JP4086499B2 - 金属配位化合物、発光素子及び表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な金属配位化合物に関するものであり、更には前記化合物を用いた電気素子に関するものであり、さらに詳しくは、前記一般式（１）で示される金属配位化合物を発光材料として用いる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機EL素子と言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、高速応答性や高効率の発光素子として、応用研究が精力的に行われている。その基本的な構成を図１（ａ）・（ｂ）に示した［例えばＭａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．１２５，１ 〜４８（１９９７）参照］。
【０００３】
図１に示したように、一般に有機ＥＬ素子は透明基板１５上に透明電極１４と金属電極１１の間に複数層の有機膜層から構成される。
【０００４】
図１（ａ）では、有機層が発光層１２とホール輸送層１３からなる。透明電極１４としては、仕事関数が大きなＩＴＯなどが用いられ、透明電極１４からホール輸送層１３への良好なホール注入特性を持たせている。金属電極１１としては、アルミニウム、マグネシウムあるいはそれらを用いた合金などの仕事関数の小さな金属材料を用い有機層への良好な電子注入性を持たせる。これら電極には、５０ 〜２００ｎｍの膜厚が用いられる。
【０００５】
発光層１２には、電子輸送性と発光特性を有するアルミキノリノール錯体など（代表例は、外３に示すＡｌｑ３）が用いられる。また、ホール輸送層１３には、例えばビフェニルジアミン誘導体（代表例は、外３に示すα−ＮＰＤ）など電子供与性を有する材料が用いられる。
【０００６】
以上の構成した素子は整流性を示し、金属電極１１を陰極に透明電極１４を陽極になるように電界を印加すると、金属電極１１から電子が発光層１２に注入され、透明電極１５からはホールが注入される。
【０００７】
注入されたホールと電子は発光層１２内で再結合により励起子が生じ発光する。この時ホール輸送層１３は電子のブロッキング層の役割を果たし、発光層１２／ホール輸送層１３界面の再結合効率が上がり、発光効率が上がる。
【０００８】
さらに、図１（ｂ）では、図１（ａ）の金属電極１１と発光層１２の間に、電子輸送層１６が設けられている。発光と電子・ホール輸送を分離して、より効果的なキャリアブロッキング構成にすることで、効率的な発光を行うことができる。電子輸送層１６としては、例えば、オキサジアゾール誘導体などを用いることができる。
【０００９】
これまで、一般に有機ＥＬ素子に用いられている発光は、発光中心の分子の一重項励起子から基底状態になるときの蛍光が取り出されている。一方、一重項励起子を経由した蛍光発光を利用するのでなく、三重項励起子を経由したりん光発光を利用する素子の検討がなされている。発表されている代表的な文献は、文献１：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ（Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７４，Ｎｏ３ ｐ４２２（１９９９））、文献２：Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７５，Ｎｏ１ ｐ４（１９９９））である。
【００１０】
これらの文献では、図１（ｃ）に示す有機層が４層構成が主に用いられている。それは、陽極側からホール輸送層１３、発光層１２、励起子拡散防止層１７、電子輸送層１６からなる。用いられている材料は、外３に示すキャリア輸送材料とりん光発光性材料である。各材料の略称は以下の通りである。
Ａｌｑ３：アルミ−キノリノール錯体
α−ＮＰＤ：Ｎ４，Ｎ４’−Ｄｉ−ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ−Ｎ４，Ｎ４’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ
ＣＢＰ：４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ
ＢＣＰ：２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ
ＰｔＯＥＰ：白金−オクタエチルポルフィリン錯体
Ｉｒ（ｐｐｙ）3：イリジウム−フェニルピリミジン錯体
【外３】
【００１１】
文献１，２とも高効率が得られたのは、ホール輸送層１３にα−ＮＰＤ、電子輸送層１６にＡｌｑ３、励起子拡散防止層１７にＢＣＰ、発光層１２にＣＢＰをホスト材料として、６％程度の濃度で、りん光発光性材料であるＰｔＯＥＰまたはＩｒ（ｐｐｙ）3を混入して構成したものである。
【００１２】
りん光性発光材料が特に注目されている理由は、原理的に高発光効率が期待できるからである。その理由は、キャリア再結合により生成される励起子は１重項励起子と３重項励起子からなり、その確率は１：３である。これまでの有機ＥＬ素子は、１重項励起子から基底状態に遷移する際の蛍光を発光として取り出していたが、原理的にその発光収率は生成された励起子数に対して、２５％でありこれが原理的上限であった。しかし、３重項から発生する励起子からのりん光を用いれば、原理的に少なくとも３倍の収率が期待され、さらに、エネルギー的に高い１重項からの３重項への項間交差による転移を考え合わせれば、原理的には４倍の１００％の発光収率が期待できる。
【００１３】
他に、三重項からの発光を要した文献には、特開平１１−３２９７３９号公報（有機ＥＬ素子及びその製造方法）、特開平１１−２５６１４８号公報（発光材料およびこれを用いた有機ＥＬ素子）、特開平８−３１９４８２号公報（有機エレクトロルミネッセント素子）等がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記、りん光発光を用いた有機ＥＬ素子では、特に通電状態の発光劣化が問題となる。りん光発光素子の発光劣化の原因は明らかではないが、一般に３重項寿命が１重項寿命より、３桁以上長いために、分子がエネルギーの高い状態に長く置かれるため、周辺物質との反応、励起多量体の形成、分子微細構造の変化、周辺物質の構造変化などが起こるのではないかと考えられている。
【００１５】
いずれにしても、りん光発光素子は、高発光効率が期待される一方で、素子寿命を左右する通電劣化特性の改善がさらに求められている。
【００１６】
そこで、本発明は、高効率発光で、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さい発光素子及び表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第一は、下記一般式（１）で示される金属配位化合物を提供することを特徴とする。
【００１８】
【外４】
【００１９】
｛式中ＭはＩｒ，Ｐｔ，ＲｈまたはＰｄであり、ｎは２または３である。Ｙは炭素原子数２から６のアルキレン基［該アルキレン基中の１つもしくは隣接しない２つのメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、該アルキレン基中の水素原子は炭素原子数１から１０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）に置換されていてもよい。］を示す。環ＡはＭに結合した窒素原子を有する環状基であり、置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、フェニル基、炭素原子数１から８のトリアルキルシリル基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有していてもよい。｝
本発明の金属配位化合物は、前記一般式（１）において、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、またはベンゾイミダゾールであることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の第２は、基板上に配置された第一の電極上に、前記金属配位化合物を含む有機化合物層を配置し、さらにこの上に第二の電極を配置したことを特徴とする電気素子を提供することである。さらに前記第一と第二の電極間に電圧を印加することにより前記有機物層が発光することを特徴とする電気素子を提供することである。
【００２１】
更に、本発明は上記電気素子とこれを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする表示装置を提供することである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
発光層が、キャリア輸送性のホスト材料とりん光発光性のゲストからなる場合、３重項励起子からのりん光発光にいたる主な過程は、以下のいくつかの過程からなる。
１．発光層内での電子・ホールの輸送
２．ホストの励起子生成
３．ホスト分子間の励起エネルギー伝達
４．ホストからゲストへの励起エネルギー移動
５．ゲストの三重項励起子生成
６．ゲストの三重項励起子→基底状態時のりん光発光
それぞれの過程における所望のエネルギー移動や、発光はさまざまな失活過程と競争でおこる。
【００２３】
ＥＬ素子の発光効率を高めるためには、発光中心材料そのものの発光量子収率が大きいことは言うまでもない。しかしながら、ホスト−ホスト間、あるいはホスト−ゲスト間のエネルギー移動が如何に効率的にできるかも大きな問題となる。また、通電による発光劣化は今のところ原因は明らかではないが、少なくとも発光中心材料そのもの、または、その周辺分子による発光材料の環境変化に関連したものと想定される。
【００２４】
そこで本発明者らは種々の検討を行い、前記一般式（１）で示される金属配位化合物を発光中心材料に用いた有機エレクトロルミネッセント素子が高効率発光で、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さいことを見出した。
【００２５】
【００２６】
前記一般式（１）で示される金属配位化合物のうち、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、またはベンゾオキサゾールである場合が好ましく、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、である場合がより好ましい。
【００２７】
本発明に用いた金属配位化合物は、りん光性発光をするものであり、最低励起状態が、３重項状態のＭＬＣＴ＊（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ ｃｈａｒｇｅ ｔｌａｎｓｆｅｒ）励起状態かπ−π＊励起状態であると考えられる。これらの状態から基底状態に遷移するときにりん光発光が生じる。
【００２８】
本発明の発光材料のりん光収率は、０．１５から０．９と高い値が得られ、りん光寿命は１から４０μｓｅｃと短寿命であった。りん光寿命が短いことは、ＥＬ素子にしたときに高発光効率化の条件となる。すなわち、りん光寿命が長いと、発光待ち状態の３重項励起状態の分子が多くなり、特に高電流密度時に発光効率が低下すると言う問題があった。本発明の材料は、高りん光発光収率を有し、短りん光寿命をもつＥＬ素子の発光材料に適した材料である。また、前記一般式（１）で示される金属配位化合物の環状アルケン基と環Ａの組み合わせにより発光波長を短波長から長波長まで広い範囲で調節することが期待できる。以上のような観点からも、本発明の金属配位化合物は有機ＥＬ素子の発光材料として適している。
【００２９】
また、りん光発光材料の場合、発光特性が、その分子環境に強く依存する。蛍光発光素子の場合、発光材料の基本的性質はフォトルミネッセンスで検討されるが、りん光発光の場合は周囲にあるホスト分子の極性の強さ、温度、固体／液体に依存するので、フォトルミネッセンスの結果が、ＥＬ素子の発光特性を反映しない場合が多い。フォトルミネッセンスの結果から一部の特性を除いてＥＬ特性を見積もることは一般にできない。
【００３０】
さらに、以下の実施例に示すように、通電耐久試験において、本発明の化合物は、安定性においても優れた性能を有することが明らかとなった。本発明の特徴である環状アルケン基が導入されたことによる分子間相互作用により、ホスト材料などとの分子間相互作用を制御することができ、熱失活の原因となる励起会合体形成の抑制が可能になったと考えられ、消光過程が減少したりすることにより素子特性が向上したものと考えている。
【００３１】
本発明の発光素子は、図１に示す様に、金属配位化合物を含む有機化合物層が、対向する２つの電極に狭持され、該電極間に電圧を印加することにより発光する電界発光素子であることが好ましい。
≪合成方法の詳細な説明≫
以下本発明の金属配位化合物の実施例を用いながら、詳細に説明してゆく。
【００３２】
本発明で用いられる前記一般式（１）で示される金属配位化合物の合成経路の１例（Ｙがトリメチレンで環Ａが置換ピリジンの場合）をイリジウム配位化合物を例として示す。なおここで説明するのは、以下表１に示した例示化合物（２）に関するものであるが、他の例示化合物に関してもほぼ同様な方法で合成することが可能である。
【００３３】
≪配位子Ｌの合成≫
【外５】
【００３４】
≪イリジウム錯体の合成≫
【外６】
【００３５】
または
【外７】
【００３６】
≪金属配位化合物の合成実施例≫
以下本発明の新規化合物である例示化合物（２）の合成例を示す。
【００３７】
【外８】
【００３８】
２Ｌの３つ口フラスコにアルゴン気流下、ピリジンＮ−オキシド114ｇ（1.20ｍｏｌｅ）、乾燥塩化メチレン720ｍｌを入れ、0℃以下で氷冷撹拌しながら塩化ベンゾイル168ｇ( 1.20mole)を約30分間で滴下した。さらに同じ温度で30分間攪拌後、Ｎ−(１−シクロペンテン−１−イル)モルホリン221ｇ( 1.44mole)を乾燥塩化メチレン360ｍlに溶かして約1時間で滴下した。室温まで徐々に昇温し、その後5時間還流撹拌した。反応終了後、反応物を減圧乾固した。残渣に20％塩酸1440mlを加えてエ−テルで洗浄した。水層を１N−水酸化ナトリウム水溶液でpH8とし、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣を減圧蒸留してbp65−67℃(6.7Pa)の２−(２−ピリジル)シクロペンタノン80.0ｇ（収率41.4％）を得た。
【００３９】
【外９】
【００４０】
２Ｌの３つ口フラスコにアルゴン気流下、２−(２−ピリジル)シクロペンタノン80.0ｇ（496mｍole）と乾燥エタノ−ル1600mlを入れ、室温攪拌下で水素化ホウ素ナトリウム18.7ｇ（496mｍole）を添加した。その後室温で２時間攪拌し、少量の酢酸と水を加えた。エタノ−ルを減圧留去し、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル：3／１）で精製し、1−ヒドロキシ−２−(２−ピリジル)シクロペンタン61.0ｇ（収率75.3％）を得た。
【００４１】
【外１０】
【００４２】
オートクレーブに１−ヒドロキシ−２−(２−ピリジル)シクロペンタン60.0ｇ（368mｍole）を入れ、170℃で60時間加熱攪拌した。冷却して水を加え、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル：8／１）で精製し、1−(２−ピリジル)シクロペンテンの液体を28.0ｇ（収率52.5％）得た。
【００４３】
【外１１】
【００４４】
200ｍｌの３つ口フラスコに塩化イリジウム(III)0.60ｇ（1.70mｍole）、２−(２−ピリジル)シクロペンテン1.10ｇ（7.58mｍole）、エトキシエタノ−ル50ｍｌと水20mlを入れ、窒素気流下室温で30分間攪拌し、その後２4時間還流攪拌した。反応物を室温まで冷却し、沈殿物を濾取水洗後、エタノ−ルおよびアセトンで順次洗浄した。室温で減圧乾燥し、テトラキス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](μ−ジクロロ)ジイリジウム(III)の淡黄色粉末0.72ｇ（収率82.0％）を得た。
【００４５】
【外１２】
【００４６】
200ｍｌの３つ口フラスコにエトキシエタノ−ル70ｍｌ、テトラキス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](μ−ジクロロ)ジイリジウム(III)0.70ｇ（0.68mｍole）、アセチルアセトン0.21ｇ（2.10mｍole）と炭酸ナトリウム1.02ｇ（9.62mｍole）を入れ、窒素気流下室温で攪拌し、その後15時間還流攪拌した。反応物を氷冷し、沈殿物を濾取水洗した。この沈殿物をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：クロロホルム／メタノ−ル：30／１）で精製し、ビス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](アセチルアセトナト)イリジウム(III)の淡黄色粉末0.43ｇ（収率54.7％）を得た。
【００４７】
【外１３】
【００４８】
200ｍｌの３つ口フラスコに1−(２−ピリジル)シクロペンテン0.25ｇ（1.72mｍole）、ビス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.41ｇ（0.71mｍole）とグリセロ−ル55mlを入れ、窒素気流下180℃付近で8時間加熱攪拌した。反応物を室温まで冷却して1N-塩酸350ｍｌに注入し、沈殿物を濾取・水洗し、100℃で5時間減圧乾燥した。この沈殿物をクロロホルムを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトで精製し、トリス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2]イリジウム(III)の淡黄色粉末0.17ｇ（収率38.5％）を得た。MALDI-TOF MS（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のM+である624.8を確認した。
【００４９】
≪金属配位化合物の特性≫
また上記金属配位化合物からの発光が燐光性であることを確認するために、上記実施例で得た化合物をクロロホルムに溶解し、酸素置換した溶液と窒素置換した溶液に光照射して、フォトルミネッセンスを比較した。結果は、酸素置換した溶液はイリジウム錯体に由来する発光がほとんど見られなかったのに対し、窒素置換した溶液はフォトルミネッセンスが確認された。これらの結果より、本発明の金属配位化合物は燐光発光性を有することを確認した。
【００５０】
さらに前記金属配位化合物について、以下の方法で発光寿命を調べた。
【００５１】
先ず高分子化合物をクロロホルムに溶かし、石英基板上に約0.1μｍの厚みでスピンコートした。これを浜松ホトニクス社製の発光寿命測定装置を用い、室温で励起波長３３７ｎｍの窒素レーザー光をパルス照射した。励起パルスが終わった後の発光強度の減衰時間を測定した。
【００５２】
初期の発光強度をＩ0したとき、ｔ時間後の発光強度Ｉは、発光寿命τを用いて以下の式で定義される。
【００５３】
Ｉ ＝ Ｉ0 ｅｘｐ（−ｔ／τ）
本高分子化合物５は燐光発光性を示し、その燐光寿命は、１０μｓｅｃ以下と燐光物質の中では短寿命であった。
【００５４】
≪例示化合物≫
さらに先の合成方法と同様な方法によって得られる本発明の他の金属配位化合物の具体例を第１表に示す。
【００５５】
但し、これらは、代表例を例示しただけで、本発明は、これに限定されるものではない。第１表に使用しているＢ 〜Ｇ’およびＰｒ 〜Ｂｉは外１４、外１５に示した構造を表している。
【００５６】
【外１４】
【外１５】
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
【表５】
【００６２】
【実施例】
（実施例１〜１２、比較例１）
本発明に用いた素子作成工程の共通部分を説明する。
【００６３】
上記実施例で得た化合物を用いて、図１（b）に示す有機層が３層の有機発光素子を作成し、素子特性を計測した。
【００６４】
透明基板１５として無アルカリガラス基板を用い、この上に透明電極１４として１００ｎｍの酸化インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて形成し、パターニングした。
【００６５】
この上にホール輸送層１３として、前記構造式で表されるα−ＮＰＤを、１０-4Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着法にて膜厚４０ｎｍ形成した。その上に実施例の金属配位化合物を前記ＣＢＰと重量比が５％になるように共蒸着を行った。
【００６６】
さらに電子輸送層として前記Ａｌｑ３を３０ｎｍ蒸着した。
【００６７】
この上に金属電極層１１の下引き層として、ＡｌＬｉ合金（Ｌｉ含有量１．８重量％）１５ｎｍ配置した。さらに金属電極１１として、１００ｎｍの膜厚のアルミニウムＡｌ膜を蒸着し、透明電極１４と対向する電極面積が３ｍｍ2になる形状でパターニングした。
【００６８】
有機発光素子の特性は室温にて、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製の微小電流計４１４０Bで測定し、また発光輝度をトプコン社製ＢＭ７で測定した。本実施例の化合物を用いた素子は良好な整流性を示した。ＩＴＯ側を陽極にＡｌ側を陰極にして電界を印加し、電流値をそれぞれの素子で同じになるように電圧を印加して、輝度の時間変化を測定した。一定の電流量は７０ｍＡ／ｃｍ2とした。その時に得られたそれぞれの素子の輝度の範囲は６０から２２０ｃｄ／ｍ2であった。
【００６９】
素子寿命を計るために、以下の実施例及び比較例の素子を作成し、室温で実際に駆動して、その輝度劣化を測定した。駆動波形は図３で示す波形を印加し、発光輝度の経時変化を測定した。
【００７０】
素子劣化の原因として酸素や水が問題なので、その要因を除くため真空チャンバーから取り出し後、乾燥窒素フロー中で上記測定を行った。
【００７１】
比較例１では従来の発光材料として上記文献２に記載されているＩｒ（ｐｐｙ）３を用いた。
【００７２】
各化合物を用いた素子の通電耐久テストの結果を第２表に示す。従来の発光材料を用いた素子より明らかに輝度半減時間が大きくなり、本発明の材料の安定性に由来した耐久性の高い素子が可能になる。
【００７３】
【表６】
（実施例１３）
次の手順で図２に示す単純マトリクス型有機ＥＬ素子を作成した。
【００７４】
縦７５ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板２１上に透明電極２２（陽極側）として約１００ｎｍ厚のＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成後、単純マトリクス電極としてＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍの間隔で１００ラインをパターニングした。次に実施例１と同じ有機材料を用いて、同様の条件で３層からなる有機化合物層２３を作成した。
【００７５】
続いて、マスク蒸着にて、ＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍで１００ラインの金属電極をＩＴＯ電極２２に直交するように真空度２．７×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔｏｒｒ）の条件下で真空蒸着法にて成膜した。金属電極（陰極２４）はＡｌ−Ｌｉ合金（Ｌｉ：１．３ｗｔ％）を膜厚１０ｎｍ、つづいてＡｌ−Ｌｉ層上にＡｌを１５０ｎｍで形成した。
【００７６】
この１００×１００の単純マトリクス型有機ＥＬ素子を窒素雰囲気で満たしたグローブボックス中にて図３のような１０Ｖの走査信号、±３Ｖの情報信号によって、７Ｖから１３Ｖの間で、単純マトリクス駆動をおこなった。フレーム周波数３０Ｈｚでインターレス駆動したところ、滑らかな動画像が確認できた。
【００７７】
本発明で示した高効率な発光素子は、画像表示装置としては、省エネルギーや高視認性を備えた軽量なフラットパネルディスプレイが可能となる。またプリンター用の光源としては、本発明の発光素子をライン状に形成し、感光ドラムに近接して置き、各素子を独立して駆動し、感光ドラムに所望の露光を行う、ラインシャッターとして利用可能である。一方照明装置や液晶表示装置のバックライトへの利用は、省エネルギー効果が期待できる。また画像表示素子への別の応用では、先に述べたＸＹマトリックス配線に変えて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス方式画像表示素子が特に有用である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明で用いる金属配位化合物は、高りん光発光収率を有し、短りん光寿命をもつと共に、環状アルケン基と環Ａの組み合わせにより発光波長を調節することができ、有機ＥＬ素子の発光材料として適している。
【００７９】
その結果、該金属配位化合物を含む有機化合物層を有する本発明の発光素子は、高効率発光のみならず、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さい、優れた素子である。また、本発明の発光素子は表示素子としても優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一例を示す図である。
【図２】実施例１３の単純マトリクス型有機ＥＬ素子を示す図である。
【図３】実施例１３の駆動信号を示す図である。
【符号の説明】
１１ 金属電極
１２ 発光層
１３ ホール輸送層
１４ 透明電極
１５ 透明基板
１６ 電子輸送層
１７ 励起子拡散防止層
２１ ガラス基板
２２ ＩＴＯ電極（透明電極）
２３ 有機化合物層
２４ 陰極
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な金属配位化合物に関するものであり、更には前記化合物を用いた電気素子に関するものであり、さらに詳しくは、前記一般式（１）で示される金属配位化合物を発光材料として用いる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機EL素子と言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、高速応答性や高効率の発光素子として、応用研究が精力的に行われている。その基本的な構成を図１（ａ）・（ｂ）に示した［例えばＭａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．１２５，１ 〜４８（１９９７）参照］。
【０００３】
図１に示したように、一般に有機ＥＬ素子は透明基板１５上に透明電極１４と金属電極１１の間に複数層の有機膜層から構成される。
【０００４】
図１（ａ）では、有機層が発光層１２とホール輸送層１３からなる。透明電極１４としては、仕事関数が大きなＩＴＯなどが用いられ、透明電極１４からホール輸送層１３への良好なホール注入特性を持たせている。金属電極１１としては、アルミニウム、マグネシウムあるいはそれらを用いた合金などの仕事関数の小さな金属材料を用い有機層への良好な電子注入性を持たせる。これら電極には、５０ 〜２００ｎｍの膜厚が用いられる。
【０００５】
発光層１２には、電子輸送性と発光特性を有するアルミキノリノール錯体など（代表例は、外３に示すＡｌｑ３）が用いられる。また、ホール輸送層１３には、例えばビフェニルジアミン誘導体（代表例は、外３に示すα−ＮＰＤ）など電子供与性を有する材料が用いられる。
【０００６】
以上の構成した素子は整流性を示し、金属電極１１を陰極に透明電極１４を陽極になるように電界を印加すると、金属電極１１から電子が発光層１２に注入され、透明電極１５からはホールが注入される。
【０００７】
注入されたホールと電子は発光層１２内で再結合により励起子が生じ発光する。この時ホール輸送層１３は電子のブロッキング層の役割を果たし、発光層１２／ホール輸送層１３界面の再結合効率が上がり、発光効率が上がる。
【０００８】
さらに、図１（ｂ）では、図１（ａ）の金属電極１１と発光層１２の間に、電子輸送層１６が設けられている。発光と電子・ホール輸送を分離して、より効果的なキャリアブロッキング構成にすることで、効率的な発光を行うことができる。電子輸送層１６としては、例えば、オキサジアゾール誘導体などを用いることができる。
【０００９】
これまで、一般に有機ＥＬ素子に用いられている発光は、発光中心の分子の一重項励起子から基底状態になるときの蛍光が取り出されている。一方、一重項励起子を経由した蛍光発光を利用するのでなく、三重項励起子を経由したりん光発光を利用する素子の検討がなされている。発表されている代表的な文献は、文献１：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ（Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７４，Ｎｏ３ ｐ４２２（１９９９））、文献２：Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏら、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ ７５，Ｎｏ１ ｐ４（１９９９））である。
【００１０】
これらの文献では、図１（ｃ）に示す有機層が４層構成が主に用いられている。それは、陽極側からホール輸送層１３、発光層１２、励起子拡散防止層１７、電子輸送層１６からなる。用いられている材料は、外３に示すキャリア輸送材料とりん光発光性材料である。各材料の略称は以下の通りである。
Ａｌｑ３：アルミ−キノリノール錯体
α−ＮＰＤ：Ｎ４，Ｎ４’−Ｄｉ−ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−１−ｙｌ−Ｎ４，Ｎ４’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ
ＣＢＰ：４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ
ＢＣＰ：２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ
ＰｔＯＥＰ：白金−オクタエチルポルフィリン錯体
Ｉｒ（ｐｐｙ）3：イリジウム−フェニルピリミジン錯体
【外３】
文献１，２とも高効率が得られたのは、ホール輸送層１３にα−ＮＰＤ、電子輸送層１６にＡｌｑ３、励起子拡散防止層１７にＢＣＰ、発光層１２にＣＢＰをホスト材料として、６％程度の濃度で、りん光発光性材料であるＰｔＯＥＰまたはＩｒ（ｐｐｙ）3を混入して構成したものである。
【００１２】
りん光性発光材料が特に注目されている理由は、原理的に高発光効率が期待できるからである。その理由は、キャリア再結合により生成される励起子は１重項励起子と３重項励起子からなり、その確率は１：３である。これまでの有機ＥＬ素子は、１重項励起子から基底状態に遷移する際の蛍光を発光として取り出していたが、原理的にその発光収率は生成された励起子数に対して、２５％でありこれが原理的上限であった。しかし、３重項から発生する励起子からのりん光を用いれば、原理的に少なくとも３倍の収率が期待され、さらに、エネルギー的に高い１重項からの３重項への項間交差による転移を考え合わせれば、原理的には４倍の１００％の発光収率が期待できる。
【００１３】
他に、三重項からの発光を要した文献には、特開平１１−３２９７３９号公報（有機ＥＬ素子及びその製造方法）、特開平１１−２５６１４８号公報（発光材料およびこれを用いた有機ＥＬ素子）、特開平８−３１９４８２号公報（有機エレクトロルミネッセント素子）等がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記、りん光発光を用いた有機ＥＬ素子では、特に通電状態の発光劣化が問題となる。りん光発光素子の発光劣化の原因は明らかではないが、一般に３重項寿命が１重項寿命より、３桁以上長いために、分子がエネルギーの高い状態に長く置かれるため、周辺物質との反応、励起多量体の形成、分子微細構造の変化、周辺物質の構造変化などが起こるのではないかと考えられている。
【００１５】
いずれにしても、りん光発光素子は、高発光効率が期待される一方で、素子寿命を左右する通電劣化特性の改善がさらに求められている。
【００１６】
そこで、本発明は、高効率発光で、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さい発光素子及び表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第一は、下記一般式（１）で示される金属配位化合物を提供することを特徴とする。
【００１８】
【外４】
｛式中ＭはＩｒ，Ｐｔ，ＲｈまたはＰｄであり、ｎは２または３である。Ｙは炭素原子数２から６のアルキレン基［該アルキレン基中の１つもしくは隣接しない２つのメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、該アルキレン基中の水素原子は炭素原子数１から１０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）に置換されていてもよい。］を示す。環ＡはＭに結合した窒素原子を有する環状基であり、置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、フェニル基、炭素原子数１から８のトリアルキルシリル基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有していてもよい。｝
本発明の金属配位化合物は、前記一般式（１）において、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、またはベンゾイミダゾールであることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の第２は、基板上に配置された第一の電極上に、前記金属配位化合物を含む有機化合物層を配置し、さらにこの上に第二の電極を配置したことを特徴とする電気素子を提供することである。さらに前記第一と第二の電極間に電圧を印加することにより前記有機物層が発光することを特徴とする電気素子を提供することである。
【００２１】
更に、本発明は上記電気素子とこれを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする表示装置を提供することである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
発光層が、キャリア輸送性のホスト材料とりん光発光性のゲストからなる場合、３重項励起子からのりん光発光にいたる主な過程は、以下のいくつかの過程からなる。
１．発光層内での電子・ホールの輸送
２．ホストの励起子生成
３．ホスト分子間の励起エネルギー伝達
４．ホストからゲストへの励起エネルギー移動
５．ゲストの三重項励起子生成
６．ゲストの三重項励起子→基底状態時のりん光発光
それぞれの過程における所望のエネルギー移動や、発光はさまざまな失活過程と競争でおこる。
【００２３】
ＥＬ素子の発光効率を高めるためには、発光中心材料そのものの発光量子収率が大きいことは言うまでもない。しかしながら、ホスト−ホスト間、あるいはホスト−ゲスト間のエネルギー移動が如何に効率的にできるかも大きな問題となる。また、通電による発光劣化は今のところ原因は明らかではないが、少なくとも発光中心材料そのもの、または、その周辺分子による発光材料の環境変化に関連したものと想定される。
【００２４】
そこで本発明者らは種々の検討を行い、前記一般式（１）で示される金属配位化合物を発光中心材料に用いた有機エレクトロルミネッセント素子が高効率発光で、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さいことを見出した。
【００２５】
【００２６】
前記一般式（１）で示される金属配位化合物のうち、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、またはベンゾオキサゾールである場合が好ましく、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、である場合がより好ましい。
【００２７】
本発明に用いた金属配位化合物は、りん光性発光をするものであり、最低励起状態が、３重項状態のＭＬＣＴ＊（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ ｃｈａｒｇｅ ｔｌａｎｓｆｅｒ）励起状態かπ−π＊励起状態であると考えられる。これらの状態から基底状態に遷移するときにりん光発光が生じる。
【００２８】
本発明の発光材料のりん光収率は、０．１５から０．９と高い値が得られ、りん光寿命は１から４０μｓｅｃと短寿命であった。りん光寿命が短いことは、ＥＬ素子にしたときに高発光効率化の条件となる。すなわち、りん光寿命が長いと、発光待ち状態の３重項励起状態の分子が多くなり、特に高電流密度時に発光効率が低下すると言う問題があった。本発明の材料は、高りん光発光収率を有し、短りん光寿命をもつＥＬ素子の発光材料に適した材料である。また、前記一般式（１）で示される金属配位化合物の環状アルケン基と環Ａの組み合わせにより発光波長を短波長から長波長まで広い範囲で調節することが期待できる。以上のような観点からも、本発明の金属配位化合物は有機ＥＬ素子の発光材料として適している。
【００２９】
また、りん光発光材料の場合、発光特性が、その分子環境に強く依存する。蛍光発光素子の場合、発光材料の基本的性質はフォトルミネッセンスで検討されるが、りん光発光の場合は周囲にあるホスト分子の極性の強さ、温度、固体／液体に依存するので、フォトルミネッセンスの結果が、ＥＬ素子の発光特性を反映しない場合が多い。フォトルミネッセンスの結果から一部の特性を除いてＥＬ特性を見積もることは一般にできない。
【００３０】
さらに、以下の実施例に示すように、通電耐久試験において、本発明の化合物は、安定性においても優れた性能を有することが明らかとなった。本発明の特徴である環状アルケン基が導入されたことによる分子間相互作用により、ホスト材料などとの分子間相互作用を制御することができ、熱失活の原因となる励起会合体形成の抑制が可能になったと考えられ、消光過程が減少したりすることにより素子特性が向上したものと考えている。
【００３１】
本発明の発光素子は、図１に示す様に、金属配位化合物を含む有機化合物層が、対向する２つの電極に狭持され、該電極間に電圧を印加することにより発光する電界発光素子であることが好ましい。
≪合成方法の詳細な説明≫
以下本発明の金属配位化合物の実施例を用いながら、詳細に説明してゆく。
【００３２】
本発明で用いられる前記一般式（１）で示される金属配位化合物の合成経路の１例（Ｙがトリメチレンで環Ａが置換ピリジンの場合）をイリジウム配位化合物を例として示す。なおここで説明するのは、以下表１に示した例示化合物（２）に関するものであるが、他の例示化合物に関してもほぼ同様な方法で合成することが可能である。
【００３３】
≪配位子Ｌの合成≫
【外５】
≪イリジウム錯体の合成≫
【外６】
または
【外７】
≪金属配位化合物の合成実施例≫
以下本発明の新規化合物である例示化合物（２）の合成例を示す。
【００３７】
【外８】
２Ｌの３つ口フラスコにアルゴン気流下、ピリジンＮ−オキシド114ｇ（1.20ｍｏｌｅ）、乾燥塩化メチレン720ｍｌを入れ、0℃以下で氷冷撹拌しながら塩化ベンゾイル168ｇ( 1.20mole)を約30分間で滴下した。さらに同じ温度で30分間攪拌後、Ｎ−(１−シクロペンテン−１−イル)モルホリン221ｇ( 1.44mole)を乾燥塩化メチレン360ｍlに溶かして約1時間で滴下した。室温まで徐々に昇温し、その後5時間還流撹拌した。反応終了後、反応物を減圧乾固した。残渣に20％塩酸1440mlを加えてエ−テルで洗浄した。水層を１N−水酸化ナトリウム水溶液でpH8とし、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣を減圧蒸留してbp65−67℃(6.7Pa)の２−(２−ピリジル)シクロペンタノン80.0ｇ（収率41.4％）を得た。
【００３９】
【外９】
２Ｌの３つ口フラスコにアルゴン気流下、２−(２−ピリジル)シクロペンタノン80.0ｇ（496mｍole）と乾燥エタノ−ル1600mlを入れ、室温攪拌下で水素化ホウ素ナトリウム18.7ｇ（496mｍole）を添加した。その後室温で２時間攪拌し、少量の酢酸と水を加えた。エタノ−ルを減圧留去し、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル：3／１）で精製し、1−ヒドロキシ−２−(２−ピリジル)シクロペンタン61.0ｇ（収率75.3％）を得た。
【００４１】
【外１０】
オートクレーブに１−ヒドロキシ−２−(２−ピリジル)シクロペンタン60.0ｇ（368mｍole）を入れ、170℃で60時間加熱攪拌した。冷却して水を加え、塩化メチレンで抽出した。有機層を芒硝乾燥後減圧乾固し、残渣をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル：8／１）で精製し、1−(２−ピリジル)シクロペンテンの液体を28.0ｇ（収率52.5％）得た。
【００４３】
【外１１】
200ｍｌの３つ口フラスコに塩化イリジウム(III)0.60ｇ（1.70mｍole）、２−(２−ピリジル)シクロペンテン1.10ｇ（7.58mｍole）、エトキシエタノ−ル50ｍｌと水20mlを入れ、窒素気流下室温で30分間攪拌し、その後２4時間還流攪拌した。反応物を室温まで冷却し、沈殿物を濾取水洗後、エタノ−ルおよびアセトンで順次洗浄した。室温で減圧乾燥し、テトラキス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](μ−ジクロロ)ジイリジウム(III)の淡黄色粉末0.72ｇ（収率82.0％）を得た。
【００４５】
【外１２】
200ｍｌの３つ口フラスコにエトキシエタノ−ル70ｍｌ、テトラキス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](μ−ジクロロ)ジイリジウム(III)0.70ｇ（0.68mｍole）、アセチルアセトン0.21ｇ（2.10mｍole）と炭酸ナトリウム1.02ｇ（9.62mｍole）を入れ、窒素気流下室温で攪拌し、その後15時間還流攪拌した。反応物を氷冷し、沈殿物を濾取水洗した。この沈殿物をシリカゲルカラムクロマト（溶離液：クロロホルム／メタノ−ル：30／１）で精製し、ビス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](アセチルアセトナト)イリジウム(III)の淡黄色粉末0.43ｇ（収率54.7％）を得た。
【００４７】
【外１３】
200ｍｌの３つ口フラスコに1−(２−ピリジル)シクロペンテン0.25ｇ（1.72mｍole）、ビス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2](アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.41ｇ（0.71mｍole）とグリセロ−ル55mlを入れ、窒素気流下180℃付近で8時間加熱攪拌した。反応物を室温まで冷却して1N-塩酸350ｍｌに注入し、沈殿物を濾取・水洗し、100℃で5時間減圧乾燥した。この沈殿物をクロロホルムを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトで精製し、トリス[1−(２−ピリジル)シクロペンテン−N,C2]イリジウム(III)の淡黄色粉末0.17ｇ（収率38.5％）を得た。MALDI-TOF MS（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のM+である624.8を確認した。
【００４９】
≪金属配位化合物の特性≫
また上記金属配位化合物からの発光が燐光性であることを確認するために、上記実施例で得た化合物をクロロホルムに溶解し、酸素置換した溶液と窒素置換した溶液に光照射して、フォトルミネッセンスを比較した。結果は、酸素置換した溶液はイリジウム錯体に由来する発光がほとんど見られなかったのに対し、窒素置換した溶液はフォトルミネッセンスが確認された。これらの結果より、本発明の金属配位化合物は燐光発光性を有することを確認した。
【００５０】
さらに前記金属配位化合物について、以下の方法で発光寿命を調べた。
【００５１】
先ず高分子化合物をクロロホルムに溶かし、石英基板上に約0.1μｍの厚みでスピンコートした。これを浜松ホトニクス社製の発光寿命測定装置を用い、室温で励起波長３３７ｎｍの窒素レーザー光をパルス照射した。励起パルスが終わった後の発光強度の減衰時間を測定した。
【００５２】
初期の発光強度をＩ0したとき、ｔ時間後の発光強度Ｉは、発光寿命τを用いて以下の式で定義される。
【００５３】
Ｉ ＝ Ｉ0 ｅｘｐ（−ｔ／τ）
本高分子化合物５は燐光発光性を示し、その燐光寿命は、１０μｓｅｃ以下と燐光物質の中では短寿命であった。
【００５４】
≪例示化合物≫
さらに先の合成方法と同様な方法によって得られる本発明の他の金属配位化合物の具体例を第１表に示す。
【００５５】
但し、これらは、代表例を例示しただけで、本発明は、これに限定されるものではない。第１表に使用しているＢ 〜Ｇ’およびＰｒ 〜Ｂｉは外１４、外１５に示した構造を表している。
【００５６】
【外１４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【実施例】
（実施例１〜１２、比較例１）
本発明に用いた素子作成工程の共通部分を説明する。
【００６３】
上記実施例で得た化合物を用いて、図１（b）に示す有機層が３層の有機発光素子を作成し、素子特性を計測した。
【００６４】
透明基板１５として無アルカリガラス基板を用い、この上に透明電極１４として１００ｎｍの酸化インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて形成し、パターニングした。
【００６５】
この上にホール輸送層１３として、前記構造式で表されるα−ＮＰＤを、１０-4Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着法にて膜厚４０ｎｍ形成した。その上に実施例の金属配位化合物を前記ＣＢＰと重量比が５％になるように共蒸着を行った。
【００６６】
さらに電子輸送層として前記Ａｌｑ３を３０ｎｍ蒸着した。
【００６７】
この上に金属電極層１１の下引き層として、ＡｌＬｉ合金（Ｌｉ含有量１．８重量％）１５ｎｍ配置した。さらに金属電極１１として、１００ｎｍの膜厚のアルミニウムＡｌ膜を蒸着し、透明電極１４と対向する電極面積が３ｍｍ2になる形状でパターニングした。
【００６８】
有機発光素子の特性は室温にて、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製の微小電流計４１４０Bで測定し、また発光輝度をトプコン社製ＢＭ７で測定した。本実施例の化合物を用いた素子は良好な整流性を示した。ＩＴＯ側を陽極にＡｌ側を陰極にして電界を印加し、電流値をそれぞれの素子で同じになるように電圧を印加して、輝度の時間変化を測定した。一定の電流量は７０ｍＡ／ｃｍ2とした。その時に得られたそれぞれの素子の輝度の範囲は６０から２２０ｃｄ／ｍ2であった。
【００６９】
素子寿命を計るために、以下の実施例及び比較例の素子を作成し、室温で実際に駆動して、その輝度劣化を測定した。駆動波形は図３で示す波形を印加し、発光輝度の経時変化を測定した。
【００７０】
素子劣化の原因として酸素や水が問題なので、その要因を除くため真空チャンバーから取り出し後、乾燥窒素フロー中で上記測定を行った。
【００７１】
比較例１では従来の発光材料として上記文献２に記載されているＩｒ（ｐｐｙ）３を用いた。
【００７２】
各化合物を用いた素子の通電耐久テストの結果を第２表に示す。従来の発光材料を用いた素子より明らかに輝度半減時間が大きくなり、本発明の材料の安定性に由来した耐久性の高い素子が可能になる。
【００７３】
【表６】
次の手順で図２に示す単純マトリクス型有機ＥＬ素子を作成した。
【００７４】
縦７５ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板２１上に透明電極２２（陽極側）として約１００ｎｍ厚のＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成後、単純マトリクス電極としてＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍの間隔で１００ラインをパターニングした。次に実施例１と同じ有機材料を用いて、同様の条件で３層からなる有機化合物層２３を作成した。
【００７５】
続いて、マスク蒸着にて、ＬＩＮＥ／ＳＰＡＣＥ＝１００μｍ／４０μｍで１００ラインの金属電極をＩＴＯ電極２２に直交するように真空度２．７×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔｏｒｒ）の条件下で真空蒸着法にて成膜した。金属電極（陰極２４）はＡｌ−Ｌｉ合金（Ｌｉ：１．３ｗｔ％）を膜厚１０ｎｍ、つづいてＡｌ−Ｌｉ層上にＡｌを１５０ｎｍで形成した。
【００７６】
この１００×１００の単純マトリクス型有機ＥＬ素子を窒素雰囲気で満たしたグローブボックス中にて図３のような１０Ｖの走査信号、±３Ｖの情報信号によって、７Ｖから１３Ｖの間で、単純マトリクス駆動をおこなった。フレーム周波数３０Ｈｚでインターレス駆動したところ、滑らかな動画像が確認できた。
【００７７】
本発明で示した高効率な発光素子は、画像表示装置としては、省エネルギーや高視認性を備えた軽量なフラットパネルディスプレイが可能となる。またプリンター用の光源としては、本発明の発光素子をライン状に形成し、感光ドラムに近接して置き、各素子を独立して駆動し、感光ドラムに所望の露光を行う、ラインシャッターとして利用可能である。一方照明装置や液晶表示装置のバックライトへの利用は、省エネルギー効果が期待できる。また画像表示素子への別の応用では、先に述べたＸＹマトリックス配線に変えて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス方式画像表示素子が特に有用である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明で用いる金属配位化合物は、高りん光発光収率を有し、短りん光寿命をもつと共に、環状アルケン基と環Ａの組み合わせにより発光波長を調節することができ、有機ＥＬ素子の発光材料として適している。
【００７９】
その結果、該金属配位化合物を含む有機化合物層を有する本発明の発光素子は、高効率発光のみならず、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さい、優れた素子である。また、本発明の発光素子は表示素子としても優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一例を示す図である。
【図２】実施例１３の単純マトリクス型有機ＥＬ素子を示す図である。
【図３】実施例１３の駆動信号を示す図である。
【符号の説明】
１１ 金属電極
１２ 発光層
１３ ホール輸送層
１４ 透明電極
１５ 透明基板
１６ 電子輸送層
１７ 励起子拡散防止層
２１ ガラス基板
２２ ＩＴＯ電極（透明電極）
２３ 有機化合物層
２４ 陰極
Claims (8)
- 下記一般式（１）で示される金属配位化合物。
【外１】
｛式中ＭはＩｒ，Ｐｔ，ＲｈまたはＰｄであり、ｎは２または３である。Ｙは炭素原子数２から６のアルキレン基［該アルキレン基中の１つもしくは隣接しない２つのメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、該アルキレン基中の水素原子は炭素原子数１から１０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）に置換されていてもよい。］を示す。環ＡはＭに結合した窒素原子を有する環状基であり、置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、フェニル基、炭素原子数１から８のトリアルキルシリル基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有していてもよい。｝ - 前記一般式（１）において、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、またはベンゾイミダゾールであることを特徴とする請求項１に記載の金属配位化合物。
- 前記一般式（１）において、Ｍがイリジウムであることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の金属配位化合物。
- 基板上に設けられた第一の電極と、前記第一の電極上に下記一般式（１）で示される金属配位化合物を含む有機化合物層を備え、かつ前記有機化合物層上に第二の電極を有することを特徴とする電気素子。
【外２】
｛式中ＭはＩｒ，Ｐｔ，ＲｈまたはＰｄであり、ｎは２または３である。Ｙは炭素原子数２から６のアルキレン基［該アルキレン基中の１つもしくは隣接しない２つのメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、該アルキレン基中の水素原子は炭素原子数１から１０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）に置換されていてもよい。］を示す。環ＡはＭに結合した窒素原子を有する環状基であり、置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、フェニル基、炭素原子数１から８のトリアルキルシリル基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有していてもよい。｝ - 前記一般式（１）において、環Ａが、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、またはベンゾイミダゾールであることを特徴とする金属配位化合物を含む有機化合物層を備えたことを特徴とする請求項４に記載の電気素子。
- 前記一般式（１）において、Mがイリジウムであることを特徴とする金属配位化合物を含む有機化合物層を有することを特徴とする請求項４または５いずれかに記載の電気素子。
- 前記第一と第二の電極間に電圧を印加することにより、前記金属配位化合物を含む有機化合物層が発光することを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載の電気素子。
- 請求項７に記載の電気素子と、前記電気素子に電圧印加手段を備えたことを特徴とする表示装置。
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