppr)(sbtz) 89
实施例13  Pt(dpt)(acph) 70
实施例14  Pt(dpt)(oph) 98
实施例15  Pt(dpt)(optz) 96
由表1中所示的结果可知,利用本发明有机金属络合物而得到的磷光发光薄膜具有非常高的磷光发光的量子收率。
(实施例16)
将得到的有机金属络合物Pt(dpt)(obp)作为发光材料用于发光层中,制备层叠型的有机EL元件。即,用水、丙酮、异丙醇洗涤带有ITO电极的玻璃基板,使用真空蒸镀装置(1×10-4pa,基板温度为室温),在该ITO上形成厚度为140nm的4,4’,4”-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)作为空穴注入层。然后,在该空穴注入层上形成厚度为10nm的上述TPD作为空穴传输层。在该空穴传输层上形成厚度为30nm的、蒸镀速度比为在上述CBP中掺杂了2%Pt(dpt)(obp)的发光层。在该发光层上,形成厚度为20nm的上述BCP作为空穴阻挡层。在该空穴阻挡层上形成厚度为20nm的上述Alq作为电子传输层。进而在该电子传输层上,蒸镀LiF至厚度为0.5nm,最后蒸镀铝至厚度为100nm,在氮气气氛下密封。
在如上所述得到的层叠型的有机EL元件中,以ITO为正极,以铝电极为负极,施加电压,测定EL特性。在表2中示出电流密度为5A/m2时的电压、发光峰值波长和电流效率。
(实施例17~30)
除了以表2中记载的有机金属络合物代替作为发光材料的Pt(dpt)(obp)以外,在与实施例16同样的条件下制备有机EL元件。对这些有机EL元件,与实施例16同样,以ITO为正极、以铝电极为负极来施加电压,测定EL特性。在表2中示出电流密度为5A/m2时的电压、发光峰值波长和电流效率。
(实施例31)
将得到的有机金属络合物Pt(dpt)(obp)作为发光材料用于发光层中,制备有机EL元件。即,用水、丙酮、异丙醇洗涤带有ITO电极的玻璃基板,通过旋涂法在该ITO上形成厚度为50nm的聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸酯薄膜(PEDOT:PSS薄膜)作为空穴注入层。在200℃下加热干燥2小时。在该空穴注入层上通过旋涂法涂布形成厚度为35nm的在聚乙烯基咔唑(PVK)中分散了3%的Pt(dpt)(obp)的发光层,在120℃下烘焙2小时。将由此得到的材料转移至真空蒸镀装置(1×10-4pa,基板温度是室温)中,在上述发光层上形成厚度为20nm的上述BCP作为空穴阻挡层。在该空穴阻挡层上,形成厚度为20nm的上述Alq作为电子传输层。再在该电子传输层上,蒸镀LiF至厚度为0.5nm,最后蒸镀铝至厚度为100nm,在氮气气氛下密封。
在如上所述得到的有机EL元件中,以ITO为正极,以铝电极为负极,施加电压,测定EL特性。在表2中示出电流密度为5A/m2时的电压、发光峰值波长和电流效率。
表2
 发光材料 电压(V)  发光峰值波长(nm)  电流效率(cd/A)
实施例16  Pt(dpt)(obp) 6.3  511  56.4
实施例17  Pt(dpt)(OH) 6.4  509  54.8
实施例18  Pt(dpt)(taz) 6.2  504  58.2
实施例19  Pt(dpt)(sbtz) 6.4  511  53.0
实施例20  Pt(diqt)(obp) 6.5  624  15.7
实施例21  Pt(diqt)(OH) 6.5  619  14.5
实施例22  Pt(diqt)(taz) 6.3  614  16.3
实施例23  Pt(diqt)(sbtz) 6.6  628  12.9
实施例24  Pt(dppr)(obp) 7.3  477  17.3
实施例25  Pt(dppr)(OH) 7.5  475  16.3
实施例26  Pt(dppr)(taz) 7.2  469  17.2
实施例27  Pt(dppr)(sbtz) 7.6  480  14.6
实施例28  Pt(dpt)(acph) 6.5  509  30.5
实施例29  Pt(dpt)(oph) 6.1  509  59.9
实施例30  Pt(dpt)(obtz) 6.2  508  55.6
实施例31  Pt(dpt)(obp) 8.1  510  32.5
由表2中所示的结果可知,本发明的有机EL元件(实施例16~31)全部显示出非常高的EL效率。在图15中示出实施例14中制备的元件的EL光谱。
(实施例32)
以50A/m2的电流密度连续驱动实施例16中制备的有机EL元件,检测发光亮度的变化。从初期亮度为2365cd/m2的亮度半衰期为70小时。
(实施例33)
以50A/m2的电流密度连续驱动实施例17中制备的有机EL元件,检测发光亮度的变化。从初期亮度为2365cd/m2的亮度半衰期为70小时。
(实施例34)
以50A/m2的电流密度连续驱动实施例18中制备的有机EL元件,检测发光亮度的变化。从初期亮度为2412cd/m2的亮度半衰期为75小时。
(实施例35)
以50A/m2的电流密度连续驱动实施例19中制备的有机EL元件,检测发光亮度的变化。从初期亮度为2055cd/m2的亮度半衰期为60小时。
(比较例1)
在实施例16中,除了发光材料用Pt(dpt)Cl代替Pt(dpt)(obp)以外,以与实施例14同样的条件制备有机EL元件。以50A/m2的电流密度连续驱动制得的有机EL元件,检测发光亮度的变化。从初期亮度为1877cd/m2的亮度半衰期仅为0.3小时。
合成例15:Pt(1,3-二吡唑基苯)(酚盐)(以下记为“Pt(dpzb)(oph)”)的合成
在圆底烧瓶(50ml)中,加入吡唑(1.50g;22mmol)、1,3-二氯苯(1.47g;10mmol)、2-二环己基膦基-2’,4’,6’-三异丙基-1,1’-联苯(190mg;0.4mmol)和三(二苯亚甲基丙酮)二钯(0)(92mg;0.02mmol)、KOH(1.68g;30mmol)和水(10ml),在氮气气流中,在110℃下搅拌20小时,回流。冷却后,用500ml二乙醚萃取产物,用MgSO4粉末干燥后,用蒸发器除去二乙醚。用二氯甲烷将得到的粗产物再结晶,从而得到1.2g的1,3-(二吡唑基)苯。
然后,在500ml圆底烧瓶中加入1,3-(二吡唑基)苯(1.05g;5mmol)、K2PtCl4(2.49g;6mmol)和乙酸(150ml),在氮气气流中,在130℃下搅拌回流2天。放冷后,则析出淡黄色晶体,过滤取出。用甲醇、水、二乙醚将过滤取出的固体充分洗涤,然后真空干燥。用二氯甲烷将得到的粗粉末再结晶,得到1.5g Pt(dpzb)Cl。
然后,将Pt(dpzb)Cl 440mg(1mmol)加入到丙酮150ml中并搅拌。向其中缓慢滴入溶解在100ml甲醇中的272mg(1.6mmol)苯酚钠·3H2O,在室温下搅拌10分钟。加入数滴纯水后,则反应进行,开始析出淡黄色固体。边加热边搅拌3小时。放冷,过滤取出析出的淡黄色固体,依次用纯水、甲醇、二乙醚充分洗涤,然后真空干燥,得到400mg的Pt(dpzb)(oph)。
Figure A20048004292100561
合成例16:Pt(1-氟-3,5-二吡啶基苯)(酚盐)(以下记为“Pt(fdpb)(oph)”)的合成
在合成例1中,除了用1,3-二溴-5-氟代苯代替3,5-二溴甲苯以外,按照与合成例1同样的方法进行Pt(fdpb)(oph)的合成。
合成例17:Pt(3,5-二吡啶基甲苯)(二苯基磷化物)(以下记为“Pt(dpt)(pdph)”)的合成
在合成例3中,除了用二苯基磷化锂代替1,2,4-三唑钠盐以外,按照与合成例3同样的方法进行Pt(dpt)(pdph)的合成
合成例18:Pt(1,3-二苯并噻唑基苯)(酚盐)(以下记为“Pt(dbztb)(oph)”)的合成
在300ml圆底烧瓶中加入2-溴代苯并噻唑(4.71g;22mmol)、1,3-亚苯基双硼酸(1.66g;10mmol)、四(三苯基膦)钯(0)(578mg;0.5mmol)、甲苯(50ml)、乙醇(25ml)和2M的Na2CO3水溶液(50ml),在氮气气流中,在110℃下搅拌回流5小时。冷却后,将反应液加入到大量的水中,用500ml甲苯萃取产物,用MgSO4粉末干燥后,用蒸发器除去甲苯。将得到的粗产物用二氯甲烷再结晶,从而得到2.8g 1,3-二苯并噻唑基苯。使用得到的1,3-二苯并噻唑基苯,与合成例15同样地得到Pt(dbztb)(oph)。
比较合成例1:Pt(6-苯基-2,2’-联二吡啶)(苯基乙炔化物)(以下记为“Pt(phbp)(acph)”)的合成
合成根据特开2002-363552号公报中记载的方法合成的Pt(phbp)(acph)。
Figure A20048004292100582
(实施例36~39和比较例2)
除了作为发光材料的有机金属络合物用表3中所述的有机金属络合物代替Pt(dpt)(obp)以外,按照与实施例1同样的条件,测定形成地薄膜(发光性固体)的磷光发光的量子收率。结果在表3中示出。
表3
 发光材料 PL量子收率(%)
实施例36  Pt(dpzb)(oph) 90
实施例37  Pt(fdpb)(oph) 92
实施例38  Pt(dpt)(pdph) 95
实施例39  Pt(dbztb)(oph) 92
比较例2  Pt(phbp)(acph) 8
(实施例40~43和比较例3)
在实施例16中,除了分别如表4中所述那样来代替发光材料以外,按照与实施例16同样的条件制备有机EL元件。对这些元件以ITO为正极、以铝电极为负极来施加电压,测定EL特性。在表4中示出电流密度为5A/m2时的电压、发光峰值波长和电流效率。
表4
 发光材料 电压(V)  发光峰值波长(nm)  电流效率(cd/A)
实施例40  Pt(dpzb)(oph) 6.4  430  12.8
实施例41  Pt(fdpb)(oph) 6.5  475  18.1
实施例42  Pt(dpt)(pdph) 6.3  508  55.5
实施例43  Pt(dbztb)(oph) 6.3  541  45.2
比较例3  Pt(phbp)(acph) 6.5  565  4.5
根据本发明,可以解决以往存在的上述问题,提供显示出磷光发光,且适用作有机EL元件和照片装置等中的发光材料和颜色转换材料等的有机金属络合物、发光性固体;使用了该有机金属络合物或发光性固体,具有优良的寿命和发光效率以及优良的热电稳定性,驱动寿命非常长的有机EL元件;以及使用了该有机EL元件,性能高且寿命长,可以使平均驱动电流不依赖于发光像素而保持恒定,适合于不改变发光面积而具有良好的颜色均衡的全色显示器等,驱动寿命长的有机EL显示器。
本发明的有机金属络合物或发光性固体显示出磷光发光,可以适合用作有机EL元件和照明装置等中的发光材料或颜色转换材料等。
本发明的有机EL元件由于使用该有机金属络合物,因此寿命和发光效率、热电稳定性、颜色转换效率等优良,驱动寿命长,可以适合用于以计算机、车载用显示器、室外显示器、家庭用设备、业务用设备、家用电器、交通关系显示器、钟表显示器、日历显示器、发光的屏幕、音响设备等为代表的各种领域中,尤其可以适合用于照明装置和以下的本发明的有机EL显示器中。
本发明的有机EL显示器由于使用上述有机EL元件,因此性能高且寿命长,可以适合用于以电视机、手机、计算机、车载用显示器、室外显示器、家庭用设备、业务用设备、家用电器、交通关系显示器、钟表显示器、日历显示器、发光的屏幕、音响设备等为代表的各种领域中。

Claims (22)

1、一种有机金属络合物,其特征在于,具有金属原子;通过2个氮原子和碳原子与上述金属原子进行三齿键合,且所述碳原子位于所述2个氮原子之间的三齿配位体;通过选自C原子、N原子、O原子、Si原子、P原子和S原子中的一个原子与所述金属原子键合的单齿配位体。
2、如权利要求1所述的有机金属络合物,其中,在三齿配位体中,2个氮原子和碳原子这3个原子分别是别的环结构的一部分。
3、如权利要求2所述的有机金属络合物,其中,当将2个氮原子设定为第一氮原子、第二氮原子时,含有第一氮原子的环结构中的与该第一氮原子相邻的第一氮相邻原子与含有碳原子的环结构中的与该碳原子相邻的第一碳相邻原子键合;含有第二氮原子的环结构中的与该第二氮原子相邻的第二氮相邻原子与含有所述碳原子的环结构中的与该碳原子相邻的第二碳相邻原子键合。
4、如权利要求3所述的有机金属络合物,其中,第一碳相邻原子和第二碳相邻原子是碳原子。
5、以下述通式(1)表示的权利要求1~4中任一项所述的有机金属络合物。
通式(1)
在通式(1)中,M表示金属原子;Ar1、Ar2和Ar3表示环结构;R1、R2和R3彼此可以相同,也可以不同,分别表示氢原子或取代基,且也可以是多个,彼此相邻的基团还可以通过键合形成环结构;L表示通过选自C、N、O、P和S中的原子与金属原子M键合的单齿配位体。
6、如权利要求5所述的有机金属络合物,其中,Ar1、Ar2和Ar3选自五元环基团、六元环基团和它们的稠合环基团。
7、如权利要求5或6所述的有机金属络合物,其中,Ar2是苯环结构、吡啶环结构、嘧啶环结构和芘环结构中的至少一种。
8、如权利要求5~7中任一项所述的有机金属络合物,其中,Ar1和Ar3的任一个为单环杂芳香基和多环杂芳香基中的任一种。
9、如权利要求5~8中任一项所述的有机金属络合物,其中,Ar1和Ar3彼此相同。
10、如权利要求1~9中任一项所述的有机金属络合物,其中,金属原子是选自Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、W、Re、Os、Ir和Pt中的至少一种。
11、如权利要求1~10中任一项所述的有机金属络合物,其是电中性的。
12、如权利要求1~11中任一项所述的有机金属络合物,其在真空中显示出升华性。
13、如权利要求1~12中任一项所述的有机金属络合物,其用于有机EL元件和照明装置的任一个中。
14、一种发光性固体,其特征在于,含有权利要求1~13中任一项所述的有机金属络合物。
15、一种有机EL元件,其特征在于,在正极和负极之间具有有机薄膜层,该有机薄膜层含有权利要求1~13中任一项所述的有机金属络合物。
16、如权利要求15所述的有机EL元件,其中,有机薄膜层具有被空穴传输层和电子传输层夹持的发光层,该发光层含有有机金属络合物作为发光材料。
17、如权利要求16所述的有机EL元件,其中,发光层由有机金属络合物单独成膜而成。
18、如权利要求16或17所述的有机EL元件,其中,发光层含有以下述结构式(2)表示的咔唑衍生物,
Figure A2004800429210004C1
结构式(2)
在上述结构式(2)中,Ar表示含有芳香环的2价或3价基团、或含有杂环式芳香环的2价或3价基团;R9和R10各自独立地表示氢原子、卤素原子、烷基、芳烷基、链烯基、芳基、氰基、氨基、酰基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基磺酰基、羟基、酰胺基、芳氧基、芳香烃环基或芳香族杂环基,这些基团还可以进一步被取代基取代;n表示2或3的整数。
19、如权利要求16~18中任一项所述的有机EL元件,其中在电子传输层中所含的电子传输材料是以下述结构式(68)表示的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)。
Figure A2004800429210005C1
结构式(68)
20、如权利要求15~19中任一项所述的有机EL元件,其用于红色发光。
21、一种有机EL显示器,其特征在于,使用权利要求15~20中任一项所述的有机EL元件。
22、如权利要求21所述的有机EL显示器,其为无源矩阵板和有源矩阵板中的任一种。
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