JP4271238B2 - 有機発光ダイオード(oled)におけるルミネセンス材料としての白金(ii)錯体の使用 - Google Patents

有機発光ダイオード(oled)におけるルミネセンス材料としての白金(ii)錯体の使用 Download PDF

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Description

本発明は、有機発光ダイオード(OLED)におけるエミッタ分子としての白金(II)錯体の使用、OLEDにおける発光層としての白金(II)錯体の使用、少なくとも1つの白金(II)錯体を含有する発光層、これらの発光層を含有するOLED並びに本発明によるOLEDを有する装置に関する。
有機発光ダイオード(OLED)において、電流により励起される際に光を発する材料の性質が利用される。OLEDは、平面視覚表示装置を製造するための陰極線管及び液晶ディスプレイに対する代替品として特に興味深い。極めてコンパクトな構造形式及び本質的により低い電力消費に基づいて、OLEDを有する装置は、特に移動使用のために、例えば携帯電話(Handys)、ラップトップ等における使用のために適している。
電流による励起の際に光を発する多数の材料が提案されてきている。
国際公開(WO)第02/15645号パンフレットは、ゲスト材料(ドーパント)としてりん光性の遷移金属化合物を含有する発光層を有するOLEDに関する。遷移金属化合物、とりわけ白金−アセチルアセトナト錯体は、エレクトロホスホレセンスを示す。
国際公開(WO)第01/41512号パンフレットは、一般式LMXの分子を含有する発光層を有するOLEDに関するものであり、ここでMは特に好ましくはイリジウムであり、かつLは2−(1−ナフチル)ベンゾオキサゾール、2−フェニルベンゾオキサゾール、2−フェニルベンゾチアゾール、7,8−ベンゾキノリン、クマレン(Cumaren)、チエニルピリジン、フェニルピリジン、ベンゾチエニルピリジン、3−メトキシ−2−フェニルピリジン及びトリルピリジンからなる群から選択されており、かつXはアセチルアセトネート、ヘキサフルオロアセチルアセトネート、サリチリデン、ピコリネート及び8−ヒドロキシキノリネートからなる群から選択されている。前記明細書によれば、式LMXの分子はドーパントとして又はバルクで発光層中で使用されることができる。しかしながら実施例において、式LMX(ビス(2−フェニル−ベンゾチアゾール)イリジウムアセチルアセトネート(“BTIr”))の分子は単にドーパントとして使用されるに過ぎない。
国際公開(WO)第00/70655号パンフレットは、発光物質としてりん光性の有機金属イリジウム化合物又はオスミウム化合物を含有するエレクトロルミネセンス層に関する。好ましくは、発光化合物としてトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))が使用される。(Ir(ppy))は、バルクで又はホスト物質としての4,4′−N,N′−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)中のドーパントとして使用されることができる。実施例(例2)によれば、(Ir(ppy))の使用の際にバルクでドーパントとしての使用に比較してOLEDの効率の著しい減少が確認される。
電磁スペクトルの青色領域、赤色領域及び緑色領域においてエレクトロルミネセンスを示す化合物が既に公知であるにも関わらず、バルクでも発光層として使用可能である別の化合物の提供が望ましい。エレクトロルミネセンスは、エレクトロフルオレセンス並びにエレクトロホスホレセンスであると理解されるべきである。
故に本出願の課題は、電磁スペクトルの青色領域、赤色領域及び緑色領域内のエレクトロルミネセンスに適している化合物クラスの提供であり、それによりフルカラーディスプレイの製造が可能になる。さらに本出願の課題は、バルクで、ホスト物質なしで、OLEDにおける発光層として使用されることができる化合物を提供することである。
この課題は、有機発光ダイオードにおけるエミッタ分子としての、
式(I)
Figure 0004271238
で示される白金(II)−ホスフィン錯体
式(II)
Figure 0004271238
で示される白金(II)−バソフェン錯体及び
式(III)
Figure 0004271238
で示される白金(II)−ビピリジル錯体
[上記式中、符号は次の意味を有する:
、R、R
、R12、R13は互いに独立してCN、アセチリド、チオシアナート又はイソシアナート、好ましくはCN又はアセチリドを表し、その際にアルキルラジカル、特にt−ブチルラジカルを有するアセチリド並びに芳香族ラジカルを有するアセチリドが適しており;特に好ましくはCNであり;
、R、R、R
、R10、R14、R15は互いに独立してアリール基、アルキル基、ヘテロアリール基又はアルケニル基、好ましくはアリール基又はアルキル基を表し;
Xはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表し;
oは0〜2、好ましくは0を表し;
p、qは互いに独立して0〜4、好ましくは0又は1であり、特に好ましくはp及びqが1を表す場合に基R14及びR15はビピリジル−配位子の4及び7位に存在し;
n、mは互いに独立して0〜3、好ましくは0又は1であり、特に好ましくはn及びmが1を表す場合に基R及びR10はバソフェン−配位子の4及び7位に存在し、
その際にm、n、o、pもしくはqが0である場合には、バソフェン−もしくはビピリジル−配位子の相応する部分は水素原子を有し、すなわち非置換である]
からなる群から選択される中性の白金(II)錯体の使用により解決される。
白金(II)錯体は技術水準において公知である。例えば、Vogler, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, p. 5625-5627には、錯体であるPt(バソフェン)(CN)(バソフェン=4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)が開示されている。このPt錯体のエレクトロルミネセンスに関しては記載されていない。
Yam他, Coordination Chemistry Reviews 229 (2002) p. 123-132は、二核の白金(II)−アルキニル錯体及びそれらの混合金属である白金(II)−銅(I)及び白金(II)−銀(I)錯体のルミネセンス研究に関する。調査された白金(II)錯体は二核錯体である。同様に調査された単核錯体、トランス−[Pt(dppm−P)(C≡CR)]と比較して、二核錯体のレッドシフトが確認された。
Crosby他, Coordination Chemistry Reviews 171 (1998) p. 407-417において、遷移金属錯体の電子的に励起された状態の特性が調査されている。前記調査は、固体の形で線状の鎖を形成する錯体Pt(2,2′−ビピリジン)(CN)及びPt(2,2′−ビピリジン)Clについて、及び離散した二量体単位で結晶化するPt(2−フェニルピリジン)について行われている。
Che他, Inorg. Chem. 2002, 41, p. 3866-3875は、ホスフィン配位子を有する二核のd−金属シアン化物錯体中の金属−金属相互作用に関係する。錯体としてトランス−[M(μ−ジホスフィン)(CN)]及びトランス−[M(ホスフィン)(CN)]が調査され、その際にMはPt又はNiである。p. 3871、第3表によれば、ジクロロメタン中の単核錯体[Pt(PCy(CN)]は発光性ではない。
前記で挙げられた刊行物のいずれも、前記刊行物中に開示された錯体の、OLEDにおけるエミッタ物質としての化合物の使用が基礎となるエレクトロルミネセンスに関係していない。
それゆえ、OLEDにおける発光物質としての本発明による式I、II又はIIIの白金(II)錯体であって、その際に式I、II又はIIIによるこの構造タイプの物質が電磁スペクトルの赤色領域、緑色領域及び青色領域におけるエレクトロルミネセンスに適している、前記錯体の適性は、前記で挙げられた刊行物のいずれにも述べられていない。
故に、本出願による式I、II及びIIIの白金(II)錯体がフルカラーディスプレイの製造のためのOLEDにおける発光物質として適していることが見出された。
本出願の範囲内で、アリールラジカル又はアリール基、ヘテロアリールラジカル又はヘテロアリール基、アルキルラジカル又はアルキル基、アルケニルラジカル又はアルケニル基、アリーレンラジカル又はアリーレン基及びヘテロアリーレンラジカル又はヘテロアリーレン基という概念は次の意味を有する:
アリールラジカル(又はアリール基)は、芳香族環又は複数の縮合芳香族環から構成されており、炭素原子6〜30個、好ましくは炭素原子6〜18個を有する基本骨格を有するラジカルであると理解されるべきである。適している基本骨格は例えばフェニル、ナフチル、アントラセニル又はフェナントレニルである。この基本骨格は非置換であってよい(すなわち、置換可能である炭素原子の全てが水素原子を有する)か、又は前記基本骨格の1つの、複数の又は全ての置換可能な位置で置換されていてよい。適している置換基は例えばアルキルラジカル、好ましくは炭素原子1〜8個を有するアルキルラジカル、特に好ましくはメチル、エチル、イソプロピル又はt−ブチル、アリールラジカル、好ましくはそしてまた置換又は非置換であってよいC−アリールラジカル、ヘテロアリールラジカル、好ましくは少なくとも1つの窒素原子を有するヘテロアリールラジカル、特に好ましくはピリジルラジカル、アルケニルラジカル、好ましくは1つの二重結合を有するアルケニルラジカル、特に好ましくは二重結合及び炭素原子1〜8個を有するアルケニルラジカル、又はドナー−又はアクセプター作用を有する基である。ドナー作用を有する基は+I−及び/又は+M−効果を有する基であると理解されるべきであり、かつアクセプター作用を有する基は−I−及び/又は−M−効果を有する基であると理解されるべきである。ドナー−又はアクセプター作用を有している適している基は、ハロゲンラジカル、好ましくはF、Cl、Br、特に好ましくはF、アルコキシラジカル、カルボニルラジカル、エステルラジカル、アミンラジカル、アミドラジカル、CHF基、CHF基、CF基、CN基、チオ基又はSCN基である。極めて特に好ましくはアリールラジカルはメチル、F、Cl及びアルコキシからなる群から選択される置換基を有するか、又はアリールラジカルは非置換である。好ましくはアリールラジカル又はアリール基は場合により前記で挙げた置換基の少なくとも1つで置換されているC−アリールラジカルである。特に好ましくはC−アリールラジカルは前記で挙げた置換基の0、1つ又2つを有し、その際に1つの置換基は好ましくはアリールラジカルの別の結合位置に対してp−位に配置されており、かつ − 2つの置換基の場合に − これらはその都度アリールラジカルの別の結合位置に対してm−位に配置されている。極めて特に好ましくはC−アリールラジカルは非置換のフェニルラジカルである。
ヘテロアリールラジカル又はヘテロアリール基は、前記で挙げたアリールラジカルとは、アリールラジカルの基本骨格中で少なくとも1個の炭素原子がヘテロ原子により置換されていることにより相違するラジカルであると理解されるべきである。好ましいヘテロ原子はN、O及びSである。極めて特に好ましくは、アリールラジカルの基本骨格の1個又は2個の炭素原子はヘテロ原子により置換されている。殊に好ましくは基本骨格は、電子の豊富な系、例えばピリジル、環状エステル、環状アミド及び5員環のヘテロ芳香族化合物、例えばピロール、フランから選択されている。基本骨格は、基本骨格の1つ、複数の又は全ての置換可能な位置で置換されていてよい。適している置換基は既にアリール基に関して挙げられたものと同じものである。
アルキルラジカル又はアルキル基は、炭素原子1〜20個、好ましくは炭素原子1〜10個、特に好ましくは炭素原子1〜8個を有するラジカルであると理解されるべきである。このアルキルラジカルは、分枝鎖状又は非分枝鎖状であってよく、かつ場合により1個又はそれ以上のヘテロ原子、好ましくはN、O又はSで中断されていてよい。さらにこのアルキルラジカルは、アリール基に関して挙げられた置換基の1つ又はそれ以上で置換されていてよい。同様に、アルキルラジカルが1つ又はそれ以上のアリール基を有することが可能である。その際に前記で挙げた全てのアリール基が適している。メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、イソブチル、n−ブチル、t−ブチル、s−ブチル、イソペンチル、n−ペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル及びs−ヘキシルからなる群から選択されるアルキルラジカルが特に好ましい。メチル、イソプロピル及びn−ヘキシルが極めて特に好ましい。
アルケニルラジカル又はアルケニル基は、少なくとも2個の炭素原子を有する前記で挙げたアルキルラジカルに相当するが、前記アルキルラジカルの少なくとも1個のC−C−単結合がC−C−二重結合により置換されているという相違を有するラジカルであると理解されるべきである。好ましくは前記アルケニルラジカルは1個又は2個の二重結合を有する。
アリーレン基もしくはアリーレンラジカルは、炭素原子6〜60個、好ましくは炭素原子6〜20個を有する基であると理解されるべきである。適している基は例えばフェニレン基、好ましくは1及び2位で式Iによるリン原子のその都度1つに結合されているフェニレン基、ナフタレンジイル基、好ましくは2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されているナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、好ましくは2及び3位又は4及び10位又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されているアントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、好ましくは2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されているフェナントレンジイル基、ビフェニレン基、好ましくは1,1′−ビフェニレン、特に好ましくは2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されている1,1′−ビフェニレン基、ビナフチレン基、好ましくは1,1′−ビナフチレン基、特に好ましくは2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されている1,1′−ビナフチレン基、キサンチレン基、好ましくは4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されているキサンチレン基、特に好ましくは9及び9′位でその都度H又はメチル基を有するキサンチレン基であり、さらにトリフェニレン基、スチルベンジイル基、ジスチルベンジイル基並びに縮合環、好ましくは縮合6員環を有する別の基がアリーレン基として適している。
前記で挙げたアリーレン基又はアリーレンラジカルは、非置換であってよいか又は置換されていてよい。適している置換基は、例えばアルキルラジカル、好ましくは炭素原子1〜8個を有するアルキルラジカル、特に好ましくはメチル、エチル、イソプロピル又はt−ブチル、アリールラジカル、好ましくはそしてまた置換又は非置換であってよいC−アリールラジカル、ヘテロアリールラジカル、好ましくは少なくとも1個の窒素原子を有するヘテロアリールラジカル、特に好ましくはピリジルラジカル、アルケニルラジカル、好ましくは1個の二重結合を有するアルケニルラジカル、特に好ましくは1個の二重結合及び炭素原子1〜8個を有するアルケニルラジカル、又はドナー−又はアクセプター作用を有する基である。ドナー作用を有する基は+I−及び/又は+M−効果を有する基であると理解されるべきであり、かつアクセプター作用を有する基は−I−及び/又は−M−効果を有する基であると理解されるべきである。ドナー−又はアクセプター作用を有する適している基は、ハロゲンラジカル、好ましくはF、Cl、Br、特に好ましくはF、アルコキシラジカル、カルボニルラジカル、エステルラジカル、アミンラジカル、アミドラジカル、CHF基、CHF基、CF基、CN基、チオ基又はSCN基である。極めて特に好ましくはアリーレンラジカルはメチル、F、Cl及びアルコキシからなる群から選択される置換基を有する。可能な置換基の適している数は相応する化合物に依存し、かつ当業者に公知である。好ましくは前記で挙げた化合物は非置換であるか、又は1つ又は2つの置換基を有する。極めて特に好ましくは前記で挙げた化合物は非置換である。好ましいアリーレン基又はアリーレンラジカルは、1及び2位で式Iによるリン原子のその都度1つに結合されており、かつ特に好ましくは非置換であるフェニレン基、2及び3位で又は4及び5位で式Iによるリン原子のその都度1つに結合されており、かつ特に好ましくは非置換であるナフタレンジイル基、及び2及び2′位で式Iのリン原子のその都度1つに結合されており、かつ特に好ましくは非置換である1,1′−ビナフチレン基からなる群から選択されている。
適しているヘテロアリーレン基は、前記で挙げた化合物の少なくとも1つのCH−単位が好ましくは酸素、硫黄、窒素、リン及びホウ素、特に好ましくは酸素、硫黄及び窒素、極めて特に好ましくは窒素から選択されるヘテロ原子を有している単位により置換されているそのような基である。好ましくは前記で挙げた化合物の1つ又は2つのCH基が前記で挙げたヘテロ原子の1つにより置換されている。
ヘテロ原子として窒素を有する適しているヘテロアリーレン基は、ピリジンジイル基、ジアザフェニレン基、キノリンジイル基、キノキサリンジイル基、アジリジンジイル基、ビピリジル基、フェナントロリンジイル基であり、その際に式Iの双方のリン原子のその都度1つへの結合がその都度可能である。窒素原子に加えて他のヘテロ原子を有する適している基は当業者に公知である。ヘテロアリーレン基は非置換であってよいか又は置換されていてよく、その際に置換基の数はそれぞれのヘテロアリーレン基に依存している。適している置換基は、既に前記でアリーレンラジカルに関して挙げたものと同じものである。一実施態様においてヘテロアリーレン基は非置換であるか、又は1つ又は2つの置換基を有し、極めて特に好ましくはヘテロアリーレン基は非置換である。
式Iの好ましい白金(II)錯体は、R及びRがCN又はアセチリド、特に好ましくはCNを表し、かつR、R、R及びRがアリールラジカル、好ましくは前記で挙げたように置換されていてよいか又は非置換であってよいフェニルラジカル、特に好ましくは非置換のフェニルラジカルを表し、かつXが、1及び2位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ特に好ましくは非置換であるフェニレン基、2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、その際に特に好ましくは非置換であるナフタレンジイル基、2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、その際に特に好ましくはフェナントレニレン基が非置換であるフェナントレンジイル基、2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、その際に特に好ましくは非置換である1,1′−ビフェニレン基、及び2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、その際に特に好ましくは非置換である1,1′−ビナフチレン基からなる群から選択されているそのような錯体である。特に好ましくはXは、1及び2位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されている非置換のフェニレン基、かつ2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換である1,1′−ビナフチレン基から選択されている。
式IIの好ましい白金(II)−バソフェン錯体は、R及びRがアセチリド又はCN、特に好ましくはCNを表し、かつm、n及びoが0又は1を表し、その際にo=0を表す場合にはバソフェン−基は非置換であり、かつm、n及びoが互いに独立して1を表す場合にはバソフェン基は既に前記で挙げた置換基で置換されており、その際に式(II)のバソフェン−基の置換基R、R10及びR11が特に好ましくは非置換のフェニルを表すそのような錯体である。極めて特に好ましくはm、n及びo=0であるか又はoは0であり、かつm及びnは1であり、その際にR及びR10は極めて特に好ましくは非置換のフェニルを表す。殊に好ましくは置換基R及びR10は、m及びnが1を表す場合にバソフェンラジカルの4及び7位に存在する。
式IIIの白金(II)−ビピリジル錯体は好ましくは、R12及びR13がアセチリド又はCN、好ましくはCNを表し、かつp及びqは0又は1を表す錯体であり、その際に好ましくはpだけでなくqも0を表すか、又はpだけでなくqも1を表す。pもしくはqが1を表す場合には、R14及びR15は前記で定義されたような置換基である。極めて特に好ましくはR14及びR15はt−ブチルである。殊に好ましくは置換基R14及びR15は、p及びq=1を表す場合にはビピリジルラジカルの4及び7位に存在する。
本出願の別の対象は、式IIの白金(II)錯体及び式IIIの白金(II)錯体中でR、R、R12及びR13がCNを表し、m、n、p、qが0又は1を表し、かつoが0を表し、かつ − m、n=1を表す場合には − R及びR10は非置換のフェニルを表し、かつ − p、qが1を表す場合には − R14及びR15はt−Buを表す、式II又はIIIのPt(II)錯体の使用である。
式I、II及びIIIの極めて特に好ましい化合物は以下に挙げた式の化合物である:
Figure 0004271238
前記で挙げた中性の遷移金属錯体は、有機発光ダイオード(OLED)におけるエミッタ分子として卓越して適している。配位子の単純な変更により、電磁スペクトルの赤色領域、緑色領域並びに特に青色領域におけるエレクトロルミネセンスを示す遷移金属錯体を提供することが可能である。故に本発明により使用される中性の遷移金属錯体は工業的に使用可能なフルカラーディスプレイにおける使用に適している。
白金(II)錯体の製造は当業者に公知の方法により行われる。
常法は例えば式I、II及びIIIの化合物の配位子に相応する配位子前駆物質の脱プロトン化及び引き続いて、一般的にその場での、Ptを含有している適している金属錯体との反応である。さらに、式I、II及びIIIの白金(II)錯体の製造は、白金(II)錯体の配位子に相応する中性の配位子前駆物質と適している白金(II)錯体との直接反応により可能であり、これは好ましい。
式I、II及びIIIの白金(II)錯体の配位子をもたらす適している配位子前駆物質は当業者に公知である。
配位子の脱プロトン化が行われる場合には、これは塩基性メタレート、塩基性のアニオン、例えば金属アセテート、アセチルアセトネート又はアルコキシラート又は外部の塩基、例えばKOBu、NaOBu、LiOBu、NaH、シリルアミド並びにホスファゼン塩基により行われることができる。
出発化合物として使用可能な適している白金錯体は当業者に公知であり、かつ好ましくは群R及びR、もしくはR及びRもしくはR12及びR13のラジカルを有する。それゆえ、好ましい白金錯体は白金−アセチリド錯体及び白金−シアニド錯体、例えばPt(CN)である。白金−アセチリド錯体は、例えば相応する白金−塩化物錯体、例えば[Pt(dppm)]Clとアセチリド、例えばLi−アセチリド又は水銀アセチリドとの反応により得ることができる。白金−アセチリドの適している製造方法は、Yam他, Coordination Chemistry Reviews 229 (2002) p. 123-132及びその中に引用された文献に開示されている。
前記反応は好ましくは溶剤中で行われる。適している溶剤は当業者に公知であり、かつ好ましくは芳香族溶剤、脂肪族溶剤、エーテル、アルコール、及び極性の非プロトン性溶剤から選択されている。特に適している極性の非プロトン性溶剤はジメチルホルムアミド及びジメチルアセトアミドである。
使用される白金錯体と使用される配位子前駆物質とのモル比は、好ましくは0.7:1.0〜1.5:1.0、特に好ましくは0.9:1.0〜1.1:1、極めて特に好ましくは1:1である。
好ましくは式I、II及びIIIの白金(II)錯体は、相応する配位子前駆物質と白金錯体との直接反応により得られる。この反応は特に好ましくは極性の非プロトン性溶剤中で白金錯体及び使用される配位子前駆物質の既に前記で挙げたモル比で行われる。
反応は一般的に20〜200℃、好ましくは70〜180℃の温度で、特に好ましくは使用される溶剤の沸点で行われる。
反応期間は、所望の白金(II)錯体に依存し、かつ一般的に1h〜50h、好ましくは2h〜30h、特に好ましくは5h〜25hである。
得られた式I、IIもしくはIIIの白金(II)錯体は、当業者に公知の方法により後処理される。例えば、前記反応の間に沈殿された生成物はろ過され、例えばエーテル、特にジエチルエーテルで洗浄され、引き続いて乾燥される。例えばジクロロメタン/ジエチルエーテル又はジクロロエタン/ジエチルエーテルからの、再結晶により、高純度の白金(II)錯体が得られる。
式(I)、(II)又は(III)の本発明により使用される白金(II)錯体はエミッタ物質として卓越して適している、それというのもこれらは電磁スペクトルの可視領域における放出(エレクトロルミネセンス)を有するからである。エミッタ物質としての本発明により使用される白金(II)錯体を用いて、電磁スペクトルの赤色領域、緑色領域並びに青色領域におけるエレクトロルミネセンスを有する化合物を提供することが可能である。それゆえエミッタ物質として本発明により使用される白金(II)錯体を用いて工業的に使用可能なフルカラーディスプレイを提供することが可能である。
白金(II)錯体、特に式Iの白金(II)錯体は好ましくは単核錯体である。これらは、好ましくは溶液中でだけでなく固体においても単核である。故に本出願の別の対象は、式I、II及びIIIによる白金(II)錯体の使用に関するものであり、その際に式Iの白金(II)錯体が特に好ましく、その際に前記錯体は単核錯体である。特に好ましい単核錯体は、既に前記で挙げた、特に好ましいと呼んだ白金(II)錯体である。
式I、II及びIIIの白金(II)錯体の特別な性質は、これらが固体で、電磁スペクトルの可視領域において、ルミネセンス、特に好ましくはエレクトロルミネセンスを示すことである。固体でルミネセンスを示すこれらの錯体は、バルクで、すなわち別の添加剤なしで、OLEDにおけるエミッタ物質として使用されることができる。それにより発光層を有するOLEDが製造されることができ、その際にマトリックス材料とエミッタ物質との費用のかかる同時蒸発は必要ない。固体でルミネセンス、特にエレクトロルミネセンスを示す単核の白金(II)錯体は、技術水準からは知られていない。
故に本出願のさらなる対象はOLEDにおける発光層としての、式I、II及びIIIの白金(II)錯体、特に好ましくは式Iの白金(II)錯体の使用である。
有機発光ダイオードは原則的に複数の層から構成されている:
1.アノード
2.正孔輸送層
3.発光層
4.電子輸送層
5.カソード。
式I、II及びIIIの白金(II)錯体、好ましくは式Iの錯体は、好ましくはエミッタ分子として発光層中で使用される。故に、本出願のさらなる対象は、エミッタ分子として式I、II及び/又はIIIの少なくとも1つの白金(II)錯体、好ましくは式Iの少なくとも1つの錯体を含有している発光層である。式I、II及びIIIの好ましい白金(II)錯体、特に式Iの白金(II)錯体は、既に前記で挙げている。
式I、II及びIIIの本発明により使用される白金(II)錯体は、バルクで − 別の添加剤なしで − 発光層中に存在していてよい。しかしながら同様に、本発明により使用される式I、II又はIIIの白金(II)錯体に加えて別の化合物が発光層中に存在することが可能である。例えば、エミッタ分子として使用される白金(II)錯体の放出色を変更するために、蛍光染料が存在していてよい。さらに希釈材料が使用されることができる。この希釈材料はポリマー、例えばポリ(N−ビニルカルバゾール)又はポリシランであってよい。しかしながら希釈材料は同様に小さな分子、例えば4,4′−N,N′−ジカルバゾールビフェニル(CDP)又は第三芳香族アミンであってよい。希釈材料が使用される場合には、発光層中の本発明により使用される白金(II)錯体の割合は一般的に20質量%未満、好ましくは3〜10質量%である。好ましくは式I、II及びIIIの白金(II)錯体はバルクで使用され、それにより白金(II)錯体とマトリックス材料(希釈材料又は蛍光染料)との費用のかかる同時蒸発は回避される。そのためには、前記白金(II)錯体が固体でルミネセンスを示すことが本質的である。式I、II及びIIIの白金(II)錯体は固体でルミネセンスを示す。それゆえ発光層は好ましくは式I、II又はIIIの少なくとも1つの白金(II)錯体、好ましくは式Iの白金(II)錯体を含有し、かつ希釈材料及び蛍光染料から選択されるマトリックス材料を含有しない。
本出願のさらなる対象は、好ましい一実施態様において、エミッタ分子として式I、II及び/又はIIIの少なくとも1つの白金(II)錯体からなる、好ましくは式Iの少なくとも1つの錯体からなる発光層である。式I、II及びIIIの好ましい錯体は既に前記で挙げている。
OLEDの前記で挙げた層の個々の層はそしてまた、2又はそれ以上の層から構成されていてよい。例えば、正孔輸送層は、電極から正孔が注入される層、及び正孔を正孔注入層から去り発光層へ輸送する層から構成されていてよい。電子輸送層は同様に複数の層から、例えば電子が電極により注入される層、及び電子注入層から電子が得られ、かつ発光層へ輸送する層からなっていてよい。挙げたこれらの層は、その都度ファクター、例えばエネルギー準位、温度抵抗及び電荷担体易動度、並びに挙げた層と有機層又は金属電極とのエネルギー差により選択される。当業者は、OLEDの構成を、この構成が本発明によりエミッタ物質として使用される白金(II)錯体に最適に適合されているように選択することができる。
特に効率的なOLEDを得るために、正孔輸送層のHOMO(最高被占分子軌道)はアノードの仕事関数に適応されているべきであり、かつ電子輸送層のLUMO(最低空分子軌道)は、カソードの仕事関数に適応されているべきである。
本出願のさらなる対象は、本発明による少なくとも1つの発光層を有しているOLEDである。OLED中の別の層は、通常そのような層中で使用され、かつ当業者に公知である任意の材料から構成されていてよい。
アノード(1)は陽電荷担体を提供する電極である。これは例えば金属、多様な金属の混合物、金属合金、金属酸化物又は多様な金属酸化物の混合物を含有する材料から構成されていてよい。選択的に前記アノードは伝導性ポリマーであってよい。適している金属は、元素の周期表の11、4、5及び6族の金属並びに8〜10族の遷移金属を含んでいる。アノードが光透過性であるべき場合には、一般的に元素の周期表の12、13及び14族の混合金属酸化物、例えばインジウム−スズ−酸化物(ITO)が使用される。アノード(1)が有機材料、例えばポリアニリンを含有することは同様に可能であり、例えばNature, 第357巻, p. 477-479 (1992年6月11日)に記載されている。少なくともアノード又はカソードのいずれかは、形成された光を減結合する(auskoppeln)ことができるように、少なくとも部分的に透明であるべきである。
本発明によるOLEDの層(2)に適している正孔輸送材料は例えばKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technologie, 第4版, 第18巻, p. 837-860, 1996に開示されている。正孔輸送分子並びにポリマーが正孔輸送材料として使用されることができる。通常使用される正孔輸送分子は4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン(TPD)、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)−フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、N,N′−ビス(4−メチルフェニル)−N,N′−ビス(4−エチルフェニル)−[1,1′−(3,3′−ジメチル)ビフェニル]−4,4′−ジアミン(ETPD)、テトラキス−(3−メチルフェニル)−N,N,N′,N′−2,5−フェニレンジアミン(PDA)、α−フェニル−4−N,N−ジフェニルアミノスチレン(TPS)、p−(ジエチルアミノ)−ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン(DEH)、トリフェニルアミン(TPA)、ビス[4−(N,N−ジエチルアミノ)−2−メチルフェニル)(4−メチル−フェニル)メタン(MPMP)、1−フェニル−3−[p−(ジエチルアミノ)スチリル]−5−[p−(ジエチルアミノ)フェニル]ピラゾリン(PPR又はDEASP)、1,2−トランス−ビス(9H−カルバゾル−9−イル)シクロブタン(DCZB)、N,N,N′,N′−テトラキス(4−メチルフェニル)−(1,1′−ビフェニル)−4,4′−ジアミン(TTB)及びポルフィリン化合物、例えば銅フタロシアニンからなる群から選択されている。通常使用される正孔輸送ポリマーはポリビニルカルバゾール、(フェニルメチル)ポリシラン及びポリアニリンからなる群から選択されている。同様に、正孔輸送ポリマーをポリマー、例えばポリスチレン及びポリカーボネート中への正孔輸送分子のドープにより得ることが可能である。適している正孔輸送分子は、既に前記で挙げた分子である。
本発明によるOLEDの層(4)に適している電子輸送材料は、オキシノイド化合物(oxinoiden Verbindungen)でキレート化された金属、例えばトリス(8−ヒドロキシキノラト)アルミニウム(Alq)、フェナントロリンベースの化合物、例えば2,9−ジメチル,4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DDPA)又は4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DPA)及びアゾール化合物、例えば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(PBD)及び3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)を含んでいる。その際に層(4)は、電子輸送を楽にするため、並びにOLEDの層の界面上でのエキシトンの消尽を回避するための緩衝層として又はバリヤー層として利用されることができる。好ましくは層(4)は電子の易動度を改善し、かつエキシトンの消尽を減少させる。
カソード(5)は、電子又は陰電荷担体の導入に利用される電極である。前記カソードは、それぞれ、前記アノードよりも少ない仕事関数を有する金属又は非金属であってよい。前記カソードに適している材料は、1族のアルカリ金属、例えばLi、Cs、2族のアルカリ土類金属、希土類金属及びランタニド及びアクチニドを含んでいる元素の周期表の12族の金属からなる群から選択されている。さらに、金属、例えばアルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウム及びマグネシウム並びにそれらの組合せが使用されることができる。さらに、リチウムを含有している有機金属化合物又はLiFは、動作電圧(Operating Voltage)を減少させるために、有機層とカソードとの間に施与されることができる。
本発明によるOLEDは付加的に、当業者に公知である別の層を有していてよい。例えば、層(2)と発光層(3)との間に、陽電荷の輸送を楽にし、及び/又は前記層のバンドギャップを互いに適合させる層が施与されていてよい。選択的にこの別の層は保護層として利用されることができる。同様にして付加的な層は、陰電荷の輸送を楽にするため及び/又は前記層の間のバンドギャップを互いに適合させるために、発光層(3)と層(4)との間に存在していてよい。選択的にこの層は保護層として利用されることができる。
好ましい一実施態様において、本発明によるOLEDは層(1)〜(5)に加えて以下に挙げた別の層の少なくとも1つを有する:
・アノード(1)と正孔輸送層(2)との間に正孔注入層;
・正孔輸送層(2)と発光層(3)との間に電子のための障壁層;
・発光層(3)と電子輸送層(4)との間に正孔のための障壁層;
・電子輸送層(4)とカソード(5)との間に電子注入層。
当業者には、どのように(例えば電気化学的調査に基づいて)適している材料を選択しなければならないかは公知である。個々の層に適している材料は当業者に公知であり、かつ例えば国際公開(WO)第00/70655号パンフレットに開示されている。
さらに、本発明によるOLEDの挙げた層のそれぞれが2つ又はそれ以上の層から構成されていてよい。さらに、電荷担体輸送の効率を高めるために、層(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)の幾つか又は全てが表面処理されていることが可能である。挙げた層のそれぞれについての材料の選択は好ましくは、高い効率を有するOLEDを得ることを通じて決定される。
本発明によるOLEDの製造は、当業者に公知の方法により行われることができる。一般的に、OLEDは、適している基体上への個々の層の連続した蒸着(Vapor deposition)により製造される。適している基体は例えばガラス又はポリマーフィルムである。蒸着のためには、常用の技術、例えば熱蒸発、化学蒸着等が使用されることができる。選択的な方法において、有機層は適している溶剤中の溶液又は分散液から被覆されることができ、その際に当業者に公知の被覆技術が使用される。
一般的に、多様な前記層は次の厚さを有する:アノード(2)は500〜5000Å、好ましくは1000〜2000Å;正孔輸送層(3)は50〜1000Å、好ましくは200〜800Å、発光層(4)は10〜1000Å、好ましくは100〜800Å、電子輸送層(5)は50〜1000Å、好ましくは200〜800Å、カソード(6)は200〜10,000Å、好ましくは300〜5000Å。本発明によるOLEDにおける正孔及び電子の再結合帯域の位置、ひいてはOLEDの発光スペクトルは、それぞれの層の相対的な厚さにより影響を受けうる。このことは、電子輸送層の厚さが好ましくは、電子/正孔再結合帯域が発光層中に存在するように選択されるべきであることを意味する。OLED中の個々の層の層厚の比は、使用される材料に依存している。場合により使用される付加的な層の層厚は当業者に公知である。
本発明によるOLEDの発光層中のエミッタ分子としての式I、II又はIIIの本発明により使用される白金(II)錯体の使用により、高い効率を有するOLEDが得ることができる。本発明によるOLEDの効率は、さらに他の層の最適化により改善されることができる。例えば高効率のカソード、例えばCa、Ba又はLiFが使用されることができる。動作電圧の減少又は量子効率の増大を引き起こす、形成された基体及び新規の正孔輸送材料は、同様に本発明によるOLEDにおいて使用可能である。さらに、付加的な層が、多様な層のエネルギーレベルを調節するため及びエレクトロルミネセンスを楽にするために、OLED中に存在していてよい。
本発明によるOLEDはエレクトロルミネセンスが役に立つ全ての装置中で使用されることができる。適している装置は好ましくは固定式及び移動式の視覚表示装置から選択されている。固定式視覚表示装置は例えばコンピューターの視覚表示装置、テレビ、プリンター、調理具における視覚表示装置並びに広告パネル、照明及び指示パネルである。移動式視覚表示装置は、例えば携帯電話、ラップトップ、車両における視覚表示装置並びにバス及び鉄道の行先表示である。
さらに、式I、II又はIIIの本発明により使用される白金(II)錯体は逆構造(inverser Struktur)を有するOLEDにおいて使用されることができる。好ましくはこれらの逆OLED中の白金(II)錯体はそしてまた発光層中で、特に好ましくは別の添加剤なしで発光層として使用される。逆OLEDの構成及び通常その中で使用される材料は当業者に公知である。
実施例
1.白金(II)錯体の製造
一般
分光学的測定に使用される全ての溶剤は、相応して分光学的測定に適している品質を有する。Pt(CN)、dppb(1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼン)及びbinap(1,1′−ビナフチル)並びにバソフェン(4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びt−Bubpy(4,4′−t−ブチル−2,2′−ビピリジン)は商業的に入手可能であり、かつさらに精製することなく使用される。
a)[Pt(dppb)(CN)
Pt(CN)(0.76g、3mmol)及びdppb(1.38g、3mmol)からなる混合物をジメチルホルムアミド70ml中に溶解させ、還流下に6時間加熱する。ゆっくりと白色の粉末状沈殿物が形成される。沈殿物をろ過により捕集し、ジエチルエーテルで洗浄し、シリカゲル上で減圧下に乾燥させる。得られた白色の材料をジクロロエタン/ジエチルエーテルからの再結晶により精製し、0.92g(43%)の収量で得られる。
元素分析:
C 55.42、
H 3.49、
N 4.04;
実測値:
C 55.06、
H 3.60、
N 3.94。
b)[Pt(binap)(CN)]×H
ジメチルホルムアミド40ml中のPt(CN)(0.25g、1mmol)及びbinap(0.63g、1mmol)の混合物を還流下に20時間加熱する。混合物のろ過後に、ジエチルエーテルを得られた溶液に添加する。その際に淡黄色の粉末が沈殿する。前記の黄色粉末を、ろ過により捕集し、ジエチルエーテルで洗浄し、シリカゲル上で減圧で乾燥させる。得られた淡黄色の材料をジクロロメタン/ジエチルエーテルから再結晶させ、その際に所望の生成物0.58g(65%)が得られる。
元素分析:
C 62.23、
H 3.86、
N 3.16;
実測値:
C 62.68、
H 3.90、
N 3.07。
c)[Pt(バソフェン)(CN)×HO]
[Pt(バソフェン)(CN)×HO]の製造はJ. Am. Chem. Soc., 第112巻, 1990年, p. 5625-5627に開示されている。
d)[Pt(4,4′−Bubpy)(CN)
Pt(CN) 0.99g(4.0mmol)及び4,4′−ジ−t−ブチル−2,2′−ジピリジル(4,4′−Bubpy)1.10g(4.0mmol)を、DMF 70ml中で還流下に84h加熱した。帯緑色の沈殿物を有する薄い黄色の溶液が生じた。これをろ別し、ろ液をジエチルエーテルと混合した。微細な薄い黄色の沈殿物が沈殿し、これを吸引ろ過し、ジエチルエーテルで洗浄し、シリカゲル上で乾燥させた。収量:0.94g(理論の46%)。得られた物質をDMF/ジエチルエーテルから再結晶させた。
2024Pt(515.53):計算値 C 46.76、H 4.69、N 10.87;実測値 C 45.34、H 4.54、N 11.18。
MS(ESI):515(77%)、516(MH、100%)、517(82%)
* 製造は、Che, C.-M., Wan, K.-T., He, L.-Y., Poon, C.-K., Yam, V.W.-W., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1989年, p. 943の[Pt(CN)(5,5′−Mebpy)]に類似して行った。

Claims (8)

  1. エミッタ分子として、式(I)
    Figure 0004271238
    で示される白金(II)−ホスフィン錯体
    式(II)
    Figure 0004271238
    で示される白金(II)−バソフェン錯体及び
    式(III)
    Figure 0004271238
    で示される白金(II)−ビピリジル錯体
    [上記式中、符号は次の意味を有する:
    、R、R
    、R12、R13 はCNを表し;
    、R、R、R
    、R10、R14、R15は互いに独立してアリール基、アルキル基、ヘテロアリール基又はアルケニル基を表し、
    Xはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表し、
    oは0〜2を表し、
    p、qは互いに独立して0〜4を表し、
    n、mは互いに独立して0〜3を表す]
    からなる群から選択されている中性の白金(II)錯体を含有している、有機発光ダイオード。
  2. 式Iの白金(II)−ホスフィン錯体中でR及びRがCNを表し、かつR、R、R及びR が非置換のフェニルを表し、かつXが、1及び2位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換であるフェニレン基、2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換であるナフタレンジイル基、2及び3位で又は4及び5位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換であるフェナントレンジイル基、2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換である1,1′−ビフェニレン基、2及び2′位で式Iの双方のリン原子のその都度1つに結合されており、かつ非置換である1,1′−ビナフチレン基から選択されている、請求項1記載の有機発光ダイオード。
  3. 式IIの白金(II)錯体及び式IIIの白金(II)錯体中でR、R、R12及びR13がCNを表し、m、n、p、qは0又は1を表し、かつoは0を表し、かつ − m、n=1を表す場合には − R及びR10が非置換フェニルを表し、かつ − p、qが1を表す場合には − R14及びR15はt−Buを表す、請求項1記載の有機発光ダイオード。
  4. 発光層として、請求項1からまでのいずれか1項記載の白金(II)錯体を含有している有機発光ダイオード。
  5. エミッタ分子として請求項1からまでのいずれか1項記載の少なくとも1つの白金(II)錯体を含有している、発光層。
  6. エミッタ分子として請求項1からまでのいずれか1項記載の少なくとも1つの白金(II)錯体からなる、発光層。
  7. 請求項又は記載の発光層を含有している、OLED。
  8. 請求項1からまでのいずれか1項又は請求項記載のOLEDを含有している、コンピューターの視覚表示装置、テレビ、プリンター、調理具における視覚表示装置並びに広告パネル、照明、指示パネルからなる群から選択されている固定式視覚表示装置又は携帯電話(Handys)、ラップトップ、車両における視覚表示装置並びにバス及び鉄道の行先表示からなる群から選択されている移動式視覚表示装置。
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