JP2008169192A - 金属錯体、高分子化合物及びこれらを含む素子 - Google Patents

金属錯体、高分子化合物及びこれらを含む素子 Download PDF

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Abstract

【課題】発光効率、安定性が優れた金属錯体を提供する。
【解決手段】下記式(1):
Figure 2008169192

(X1及びX2は炭素原子又は窒素原子を表す。CとX,XとNの結合は単結合又は二重結合であり、ZはC−X結合を含む環構造を、ZはX−N結合を含む環構造を表す。Mは遷移金属原子を表す。)で表される構造を有する金属錯体であって、C−X−X構造を含む面と、X−X−N構造を含む面とで定められる2面角が9°〜16°であり、かつ該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)を、該金属錯体の最低励起一重項エネルギーS1(eV)と最低励起三重項エネルギーT1(eV)とのエネルギー差S1−T1(eV)で除した値が200〜600%/eVである金属錯体。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属錯体、該金属錯体の残基を含む高分子化合物並びにこれらを含む素子に関する。
エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いる発光材料として、三重項励起状態からの発光を示す金属錯体は、一重項励起状態からの発光を示す蛍光材料よりも高発光効率が期待できる。その理由は、キャリアの再結合により生成される励起子が、理論的には、25%が一重項励起状態であり、残りの75%が三重項励起状態であるためである。即ち、一重項励起状態からの発光(即ち、蛍光)を用いる場合、理論的には、25%が上限であるが、三重項励起状態からの発光(即ち、燐光)を用いる場合、理論的には、3倍の効率が期待できる。さらに、エネルギーの相対関係から、25%の一重項励起状態から三重項励起状態への系間交差が効率よく起これば、理論的には、4倍の効率が期待できる。
一般に、三重項励起状態から一重項基底状態への遷移に伴う三重項励起状態からの発光(即ち、燐光)は、スピン反転を伴うため禁制遷移である。しかし、重原子金属を含む金属錯体では、この禁制が重原子効果により解かれるので、発光する化合物があることが知られている。例えば、三重項励起状態からの発光を示す金属錯体としては、イリジウムを中心金属とした、オルトメタル化錯体(Ir(ppy)3:Tris-Ortho-Metalated Complex of Iridium(III) with 2-Phenylpyridine)が高効率の緑色発光を示すことが知られており、これを低分子ホスト材料と組み合わせ、多層化したエレクトロルミネッセンス素子も報告されている(非特許文献1)。
しかし、金属錯体を用いたエレクトロルミネッセンス素子等への実用化には、三原色すべてにおいて、高発光効率、安定性が優れている必要がある。
そこで、特に、赤色発光領域又は青色発光領域において、発光効率、安定性が優れた金属錯体の開発が望まれている。
APPLIED PHYSICS LETTERS、Vol.75、No.1、p4(1999)
本発明は、発光効率、安定性が優れた金属錯体を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の構造を有し、特定の量子化学的性質を有する金属錯体を用いると、エレクトロルミネッセンス素子の発光効率、安定性が優れることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は第一に、
下記一般式(1):
Figure 2008169192
(式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、及び下記式:
Figure 2008169192
で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。)
で表される構造を有する金属錯体であって、下記式:
Figure 2008169192
で表される構造を含む面と、下記式:
Figure 2008169192
で表される構造を含む面とで定められる2面角が9°〜16°であり、かつ該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)を、該金属錯体の最低励起一重項エネルギーS1(eV)と最低励起三重項エネルギーT1(eV)とのエネルギー差S1−T1(eV)で除した値(以下、「d軌道パラメータ」という。)が200〜600%/eVであることを特徴とする上記金属錯体を提供する。
本発明は第二に、
下記一般式(1):
Figure 2008169192
(式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、及び下記式:
Figure 2008169192
で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。)
で表される構造を有する金属錯体であって、該Z1環が下記一般式(2):
Figure 2008169192
(式中、X1、Y1及びY2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、及び下記式:
Figure 2008169192
で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Z10環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される構造を含む環状構造を表す。Z11環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合以外は、単結合で構成される環状構造を表す。)
で表される構造を有するか、若しくは該Z2環が下記一般式(3):
Figure 2008169192
(式中、X2、Y3及びY4は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合、及び下記式:
Figure 2008169192
で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Z20は、下記式:
Figure 2008169192
で表される構造を含む環状構造を表す。Z21環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合以外は、単結合で構成される環状構造を表す。)
で表される構造を有するか、又は該Z1環が該一般式(2)で表される構造を有しかつ該Z2環が該一般式(3)で表される構造を有することを特徴とする上記金属錯体を提供する。
本発明は第三に、
下記一般式(5):
Figure 2008169192
(式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
Figure 2008169192
及び下記式:
Figure 2008169192
で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合を含む環状構造を表す。Aは、Z1環中の1個の原子とZ2環中の1個の原子とに結合した連結基を表し、該連結基は、−C(R501)(R502)−、−N(R503)−、−P(R504)−、−P(=O)(R507)−、−Si(R505)(R506)−、及び−SO2−からなる群から選ばれる2〜6個の基からなる2価の基を表す。R501〜R507は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
で表される構造を有する金属錯体を提供する。
本発明は第四に、前記金属錯体の残基を分子内に含む高分子化合物を提供する。
本発明の金属錯体は、特にエレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いる発光材料に適用すると、発光効率、安定性が著しく優れるものである。この金属錯体は、通常、発光性のものである。これらの優れた特性は、赤色発光領域、青色発光領域だけではなく、緑色発光領域でも得られる。したがって、この金属錯体は、エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子、光電素子等の素子の製造に特に有用である。
以下、本発明を詳細に説明する。
<金属錯体>
まず、本発明の金属錯体(下記の第一〜第三の金属錯体)について説明する。
−第一の金属錯体−
本発明の第一の金属錯体は、前記一般式(1)で表される構造を有し、
条件A:前記2面角(以下、「配位子内の2面角」ということもある。)が9°〜16°であること、及び
条件B:前記d軌道パラメータが200〜600%/eVであること、
を同時に満たすものである。
前記2面角は、9°未満の場合には、配位子の運動の抑制が不十分になることがあり、16°を超える場合には、配位子の捩れが大きくなり過ぎ多座配位子としての安定性を失うことがある。この2面角は、配位子の運動性と関連し、それ故に金属錯体の安定性への効果が考えられるので、好ましくは9°〜14°であり、より好ましくは9°〜12°であり、特に好ましくは9°〜11°である。
前記d軌道パラメータは、200%/eV未満の場合には、中心金属のd軌道の寄与が少ないか、若しくはエネルギー差(S1−T1)が大きいことに起因し、発光効率が低下することがあり、600%/eVを超える場合には、エネルギー差(S1−T1)が小さすぎるために効率が低下することがある。このd軌道パラメータは、金属錯体の発光効率に関連したパラメータと考えられるので、好ましくは200〜500%/eVであり、より好ましくは200〜400%/eVであり、特に好ましくは200〜300%/eVである。
本明細書において、「配位子」とは、例えば、前記一般式(1)又は(5)で表される構造(例えば、後述の一般式(4−1)又は一般式(4−2)で表される構造などの下位概念も含む。)において、金属原子Mを除く部分を意味する。また、本明細書において、「2面角」とは、基底状態にある金属錯体から算出される角度を意味する。本明細書において、2面角は、計算科学的手法により求められる金属錯体の基底状態における最適化構造(即ち、該金属錯体の生成エネルギーが最小となる構造)から算出する。具体的には、M(L)3(ここで、Mは前記と同じであり、Lは配位子を表す。)で表されるような同一の配位子が複数存在する金属錯体の場合、2面角は、各配位子における2面角の平均値と定義する。M(L)2(L21(ここで、Mは前記と同じ意味を表し、L及びL2は相異なる配位子を表す。)のように、複数存在する配位子が相違する場合、相異なる配位子のいずれか(例えば、前記式では、配位子Lにおける2面角の値及び配位子L2における2面角の値のいずれか)が、前記2面角の範囲を満たすことが必要である。但し、同一の配位子が複数存在する場合(例えば、前記式では、配位子Lである。)には、同一の配位子(例えば、前記式では、配位子Lである。)の2面角については各配位子における2面角の平均値とする。また、本明細書において、d軌道パラメータは、計算科学的手法により算出される。
前記2面角及びd軌道パラメータを算出するために用いる計算科学的手法としては、半経験的手法及び非経験的手法に基づいた分子軌道法、密度汎関数法等が知られている。金属錯体を構造最適化するには、例えば、Hartree-Fock(HF)法又は密度汎関数法を用いてもよい。
本明細書では、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、金属錯体の基底状態を構造最適化し、配位子内の2面角を算出すると同時に、該最適化構造における金属錯体の分子軌道のポピュレーション解析を行い、金属錯体の最高占有分子軌道(HOMO)における、金属原子(即ち、中心金属原子)Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)を算出した。その際、基底関数として、金属原子(即ち、中心金属原子)にはLANL2DZを、それ以外の原子には6-31G*を用いた。金属錯体におけるポピュレーション解析は次のとおりにして行った。即ち、上記した金属錯体のHOMOにおける、金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合ρd HOMO(%)は、下記式:
ρd HOMO(%)=Σid(Cid HOMO2/Σn(Cn HOMO2×100(%)
に従って算出した。式中、id、nは、それぞれ、上記計算手法及び基底関数にて考慮されるd軌道の数、全原子軌道の数を表す。Cid HOMO、Cn HOMOは、それぞれ、HOMOのid、nで表される原子軌道係数を表す。最低励起一重項エネルギーS1(eV)、最低励起三重項エネルギーT1(eV)、及びそれらのエネルギー差S1−T1(eV)は、構造最適化後、上記と同一の基底関数を用い、B3LYPレベルの時間依存密度汎関数法を用いて算出する。
一般に、三重項励起状態から一重項基底状態への遷移に伴う三重項励起状態からの発光(燐光)は禁制遷移であるため、三重項励起状態の寿命は通常の一重項状態の寿命と比較して数桁以上長い。したがって、エネルギー的に高い不安定な状態である励起状態により長い時間留まることになる。それゆえに、近傍に存在する化合物との反応を通じての失活過程や、三重項励起状態の金属錯体が多数存在し、飽和な状態になることにより、いわゆる三重項―三重項消滅として知られる現象が生じやすく、燐光発光の効率へも影響を与え得る。即ち、安定に高効率発光するためには、禁制遷移を解きやすい三重項励起状態の寿命が短い金属錯体が好ましい。
金属錯体を構成する配位子は、金属錯体の発光色、発光強度、発光効率等に影響を与える。したがって、金属錯体としては、配位子内におけるエネルギー失活過程を最少にする構造からなる配位子から構成されるものが好ましい。エネルギー失活過程を最少にするためには、配位子をより剛直にし、配位子の運動性を低下させることにより、金属錯体の耐久性を向上させることが好ましい。以上の観点から、金属錯体としては、配位子を構成する環状構造(具体的には、Z1環とZ2環)の運動を抑制する構造、即ち、運動に対するエネルギー障壁が高い構造を有するものが好ましい。さらに、発光効率、安定性の観点からは、金属原子(即ち、中心金属原子)を配位子によって少なくとも一部を遮蔽することが好ましい。
金属錯体の中心金属となる金属原子Mは遷移金属原子である。遷移金属原子は、金属錯体にスピン−軌道相互作用があり、一重項状態と三重項状態間の系間交差を起こしうるものである。好ましくはルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金の金属原子、より好ましくはオスミウム、イリジウム、白金、さらに好ましくはイリジウム及び白金、特に好ましくはイリジウムである。
前記一般式(1)中の環Z1で表される「環状構造」は、芳香環、非芳香環、これらの環の水素原子の一部又は全部が置換されたもの等を意味し、単環であっても縮合環であってもよい。具体的には、芳香族炭化水素環、複素芳香環、脂環式炭化水素が挙げられ、これらの環が複数縮合してなる環、これらの環の水素原子の一部又は全部が置換されたもの等を意味し、好ましくは前記一般式(2)で表される構造を含むものである。
単環の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼンが挙げられる。縮合環の芳香族炭化水素環としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン等が挙げられる。単環の複素芳香環としては、例えば、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン等が挙げられ、縮合環の複素芳香環としては、例えば、キノキサリン、フェナントロリン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール等が挙げられる。脂環式炭化水素環としては、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキシル等が挙げられる。その他の縮合環構造としては、テトラリン、テトラヒドロイソキノリン等が挙げられる。
前記一般式(1)中の環Z1は、C(炭素原子)とX1(炭素原子又は窒素原子)を含む環状構造であればよく、該環状構造を構成する元素については特に限定されないが、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び珪素原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、より好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、さらに好ましくは、炭素原子及び窒素原子で構成されている場合である。該環状構造を構成する元素の数は、該環状構造が中心金属Mに配位可能であれば特に限定されないが、好ましくは5つ以上であり、より好ましくは6つ以上である。
該環状構造の水素原子の一部又は全部は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基又はシアノ基により置換されていてもよい。
前記一般式(1)中の環Z2で表される「環状構造」は、芳香環、非芳香環、これらの環の水素原子の一部又は全部が置換されたもの等を意味し、単環であっても縮合環であってもよい。具体的には、芳香族炭化水素環、複素芳香環、脂環式炭化水素が挙げられ、これらの環が複数縮合してなる環、これらの環の水素原子の一部又は全部が置換されたもの等を意味し、好ましくは前記一般式(3)で表される構造を含むものである。芳香族炭化水素環、複素芳香環、脂環式炭化水素等の具体例としては、上記した構造が挙げられる。
前記一般式(1)中の環Z2は、N(窒素原子)とX2(炭素原子又は窒素原子)を含む環状構造であればよく、該環状構造を構成する元素については特に限定されないが、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び珪素原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、より好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、さらに好ましくは、炭素原子及び窒素原子で構成されている場合である。該環状構造を構成する元素の数は、該環状構造が中心金属Mに配位可能であれば特に限定されないが、好ましくは5つ以上であり、より好ましくは6つ以上である。
該環状構造の水素原子の一部又は全部は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基又はシアノ基により置換されていてもよい。
本発明の好ましい実施形態では、前記Z1環が前記一般式(2)で表される構造を有するか、若しくは前記Z2環が前記一般式(3)で表される構造を有するか、又は前記Z1環が前記一般式(2)で表される構造を有しかつ前記Z2環が前記一般式(3)で表される構造を有する。
前記一般式(2)中のZ10は、環状構造であれば特に限定されないが、通常、5員環又は6員環である。前記一般式(2)中のZ10で表される「環状構造」とは、非置換又は置換の芳香環、非置換又は置換の非芳香環等を意味し、具体的には、例えば、非置換又は置換のベンゼン環、非置換又は置換の複素環、非置換又は置換の脂環式炭化水素、これらの環が複数縮合してなる環等を意味する。
前記一般式(2)中のZ11で表される「環状構造」とは、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合以外は単結合で構成されるもの、より具体的には、Y1及びY2以外の原子はすべて単結合で結合されているものを意味する。
11で表される環状構造は、Y1及びY2がそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子であり、かつ上記条件を満たす限り、該環状構造を構成する原子種には特に制限はないが、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び珪素原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、より好ましくは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、さらに好ましくは、炭素原子及び窒素原子で構成されている場合である。
前記一般式(2)で表される構造としては、例えば、
Figure 2008169192
(式中、*は遷移金属原子Mと結合する部位を示す。RE、RF、RG、RH、RI及びRJは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はRE及びRF、RG及びRH、RH及びRI、若しくはRI及びRJが結合して芳香環を形成していてもよい。RE及びRGは、それぞれ独立に水素原子又はフッ素原子であることが好ましく、RF、RH、RI及びRJは、それぞれ独立に水素原子又はハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であることが好ましい。)
等が挙げられる。
前記一般式(3)中のZ20は、環状構造であれば特に限定されないが、通常、5員環又は6員環である。前記一般式(3)中のZ20で表される「環状構造」とは、非置換又は置換の芳香環、非置換又は置換の非芳香環等を意味し、具体的には、例えば、非置換又は置換のベンゼン環、非置換又は置換の複素環、非置換又は置換の脂環式炭化水素、これらの環が複数縮合してなる環等を意味する。
前記一般式(3)中のZ21で表される「環状構造」とは、下記式:
Figure 2008169192
で表される結合以外は単結合で構成されるものを意味する。
21で表される環状構造は、Y3及びY4がそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子であり、かつ上記条件を満たす限り、該環状構造を構成する原子種には特に制限はないが、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び珪素原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、より好ましくは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれる元素で構成されている場合であり、さらに好ましくは、炭素原子及び窒素原子で構成されている場合である。
前記一般式(3)で表される構造としては、例えば、
Figure 2008169192
(式中、*は遷移金属原子Mと結合する部位を示す。RE〜RJは、それぞれ独立に、前記と同じ意味を有する。また、RE及びRF、RG及びRH、RH及びRI、若しくはRI及びRJが結合して芳香環を形成していてもよい。)
等が挙げられる。
前記一般式(1)で表される構造としては、下記一般式(4−1)及び下記一般式(4−2):
Figure 2008169192
(式中、Mは前記と同じであり、RA、RB、RC、RD、RE及びRFは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はRA及びRB、RB及びRC、RC及びRD、並びにRE及びRFからなる群から選ばれる組み合わせの少なくとも1つが結合して芳香環を形成していてもよい。さらにRA、RD及びREは、それぞれ独立に水素原子又はフッ素原子であることが好ましい。RB及びRCは、それぞれ独立に水素原子又はハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、又は1価の複素環基であることが好ましい。)
で表されるものが好ましい。
その他にも、前記一般式(1)で表される構造としては、例えば、下記一般式:
Figure 2008169192
Figure 2008169192
Figure 2008169192
Figure 2008169192
(式中、Mは前記と同じであり、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又は隣接するRが結合して芳香環を形成していてもよい。)
で表されるもの等が挙げられる。これらの中でも、前記一般式(4−1)又は前記一般式(4−2)で表されるものが特に好ましい。
前記一般式(1)で表される構造を有する本発明の第一の金属錯体の具体例としては、下記一般式:
Figure 2008169192
Figure 2008169192
Figure 2008169192
Figure 2008169192
(式中、Mは前記と同じであり、nは、金属原子Mの種類によって定まる整数である。)
で表されるもの等が挙げられる。これらの中でも、前記一般式(4−1)又は前記一般式(4−2)で表される構造を有するものが好ましい。
上記式中、金属錯体を電気的に中性にするには、nは、例えば、Mがロジウム又はイリジウムの場合には3であり、Mがパラジウム又は白金の場合には2である。
また、これらの具体例は、M(L)n(ここで、Mは前記と同じ意味を表し、Lは配位子であり、n=2又は3である。)で表されるものであるが、本発明の第一の金属錯体は、M(L)m1(L2)m2、M(L)(L2)(L3)(ここで、M及びLは前記と同じ意味を表し、L、L2及びL3は相異なる配位子であり、m1及びm2は独立に1又は2であり、m1+m2=2又は3である。)等で表されるように、異なった配位子から構成されるものであってもよい。
M(L)が前記一般式(1)で表される構造であれば、L2及びL3は特に限定されない。本発明の金属錯体の特性を損なわない限りにおいて、L2及びL3は任意の配位子でよく、例えば、以下の単座配位子、2座配位子等である。単座配位子としては、例えば、アルキニル基、アリールオキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アルケニル基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エノラート基、アミド基、水素原子、アルキル基、アリール基、複素環配位子、カルボキシル基、アミド基、イミド基、アルコキシ基、アルキルメルカプト基、カルボニル配位子、アルケン配位子、アルキン配位子、アミン配位子、イミン配位子、ニトリル配位子、イソニトリル配位子、ホスフィン配位子、ホスフィンオキシド配位子、ホスファイト配位子、エーテル配位子、スルホン配位子、スルホキシド配位子、スルフィド配位子等が挙げられる。いずれの配位子もフッ素原子、塩素原子などのハロゲン原子で置換されていてもよい。2座配位子としては、特に限定されないが、例えば、以下のような配位子が例示される。
Figure 2008169192
(図中、*は遷移金属原子Mと結合する部位を示し、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又は隣接するRが結合して芳香環を形成していてもよい。)
本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)は置換基を有していてもよい。該置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、シアノ基等があげられる。環状構造上に置換基が複数個存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が例示される。
アルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。炭素数は通常1〜10程度であり、好ましくは炭素数3〜10である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ラウリル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基などが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。
アルコキシ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。炭素数は通常1〜10程度であり、好ましくは炭素数3〜10である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基などが挙げられ、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が好ましい。
アルキルチオ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。炭素数は通常1〜10程度であり、好ましくは炭素数3〜10である。具体的には、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基、トリフルオロメチルチオ基などが挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基が好ましい。
アリール基は、炭素数は通常6〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(「C1〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が1〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基(「C1〜C12アルキル」は、アルキル部分の炭素数が1〜12であることを意味する。以下、同様である。)、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好ましい。ここに、アリール基とは、芳香族炭化水素から、水素原子1個を除いた原子団である。ここに芳香族炭化水素としては、縮合環をもつもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものが含まれる。さらに、該アリール基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基等が挙げられる。
1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、i−プロピルオキシ、ブトキシ、i−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、ラウリルオキシなどが例示される。
1〜C12アルキルフェニル基として具体的には、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、i−プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、i−ブチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基などが例示される。
アリールオキシ基としては、炭素数は通常6〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましい。
1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、i−プロピルオキシ、ブトキシ、i−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、ラウリルオキシなどが例示される。
1〜C12アルキルフェノキシ基として具体的には、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、1,3,5−トリメチルフェノキシ基、メチルエチルフェノキシ基、i−プロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、i−ブチルフェノキシ基、t−ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デシルフェノキシ基、ドデシルフェノキシ基などが例示される。
アリールチオ基としては、炭素数は通常6〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基が好ましい。
アリールアルキル基は、炭素数は通常7〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基が好ましい。
アリールアルコキシ基は、炭素数は通常7〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基、フェニルブトキシ基、フェニルペンチロキシ基、フェニルヘキシルオキシ基、フェニルヘプチロキシ基、フェニルオクチロキシ基などのフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基が好ましい。
アリールアルキルチオ基は、炭素数は通常7〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基が好ましい。
アシル基は、炭素数は通常2〜20程度であり、好ましくは2〜18である。具体的には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基などが例示される。
アシルオキシ基は、炭素数は通常2〜20程度であり、好ましくは2〜18である。具体的には、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基などが例示される。
アミド基は、炭素数は通常2〜20程度であり、好ましくは2〜18である。具体的には、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基などが例示される。
酸イミド基とは、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子を1個除いて得られる1価の残基を意味する。この酸イミド基は、通常炭素数2〜60程度であり、好ましくは2〜48である。具体的には、以下の構造式で示される基などが例示される。
Figure 2008169192
(式中、−は結合手を表し、Meはメチル基、Etはエチル基、n−Prはn−プロピル基を表す。以下、同じである。)
イミン残基とは、イミン化合物(即ち、分子内に−N=C−を持つ有機化合物である。その例としては、アルジミン、ケチミン、及びこれらの分子中の窒素原子に結合した水素原子が、アルキル基等で置換された化合物等が挙げられる。)から水素原子1個を除いた1価の残基を意味する。このイミン残基は、通常炭素数2〜20程度であり、好ましくは2〜18である。具体的には、以下の構造式で示される基などが例示される。
Figure 2008169192
(式中、i−Prはi−プロピル基、n−Buはn−ブチル基、t−Buはt−ブチル基を表す。波線で示した結合は、「楔形で表される結合」及び/又は「破線で表される結合」であることを意味する。ここで、「楔形で表される結合」とは、紙面からこちら側に向かって出ている結合を意味し、「破線で表される結合」とは、紙面の向こう側に出ている結合を意味する。)
置換アミノ基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基から選ばれる1又は2個の基で置換されたアミノ基をいい、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。炭素数は該置換基の炭素数を含めないで通常1〜60程度であり、好ましくは2〜48である。具体的には、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、i−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、i−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基などが例示される。
置換シリル基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリル基をいい、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは3〜48である。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。
具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、ジメチル−i−プロピリシリル基、ジエチル−i−プロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基などが例示される。
置換シリルオキシ基は、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基又は1価の複素環オキシ基から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルオキシ基をいい、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは3〜48である。なお該アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基又は1価の複素環オキシ基は置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリプロピルシリルオキシ基、トリ−i−プロピルシリルオキシ基、ジメチル−i−プロピリシリルオキシ基、ジエチル−i−プロピルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、ペンチルジメチルシリルオキシ基、ヘキシルジメチルシリルオキシ基、ヘプチルジメチルシリルオキシ基、オクチルジメチルシリルオキシ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルオキシ基、ノニルジメチルシリルオキシ基、デシルジメチルシリルオキシ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルオキシ基、ラウリルジメチルシリルオキシ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、ジメチルフェニルシリルオキシ基などが例示される。
置換シリルチオ基は、アルキルチオ基、アリールチオ基、アリールアルキルチオ基又は1価の複素環チオ基から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルチオ基をいい、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは3〜48である。なお該アルコキシ基、アリールチオ基、アリールアルキルチオ基又は1価の複素環チオ基は置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリプロピルシリルチオ基、トリ−i−プロピルシリルチオ基、ジメチル−i−プロピリシリルチオ基、ジエチル−i−プロピルシリルチオ基、t−ブチルジメチルシリルチオ基、ペンチルジメチルシリルチオ基、ヘキシルジメチルシリルチオ基、ヘプチルジメチルシリルチオ基、オクチルジメチルシリルチオ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルチオ基、ノニルジメチルシリルチオ基、デシルジメチルシリルチオ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルチオ基、ラウリルジメチルシリルチオ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、t−ブチルジフェニルシリルチオ基、ジメチルフェニルシリルチオ基などが例示される。
置換シリルアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アリールアルキルアミノ基又は1価の複素環アミノ基から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルアミノ基をいい、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは3〜48である。該アルコキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキルアミノ基又は1価の複素環アミノ基は置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリプロピルシリルアミノ基、トリ−i−プロピルシリルアミノ基、ジメチル−i−プロピルシリルアミノ基、ジエチル−i−プロピルシリルアミノ基、t−ブチルジメチルシリルアミノ基、ペンチルジメチルシリルアミノ基、ヘキシルジメチルシリルアミノ基、ヘプチルジメチルシリルアミノ基、オクチルジメチルシリルアミノ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルアミノ基、ノニルジメチルシリルアミノ基、デシルジメチルシリルアミノ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルアミノ基、ラウリルジメチルシリルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、t−ブチルジフェニルシリルアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基などが例示される。
1価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度であり、好ましくは4〜20である。なお、複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。ここに複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。具体的には、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基などが例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
ヘテロアリールオキシ基としては、炭素数は通常6〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、チエニル基、C1〜C12アルコキシチエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジルオキシ基、ピリジルオキシ基、イソキノリルオキシ基などが例示され、C1〜C12アルコキシピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、i−プロピルオキシ、ブトキシ、i−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、ラウリルオキシなどが例示される。C1〜C12アルキルピリジルオキシ基として具体的にはメチルピリジルオキシ基、エチルピリジルオキシ基、ジメチルピリジルオキシ基、プロピルピリジルオキシ基、1,3,5−トリメチルピリジルオキシ基、メチルエチルピリジルオキシ基、i−プロピルピリジルオキシ基、ブチルピリジルオキシ基、i−ブチルピリジルオキシ基、t−ブチルピリジルオキシ基、ペンチルピリジルオキシ基、イソアミルピリジルオキシ基、ヘキシルピリジルオキシ基、ヘプチルピリジルオキシ基、オクチルピリジルオキシ基、ノニルピリジルオキシ基、デシルピリジルオキシ基、ドデシルピリジルオキシ基などが例示される。
ヘテロアリールチオ基としては、炭素数は通常6〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、ピリジルチオ基、C1〜C12アルコキシピリジルチオ基、C1〜C12アルキルピリジルチオ基、イソキノリルチオ基などが例示され、C1〜C12アルコキシピリジルチオ基、C1〜C12アルキルピリジルチオ基が好ましい。
アリールアルケニル基は、炭素数は通常7〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニル−C2〜C12アルケニル基(「C2〜C12アルケニル」は、アルケニル部分の炭素数が2〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルケニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルケニル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C2〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルケニル基が好ましい。
アリールアルキニル基は、炭素数は通常7〜60程度であり、好ましくは7〜48である。具体的には、フェニル−C2〜C12アルキニル基(「C2〜C12アルキニル」は、アルキニル部分の炭素数が2〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルキニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルキニル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基が好ましい。
置換カルボキシル基は、通常炭素数2〜60程度であり、好ましくは2〜48である。アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基で置換されたカルボキシル基をいい、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、i−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、などが挙げられる。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換カルボキシル基の炭素数には該置換基の炭素数は含まれない。
−第二の金属錯体−
本発明の第二の金属錯体は、前記一般式(1)で表される構造を有し、かつ前記Z1環が前記一般式(2)で表される構造を有するか、若しくは前記Z2環が前記一般式(3)で表される構造を有するか、又は前記Z1環が前記一般式(2)で表される構造を有しかつ前記Z2環が前記一般式(3)で表される構造を有するものである。なお、本発明の第二の金属錯体において、金属原子M、X1、X2、Z1環(即ち、Z10環、Z11環、Y1及びY2を含む。)、Z2環(即ち、Z20環、Z21環、Y3及びY4を含む。)及びRA〜RFは、上記で説明し例示したものと同じである。
本発明の第二の金属錯体は、特に限定されるものではないが、前記一般式(4−1)又は前記一般式(4−2)で表される構造を有するものが好ましい。また、該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)が、33.3%以上であることが好ましく、33.3%以上66.7%以下がより好ましく、40%以上66.7%以下がさらに好ましく、50%以上66.7%以下が特に好ましい。
本発明の第二の金属錯体は、上述の条件A(2面角)及び条件B(d軌道パラメータ)を満たさなくてもよいが、配位子の安定性や金属錯体の発光効率の観点から、これらの条件を満たしている(この場合、上述の第一の金属錯体に含まれる。)ことが好ましい。本発明の第二の金属錯体の具体例としては、前記一般式(1)で表される構造を有する第一の金属錯体の具体例として挙げたものと同じもの(但し、上述の条件A及び条件Bを必ずしも満たす必要はない。)等が挙げられる。その他にも、該金属錯体としては、例えば、
Figure 2008169192
Figure 2008169192
Figure 2008169192
等が挙げられる。
本発明の第二の金属錯体は、上述の第一の金属錯体と同様に、同一の配位子からなる、M(L)n(ここで、M、L及びnは前記と同じ意味を表す。)で表されるものであっても、異なった配位子から構成される、M(L)m1(L2)m2、M(L)(L2)(L3)(ここで、M、L、L2、L3、m1及びm2は前記と同じ意味を表す。)等で表されるものであってもよい。
−第三の金属錯体−
本発明の第三の金属錯体は、前記一般式(5)で表される構造を有するものである。本発明の第三の金属錯体は、上述の条件A(2面角)及び条件B(d軌道パラメータ)を満たさなくてもよいが、配位子の安定性や金属錯体の発光効率の観点から、これらの条件を満たしていることが好ましい。条件A及び条件Bの好ましい範囲及び詳細は、上述のとおりである。
本発明の第三の金属錯体において、金属原子M、X1、X2、Z1環(即ち、Z10環、Z11環、Y1及びY2を含む。)、Z2環(即ち、Z20環、Z21環、Y3及びY4を含む。)及びRA〜RDは、上記で説明し例示したものと同じである。
前記一般式(5)中、Aは、Z1環中の1個の原子とZ2環中の1個の原子とに結合した連結基を表し、該連結基は、−C(R501)(R502)−、−N(R503)−、−P(R504)−、−P(=O)(R507)−、−Si(R505)(R506)−、及び−SO2−からなる群から選ばれる2〜6個の基からなる2価の基を表す。該連結基を構成する上記の基は通常2〜6個、好ましくは2〜4個、より好ましくは2個である。該連結基として、具体的には、下記式(5−A1)〜(5−A10)で表されるものが例示される。
−C(R501)(R502)−N(R503)− (5−A1)
−C(R501)(R502)−P(R504)− (5−A2)
−C(R501)(R502)−Si(R505)(R506)− (5−A3)
−C(R501)(R502)−P(=O)(R507)− (5−A4)
−C(R501)(R502)−SO2− (5−A5)
−Si(R505)(R506)−N(R503)− (5−A6)
−Si(R505)(R506)−P(R504)− (5−A7)
−Si(R505)(R506)−Si(R505)(R506)− (5−A8)
−Si(R505)(R506)−P(=O)(R507)− (5−A9)
−Si(R505)(R506)−SO2− (5−A10)
該連結基中の水素原子の一部又は全部はフッ素原子で置換されていてもよい。ここで、R501〜R507は、前記の通りである。
前記R501〜R507で表される、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基及びハロゲン原子は、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
前記一般式(5)で表される構造としては、例えば、下記一般式:
Figure 2008169192
Figure 2008169192
(式中、Mは前記と同じであり、R*はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
で表されるもの等が挙げられる。
前記一般式(5)で表される構造を有する本発明の第三の金属錯体の具体例としては、下記一般式:
Figure 2008169192
Figure 2008169192
(式中、M、n及びRは前記と同じ意味を表す。)
で表される構造を含むもの等が挙げられる。
前記Rで表される、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基及びハロゲン原子は、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
本発明の第三の金属錯体は、上述の第一の金属錯体と同様に、同一の配位子からなる、M(L)n(ここで、M、L及びnは前記と同じ意味を表す。)で表されるものであっても、異なった配位子から構成される、M(L)m1(L2)m2、M(L)(L2)(L3)(ここで、M、L、L2、L3、m1及びm2は前記と同じ意味を表す。)等で表されるものであってもよい。
−錯体の製造方法−
次に、本発明の金属錯体の合成法を説明する。
本発明の金属錯体は、例えば、以下の方法で製造することができる。即ち、Z1環を含む部分を有する化合物と、Z2環を含む部分を有する化合物とを、例えば、Suzukiカップリング、ニッケル触媒を用いたGrignardカップリング、Stilleカップリングなどにより反応させ、配位子となる化合物を合成し、これを所望の金属塩と溶液中で反応させることにより錯体化し、本発明の金属錯体を合成することができる。
前記配位子となる化合物の合成は、具体的には、Z1環を含む部分を有する化合物と、Z2環を含む部分を有する化合物とを、必要に応じて有機溶媒に溶解し、例えば、アルカリ、適当な触媒等を用い、有機溶媒の融点以上沸点以下の温度で反応させることにより行うことができる。例えば、“オルガニック リアクションズ(Organic Reactions)”、第14巻,270-490頁、ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons, Inc.)、1965年;“オルガニック シンセシス(Organic Syntheses)”、コレクティブ第6巻(Collective Volume VI)、407-411頁、ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons, Inc.)、1988年;ケミカル レビュー(Chem.Rev.)、第95巻、2457頁(1995年);ジャーナル オブ オルガノメタリック ケミストリー(J.Organomet.Chem.)、第576巻、147頁(1999年);ジャーナル オブ プラクティカル ケミストリー(J.Prakt.Chem.)、第336巻、247頁(1994年);マクロモレキュラー ケミストリー マクロモレキュラー シンポジウム(Makromol.Chem.,Macromol.Symp.)、第12巻、229頁(1987年)などに記載の方法を用いることができる。
前記配位子となる化合物の合成に用いられる有機溶媒としては、用いる化合物や反応によっても異なるが、一般に副反応を抑制するために、十分に脱酸素処理を施したものが用いられる。そして、不活性雰囲気化で反応を進行させることが好ましい。また、前記有機溶媒には、予め脱水処理を行うことが好ましい。但し、Suzukiカップリング反応のような水との2相系での反応の場合にはその限りではない。
前記配位子となる化合物の合成において、反応を進行させるために、適宜、アルカリ、適当な触媒等を添加する。これらのアルカリ、適当な触媒は、用いる反応に応じて選択すればよいが、反応に用いる溶媒に十分に溶解するものが好ましい。アルカリ、適当な触媒を基質と混合する方法としては、反応液(即ち、基質を有機溶媒に溶解又は分散させたもの)をアルゴン、窒素などの不活性雰囲気下で攪拌しながら、ゆっくりとアルカリ、触媒を添加するか、逆にアルカリ、触媒に該反応液をゆっくりと添加する方法が例示される。
前記配位子となる化合物の合成において、反応温度は特に限定されないが、通常、−100〜350℃程度であり、好ましくは、0℃〜溶媒の沸点である。反応時間は特に限定されないが、通常30分〜30時間程度である。
前記配位子となる化合物の合成において、上述の反応終了後、反応混合液からの目的物(配位子となる化合物)の取り出しと精製の方法としては、得られた配位子となる化合物によって異なり、例えば、再結晶、昇華、クロマトグラフィー等、通常の有機化合物精製の手法が使われる。
錯体化の方法(即ち、配位子となる化合物を金属塩と溶液中で反応させる方法)としては、例えば、イリジウム錯体の場合、Inorg. Chem. 1991, 30, 1685;Inorg. Chem. 2001, 40, 1704;Chem.Lett., 2003, 32, 252などに記載の方法が例示され、白金錯体の場合、Inorg.Chem.,1984, 23, 4249;Chem. Mater. 1999, 11, 3709;Organometallics, 1999, 18, 1801などに記載の方法が例示され、パラジウム錯体の場合、J.Org.Chem.,1987, 52, 73などに記載の方法が例示される。
錯体化の反応温度は、特に限定されないが、通常溶媒の融点から沸点の間で反応させることができ、−78℃〜溶媒の沸点が好ましい。反応時間は特に限定されないが、通常30分間から30時間程度である。但し、錯体化反応においてマイクロウェーブ反応装置を使用する場合、溶媒の沸点以上で反応させることもでき、反応時間も特に限定されないが、数分から数時間程度である。
錯体化の反応における合成操作は、フラスコ内に溶媒を入れ、これを撹拌しながら、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスでバブリングすること等により脱気した後、金属塩と配位子となる化合物を添加する。こうして得られた溶液を撹拌しながら不活性ガス雰囲気下で配位子交換される温度まで昇温し、保温しながら撹拌する。反応の終点は、TLCモニターや高速液体クロマトグラフィーにより原料の減少が停止すること、或いはどちらかの原料の消失をもって決定することができる。
以上の反応により得られた反応混合液からの目的物(金属錯体)の取り出しと精製としては、金属錯体によって異なるが、例えば、再結晶、昇華、クロマトグラフィー等、通常の錯体精製の手法が使われる。具体的には、例えば、反応混合液に対して貧溶媒である1規定の塩酸水溶液を添加することにより金属錯体を析出させ、これをろ過して取り、この固体をジクロロメタン、クロロホルムなどの有機溶媒に溶解させる。この溶液をろ過して不溶物を除去し、再度濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン溶出)により精製し、目的物の分画溶液を集め、例えば、メタノール(貧溶媒)を適量加え、濃縮し、目的物である金属錯体を析出させ、これをろ過して乾燥させ金属錯体を得る。
化合物の同定・分析は、CHN元素分析、NMR分析及びMS分析により行うことができる。
例えば、下記式(A):
Figure 2008169192
で示される本発明の錯体は、以下の合成ルートで合成することができる。
Figure 2008169192
<高分子化合物>
本発明の金属錯体の残基を、分子内に組み込むことにより、高分子化合物を得ることができる。前記金属錯体の残基を組み込む分子としては、例えば、後述の電荷輸送材料として用いられる高分子有機化合物が挙げられ、共役系高分子有機化合物であることが、共役が広がりキャリア(電子又は正孔)移動度が高くなるので好ましい。
本発明の金属錯体が高分子有機化合物内に組み込まれている場合、高分子有機化合物の構造と金属錯体の残基とを同一分子内に有する高分子化合物の例としては、
1.高分子有機化合物の主鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
2.高分子有機化合物の末端に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
3.高分子有機化合物の側鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
等が挙げられる。主鎖に金属錯体の残基を有する場合は、線形高分子の主鎖に金属錯体が組み込まれたものの他に、金属錯体から3個以上の高分子鎖が結合しているものも含まれる。
上記高分子化合物の例としては、上記一般式(1)、上記一般式(5)等で表される構造を有する金属錯体の残基を含み、ポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108であり、その側鎖、主鎖若しくは末端又はこれらの2個以上に上記一般式(1)、上記一般式(5)等で表される構造を有する金属錯体の残基を有するものが挙げられる。本明細書において、「金属錯体の残基」とは、前記金属錯体からk個の水素原子を取り除いてなるk価の基である。ここで、kは1〜6の整数である。
高分子有機化合物の主鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物は、例えば、下記式で示される。
Figure 2008169192
〔式中、M1、M2は金属錯体の残基を示し、その結合手は、該金属錯体の配位子が有する。該M1、M2は該結合手により、高分子主鎖を形成する繰り返し単位と結合している。実線は、金属錯体の残基が結合している高分子有機化合物を表す。〕
高分子有機化合物の末端に金属錯体の残基を有する高分子化合物は、例えば、下記式で示される。
Figure 2008169192
〔式中、M3は金属錯体の1価の残基を表し、その結合手は、該金属錯体の配位子が有する。該M3は該結合手により、Xと結合している。Xは単結合、置換されていてもよいアルケニレン基、置換されていてもよいアルキニレン基、置換されていてもよいアリーレン基、または置換されていてもよい2価の複素環基を表す。実線及びXで構成される部分は、金属錯体の残基が結合している高分子有機化合物を表す。破線は、単結合を表す。〕
高分子有機化合物の側鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物は、例えば、下記式で示される。
Figure 2008169192
〔式中、Arは、2価の芳香族基、または酸素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、リン原子、ホウ素原子、硫黄原子、セレン原子およびテルル原子からなる群から選ばれる原子を1個以上有する2価の複素環基を表し、該Arは、−L−M4で示される基を1〜4個有し、M4は金属錯体の1価の残基を表し、Lは、単結合、−O−、−S−、―CO−、−CO2−、−SO−、―SO2―、−SiR6869−、NR70−、−BR71−、−PR72−、−P(=O)(R73)―、置換されていてもよいアルキレン基、置換されていてもよいアルケニレン基、置換されていてもよいアルキニレン基、置換されていてもよいアリーレン基、または置換されていてもよい2価の複素環基を表し、該アルキレン基、該アルケニレン基、該アルキニレン基が−CH2−基を含む場合、該アルキレン基に含まれる−CH2−基の1個以上、該アルケニレン基に含まれる−CH2−基の1個以上、該アルキニレン基に含まれる−CH2−基の1個以上がそれぞれ、−O−、−S−、―CO−、−CO2−、−SO−、―SO2―、−SiR7475−、NR76−、−BR77−、−PR78−、−P(=O)(R79)―からなる群から選ばれる基と置き換えられていてもよい。R68〜R79は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基およびシアノ基からなる群より選ばれる基を示す。Arは、―L−M4で示される基以外にさらにアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。Arが複数の置換基を有する場合、それらは同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。実線は、金属錯体の残基を有するArが結合している高分子有機化合物を表す。〕
上記式中、R68〜R79で表される、アルキル基、アリール基、1価の複素環基およびシアノ基、並びにArが有していてもよい置換基である、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基は、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
上記式中、2価の芳香族基としては、例えば、フェニレン、ピリジニレン、ピリミジレン、ナフチレン、あるいは下記一般式(6)で表される環等が挙げられる。
上記式中、2価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度であり、好ましくは4〜20である。なお、複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。複素環化合物とは、前記1価の複素環基で説明し例示したものと同じである。
前記高分子化合物は、分子内に上述の第一の金属錯体の残基、第二の金属錯体の残基若しくは第三の金属錯体の残基、又はこれらの二種以上の組み合わせを有するものであれば、特に限定されないが、電荷輸送性や電荷注入性等を大きく損なわないものであることが好ましく、具体的には、キャリア(電子または正孔)輸送性が優れる共役系高分子であることが好ましい。共役系高分子は、置換基を有してもよい2価の芳香族基を含む場合が好ましい。この2価の芳香族基としては、例えば、置換基を有してもよい2価の複素環基、置換基を有してもよい2価の芳香族アミン基、下記一般式(6):
Figure 2008169192
(式中、P環及びQ環はそれぞれ独立に芳香環を示すが、P環は存在してもしなくてもよい。2本の結合手は、P環が存在する場合には、P環及び/又はQ環上に存在し、P環が存在しない場合には、Yを含む5員環若しくは6員環及び/又はQ環上に存在する。P環、Q環及びYを含む5員環若しくは6員環は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基を有していてもよい。Yは、−O−、−S−、−Se−、−B(R6)−、−Si(R7)(R8)−、−P(R9)−、−PR10(=O)−、−C(R11)(R12)−、−N(R13)−、−C(R14)(R15)−C(R16)(R17)−、−O−C(R18)(R19)−、−S−C(R20)(R21)−、−N−C(R22)(R23)−、−Si(R24)(R25)−C(R26)(R27)−、−Si(R28)(R29)−Si(R30)(R31)−、−C(R32)=C(R33)−、−N=C(R34)−又は−Si(R35)=C(R36)−を表す。R6〜R36は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
で表される基であることが好ましい。なお、これらの基は、高分子化合物(後述の場合には、高分子有機化合物)中に1個又は2個以上存在してもよいが、繰り返し単位として存在してもよい。
前記2価の芳香族基とは、芳香族化合物から水素原子2個を除いた原子団であり、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。芳香族基は置換基を有していてもよい。
前記2価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、該基は置換基を有していてもよい。複素環化合物とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、リン原子、ホウ素原子、硫黄原子、セレン原子及びテルル原子からなる群から選ばれる原子を一種以上有するものをいう。2価の複素環基の中では、芳香族複素環基が好ましい。2価の複素環基の置換基を除いた部分の炭素数は、通常、3〜60程度である。2価の複素環基の置換基を含めた全炭素数は、通常、3〜100程度である。
2価の芳香族アミン基とは、芳香族アミンから水素原子2個を除いた残りの原子団をいる。2価の芳香族アミン基の炭素数は、通常、5〜100程度であり、好ましくは15〜60である。なお、2価の芳香族アミン基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。
2価の芳香族アミン基としては、下記一般式(7)で表される基が例示される。
Figure 2008169192
(式中、Ar6、Ar7、Ar8およびAr9は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の複素環基を表す。Ar10、Ar11およびAr12は、それぞれ独立に、アリール基または1価の複素環基を表す。Ar6〜Ar12は置換基を有していてもよい。xおよびyは、それぞれ独立に、0または1であり、0≦x+y≦1である。)
前記一般式(7)中、Ar6〜Ar9で表されるアリーレン基は、芳香族炭化水素から水素原子2個を除いた原子団であり、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。アリーレン基は置換基を有していてもよい。アリーレン基における置換基を除いた部分の炭素数は、通常、6〜60程度であり、好ましくは6〜20である。アリーレン基の置換基を含めた全炭素数は、通常6〜100程度である。
前記一般式(7)中、Ar6〜Ar9で表される2価の複素環基は、前記2価の芳香族基の項において、2価の複素環基として説明し例示したものと同じである。
前記一般式(7)中、Ar10〜Ar12で表されるアリール基及び1価の複素環基は、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
前記2価の芳香族基、前記2価の複素環基、前記2価の芳香族アミン基、前記一般式(7)中のアリーレン基、2価の複素環基、アリール基、1価の複素環基が有してもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基及びニトロ基が挙げられる。なお、これらの置換基は、具体的には、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
前記一般式(6)中、R6〜R36で表される、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基及びハロゲン原子は、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
上記式(6)で表される基としては、下記一般式(6−1)、下記一般式(6−2)又は下記一般式(6−3):
Figure 2008169192
〔式中、A環、B環およびC環はそれぞれ独立に芳香環を示す。式(6−1)、式(6−2)および式(6−3)は、それぞれ、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基からなる群から選ばれる1個以上の置換基を有していてもよい。Yは前記と同じ意味を表す。〕
で表される基;下記一般式(6−4)又は下記一般式(6−5):
Figure 2008169192
〔式中、D環、E環、F環およびG環はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基からなる群から選ばれる1個以上の置換基を有していてもよい芳香環を示す。Yは前記と同じ意味を表す。〕
で表される基が挙げられ、上記一般式(6−4)又は上記一般式(6−5)で表される基が好ましい。
上記式中、Yは、−S−、−O−、−C(R11)(R12)−であることが、高発光効率を得るという点で好ましく、さらに好ましくは−S−、−O−である。ここで、R11、R12は前記と同じ意味を表す。
上記一般式(6−1)〜(6−5)における芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環;ピリジン環、ビピリジン環、フェナントロリン環、キノリン環、イソキノリン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環などの複素芳香環が挙げられる。
上記一般式(6−1)〜(6−5)で示される基が置換基として、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、または置換カルボキシル基から選ばれる基を有することが好ましい。
<組成物>
上記金属錯体及び/又は高分子化合物は、電荷輸送材料及び/又は発光材料と組み合わせることにより組成物を調製することができる。即ち、本発明の組成物は、上記金属錯体及び/又は高分子化合物と、電荷輸送材料及び/又は発光材料を含むものである。
前記電荷輸送材料は、正孔輸送材料と電子輸送材料に分類され、具体的には有機化合物(低分子有機化合物及び/又は高分子有機化合物)を用いることができる。
正孔輸送材料としては、例えば、カルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等を含むアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレン)若しくはその誘導体等が挙げられる。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が挙げられる。
電荷輸送材料に用いられる低分子有機化合物としては、低分子有機EL素子に用いられるホスト化合物(即ち、低分子ホスト化合物)、電荷注入輸送化合物等を意味し、具体的には、例えば、「有機ELディスプレイ」(時任静士、安達千波矢、村田英幸 共著、オーム社)107頁、月刊ディスプレイ、vol.9、No.9、2003年26-30頁、特開2004-244400号公報、特開2004-277377号公報等に記載の化合物を挙げることができる。
低分子有機化合物としては、具体的には、下記化合物を挙げることができる。
Figure 2008169192
Figure 2008169192
電荷輸送材料に用いられる高分子有機化合物としては、例えば、非共役系高分子有機化合物、共役系高分子有機化合物が挙げられ、電荷輸送の観点からは、共役が広がりキャリア(電子又は正孔)移動度が高く有利であるので、共役系高分子有機化合物が好ましい。非共役系高分子有機化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾールなどが挙げられる。共役系高分子有機化合物としては、例えば、主鎖に芳香環を含むポリマーが挙げられ、具体的には、例えば、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフルオレン、置換基を有していてもよいジベンゾチオフェン、置換基を有していてもよいジベンゾフラン、置換基を有していてもよいジベンゾシロールなどを繰り返し単位として主鎖に含むものや、それらの繰り返し単位との共重合体などが例示される。より具体的には、置換基を有していてもよいベンゼン環を有する高分子有機化合物、下記一般式(6)で表される構造を有する高分子有機化合物等が挙げられる。さらに、例えば、特開2003-231741号公報、特開2004-059899号公報、特開2004-002654号公報、特開2004-292546号公報、US5708130、WO9954385、WO0046321、WO02077060、「有機ELディスプレイ」(時任静士、安達千波矢、村田英幸 共著、オーム社)111頁;月刊ディスプレイ、Vol.9、No.9、2002年47-51頁などに記載の高分子有機化合物が挙げられる。
「共役系高分子」とは、例えば、「有機ELのはなし」(吉野勝美著、日刊工業新聞社)23頁に記載されているような、多重結合と単結合が繰り返し長くつながっている分子であり、例えば、下記構造の繰り返し構造や、下記構造を適宜組み合わせた構造を含む高分子が典型的な例として挙げられる。
Figure 2008169192
(式中、RX1〜RX6は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基を表す。)
式中、RX1〜RX6で表される基は、具体的には、上述の本発明の金属錯体を構成する配位子が含む環状構造(例えば、Z1環、Z2環など)が有し得る置換基として、説明し例示したものと同じである。
高分子有機化合物としては、具体的には、例えば、下記の基(即ち、下記の例示において、括弧を除いたもの)を含むもの、下記の構造を繰り返し単位として含むものを挙げることができる。
Figure 2008169192
等が挙げられる。
低分子有機化合物又は高分子有機化合物の基底状態のエネルギーESH(eV)、低分子有機化合物又は高分子有機化合物の最低励起三重項状態のエネルギーETH(eV)、金属錯体の基底状態のエネルギーESMC(eV)、及び金属錯体の最低励起三重項状態のエネルギーETMC(eV)が、
ETH(eV)−ESH(eV)>ETMC(eV)−ESMC(eV)−0.2(eV)
の関係を満たすことが好ましい。
前記高分子有機化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108であり、好ましくは104〜106である。また、この高分子有機化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が103〜108であり、好ましくは5×104〜5×106である。
前記発光材料としては、公知のものが使用できる。発光材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン若しくはその誘導体、ペリレン若しくはその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン若しくはその誘導体、又はテトラフェニルブタジエン若しくはその誘導体などの低分子発光材料等が挙げられる。
本発明の組成物中における前記金属錯体の配合量は、組み合わせる有機化合物の種類や、最適化したい特性により異なるので特に限定されないが、有機化合物(即ち、高分子有機化合物及び/又は低分子有機化合物)の量を100重量部としたとき、通常、0.01〜80重量部であり、好ましくは0.1〜60重量部である。前記金属錯体は、一種単独で用いても二種以上を配合してもよい。
<液状組成物>
本発明の金属錯体、高分子化合物及び組成物は、いずれも光電素子、発光素子等の素子の作製に有用であり、特には該金属錯体、高分子化合物及び組成物を、溶媒又は分散媒と混合することにより、液状組成物(例えば、印刷法等では溶液として用いられる。)として用いることが好ましい。ここで、「液状組成物」とは、素子作製時において液状であるものを意味し、典型的には、常圧(即ち、1気圧)、25℃において液状のものを意味する。こうして液状組成物とすることにより、光電素子、発光素子等の素子に層構造、膜等を容易に形成することができる。即ち、前記液状組成物を塗布し、その後、乾燥することにより溶媒を除去するだけで層構造、膜等を形成することができる。
液状組成物からの成膜方法(以下、「溶液からの成膜」という。)としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法、キャピラリーコート法、ディスペンサー法等の塗布法が挙げられる。
前記液状組成物は、その他にも、電荷輸送材料、発光材料、安定剤、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤、酸化防止剤などの添加剤を含んでいてもよい。
液状組成物中に含まれる全固形成分のうち、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物の割合は、通常、20重量%〜100重量%であり、好ましくは40重量%〜100重量%である。
前記液状組成物中の溶媒又は分散媒の割合は、該液状組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜99.9重量%であり、好ましくは60重量%〜99.9重量%であり、さらに好ましく90重量%〜99.8重量%である。
前記液状組成物の粘度は印刷法によって異なるが、25℃において0.5〜500mPa・sの範囲が好ましく、インクジェットプリント法など液状組成物が吐出装置を経由するものである場合には、吐出時の目づまりや飛行曲がりを防止するために粘度が25℃において0.5〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
液状組成物に用いる溶媒・分散媒としては、本発明の金属錯体及び高分子化合物を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。この溶媒・分散媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルベンゾエート、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒等が例示される。これらの中でも、本発明の金属錯体及び高分子化合物の溶媒への溶解性、成膜時の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メシチレン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、s−ブチルベンゼン、アニソール、エトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロヘキサン、n−ヘキシルシクロヘキサン、メチルベンゾエート、2−プロピルシクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン、ジシクロヘキシルケトンが好ましく、キシレン、アニソール、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシルメチルベンゾエートが特に好ましい。
これらの溶媒・分散媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。上記溶媒・分散媒の中でも、ベンゼン環を少なくとも1個以上含む構造を有し、かつ融点が0℃以下であり、かつ沸点が100℃以上である有機溶媒を1種類以上含むことが特に好ましい。
前記液状組成物に含有される溶媒は、成膜性、素子特性等の観点から、2種類以上であることが好ましく、2〜3種類であることがより好ましく、2種類であることがさらに好ましい。
前記液状組成物に2種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1種類の溶媒は25℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、1種類の溶媒は沸点が180℃以上の溶媒であり、他の1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることが好ましく、1種類の溶媒は沸点が200℃以上の溶媒であり、他の1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、2種類の溶媒ともに、60℃において0.2重量%以上の本発明の金属錯体及び高分子化合物が溶解することが好ましく、2種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において0.2重量%以上の本発明の金属錯体及び高分子化合物が溶解することが好ましい。
前記液状組成物に3種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1〜2種類の溶媒は25℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、3種類の溶媒のうちの少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃以上の溶媒であり、少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることが好ましく、3種類の溶媒のうちの少なくとも1種類の溶媒は沸点が200℃〜300℃以下の溶媒であり、少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、3種類の溶媒のうちの2種類の溶媒には、60℃において0.2重量%以上の本発明の金属錯体及び高分子化合物が溶解することが好ましく、3種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において0.2重量%以上の本発明の金属錯体及び高分子化合物が溶解することが好ましい。
前記液状組成物に2種類以上の溶媒が含まれる場合、粘度及び成膜性の観点から、最も沸点が高い溶媒が、該液状組成物の全溶媒の重量の40〜90重量%であることが好ましく、50〜90重量%であることがより好ましく、65〜85重量%であることがさらに好ましい。
前記液状組成物としては、粘度及び成膜性の観点から、アニソール及びビシクロヘキシルを含む液状組成物、アニソール及びシクロヘキシルベンゼンを含む液状組成物、キシレン及びビシクロヘキシルを含む液状組成物、キシレン及びシクロヘキシルベンゼンを含む液状組成物、並びにメシチレン及びメチルベンゾエートを含む液状組成物が好ましい。
前記液状組成物に含有され得る添加剤の中で、正孔輸送材料及び電子輸送材料としては、前記した化合物がその例として挙げられる。発光材料としては、上述の説明し例示したものと同じである。
安定剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが挙げられる。
粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤としては、粘度を高めるための高分子量の増粘剤、貧溶媒、粘度を下げるための低分子量の化合物、表面張力を下げるための界面活性剤などを適宜組み合わせて使用することができる。
前記の高分子量の増粘剤としては、本発明の金属錯体及び高分子化合物と同じ溶媒に可溶性で、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよい。例えば、高分子量のポリスチレン、高分子量のポリメチルメタクリレート、本発明の高分子化合物のうち分子量が大きいものなどを用いることができる。前記の高分子量の増粘剤としては、ポリスチレン換算の重量平均分子量が50万以上であるものが好ましく、100万以上であるものがより好ましい。貧溶媒を増粘剤として用いることもできる。即ち、液状組成物中の固形分に対する貧溶媒を少量添加することで、粘度を高めることができる。保存時の安定性も考慮すると、貧溶媒の量は、液状組成物全体に対して50重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることが更に好ましい。
酸化防止剤としては、本発明の金属錯体及び高分子化合物と同じ溶媒に可溶性で、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが例示される。酸化防止剤を用いることにより、前記液状組成物の保存安定性を改善し得る。
液状組成物の一成分として溶媒を含む場合、本発明の金属錯体及び高分子化合物の溶媒への溶解性の観点から、溶媒の溶解度パラメータと、高分子化合物の溶解度パラメータとの差が10以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましい。溶媒の溶解度パラメータと本発明の高分子材料の溶解度パラメータは、「溶剤ハンドブック(講談社刊、1976年)」に記載の方法で求めることができる。
前記液状組成物に含まれる本発明の金属錯体及び/又は高分子化合物は、1種類でも2種類以上でもよく、素子特性等を損なわない範囲で本発明の金属錯体及び高分子化合物以外の高分子量の化合物を含んでいてもよい。
<素子>
次に、本発明の素子について説明する。本発明の素子は、陽極及び陰極からなる電極間に、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物(なお、金属錯体、高分子化合物のそのままの状態であってもよいし、前記組成物として調製した状態であってもよい。以下、同様である。)を含む層を有することを特徴とし、例えば、発光素子;スイッチング素子(例えば、表示装置に有用である。)、光電変換素子(例えば、太陽電池に有用である。)等の光電素子等として用いることができる。該素子が発光素子の場合は、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層が、発光層であることが好ましい。
−発光素子−
本発明の発光素子としては、1)陰極と発光層との間に、電子輸送層を設けた発光素子、2)陽極と発光層との間に、正孔輸送層を設けた発光素子、3)陰極と発光層との間に、電子輸送層を設け、かつ陽極と発光層との間に、正孔輸送層を設けた発光素子等が挙げられる。本発明の発光素子は、さらに電荷阻止層を有していてもよく、例えば、発光層と陰極との間に正孔阻止層を有していてもよい。
発光層とは、発光する機能を有する層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層である。電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と言う。また、電荷阻止層とは、正孔又は電子を発光層に閉じ込める機能を有する層を意味し、電子を輸送し、かつ正孔を閉じ込める層を正孔阻止層、正孔を輸送し、かつ電子を閉じ込める層を電子阻止層と言う。
また、本発明の発光素子としては、その他にも、上記少なくとも一方の電極と発光層との間に該電極に隣接して導電性高分子を含む層を設けた発光素子;少なくとも一方の電極と発光層との間に該電極に隣接して平均膜厚2nm以下のバッファー層を設けた発光素子等が挙げられる。
具体的には、以下のa)〜e)の構造が例示される。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/発光層/正孔阻止層/陰極
e)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
本発明の発光素子としては、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物が正孔輸送層及び/又は電子輸送層に含まれているものも含む。
本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物が正孔輸送層に用いられる場合には、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物が正孔輸送性基を含むものであることが好ましく、その具体例としては、芳香族アミンとの共重合体、スチルベンとの共重合体などが挙げられる。また、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物が電子輸送層に用いられる場合には、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物が電子輸送性基を含むものであることが好ましく、その具体例としては、オキサジアゾールとの共重合体、トリアゾールとの共重合体、キノリンとの共重合体、キノキサリンとの共重合体、ベンゾチアジアゾールとの共重合体などが挙げられる。
本発明の発光素子が正孔輸送層を有する場合(通常、正孔輸送層は、正孔輸送材料を含有する)、使用される正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体などの高分子正孔輸送材料が例示される。
具体的には、該正孔輸送材料として、特開昭63-70257号公報、同63-175860号公報、特開平2-135359号公報、同2-135361号公報、同2-209988号公報、同3-37992号公報、同3-152184号公報に記載されているもの等が例示される。
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。
また、低分子正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体が例示される。低分子正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示される。
ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合またはラジカル重合によって得られる。
ポリシランもしくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー(Chem.Rev.)第89巻、1359頁(1989年)、英国特許GB2300196号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
ポリシロキサンもしくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖または主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖または主鎖に有するものが例示される。
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料及び高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法、キャピラリーコート法、ディスペンサー法等の塗布法を用いることができる。
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
本発明の発光素子が電子輸送層を有する場合(通常、電子輸送層は、電子輸送材料を含有する)、使用される電子輸送材料としては公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体等が例示される。
具体的には、特開昭63-70257号公報、同63-175860号公報、特開平2-135359号公報、同2-135361号公報、同2-209988号公報、同3-37992号公報、同3-152184号公報に記載されているもの等が例示される。
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液または溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、上記の高分子バインダーを併用してもよい。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料および高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
溶液または溶融状態からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法、キャピラリーコート法、ディスペンサー法等の塗布法を用いることができる。
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電子輸送層の膜厚としては、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
また、電極に隣接して設けた電荷輸送層のうち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷注入層(即ち、正孔注入層、電子注入層の総称である。以下、同じである。)と一般に呼ばれることがある。
さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して前記の電荷注入層又は絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層や発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
積層する層の順番や数、および各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
本発明において、電荷注入層を設けた発光素子としては、陰極に隣接して電荷注入層を設けた発光素子、陽極に隣接して電荷注入層を設けた発光素子等が挙げられる。
例えば、具体的には、以下のf)〜q)の構造が挙げられる。
f)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
g)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
i)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
j)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
l)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/陰極
m)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
o)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
p)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
q)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
電荷注入層の具体的な例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層などが例示される。
上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10-5S/cm以上103S/cm以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくするためには、10-5S/cm以上102S/cm以下がより好ましく、10-5S/cm以上101S/cm以下がさらに好ましい。
通常は該導電性高分子の電気伝導度を10-5S/cm以上103S/cm以下とするために、該導電性高分子に適量のイオンをドープする。
ドープするイオンの種類は、正孔注入層であればアニオン、電子注入層であればカチオンである。アニオンとしては、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンなどが例示され、カチオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンなどが例示される。
電荷注入層の膜厚としては、例えば1nm〜100nmであり、2nm〜50nmが好ましい。
電荷注入層に用いる材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリキノキサリンおよびその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖または側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニンなど)、カーボンなどが例示される。
絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有するものである。該絶縁層は、平均膜厚が4nm以下であることが好ましく、平均膜厚が2nm以下であることがより好ましい。なお、通常、平均膜厚の下限は0.5nmである。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。絶縁層を設けた発光素子としては、陰極に隣接して絶縁層を設けた発光素子、陽極に隣接して絶縁層を設けた発光素子が挙げられる。
具体的には、例えば、以下のr)〜ac)の構造が挙げられる。
r)陽極/絶縁層/発光層/陰極
s)陽極/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
u)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
v)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
x)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
y)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
aa)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
ab)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
ac)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
本発明の発光素子を形成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板などが例示される。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明または半透明であることが好ましい。
通常、本発明の発光素子が有する陽極および陰極の少なくとも一方は透明または半透明である。陽極側が透明または半透明であることが好ましい。
該陽極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜(NESAなど)や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
また、陽極上に、電荷注入を容易にするために、フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボンなどからなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層を設けてもよい。
本発明の発光素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、およびそれらのうち2つ以上の合金、あるいはそれらのうち1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1つ以上との合金、グラファイトまたはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。陰極を2層以上の積層構造としてもよい。
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。また、陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層を設けてもよく、陰極作製後、該発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。該発光素子を長期安定的に用いるためには、素子を外部から保護するために、保護層および/または保護カバーを装着することが好ましい。
保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板などを用いることができ、該カバーを熱効果樹脂や光硬化樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にタメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好ましい。
本発明の発光素子は、面状光源、表示装置(例えば、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置等)、そのバックライト等として用いることができる。
本発明の発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得るためには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極のいずれか一方、または両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にOn/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子蛍光体を塗り分ける方法や、カラーフィルターまたは蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動も可能であるし、TFTなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。
さらに、前記面状の発光素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、あるいは面状の照明用光源として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。
−光電素子−
本発明の別の様態として、光電素子について説明する。
光電素子としては、例えば、光電変換素子があり、少なくとも一方が透明または半透明な二個の電極間に、本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層が設けられた素子や、基板上に成膜した本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層上に形成した櫛型電極を有する素子等が例示される。特性を向上するために、フラーレンやカーボンナノチューブ等を混合してもよい。
光電変換素子の製造方法としては、特許第3146296号公報に記載の方法が例示される。具体的には、第一の電極を有する基板上に本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層(薄膜)を形成し、その上に第二の電極を形成する方法、基板上に形成した一組の櫛型電極の上に本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層(薄膜)を形成する方法が例示される。第一または第二の電極のうち一方が透明または半透明である。
本発明の金属錯体及び/又は本発明の高分子化合物を含む層(薄膜)の形成方法やフラーレンやカーボンナノチューブを混合する方法については特に制限はないが、発光素子で例示したものが好適に利用できる。
<その他の用途>
本発明の金属錯体、本発明の高分子化合物は、上述のとおり、素子の作製に有用であるだけではなく、例えば、有機半導体材料等の半導体材料、発光材料、光学材料、あるいは導電性材料(例えば、ドーピングにより適用する。)として用いることもできる。したがって、該金属錯体、該高分子化合物を用いて、発光性膜、導電性膜、有機半導体膜等の膜を作製することができる。
本発明の金属錯体、本発明の高分子化合物は、上記発光素子の発光層に用いられる発光性膜の作製方法と同様の方法で、導電性薄膜および半導体薄膜を製膜、素子化することができる。半導体薄膜は、電子移動度または正孔移動度のいずれか大きいほうが、10-5cm2/V/秒以上であることが好ましい。また、有機半導体膜は、有機太陽電池、有機トランジスタ等に用いることができる。
以下、本発明をより詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
−金属錯体(MC1)の合成−
Figure 2008169192
J. Org. Chem. 1989, 54, 850-857.に記載の方法(上記スキーム)に準じて、1-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン(1-3)を合成した。具体的には、氷浴で冷やした42重量%テトラフルオロホウ酸水溶液に5,6,7,8-テトラヒドロ-1-ナフチルアミン(1-1)をゆっくり加え、引き続き亜硝酸ナトリウム水溶液を滴下し、得られた反応混合物を5重量%テトラフルオロホウ酸水溶液、水の順で洗浄してジアゾニウム塩(1-2)を得た。臭化銅(II)のジメチルスルホキシド溶液にジアゾニウム塩(1-2)を加えて30分間撹拌した後に、反応溶液を水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を濃縮後、残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、溶媒を留去して、1-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン(1-3)を得た。
Figure 2008169192
反応容器に1-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン(1-3)(1.48g、7.0mmol)、トリ-n-ブチル(2-ピリジル)すず((3.76 g, 10 mmol))、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(0.337 g, 0.48 mmol)、塩化リチウム(1.70 g, 40 mmol)及びトルエン(35 mL)を量り取り、窒素気流下で6時間還流した。空冷後、得られた反応溶液にフッ化カリウム飽和水溶液(20 mL)を加え、室温で30分間撹拌した。得られた反応物を濾過し、濾液を5重量%炭酸水素ナトリウム水溶液(200 mL)で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/ジエチルエーテル)で精製し、溶媒を留去して、薄い黄色のオイルとして2-(5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-イル)ピリジン(1-4)(1.06g、5.1mmol)を得た。収率は73%であった。
LC-MS (positive) m/z : 210 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz , CDCl3)
δ 1.77 (m, 4 H), δ 2.71 (m, 2 H), δ 2.86 (m, 2 H), δ 7.17 6(m, 3 H), δ 7.22 (m, 1 H), δ 7.36 (m, 1 H), δ 7.72 (m, 1 H), δ 8.68 (m, 1 H).
不活性ガス雰囲気下、2−(5,6,7,8−テトラヒドロナフタレン−1−イル)−ピリジンとイリジウム化合物を仕込み、有機溶媒中で反応させる。得られる反応物を後処理し、粗生成物を得る。この粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、金属錯体(MC1)を得ることができる。
Figure 2008169192
−パラメータの算出−
金属錯体(MC1)について、金属錯体(MC1)の配位子内の2面角(°)及びd軌道パラメータΦ(%/eV)を下記の方法で計算した。即ち、金属錯体(MC1)に対して、B3LYPレベルの密度汎関数法により構造を最適化した。その際、基底関数として、中心金属のイリジウムにはLANL2DZを、それ以外の原子には6-31G*を用いた。最適化された構造を基に、配位子内の2面角(°)を算出し、その後、同一の基底関数を用い、B3LYPレベルの時間依存密度汎関数法により、最低一重項励起エネルギーS1(eV))及び最低三重項励起エネルギーT1(eV)を求め、そのエネルギー差S1−T1(eV)を算出した。その結果を表1に示す。
−EL素子の作製・特性評価−
金属錯体(MC1)を用いたEL素子は、下記のようにして作製することができる。まず、金属錯体(MC1)と、4、4’−ビス(9−カルバゾリル)ビフェニル(CBP)等のホスト化合物とを混合した混合物の、トルエン溶液Aを調製する。一方、ITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液を用いて成膜し、乾燥する。次に、上記トルエン溶液Aを塗布し、薄膜を形成する。さらに、これを乾燥した後、真空中で、陰極バッファー層としてLiF、陰極としてカルシウム、次いでアルミニウムを蒸着し、EL素子を作製する。
このEL素子に電圧を引加することにより、EL発光を確認することができる。輝度、発光効率などの特性は、輝度計および電流−電圧計を組み合わせることで計測することができる。
<実施例2>
−金属錯体(MC2)の合成−
不活性ガス雰囲気下で、反応容器に1-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロナフタレンとジエチルエーテルを仕込み、冷却する。これにノルマルブチルリチウムのヘキサン溶液を滴下し、低温で撹拌する。これにトリメトキシボランを加えて更に撹拌した後に、塩酸を加える。反応物を有機溶媒で抽出し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-ホウ酸を得ることができる。
不活性ガス雰囲気下で、反応容器に3-ヒドロキシイソキノリンとピリジンを仕込み、冷却する。トリフルオロメタンスルホン酸無水物を滴下し、徐々に室温まで昇温しながら撹拌する。反応物を後処理し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、3-{(トリフルオロメタンスルホニル)オキシ}イソキノリンを得ることができる。
不活性ガス雰囲気下で、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-ホウ酸と3-{(トリフルオロメタンスルホニル)オキシ}イソキノリンのカップリング反応を行い、反応物を得る。この反応物を後処理し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、3-(5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-イル)イソキノリンを得ることができる。
不活性ガス雰囲気下、3−(5,6,7,8−テトラヒドロナフタレン−1−イル)−イソキノリンとイリジウム化合物を仕込み、有機溶媒中で反応させる。得られる反応物を後処理し、粗生成物を得る。この粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、金属錯体(MC2)を得ることができる。
Figure 2008169192
−パラメータの算出−
実施例1と同様にして、金属錯体(MC2)の配位子内の2面角(°)及びd軌道パラメータΦ(%/eV)を算出した。その結果を表1に示す。
−EL素子の作製・特性評価−
実施例1において、金属錯体(MC1)に代えて金属錯体(MC2)を用いる以外は、実施例1と同様にしてEL素子を作製することができる。このEL素子に電圧を引加することにより、EL発光を確認することができる。輝度、発光効率などの特性は、輝度計および電流−電圧計を組み合わせることで計測することができる。
<実施例3>
−金属錯体MC3の合成−
実施例2と同様にして、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-ホウ酸を合成する。
不活性ガス雰囲気下で、反応容器に2-キノリノールとピリジンを仕込み、冷却する。トリフルオロメタンスルホン酸無水物を滴下し、徐々に室温まで昇温しながら撹拌する。反応物を後処理し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、2-{(トリフルオロメタンスルホニル)オキシ}キノリンを得ることができる。
不活性ガス雰囲気下で、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-ホウ酸と2-{(トリフルオロメタンスルホニル)オキシ}キノリンのカップリング反応を行い、反応物を得る。この反応物を後処理し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、2-(5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-イル)キノリンを得ることができる。
不活性ガス雰囲気下、2-(5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-イル)キノリンとイリジウム化合物を仕込み、有機溶媒中で反応させる。得られる反応物を後処理し、粗生成物を得る。この粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、金属錯体(MC2)を得ることができる。
Figure 2008169192
−パラメータの算出−
実施例1と同様にして、金属錯体(MC3)の配位子内の2面角(°)及びd軌道パラメータΦ(%/eV)を算出した。その結果を表1に示す。
−EL素子の作製・特性評価−
実施例1において、金属錯体(MC1)に代えて金属錯体(MC3)を用いる以外は、実施例1と同様にしてEL素子を作製することができる。このEL素子に電圧を引加することにより、EL発光を確認することができる。輝度、発光効率などの特性は、輝度計および電流−電圧計を組み合わせることで計測することができる。
Figure 2008169192
<比較例1>
−金属錯体(MC4)の合成−
金属錯体(MC4)は、J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 12971-12979.に記載の方法で合成した。
Figure 2008169192
−パラメータの算出−
実施例1と同様にして、前記金属錯体(MC4)の配位子内の2面角(°)及びd軌道パラメータΦ(%/eV)を算出した。その結果を表2に示す。
上記金属錯体(MC4)とポリメチルメタクリレート樹脂(アルドリッチ社製であり、以下、「PMMA」という)とを重量比2:98で混合したものの10重量%クロロホルム溶液を調製した。この溶液を石英基板上に滴下、乾燥し、石英基板上に金属錯体(MC4)ドープのPMMA膜を成膜した。こうして得られた基板を用いてフォトルミネッセンス測定したところ、608nm、657nmにピークを持つ発光が観測され、フォトルミネッセンス量子収率は27%であった。フォトルミネッセンス量子収率は、有機EL発光特性評価装置((株)オプテル社製、商品名:IES−150)を用いて、励起波長350nmにて測定した。
−EL素子の作製・特性評価−
実施例1において、金属錯体(MC1)に代えて金属錯体(MC4)を用いる以外は、実施例1と同様にしてEL素子を作製することができる。このEL素子に電圧を引加することにより、EL発光を確認することができる。輝度、発光効率などの特性は、輝度計および電流−電圧計を組み合わせることで計測することができる。
Figure 2008169192
<実施例4>
−金属錯体(MC5)の合成−
Figure 2008169192
反応容器に、実施例1にて得られた2-(5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1-イル)ピリジン(1-4)(523mg、2.50mmol)、塩化イリジウム(IrCl3・3H2O)(401mg、1.14mmol)、2-エトキシエタノール(6mL)及び水(2mL)を量り取り、窒素気流下、140℃で7時間環流した。空冷後、得られた反応物を濾別し、水及びメタノールで洗浄することにより、黄色固体のIr-dimer(A)を得た(646mg、5.01mmol)。収率は88%であった。
Figure 2008169192
反応容器にIr-dimer(A)(387mg、0.30mmol)、アセチルアセトン(150mg、1.5mmol)、炭酸ナトリウム(318mg、3.0mmol)及び2-エトキシエタノール(8mL)を量り取り、窒素気流下、室温で22時間撹拌した。空冷後、反応物を濾別し、メタノール及びヘキサンで洗浄した。得られたオレンジ色の固体を塩化メチレンに溶解させ、硫酸ナトリウムで乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン)で精製し、溶液量が約2mLになるまで濃縮した。濃縮液から晶出したオレンジ色の結晶を濾別し、ヘキサン及びジエチルエーテルで洗浄することにより、黄色固体の化合物(MC5)(252mg、0.36mmol)を得た。収率は59%であった。
LC-MS (positive) m/z : 709 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 1.75 (br, 14 H), δ 2.62 (br, 4 H), δ 3.16 (br, 4 H), δ 5.16 (d, 1 H), δ 5.98 (d, 2 H), δ 6.39 (dd, 2 H), δ 7.06 (m, 2 H), δ 7.68 (m, 2 H), δ 8.13 (d, 2 H), δ 8.62 (d, 2 H).
−フォトルミネッセンス量子収率測定−
上記金属錯体(MC5)とポリメチルメタクリレート樹脂(アルドリッチ社製「Poly(methyl methacrylate)、Typical Mw=120,000」であり、以下、「PMMA」という)とを重量比2:98で混合したものの10重量%クロロホルム溶液を調製した。この溶液を石英基板上に滴下、乾燥し、石英基板上に金属錯体(MC5)ドープのPMMA膜を成膜した。こうして得られた基板を用いてフォトルミネッセンス測定したところ、562nmにピークを持つ発光が観測され、フォトルミネッセンス量子収率は67%であった。フォトルミネッセンス量子収率は、有機EL発光特性評価装置((株)オプテル社製、商品名:IES−150)を用いて、励起波長350nmにて測定した。
−EL素子の作製・特性評価−
下記式:
Figure 2008169192
で表される化合物(CBP、同仁化学研究所製)と金属錯体(MC5)とを重量比97.5:2.5で混合した混合物の0.8重量%クロロホルム溶液を調製した。
次に、スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、商品名:BaytronP)を用いてスピンコートにより50nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で、200℃で10分間乾燥した。次に、上述のとおりに調製したクロロホルム溶液を用いてスピンコートにより3500rpmの回転速度で成膜した。さらに、これを窒素ガス雰囲気下、130℃で1時間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお、真空度が1×10-4Pa以下に到達した後、金属の蒸着を開始した。
得られたEL素子に電圧を印加することにより、550nmに最大ピークを有するEL発光が観察された。このEL素子は、約16Vで約100cd/m2の発光輝度が得られ、最大発光効率は15cd/Aであった。
−高分子化合物(P−1)の合成−
不活性雰囲気下、下記化合物(M−1)[Frontier Scientific社製](0.392g)及び下記化合物(M−2)(0.530g)をあらかじめアルゴンでバブリングした脱水トルエン8.5mLに溶解した。次に、得られた溶液を45℃まで昇温し、酢酸パラジウム(0.4mg)及びリン配位子(7mg)を加え、5分間撹拌し、塩基を2.1ml加え、100℃で7時間加熱した。得られた溶液に、4−tertブチルフェニルホウ酸(0.05g)を加え、再度100℃で2時間撹拌した。反応混合物を冷却し、メタノール(155ml)に注ぎ込むことで、下記高分子化合物(P−1)0.47gを得た。高分子化合物(P−1)のポリスチレン換算の数平均分子量Mnは1.1×105であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは2.5×105であった。下記式中、nは繰り返し単位数であり、これらの分子量を満たす数である。なお、高分子化合物(P−1)は、特表2005−506439号公報記載の方法に準拠して製造した。
Figure 2008169192

Figure 2008169192
−EL素子の作製・特性評価2−
高分子化合物(P−1)と金属錯体(MC5)とを重量比95:5で混合した混合物の0.4重量%クロロホルム溶液を調製し、これを用いてスピンコートにより2500rpmの回転速度で発光層を成膜し、上記と同様にして、EL素子を作製した。
得られたEL素子に電圧を印加することにより、550nmに最大ピークを有するEL発光が観測された。このEL素子は、19Vで約100cd/m2の発光輝度が得られ、最大発光効率は3cd/Aであった。
<実施例5>
−金属錯体(MC6)の合成−
Figure 2008169192
反応容器に3-ヒドロキシイソキノリン(5.0g、34.4mmol)と脱水ピリジン(15mL)を量りとり、窒素気流下、0℃に冷却しながらトリフルオロメタンスルホン酸無水物を滴下した。0℃で1時間、室温で6時間反応させた後に、水(100mL)とジエチルエーテル(100mL)を加え、室温で1時間撹拌した。有機層を、水(50mL)、5重量%塩酸(50mL)、水(50mL)、飽和食塩水(50mL)の順で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製して、化合物(1-5)を得た(8.44g、30.4mmol)。収率は88%であった。
LC-MS (positive) m/z : 278 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz , CDCl3)
δ 7.60 (s, 1 H), δ 7.71 (m, 1 H), δ 7.82 (m, 1 H), δ 7.94 (d, J = 8.3 Hz, 1 H), 8.09 (d, J = 8.3 Hz, 1 H), 9.09 (s, 1 H).
Figure 2008169192
4-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロ-1-ナフトールを、Can. J. Chem., 1989, 69, 2061.に記載の方法で合成した。窒素気流下、反応容器に4-ブロモ-5,6,7,8-テトラヒドロ-1-ナフトール(100.3g、442mmol)、イミダゾール(89.4g、1313mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド(1028mL)を量りとり、t-ブチルジメチルクロロシラン(91.9g, 610 mmol)を添加し、室温で89時間攪拌した。反応溶液を水(5L)にあけ、酢酸エチル(2L)で二回抽出した。有機層を水(1L)で洗浄し、飽和食塩水(1L)で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-6)(155.6g)を得た。
化合物(1-6)
1H NMR (400 MHz , CDCl3)
δ 0.21 (s, 6 H), δ 1.00 (s, 9 H), δ 1.75 (m, 4 H),δ 2.66 (m, 4 H), δ 6.50 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 7.23 (d, J = 8.6 Hz, 1 H).
窒素気流下、反応容器に9-ボラビシクロ[3,3,1]ノナン(39.2g、322mmol)と1,4-ジオキサン(1075mL)を量りとり、1-オクテン(36.1g、322mmol)を加えて80℃で1時間攪拌した。フッ化セシウム(146.7g、966mmol)、[1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(7.89g、9.66mmol)、化合物(1-6)(109.8g、322 mmol)を順次加え、80℃で3時間攪拌した。反応混合物を水(2.5L)にあけ、酢酸エチル(1L)で3回抽出した。有機層を飽和食塩水(1L)で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-7)(49.8g)を得た。
化合物(1-7)
1H NMR (400 MHz , CDCl3)
δ 0.22 (s, 6 H), δ 0.88 (t, 3 H), δ 1.00 (s, 9 H), δ 1.28 (m, 10 H), δ 1.52 (m, 2 H), δ 1.78 (m, 4 H),δ 2.48 (m, 2 H), δ 2.65 (m, 4 H), δ 6.55 (d, 1 H), δ 6.82 (d, 1 H).
窒素気流下、反応容器に化合物(1-7)(49.8g、134mmol)とN,N-ジメチルホルムアミド/水混合溶媒(容積比で10/1、150mL)を量りとり、炭酸セシウム(21.8g、67mmol)を加えて100℃で1.5時間攪拌した。反応溶液に水(450mL)を加え、メチル-t-ブチルエーテル(300mL)で2回抽出した。有機層を飽和食塩水(200mL)で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-8)(30.8g)を得た。
化合物(1-8)
1H NMR (400 MHz , CDCl3)
δ 0.88 (t, 3 H), δ 1.32 (m, 10 H), δ 1.51 (m, 2 H), δ 1.79 (m, 4 H),δ 2.48 (m, 2 H), δ 2.66 (m, 4 H), δ 4.53 (d, 1 H), δ 6.58 (d, 1 H), δ 6.86 (d, 1 H).
窒素気流下、反応容器に化合物(1-8)(61.2g、235mmol)、ピリジン(120mL)を量りとり、氷冷下でトリフルオロメタンスルホン酸無水物(73.6g, 261 mmol)を滴下した。滴下後、室温で23時間攪拌した。反応溶液を水(300mL)にあけ、メチル-t-ブチルエーテル(150mL)で2回抽出した。有機層を1N塩酸(100mL)で3回、飽和食塩水(200mL)で1回洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-9)(80.7g)を得た。
化合物(1-9)
1H NMR (400 MHz , CDCl3)
δ 0.89 (t, 3 H), δ 1.32 (m, 10 H), δ 1.52 (m, 2 H), δ 1.80 (m, 4 H),δ 2.52 (m, 2 H), δ 2.70 (m, 2 H),δ 2.79 (m, 2 H), δ 7.01 (m, 2 H).
窒素気流下、反応容器に酢酸カリウム(61.5g、626mmol)、ビス(ピナコラート)ジボロン(58.3g、230mmol)、1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(3.47g、6.26mmol)、[1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(5.1g、6.26mmol)、化合物(1-9)(78.2g、209mmol)、及び1,4-ジオキサン(1260mL)を量りとり、80℃で24時間攪拌した。反応溶液をトルエン(2L)で希釈し、飽和食塩水(1L)で2回洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-10)(37.6g)を得た。
化合物(1-10)
1H NMR (400 MHz , CDCl3)
δ 0.88 (t, 3 H), δ 1.28 (m, 10 H), δ 1.32 (s, 12 H), δ 1.54 (m, 2 H), δ 1.77 (m, 4 H),δ 2.54 (m, 2 H), δ 2.69 (m, 2 H),δ 3.05 (m, 2 H), δ 6.97 (d, 1 H), δ 7.56 (d, 1 H).
Figure 2008169192
窒素気流下、反応容器に化合物(1-5)(2.77g、10mmol)、化合物(1-10)(3.94g、10mmol)、炭酸ナトリウム4.24g(40mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド(100mL)、エタノール(10mL)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.58g、0.5mmol)を加え、115℃で8時間撹拌した。反応溶液に水(400mL)と酢酸エチル/ヘキサン混合溶媒(容積比で1/1、400mL)を加えて抽出した。有機層を水(400mL)、5重量%炭酸ナトリウム水溶液(300mL)および飽和食塩水(100mL)で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化合物(1-11)(1.42g)を得た。
化合物(1-11)
LC-MS (positive) m/z : 372 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 0.89 (t, 3 H), δ 1.30 (br, 10 H), δ 1.61 (m, 2 H), δ 1.71 (m, 2 H), δ 1.85 (m, 2 H), δ 2.62 (m, 2 H), δ 2.79 (m, 4 H), δ 7.10 (d, 1 H), δ 7.20 (d, 1 H), δ 7.60 (m, 1 H), δ 7.70 (m, 2 H), δ 7.83 (d, 1 H), δ 8.00 (d, 1 H), δ 9.31 (s, 1 H).
Figure 2008169192
反応容器に化合物(1-11)(592mg、1.5mmol)、塩化イリジウム三水和物(241mg、0.68mmol)、2-エトキシエタノール(3mL)、水(1mL)を量り取り、窒素気流下、140℃で16時間加熱した。空冷後、得られた反応物を濾別し、水、メタノール、ヘキサンの順で洗浄することにより、オレンジ固体のIr-dimer(B)(475mg、0.25mmol)を得た。
反応容器に、Ir-dimer(B)(388mg、0.20mmol)、アセチルアセトン(100mg、1.0mmol)、炭酸ナトリウム(212mg、2.0mmol)及び2-エトキシエタノール(6mL)を量り取り、窒素気流下、100℃で10時間撹拌した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、オイル状残渣をヘキサンおよびメタノールで洗浄することにより、金属錯体(MC6)を得た(133mg、0.13mmol、収率32%)。
Figure 2008169192
金属錯体(MC6)
LC-MS (positive) m/z : 1033 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 0.85-1.27 (m, 30 H), δ 1.73 (m, 4 H), δ 1.79 (s, 6 H), δ 1.84 (m, 4 H), δ 2.10 (m, 4 H), δ 2.51 (m, 4 H), δ 3.29 (m, 4 H), δ 5.18 (s, 1 H), δ 5.74 (s, 2 H), δ 7.51 (dd, 2 H), δ 7.66 (dd, 2 H), δ 7.84 (d, 2 H), δ 7.92 (d, 2 H), δ 8.38 (s, 2 H), δ 9.35 (s, 2 H).
−フォトルミネッセンス量子収率測定−
実施例4において、金属錯体(MC5)に代えて上記金属錯体(MC6)を用いた以外は、実施例4と同様にしてフォトルミネッセンス測定したところ、575nm、615nmにピークを持つ発光が観測され、フォトルミネッセンス量子収率は46%であった。
−EL素子の作製・特性評価−
実施例4に記載のCBPと金属錯体(MC6)とを重量比97.5:2.5で混合した混合物の0.8重量%クロロホルム溶液を調製した。
次に、スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、商品名:BaytronP)を用いてスピンコートにより50nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で、200℃で10分間乾燥した。次に、上述のとおりに調製したクロロホルム溶液を用いてスピンコートにより3500rpmの回転速度で成膜した。さらに、これを窒素ガス雰囲気下、130℃で1時間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお、真空度が1×10-4Pa以下に到達した後、金属の蒸着を開始した。
得られたEL素子に電圧を印加することにより、605nmに最大ピークを有するEL発光が観察された。このEL素子は、約18Vで約100cd/m2の発光輝度が得られ、最大発光効率は6cd/Aであった。
<実施例6>
Figure 2008169192
−パラメータの算出−
実施例1と同様にして、前記金属錯体(MC7)の配位子内の2面角(°)及びd軌道パラメータΦ(%/eV)を算出した。その結果、配位子内の2面角は12(°)、またd軌道パラメータΦは228.77(%/eV)であった。

Claims (24)

  1. 下記一般式(1):
    Figure 2008169192
    (式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、及び下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。)
    で表される構造を有する金属錯体であって、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む面と、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む面とで定められる2面角が9°〜16°であり、かつ該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)を、該金属錯体の最低励起一重項エネルギーS1(eV)と最低励起三重項エネルギーT1(eV)とのエネルギー差S1−T1(eV)で除した値が200〜600%/eVであることを特徴とする上記金属錯体。
  2. 下記一般式(1):
    Figure 2008169192
    (式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、及び下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。)
    で表される構造を有する金属錯体であって、該Z1環が下記一般式(2):
    Figure 2008169192
    (式中、X1、Y1及びY2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、及び下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Z10環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む環状構造を表す。Z11環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合以外は、単結合で構成される環状構造を表す。)
    で表される構造を有するか、若しくは該Z2環が下記一般式(3):
    Figure 2008169192
    (式中、X2、Y3及びY4は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合、及び下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Z20は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む環状構造を表す。Z21環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合以外は、単結合で構成される環状構造を表す。)
    で表される構造を有するか、又は該Z1環が該一般式(2)で表される構造を有しかつ該Z2環が該一般式(3)で表される構造を有することを特徴とする上記金属錯体。
  3. 下記一般式(4−1)又は下記一般式(4−2):
    Figure 2008169192
    (式中、Mは前記と同じであり、RA、RB、RC、RD、RE及びRFは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールエチニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はRA及びRB、RB及びRC、RC及びRD、並びにRE及びRFからなる群から選ばれる組み合わせの少なくとも1つが結合して芳香環を形成していてもよい。)
    で表される構造を有する請求項1又は2に記載の金属錯体。
  4. 下記一般式(5):
    Figure 2008169192
    (式中、X1及びX2は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。下記式:
    Figure 2008169192
    及び下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合は、それぞれ独立に、単結合又は二重結合である。Mは、遷移金属原子を表す。Z1環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。Z2環は、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される結合を含む環状構造を表す。Aは、Z1環中の1個の原子とZ2環中の1個の原子とに結合した連結基を表し、該連結基は、−C(R501)(R502)−、−N(R503)−、−P(R504)−、−P(=O)(R507)−、−Si(R505)(R506)−、及び−SO2−からなる群から選ばれる2〜6個の基からなる2価の基を表す。R501〜R507は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
    で表される構造を有する金属錯体。
  5. 請求項2〜4のいずれか一項に記載の金属錯体であって、該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)が、33.3%以上であることを特徴とする上記金属錯体。
  6. 請求項2〜5のいずれか一項に記載の金属錯体であって、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む面と、下記式:
    Figure 2008169192
    で表される構造を含む面とで定められる2面角が9°〜16°であり、かつ該金属錯体の最高占有分子軌道における、該金属原子Mの最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が全原子軌道係数の2乗の和に対して占める割合(%)を、該金属錯体の最低励起一重項エネルギーS1(eV)と最低励起三重項エネルギーT1(eV)とのエネルギー差S1−T1(eV)で除した値が200〜600%/eVであることを特徴とする上記金属錯体。
  7. 前記Mがルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の金属原子である請求項1〜6のいずれか一項に記載の金属錯体。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体の残基を分子内に含む高分子化合物。
  9. 共役系高分子化合物である請求項8に記載の高分子化合物。
  10. 前記高分子化合物が、2価の芳香族基を含む請求項8又は9に記載の高分子化合物。
  11. 前記2価の芳香族基が、置換基を有してもよいフェニレン基、置換基を有してもよいナフチレン基、置換基を有してもよい2価の複素環基、置換基を有してもよい2価の芳香族アミン基、又は下記一般式(6):
    Figure 2008169192
    (式中、P環及びQ環はそれぞれ独立に芳香環を示すが、P環は存在してもしなくてもよい。2本の結合手は、P環が存在する場合には、P環及び/又はQ環上に存在し、P環が存在しない場合には、Yを含む5員環若しくは6員環及び/又はQ環上に存在する。P環、Q環及びYを含む5員環若しくは6員環は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基を有していてもよい。Yは、−O−、−S−、−Se−、−B(R6)−、−Si(R7)(R8)−、−P(R9)−、−PR10(=O)−、−C(R11)(R12)−、−N(R13)−、−C(R14)(R15)−C(R16)(R17)−、−O−C(R18)(R19)−、−S−C(R20)(R21)−、−N−C(R22)(R23)−、−Si(R24)(R25)−C(R26)(R27)−、−Si(R28)(R29)−Si(R30)(R31)−、−C(R32)=C(R33)−、−N=C(R34)−又は−Si(R35)=C(R36)−を表す。R6〜R36は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
    で表される基である請求項10に記載の高分子化合物。
  12. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体及び/又は請求項8〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物と、電荷輸送材料及び/又は発光材料とを含む組成物。
  13. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体及び/又は請求項8〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物と、溶媒又は分散媒とを含む液状組成物。
  14. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体及び/又は請求項8〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む膜。
  15. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体及び/又は請求項8〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む素子。
  16. 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属錯体及び/又は請求項8〜11のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む層とを有する素子。
  17. 陽極及び陰極からなる電極と、電荷輸送層及び/又は電荷阻止層とを有する請求項16に記載の素子。
  18. 請求項15〜17のいずれか一項に記載の素子からなる発光素子。
  19. 請求項15〜17のいずれか一項に記載の素子からなるスイッチング素子。
  20. 請求項15〜17のいずれか一項に記載の素子からなる光電変換素子。
  21. 請求項18に記載の発光素子を用いてなる面状光源。
  22. 請求項18に記載の発光素子を用いてなる照明。
  23. 請求項18に記載の発光素子又は請求項19に記載のスイッチング素子を用いてなる表示装置。
  24. 請求項20に記載の光電変換素子を用いてなる太陽電池。
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