JP4192592B2 - 有機イリジウム錯体およびこれを用いた有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な燐光色素として有用な有機イリジウム錯体に関するものであり、詳しくは、薄膜型有機ELデバイスや近赤外発光材料に用いられる有機電界発光素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
これまで、有機電界発光素子には蛍光性色素が数多く用いられてきたが、フラットパネル・ディスプレイ等の表示、蛍光灯や標識灯等の光源、さらには近赤外発光材料として応用するためには、素子の発光効率をさらに改善する必要があり、新たな発光材料の開発が求められている。
【0003】
近年、素子の発光効率をあげる試みの一つとして、3重項励起状態からの発光すなわち燐光を利用した燐光色素の利用が注目を集めている。燐光を用いた場合には従来の1重項励起状態からの発光(蛍光)に比べて、約3倍の取り出し効率が可能となり、高効率化が期待されるからである。
実際、下記の構造で表される有機イリジウム錯体(4)を4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(CBP)にドープさせたものが、発光波長510nmの緑色発光を示し、その外部量子効率は13%と従来の1重項発光素子の量子効率限界値(5%)を大きく上回ることが報告されている(Appl. Phys. Lett., 75巻、4項、1999年)。
【0004】
【化3】
【0005】
【化4】
【0006】
【化5】
【0007】
また最近、Thompsonらは2核錯体を経由したイリジウム錯体の簡便な合成法により、種々の有機イリジウム錯体を開発し、青色から赤色までの有機電界発光素子を達成している。たとえば、下記に示す化合物(6)、(7)を用いた場合には、緑色よりも長波長に発光を有し、かつ従来の一重項発光素子に比べて高効率の電界発光素子が得られることが明らかにされている(Inorg. Chem., 2001, 40,1074, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304., WO 01/41512号公報)。
【0008】
【化5】
【0009】
更に、化合(8)を用いることにより、青色発光も可能になることが明らかにされている(Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 2082)。
【0010】
【化6】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機EL素子材料などへの実用化のためにはさらなる色純度の調整、発光効率の向上が必要であり、なかでも長波長領域での発光に関しては、上記2点の改善が必須であると考えられる。
以上の現状を鑑み、本発明者は5員環同士を連結した2座配位子をイリジウムの配位子として用いることにより、配位子のHOMO−LUMOバンドギャップの減少に伴う発光波長の長波長化、色純度の向上、高効率化が期待できると考えた。
5員環同士を連結した2座配位子を有する有機イリジウム錯体としては、下記化合物(9)
【0012】
【化7】
【0013】
がThompsonらによりすでに報告されているが(J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 4304.)、配位子に含まれる無置換のチオフェン環は反応活性であるため、有機電界発光素子の長寿命化を考えた場合には不適切であると考えられる。
そこで本発明者は上記実状に鑑み、特に長波長発光における色純度の向上、高効率化に加え、素子の長寿命化を目的として鋭意検討した結果、複素5員環に含まれるヘテロ原子のα位に水素原子以外の置換基を導入することにより、上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ね、α位に水素原子以外の置換基を有する5員環−5員環型配位子を持つ有機イリジウム錯体が優れた性能を有する3重項燐光色素であることを知り、本発明を達成した。即ち本発明は、下記一般式( ii )または (iii)で表わされる有機インジウム錯体、およびこれを用いた有機電界発光素子に存する。
【0015】
【化8】
(式中、XおよびY 1 は各々独立に硫黄原子、酸素原子、または−NR 105 −(R 105 :水素原子または後述の置換基)を表わす。Lは任意の2座配位子を表わす。mは配位子の数を表し、0、1、または2である。R 101 、R 105 はおのおの独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。
R 102 〜R 104 は、各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。なお、R 101 とR 102 、またはR 103 とR 104 がそれぞれ結合して、環を形成していてもよい。)
【0016】
【化9】
(式中、Y 2 およびZは各々独立に硫黄原子、酸素原子、または−NR 110 −(R 110 :水素原子または後述の置換基)を表わす。Lは任意の2座配位子を表わす。mは配位子の数を表し、0、1、または2である。R 107 およびR 110 はおのおの独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。
R 106 、R 108 およびR 109 は、各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。なお、R 106 とR 107 、またはR 108 とR 109 がそれぞれ結合して、環を形成していてもよい。)
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係わる有機イリジウム錯体について説明する。本発明に用いられる有機イリジウム錯体は前記一般式(i)で示される構造のものであって、5員環同士を連結した配位子を有することを特徴とする。
好ましくは下記一般式(ii)もしくは(iii)で表される。
【0018】
【化10】
【0019】
前式一般式において、X、Y1、Y2およびZは各々独立に硫黄原子、酸素原子、または−NR−(式(ii)においてRはR105、式(iii)においてRはR110と表す。Rは水素原子またはR105およびR110として後述する置換基である。)を表わす。Lは任意の2座配位子を表わす。mは配位子の数を表し、0、1、または2である。R101、R105、R107およびR110はおのおの独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、これらはいずれも置換基を有していてもよい。
【0020】
R102〜R104、R106、R108およびR109は各々独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、よいホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、これらはいずれも置換基を有していてもよい。なお、R101とR102、R103とR104、R106とR107、またはR108とR109は、それぞれ結合して、環を形成していてもよい。
【0021】
上記一般式(ii)および (iii)におけるR101 〜R110 として挙げた各置換基としては、具体的には下記の基が挙げられる。
ハロゲン原子;フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子、
アルキル基;好ましくは炭素数1から8の直鎖または分岐のアルキル基であり、たとえばメチル基、エチル基、n-プロピル基、2-プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert- ブチル基など、
アルケニル基;好ましくは炭素数2から8のアルケニル基であり、たとえばビニル基、アリル基、1-ブテニル基など、
アルキニル基;好ましくは炭素数2から8のアルキニル基であり、たとえばエチニル基、プロパルギル基など、
アラルキル基;たとえばベンジル基など、
アミノ基;好ましくは、炭素数1から8のアルキル基を1つ以上有するアルキルアミノ基(たとえばメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基などが挙げられる。)、アリールアミノ基(たとえばフェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などが挙げられる。)、ヘテロアリールアミノ基(たとえばピリジルアミノ基、チエニルアミノ基、ジチエニルアミノ基などが挙げられる。)、アシルアミノ基(たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる)など、
アルコキシ基;好ましくは、炭素数1〜8のアルコキシ基(たとえばメトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが含まれる。)、アリールオキシ基(芳香族炭化水素基や複素環基を有するものであり、たとえばフェニルオキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ピリジルオキシ基、チエニルオキシ基などが挙げられる。)など、
アシル基;好ましくは、炭素数1〜8のアシル基であり、たとえばホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基など、
アルコキシカルボニル基;好ましくは炭素数2〜13のアルコキシルボニル基であり、たとえばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基など、
アリールオキシカルボニル基;好ましくは炭素数5〜13のアリールオキシカルボニル基であり、たとえばフェニルオキシカルボニル基、チエニルオキシカルボニル基など、
カルボキシル基、
シアノ基、
水酸基、
メルカプト基、
アルキルチオ基;好ましくは炭素数1〜8までのアルキルチオ基であり、たとえば、メチルチオ基、エチルチオ基など、
アリールチオ基;好ましくは炭素数6〜20までのアリールチオ基であり、たとえば、フェニルチオ基、1―ナフチルチオ基など、
スルホニル基;たとえばメシル基、トシル基など、
シリル基;たとえばトリメチルシリル基、トリフェニルシリル基など、
ボリル基;たとえばジメシチルボリル基など、
ホスフィノ基;たとえばジフェニルホスフィノ基など、
芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基;好ましくは、5または6員環の、単環または2縮合環である、芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、例えばフェニル基、ナフチル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基など、
これらはいずれも更に置換されていてよく、該置換基としては、ハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基などが挙げられる。
【0022】
2座配位子Lは、本発明の化合物の特性を損わない限りその構造に制限はなく、具体的には、例えば以下に示す2座配位子が考えられる。
【0023】
【化11】
【0024】
なお、上記各配位子はいずれも、R102〜R104、R106、R108およびR109として前記した基などの置換基を有していてもよい。
本発明の化合物において、配位子中の芳香族複素5員環におけるヘテロ原子の、α−位炭素原子に結合する基、すなわち一般式(ii)においてR102、R103およびR104、一般式(iii)におけるR106、R108およびR109は、いずれも水素原子以外の基である。好ましくは置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアシル基、カルボキシル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基であり、これらはそれぞれ隣接する基と連結して、環を形成しても良い。
【0025】
ヘテロ原子を含む5員環は、他の芳香族化合物や複素環の中でも反応性が高く、特にα−位は非常に反応活性が高い。(たとえば求電子置換反応、プロトン化、ディールスアルダー反応などの反応性を示す。)
α−位が無置換の5員環を含む配位子を有する化合物を、有機電界発光素子の材料に用いた場合、素子の安定性が低下し、発光効率の低下、低寿命化の原因につながる虞がある。
【0026】
よって、本発明の有機イリジウム錯体においては、有機電界発光素子材料へ利用する場合には、α−位へ置換基を導入することが必須である。
一般式(ii)におけるR101およびR105、ならびに一般式(iii)におけるR107およびR110としては、各々水素原子またはR102〜R104、R106、R108およびR109として挙げた各基が挙げられ、各基の具体例としても前記の基が挙げられる。中でも好ましくは水素原子、またはR102〜R104、R106、R108およびR109として好ましいと前述した基が挙げられ、より好ましくは水素原子、または隣接する基が結合して、環を形成しているものである。
【0027】
本発明における有機イリジウム錯体は、5員環同士を連結した2座配位子を有していることが特徴である。これらの化合物の中には、低温時における溶液中での発光スペクトルにおいて、半値幅の狭い発光スペクトルを示すものが多く、色純度の向上、高効率化および素子の長寿命化の向上も期待できるものである。
下記に本発明化合物の代表例を以下に示すが、本発明化合物はこれらに限定されるものではない。
【0028】
【化12】
【0029】
【化13】
【0030】
【化14】
【0031】
【化15】
【0032】
前記一般式(i)で表される化合物は、通常、分子量2000以下、好ましくは1500以下である。また該化合物における各配位子の分子量は800以下、内、置換基の分子量は計300以下程度である。
【0033】
本発明の有機電界発光素子は、基板上に陽極、発光層、および陰極が順次積層されてなり、該発光層が前記一般式(i)で表される化合物を含有することを特徴とする。一般式(i)で表される有機イリジウム錯体は、正孔注入・輸送性または電子注入・輸送性を有するホスト化合物にドープされて、発光層中に含有されることが好ましい。
【0034】
なお、本発明の有機電界発光素子の発光層中には、本発明の有機イリジウム錯体の一種が単独で含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。
以下、本発明に好適なホスト化合物について説明する。
ホスト化合物は、発光層に含まれる一般式(i)で表されるIr錯体の励起三重項準位より高いエネルギー状態の励起三重項準位を有することが好ましい。また、安定な薄膜形状を与え、高いガラス転移温度(Tg)を有し、正孔および/または電子を効率良く輸送することができる化合物であることが必要である。
【0035】
さらに、電気化学的かつ化学的に安定であり、トラップとなったり発光を消光したりする不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
これらの条件を満たすホスト化合物としては、例えば下記一般式(I)または(II)で表わされる化合物、もしくは下記一般式(III)で表わされる基を有する化合物が挙げられる。
【0036】
【化16】
【0037】
((I)式中、カルバゾリル基およびフェニレン基は任意の置換基を有していても良い。Z1は直接結合または2価の連結基を示す。)
【0038】
【化17】
【0039】
((II)式中、Mは周期律表1族、2族、3族、12族、または13族から選ばれる金属を表わし、nは該金属の価数を表わす。Lは任意の置換基を表わし、jは置換基Lの数を表わし0または1である。X2は炭素原子または窒素原子を表わす。環Aは含窒素複素環を示し、置換基を有していても良い。環Bは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を示し、置換基を有していても良い。)
【0040】
【化18】
【0041】
((III)式中、R51〜R54は各々独立に、水素原子または任意の置換基を表わし、R51とR52、R53とR54はそれぞれ結合して環を形成していても良い。X3は酸素原子または硫黄原子を示す。)
前記一般式(I)で表わされるN−フェニルカルバゾール骨格を有する化合物として、好ましくは下記一般式(I−1)で表わされる化合物が挙げられる。
【0042】
【化19】
【0043】
((I−1)式中、R1 〜R16は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、R1 とR2 、R3 とR4 、R5 とR6 、R7 とR8 、R9 とR10、R11とR12、R13とR14,R15とR16はそれぞれ互いに結合して環を形成しても良い。Z1は直接結合または2価の連結基を示す。) (I−1)式中のR1 〜R16として、具体的には水素原子;塩素原子、フッ素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;水酸基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;置換基を有していても良いフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していても良いチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基が挙げられる。
【0044】
前記芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基が有し得る置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアルキルアミノ基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基などが挙げられる。
【0045】
なお、上述の各置換基に含まれるアルキル鎖部分は、いずれも直鎖であっても分岐していても良い。以下の置換基の例示においても同様である。
また、R1 とR2 、R3 とR4 、R5 とR6 、R7 とR8 、R9 とR10、R11とR12、R13 とR14 、R15 とR16 はそれぞれ隣接する置換基同士で結合し、ベンゼン環、シクロヘキサン環等の5〜7員環を形成していても良い。
【0046】
R1ないしR16として特に好ましいのは、水素原子、アルキル基、またはシアノ基である。
一般式(I)または(I−1)におけるZ1として、好ましくは直接結合、酸素原子、硫黄原子、以下に示す連結基、
【0047】
【化20】
【0048】
置換基を有していても良い2価の芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基、または、以下の連結基のいずれかが挙げられる。
【0049】
【化21】
【0050】
(上記構造中のベンゼン環部分は、いずれも任意の置換基を有していて良く、またAr1〜Ar6は置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基、または以下の一般式(I−2)で表される基が挙げられる。
【0051】
【化22】
【0052】
なお、式(I−2)中におけるカルバゾリル基およびフェニレン基は、任意の置換基を有していても良い。)
一般式(I)または(I−1)におけるZ1の好ましい連結基のうち、芳香族炭化水素環基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントラニル基、ナフタセン基等の、5〜6員環の単環または2〜4縮合環が挙げられ、芳香族複素環基としては、2価のチオフェン環残基、フラン環残基、ピリジン環残基、ピリミジン環残基またはキノリン環残基等の、5〜6員環の単環または2〜3縮合環が挙げられる。
【0053】
これらの芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基は、メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基、フッ素原子等のハロゲン原子、トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基等の置換基を有しても良い。
また、Ar1〜Ar6としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ナフタセニル基等の、5〜6員環の単環または2〜4縮合環である芳香族炭化水素環基、またはチエニル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基等の、5〜6員環の単環または2〜3縮合環である芳香族複素環基が挙げられる。これらの芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基は、メチル基、エチル基等のアルキル基、フッ素原子等のハロゲン原子、トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基等の置換基を有しても良い。
【0054】
前記式(I−2)で表わされる構造は、好ましくは下記式(I−3)で表わされる。
【0055】
【化23】
【0056】
((I−3)式中、R17〜R24は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、R17とR18、R19とR20,R21とR22,R23とR24はそれぞれ互いに結合して環を形成していても良い。)
上記(I−3)式において、R17〜R24として、具体的には、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのアラルキルアミノ基;アシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;水酸基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;置換基を有していても良いフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していても良いチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基が挙げられる。
【0057】
前記芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基が有し得る置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基などが挙げられる。
【0058】
なおR17とR18、R19とR20,R21とR22,R23とR24はそれぞれ隣接する置換基同士で結合し、ベンゼン環やシクロヘキサン環などの5〜7員環を形成していても良い。
前記一般式(I)で表わされる化合物の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。
【0059】
【化24】
【0060】
【化25】
【0061】
【化26】
【0062】
【化27】
【0063】
【化28】
【0064】
本発明の有機電界発光素子は、発光層におけるホスト化合物として前記一般式(II)で表わされる有機金属錯体化合物を使用しても良い。前記一般式(II)で表わされるホスト化合物としては、特に下記一般式(II−1)で表わされる有機金属錯体や、下記一般式(II−2)で表わされる混合配位子錯体、または下記一般式(II−3)で表わされる二核金属錯体が好ましい。
【0065】
【化29】
【0066】
((II−1)式中、M1は1ないし3価の金属を表わし、n、X2、環Aおよび環Bは一般式(II)におけると同義である。)
【0067】
【化30】
【0068】
((II−2)式中、M2は3価の金属を表わし、X2、環Aおよび環Bは一般式(II)におけると同義である。L1は下記一般式(II−2a)、(II−2b)または(II−2c)を表わす。)
【0069】
【化31】
【0070】
((II−2a)、(II−2b)、(II−2c)式中、Ar11〜Ar15は置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表わし、Z2はシリコンまたはゲルマニウムを表わす。)
【0071】
【化32】
【0072】
((II−3)式中、M3およびM3'は3価の金属を表わし、X2、環A及び環Bは一般式(II)におけると同義であり、X2'はX2と、環A’は環Aと、また環B’は環Bとそれぞれ同義である。)
なお、一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物1分子中に含まれる、複数の下記構造部分
【0073】
【化33】
【0074】
(一般式(II−3)においては、1化合物中に2個ずつ存在する下記構造部分
【0075】
【化34】
【0076】
)、即ち環A、環B、およびX2(式(II−3)の場合は、環A、環A’、環B、環B’、X2およびX2')は、同じであっても良いし、異なっていても良い。合成が容易である点からは、すべて同じであることが好ましい。
同様に、一般式(II−3)で表わされる化合物におけるM3およびM3'も、同じであっても異なっていても良く、合成が容易である点からは、同じであることが好ましい。
【0077】
前記一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物の環A、環A’、環B、および環B’は、それぞれ下記のものから選ばれるものが好ましい。
[環Aおよび環A’]置換基を有していても良い5員環または6員環の含窒素芳香族複素環であり、該環に5または6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が1または2個縮合して縮合環を形成しても良い。
[環Bおよび環B’]置換基を有していても良い6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、該環に5または6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が1または2個縮合して縮合環を形成しても良い。
【0078】
前記一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物の環A、環A’、環B、および環B’として、より好ましくは各々単環であり、中でもそれぞれ下記から選ばれる環が好ましい。
[環Aおよび環A’]それぞれ置換基を有していても良い、ジアゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環[環Bおよび環B’]それぞれ置換基を有していても良い、ベンゼン環、ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環 さらに前記一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物の環A、環A’、環B、および環B’は、それぞれ下記構造式から選ばれることが最も好ましい。
【0079】
【化35】
【0080】
(式中、R31〜R37は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表わし、R31とR32、R31とR33、R34とR35、R35とR36、R36とR37はそれぞれ互いに結合して環を形成していても良い。)
【0081】
【化36】
【0082】
(式中、R38〜R41は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表わし、R38とR39、R39とR40、R40とR41はそれぞれ互いに結合して環を形成していても良い。)
なお上記[環Bおよび環B’]の構造における2本の結合手は、前記式(II)および(II−1)〜(II−3)における環Bおよび環B’構造の定義を満たす限り、酸素原子、または環Aおよび環A’における原子X2、X2'のうち、いずれがいずれに結合していても良い。
【0083】
R31〜R41として、具体的には水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;カルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基;ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;置換基を有していても良いフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していても良いチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表わす。
【0084】
前記芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基が有し得る置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基などが挙げられる。
【0085】
なお、R31とR32、R31とR33、R34とR35、R35とR36、R36とR37、R38とR39、R39とR40、R40とR41がそれぞれ隣接する基同士で結合して形成する環としては、ベンゼン環、またはシクロヘキサン環等が挙げられる。 R31〜R41として好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基または置換基を有していても良い芳香族炭化水素基であるか、または隣接する基同士で結合して環を形成する。
【0086】
一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物の金属M(M1、M2、M3およびM3')は、周期律表1族、2族、3族、12族、13族から選ばれる金属であれば特に限定されないが、好ましくは亜鉛、アルミニウム、ガリウム、ベリリウム、およびマグネシウムが挙げられる。
前記一般式(II)および(II−1)〜(II−3)で表わされる化合物の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。
【0087】
【化37】
【0088】
【化38】
【0089】
【化39】
【0090】
【化40】
【0091】
【化41】
【0092】
【化42】
【0093】
また、本発明の有機電界発光素子は、発光層におけるホスト化合物として、前記一般式(III)で表される基を有する化合物を使用してもよい。
前記一般式(III)において、R51とR52、R53とR54がそれぞれ結合して形成する環としては、ベンゼン環やシクロヘキサン環が挙げられる。
前記一般式(III)において、R51〜R54は、具体的には、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していてもよいチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表わし、前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基が挙げられる。
【0094】
前記一般式(III)で表わされる基の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。
【0095】
【化43】
【0096】
前記一般式(III)で表される基を有する化合物は、低分子であっても高分子であってもよい。高分子の場合は、主鎖に含有されていてもよいし、また、側鎖として含有されていてもよい。
この化合物は分子量400〜1200程度の低分子化合物である場合が好ましく、一般式(III)で表される基を有する化合物は、化合物全体としての環の合計数が6〜20であるのが好ましく、より好ましくは7〜18である。また、一般式(III)で表される基を有する化合物は、分子内に一般式(III)で表される単位を2〜3個有している化合物が好ましい。
【0097】
中でも、一般式(III)で表される基は、前記(S−1)あるいは(S−2)であるのが特に好ましい。
一般式(III)で表される基を有する化合物は、下記一般式(III−1)または(III−2)で表される化合物であることが好ましい。
【0098】
【化44】
【0099】
(式中、R55〜R62は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アリル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、α−ハロアルキル基、水酸基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、R55とR56、R57とR58、R59とR60、R61とR62はそれぞれ互いに結合して環を形成しても良い。X4およびX5は各々独立に、酸素原子または硫黄原子を示し、Q1は置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基からなる2価の連結基を示す。)
【0100】
【化45】
【0101】
(式中、R63〜R74は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アリル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、α−ハロアルキル基、水酸基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、R63とR64、R65とR66、R67とR68、R69とR70、R71とR72、R73とR74はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。X6〜X8は各々独立に、酸素原子または硫黄原子を示し、Q2は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基からなる3価の連結基を示す。)
前記一般式(III−1)において、R55〜R62は各々独立に、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していてもよいチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表わし、前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基を示す。R55とR56、R57とR58、R59とR60、R61とR62はそれぞれ結合して、ベンゼン環、シクロヘキサン環等を形成してもよい。
X4〜X5は各々独立に、酸素原子または硫黄原子を示す。
Q1は置換基を有していてもよい芳香族芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基からなる2価の連結基を示し、前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基等のアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基などがあげられる。
連結基Q1の好ましい例を以下に示す。
【0102】
【化46】
【0103】
これらの中でも、連結基Q1は、(A−2)、(A−6)、(A−8)、(A−10)あるいは(A−12)が好ましい。そして、これら連結基Q1を有し、環構造として(S−1)または(S−2)を有する化合物であるものが最も好ましい。
前記一般式(III−1)で表わされる化合物の好ましい具体例を表1,2に示すが、これらに限定するものではない。
【0104】
【表1】
【0105】
【表2】
【0106】
前記一般式(III−2)において、R63〜R74は各々独立に、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;置換基を有していてもよいフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していてもよいチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表わし、前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基を示す。R63とR64、R65とR66、R67とR68、R69とR70、R71とR72、R73とR74はそれぞれ互いに結合して、ベンゼン環、シクロヘキサン環等を形成していても良い。
X6〜X8は各々独立に、酸素原子または硫黄原子を示す。
Q2は置換基を有していてもよい芳香族芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基からなる3価の連結基を示し、前記置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基等のアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基、アセチル基等のアシル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、シアノ基などがあげられる。
連結基Q2の好ましい例を以下に示す。
【0107】
【化47】
【0108】
これらの中でも連結基Q2は、(B−1)、(B−2)あるいは(Bー7)が好ましい。最も好ましくは、これら連結基を有し、環構造として(S−1)または(S−2)を有する場合である。
前記一般式(III−2)で表わされる化合物の好ましい具体例を表3,4に示すが、これらに限定するものではない。
【0109】
【表3】
【0110】
【表4】
【0111】
前記一般式(I)で表される化合物、前記一般式(II)で表される化合物、および前記一般式(III)で表される基を有する化合物は、各々発光層中に1種のみが含まれていてもよく、各2種以上が含まれていてもよい。また、異なる一般式で表される化合物を併用してもよい。
ホスト化合物としては、前記一般式(I)〜(III)のほかに、下記化合物等を使用しても良い。
【0112】
【化48】
【0113】
【化49】
【0114】
(上記式(4)中、配位子である8−ヒドロキシキノリン構造は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、あるいはメチル基、エチル基、t−ブチル基等の炭素数1〜5の直鎖または分岐のアルキル基で置換されていてもよい。
なお1化合物中の3個の配位子は、同じ構造であっても異なっていてもよい。)
ホスト化合物は、前述したように、同じ一般式で表わすことができる化合物を複数種併用しても良いし、また同じ一般式では表わせない化合物を2種以上併用しても良い。
【0115】
本発明の有機電界発光素子において、発光層のホスト化合物として特にも好ましいのは前記一般式(I)で表わされる化合物、または前記一般式(IV)で表わされる化合物である。
次に、本発明の有機電界発光素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機電界発光素子の構造は何ら図示のものに限定されるものではない。
【0116】
図1〜3は本発明の有機電界発光素子の実施の形態を模式的に示す断面図であり、1は基板、2は陽極、3は陽極バッファ層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は正孔阻止層、7は電子輸送層、8は陰極を各々表わす。以下、図1に示す素子を中心に説明する。
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
【0117】
基板1上には陽極2が設けられる。陽極2は正孔輸送層4への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび/またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極2の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などを用いる場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基板1上に塗布することにより陽極2を形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板1上に薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
【0118】
また、陽極2は異なる材料からなる層を、積層して形成された積層構造であっても良い。
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常、60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましく、この場合、厚みは、通常、5〜1000nm、好ましくは10〜500nm程度である。不透明でよい場合は陽極2の厚みは基板1と同程度でも良い。また、さらには上記の陽極2の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
【0119】
陽極2の上には正孔輸送層4が設けられる。正孔輸送層4の材料に要求される条件としては、陽極2からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが挙げられる。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層5に接するために発光層5からの発光を消光したり、発光層5との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させないことが求められる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子にはさらに耐熱性が要求されるため、Tgとして75℃以上の値を有する材料が望ましく、特に85℃以上の値を有する材料が好ましい。
【0120】
このような正孔輸送材料としては、例えば、4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4',4"-トリス(1-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J. Lumin., 72-74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chem. Commun., 2175頁、1996年)、2,2',7,7'-テトラキス-(ジフェニルアミノ)-9,9'-スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth. Metals, 91巻、209頁、1997年)等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いても良いし、必要に応じて、各々、混合して用いても良い。
【0121】
上記の化合物以外に、正孔輸送層4の材料として、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン(特開平7− 53953号公報)、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン(Polym. Adv. Tech., 7巻、33頁、1996年)等の高分子材料が挙げられる。
正孔輸送層4を塗布法で形成する場合は、正孔輸送材料の1種または2種以上に、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤を添加し、溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極2上に塗布し、乾燥して正孔輸送層4を形成する。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、通常、正孔輸送層4中の含有量で50重量%以下が好ましい。
【0122】
正孔輸送層4を真空蒸着法で形成する場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10-4Pa程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた、陽極2が形成された基板1上に正孔輸送層4を形成させる。
正孔輸送層4の膜厚は、通常、5〜300nm、好ましくは 10〜100nmである。このように薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。
【0123】
正孔輸送層4の上には発光層5が設けられる。発光層5は、少なくとも一般式(i)で表される化合物(本発明の有機イリジウム錯体)を含有し、通常は、更に前述した各種ホスト化合物を含有する。この発光層5は、電界を与えられた電極間において、陽極2から注入されて正孔輸送層4を移動する正孔と、陰極8から注入されて正孔阻止層6を移動する電子との再結合により励起されて、強い発光を示す。その発光スペクトルにおける最大発光波長は、本発明の有機イリジウム錯体に由来するものである。本発明の有機イリジウム錯体の使用は、比較的長波長に、特に波長560nm以上に発光ピークを有する素子を得る場合に、特に好ましい。
【0124】
なお、発光層5は、本発明の性能を損なわない範囲で、本発明の有機イリジウム錯体およびホスト化合物以外の成分を含有していても良い。
例えば発光層に、(1)ホスト化合物、および(2)本発明の有機イリジウム錯体のほかに、(3)室温で燐光発光を示し、その最大発光波長が(2)の最大発光波長より短波長である化合物、を含有してもよい。これは、上記(3)の化合物を併用することにより、これが増感剤の役割を果たし、本発明の有機イリジウム錯体の発光が強められるためである。
上記(3)は、本発明の一般式(i)で表される化合物の中から選択しても良いし、また本明細書内で引用した各種文献・特許中に記載の公知の燐光性化合物の中から選んでも良い。上記(3)の条件を満たす限り、その構造に制限はない。
燐光発光を示す、一般式(i)で表される本発明の有機イリジウム錯体の含有量は、発光層全体に対し0.1〜30重量%の範囲が好ましい。該化合物の含有量が0.1重量%未満では、素子の発光効率向上に十分に寄与することができない可能性があり、30重量%を超えると濃度消光が生じ、発光効率の低下が起こる恐れがある。
【0125】
一般式(i)で表される本発明の化合物は、発光層内に均一に分布していても良く、膜厚方向に分布をもって、不均一に存在していても良い。
発光層5の膜厚は、通常10〜200nm、好ましくは20〜100nmである。正孔輸送層4と同様の方法にて薄膜形成される。
正孔阻止層6は発光層5の上に、発光層5の陰極側の界面に接するように積層され、正孔輸送層4から移動してくる正孔が陰極8に到達するのを阻止する役割と、陰極8から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いことが必要とされる。正孔阻止層6は正孔と電子を発光層5内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。
【0126】
このような条件を満たす正孔阻止材料として、好ましくは、下記一般式(VI)で表わされる混合配位子錯体が挙げられる。
【0127】
【化50】
【0128】
((VI)式中、R201〜R206は、水素原子または任意の置換基を表わす。
Q3はアルミニウム、ガリウム、インジウムから選ばれる金属原子を表わす。Y3は以下に示す一般式(VI−1)、(VI−2)、(VI−3)のいずれかで表わされる。
【0129】
【化51】
【0130】
(式中、Ar21〜Ar25は、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表わし、Y4シリコンまたはゲルマニウムを表わす。))
前記一般式(VI)において、R201〜R206は各々独立に水素原子または任意の置換基を表すが、好ましくは水素原子;塩素、臭素等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;水酸基;置換基を有していても良いフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基;置換基を有していても良いチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表わす。
【0131】
前記芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基が有しうる置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアルキルアミノ基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基等が挙げられる。
【0132】
R201〜R206としてより好ましくは水素原子、アルキル基、ハロゲン原子またはシアノ基が挙げられる。またR204としては、シアノ基が特に好ましい。
上記一般式(VI)中、Ar21〜Ar25として、具体的には、置換基を有していても良いフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素環基またはチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基が挙げられる。中でも5員環、6員環、5員環および/または6員環が2個または3個縮合したもの、あるいはこれらが直接結合で2個または3個結合したものが好ましい。芳香族炭化水素環基と芳香族複素環基では、芳香族炭化水素環基が好ましい。
【0133】
なおAr21〜Ar25が有しうる置換基としては、例えばR201〜R2106が芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基の場合に有しうる置換基として、前述したものと同様の基が挙げられる。
前記一般式(VI)で表わされる化合物の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。
【0134】
【化52】
【0135】
【化53】
【0136】
正孔阻止材料としては、前記一般式(VI)の混合配位子錯体の他に、以下の構造式で示される1,2,4−トリアゾール環残基を少なくとも1個有する化合物も用いることができる。
【0137】
【化54】
【0138】
上記構造式で表わされる1,2,4−トリアゾール環残基を少なくとも1個有する化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
【0139】
【化55】
【0140】
なお、上記構造式中には記載していないが、これらの化合物におけるベンゼン環およびナフタレン環は、更に置換基を有していても良い。該置換基としては、例えばR201〜R206が芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である場合に有しうる置換基として、前述したものと同様の基が挙げられる。
正孔阻止材料として、さらに、以下の構造式で示されるフェナントロリン環を少なくとも1個有する化合物も用いることができる。
【0141】
【化56】
【0142】
上記構造式で表わされるフェナントロリン環を少なくとも1個有する化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
【0143】
【化57】
【0144】
これらの化合物についても、前記1,2,4−トリアゾール環残基を有する化合物の場合と同様、構造式中に明記したもの以外にも置換基を有していてもよく、この場合の置換基としては、例えばR201〜R206が芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である場合に有しうる置換基として、前述したものと同様の基が挙げられる。
【0145】
なお、上述した各々の正孔阻止材料の化合物は正孔阻止層6中に、単独で用いても良いし、必要に応じて、2種以上を混合して用いても良い。
正孔阻止層6の膜厚は、通常、 0.3〜 100nm、好ましくは 0.5〜50nmである。正孔阻止層6も正孔輸送層4と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
【0146】
陰極8は、正孔阻止層6を介して発光層5に電子を注入する役割を果たす。陰極8として用いられる材料は、前記陽極2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
【0147】
陰極8の膜厚は通常、陽極2と同様である。
低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す上で好ましい。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
【0148】
素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、図2に示す如く、正孔阻止層6と陰極8の間に電子輸送層7を設けることが考えられる。電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極8から注入された電子を効率よく正孔阻止層6の方向に輸送することができる化合物より形成される。
従って、電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
【0149】
このような条件を満たす材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3-または5-ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第 5,645,948号)、キノキサリン化合物(特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、2-t-ブチル-9,10-N,N'-ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
また、上述のような電子輸送性化合物に、アルカリ金属をドープする(特開平10−270171号公報、特願2000−285656号、特願2000−285657号などに記載)ことにより、電子輸送性が向上するため好ましい。
【0150】
電子輸送層6の膜厚は、通常、5〜200nm、好ましくは10〜100 nmである。
電子輸送層7は、正孔輸送層4と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により正孔輸送層6上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
また、正孔注入の効率をさらに向上させ、かつ、有機層全体の陽極2への付着力を改善させる目的で、図3に示す如く、正孔輸送層4と陽極2との間に陽極バッファ層3を挿入することも行われている。陽極バッファ層3を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下げると同時に、素子を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果が得られる。陽極バッファ層3に用いられる材料に要求される条件としては、陽極2とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点及びガラス転移温度が高く、融点としては 300℃以上、ガラス転移温度としては 100℃以上が要求される。さらに、イオン化ポテンシャルが低く陽極2からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。
【0151】
この目的のために、これまでに銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物(特開昭63−295695号公報)、ポリアニリン(Appl. Phys. Lett., 64巻、1245頁,1994年)、ポリチオフェン(Optical Materials, 9巻、125頁、1998年)等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜(Synth. Met., 91巻、73頁、1997年)や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物(J.Phys. D, 29巻、2750頁、1996年)が報告されている。
また、正孔注入・輸送性の低分子有機化合物と電子受容性化合物を含有する層(特開平11−251067号公報、特開2000−159221号公報等に記載)や、芳香族アミノ基等を有する非共役系高分子化合物に、必要に応じて電子受容性化合物をドープしてなる層(特開平11−283750号公報、特開2000−36390号公報、特開2000−150168号公報、特開2001−223084号公報など)なども、好ましい。
【0152】
陽極バッファ層3も、正孔輸送層4と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物の場合には、さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法が用いられる。
以上の様にして形成される陽極バッファ層3の膜厚は、通常、3〜100nm、好ましくは 5〜50nmである。
【0153】
さらに、陰極8と発光層5または電子輸送層7との界面にLiF 、MgF2、Li2O等の極薄絶縁膜(膜厚0.1〜5nm)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl. Phys. Lett., 70巻,152頁,1997年;特開平10−74586号公報;IEEETrans. Electron. Devices,44巻,1245頁,1997年)。
なお、図1とは逆の構造、すなわち、基板上に陰極8、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、陽極2の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図2および図3に示した前記各層構成とは逆の構造に積層することも可能である。更に、図1,図2および図3に示した各層以外にも、陽極または陰極と発光層との間に任意の層を有していても良い。
【0154】
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
【0155】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
合成例1
【0156】
【化58】
【0157】
2―アミノチオフェノール 626 mgとチアナフテンー2―カルボニルクロライドイド 983 mgの混合物にオルトジクロロベンゼン 10 mLを加え、窒素下、190度で15時間反応させた。室温まで冷却した後、溶媒を除去し、カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、1.1 gの白色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 267.02
合成例2
【0158】
【化59】
【0159】
2―アミノチオフェノール 4.3 gと2―ホルミルベンゾフラン5.0 gに酢酸40 mLを加え、45度で9時間反応させた。室温まで冷却した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて溶液を中和し、生じた沈殿物を濾過、メタノールによる洗浄を行い、5.8 gの白色固体を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 251.04合成例3
【0160】
【化60】
【0161】
2―アミノチオフェノール 4.3 gと2―ホルミルベンゾフラン5.0 gに酢酸40 mLを加え、45度で9時間反応させた。室温まで冷却した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて溶液を中和し、トルエンを用いて抽出を行った。その後、抽出液に炭酸カリウムを用いて乾燥し、溶媒を除去後、カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、2.0 gの白色固体を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 264.07実施例1
【0162】
【化61】
【0163】
合成例1で得られた化合物294 mgと三塩化イリジウム3水和物 176 mgに2―エトキシエタノール 10 mL水3 mLを加え、窒素下、120度で10時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム53 mg、2−エトキシエタノール15 mL、アセチルアセトン0.1 mLを加え、窒素下でさらに9時間反応させた。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、306 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 824.03実施例2
【0164】
【化62】
【0165】
合成例2で得られた化合物550 mgと三塩化イリジウム3水和物 352 mgに2―エトキシエタノール 15 mL水5 mLを加え、窒素下、140度で10時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム106 mg、2−エトキシエタノール20 mL、アセチルアセトン0.1 mLを加え、窒素下でさらに7時間反応させた。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、325 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 792.07実施例3
【0166】
【化63】
【0167】
合成例3で得られた化合物582 mgと三塩化イリジウム3水和物 352 mgに2−エトキシエタノール 15 mL、水5 mLを加え、窒素下、120度で6時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム106 mg、エトキシエタノール20 mL、アセチルアセトン0.2 mLを加え、窒素下でさらに9時間反応させた。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、410 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 818.14合成例4
【0168】
【化64】
【0169】
2―アミノフェノール 1.09 gとチアナフテンー2―カルボニルクロライドイド 1.96 gの混合物にオルトジクロロベンゼン 20 mLを加え、窒素下、170度で15時間反応させた。室温まで冷却した後、溶媒を除去し、カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、1.2 gの白色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 251.04実施例4
【0170】
【化65】
【0171】
合成例4で得られた化合物525 mgと三塩化イリジウム3水和物 352 mgに2―エトキシエタノール 10 mL水3 mLを加え、窒素下、140度で8時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム106 mg、2−エトキシエタノール20 mL、アセチルアセトン0.2 mLを加え、窒素下でさらに7時間反応させた。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、422 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマススペクトル測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 792.07実施例5
図3に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法で作製した。
【0172】
ガラス基板1上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を 150nm堆積したもの(ジオマテック社製;電子ビーム成膜品;シート抵抗15Ω)を通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いて 2mm幅のストライプにパターニングして陽極2を形成した。パターン形成したITO基板を、アセトンによる超音波洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコールによる超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行って、真空蒸着装置内に設置した。上記装置の粗排気を油回転ポンプにより行った後、装置内の真空度が2×10-6Torr(約2,7×10-4Pa)以下になるまで液体窒素トラップを備えた油拡散ポンプを用いて排気した。
【0173】
陽極バッファ層3の材料として、下記に示す構造式の銅フタロシアニン
【0174】
【化66】
【0175】
をモリブデンボートを用いて、蒸着速度0.15nm/秒、真空度1.9×10-6Torr(約2.6×10-4Pa)で、10nmの膜厚で陽極2の上に成膜した。
次に上記装置内に配置されたセラミックるつぼに入れた、以下に示す、4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル
【0176】
【化67】
【0177】
をるつぼの周囲のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時のるつぼの温度は、210〜235℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度1.5×10-6Torr(約2.0×10-4Pa)、蒸着速度は0.28nm/秒で膜厚60nmの正孔輸送層4を得た。
引続き、発光層5の主成分(ホスト材料)として下記に示すN-フェニルカルバゾール誘導体(H−1)を、副成分(ドーパント)として、実施例1で得られた有機イリジウム錯体(T−1)を別々のセラミックるつぼに設置し、2元同時蒸着法により成膜を行った。
【0178】
【化68】
【0179】
【化69】
【0180】
化合物(H−1)のるつぼ温度は 250〜260℃に、蒸着速度は 0.2nm/秒に制御し、イリジウム錯体(T−1)は320〜325℃の温度範囲に制御し、膜厚30nmでイリジウム錯体(T−1)が5重量%含有された発光層5を正孔輸送層4の上に積層した。蒸着時の真空度は1.3×10-6Torr(約1.7×10-4Pa)であった。
さらに、正孔阻止層6として例示化合物(HB−12)をるつぼ温度を 246℃として、蒸着速度0.17nm/秒で10nmの膜厚で積層した。蒸着時の真空度は1.2×10-6Torr(約1.6×10-4Pa)であった。
【0181】
【化70】
【0182】
正孔阻止層6の上に、電子輸送層7として以下の構造式に示すアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体、Al(C9H6NO)3
【0183】
【化71】
【0184】
を同様にして蒸着した。この時のアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体のるつぼ温度は 285〜 300℃の範囲で制御し、蒸着時の真空度は1.1×10-6Torr(約1.5×10-4Pa)、蒸着速度は0.24nm/秒で膜厚は35nmとした。
上記の正孔輸送層、発光層、正孔阻止層及び電子輸送層を真空蒸着する時の基板温度は室温に保持した。
【0185】
ここで、電子輸送層7までの蒸着を行った素子を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、陰極蒸着用のマスクとして 2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプとは直交するように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して有機層と同様にして装置内の真空度が2.4×10-6Torr(約3.2×10-4Pa)以下になるまで排気した。陰極8として、先ず、フッ化リチウム(LiF)をモリブデンボートを用いて、蒸着速度0.01nm/秒、真空度3.6×10-6Torr(約4.8×10-4Pa)で、0.5nmの膜厚で電子輸送層7の上に成膜した。次に、アルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度0.37nm/秒、真空度7.7×10-6Torr(約1.0×10-3Pa)で膜厚80nmのアルミニウム層を形成して陰極8を完成させた。以上の2層型陰極8の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
【0186】
以上の様にして、2mm×2mm のサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。この素子の発光特性を表−1に示す。表−1において、最大発光輝度は電流密度0.25A/cm2での値、発光効率・輝度/電流・電圧は 輝度100cd/m2での値を各々示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 650nmであり、有機イリジウム錯体(T−1)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.53,0.40)であった。
【0187】
実施例6
発光層の副成分として有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに実施例2で得られた有機イリジウム錯体(T−2)を用いた他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 658nmであり、有機イリジウム錯体(T−2)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.44,0.45)であった。
【0188】
【化72】
【0189】
実施例7
発光層の副成分の有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに実施例3で得られた有機イリジウム錯体(T−3)を用いた他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 519nmであり、有機イリジウム錯体(T−3)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.28,0.50)であった。
【0190】
【化73】
【0191】
実施例8
発光層の副成分の有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに実施例4で得られた有機イリジウム錯体(T−4)を用いた他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 616nmであり、有機イリジウム錯体(T−4)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.51,0.41)であった。
【0192】
【化74】
【0193】
実施例9
発光層の副成分としてさらに有機イリジウム錯体(T−5)を用いた(三元同時蒸着)他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 650nmであり、有機イリジウム錯体(T−1)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.69,0.30)であり、実施例5と比較して色純度が大幅に改善された。
【0194】
【化75】
【0195】
実施例10
発光層の主成分としてN-フェニルカルバゾール誘導体(H−1)の代わりに電子輸送層7で用いたアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体、(Al(C9H6NO)3)を用いた他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 653nmであり、有機イリジウム錯体(T−1)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.70,0.29)であり、実施例5と比較して色純度が大幅に改善された。また、この素子を電流密度0.25A/cm2でDC駆動し、素子の安定性を評価したところ、この素子の48秒後の輝度比(48秒後の輝度/初期輝度)は0.96と良好であった。
【0196】
【化76】
【0197】
比較例1
発光層の副成分の有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに下記に示す有機イリジウム錯体(T−6)を用いた他は実施例10と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 610nmであり、有機イリジウム錯体(T−6)からのものと同定された。実施例10と同様に、この素子を電流密度0.25A/cm2でDC駆動し、素子の安定性を評価したところ、40秒後の輝度比(40秒後の輝度/初期輝度)は0.88と実施例10より不安定であった。
【0198】
【化77】
【0199】
比較例2
発光層の副成分の有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに下記に示す白金錯体(T−7)を用いた他は実施例10と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−1に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は651nmであり、白金錯体(T−7)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.71,0.29)と色純度が良好であるが、実施例10と比較して発光効率が低かった。
【0200】
【化78】
【0201】
【表5】
【0202】
【実施例】
合成例5
【0203】
【化79】
【0204】
2−アミノチオフェノール 4.1 gと2−フルフラール3.3 gに酢酸50 mLを加え、40度で6時間反応させた。室温まで冷却した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて溶液を中和し、ジクロロメタンを用いて抽出を行った。その後、抽出液に炭酸カリウムを用いて乾燥し、溶媒を除去後、カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、3.2 gの白色固体を得た。得られた化合物のマス測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 215
実施例11
【0205】
【化80】
【0206】
合成例5で得られた化合物473 mgと三塩化イリジウム3水和物 352 mgに2−エトキシエタノール 20 mL水5 mLを加え、窒素下、120度で10時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム212 mg、2−エトキシエタノール20 mL、アセチルアセトン0.2 mLを加え、窒素下でさらに9時間加熱環流をおこなった。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、73 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマス測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 720
合成例6
【0207】
【化81】
【0208】
2−アミノチオフェノール 4.1 gと2−メチルチオフェンカルバルデヒド3.8 gに酢酸50 mLを加え、40度で10時間反応させた。室温まで冷却した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて溶液を中和し、ジクロロメタンを用いて抽出を行った。その後、抽出液に炭酸カリウムを用いて乾燥し、溶媒を除去後、カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、3.2 gの白色固体を得た。得られた化合物のマス測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e: 231
実施例12
【0209】
【化82】
【0210】
合成例6で得られた化合物509 mgと三塩化イリジウム3水和物 352 mgに2−エトキシエタノール 20 mL水5 mLを加え、窒素下、120度で10時間反応させた。室温まで冷却した後、得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行った。得られた沈殿物を乾燥後、炭酸ナトリウム424 mg、2−エトキシエタノール20 mL、アセチルアセトン0.4 mLを加え、窒素下でさらに12時間加熱環流をおこなった。得られた沈殿物を濾過し、メタノール洗浄を行い、カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、91 mgの赤色結晶を得た。得られた化合物のマス測定結果により目的物であることが確認できた。
M/e : 752
【0211】
実施例13
発光層の副成分として有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに、実施例11で得られた有機イリジウム錯体(T−8)を用い、陽極バッファー層3として銅フタロシアニンの代わりに、芳香族アミノ基を有する非共役系高分子化合物(PB−1;単独重合体。重量平均分子量28000、数平均分子量16000、Tg=171℃)を電子受容性化合物(A−1)と共にスピンコートした層を用いた他は、実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−2に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 614nmであり、有機イリジウム錯体(T−8)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.65,0.34)であった。
【0212】
【化83】
【0213】
[陽極バッファ層3形成時のスピンコート条件]
溶媒 安息香酸エチル
塗布液濃度 2[wt%]
PB−1:A−1 10:1(重量比)
スピナ回転数 1500[rpm]
スピナ回転時間 30[秒]
乾燥条件 100℃1時間
膜厚 30nm
【0214】
実施例14
発光層の副成分の有機イリジウム錯体(T−1)の代わりに、実施例12で得られた有機イリジウム錯体(T−9)を用いた他は、実施例5と同様にして素子を作製した。この素子の発光特性を表−2に示す。素子の発光スペクトルの極大波長は 611nmであり、有機イリジウム錯体(T−9)からのものと同定された。色度はCIE(x,y)=(0.60,0.34)であった。
【0215】
【化84】
【0216】
【表6】
【0217】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、特に長波長発光における色純度の向上、発光の高効率化、および素子の長寿命化が可能な新規有機イリジウム錯体と、この有機イリジウム錯体を使用した長寿命で高発光効率の有機電界発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示した模式的断面図である。
【図2】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【図3】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 陽極
3 陽極バッファ層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 陰極
Claims (6)
- 下記一般式(ii)で表わされることを特徴とする有機イリジウム錯体。
R102 〜R104 は、各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。なお、R101 とR102 、またはR103 とR104 がそれぞれ結合して、環を形成していてもよい。) - 下記一般式 (iii)で表わされることを特徴とする有機イリジウム錯体。
R106 、R108 およびR109 は、各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表わし、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ホスフィノ基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基はハロゲン原子または炭素数1〜10のアルキル基を置換基として有していてもよい。なお、R106 とR107 、またはR108 とR109 がそれぞれ結合して、環を形成していてもよい。) - 請求項1または2に記載の有機イリジウム錯体からなることを特徴とする燐光色素。
- 基板上に陽極、発光層、および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子であって、該発光層が請求項1または2に記載の有機イリジウム錯体を含有することを特徴とする、有機電界発光素子。
- 該発光層が、正孔注入・輸送性または電子注入・輸送性を有するホスト化合物を含有し、該ホスト化合物に対して有機イリジウム錯体がドープされていることを特徴とする、請求項4記載の有機電界発光素子。
- 前記発光層と陰極の間に正孔阻止層を有することを特徴とする、請求項4または5に記載の有機電界発光素子。
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