JP4129745B2 - 有機電界発光素子用フェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物、その製造方法及びこれを用いた有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は有機電界発光素子用発光物質、詳しくは、下記式（１）
［式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3はそれぞれ独立的に炭素数１〜１８、好ましくは炭素数１〜４の直鎖または分枝型のアルキル基、置換または非置換された炭素数５〜１８の芳香族基、炭素数５〜１８のシクロアルキル基、またはＮ、Ｏ及びＳからなる群より選択される一つ以上のヘテロ原子を含有する５〜１８員の芳香族複素環基を示すか；または、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3中の２つ以上の基が互いに連結され、炭素数５〜２０の脂肪族環、炭素数５〜２０の芳香族環、またはＮ、Ｏ及びＳからなる群より選択される一つ以上のヘテロ原子を含有する５〜２０員の芳香族複素環を形成する。］で表されるフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物に関するものである。
また、本発明は式（１）で表される化合物を製造する方法に関するものである。
さらに、本発明はフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物を含有する有機電界発光素子、より詳しくは、発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が前記式（１）で表される化合物１種以上を含有することを特徴とする有機電界発光素子に関するものである。
さらに、本発明はフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物を含有する有機電界発光素子、より詳しくは、発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が前記式（１）で表される化合物１種以上を含有することを特徴とする有機電界発光素子に関するものである。
最近、情報通信産業の発達の加速化につれて最も重要な分野の一つであるディスプレイ素子分野においてより高度な性能が求められている。このようなディスプレイは発光型と非発光型とに分けられる。発光型に属するディスプレイとしては、陰極線管（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ）、電界発光素子（Electroluminescence Display：ＥＬＤ）、発光ダイオード（Light-Emitting Diode：ＬＥＤ）、プラズマ素子パネル（Plazma Display Panel：ＰＤＰ）などがある。また、非発光型ディスプレイとしては液晶ディスプレイ（Liquid
Crystal Display：ＬＣＤ）などがある。
Crystal Display：ＬＣＤ）などがある。
前述した発光型及び非発光型ディスプレイは作動電圧、消費電力、明るさ（輝度）、コントラスト、応答速度、寿命、表示液等の基本性能を持っている。ところが、この中で現在までたくさん使われている液晶ディスプレイは、前記した基本性能の中で応答速度、コントラスト及び視覚依存性に対して問題点を持っている。このような状況下で、発光ダイオードを用いたディスプレイは応答速度が速く、自己発光型であるため、背面光（back l
ight）を必要とせず、輝度に優れているだけでなく種々の長所を持っており、液晶ディスプレイの問題点を補完する次世代ディスプレイ素子として代替できるものと展望されている。
ight）を必要とせず、輝度に優れているだけでなく種々の長所を持っており、液晶ディスプレイの問題点を補完する次世代ディスプレイ素子として代替できるものと展望されている。
発光ダイオードは、主に結晶形態を持つ無機材料が用いられるため大面積の電界発光素子への適用が難しい。また、無機材料を用いた電界発光素子の場合は、駆動電圧を２００Ｖ以上必要とし、価格も高価であるという短所がある。しかし、１９８７年イーストマン・コダック（Eastman Kodak）でアルミナキノン（alumina quinone）というπ−共役構造を持つ材料より製作された素子が発表されて以来、有機物を用いた電界発光素子の研究が活発になっている。
電界発光素子（electroluminescence device：ＥＬデバイス）は発光層（emmiter layer）形成用材料によって無機電界発光素子と有機電界発光素子とに分けられる。
有機電界発光素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子であり、無機電界発光素子に比べて輝度、駆動電圧及び応答速度の特性に優れ、多色化が可能であるという長所を持っている。
さらに、この素子は数ボルトの低電圧の直流印加により発光する伝導体素子であり、高輝度、高速応答、広視野角、面発光、薄型の多色発光が可能であるという優れた特徴を持っている。
有機電界発光素子は、他のディスプレイでは見られない特徴を持っており、フルカラーフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。
有機電界発光素子は１９８７年にＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが最初に実用的な素子性能を報告した（Applied Physics Letters、第５１巻１２号、９１３−９１５頁（１９８７年））。ここで、彼らは有機層としてジアミン誘導体から得られる薄膜（正孔輸送層）と、トリ（８−キノリラート）アルミニウム（以下、‘Ａｌｑ３’と略する）から得られる薄膜（電子輸送性発光層）を積層した構造を考案した。このような積層構造を用いることによって、電極から有機層への電子と正孔の注入障壁を低下させ、また有機層内部において電子と正孔との再結合確率を増加させることが可能となった。
Applied Physics Letters、第５１巻１２号、９１３−９１５頁（１９８７年）
Applied Physics Letters、第５１巻１２号、９１３−９１５頁（１９８７年）
その後、Ｃ．Ａｄａｃｈｉらが正孔輸送層、発光層、電子輸送層の３層構造（Japanese
Journal of Applied Physics、第２７巻２号、Ｌ２６９−Ｌ２７１頁（１９８８年））及び正孔輸送性発光層、電子輸送層から得られる２層構造（Applied Physics Letter、第５５巻１５号、１４８９−１４９１頁（１９８９年））の有機層を持つ有機電界発光素子を考案し、材料及びその組合せに適した多層構造をなすことによって、素子特性を最適化できることを明らかにした。
Japanese Journal of Applied Physics、第２７巻２号、Ｌ２６９−Ｌ２７１頁（１９８８年） Applied Physics Letter、第５５巻１５号、１４８９−１４９１頁（１９８９年）
Journal of Applied Physics、第２７巻２号、Ｌ２６９−Ｌ２７１頁（１９８８年））及び正孔輸送性発光層、電子輸送層から得られる２層構造（Applied Physics Letter、第５５巻１５号、１４８９−１４９１頁（１９８９年））の有機層を持つ有機電界発光素子を考案し、材料及びその組合せに適した多層構造をなすことによって、素子特性を最適化できることを明らかにした。
Japanese Journal of Applied Physics、第２７巻２号、Ｌ２６９−Ｌ２７１頁（１９８８年） Applied Physics Letter、第５５巻１５号、１４８９−１４９１頁（１９８９年）
通常の有機電界発光素子は、第１電極（陽極）と第２電極（陰極）、有機発光媒体とから構成され得る。前記有機発光媒体は少なくとも二つの分離された有機層、即ち、素子において電子を注入して輸送する一つの層と、正孔を注入して輸送する領域を形成する一つの層とを含み、さらに、薄膜の有機フィルムの多重層を含むことができる。前記電子を注
入して輸送する層と、正孔を注入して輸送する層はそれぞれ電子注入層、電子輸送層及び正孔注入層、正孔輸送層に分けられることもある。また、有機発光媒体は前記電子注入輸送層と前記正孔注入輸送層の他に、さらに発光層を含んで構成することもある。
入して輸送する層と、正孔を注入して輸送する層はそれぞれ電子注入層、電子輸送層及び正孔注入層、正孔輸送層に分けられることもある。また、有機発光媒体は前記電子注入輸送層と前記正孔注入輸送層の他に、さらに発光層を含んで構成することもある。
簡単な構造の有機電界発光素子は、第１電極／電荷輸送層及び発光層／第２電極より構成することができる。さらに、各有機機能層を分離して第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極より有機電界発光素子を構成することができる。
前述したような構造を持つ有機電界発光素子の駆動原理は次の通りである。
前記陽極及び陰極の間に電圧を印加すると、陽極から注入されたホール（正孔）は正孔輸送層を経由して発光層に移動する。一方、電子は陰極から電子輸送層を経由して発光層に注入され、発光層領域でキャリアらが再結合して励起子（exciton）を生成する。この励起子が励起状態から基底状態に変化し、これにより発光層の蛍光性分子が発光することによって画像が形成される。
前記陽極及び陰極の間に電圧を印加すると、陽極から注入されたホール（正孔）は正孔輸送層を経由して発光層に移動する。一方、電子は陰極から電子輸送層を経由して発光層に注入され、発光層領域でキャリアらが再結合して励起子（exciton）を生成する。この励起子が励起状態から基底状態に変化し、これにより発光層の蛍光性分子が発光することによって画像が形成される。
現在、正孔輸送層として一般に用いらる物質はトリフェニルアミン誘導体である。また、電子輸送層としては有機金属錯体化合物あるいはヘテロ環化合物が用いられている。発光層としては有機化合物あるいは有機金属錯体化合物が単独で用いられるか、または、発光層のホストとして用いられる。有機化合物あるいは有機金属錯体化合物が発光層のホストとして用いられるとき、ドーパントとして有機発光物質あるいは金属錯体型有機発光物質を用いて発光色を調節する。
有機電界発光素子に用いられる蛍光物質に対する最大量子効率は、理論上５％程度と計算される。このような低い量子効率を改善することができれば、素子の寿命を延長させることができる。一般的に分子は一重項励起状態から基底状態に降りるとき光を放出するが、これを蛍光と言う。反面、燐光は三重項励起状態から基底状態に降りるとき放出する光を示す。分子が励起状態から光を放出する最大効率は、蛍光の場合２５％であり、燐光の場合７５％となる。従って、このような高い発光効率を持つ燐光物質を有機電界発光素子の有機薄膜層、好ましくは発光層に導入して素子の寿命を延長させようとする試みが多くなされているが、これに適した物質が未だに開発されていない。
このようなフルカラーディスプレーの実用化のためのひとつ方法は、有機電界発光素子の有機薄膜層、好ましくは、発光層に適用する高い発光効率を持つ物質を開発することである。現在、有機電界発光素子のための高効率の発光物質として燐光物質であるイリジウム金属錯体有機化合物に対する研究が行われている。この物質を発光層のドーパントとして用いた有機電界発光素子は、駆動時、高い発光効率を持つものと知られている（Nature、４０３巻７５０−７５３頁（２０００年））。
発光層を構成するイリジウム金属錯体有機化合物は、配位子の分子構造によって発光色が異なる。この場合、発光層は燐光物質であるイリジウム金属錯体有機化合物のみからなるか、ドーパントとして燐光物質であるイリジウム金属錯体有機化合物を含んでなる。
従って、本発明は有機電界発光素子に適用する新規なフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は前記発光物質を含有する有機電界発光素子、より詳しくは、発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が本発明に係る発光物
質１種以上を含有することを特徴とする有機電界発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明は前記発光物質を含有する有機電界発光素子、より詳しくは、発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が本発明に係る発光物
質１種以上を含有することを特徴とする有機電界発光素子を提供することを目的とする。
前記した目的を達成するために、本発明は下記式（１）
［式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は前記で定義したものと同義である。］で表される有機電界発光素子用発光物質であるフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物を提供する。
前記式（１）で表される化合物の代表例を下記より具体的に例示する。しかし、本発明は以下代表例に限定されるものではない。
式（１）で表される化合物の置換体は炭素数１〜１０の直鎖あるいは分枝型のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基で置換できるが、これに限定されるものではない。
また、本発明は前記式（１）で表される化合物を製造する方法を提供する。
前記式（１）で表される化合物は、
１）下記式（２）
で表されるフェニルピリジン化合物をＩｒＣｌ3・ｘＨ2ＯまたはＮａ3ＩｒＣｌ6・ｘＨ2Ｏと反応させて前駆体を得る段階；及び
２）前記１）で得られた前駆体を下記式（３）
［式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は前記で定義したものと同義である。］で表される化合物と反応させて目的する式（１）で表される化合物を得る段階；
によって製造することができる。
前記式（１）で表される化合物は、
１）下記式（２）
２）前記１）で得られた前駆体を下記式（３）
によって製造することができる。
前記製造方法のうち、第１段階での反応温度は０℃〜１４０℃、好ましくは１００℃〜１３５℃であり、反応時間は１〜２４０時間、好ましくは１０〜４８時間であり、溶媒としては化学反応に用いられる通常の有機溶媒が用いられるが、好ましくはアルコール誘導体が挙げられ、より好ましくは、２−エトキシエタノールを使用することができる。式（２）のフェニルピリジンとイリジウム錯体化合物の使用量は、式（２）のフェニルピリジンに対してイリジウム錯体化合物のモル比率が０．０００１倍〜１０倍、好ましくは０．１倍〜１倍とすることが良い。
第２段階での反応温度は０℃〜１４０℃、好ましくは１００℃〜１３５℃であり、反応時間は０．０１時間〜２４０時間、好ましくは０．１時間〜１０時間であり、溶媒としては化学反応に用いられる通常の有機溶媒が使用され、好ましくはアルコール誘導体挙げられ、より好ましくは、２−エトキシエタノールを使用することができる。第１段階で生成されたイリジウム錯体化合物の前駆体と式（３）で表される化合物の使用量は、イリジウム錯体化合物の前駆体化合物に対する式（３）で表される化合物のモル比率が０．０１倍〜１００倍、好ましくは０．１倍〜１０倍とすることが良い。反応のために塩基性物質の酸化金属類、水酸化金属類、炭酸金属類が用いられ、好ましくは炭酸金属類が挙げられ、より好ましくはＫ2ＣＯ3が用いられる。
また本発明は、前記式（１）で表される化合物を含有する有機電界発光素子、より詳しくは、発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が本発明に係る発光物質１種以上を含有することを特徴とする有機電界発光素子を提供するものである。
本発明で用いる式（１）で表される化合物は、前記したあらゆる有機薄膜層において単独または混合物の形態で使用することができ、これらの層で別の材料をドーパントとしたホストとして使用することができ、別の正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料等にドーパントとしてドープすることができる。好ましくは、本発明に係る化合物は発光層で単独、またはドーパントとして用いられる。
本発明の発光物質を用いて製作した有機電界発光素子は、様々な実施形態が可能である。基本的には、一対の電極（陽極及び陰極）間に発光層を挿入し（必ず必須的なものではない）、ここに、必要に応じて正孔注入層及び／または正孔輸送層及び／または電子注入層及び／または電子輸送層を挿入する。具体的に、例えば、（１）陽極／発光層／陰極、（２）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、（３）陽極／正孔輸送層／電子輸送層／陰極、（
４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、（７）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極及び（８）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔ブロッキング層／電子輸送層／電子注入層／陰極などがある。前記した構成を持つ素子はそれぞれ基板により支持されるのが好ましい。基板には特別な制限がなく、有機電界発光素子に通常用いられるもの、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英等が挙げられる。
４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、（７）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極及び（８）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔ブロッキング層／電子輸送層／電子注入層／陰極などがある。前記した構成を持つ素子はそれぞれ基板により支持されるのが好ましい。基板には特別な制限がなく、有機電界発光素子に通常用いられるもの、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英等が挙げられる。
本発明の有機電界発光素子を構成する各層は、各層をなすべき材料について既知の方法、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などを適用して薄膜化することによって形成することができる。
このように形成された各層、例えば、発光層の膜厚に対しては特に制限はなく、適宜に状況に応じて選定することができる。
また、本発明の有機電界発光素子における陽極としては、仕事関数が４．０ｅＶ以上で大きな金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物を電極物質として使用し得る。このような電極物質の例としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ａｕなどの導電性透明あるいは不透明材料が挙げられる。
また、陽極は前述した電極物質の蒸着またはスパッタ法などを実施して薄膜を形成することによって製作することができる。
一方、陰極としては仕事関数が４．２ｅＶ以下で小さな金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質として使用することができる。このような電極物質の例としては、カルシウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム合金、リチウム合金、アルミニウム合金、アルミニウム／リチウム混合物、マグネシウム／銀混合物、インジウム等が挙げられる。
陰極は、これらの電極物質に蒸着やスパッタなどの方法を適用して薄膜を形成することによって製作することができる。また、電極としてのシート抵抗は数百Ω／ｍｍ以下とすることが好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ範囲内で選定される。
本発明の有機電界発光素子では、陽極及び陰極の一方または両方を透明〜半透明とし、発光を透過させて光の取出効果を向上させることが好ましい。
本発明の有機電界発光素子に用いることができる別の正孔注入材料及び正孔輸送材料に対しては、光導電材料において正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されてきたもの、または有機電界発光素子の正孔注入層及び正孔輸送層にそれぞれ使われる公知材料の中から任意のものを選択して使用することができる。
本発明の有機電界発光素子における電子輸送層は、電子伝達化合物を含有するものであり、陰極で注入された電子を発光層に伝達する機能を有している。このような電子伝達化合物については特に制限がなく、従来公知された化合物の中から任意のものを選択して使用することができる。
次に、前記した（８）の構成を基準とした本発明の有機電界発光素子の製造に適した方法の一例を説明する。
（１）透明基板上に約１０〜１，０００ｎｍの膜厚で第１電極ＩＴＯを形成する、
（２）その上に、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成する、
（３）次に、ＣＢＰ（４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−ビフェニル）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で有機発光層を蒸着する（式（１）で表される化合物をドーパントとして約０．０１％〜４０％程度添加する）、
（４）発光層上にＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で正孔ブロッキング層を形成する、
（５）その上に、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシ−キノリラート）アルミニウム）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で電子輸送層を蒸着する、
（６）次に、０．１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚のアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物からなる電子注入層を形成する、そして
（７）約１０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚の第２電極Ｍｇ／Ａｇを蒸着する。
（１）透明基板上に約１０〜１，０００ｎｍの膜厚で第１電極ＩＴＯを形成する、
（２）その上に、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成する、
（３）次に、ＣＢＰ（４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−ビフェニル）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で有機発光層を蒸着する（式（１）で表される化合物をドーパントとして約０．０１％〜４０％程度添加する）、
（４）発光層上にＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で正孔ブロッキング層を形成する、
（５）その上に、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシ−キノリラート）アルミニウム）を用いて約１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で電子輸送層を蒸着する、
（６）次に、０．１ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚のアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物からなる電子注入層を形成する、そして
（７）約１０ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚の第２電極Ｍｇ／Ａｇを蒸着する。
本発明に係る式（１）で表される新規なフェニルピリジン−イリジウム錯体化合物を使用した有機電界発光素子は、実用化水準の発光効率及び優れた駆動寿命と素子の安全性を示している。
以下、本発明のフェニルピリジン−イリジウム金属錯体化合物の合成例及びこの化合物が適用される有機電界発光素子について、下記合成例及び実施例を以って詳述するが、本発明はこのような実施例等によって何ら限定されるものではなく、添付された特許請求範囲に記載された発明の範囲内で種々修飾して実施することができる。
合成例１
（１）イリジウム錯体化合物の前駆体１の合成
１００ｍＬ反応容器にフェニルピリジン（１４０８ｍｇ、９．０７ｍｍｏｌ）とＩｒＣｌ3・３Ｈ2Ｏ（８００ｍｇ、２．２７ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下で精製された溶媒、２−エトキシエタノール３０ｍＬを入れて６時間常温で攪拌した後、１２時間１００℃で還流反応させた。常温まで温度を上げ、沈澱物をＧ４のガラスフィルタで濾過し、この沈澱物をＭｅＯＨ（１５ｍＬ）で３回洗浄した。このガラスフィルタにＣＨ2Ｃｌ2を入れて沈澱物を溶解させた後、溶液を取り出し、溶液を減圧蒸留装置で溶媒を蒸発させた。
カラムクロマトグラフィーで分離してイリジウム錯体化合物の下記前駆体１，７００ｍｇ（収率５８％）を得た。
（２）イリジウム錯体化合物（Ｉｒ−１）の合成
５０ｍＬ反応容器に合成例１（１）で製造された前駆体１（５０ｍｇ、０．０４６７ｍｍｏｌ）と３−メチル−２，４−ペンタンジオン（５３．３ｍｇ、０．４６７ｍｍｏｌ）とＫ2ＣＯ3（５０ｍｇ）を入れ、窒素気流下で精製された溶媒、２−エトキシエタノール１０ｍＬを入れて、１時間１００℃で還流反応させた。常温まで温度を上げ、沈澱物をＧ４のガラスフィルタで濾過し、沈澱物をＭｅＯＨ（５ｍＬ）で３回洗浄した。このガラスフィルタにＣＨ2Ｃｌ2を入れて沈澱物を溶解させた後、溶液を取り出し、この溶液を減圧蒸留装置で溶媒を蒸発させた。
カラムクロマトグラフィーで分離して目的化合物Ｉｒ−１、５５ｍｇ（収率９６％）を得た。
（３）Ｉｒ−１化合物の分析
得られた物質をＮＭＲ及び質量分析器を使用して分子構造を確認し、その分析結果より、Ｉｒ−１の物質が合成されていることが確認された。
ＮＭＲ分析（１ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ３））：δ８．５（ｄ，２Ｈ）、７．８（ｄ，２Ｈ）、７．７（ｔ，２Ｈ）、７．５（ｄ，２Ｈ）、７．１（ｔ，２Ｈ）、６．８（ｔ，２Ｈ）、６．７（ｔ，２Ｈ）、６．２（ｔ，２Ｈ）、２．１（ｓ，３Ｈ）、１．８（ｓ，６Ｈ
）。
質量分析；計算値：６１４．１５、実験値：６１４．２５。
（１）イリジウム錯体化合物の前駆体１の合成
１００ｍＬ反応容器にフェニルピリジン（１４０８ｍｇ、９．０７ｍｍｏｌ）とＩｒＣｌ3・３Ｈ2Ｏ（８００ｍｇ、２．２７ｍｍｏｌ）を入れ、窒素気流下で精製された溶媒、２−エトキシエタノール３０ｍＬを入れて６時間常温で攪拌した後、１２時間１００℃で還流反応させた。常温まで温度を上げ、沈澱物をＧ４のガラスフィルタで濾過し、この沈澱物をＭｅＯＨ（１５ｍＬ）で３回洗浄した。このガラスフィルタにＣＨ2Ｃｌ2を入れて沈澱物を溶解させた後、溶液を取り出し、溶液を減圧蒸留装置で溶媒を蒸発させた。
カラムクロマトグラフィーで分離してイリジウム錯体化合物の下記前駆体１，７００ｍｇ（収率５８％）を得た。
（２）イリジウム錯体化合物（Ｉｒ−１）の合成
５０ｍＬ反応容器に合成例１（１）で製造された前駆体１（５０ｍｇ、０．０４６７ｍｍｏｌ）と３−メチル−２，４−ペンタンジオン（５３．３ｍｇ、０．４６７ｍｍｏｌ）とＫ2ＣＯ3（５０ｍｇ）を入れ、窒素気流下で精製された溶媒、２−エトキシエタノール１０ｍＬを入れて、１時間１００℃で還流反応させた。常温まで温度を上げ、沈澱物をＧ４のガラスフィルタで濾過し、沈澱物をＭｅＯＨ（５ｍＬ）で３回洗浄した。このガラスフィルタにＣＨ2Ｃｌ2を入れて沈澱物を溶解させた後、溶液を取り出し、この溶液を減圧蒸留装置で溶媒を蒸発させた。
カラムクロマトグラフィーで分離して目的化合物Ｉｒ−１、５５ｍｇ（収率９６％）を得た。
（３）Ｉｒ−１化合物の分析
得られた物質をＮＭＲ及び質量分析器を使用して分子構造を確認し、その分析結果より、Ｉｒ−１の物質が合成されていることが確認された。
ＮＭＲ分析（１ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ３））：δ８．５（ｄ，２Ｈ）、７．８（ｄ，２Ｈ）、７．７（ｔ，２Ｈ）、７．５（ｄ，２Ｈ）、７．１（ｔ，２Ｈ）、６．８（ｔ，２Ｈ）、６．７（ｔ，２Ｈ）、６．２（ｔ，２Ｈ）、２．１（ｓ，３Ｈ）、１．８（ｓ，６Ｈ
）。
質量分析；計算値：６１４．１５、実験値：６１４．２５。
前記で製造したＩｒ−１化合物の製造過程を要約すれば、以下通りである。式（１）に属する他の化合物も合成例１と類似した過程によって製造することができる。
合成した物質は有機電界発光素子に使用するために真空昇華装置を用いて昇華精製した。
例
本例は、Ｉｒ−１を緑色発光ドーパント、ＣＢＰをホストとして用いて有機電界発光素子を製作した例である。
まず、超音波洗浄されたＩＴＯが蒸着されたガラス上にＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を真空蒸着して５０ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部にＣＢＰ（ホスト）にＩｒ−１（ドーパント）を１．０％ドープして膜厚３０ｎｍの発光層を形成した。その上に、正孔ブロッキング層（ＢＣＰ、５ｎｍ）、電子輸送層（Ａｌｑ３、４０ｎｍ）、電子注入層（Ｌｉ２Ｏ、２５ｎｍ）、及び陰極（Ｍｇ／Ａｇ、１００ｎｍ）を順次真空蒸着して有機電界発光素子を製作した。
このように製作した例の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５３０ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、８．２Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得ることができ、この時の効率は１４ｌｍ／Ｗであった。
本例は、Ｉｒ−１を緑色発光ドーパント、ＣＢＰをホストとして用いて有機電界発光素子を製作した例である。
まず、超音波洗浄されたＩＴＯが蒸着されたガラス上にＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を真空蒸着して５０ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部にＣＢＰ（ホスト）にＩｒ−１（ドーパント）を１．０％ドープして膜厚３０ｎｍの発光層を形成した。その上に、正孔ブロッキング層（ＢＣＰ、５ｎｍ）、電子輸送層（Ａｌｑ３、４０ｎｍ）、電子注入層（Ｌｉ２Ｏ、２５ｎｍ）、及び陰極（Ｍｇ／Ａｇ、１００ｎｍ）を順次真空蒸着して有機電界発光素子を製作した。
このように製作した例の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５３０ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、８．２Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得ることができ、この時の効率は１４ｌｍ／Ｗであった。
実施例
本実施例はＩｒ−２を緑色発光ドーパント、ＣＢＰをホストとして用いて有機電界発光素子を製作した例である。
まず、超音波洗浄されたＩＴＯが蒸着されたガラス上にＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を真空蒸着して５０ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部にＣＢＰ（ホスト）にＩｒ−２（ドーパント）を１．０％ドープして膜厚３０ｎｍの発光層を形成した。その上に、正孔ブロッキング層（ＢＣＰ、５ｎｍ）、電子輸送層（Ａｌｑ３、４０ｎｍ）、電子注入層（Ｌｉ２Ｏ、２５ｎｍ）、及び陰極（Ｍｇ／Ａｇ、１００ｎｍ）を順次真空蒸着して有機電界発光素子を製作した。
このように製作した実施例の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５２５ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、６．８Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得ることができ、この時の効率は１３ｌｍ／Ｗであった。
本実施例はＩｒ−２を緑色発光ドーパント、ＣＢＰをホストとして用いて有機電界発光素子を製作した例である。
まず、超音波洗浄されたＩＴＯが蒸着されたガラス上にＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−フェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を真空蒸着して５０ｎｍの膜厚で正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部にＣＢＰ（ホスト）にＩｒ−２（ドーパント）を１．０％ドープして膜厚３０ｎｍの発光層を形成した。その上に、正孔ブロッキング層（ＢＣＰ、５ｎｍ）、電子輸送層（Ａｌｑ３、４０ｎｍ）、電子注入層（Ｌｉ２Ｏ、２５ｎｍ）、及び陰極（Ｍｇ／Ａｇ、１００ｎｍ）を順次真空蒸着して有機電界発光素子を製作した。
このように製作した実施例の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５２５ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、６．８Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得ることができ、この時の効率は１３ｌｍ／Ｗであった。
比較例１
ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）3（イリジウム（ＩＩＩ）トリス（２−フェニルピリジン））を用いたことを除いては実施例１及び２と同様にして比較目的の有機電界発光素子を製造した。
このように製作した比較例１の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５１０ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、９．８Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ2の輝度を得ることができ、この時の効率は５．３ｌｍ／Ｗであった。このような結果は、本発明に係らないイリジウム錯体化合物をドーパントとして用いる場合、その効率が大きく低下することを表わしている。
ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）3（イリジウム（ＩＩＩ）トリス（２−フェニルピリジン））を用いたことを除いては実施例１及び２と同様にして比較目的の有機電界発光素子を製造した。
このように製作した比較例１の有機電界発光素子に順バイアス直流電圧を加えて発光特性を評価した。発光色は緑色であり、分光測定を行った結果、５１０ｎｍ付近に発光ピークを持つスペクトルを得た。また、電圧−輝度測定を行った結果、９．８Ｖで５，０００ｃｄ／ｍ2の輝度を得ることができ、この時の効率は５．３ｌｍ／Ｗであった。このような結果は、本発明に係らないイリジウム錯体化合物をドーパントとして用いる場合、その効率が大きく低下することを表わしている。
１：ガラス基板
２：第１電極
３：正孔輸送層
４：有機発光層
５：正孔ブロッキング層
６：電子輸送層
７：電子注入層
８：第２電極
２：第１電極
３：正孔輸送層
４：有機発光層
５：正孔ブロッキング層
６：電子輸送層
７：電子注入層
８：第２電極
Claims (4)
- 下記Ｉｒ−２
- 発光領域を含む有機薄膜層が第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に設けられる有機電界発光素子において、前記有機薄膜層を構成する層のうち少なくとも１層が請求項１に記載の式Ｉｒ−２で表される化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
- 有機薄膜層は正孔輸送層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層及び電子注入層からなる群より選択される１つ以上の層を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
- 請求項１に記載の化合物を、発光層のドーパントとして用いることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
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