JP2006117660A - 有機金属化合物およびこれを用いたディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ディスプレイ装置に用いられたときの電解発光効率が良好な有機金属化合物、及びこれを用いた有機エレクトロルミネセントディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 下記一般式で例示される有機金属化合物及びこれを用いた有機エレクトロルミネセントディスプレイ装置。
Figure 2006117660

【選択図】なし

Description

本発明は、有機金属化合物に関し、より詳細には、有機エレクトロルミネセントディスプレイ装置の電界発光材料となる有機金属化合物に関する。
近年、携帯電話機、PDAおよびノートブック型コンピュータなどといった電子製品が発展し、広く使用されるようになってきたことに伴い、電力消費がより低く、占有スペースがより小さいフラットディスプレイ素子への需要が高まっている。
有機エレクトロルミネセントデバイス(Organic electroluminescent device)は、自発光、高輝度、広視野角、高速応答であると共に製造がシンプルであるといった長所を備えているため、そうしたフラットディスプレイに使用されるようになってきている。有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機発光ダイオード(Organic light-emitting diode;以下OLEDと略す)とも呼ばれており、通常、1対の電極間に発光層を挟んで構成されている。
これら電極に電界が印加されると、陰極から電子が、陽極からはホールが発光層に注入され、電子とホールが発光層中で再結合することにより励起子が生成される。そして、電子とホールの再結合によって発光することになる。
ホールと電子の再結合により生成された励起子は、ホールと電子のスピン状態に応じて3重項または1重項状態を示し得る。1重項励起子からの発光は蛍光、3重項励起子からの発光は燐光となり、燐光の発光効率は蛍光の3倍である。したがって、OLEDの発光効率を向上させるためには、高効率の燐光材料を開発することが非常に重要となる。
これに関し、非特許文献1に、特定の有機金属錯体が強力な燐光を有することが報告されている。さらに、非特許文献2には、こうした錯体を用いて製造される、緑色から赤色の波長領域で発光する高効率のOLEDが報告されている。
また、特許文献1には、フェニルキノリナト(phenylquinolinato)配位子を含んだ燐光を発する有機金属錯体が開示されており、特許文献2ないし5にはその他の発光有機金属錯体がそれぞれ開示されている。そして、特許文献6には、下記の一般式で示される構造を有する発光層材料としての化合物が開示されている。
Figure 2006117660
式中、KはIrまたはPt、R”はアルキル基、Yはアセチルアセトナート、ピコリネート、またはジピバロイルメタナート(dipivaloylmetanate)、iおよびjはそれぞれ0から6の整数である。
赤または青色を高効率で発光する有機金属錯体についてはすでに開発が進んでいるが、緑色を発光する有機金属錯体については依然改善の余地がある。
ラマンスキー(Lamansky)ら:インオーガニック・ケミストリー(Inorganic Chemistry)、2001年、40巻,1704頁 ラマンスキー(Lamansky)ら:ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ(Journal of the American Chemical Society)、2001年、123巻,4304頁
米国特許出願公開第2003/0072964号明細書 米国特許出願公開第2002/0024293号明細書 米国特許出願公開第2002/0182441号明細書 米国特許出願公開第2003/0116788号明細書 米国特許出願公開第2004/0102632号明細書 米国特許第6465115号明細書
本発明の目的は、発光効率の高い有機金属化合物およびこれを用いた有機エレクトロルミネセントディスプレイ装置を提供することにある。
すなわち、本発明は、下記一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物を提供する。
Figure 2006117660
Figure 2006117660
式中、Mは遷移金属である。Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基である。
はそれぞれ独立に、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成する。
はそれぞれ独立に、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり、Xはハロゲンである。
はそれぞれ独立に、H、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基である。
前記MはIr、Pt、Os、Re、RuまたはRhであることが好ましい。
前記有機金属化合物は、下式で示されるいずれかの化合物であることが好ましい。
Figure 2006117660
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式中、Rはそれぞれ独立に、メチル、イソブチルまたはメトキシであり、かつ、前記有機金属化合物の炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基またはハロゲンで置換されている。
また、本発明は、前記一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物を有した発光層を含むディスプレイ装置をも提供する。
また、前記有機金属化合物は緑色燐光ドーパント材料として用いられることが好ましい。
また、本発明は、基板、前記基板上に形成された陽極、前記陽極上に形成された有機エレクトロルミネセント層、および前記有機エレクトロルミネセント層上に形成された陰極からなり、前記有機エレクトロルミネセント層が、下記一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物を含むディスプレイ装置をも提供する。
Figure 2006117660
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式中、Mは遷移金属である。Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基である。
はそれぞれ独立に、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成する。
はそれぞれ独立に、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり、Xはハロゲンである。
はそれぞれ独立に、H、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基である。
前記MはIr、Pt、Os、Re、RuまたはRhであることが好ましい。
前記有機金属化合物は下式で示されるいずれかの化合物であることが好ましい。
Figure 2006117660
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式中、Rはそれぞれ独立に、メチル、イソブチルまたはメトキシであり、かつ、前記有機金属化合物の炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基またはハロゲンで置換されている。
前記有機エレクトロルミネセント層は、前記一般式(I)または(II)で示される前記有機金属化合物を有した発光層を含むことが好ましい。
前記有機エレクトロルミネセント層は、緑色燐光ドーパント材料として前記一般式(I)または(II)で示される前記有機金属化合物を有した発光層を含むことが好ましい。
本発明に係る有機金属化合物を有機エレクトロルミネセントデバイスであるディスプレイ装置のホスト材料として用いることで、高い発光効率を得ることができる。
さらに、本発明に係る有機金属化合物は、有機エレクトロルミネセントデバイスあるディスプレイ装置の緑色燐光ドーパント材料にもなり得る。
本発明は、下記の一般式(I)または(II)で示される構造を持った有機金属化合物を提供するものである。
Figure 2006117660
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式中、Mは遷移金属であり得る。また、Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり得る。
はいずれも同じもしくはそれぞれ異なるものであって、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成していてもよい。
はいずれも同じまたはそれぞれ異なるものであって、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり得、Xはハロゲンである。
はいずれも同じまたはそれぞれ異なるものであってH、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基であり得る。
さらに、本発明は、陽極、陰極、およびこれらの間の有機エレクトロルミネセント層を含み、該有機エレクトロルミネセント層に、一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物が含まれてなる、有機エレクトロルミネセントデバイスであるディスプレイ装置も提供する。
以下に、添付の図面を参照としながら、本発明をより詳細に説明する。本発明は、イミダゾール配位子およびテトラキス(1−ピラゾリル)ボレート配位子またはビスピラゾリル配位子を含む、下記一般式(I)または(II)で示される構造を有した有機金属化合物を提供する。
Figure 2006117660
Figure 2006117660
式中、Mは遷移金属であり得る。また、Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり得る。
はいずれも同じまたはそれぞれ異なるものであって、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成していてもよい。
はいずれも同じまたはそれぞれ異なるものであって、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり得、Xはハロゲンである。
はいずれも同じまたはそれぞれ異なるものであって、H、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基であり得る。
上記の一般式(I)または(II)で示される構造を有した有機金属化合物として、次のような例を挙げることができる。
Figure 2006117660
Figure 2006117660
Figure 2006117660
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式中、Rはそれぞれ独立に、メチル、イソブチルまたはメトキシである。上述の有機金属化合物の炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子は、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基またはハロゲンで置換されていてもよい。
以下の実施例は、その範囲を限定することなく本発明をより完全に説明するためのものであり、当業者であれば数々の調整や変更は自明であろう。
実施例1
有機金属化合物(1):イリジウム(III)ビス[1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾール](テトラキス(1−ピラゾリル)ボレート)の合成
合成スキームは次のとおりである。
Figure 2006117660
N−フェニル−1,2−フェニレンジアミン40ml(7.36g、40mmol)40mlを250ml丸底フラスコに入れてから、トリエチルアミン10mlを加え、その混合物を0℃に冷却した。
これとは別に、塩化ベンゾイル(5.6g、40mmol)をジクロロメタン40ml中に溶解してから、先の250ml丸底フラスコ中にゆっくり加え、窒素雰囲気下で6時間反応させた。反応が完了した後、エーテルを添加して沈殿を析出した。
その固体生成物をろ過により収集してから、エーテルで数回洗浄し、次いで減圧下で加熱して1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾールを得た(収率=7.56g、70%)。
この1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾール(6.75g、25mmol)を塩化イリジウム(III)三水和物(4.2g、12mmol)と混合させ、さらにエトキシエタノール60mlと水20mlとの混合溶液を加えた。その混合物を窒素雰囲気下で12時間加熱還流させた後、冷却して黄色の沈殿物を得た。
その沈殿物を純水とヘキサンで数回洗浄し、イリジウムジクロロ架橋ダイマー(iridium dichloro-bridged dimer)(7.35g、4.8mmol)を得た。
次いで、このイリジウムジクロロ架橋ダイマー(7.35g、4.8mmol)およびテトラキス(1−ピラゾリル)ホウ酸ナトリウム(sodium tetrakis(1-pyrazolyl) borate)(3.02g、 10mmol)をエトキシエタノール60ml中に加えた。その混合物を窒素雰囲気下で12時間加熱還流させた後、室温まで冷却して、ろ過することにより固体を収集した。
続いて、純水で数回洗浄してから、さらにエタノール、ヘキサンの順で数回リンスして、有機金属化合物1としてのイリジウム(III)ビス[(1,2−ビフェニル)−1H−ベンゾイミダゾール](テトラキス(1−ピラゾリル)ボレート)(5.04g、5mmol)を得た。そして、最終生成物を真空昇華により精製した。
実施例2
有機金属化合物(2):イリジウム(III)ビス[2−(2,4−ジフロロ−フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール](テトラキス(1−ピラゾリル)ボレート)の合成
Figure 2006117660
N−フェニル−1,2−フェニレンジアミン(1.84g、10mmol)およびジクロロメタン40mlを250ml丸底フラスコに入れてから、トリエチルアミン3mlを加え、その混合物を0℃に冷却した。
これとは別に、2,4−ジフロロ−ベンゾイルクロリド(1.94g、11mmol)をジクロロメタン40ml中に溶解してから、先の250ml丸底フラスコ中にゆっくり加え、窒素雰囲気下で6時間反応させた。反応が完了した後、エーテルを添加して沈殿を析出した。
その固体生成物をろ過により収集してから、エーテルで数回洗浄し、続いて、減圧下で加熱して2−(2,4−ジフロロ−フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾールを得た(収率=1.83g、60%)。
この2−(2,4−ジフロロ−フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(1.83g、6mmol)を塩化イリジウム(III)三水和物(1.1g、3mmol)と混合させ、さらにエトキシエタノール30mlと水10mlとの混合溶液を加えた。その混合物を窒素雰囲気下で12時間加熱還流させた後、冷却して黄色の沈殿物を得た。
その沈殿物を純水とヘキサンで数回洗浄し、イリジウムジクロロ架橋ダイマー(2.01g、1.2mmol)を得た。
次いで、このイリジウムジクロロ架橋ダイマー(2.01g、1.2mmol)およびテトラキス(1−ピラゾリル)ホウ酸ナトリウム(0.91g、3mmol)をエトキシエタノール30ml中に加えた。その混合物を窒素雰囲気下で12時間加熱還流させた後、室温まで冷却して、ろ過することにより固体を収集した。
続いて、純水で数回洗浄してから、さらにエタノール、ヘキサンの順で数回リンスして、有機金属化合物2としてのイリジウム(III)ビス[2−(2,4−ジフロロ−フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール](テトラキス(1−ピラゾリル)ボレート)(1.08g、1mmol)を得た。そして、最終生成物を真空昇華により精製した。
実施例3
有機金属化合物(3):イリジウム(III)ビス[1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾール](ビス(1−ピラゾリル)ボレート)の合成
Figure 2006117660
テトラキス(1−ピラゾリル)ホウ酸ナトリウムを、炭酸ナトリウム(10mmol)およびピラゾール(10mmol)に替えたこと以外は、実施例1と同じ手順で行った。そして、精製後、有機金属化合物(3)を得た。
実施例4
有機金属化合物(4):イリジウム(III)ビス[2−(2,4−ジフロロ−フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール](ビス(1−ピラゾリル)ボレート)の合成
Figure 2006117660
テトラキス(1−ピラゾリル)ホウ酸ナトリウムを、炭酸ナトリウム(3mmol)およびピラゾール(3mmol)に替えたこと以外は、実施例2と同じ手順で行った。そして、精製後、有機金属化合物(4)を得た。
図1に示すのは、有機金属化合物(1)および(2)のフォトルミネセンススペクトルである。有機金属化合物(1)は、イミダゾール環およびIrに結合するベンゼン環上に置換基がなく、測定された最大発光波長は515nmであった。
一方、有機金属化合物(2)のように、ベンゼン環におけるイミダゾール環とのパラおよびオルト位に置換基であるF(電子求引基)が導入されている場合は、506nmへのブルーシフトが観測された。
一般式(I)および(II)で表わされる本発明の有機金属化合物は、フォトルミネセンスおよびエレクトロルミネセンス特性を示す。そして、該有機金属化合物をホスト材料として用いた有機エレクトロルミネセントデバイスであるディスプレイ装置は、バイアス電圧がかけられると、高発光効率で発光する。
さらに、一般式(I)および(II)で表わされる本発明の有機金属化合物は、有機エレクトロルミネセントデバイスであるディスプレイ装置の緑色燐光ドーパント材料ともなり得る。
以上、本発明を実施例のかたちで説明すると共に、好ましい実施形態によって説明したが、本発明がこれらに限定されないことは言うまでもない。つまり、添付の特許請求の範囲が、本発明の精神と範囲に包含されるような変更や調整の全てを含むと解釈されなければならない。
有機金属化合物(1)および(2)の、波長と強度を示すフォトルミネセンススペクトルである。

Claims (10)

  1. 下記一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物。
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    (式中、Mは遷移金属である。Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基である。Rはそれぞれ独立に、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成する。Rはそれぞれ独立に、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり、Xはハロゲンである。Rはそれぞれ独立に、H、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基である。)
  2. 前記MはIr、Pt、Os、Re、RuまたはRhである請求項1記載の有機金属化合物。
  3. 下式で示されるいずれかの化合物である請求項1ないし2のいずれか一項に記載の有機金属化合物。
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    (式中、Rはそれぞれ独立に、メチル、イソブチルまたはメトキシであり、かつ、前記有機金属化合物の炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基またはハロゲンで置換されている。)
  4. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の有機金属化合物を有した発光層を含むディスプレイ装置。
  5. 前記有機金属化合物が緑色燐光ドーパント材料として用いられる請求項4記載のディスプレイ装置。
  6. 基板、
    前記基板上に形成された陽極、
    前記陽極上に形成された有機エレクトロルミネセント層、および
    前記有機エレクトロルミネセント層上に形成された陰極からなり、
    前記有機エレクトロルミネセント層が、下記一般式(I)または(II)で示される有機金属化合物を含むディスプレイ装置。
    Figure 2006117660
    (I)
    Figure 2006117660
    (II)
    (式中、Mは遷移金属である。Rは水素、ハロゲン、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基である。Rはそれぞれ独立に、H、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基もしくはC3−20シクロアルキル基であるか、または2つのRが連結し、これらにつながる炭素原子と共に4から14員の芳香環または複素芳香環を形成する。Rはそれぞれ独立に、H、CN、トリシアノビニル、ハロゲン、CX、C1−18アルキル基、C1−18アルコキシ基、C3−18ヘテロアルキル基、C3−20アリル基、C3−20ヘテロアリル基またはC3−20シクロアルキル基であり、Xはハロゲンである。Rはそれぞれ独立に、H、C1−3アルキル基、C1−3アルコキシ基、またはF、ClもしくはBrで置換されたC1−3アルキル基である。)
  7. 前記MはIr、Pt、Os、Re、RuまたはRhである請求項6記載のディスプレイ装置。
  8. 前記有機金属化合物は下式で示されるいずれかの化合物である請求項6ないし7のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    Figure 2006117660
    (式中、Rはそれぞれ独立に、メチル、イソブチルまたはメトキシであり、かつ、前記有機金属化合物の炭素原子に結合した少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基またはハロゲンで置換されている。)
  9. 前記有機エレクトロルミネセント層は、前記一般式(I)または(II)で示される前記有機金属化合物を有した発光層を含む請求項6ないし8のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
  10. 前記有機エレクトロルミネセント層は、緑色燐光ドーパント材料として前記一般式(I)または(II)で示される前記有機金属化合物を有した発光層を含む請求項6ないし9のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
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