JP5186085B2 - 有機金属錯体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、有機金属錯体及びこれを用いた有機電界発光素子に係り、より詳細には、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ）により青色領域から赤色領域までの光の発光が可能な有機金属錯体と、これを有機膜の形成材料として採用している有機電界発光素子に関する。
有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、蛍光性または燐光性有機化合物薄膜（以下、有機膜という）に電流を流すと、電子と正孔とが有機膜で結合することによって光が発生する現象を用いた自発光型表示素子であって、軽量であり、部品が単純、製作が簡単な構造を有しており、高画質で、かつ広視野角を確保している。また、高色純度及び動画を実現でき、低消費電力、低電圧駆動により携帯用電子機器にも適した電気的特性を有している。
一般的な有機ＥＬ素子は、基板上にアノードが形成されており、このアノード上にホール輸送層、発光層、電子輸送層、及びカソードが順次に形成されている構造を有している。ここで、ホール輸送層、発光層、及び電子輸送層は、有機化合物よりなる有機膜である。前記のような構造を有する有機ＥＬ素子の駆動原理は、次の通りである。前記アノード及びカソード間に電圧を印加すれば、アノードから注入されたホールは、ホール輸送層を経て発光層に移動する。一方、電子は、カソードから電子輸送層を経て発光層に注入され、発光層領域でキャリアが再結合して励起子を生成する。この励起子が放射減衰することで物質のバンドギャップに該当する波長の光が放出される。
前記有機ＥＬ素子の発光層の形成材料は、その発光メカニズムにより一重項状態の励起子を利用する蛍光物質と、三重項状態を利用する燐光物質とに区分可能である。このような蛍光物質または燐光物質を単独で、または適切なホスト物質にドーピングして発光層を形成し、電子励起させると、ホストに一重項励起子及び三重項励起子が形成される。この時、一重項励起子と三重項励起子との統計的生成比率は１：３である（非特許文献１）。
発光層の形成材料として蛍光物質を使用する有機ＥＬ素子は、ホストで生成された三重項が浪費されるという不利な点を有する。一方、発光層の形成材料として燐光物質を使用する場合には、一重項励起子と三重項励起子とをいずれも使用できるので、内部量子効率１００％に到達できるという長所を有している（非特許文献２）。したがって、発光層の形成材料として燐光物質を使用する場合、蛍光物質よりはるかに高い発光効率を有しうる。
有機分子にＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、またはＰｄのような重金属を導入すれば、重金属原子効果により発生するスピン軌道カップリングを通じて三重項状態と一重項状態が混ざるようになるが、これによって阻止されていた遷移が可能になり、常温でも効果的に燐光が発生しうる。
最近、内部量子効率が１００％に至る燐光を用いた高効率の緑色、赤色の物質が開発された。
燐光を用いた高効率発光材料として、Ｉｒ、Ｐｔなどの遷移金属を含む多様な物質が発表されているが、高効率のフルカラーディスプレイや低消費電力の白色発光の応用を実現するために要求される特性を満足させる物質は、緑色領域、赤色領域に限定されており、青色領域の適切な燐光物質が開発されていないため、燐光性フルカラーの素子開発に障害物となっている。
前記問題点を解決するために青色発光物質が開発されている（特許文献１、特許文献２）。また、分子配列を変形してＨＯＭＯ−ＬＵＭＯの差を大きくできるバルキー性官能基や配位子場強度の大きい官能基（例：シアノ基）を導入した有機金属錯体が開発された（非特許文献３）。この他にも、一般式Ｉｒ（ｐｐｙ）２Ｐ（ｐｈ）３Ｙ（但し、Ｙ＝ＣｌまたはＣＮである）のＩｒ錯体（特許文献３）、シクロメタル化配位子、キレートジホスフィン、塩素、及びシアノ基を有するＩｒ（ＩＩＩ）錯体（特許文献４）が開発された。
国際公開第０２／１５６４５ Ａ１号パンフレット 米国特許出願公開第２００２／００６４６８１ Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１８２４４１ Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００２／００４８６８９ Ａ１号明細書 Ｂａｌｄｏ，ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，１９９９，６０，１４４２２ Ｂａｌｄｏ，ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３９５，１５１−１５４，１９９８ Ｍａｔ． Ｒｅｓ． Ｓｏｃ． Ｓｙｍｐ． Ｐｒｏｃ． ７０８， １１９， ２００； ３ｒｄ Ｃｈｉｔｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｒｕｍ ｏｎ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｔｏｓｅ， Ｊａｐａｎ， ６−８ Ｏｃｔｏｂｅｒ， ２００２
本発明が解決しょうとする技術的課題は、青色の光を効率的に発光できる有機金属錯体を提供することである。
本発明が解決しょうとする他の技術的課題は、前記の物質を用いて青色の光を効率的に発光できる有機ＥＬ素子を提供することである。
前記技術的課題を達成するために、本発明では、下記化学式で表される有機金属錯体を提供する。
前記化学式において、前記Ｒ ２ 、及びＲ ３ は、互いに独立して一置換または多置換の官能基であって、水素、ハロゲン原子、−ＯＲ、−Ｎ（Ｒ） ２ 、−Ｐ（Ｒ） ２ 、−ＰＯＲ、−ＰＯ ２ Ｒ、−ＰＯ ３ Ｒ、−ＳＲ、−Ｓｉ（Ｒ） ３ 、−Ｂ（Ｒ） ２ 、−Ｂ（ＯＲ） ２ 、−Ｃ（Ｏ）Ｒ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−ＣＮ、−ＮＯ ２ 、−ＳＯ ２ 、−ＳＯＲ、−ＳＯ ２ Ｒ、−ＳＯ ３ Ｒ、置換もしくは非置換のＣ １ −Ｃ ２０ のアルキル基、または置換もしくは非置換のＣ ６ −Ｃ ２０ のアリール基であり、この際、前記Ｒは、互いに独立して水素、置換もしくは非置換のＣ １ −Ｃ ２０ アルキル基、置換もしくは非置換のＣ １ −Ｃ １０ アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ ２ −Ｃ ２０ アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ ２ −Ｃ ２０ アルキニル基、置換もしくは非置換のＣ １ −Ｃ ２０ ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ ６ −Ｃ ４０ アリール基、置換もしくは非置換のＣ ７ −Ｃ ４０ アリールアルキル基、置換もしくは非置換のＣ ７ −Ｃ ４０ アルキルアリール基、置換もしくは非置換のＣ ２ −Ｃ ４０ ヘテロアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ ３ −Ｃ ４０ ヘテロアリールアルキル基からなる群より選択され、前記Ｚは、ＮＲ、Ｏ、Ｓ、またはＰＲであり、この際前記Ｒは、上記で定義した通りであり、前記Ｑは、ＣＨ ２ ＣＨ ２ 、ＮＲ、及びＯからなる群より選択された一種である
本発明の他の技術的課題は、一対の電極の間に有機膜を含む有機ＥＬ素子において、前記有機膜が前述した有機金属錯体を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子によってなされる。
本発明の有機金属錯体は、三重項ＭＬＣＴにより青色領域の光を効率的に発光できる。このような有機金属錯体は、有機ＥＬ素子の有機膜の形成時に利用可能であり、高効率の燐光材料であって、４００〜６５０ｎｍ波長領域で発光するだけでなく、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を出すことができる。
本発明の第１は、化学式１で表される有機金属錯体である。
前記化学式１において、前記Ｍは、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｅ、Ｒｕ、またはＰｄであり、前記ＣｙＮは、前記Ｍと結合する窒素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数３ないし６０の複素環基、または前記Ｍと結合する窒素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数３ないし６０のヘテロアリール基であり、前記ＣｙＣは、前記Ｍと結合する炭素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数４ないし６０の炭素環基、前記Ｍと結合する炭素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数３ないし６０の複素環基、Ｍと結合する炭素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数３ないし６０のアリール基、またはＭと結合する炭素を含んでいる置換もしくは非置換の炭素数３ないし６０のヘテロアリール基であり、前記ＣｙＮ−ＣｙＣは、ＮとＣとを通じてＭと結合されているシクロメタル化配位子を表し、ＣｙＮまたはＣｙＣが置換されている場合、置換基は、互いに独立してハロゲン原子、−ＯＲ、−Ｎ（Ｒ）（Ｒ’）、−Ｐ（Ｒ）（Ｒ’）、−ＰＯＲ、−ＰＯ２Ｒ、−ＰＯ３Ｒ、−ＳＲ、−Ｓｉ（Ｒ）（Ｒ’）（Ｒ”）、−Ｂ（Ｒ）（Ｒ’）、−Ｂ（ＯＲ）（ＯＲ’）、−Ｃ（Ｏ）Ｒ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ）、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＳＯ２、−ＳＯＲ、−ＳＯ２Ｒ、−ＳＯ３Ｒ、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、または置換もしくは非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基であり、前記置換基は、互いに連結されて置換もしくは非置換の４〜７原子環基または置換もしくは非置換の４〜７原子複素環基を形成でき、前記Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、互いに独立して水素、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ１０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ２０アルキニル基、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ６−Ｃ４０アリール基、置換もしくは非置換のＣ７−Ｃ４０アリールアルキル基、置換もしくは非置換のＣ７−Ｃ４０アルキルアリール基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ４０ヘテロアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３−Ｃ４０ヘテロアリールアルキル基からなる群より選択され、前記ｍ１は、０、１または２であり、前記ｍ２は、３−ｍ１であり、前記Ａは、２以上の窒素原子を含み、一つの窒素原子を通じてＭと結合されている配位子を表し、前記Ｘは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、またはＰであり、前記Ｙは、前記Ｒと同様であり、前記Ｑは、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、ＮＲ、及びＯからなる群より選択された一種である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明による前記化学式１で表される有機金属錯体は、ＨＯＭＯと三重項ＭＬＣＴ状態のエネルギーギャップを増加させられて、青色発光が可能である。このようなＨＯＭＯと三重項ＭＬＣＴ状態のエネルギーギャップの増加は、バルキーな配位子を配位して分子を歪曲させ、σ−ドナー及びπ−ドナー能力に優れた強い配位子場を提供できる配位子を導入することによって可能になる。
前記化学式１で複素環基及びヘテロアリール基は、それぞれＮ、Ｏ、Ｓのようなヘテロ原子を含んでいる環基及びアリール基をそれぞれ表す。
前記化学式１でＭは、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｅ、ＲｕまたはＰｄであり、望ましくは、前記Ｍは、ＩｒまたはＰｔである。
前記化学式１のＣｙＮで、Ｍと結合する窒素を含んでいる置換または非置換の炭素数３ないし６０の複素環基の具体的な例としては、ピロリジン、モルホリン、チオモルホリン、またはチアゾリジンなどの誘導体がある。
前記Ｍと結合する窒素を含んでいる置換または非置換の炭素数３ないし６０のヘテロアリール基の具体的な例としては、ピリジン、４−メトキシピリジン、キノリン、ピロール、インドール、ピラジン、ピラゾール、イミダゾール、ピリミジン、キナゾリン、チアゾール、オキサゾール、トリアジン、または１，２，４−トリアゾールなどの誘導体がある。
前記化学式１のＣｙＣで、Ｍと結合する炭素を含む置換または非置換の炭素数４ないし６０の炭素環基の具体的な例としては、シクロヘキサン、またはシクロペンタンなどの誘導体がある。
前記Ｍと結合する炭素を含む置換または非置換の炭素数３ないし６０の複素環基の具体的な例としては、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、１，３−ジチアン、１，３−ジチオラン、１，４−ジオキサ−８−アザスピロ［４，５］デカン、または１，４−ジオキサスピロ［４，５］デカン−２−オンなどの誘導体がある。
前記Ｍと結合する炭素を含む置換または非置換の炭素数３ないし６０のアリール基の具体的な例としては、フェニル、１，３−ベンゾジオキソール、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、またはアズレンなどの誘導体がある。
前記Ｍと結合する炭素を含む置換または非置換の炭素数３ないし６０のヘテロアリール基の具体的な例としては、チオフェン、フラン２（５Ｈ）−フラノン、ピリジン、クマリン、イミダゾール、２−フェニルピリジン、２−ベンゾチアゾール、２−ベンゾオキサゾール、１−フェニルピラゾール、１−ナフチルピラゾール、５−（４−メトキシフェニル）ピラゾール、２，５−ビスフェニル−１，３，４−オキサジアゾール、または２，３−ベンゾフラン２−（４−ビフェニル）−６−フェニルベンゾオキサゾールなどの誘導体が挙げられる。
前記化学式１で、ＣｙＮ−ＣｙＣの各置換基は互いに連結されて置換もしくは非置換の４〜７原子環基、または置換もしくは非置換の４〜７原子複素環基を形成し、特に、縮合４〜７原子環または複素環基を形成できる。
ここで、環基または複素環基は、Ｃ１−Ｃ３０シクロアルキル基、Ｃ１−Ｃ３０ヘテロシクロアルキル基、Ｃ６−Ｃ３０アリール基、またはＣ４−Ｃ３０ヘテロアリール基を表し、各環基または複素環基は１つまたはそれ以上の置換体Ｙによって置換されうる。ここで、“ヘテロ”の意味は、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓなどのようなヘテロ原子を含む場合を指す。
前記置換体は、−ＯＲ１、−Ｎ（Ｒ１）２、−Ｐ（Ｒ１）２、−ＰＯＲ１、−ＰＯ２Ｒ１、−ＰＯ３Ｒ１、−ＳＲ１、−Ｓｉ（Ｒ１）３、−Ｂ（Ｒ１）２、−Ｂ（ＯＲ１）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒ１、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ１、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ１）、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＳＯ２、−ＳＯＲ１、−ＳＯ２Ｒ１、−ＳＯ３Ｒ１であり、Ｒ１は前記のＲと同一に定義される。
前記Ｘは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、またはＰなどを表す。
前記Ｙは、前述したＲと同一であり、望ましくは、水素、または置換または非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基である。
前記Ｑは、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキレン基、ＮＲ、及びＯの中から選択された一つであり、Ｒは、前記の通りである。望ましくは、前記Ｑは、Ｏ、ＮＨ、またはＣ２−Ｃ４のアルキレン基である。
前記ｍ１は、０、１または２であり、前記ｍ２は、３−ｍ１であり、望ましくは、ｍ１は１または２であり、ｍ２は１または２である。
前記Ａは、二以上の窒素原子を含み、一つの窒素を通じてＭと結合されている配位子を表し、前記Ａの非制限的な例としては、置換または非置換のインダゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリル、ピラゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアジアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、ベンズイミダゾール、及びトリアジンからなる群より選択された一種の誘導体である。
望ましくは、前記Ａは、イミダゾール誘導体、またはピラゾール誘導体である。
前記シクロメタル化配位子（ＣｙＮ−ＣｙＣ）は、下記配位子群に示された構造式で表されうるが、これに限定されるものではない。
前記配位子群において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、互いに独立して一置換または多置換の官能基であって、水素、ハロゲン原子、−ＯＲ、−Ｎ（Ｒ）２、−Ｐ（Ｒ）２、−ＰＯＲ、−ＰＯ２Ｒ、−ＰＯ３Ｒ、−ＳＲ、−Ｓｉ（Ｒ）３、−Ｂ（Ｒ）２、−Ｂ（ＯＲ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ）、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＳＯ２、−ＳＯＲ、−ＳＯ２Ｒ、−ＳＯ３Ｒ、Ｃ１−Ｃ２０のアルキル基、またはＣ６−Ｃ２０のアリール基であり、前記Ｒは、前記の通りであり、Ｚは、Ｓ、Ｏまたは、ＮＲ０（Ｒ０は水素またはＣ１−Ｃ２０のアルキル基）である。
前記化学式１の有機金属錯体は、特に化学式２ないし４で表される化合物のうちであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
前記式中、Ｍ及びＣｙＮ−ＣｙＣは、前記定義した通りであり、特に、Ｍは、ＩｒまたはＰｔであることが望ましい。
前記化学式１の有機金属錯体は、特に、下記化学式５ないし１６で表される化合物であることが望ましい。
本発明による化学式１で表される化合物は、４００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯で発光特性を有することが好ましい。
前記化学式１で表される有機金属錯体は、シクロメタル化部分を提供する出発物質である［Ｉｒ（Ｃ＾Ｎ）２ＣＬＬ］２誘導体を利用してワッツ（Ｗａｔｔｓ）グループにより報告された方法（Ｆ．Ｏ．Ｇａｒｃｅｓ，Ｒ．Ｊ．Ｗａｔｔｓ，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８８，（３５），２４５０）によって合成可能である。
本発明の有機金属錯体は、優れた溶解度特性を有するため、溶液工程が可能になって大画面製作に有利である。
本発明の第２は、上述の有機金属錯体を含む有機ＥＬ素子である。
本発明の有機ＥＬ素子は、本発明による有機金属錯体を利用して有機膜、特に、発光層を形成して製作される。この時、前記化学式１で表される有機金属錯体は、発光層の形成物質である燐光ドーパント材料として非常に有用し、青色波長領域で優れた発光特性を表す。
前記化学式１で表される有機金属錯体を燐光ドーパントとして使用する場合、有機膜は、１種以上の高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストの混合物ホスト、低分子ホスト、及び非発光高分子マトリックスよりなる群から選択された一種以上をさらに含みうる。
ここで、高分子ホスト、低分子ホスト、非発光高分子マトリックスとしては、有機ＥＬ素子用の発光層形成時に一般的に使われるものであれば、何れも使用可能である。高分子ホストの例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリフルオレンなどがあり、低分子ホストの例としては、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス［９−（３，６−ビフェニルカルバゾリル）］−１，１’−ビフェニル、９，１０−ビス［（２’，７’−ｔ−ブチル）−９’，９”−スピロビフルオレニルアントラセン、テトラフルオレンなどがあり、非発光高分子マトリックスとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンなどがあるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式１で表される有機金属錯体の含有量は、発光層形成材料の総質量１００質量部を基準として１ないし３０質量部であることが望ましい。１質量部未満である場合には、発光物質が不足して効率及び寿命が低下するおそれがあり、３０質量部を超過する場合には、三重項の消光現象が起きて効率が低下するおそれがある。そして、このような有機金属錯体を発光層に導入しようとする場合には、真空蒸着法、スパッタリング法、プリンティング法、コーティング法、またはインクジェット法などが用いられる。
また、前記化学式１で表される有機金属錯体は、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を発光できる。
図５Ａないし図５Ｆは、本発明の望ましい一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。
図５Ａを参照すれば、第１電極１０の上部に前記化学式１で示される有機金属錯体を含んでいる発光層１２が積層され、前記発光層１２の上部には第２電極１４が形成される。
図５Ｂを参照すれば、第１電極１０の上部に前記化学式１で示される有機金属錯体を含んでいる発光層１２が積層され、前記発光層１２の上部にホール抑制層（ＨＢＬ）１３が積層され、その上部には、第２電極１４が形成される。
図５Ｃの有機ＥＬ素子は、第１電極１０と発光層１２との間にホール注入層（ＨＩＬ）１１が形成されたことを除いては、図５Ｃと同じ積層構造を有する。
図５Ｄの有機ＥＬ素子は、発光層１２の上部に形成されたホール抑制層（ＨＢＬ）１３の代りに電子輸送層（ＥＴＬ）１５が形成されたことを除いては、図５Ｃと同じ積層構造を有する。
図５Ｅの有機ＥＬ素子は、化学式１のビフェニル誘導体を含有する発光層１２の上部に形成されたホール抑制層（ＨＢＬ）１３の代りにホール抑制層（ＨＢＬ）１３と電子輸送層１５とが順次に積層された２層膜を使用することを除いては、図５Ｃの場合と同じ積層構造を有する。場合によっては、図５Ｅの有機ＥＬ素子で電子輸送層１５と第２電極１４との間には電子注入層がさらに形成されることもある。
図５Ｆの有機ＥＬ素子は、ホール注入層１１と発光層１２との間にホール輸送層１６をさらに形成したことを除いては、図５Ｅの有機ＥＬ素子と同じ構造を有する。この時、ホール輸送層１６は、ホール注入層１１から発光層１２への不純物の侵入を抑制する役割を果たす。
前記の積層構造を有する有機ＥＬ素子は、通常の製作方法によって形成可能であり、その製作方法は特に限定されるものではない。
ここで、有機膜の厚さは、３０ないし１００ｎｍであることが望ましい。前記有機膜の厚さが３０ｎｍ未満である場合、効率及び寿命が低下するおそれがあり、１００ｎｍを超過すると、駆動電圧が上昇するおそれがある。ここで、前記有機膜としては、発光層以外の層も含むことができ、電子輸送層、正孔輸送層のような、有機ＥＬ素子で一対の電極の間に形成される有機化合物よりなる層からなる膜を指す。
この時、前記バッファ層の素材としては、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、銅フタロシアニン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、またはこれらの誘導体を使用できるが、これに限定されるものではない。
前記正孔輸送層の素材としては、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリトリフェニルアミンを使用できるが、これに限定されるものではない。
前記電子輸送層の素材としては、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリオキサジアゾールを使用できるが、これに限定されるものではない。
前記正孔遮断層の素材としては、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ＬｉＦ、ＢａＦ２、またはＭｇＦ２を使用できるが、これに限定されるものではない。
本発明の有機ＥＬ素子の製作は、特別な装置や方法を必要とせず、通常の発光材料を用いた有機ＥＬ素子の製作方法によって製作可能である。
このようなイリジウム錯体は、４００ないし６５０ｎｍの領域で発光できる。このような有機金属錯体を用いた発光ダイオードは、フルカラー表示用光源照明、バックライト、屋外掲示板、光通信、内部装飾などに使用可能である。
以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
（参考例１．Ｆ２ｐｐｙＩｒダイマーの合成）
５００ｍＬ枝付きフラスコに１９．８５ｇ（１．２５×１０４ｍｍｏｌ）の２−ブロモピリジン、２５．００ｇ（１．５８×１０４ｍｍｏｌ）の２，４−ジフルオロフェニルボロン酸、１００ｍＬのトルエン、エタノール４８ｍＬ、及び水９５ｍＬで製造した２Ｍの炭酸ナトリウム溶液を加え、これを窒素雰囲気下、常温で攪拌した。次いで、前記反応混合物に４．５３ｇ（３．９２ｍｍｏｌ）のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）を入れて、窒素雰囲気下で光を遮断したまま１５時間還流した。
前記反応が終了すると、反応混合物の温度を常温に調節し、酢酸エチルと水を利用して抽出した後にカラムクロマトグラフィ（トルエン：ヘキサン＝１０：１）に分離して、薄い茶色の液体（Ｆ２ｐｐｙＨ）を得た。Ｆ２ｐｐｙＨの１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：８．６９（ｄ，１Ｈ）、８．０３（ｍ，１Ｈ）、７．７０（ｍ，２Ｈ）、７．２７（ｍ，１Ｈ）、７．００（ｍ，２Ｈ）。
前記工程によって合成した２−（４，６−ジフルオロフェニルピリジン）単量体及びＩｒＣｌ３・ｎＨ２Ｏを用いて黄色粉末であるＦ２ｐｐｙＩｒダイマーを合成した。この時、合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ．Ｓｏｃ．，１９８４，１０６，６６４７〜６６５３を参照した。Ｆ２ｐｐｙＩｒダイマーの１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．１（ｄ，４Ｈ）、８．３（ｄ，４Ｈ）、７．９（ｔ，４Ｈ）、６．９（ｍ，４Ｈ）、６．５（ｍ，４Ｈ）、５．３（ｄ，４Ｈ）。
（参考例２．ＭｅＦ２ｐｐｙＩｒダイマーの合成）
２−ブロモピリジンの代わりに２−ブロモ−４−メチルピリジン２１．５０ｇ（１．２５×１０４ｍｍｏｌ）を使用することを除いては、参考例１と同じ方法でＭｅＦ２ｐｐｙＩｒダイマーを合成した。ＭｅＦ２ｐｐｙＩｒダイマーの１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：８．９（ｄ，４Ｈ）、８．１（ｓ，４Ｈ）、６．６（ｄ，４Ｈ）、６．３（ｍ，４Ｈ）、５．３（ｄ，４Ｈ）、２．６（ｓ，１２Ｈ）。
（参考例３．ＤＭＡＦ２ｐｐｙＩｒダイマーの合成）
２−ブロモピリジンの代わりに２−ブロモ−４−ジメチルアミノピリジン２５．２６ｇ（１．２５ｘ１０４ｍｍｏｌ）を使用することを除いては、参考例１と同じ方法でＤＭＡＦ２ｐｐｙＩｒダイマーを合成した。ＤＭＡＦ２ｐｐｙＩｒダイマーの１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：８．７（ｄ，４Ｈ）、７．５（ｔ，４Ｈ）、６．３（ｍ，４Ｈ）、６．１（ｍ，４Ｈ）５．４（ｄ，４Ｈ）、３．２（ｓ，２４Ｈ）。
（参考例４．Ｆ２ＣＮｐｐｙＩｒダイマーの合成）
２，４−ジフルオロフェニルボロン酸の代わりに３−シアノ−２，４−ジフルオロフェニルボロン酸２２．８６ｇを使用することを除いては、参考例１と同じ方法でＦ２ＣＮｐｐｙＩｒダイマーを合成した。Ｆ２ＣＮｐｐｙＩｒダイマーの１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．５（ｄ，１Ｈ）、８．３（ｍ，１Ｈ）、７．７（ｍ，１Ｈ）、６．０（ｄ，１Ｈ）５．３（ｄ，１Ｈ）。
（実施例１．化学式５で表される化合物の合成）
窒素雰囲気の下、２５０ｍｌ枝付きフラスコで［Ｉｒ（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｃｌ］２ ０．４ｍｍｏｌ、２−ピラゾール−１−イル−エチルアミン０．８８ｍｍｏｌを１，２−ジクロロエタン４０ｍＬに溶かした後、常温で２〜１０時間反応させた。反応終了後、反応液をセライト濾過してヘキサンに沈殿させて、黄色粉末［Ｉｒ（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｃｌ］２−［アミンエチルピラゾール］を得た。反応器で［Ｉｒ（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｃｌ］２−［アミンエチルピラゾール］０．５ｍｍｏｌを１，２−ジクロロエタン２０ｍｌに溶解させ、炭酸ナトリウム２．０ｍｍｏｌを１５ｍｌメタノールに溶解させて反応器に加えた後、常温で０．５〜２４時間撹拌させた。反応終了後、反応液をセライト濾過してヘキサンに沈殿させて黄色粉末を得た。収得した黄色固体は、シリカゲルカラム（ジクロロメタン：アセトン＝１０：１）を用いて精製した。前記最終目的物の構造は１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにより分析して確認した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．８（ｄ，１Ｈ）、８．５（ｄ，１Ｈ）、８．２（ｔ，２Ｈ）、７．８（ｍ，２Ｈ）、７．５（ｍ，２Ｈ）、７．２（ｍ，３Ｈ）、６．２（ｄ，２Ｈ）、５．７（ｄ，１Ｈ）、５．５（ｄ，１Ｈ），４．４（ｍ，１Ｈ）、３．９（ｍ，１Ｈ）、３．４（ｍ，１Ｈ）、３．１（ｍ，１Ｈ）、２．５（ｍ，１Ｈ）。
（実施例２．化学式６で表される化合物の合成）
Ｆ２ｐｐｙＩｒダイマーの代わりにＭｅＦ２ｐｐｙＩｒダイマーを使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でＭｅＦ２ｐｐｙＩｒアミンエチルピラゾールを合成した。前記最終目的物の構造は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを通じて分析して確認した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．９（ｄ，１Ｈ）、８．１（ｔ，１Ｈ）、８．０（ｔ，１Ｈ）、７．５（ｍ，１Ｈ）、７．４（ｄ，１Ｈ）、７．２（ｍ，１Ｈ）、７．０（ｍ，１Ｈ）、６．７（ｍ，１Ｈ）、６．４（ｍ，２Ｈ）、６．２（ｔ，１Ｈ）、５．７（ｍ，２Ｈ）、４．７（ｍ，１Ｈ）、４．４（ｍ，１Ｈ）、３．９（ｍ，１Ｈ）、３．６（ｍ，１Ｈ）、２．８（ｍ，１Ｈ）、２．５（ｍ，６Ｈ）。
（実施例３．化学式７で表される化合物の合成）
Ｆ２ｐｐｙＩｒダイマーの代わりにＤＭＡＦ２ｐｐｙＩｒ ダイマーを使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でＤＭＡＦ２ｐｐｙＩｒアミンエチルピラゾールを合成した。前記最終目的物の構造は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを通じて分析して確認した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．６（ｄ、１Ｈ）、７．５（ｍ、２Ｈ）、７．５（ｔ、１Ｈ）、７．１（ｄ、１Ｈ）、６．８（ｄ、１Ｈ）、６．６（ｍ、１Ｈ）、６．３（ｍ、３Ｈ）、６．２（ｔ、１Ｈ）、５．８（ｍ、２Ｈ）、４．７（ｍ、１Ｈ）、４．５（ｍ、１Ｈ）、３．７（ｍ、１Ｈ）、３．１（ｍ、１２Ｈ）、３．１（ｍ、１Ｈ）、２．３（ｍ、１Ｈ）。
（実施例４．化学式８で表される化合物の合成）
Ｆ２ｐｐｙＩｒダイマーの代わりにＦ２ＣＮｐｐｙＩｒ ダイマーを使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でＦ２ＣＮｐｐｙＩｒアミンエチルピラゾールを合成した。前記最終目的物の構造は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを通じて分析して確認した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果は以下に示すとおりである。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，ｐｐｍ）：９．８（ｄ、１Ｈ）、８．６（ｄ、１Ｈ）、８．３（ｍ、１Ｈ）、８．０（ｍ、１Ｈ）、７．６（ｍ、１Ｈ）、７．５（ｍ、１Ｈ）、７．４（ｍ、１Ｈ）、７．３（ｍ、１Ｈ）、６．３（ｍ、１Ｈ）、６．２（ｍ、１Ｈ）、５．９（ｄ、１Ｈ）、５．７（ｄ、１Ｈ）、４．３（ｍ、１Ｈ）、４．０（ｍ、１Ｈ）、３．２（ｍ、１Ｈ）、３．１（ｍ、１Ｈ）、２．５（ｍ、１Ｈ）。
前記工程により得た化合物の発光特性は、前記化合物をジクロロメタンに溶解して１０−４Ｍ溶液に製造した後、ＰＬ分光装置を用いて、溶液状態での発光特性を調べた。実施例１〜４の化合物（つまり、化学式５〜８に示される化合物）のＰＬスペクトルを図１〜４に示す。
前記実施例から得た化合物の発光特性及びＣＩＥ（色座標）特性をまとめて下記表１及び表２に表した。
前記表１から、ピラゾール−アミンを導入することによって、優れた燐光特性を有するドーパントが形成され、特に、置換基の導入による強い電場効果により４４０〜４７０ｎｍ領域で発光する青色燐光材料に適した化合物が得られるということが分かる。
有機ＥＬ素子の製作
（実施例５）
ＩＴＯがコーティングされた透明電極基板２０を洗浄した後、ＩＴＯを感光性樹脂とエッチング液を利用してパターニングしてＩＴＯ電極パターン１０を形成し、これをさらに洗浄した。このように洗浄された結果物上にＰＥＤＯＴ｛ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）｝［ＡＩ ４０８３］を約５０ｎｍの厚さにコーティングした後、１２０℃で約５分間ベーキングしてホール注入層１１を形成した。
前記ホール注入層１１の上部に、トルエン１７．４ｇ中にＰＳ５３．１ｇを溶解させたポリスチレン溶液３．３ｇにｍＣＰ２９ｍｇ及びＭｅＦ２ｐｐｙ（実施例２で合成した、化学式６で示される化合物）２．５ｍｇを混合して得た発光層の形成用の組成物を前記ホール注入層の上部にスピンコーティングし、１００℃で１時間ベーキング処理した後、真空オーブン内で溶媒を完全に除去して厚さ４０ｎｍの発光層１２を形成させた［ＰＳ２４質量％、ｍＣＰ７０質量％、ＭｅＦ２ｐｐｙ６質量％］。
次いで、前記高分子発光層１２の上部に真空蒸着器を利用して真空度を４×１０−６ｔｏｒｒ以下に維持しつつＢＡｌｑを真空蒸着して４０ｎｍ厚さの電子輸送層１５を形成した。次いで、この上部にＬｉＦを０．１Å／ｓｅｃの速度で真空蒸着して１０ｎｍ厚さの電子注入層を形成した。
次いで、Ａｌを１０Å／ｓｅｃの速度で蒸着して２００ｎｍ厚さのアノード１４を蒸着して封止することによって有機ＥＬ素子を完成した。この時、封止過程は、乾燥した窒素ガス雰囲気下のグローブボックスでＢａＯ粉末を入れて金属缶で密封した後、ＵＶ硬化剤で最終処理する過程を通じて行われた。
前記ＥＬ素子は、多層型素子であって、概略的な構造は、図６に示す通りであり、発光面積は６ｍｍ２であった。
（実施例６）
ＭｅＦ２ｐｐｙ（化学式６）の代わりにＤＭＡＦ２ｐｐｙ（実施例３で合成した、化学式７で示される化合物）を使用したことを除いては実施例５と同様にＥＬ素子を製作した。
（実施例７）
ＭｅＦ２ｐｐｙ（化学式６）の代わりにＦ２ＣＮｐｐｙ（実施例４で合成した、化学式８で示される化合物）を使用したことを除いては実施例５と同様にＥＬ素子を製作した。
（比較例）
ＭｅＦ２ｐｐｙ（化学式６）の代わりに下記構造式の物質を使用したことを除いては実施例５と同様にＥＬ素子を製作した。
比較例及び実施例６の電界発光特性及びＣＩＥ（色座標）特性を下記表２に表した。
前記表２において、化学式１でＭと結合するＡが一つの窒素を含む配位子である場合に比べて本発明は、ｙ軸の色座標の純度が非常に改善されたことを確認することができる。
前記実施例５ないし実施例７によって製作され有機ＥＬ素子の外部量子効率、輝度効率及び効率を評価し、その評価結果を図７ないし図９にそれぞれ示した。本発明の化合物をドーパントとして使用する場合、優れた外部量子効率と輝度効率と発光効率とを表す。
本発明は、有機ＥＬ素子の関連技術分野に好適に用いられる。
本発明の化学式５で表される化合物のＰＬスペクトルである。 本発明の化学式６で表される化合物のＰＬスペクトルである。 本発明の化学式７で表される化合物のＰＬスペクトルである。 本発明の化学式８で表される化合物のＰＬスペクトルである。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明の一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。 本発明によって製造された有機ＥＬ素子の一実施例を表した図面である。 本発明による化合物を使用して製造された有機ＥＬ素子の外部量子効率を表した図面である。 本発明による化合物を使用して製造された有機ＥＬ素子の輝度効率を表した図面である。 本発明による化合物を使用して製造された有機ＥＬ素子の発光効率を表した図面である。
符号の説明
１０ ＩＴＯ電極パターン、
１１ ホール注入層、ＨＩＬ、
１２ 発光層、
１３ ホール抑制層、ＨＢＬ、
１４ アノード、
１５ 電子輸送層、
１６ ホール輸送層、
２０ 基板。

Claims (7)

  1. 下記化学式で表される有機金属錯体：
    前記化学式において、
    前記Ｒ２、及びＲ３は、互いに独立して一置換または多置換の官能基であって、水素、ハロゲン原子、−ＯＲ、−Ｎ（Ｒ）２、−Ｐ（Ｒ）２、−ＰＯＲ、−ＰＯ２Ｒ、−ＰＯ３Ｒ、−ＳＲ、−Ｓｉ（Ｒ）３、−Ｂ（Ｒ）２、−Ｂ（ＯＲ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−ＣＮ、−ＮＯ２、−ＳＯ２、−ＳＯＲ、−ＳＯ２Ｒ、−ＳＯ３Ｒ、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基、または置換もしくは非置換のＣ６−Ｃ２０のアリール基であり、この際、前記Ｒは、互いに独立して水素、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ１０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ２０アルキニル基、置換もしくは非置換のＣ１−Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ６−Ｃ４０アリール基、置換もしくは非置換のＣ７−Ｃ４０アリールアルキル基、置換もしくは非置換のＣ７−Ｃ４０アルキルアリール基、置換もしくは非置換のＣ２−Ｃ４０ヘテロアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３−Ｃ４０ヘテロアリールアルキル基からなる群より選択され、
    前記Ｚは、ＮＲであり、この際前記Ｒは、上記で定義した通りであり、
    前記Ｑは、ＣＨ２ＣＨ ２ である。
  2. 前記Ｚは、ＮＨであることを特徴とする請求項１に記載の有機金属錯体。
  3. 前記化学式の化合物は、化学式５ないし８で表される化合物の群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の有機金属錯体。
  4. 一対の電極の間に発光層を含む有機電界発光素子において、
    前記発光層は、請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の有機金属錯体を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
  5. 前記有機金属錯体の含有量は、前記発光層の総質量１００質量部を基準として、１ないし３０質量部であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
  6. 前記発光層は、１種以上の高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストとの混合物、低分子ホスト、及び非発光高分子マトリックスよりなる群から選択された少なくとも一種をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
  7. 前記発光層は、緑色発光物質または赤色発光物質をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
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