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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft emittierende Verbindungen für eine organische
Elektrolumineszenz ("EL" im folgenden)-Vorrichtung,
insbesondere Phenylpyridin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen,
welche durch die folgende Formel (1) dargestellt sind:
wobei R
1 bis
R
8, A
1 bis A
3 und Py wie unten definiert sind.
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Außerdem betrifft
die vorliegende Erfindung eine organische EL-Vorrichtung, welche
die Phenylpyridin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen, welche durch
die obige Formel (1) dargestellt werden, enthält, insbesondere eine organische
EL-Vorrichtung mit einer oder mehreren organischen dünnen Schichten,
welche einen Lumineszenzbereich aufweisen, welcher zwischen einer
ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode gebildet ist, wobei
mindestens eine Schicht der organischen dünnen Schichten eine oder mehrere
Verbindungen aufweist, die durch die obige Formel (1) dargestellt
werden.
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Die
WO 02/15645 A offenbart phosphoreszierende organometallische Verbindungen,
z.B. Phenylpyridin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen, z.B. (ppy)2Ir(acac), und eine organische Licht emittierende
Vorrichtung, die eine emissive Schicht enthält, welche solch einen Komplex
aufweist. Die Verbindungen enthalten jedoch keine Carbonylgruppe
an der Alpha-Position des Beta-Ketoenolat-Liganden. In Carano, Maurizio
et al: "Synthesis
of Heteroleptic Anthryl-Substituted beta-Ketoenolates of Rhodium (III) and Iridium
(III): Photophysical, Electrochemical, and EPR Study of the Fluorophore-Metal
Internacation" Inorganic
Chemistry, 41(13), 3396–3409
CODEN: INOCAJ, ISSN: 0020–1669,
2002, XP002325972, sind Iridium-Komplexe
beschrieben, welche jedoch keine Phenylpyridinliganden aufweisen.
Die ältere,
aber nicht vorveröffentlichte
EP-A-1 434 286 offenbart Phenylpyridin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen für eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
jedoch enthält
R2 keine Carbonylgruppe.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Gebiet der Displayvorrichtungen ist sehr wichtig für die Informations-
und Kommunikationsindustrie. In letzter Zeit wurde entsprechend
einer Beschleunigung in der Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologie
eine weiter fortgeschrittene Effizienz in diesem Gebiet verlangt.
Displays können
in lumineszierende und nicht lumineszierende Arten eingeteilt werden.
Der Lumineszenztyp eines Displays weist Kathodenstrahlröhren (CRT),
Elektrolumineszenzdisplays (ELD), lichtemittierende Dioden (LED),
Plasma Display Panels (PDP), etc auf. Der nicht lumineszierende
Displaytyp weist Flüssigkristalldisplays
(LCD) etc. auf.
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Diese
lumineszierenden und nicht lumineszierenden Displaytypen haben solche
Basiseigenschaften wie Betriebsspannung, Stromverbrauch, Helligkeit,
Kontrast, Ansprechgeschwindigkeit, Lebensdauer, etc. LCDs, welche
bis jetzt weit verbreitet waren, haben jedoch unter den obigen Basiseigenschaften
einige Probleme bei der Ansprechgeschwindigkeit, dem Kontrast und
der Sichtabhängigkeit.
Im Gegensatz dazu können LED
verwendende Displays die obigen LCD-Probleme lösen, und haben auch viele andere
Vorteile, wie z.B. eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit, keinen
Bedarf an Hintergrundlicht durch Selbstemission und eine ausgezeichnete
Helligkeit.
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Daher
wird angenommen, dass die LED verwendenden Displays die Displayvorrichtungen
der nächsten
Generation werden.
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LEDs
werden jedoch hauptsächlich
bei einer Kristallform von anorganischem Material verwendet und sind
so schwierig bei einer Elektrolumineszenzvorrichtung mit großen Abmessungen
anzuwenden. Außerdem ist
die Elektrolumineszenzvorrichtung, welche anorganisches Material
verwendet, sehr teuer und braucht mehr als 200 V Betriebsspannung.
Eastman Kodak berichtete 1987, dass die Gesellschaft eine Vorrichtung
aus einem Material mit einer π-konjugierten
Struktur, wie z.B. Aluminiumoxid-Chinin (alumina quinine) hergestellt hatte.
Das Studium einer Elektrolumineszenz-Vorrichtung, welche organisches
Material verwendet, wurde daraufhin aktiver.
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Die
Elektrolumineszenzvorrichtungen können in anorganische EL-Vorrichtungen
und in organische EL-Vorrichtungen eingeteilt werden, abhängig von
dem Material, welches verwendet wird, um die Emissionsschicht (Emitterschicht)
zu bilden.
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Die
organische EL-Vorrichtung des selbst emittierenden Vorrichtungstyps,
der eine fluoreszierende organische Verbindung elektrisch anregt,
ist der anorganischen EL-Vorrichtung
in der Helligkeit, der Betriebsspannung und der Ansprechgeschwindigkeit überlegen
und kann auch mehrfache Farben emittieren.
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Außerdem ist
die organische EL-Vorrichtung eine Lumineszenzvorrichtung zur Emission
bei Niederspannung und hat überlegene
Eigenschaften, wie z.B. verstärkte
Helligkeit, hohe Ansprechgeschwindigkeit, einen weiten Betrachtungswinkel,
eine Flächenlumineszenz,
schlanke Bauform und Mehrfarbenlumineszenz.
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Daher
wird erwartet, dass die organische EL-Vorrichtung aufgrund solch überlegener
Eigenschaften, die nicht bei anderen Displays gefunden werden können, bei
einem Vollfarben-Flachpanel-Display anwendbar ist.
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C.W.
Tang et al berichteten von der ersten praktischen Vorrichtungsausführung der
organischen EL-Vorrichtung in Applied Physics Letters, Band 51 (12),
Seiten 913-915 (1987). Sie entwickelten eine Struktur, die als organische
Schicht laminiert wurde mit einer dünnen Folie (einer Lochtransportschicht),
welche aus Diamin-Analogen erhalten wurde, und mit einer dünnen Folie
(einer Elektronentransportschicht), die aus Tris(8-Chinolinolat)aluminium
(Alq3, unten) erhalten wurde. Die laminierte Struktur kann die Elektronen-
und Loch-Injektionssperre von beiden Elektroden auf die organische
Schicht absenken und kann auch die Rekombinationswahrscheinlichkeit
von Elektron und Loch von der inneren organischen Schicht verbessern.
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Später entwickelte
C. Adachi et al eine organische EL-Vorrichtung mit einer organischen
Lumineszenzschicht mit einer dreifach laminierten Struktur aus Lochtransportschicht,
Emissionsschicht und Elektronentransportschicht [Japanese Journal
of Applied Physics, Band 27 (2), Seiten L269–L271 (1988)] und eine zweifach
laminierte Struktur aus Loch transportierbarer Emissionsschicht
und Elektronentransportschicht [Applied Physics Letter, Band 55
(15), Seiten 1489-1491 (1989)] und zeigte, dass die Optimierung
der Vorrichtungseigenschaften erreicht werden kann durch Konstruktion
einer Mehrschichtenstruktur, die für Materialien und Kombinationen
davon geeignet ist.
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Die
allgemeine organische EL weist eine erste Elektrode (Anode), eine
zweite Elektrode (Kathode) und organische Lumineszenzmedien auf.
Die organischen Lumineszenzmedien haben mindestens zwei separate
organische Lumineszenzschichten, d.h. eine Schicht zum Injizieren
und Transportieren von Elektronen, und die andere Schicht zum Injizieren
und Transportieren von Löchern
in die Vorrichtung. Außerdem
kann eine weitere Mehrfachschicht einer dünnen organischen Folie enthalten
sein. Die obigen Schichten zum Injizieren und Transportieren von
Elektronen und Löchern
können
je in eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht,
eine Lochinjektionsschicht und eine Lochtransportschicht aufgeteilt
sein. Außerdem
können
die organischen Lumineszenzmedien so hergestellt sein, dass sie
neben den obigen Schichten ferner eine Emissionsschicht aufweisen.
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Die
einfache Struktur der organischen EL-Vorrichtung weist eine erste
Elektrode/eine Elektronentransportschicht und eine Emissionsschicht)
eine zweite Elektrode auf. Die Struktur der organischen EL-Vorrichtung kann
auch in eine erste Elektrode/eine Lochinjektionsschicht/eine Lochtransportschicht/
eine Emissionsschicht/ eine Elektronentransportschicht/eine Elektroneninjektionsschicht/eine
zweite Elektrode getrennt sein.
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Das
Betriebsprinzip der organischen EL-Vorrichtung mit der obigen Struktur
ist wie folgt.
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Wenn
Spannung an die obige Anode und Kathode angelegt wird, wird das
von der Anode injizierte Loch über
die Lochtransportschicht zur Emissionsschicht übertragen. Inzwischen wird
das Elektron von der Kathode über
die Elektronentransportschicht in die Emissionsschicht injiziert.
Das Loch und das Elektron werden in der Emissionsschicht rekombiniert,
um ein Exciton zu bilden. Das Exciton wird vom Anregungszustand in
den Basiszustand versetzt, wodurch das fluoreszierende Molekül der Emissionsschicht
lumineszierend wird, um Bilder zu bilden.
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Gegenwärtig ist
das Material, das herkömmlicherweise
für die
Lochtransportschicht verwendet wird, Triphenylamin-Analoge. Außerdem werden
organische Metallkomplexverbindungen oder heterozyklische Verbindungen
für die
Elektronentransportschicht verwendet. Organische Verbindungen oder
organische Metallkomplexverbindungen werden nur für die Emissionsschicht
oder als Wirtsmaterial der Emissionsschicht verwendet. Wenn organische
Verbindungen oder organische Metallkomplexverbindungen als Wirtsmaterial
der Emissionsschicht verwendet werden, werden organische Lumineszenzmaterialien
oder ein Metallkomplextyp der organischen Lumineszenzmaterialien
als Dotierungsmaterial verwendet, wodurch die Farbe der Lumineszenz
gesteuert wird.
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Die
maximale Quanteneffizienz der Lumineszenzmaterialien, die in einer
organischen EL-Vorrichtung verwendet werden, beträgt ungefähr 5% nach
theoretischer Berechnung. Wenn so eine geringe Quanteneffizienz
verbessert werden kann, kann die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht werden.
Im Allgemeinen ist Fluoreszenz Licht, das emittiert wird, wenn das
Molekül
vom einfachen Erregungszustand in den Grundzustand gefallen ist.
Andererseits ist Phosphoreszenz Licht, das emittiert wird, wenn
das Molekül
vom Triplett-Erregungszustand in den Grundzustand gefallen ist.
Im Fall von Fluoreszenz beträgt
die maximale Effizienz, die vom Grundzustand des Moleküls emittiert
wird, ungefähr
25% und im Fall von Phosphoreszenz ungefähr 75%. Das heißt, Phosphoreszenz
hat eine höhere
Lumineszenzeffizienz als Fluoreszenz, wodurch es möglich ist, die
Lebensdauer der Vorrichtung zu verlängern. Insbesondere um das
Vollfarben-Display in die Praxis umzusetzen, war es dringend erforderlich,
ein Material zu entwickeln, das eine hochreine rote Lumineszenz
hat. Die vorliegende Studie betrifft organische Iridium-Metallkomplex-Verbindungen, welche
Phosphoreszenzmaterialien sind, wie rote Lumineszenzmaterialien
mit einer hohen Reinheit und Effizienz für die organische EL-Vorrichtung
(USP 6 310 360).
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Organische
Metallkomplex-Verbindungen, die die Emissionsschicht darstellen
sollen, haben eine unterschiedliche Lumineszenzfarbe gemäß der Molekularstruktur
des Liganden. In diesem Fall weist die Emissionsschicht nur organische
Iridium-Metallkomplex-Verbindungen
von Phosphoreszenzmaterialien auf oder enthält organische Iridium-Metallkomplex-Verbindungen
von Phosphoreszenzmaterialien als Dotierungsmaterial. Jedoch wurden
bisher noch keine Phosphoreszenzmaterialien mit geeigneter Lumineszenzeffizienz
entwickelt.
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Im
Hinblick auf das oben erwähnte,
haben die gegenwärtigen
Erfinder ausgedehnte Studien durchgeführt, um neuartige Phenylpyridin-
oder Phenylisochinolin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen
der Formel (1) zu entwickeln, welche eine praktische Lumineszenzeffizienz
aufweisen, und haben die vorliegende Erfindung fertig gestellt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, neuartige Phenylpyridin-
oder Phenylisochinolin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen für eine organische
EL-Vorrichtung zu
schaffen, welche durch die Formel (1) dargestellt werden.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine organische EL-Vorrichtung
zu schaffen, die eine oder mehrere organische dünne Schichten hat, die einen
Lumineszenzbereich aufweisen, der zwischen einer ersten Elektrode
und einer zweiten Elektrode gebildet ist, wobei mindestens eine
Schicht der organischen dünnen
Schichten eine oder mehrere der durch die Formel (1) dargestellten
Verbindungen aufweist.
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Um
diese Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, liefert die
vorliegende Erfindung substituierte Phenylpyridin- oder Phenylisochinolin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen, Lumineszenzmaterialien
für eine organische
EL-Vorrichtung, die durch die folgende Formel (1) dargestellt werden:
wobei R
1,
R
2, R
3, R
4, R
5, R
6,
R
7 und R
8 je unabhängig Wasserstoff,
eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Halogengruppe,
eine substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppe mit 5
bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder eine aromatische heterocyclische Gruppe aus 5 bis 18 Kohlenstoffatomen ist,
die ein oder mehrere Heteroatome enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus N, O und S;
wobei A
1 eine gerade
oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine
substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppe mit 5 bis
18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen,
eine Carbonylgruppe oder eine aromatische heterocyclische Gruppe
aus 5 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, die ein oder mehrere Heteroatome
enthält,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus N, O und S;
wobei A
2 -COA
4 und A
3 eine gerade
oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine
substituierte oder unsubstitutierte aromatische Gruppe mit 5 bis
18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen,
eine Carbonylgruppe oder eine aromatische heterocyclische Gruppe
aus 5 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, die ein oder mehrere Heteroatome
enthält,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus N, O und S; oder A
2 und
A
3 zusammen ein Cycloalkan mit 5 bis 18
Kohlenstoffatomen, ein Cycloalkanon mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen,
einen aromatischen cyclischen Ring mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder einen aromatischen heterocyclischen Ring mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
bilden, der ein oder mehrere Heteroatome enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus N, O und S;
wobei A
4 eine gerade
oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine
substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppe mit 5 bis
18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder eine aromatische heterocyclische Gruppe aus 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
ist, die ein oder mehr Heteroatome enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus N, O und S; wobei
eine
einfache Bindung oder eine Doppelbindung ist; und Py ein substituiertes
oder unsubstituiertes Pyridin oder Isochinolin ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Definitionen in der obigen Formel werden unten im Detail dargestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein bevorzugtes Beispiel der "Alkylgruppe" eine gerad- oder verzweigtkettige,
gesättigte
Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, zum
Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl,
Pentyl, Isopentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, etc., aber
bevorzugter kann Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl,
t-Butyl oder Pentyl verwendet werden.
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Ein
bevorzugtes Beispiel der "Alkoxygruppe" ist eine Gruppe,
die ein gerades oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 18, vorzugsweise
1 bis 10 Kohlenstoffatomen, enthält,
zum Beispiel Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy,
t-Butoxy, Pentoxy, Isopentoxy, Heptoxy, etc., aber bevorzugter kann
die Methoxy- oder Ethoxy-Gruppe verwendet werden.
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Die "Halogengruppe" ist ein Gattungsname
für Fluor,
Chlor, Brom und Jod.
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Ein
bevorzugtes Beispiel der "aromatischen
Gruppe" ist eine
aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen,
zum Beispiel Phenyl, Naphthyl, etc.
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Ein
bevorzugtes Beispiel der "Cycloalkyl-Gruppe" ist eine cyclische
Kohlenwasserstoffgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel
Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, etc., aber bevorzugter kann
eine Cyclopentyl-, Cyclohexyl-Gruppe verwendet werden.
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Ein
bevorzugtes Beispiel des "Cycloalkanons" ist eine cyclische
Kohlenwasserstoffgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen und -CO,
zum Beispiel Cyclopentanon, Cyclohexanon, Cycloheptanon, Cyclooctanon,
etc., aber bevorzugter Cyclopentanon, Cyclohexanon, etc.
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Ein
bevorzugtes Beispiel der "aromatischen
heterocyclischen Gruppe" ist
eine mono– und
polyheteroaromatische Gruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, zum
Beispiel Pyridinyl, Pyrazinyl, Pyimidinyl, Pyridazinyl, etc.
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Die
obige Alkyl-, Alkoxy-, Cycloalkyl-, Cycloalkanon-, aromatische oder
aromatische heterocyclische Gruppe kann substituiert sein und bevorzugte
Beispiele der "Substituenten" sind ein Wasserstoffatom,
eine Halogengruppe, Cyanogruppe, Aminogruppe, Nitrogruppe, Carboxygruppe,
Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe, sec-Butylgruppe,
tert-Butylgruppe, Pentylgruppe, Hexylgruppe, etc., sind aber nicht darauf
beschränkt.
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Bei
einer bevorzugten ersten Gruppe von Verbindungen, die aus solchen
Verbindungen der Formel (1) bestehen, sind A1,
A3, A4 je unabhängig gerade
oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und
A2 ist -COA4.
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Bei
einer bevorzugten zweiten Gruppe von Verbindungen, die aus solchen
Verbindungen der Formel (1) bestehen, ist A1 eine
gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen;
und A2 und A3 bilden
zusammen ein Cycloalkan mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen oder ein
Cycloalkanon mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen.
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Die
repräsentativen
Beispiele der Formel (1) werden unten beschrieben. Die vorliegende
Erfindung soll jedoch nicht auf diese repräsentativen Beispiele beschränkt sein.
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Zusätzlich liefert
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung
der Formel (1), welches aufweist
- 1) die Verbindung
von Formel (2) mit IrCl3·xH2O
oder Na3IrCl6·xH2O (wobei x eine Zahl von 1 bis 3 ist) zur Reaktion
bringen, um eine Vorstufe der Verbindung von Formel (1) zu schaffen;
- 2) die in Schritt 1) erhaltene Vorstufe mit einer Verbindung
der Formel (3) zur Reaktion bringen, um die Verbindung von Formel
(1) zu schaffen:
wobei Py, A1,
A2 und A3 je unabhängig, wie
in Anspruch 1 definiert, sind;
und R9,
R10, R11, R12 und R13 je unabhängig Wasserstoff,
eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Halogengruppe,
eine substituierte oder unsubstituierte aromatische Gruppe mit 5
bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder eine aromatische heterocyclische Gruppe aus 5 bis 18 Kohlenstoffatomen,
die ein oder mehrere Heteroatome enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus N, O und S, sind.
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In
Schritt "1)" des obigen Herstellungsverfahrens
kann die Reaktionstemperatur 0°C
bis 140°C
betragen, vorzugsweise 100°C
bis 135°C,
und die Reaktionszeit kann 1 Stunde bis 240 Stunden betragen, vorzugsweise
10 Stunden bis 48 Stunden. Außerdem
kann ein herkömmliches
organisches Lösungsmittel
für die
chemische Reaktion als Reaktionslösungsmittel verwendet werden,
aber vorzugsweise können
Alkohol-Derivate und noch bevorzugter 2-Ethoxyethanol verwendet
werden.
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Ferner
kann der Gehalt der Iridium-Komplexverbindung zur Verbindung der
Formel (2) ein molares Verhältnis
von 0,0001 bis 10 sein, vorzugsweise 0,1 bis 1.
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In
Schritt "2)" des obigen Herstellungsverfahrens
kann die Reaktionstemperatur 0°C
bis 140°C
betragen, vorzugsweise 100°C
bis 135°C,
und die Reaktionszeit kann 0,01 Stunden bis 240 Stunden betragen,
vorzugsweise 0,1 Stunden bis 10 Stunden. Zusätzlich kann ein herkömmliches
organisches Lösungsmittel
für die chemische
Reaktion als das Reaktionslösungsmittel
verwendet werden, aber vorzugsweise können Alkoholderivate und noch
bevorzugter 2-Ethoxyethanol verwendet werden.
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Ferner
kann der Gehalt der Verbindung von Formel (3) zur Vorstufe, die
in Schritt "1) erhalten
wird, ein molares Verhältnis
von 0,01 bis 100 haben, vorzugsweise 0,1 bis 5. Die für die Reaktion
verwendeten Grundmaterialien können
Metalloxid, Metallhydroxid, Metallcarbonat sein, aber vorzugsweise
können
Metallcarbonat und noch bevorzugter K2CO3 verwendet werden.
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Die
Beispiele des Herstellungsverfahrens der Verbindung von Formel (1)
sind unten beschrieben und die anderen Verbindungen, die zu der
Verbindung von Formel (1) gehören,
können
durch dazu ähnliche
Verfahren hergestellt werden.
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Außerdem liefert
die vorliegende Erfindung eine organische EL-Vorrichtung, die die
Verbindung von Formel (1) aufweist. Insbesondere kann die organische
EL-Vorrichtung eine
oder mehrere organische dünne Schichten
aufweisen, die zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten
Elektrode gebildet sind, wobei mindestens eine Schicht der organischen
dünnen
Schichten ein oder mehrere rote Farbe emittierende Materialien gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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Die
Verbindung der Formel (1) kann allein verwendet werden, in einer
Art von Kombination, oder als Wirtsmaterial, das mit anderen Materialien
dotiert ist, für
irgendeine der organischen dünnen
Schichten, oder kann als Dotierungsmaterial für das andere Lochtransportmaterial,
Emissionmaterial oder Elektronentransportmaterial verwendet werden.
Die Verbindung der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise als
Dotierungsmaterial oder Wirtsmaterial für die Emissionsschicht verwendet
werden.
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Eine
Vielzahl von Ausführungsformen
der organischen EL-Vorrichtung, die die Lumineszenzmaterialien der
vorliegenden Erfindung verwendet, kann erzielt werden. Grundsätzlich wird
die Emissionsschicht, wenn erforderlich, in das Paar von Elektroden
(Anode und Kathode) eingeführt.
Dann kann, wenn erforderlich, eine Lochinjektionsschicht und/oder
eine Lochtransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht
und/oder eine Elektronentransportschicht eingeführt werden. Die Strukturbeispiele
der Vorrichtung sind insbesondere: (1) Anode/Emissionsschicht) Kathode;
(2) Anode/Lochtransportschicht/Emissionsschicht/– Kathode; (3) Anode/Lochtransportschicht/Elektronentransportschicht/Kathode;
(4) Anode/Lochinjektionsschicht) Lochtransportschicht/Emissionsschicht/Kathode;
(5) Anode/Lochinjektionsschicht/Lochtransportschicht/Emissionsschicht/Elektronentransportschicht/Kathode;
(6) Anode/Lochinjektionsschicht/Lochtransportschicht/Emissionsschicht/Elektronentransportschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode;
und (7) Anode/Lochinjektionsschicht/Emissionsschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode;
und (8) Anode/Lochtransportschicht/Emissionsschicht/Lochblockierunysschicht/Elektronentransportschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode,
etc. Falls erforderlich, wird die Vorrichtung mit den obigen Strukturen
durch ein Substrat getragen. Es besteht keine besondere Beschränkung für das Substrat
und herkömmliche
Substrate, die bei der organischen EL-Vorrichtung verwendbar sind,
sind Glas, transparenter Kunststoff, Quarz, etc.
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Jede
Schicht, die die organische EL-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
bildet, kann durch Laminieren von Materialien gebildet werden, die
jede Schicht unter solchen herkömmlichen
Verfahren, wie z.B. Abscheidungsverfahren, Spinbeschichtungsverfahren
oder Gussverfahren aufweisen, um die Schichten zu laminieren.
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Es
besteht keine besondere Begrenzung bei der Dicke einer Schicht,
wie z.B. der Emissionsschicht, die durch diese Verfahren gebildet
wird, und es kann eine geeignete Auswahl getroffen werden, abhängig von den
Vorrichtungsbedingungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der detaillierten Beschreibung in
Verbindung mit den folgenden Zeichnungen klarer zu verstehen.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht der herkömmlichen organischen EL-Vorrichtung.
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2 ist
ein Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtung unter Verwendung
von IR-1 der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtung unter Verwendung
von IR-2 der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtung unter Verwendung
von IR-3 der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtung unter Verwendung
von IR-4 der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtung unter Verwendung
von IR-5 der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
Phenylpyridin- oder Phenylisochinolin-Iridium-Metallkomplex-Verbindungen
der Formel (1) der vorliegenden Erfindung und die organische EL-Vorrichtung,
welche mit den Verbindungen angewendet wird, werden durch die Synthesebeispiele
und die Ausführungsbeispiele
unten erläutert.
Zusätzliche
Vorteile, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in
der folgenden Beschreibung dargelegt, und werden auch denjenigen,
die die vorliegende Erfindung praktizieren, offensichtlich. Die
Ziele und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der
schriftlichen Beschreibung, welche die Ansprüche einschließt, erläutert.
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Synthesebeispiele
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Synthesebeispiel 1
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1) Synthese der Vorstufe
der Iridium-Komplexverbindung Ir-1
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3,0
g 1-Chloro-isochinolin (18 mmmol), 2,7 g Phenylboronsäure (21
mmol), 1,6 g Tetrakis-Triphenylphosphinpalladium (0,8 mmol%) und
2,9 g Kaliumcarbonat (21 mmol) wurden in ein 100 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 50 ml Ethylenglykoldimethylether als destilliertes Lösungsmittel
wurde unter einem Stickstoffstrom dazugegeben, und dann wurde die
Reaktion bei 90°C
12 Stunden lang im Rückfluss
durchgeführt. Die
Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, durch Chloroform und destilliertes
Wasser extrahiert und dann durch eine Siliciumoxidgel-Säulenchromatographie
(Chloroform : Hexan = 1 : 3) getrennt, um 3,32 g 1-Phenylisochinolin
(Ausbeute 90%) zu erhalten.
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900
mg 1-Phenylisochinolin (4,4 mmol) und 947,8 mg Na3IRCl6·3H2O (2,0 mmol) wurden in ein 100 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 30 ml 2-Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter einem Stickstoffstrom
hinzugefügt,
und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
12 Stunden lang durchgeführt.
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Die
Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und 15 ml destilliertes
Wasser wurden dazu gegeben und der erhaltene Niederschlag wurde
durch einen Glasfilter der Größe G4 filtriert
und mit 15 ml Methanol und 15 ml Ethylether gewaschen und getrocknet,
um eine Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung zu erhalten.
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2) Synthese der Iridium-Komplexverbindung
Ir-1
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900,0
mg der Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung (0,7 mmol), hergestellt
im obigen Schritt 1), 218 mg 2-Acetyl-l,3-cyclohexandion (1,4 mmol)
und 100 mg K2CO3 wurden
in ein 50 ml-Reaktionsgefäß gegeben und
30 ml 2-Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter einem
Stickstoffstrom hinzugefügt,
und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
durchgeführt.
Die Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und der erhaltene Niederschlag
wurde durch einen Glasfilter der Größe G4 filtriert, mit 15ml Methanol gewaschen
und aufgefangen. Die oben synthetisierten Materialien wurden weiter
gereinigt und mit einer Vakuumsublimationsvorrichtung zur Verwendung
für eine
organische EL-Vorrichtung sublimiert, und dann wurde die molekulare
Struktur des dadurch erhaltene Materials durch NMR und Massenspektroskopie
analysiert. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass die IR-1-Verbindung
synthetisiert wurde.
1H NMR(CDCl3)): δ 9,06-6,36
(m, aromatisch 20H), 2,34 (s, 2CH2-CO, 4H),
1,55 (s, CH3-C0, CH2 CH2 CH2 5H)
Masse:
berechnet: 756, gefunden: 756.
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Synthesebeispiel 2
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1) Synthese der Vorstufe
der Iridium-Komplexverbindung Ir-3
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420,6
mg 2,4-Difluorophenylpyridin (2,2 mmmol) und 947,8 mg Na3IrCl6·3H2O (2,0 mmol) wurden in ein 100 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 30 ml Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter einem
Stickstoffstrom hinzugegeben, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur
6 Stunden gemischt und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
12 Stunden lang durchgeführt.
Die Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und dann wurden 15 ml
destilliertes Wasser hinzugegeben. Der erhaltene Niederschlag wurde
durch einen Glasfilter Größe G4 filtriert,
mit 15 ml Methanol und 15 ml Ethylether gewaschen und getrocknet,
um eine Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung zu erhalten.
-
2) Synthese der Iridium-Komplexverbindung
Ir-3
-
900,0
mg der Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung (0,7 mmol), die im
obigen Schritt 1) hergestellt wurde, 198 mg Triacetylmethan (1,4
mmol) und 100 mg K2CO3 wurden
in ein 50 ml-Reaktionsgefäß gegeben und
30 ml 2-Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter einem
Stickstoffstrom hinzugefügt,
und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
ausgeführt.
Die Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und der erhaltene Niederschlag
wurde durch einen Glasfilter Größe G4 filtriert,
mit 15 ml Methanol gewaschen und aufgefangen. Die oben synthetisierten
Materialien wurden weiter gereinigt und mit einer Vakuumsublimationsvorrichtung
zur Verwendung für
eine organische EL-Vorrichtung sublimiert und dann wurde die molekulare
Struktur des dadurch erhaltenen Materials durch NMR und Massenspektroskopie
analysiert. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass die Ir-3-Verbindung
synthetisiert wurde.
1H NMR(CDCl3)): 8,44-5,63 (m, aromatisch 12H, 1,75 (s,
CH3-CO, 9H)
Masse: berechnet 714, gefunden:
714
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Synthesebeispiel 3
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1) Synthese der Vorstufe
der Iridium-Komplexverbindung Ir-5
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3,0
g 1-Chloro-isochinolin (18 mmmol), 2,7 g Phenylboronsäure (21
mmol), 1,6 g Tetrakis-Triphenylphosphinpalladium (0,8 mmol%) und
2,9 g Kaliumcarbonat (21 mmol) wurden in ein 100 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 50 ml Ethylenglykoldimethylether als destilliertes Lösungsmittel
wurde unter einem Stickstoffstrom dazugegeben, und dann wurde die
Reaktion bei 90°C
12 Stunden lang im Rückfluss
durchgeführt. Die
Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, durch Chloroform und destilliertes
Wasser extrahiert und dann durch eine Siliciumoxidgel-Säulenchromatographie
(Chloroform : Hexan = 1 : 3) getrennt, um 3,32 g 1-Phenylisochinolin
(Ausbeute 90%) zu erhalten.
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900
mg 1-Phenylisochinolin (4,4 mmol) und 947,8 mg Na3IrCl6·3H2O (2,0 mmol) wurden in ein 100 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 30 ml 2-Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter Stickstoffstrom
hinzugefügt
und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
12 Stunden lang durchgeführt.
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Die
Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und 15 ml destilliertes
Wasser wurden dazu gegeben und der erhaltene Niederschlag wurde
durch einen Glasfilter der Größe G4 filtriert
und mit 15 ml Methanol und 15 ml Ethylether gewaschen und getrocknet,
um eine Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung zu erhalten.
-
2) Synthese der Iridium-Komplexverbindung
Ir-5
-
900,0
mg der Vorstufe der Iridium-Komplexverbindung (0,7 mmol), hergestellt
im obigen Schritt 1), 198 mg Triacetylmethan (1,4 mmol) und 100
mg K2CO3 wurden
in ein 50 ml-Reaktionsgefäß gegeben
und 30 ml 2-Ethoxyethanol als destilliertes Lösungsmittel wurde unter einem
Stickstoffstrom hinzugefügt,
und dann wurde die Reaktion im Rückfluss
bei 110°C
durchgeführt.
Die Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und der erhaltene Niederschlag
wurde durch einen Glasfilter der Größe G4 filtriert, mit 15 ml
Methanol gewaschen und aufgefangen. Die oben synthetisierten Materialien
wurden weiter gereinigt und mit einer Vakuumsublimationsvorrichtung
zur Verwendung für
eine organische EL-Vorrichtung sublimiert, und dann wurde die molekulare
Struktur des dadurch erhaltenen Materials durch NMR und Massenspektroskopie
analysiert. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass die IR-S-Verbindung
synthetisiert wurde.
1H NMR(CDCl3)):
9,06-6,36 (m, aromatisch 20H), 1,75 (s, CH3-CO,
9H)
Masse: berechnet: 742, gefunden: 742.
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Beispiel 1
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Die
erste Elektrode ITO wurde mit der Dicke von 100 nm auf transparentem
Glas gebildet, und dann wurde eine Lochtransportschicht mit der
Dicke von 50 nm durch Abscheiden von N,N'-Dinaphthyl-N,N'-phenyl(1,1'-biphenyl)-4,4'-Diamin (NPD) im Vakuum auf dem obigen
ITO-abgeschiedenen Glas gebildet. Dann wird eine Emissionsschicht
mit der Dicke von 30 nm auf der Lochtransportsschicht durch Abscheiden
von 4,4-Bis(carbazol-9-yl)-biphenyl (CBP, Wirtsmaterial) gebildet,
welches mit 10% IR-1 (Dotierungsmittel) dotiert wurde. Eine Lochblockierungsschicht
[2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP; 5nm)], eine
Elektronentransportschicht (Alq3; 30nm), eine Elektroneninjektionsschicht
(Li2O; 0,3 nm), und eine Kathode (Mg/Ag;
100 nm) wurden im Vakuum der Reihe nach darauf abgeschieden, um
die organische EL-Vorrichtung zu
vervollständigen.
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Gleichspannung
mit einer Vorwärtsvorspannung
wurde an die oben hergestellte organische EL-Vorrichtung angelegt
und deren Lumineszenzeigenschaft wurde ausgewertet. Die Lumineszenzfarbe
war gemäß 2 rot.
Als Ergebnis der Spektroskopie wurde ein Spektrum mit einem Lumineszenzpeak
von ungefähr
612 nm erhalten. Außerdem
wurde als ein Ergebnis des Spannungs-Helligkeitstests 3400 cd/m2 Helligkeit bei 8V erhalten, bei welcher
die Effizienz 1,35 lm/W betrug.
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Beispiel 2
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Für das vorliegende
Beispiel wurde die organische EL-Vorrichtung unter den gleichen
Bedingungen hergestellt wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass
Ir-3 als Dotierungsmittel und CBP als Wirtsmaterial einer rote Farbe
emittierenden Schicht verwendet wurde, welche mit 10% Ir-3 dotiert
war.
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Gleichspannung
mit einer Vorwärtsvorspannung
wurde an die durch Beispiel 2 hergestellte organische EL-Vorrichtung
angelegt und deren Lumineszenzeigenschaft wurde ausgewertet. Die
Lumineszenzfarbe war gemäß 4 rot.
Als Ergebnis der Spektroskopie wurde ein Spektrum mit einem Lumineszenzpeak
von ungefähr
600 nm erhalten. Außerdem
wurde als ein Ergebnis des Spannungs-Helligkeitstests 3500 cd/m2 Helligkeit bei 8V erhalten, bei welcher
die Effizienz 1,44 lm/W betrug.
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Beispiel 3
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Für das vorliegende
Beispiel wurde die organische EL-Vorrichtung unter den gleichen
Bedingungen hergestellt wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass
Ir-5 als Dotierungsmittel und CBP als Wirtsmaterial einer rote Farbe
emittierenden Schicht verwendet wurde, welche mit 10% Ir-5 dotiert
war.
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Gleichspannung
mit einer Vorwärtsvorspannung
wurde an die organische EL-Vorrichtung
angelegt, die durch Beispiel 3 hergestellt wurde, und deren Lumineszenzeigenschaft
wurde ausgewertet. Die Lumineszenzfarbe war gemäß 6 rot. Als
Ergebnis der Spektroskopie wurde ein Spektrum mit einem Lumineszenzpeak
von ungefähr
620 nm erhalten. Außerdem
wurde als ein Ergebnis des Spannungs-Helligkeitstests 3360 cd/m2 Helligkeit bei 8V erhalten, bei welcher
die Effizienz 1,25 lm/W betrug.
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Beispiele 4 und 5
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Die
organischen EL-Vorrichtungen wurden unter den gleichen Bedingungen
hergestellt wie bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Ir-2 oder
4 als Dotierungsmittel und CBP als Wirtsmaterial einer rote Farbe emittierenden
Schicht, welche mit 10% Ir-2 oder Ir-4 dotiert war, verwendet wurden.
Das Lumineszenzspektrum der organischen EL-Vorrichtungen, welche
Ir-2 oder Ir-4 der vorliegenden Erfindung verwenden, ist in 3 und 5 dargestellt.
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Wie
bei den obigen Ergebnissen dargestellt, zeigen die organischen EL-Vorrichtungen, welche
mit neuartigen rote Farbe emittierenden Materialien der vorliegenden
Erfindung angewendet wurden, eine weiter fortgeschrittene Lumineszenzeffizienz
und einen höheren
Wert der Farbkoordinaten als die organische EL-Vorrichtung, welche
mit herkömmlichen
rote Farbe emittierenden Materialien angewendet wird. Folglich kann
die organische EL-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine geeignete Lumineszenzeffizienz erzielen, und eine verbesserte
Betriebslebensdauer und Stabilität.
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Es
wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Deshalb
ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen
und Variationen dieser Erfindung abdeckt, die in den Umfang der
beigefügten Ansprüche fallen,
und ihre Äquivalente.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
organischen EL-Vorrichtungen, die mit neuartigen Phenylpyridin-
oder Phenylisochinolin-Iridium-Metallkomplexverbindungen gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet werden, können
eine geeignete Lumineszenzeffizienz erreichen, eine verbesserte
Betriebslebensdauer und eine hochreine rote Chromatizität.
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Die
Ansprüche
beziehen sich auf Beispiele bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft jedoch auch die Verwendung jedes einzelnen
Merkmals und Unterkombinationen von Merkmalen, welche in den Ansprüchen, der
Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbart sind.