TWI388566B

TWI388566B - 含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物及其在有機電激發光元件之應用

Info

Publication number: TWI388566B
Application number: TW096132017A
Authority: TW
Inventors: Chien Hong Cheng; Cheng Han Hsieh; Kun Yi Lu
Original assignee: Nat Univ Tsing Hua
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2013-03-11
Also published as: TW200909438A

Description

含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物及其在有機電激發光元件之應用

本發明係關於一種過渡金屬錯合物，特別係關於一種含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物及其於有機電子元件方面之應用。

有機發光二極體(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)，是指有機半導體材料和發光材料在電流驅動下達到發光並實現顯示的技術。有機發光二極體的發光基本原理，是在陰陽兩電極中間置放發光材料並外加一偏壓，使電子(electron)與電洞(hole)分別經過電子傳輸層(Electron Transport Layer,ETL)與電洞傳輸層(Hole Transport Layer,HTL)後，進入一具有發光特性的有機物質。電子與電洞在此有機層內再結合形成一激子(exciton)並將能量釋放出來而回到基態(ground state)，而這些被釋放出來的能量中，由於所選擇的發光材料的不同，可使部份能量以不同顏色之光的形式釋放出來，而達到發光效果。

有機三重態(triplet state)發光材料(即有機磷光體)近來已成為OLED材料極重要的發展方向。傳統有機發光材料是屬於發螢光的單重態(singlet state)發光體，此與發磷光的三重態發光體是不同的；然而在學理上，磷光材料的電激發光效率是螢光材料的三倍。一般有機化合物不是沒有磷光，便是很弱，且需在低溫(如77 k液態氮的溫度)方觀察得到。此限制在一種狀況之下可以破除，即是在有機化合物化學結構上加上重原子。然而，並非所有的重原子都有此效果；研究發現，當採用在第六週期的過渡金屬元素，如錸(Re)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)等，效果最佳。

金屬錯合物最近已被使用作為有機發光二極體的磷光摻雜物(dopant)。這些被應用在有機發光二極體中發光層的金屬錯合物由於具重原子效應，引發電子組態具有強的自旋-軌域耦合(spin-orbital coupling)，使電子的傳遞可透過金屬-配位基電荷轉移3MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)和3(π -π *)配位基的混合，造成單重及三重激發態的混成，因此縮短了三重態的生命期而提高磷光效率。其中，以含有銥金屬的錯合物最受矚目且廣泛地被研究。銥金屬的錯合物通常為含有正三價氧化態之正八面體結構，其放光機制主要是來自於金屬到配位基電荷轉移的三重態-³ MLCT態或是以配位基為主的三重態-³ (π-π*)態的放光。

環型金屬銥錯化合物(cyclonetalated iridium complexes)為目前所知具有高效率、高亮度的有機磷光發光二極體材料。Iridium(III)bis(4,6-difluorophenylpyridinato)picolate(FIrpic)為已知最常見的三重態藍色磷光發光體。儘管以FIrpic所製作的元件在效率上皆有亮眼的表現，然最大的問題在於色彩的飽和度；其CIE座標大致落於(0.16,0.30)，偏高的Y座標值使得光色純度上只達到藍綠色的範圍，並不能達到全彩顯示器所需的深藍色範圍。

2005年時Thompson教授發表了以碳烯作為配位基的新穎銥金屬錯合物^1,2 ，從放光波長來看是屬於深藍色的發光材料，但是元件的表現上CIE座標位置卻達到了(0.17,0.06)，在色彩飽和度上並不符合所要求的(0.15,0.15)甚至是(0.15,0.09)，而且在效率的表現上外部量子效率只達到5.8%，輝度亦只有1.7 lm/W。另一方面，於2005、2006及2007年也有類似含碳烯之配位基的金屬錯合物陸續地被發表，然而在結構上與Thompson教授所發表者並無太大差別，其不同處僅是在碳烯配位基上進行不同官能基團的取代而已。

磷光有機發光二極體材料發展至今不超過七、八年，而藍色磷光的發展更是只有三、四年而已。OLED材料的性能在許多方面都未臻理想，尤其是較稀少的藍色磷光有機材料。磷光有機發光二極體材料是近年來讓OLED快速發展與高度受到的期待的一項重要因素，有機發光二極體白光照明能否實際落實，端賴其中藍色磷光有機發光二極體材料能否進一步大幅躍進。

綜上所述，藍色磷光有機發光二極體材料是讓OLED能否繼無機半導體LED之後，成為新一代白光照明應用的關鍵。因此，開發出具有高外部量子效率、高純度、高輝度及高(藍)色彩飽和度的藍色磷光有機發光二極體材料，實為目前產業界亟需發展的技術。

引用文獻：

1. Sajoto, Tissa; Djurovich, Peter I.; Tamayo, Arnold; Yousufuddin, Muhammed; Bau, Robert; Thompson, Mark E.; Holmes, Russell J.; Forrest, Stephen R.Blue and Near-UV Phosphorescence from Iridium Complexes with Cyclometalated Pyrazolyl or N-Heterocyclic Carbene Ligands. Inorganic Chemistry 2005 ,44 , 7992-8003.

2. Sajoto, Tissa; Djurovich, Peter I.; Tamayo, Arnold; Yousufuddin, Muhammed; Bau, Robert; Thompson, Mark E.; Holmes, Russell J.; Forrest, Stephen R. Saturated deep blue organic electrophosphorescence using a fluorine-free emitter. Applied Physic Letter 2005, 87, 243507.

根據以上所述之目的，本發明揭露了一種含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物及其在有機電激發光元件中作為主發光體材料 (host material)、電子傳導材料(electronic transport material)、或是電洞傳導材料(hole transport material)之應用。

本發明之一目的在於提供一種具高度熱穩定性之含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物，以提升有機電子元件之使用壽命。

本發明之另一目的在於提供一種具高的三重態能階差之含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物，可用以補足現有的一般應用於藍色磷光之主層材料所達不到的能階差，而且通用各類的磷光材料如銥(Ir)、鉑(Pt)、鋨(Os)等紅、藍、綠的金屬錯合物材料，進而開發出具有高外部量子效率、高純度、高輝度及高(藍)色彩飽和度的藍色磷光有機電激發光元件。據此，進而達到微調放光範圍進而往飽和深藍光色移動之功效。

根據以上所述之目的，本發明揭示了一種一種含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物。上述含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物的具有一化學結構如下之原子團：

在上式中，M係為一過渡金屬。R¹ ~R⁷ 可以是相同或不同之取代基。其中，相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以至少有一組是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。根據本說明書，上述含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物可以上述之原子團結構搭配一含有吡啶基多氮化合物來作為輔助單陰離子雙螯合配位基。據此，本發明藉由引進輔助單陰離子雙螯合配位基，進而達到促使發光材料在光譜上之放光波長往紅位移方向移動之功效。

本說明書亦揭示了上述含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物的應用，特別是應用於有機電激發光元件與/或磷光元件中的主發光體材料、電子傳導材料、與電洞傳導材料；或是應用於其他有機電子元件之電子傳導材料、電洞傳導材料。

本發明在此所探討的方向為一種含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物及其應用。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的組成結構。顯然地，本發明的施行並未限定於習知該項技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

本發明之第一實施例係揭露一種含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物具有一原子團，上述原子團之化學結構可表示如下：

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C1-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本實施例之一較佳範例中，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物原子團中相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以至少有一組是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述之芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]、或是拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

參考下式，其所表達者為根據本範例之一過渡金屬錯合物原子團，其中R² 與R³ 係形成一芳香環之原子團。需注意的是，此一結構僅係藉以說明本範例，而非用以限制本說明書所揭露之範疇。本說明書之範圍仍應以其後的專利範圍為準。

在根據本實施例之另一較佳範例中，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之結構如下：

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例一較佳實施方式中，上述相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以至少有一組是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基可以更包含一個或多個取代基。

根據本範例，上述結構中的Z¹ 可以是用於構成含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基之任意原子團。上述之含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基可以是五元環、六元環、或是七元環，且上述的Z¹ 可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；或是拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基,CF₃ )；雜環取代基團。

在根據本範例之結構中，Y可以是選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)等原-子，且Y可以更包含一取代基。Q係為一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)。其中Q所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫。且上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；或是拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R¹¹ 可以相同或不同，且R² ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例之一較佳實施方式中，上述相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 、R⁸ 與R⁹ 、R⁹ 與R¹⁰ 、R¹⁰ 與R¹¹ 等亦可以至少有一組係形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等所包含之取代基可以相同或不同，且獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~ R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例之結構中，Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)等原子，且Y可以更包含一取代基。Q係為一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)。Q所包含之原子組合可以是選自下列族群之中：氮、碳、氧、硫等原子。且上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者；氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]、或是拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

根據本實施例之又一範例係揭露一種從過渡金屬雙聚物形成一含有碳烯配位基之過渡金屬錯合物的反應流程。前述之反應流程係可表示如下：

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C1-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20 烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例之一較佳實施方式中，上述相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以至少有一組係形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]、或是拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

根據本範例，上述結構中的X係一鹵素原子，例如氯、溴、碘等原子。Z² 可以是用於構成含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基之任意原子團。上述之含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基可以是五元環、六元環、或是七元環，且上述的Z² 可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基 (aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

在根據本範例之結構中，Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)等原子。Y可以更包含一取代基。Q係為一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)。其中Q所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫。且上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

根據本實施例，前述之芳香基團可以是包含苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、聯苯基(diphenyl)、蒽基(anthryl)、苯并菲基(pyrenyl)、菲基(phenanthryl)與茀基(fluorenyl)或其他形式之多苯環取代基。前述的環烯基團包含環己烯(cyclohexene)、環己二烯(cyclohexadiene)、環戊烯(cyclopentene)與環戊二烯(cyclopentadiene)或其他形式之環烯。前述之雜環基團包括哌喃(pyrane)、哌咯啉(pyrroline)、呋喃(furan)、苯并呋喃(benzofuran)、噻吩(thiophene)、苯并噻吩(benzothiophene)、吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)或其他形式之雜環。前述的含氮雜環基團包含吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)與二氮菲(phenanthroline)或其他形式之雜環。

在根據本範例之一較佳實施方式中，上述之反應流程可表示如下：

其中，R⁸ ~R¹¹ 可以相同或不同，且R⁸ ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例之一較佳實施方式中，上述相鄰之R⁸ 與R⁹ 、R⁹ 與R¹⁰ 、R¹⁰ 與R¹¹ 等亦可以至少有一組係形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等之取代基可以相同或不同，且係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

上述R⁸ ~R¹¹ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R⁸ ~R¹¹ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

以下將揭示數種根據本實施例之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之結構。然而，本說明書之範圍仍應以其後的專利範圍為準，而不應以下列所揭示範例為限。

於本實施例中，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物可用來應用於有機電激發光(electroluminescence)元件與/或磷光(phosphorescence)元件中，特別是應用於有機電激發光元件與/或磷光元件中的發光體材料、電子傳導材料(electronic transport material)、或是電洞傳導材料(hole transport material)。此外，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物亦可應用於其他有機電子元件(organic electronic devices)之電子傳導材料(electronic transport material)、電洞傳導材料(hole transport material)。上述之有機電子元件可以是有機太陽能電池、有機薄膜電晶體、有機光導體、或是其他習知該項技藝者所熟悉之有機半導體元件。

Example 1. 形成以銥金屬為中心之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物的一般流程

合成銥金屬雙聚體之一般流程：

參考下列反應式，藉由化合物4 與氯化銥反應可形成一銥金屬雙聚體(化合物5 )。

上述反應之大致步驟如后。首先，於一反應器中加入氧化銀(Ag₂ O)(926 mg,4 mmole)。接著，分別加入上述之化合物4 (1.22 g,4 mmole)以及含結晶水氯化銥(353 mg,1mmole)，並加入4 ml乙二醇單乙醚作為溶劑。其次，利用鋁箔包覆上述之反應器，並將其置入120℃的油浴鍋中反應12-15小時。

接下來，於上述之第三反應器中加入水將固體逼出並加以過濾。接著，移除濾液並利用二氯甲烷清洗固體，據此分離可溶的產物和不溶的氧化銀。之後，濃縮濾液以得到一固體，並利用乙醇進行再結晶以得到上述之化合物5 ，其係為白灰色固體(203 mg)產率為35%。

合成以銥金屬為中心之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物的一般流程：

參考下列反應式，藉由化合物6 分別與不同的化合物7 、化合物9 以及化合物11 進行反應，可分別形成不同型態之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物(化合物8 、10 、12 )。

以下將以化合物9b 為例說明上述之反應流程。首先，於一第四反應器中分別加入上述之化合物6 (50 mg,0.0434 mmole)，化合物9b (21 mg,0.0955 mmole)以及三乙基胺(14 mg,0.0955 mmole)。接著，加入2 ml乙二醇單乙醚作為溶劑，並將反應系統置入120℃油浴鍋中反應10小時，其中，反應過程中將有固體慢慢析出。於反應完全後，直接過濾產物以除去溶液，並以甲醇清洗所得固體。最後，利用乙醇進行再結晶程序即可以得到上述之化合物10d ，其係為白色固體(43 mg)，產率約為71%。

Example 2. 3-甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(5-Methyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (mptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.04(d,1H,CH -N),7.94(d,1H),7.73(td,1H),7.45(d,1H),7.43(d,1H),7.13-7.11(m,2H),6.96-6.89(m,3H),6.85(d,2H),6.71-6.63(m,2H),6.53(d,1H),6.43(d,1H),3.09(s,3H),2.99(s,3H),2.33(s,3H).

Example 3. 3-三氟甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(5-Trifloromethyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (tfptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.19(d,1H,CH -N),7.96(d,1H),7.75(t,1H),7.39(d,2H),7.08-7.02(m,2H),6.91-6.78(m,5H),6.70-6.61(m,2H),6.48(d,1H),6.39(d,1H),3.08(s,3H),2.95(s,3H).

Example 4. 5-苯基-吡唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(2H -Pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (pypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.90-7.92(m,1H,CH -N),7.59-7.68(m,2H),7.46(d,1H),7.42(dd,2H),7.11(td,2H),6.85-6.93(m,2H),6.83(d,1H),6.82(d,1H),6.76-6.80(m,1H),6.72(d,1H),6.69(td,1H),6.63(td,1H),6.48(d,1H),6.56(dd,1H),6.45(dd,1H),3.04(s,3H),2.98(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₈ H₂₄ IrN₇ 651.1722,Found：651.1725.

Example 5. 3-三氟甲基-5-吡啶苯基吡唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(5-Trifluoromethyl-2H -pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (tfpypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.95-7.93(m,1H,CH -N),7.72-7.65(m,2H),7.47(d,1H),7.42(d,2H),7.13-7.10(m,2H),6.98(s,1H),6.82(d,1H),6.94-6.85(m,5H),6.71-6.64(m,2H),6.50(dd,1H),6.42(dd,1H),3.01(s,3H),3.00(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₉ H₂₃ F₃ IrN₇ 719.1596,Found：719.1592.

Example 6. 5-吡啶基-1,2,3-三唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(5-(pyridine-2-yl)-1H -triazolate) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (pytz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.15(s,1H),7.95-7.94(m,1H),7.77-7.68(m,2H),7.46(d,1H),7.44(d,1H),7.15-7.12(m,2H),6.96-6.84(m,5H),6.73-6.65(m,2H),6.55(dd,1H),6.47(dd,1H),3.00(s,3H),2.99(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₇ H₂₃ IrN₈ 652.1675,Found：652.1677.

Example 7. 5-吡啶基-1,2,3,4-四唑二(1-苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(1H -tetrazol-5-yl)pyridine) [以下簡稱Ir(pmi) ₂ (pytrz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.33(d,1H),8.02(d,1H),7.86(td,1H),7.46(d,1H),7.44(d,1H),7.16-7.10(m,3H),6.98-6.90(m,2H), 6.87(d,1H),6.84(d,1H),6.74-6.66(m,2H),6.53(dd,1H),6.45(dd,1H),2.98(s,3H),2.95(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₆ H₂₂ IrN₉ 653.1627,Found：653.1627.

Example 8. 二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥二聚體Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )Chloride Dimer [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ dimer ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.56(d,4H),7.19(d,4H),6.96(dd,4H),6.46(td,4H),5.75(dd,4H),3.87(s,12H)

Example 9. 3-甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C , C ^2’ )(2-(5-Methyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (mptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.05(d,1H,CH -N),7.93(d,1H),7.75 (td,1H),7.42(d,1H),7.39(d,1H),7.12-7.06(m,2H),6.99-6.96(m,1H),6.86(d,2H),6.66-6.57(m,2H),6.19(dd,1H),6.08(dd,1H),3.08(s,3H),2.98(s,3H),2.33(s,3H).

Example 10. 3-三氟甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C , C ^2’ )(2-(5-Trifluoromethyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (tfptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.19-8.17(m,1H,CH -N),7.99(d,1H),7.84(td,1H),7.44(d,2H),7.41(d,2H),7.13-7.09(m,3H),6.88(d,2H),6.68-6.56(m,2H),6.17(dd,1H),6.06(dd,1H),3.04(s,3H),2.97(s,3H).

Example 11. 5-吡啶基-吡唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(2H -Pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (pypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.90(dd,1H,CH -N),7.68-7.61(m,2H),7.47(d,1H),7.40(dd,2H),7.11-7.04(m,2H),6.85-6.79(m,3H),6.71(d,1H),6.64-6.54(m,2H),6.23(dd,1H),6.09(dd,1H),3.03(s,3H),2.97(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₈ H₂₄ F₂ IrN₇ 689.1690,Found：689.1687.

Example 12. 3-三氟甲基-5-吡啶基吡唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C , C ^2’ )(2-(5-Trifluoromethyl-2H -pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (tfpypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.93(d,1H,CH -N),7.71-7.69(m,2H),7.43(d,1H),7.39(dd,2H),7.11-7.07(m,2H),6.98(s,1H),6.92-6.90(m,1H),6.89-6.85(m,2H),6.63-6.59(m,2H),6.16(dd,1H),6.06(dd,1H),3.00(s,3H),2.99(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₉ H₂₁ F₅ IrN₇ 755.1408,Found：755.1406.

Example 13. 5-吡啶基-1,2,3-三唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III) bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(5-(pyridine-2-yl)-1H -triazolate) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (pytz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.15(s,1H),7.94-7.92(m,1H),7.77-7.69(m,2H),7.43(d,1H),7.40(d,1H),7.13-7.07(m,2H),6.93-6.90(m,1H),6.86(d,1H),6.85(d,1H),6.67-6.58(m,2H),6.22(dd,1H),6.11(dd,1H),2.99(s,3H),2.98(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₇ H₂₁ F₂ IrN₈ 688.1486,Found：688.1486.

Example 14. 5-吡啶基-1,2,3,4-四唑二(1-氟苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(2-(1H -tetrazol-5-yl)pyridine) [以下簡稱Ir(fpmi) ₂ (pytrz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.35-8.33(m,1H),8.03-8.01(m,1H), 7.89(td,1H),7.43(d,1H),7.42(d,1H),7.18-7.09(m,3H),6.88(d,1H),6.85(d,1H),6.69-6.60(m,2H),6.20(dd,1H),6.09(dd,1H),2.97(s,3H),2.94(s,3H)；HRMS Calcd.for C₂₆ H₂₀ F₂ IrN₉ 689.1439,Found：689.1441.

Example 15. 二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥二聚體Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )Chloride Dimer [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ dimer ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.47(d,4H),7.05(d,4H),6.77(d,4H),6.42(dd,4H),5.96(s,4H),3.84(s,12H),1.95(s,12H)

Example 16. 3-甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )(2-(5-Methyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (mptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.02(d,1H,CH -N),7.96(d,1H),7.72(td,1H),7.42(d,1H),7.39(d,1H),7.02(d,1H),7.00(d,1H),6.96-6.93(m,1H),6.83(d,2H),6.74-6.69(m,2H),6.30(d,1H),6.20(d,1H),3.08(s,3H),2.97(s,3H),2.33(s,3H),2.14(s,3H),2.13(s,3H).

Example 17. 3-三氟甲基-5-吡啶基-1,2,4-三唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )(2-(5-Trifluoromethyl-2H -1,2,4-triazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (tfptz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.16(d,1H,CH -N),8.02(d,1H),7.80(td,1H),7.44(d,1H),7.40(d,1H),7.09-7.02(m,3H),6.86-6.85(m,2H),6.76-6.72(m,2H),6.28(s,1H),6.19(s,1H),3.04(s,3H),2.96(s,3H),2.15(s,3H),2.14(s,3H).

Example 18. 5-吡啶基吡唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )(2-(2H -Pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (pypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.93(d,1H,CH -N),7.67-7.59(m,2H),7.45(d,1H),7.40(d,1H),7.39(d,1H),7.01(d,2H),7.00(d,2H),6.82-6.77(m,3H),6.73-6.68(m,2H),6.71(d,2H),6.35(s,1H),6.22(s,1H),3.01(s,3H),2.97(s,3H),2.15(s,3H),2.13(s,3H).

Example 19. 3-三氟甲基-5-吡啶基吡唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )(2-(5-Trifluoromethyl-2H -pyrazol-3-yl)-pyridine) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (tfpypz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 7.96(d,1H,CH -N),7.70-7.64(m,2H),7.43(d,1H),7.39(d,1H),7.02(d,2H),7.00(d,2H),6.96(s,1H),6.90-6.86(m,1H),6.83(d,2H),6.74-6.70(m,2H),6.28(s,1H),6.19(s,1H),2.99(s,3H),2.98(s,3H),2.15(s,3H),2.14(s,3H).

Example 20. 5-吡啶基-1,2,3-三唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C ,C ^2’ )(5-(pyridine-2-yl)-1H -triazolate) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (pytz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.14(s,1H),7.95(d,1H),7.75-7.66(m,2H),7.43(d,1H),7.40(d,1H),7.03(d,1H),7.01(d,1H),6.90-6.87(m,1H),6.84-6.82(m,2H),6.74-6.70(m,2H),6.32(s,1H),6.23(s,1H),2.99(s,3H),2.97(s,3H),2.15(s,3H),2.14(s,3H).

Example 21. 5-吡啶基-1,2,3,4-三唑二(1-甲苯基-3-甲基咪唑)合銥Iridium(III)bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene- C ,C ^2’ )(2-(1H -tetrazol-5-yl)pyridine) [以下簡稱Ir(mpmi) ₂ (pytrz) ]

¹ H NMR(CD₂ Cl₂ ,400 MHz)δ 8.32(d,1H),8.03(d,1H),7.85(td,1H),7.43(d,1H),7.41(d,1H),7.14-7.11(m,1H),7.05(d,1H),7.03(d,1H),6.84(d,1H),6.82(d,1H),6.77-6.72(m,2H),6.30(d,1H),6.21(d,1H),2.97(s,3H),2.93(s,3H),2.15(s,3H),2.14(s,3H).

本發明之第二實施例揭露一電激發光(electroluminescence)元件。本實施例所揭露之電激發光元件包含一對電極以及位於該對電極間之至少一有機層。上述之至少一有機層包含一發光層，且上述之至少一有機層包含一含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物具有一原子團，其化學結構可表示如下：

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基 (nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本實施例之一較佳範例中，上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物原子團中相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以分別是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述之芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20 烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C₁ -C₂₀ 烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

根據本範例之一較佳實施方式，上述相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 等亦可以分別是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基可以分別是五元環、六元環、或是七元環，且上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基可以更包含一個或多個取代基。

根據本範例，上述結構中的Z¹ 可以是用於構成含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基之任意原子團。上述之含氮雜芳香環或是含氮雜環烯基可以是五元環、六元環、或是七元環，且上述的Z¹ 可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

在根據本範例之結構中，Y可以是選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)等原子，且Y可以更包含一取代基。Q係為一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)。其中Q所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫。上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)。R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、雜芳香雜環基團。R² ~R¹¹ 可以相同或不同，且R² ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C₁ -C₂₀ 烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

根據本範例，上述相鄰之R² 與R³ 、R⁴ 與R⁵ 、R⁵ 與R⁶ 、R⁶ 與R⁷ 、R⁸ 與R⁹ 、R⁹ 與R¹⁰ 、R¹⁰ 與R¹¹ 等亦可以分別是形成一芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基之任意原子團。上述的芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以分別是五元環、六元環、或是七元環。上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等可以更包含一個或多個取代基。上述芳香環、芳香雜環、環烯基或是雜環烯基等之取代基可以相同或不同，且係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20 酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。

在根據本範例之結構中，Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)等原子。Y可以更包含一取代基。Q係為一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)。其中Q所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫。上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基。上述之取代基可以相同或不同，且上述取代基係獨立選自下列族群中之一者：氫原子、鹵素原子(例如：氟、氯、溴、碘)；芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、芳香基取代的C1-C20烷基；供電子基(electron donating group)如C1-C20烷基、C3-C20環烷基(例如：環己基)、C1-C20烷氧基(alkoxy group)、C1-C20取代的胺基(amino group)、具有取代基的芳香胺基[例如苯胺基(aniline)]；拉電子基(electron withdrawing group)如鹵素、亞硝酸基(nitrile)、硝基(nitro)、羰基(carbonyl)、氰基(cyano,-CN)與鹵素取代的C1-C20烷基(例如三氟甲烷基，CF₃ )；雜環取代基團。

形成電激發光元件的一般流程：

首先，於超音波震盪器中倒入體積比組成為中性清潔劑：去離子水=1：50的清洗液以震盪清潔上述完成蝕刻之ITO玻璃5分鐘。接著，以軟毛刷刷洗上述之ITO玻璃並依序將其置於去離子水以及電子級丙酮震盪清潔5分鐘。之後，以氮氣吹乾上述之ITO玻璃。

將上述清潔後之ITO玻璃置於一紫外光-臭氧機內5分鐘，取出並固定在一基板上(ITO面朝下)。接著，將上述之基板置入蒸鍍機中並抽真空，直到腔體的真空度達到5×10^- 6 torr時開始進行蒸鍍薄膜之步驟。蒸鍍薄膜時有機物鍍膜速率係控制於1~2 Å/s之間，而金屬鍍膜之速率則係為鎂5 Å/s且銀0.5 Å/s；其中，鎂/銀合金的比例為10：1，且鎂銀共蒸鍍之金屬膜厚為55 nm。最後，鍍一層100 nm的銀作為保護層。若金屬系統係選擇為氟化鋰/鋁系統，則先以0.1Å/s之速率蒸鍍氟化鋰並控制其膜厚為1nm；接著，鍍一層100 nm的鋁作為保護層。於上述之鍍膜期間，元件的旋轉速率為20 rpm，且蒸鍍結束後等待20分鐘以便於金屬電極降溫；接著，將腔體回充氮氣直至回復常壓。

另一方面，上述之電激發光元件製備完成後，藉由Hitach F-4500 spectra scan spectrometer量測元件的電激螢光頻譜(EL spectra)與CIE座標圖(CIE coordination)，此外，藉由Keithley 2400 programmable voltage-current source量測元件的電流(current)、電壓(voltage)與亮度(brightness)等性質。上述之量測儀器皆在一大氣壓下室溫操作(約20℃)。

Example 22. 電激發光元件之性能比較

本範例將揭示數種根據本實施例之電激發光元件的較佳範例之結構及其性質，然而，本說明書之範圍應以其後的專利範圍為準，而不應以下列範例為限。

樣品元件結構(sample device structures)

本範例中所測試之各元件皆係為層狀結構，其結構示意圖係如第一圖中所示。本範例中所測試之各元件採用上述之ITO玻璃作為基板，並包含上述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物作為客體發光材料(guest material)。另一方面，本範例藉由變化上述元件中的其他組成材料如電極材料、主體發光材料(host material)，以及電荷載子(charge carrier)傳輸層材料以進行元件之性能測試。

其中，在電極的選擇方面，除使用Mg：Ag/Ag電極外，亦使用LiF/Al電極進行測試；在主體發光材料的選擇方面，皆選用高能隙及高三重態能量之材料如mCP(3,5-Bis(N-carbazolyl)benzene)、CzSi(9-(4-tert -butylphenyl)-3,6-bis(tri-phenylsilyl)-9H -carbazole)，BSB(4,4'-bis-triphenylsilanyl-biphenyl)與UGH2(p -bis(triphenyl-silyly)benzene)，據此避免三重態能量自摻雜物(dopant)逆傳回主體發光材料之三重態而降低元件效率，其中，當使用BSB和UGH2為主體發光材料時，為減少電洞注入主體發光材料的能障，故加入一mCP層；在電荷載子(charge carrier)傳輸層材料的選擇方面，係採用BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-[1,10]phenanthroline)和TPBI (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-[1,10]phenanthroline)可做為電洞阻擋層材料、或電洞阻擋兼電子傳輸層材料，其原因在於選擇寬能隙之載子傳輸材料BCP、TPBI或mCP可抑制高能量之三重態激發子自主體發光材料層擴散至載子傳輸層。上述之製作受測元件所使用之各材料其化學結構係如第二圖所示。各受測試元件之詳細結構如下：

元件A：

ITO/TCTA(40)/complex ：mCP(7%)(30)/BCP(15)/Alq(30)/Mg：Ag/Ag

元件B：

ITO/NPB(20)/TCTA(10)/complex ：CzSi(8%)(30)/BCP(15)/Alq(30)/Mg：Ag/Ag

元件C：

ITO/TCTA(30)/mCP(20)/complex ：BSB(7%)(30)/BCP(10)/Alq(30)/Mg：Ag/Ag

元件D：

NPB(20)/TCTA(10)/complex：CzSi(8%)(30)/TPBI(30)/LiF/Al

元件E：

ITO/TCTA(40)/mCP(15)/complex ：UGH2(7%)(30)/BCP(40)/Mg：Ag/Ag

元件F：

ITO/TPD(20)/mCP(20)/complex ：UGH2(7%)(30)/BCP(40)/LiF/Al 以上為元件A-F 的組成，其中，各元件之陰極係為Mg：Ag(55)/Ag(100)，或是LiF(1)/Al(100)。上述各元件結構之厚度單位為nm。

樣品元件發光性能比較

各元件發光性能之測試結果比較係如下表一所示：

如表一中所示，光色較藍的Ir(fpmi)₂ (pypz)錯合物其元件最佳效率>7%，此外，其CIE色度Y座標低於0.20且落於純藍位置(0.14,0.16)。

另一方面，光色最藍的Ir(fpmi)₂ (tfpypz)錯合物其所搭配的主體發光材料需要更高的三重態能量，因此Ir(fpmi)₂ (tfpypz)錯合物只在以矽為主的主體發光材料(BSB、UGH2)方可得到較高的元件效率。由表中可看出，在元件F結構下，Ir(fpmi)₂ (tfpypz)錯合物其CIE色度座標可達到(0.14,0.09)，同時元件效率接近5%。

顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭露之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。

第一圖係為電激發光元件結構示意圖；以及第二圖係為電激發光元件製作材料之化學結構示意圖。

Claims

一種含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，該含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之結構如下：其中上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之形成方式如下：其中，X係一鹵素原子；其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)； R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；其中，R⁸ ~R¹¹ 可以相同或不同，且R⁸ ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)原子；以及Q係一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)，其中Q原子團所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫，其中上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基，其中Q之取代基可以是相同或不同，且上述之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項1所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中Y更包含一取代基，上述之取代基係選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項1所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之含氮雜環基團係選自下列族群之一者：吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項1所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之芳香環基團係選自下列族群之一者：苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、聯苯基(diphenyl)、蒽基(anthryl)、苯并菲基(pyrenyl)、菲基(phenanthryl)、茀基(fluorenyl)。
如請求項1所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之芳香雜環基團係選自下列族群之一者：哌喃(pyrane)、哌咯啉(pyrroline)、呋喃(furan)、苯并呋喃(benzofuran)、噻吩(thiophene)、苯并噻吩(benzothiophene)、吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
一種含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，該含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之結構如下：其中上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之形成方式如下：其中，X係一鹵素原子；其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕(ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)；R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；R² -R³ 、R⁴ -R⁵ 、R⁵ -R⁶ 、R⁶ -R⁷ 中至少有一組係形成一芳香環基團、芳香雜環基團、環烯基團或是雜環烯基團之任意原子團，上述之芳香環基團、芳香雜環基團、環烯基團或是雜環烯基團可以更包含一個或多個取代基，該/該些取代基可以相同或不同且係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；R⁸ ~R¹¹ 可以相同或不同，且R⁸ ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)原子；以及Q係一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)，其中Q原子團所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫，其中上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基，其中Q之取代基可以是相同或不同，且上述之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如權利請求項6所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述的芳香環基團係六元環、或七元環，上述的芳香雜環基團、環烯基團或是雜環烯基團係五元環、六元環、或七元環。
如請求項6所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中Y更包含一取代基，上述之取代基係選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項6所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之含氮雜環基團係選自下列族群之一者：吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項6所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之芳香環基團係選自下列族群之一者：苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、聯苯基(diphenyl)、蒽基(anthryl)、苯并菲基(pyrenyl)、菲基(phenanthryl)、茀基(fluorenyl)。
如請求項6所述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，其中上述之芳香雜環基團係選自下列族群之一者：哌喃(pyrane)、哌咯啉(pyrroline)、呋喃(furan)、苯并呋喃(benzofuran)、噻吩(thiophene)、苯并噻吩(benzothiophene)、吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
一電激發光(electroluminescence)元件，該電激發光元件包含一對電極以及位於該對電極間之至少一有機層，該至少一有機層包含一發光層，且該至少一有機層包含一含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，該含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物其化學結構如下：其中上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之形成方式如下：其中，X係一鹵素原子；其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕 (ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)；R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Q係一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)，其中Q原子團所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫，其中上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基，其中Q之取代基可以是相同或不同，且上述之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)原子；R² ~R⁷ 可以相同或不同，且R² ~R⁷ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、 C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；以及R⁸ ~R¹¹ 可以相同或不同，且R⁸ ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項12所述之電激發光元件，其中Y更包含一取代基，上述之取代基係選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團。
如請求項12所述之電激發光元件，其中上述之含氮雜環基團係選自下列族群之一者：吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項12所述之電激發光元件，其中上述之芳香環基團係選自下列族群之一者：苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、聯苯基(diphenyl)、蒽基(anthryl)、苯并菲基(pyrenyl)、菲基(phenanthryl)、茀基(fluorenyl)。
如請求項12所述之電激發光元件，其中上述之芳香雜環基團係選自下列族群之一者：哌喃(pyrane)、哌咯啉(pyrroline)、呋喃(furan)、苯并呋喃(benzofuran)、噻吩(thiophene)、苯并噻吩(benzothiophene)、吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項12所述之電激發光元件，其中上述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物其化學結構係如下列族群之一者：
一電激發光(electroluminescence)元件，該電激發光元件包含一對電極以及位於該對電極間之至少一有機層，該至少一有機層包含一發光層，且該至少一有機層包含一含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物，該含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物其化學結構如下：其中上述含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物之形成方式如下：其中，X係一鹵素原子；其中，M係為一過渡金屬且係選自下列族群之一者：釕 (ruthenium)、銠(rhodium)、鎢(tungsten)、錸(rhenium)、鋨(osmium)、銥(iridium)、鉑(platinum)；R¹ 係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Q係一至少包含二個原子之原子團，以構成一含氮雜環基團(heterocyclic ring)，其中Q原子團所包含之原子組合係選自下列族群：氮、碳、氧、硫，其中上述的含氮雜環基團可以更包含一個或多個取代基，其中Q之取代基可以是相同或不同，且上述之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；Y係選自下列族群之一者：氮(N)、碳(C)、硫(S)原子；R² -R³ 、R⁴ -R⁵ 、R⁵ -R⁶ 、R⁶ -R⁷ 中至少有一組係形成一芳香環基團、芳香雜環基團、環烯基團或是雜環烯基團之任意原子團，上述之芳香環基團、芳香雜環基團、環烯基團或是雜環烯基團可以更包含一個或多個取代基，該/該些取代基可以相同或不同且係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基可以相同或不同，且上述R² ~R⁷ 中未成環之取代基係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團；以及R⁸ ~R¹¹ 可以相同或不同，且R⁸ ~R¹¹ 係獨立選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項18所述之電激發光元件，其中Y更包含一取代基，上述之取代基係選自下列族群之一者：氫原子(H)、鹵素原子、C1-C20烷基(alkyl group)、C3-C20環烷基、烷氧基(alkoxyl group)、鹵素取代的C1-C20烷基、C1-C20取代的胺基(amino group)、C1-C20醯基(acyl group)、C1-C20酯基(ester group)、C1-C20醯胺基(amide group)、芳香基、鹵素取代的芳香基、鹵素取代的芳香烷基、鹵烷基取代的芳香基、鹵烷基取代的芳香烷基、氰基(cyano)、硝基(nitro)、共軛芳香環基團(aromatic group)、芳香雜環基團，其中上述C1-C20取代的胺基係選自、，其中上述C1-C20酯基係，其中上述C1-C20醯胺基係，其中上述R係選自下列族群之一者：C1-C20烷基、C3-C20環烷基。
如請求項18所述之電激發光元件，其中上述之含氮雜環基團係選自下列族群之一者：吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項18所述之電激發光元件，其中上述之芳香環基團係選自下列族群之一者：苯基(phenyl)、萘基(naphthyl)、聯苯基(diphenyl)、蒽基(anthryl)、苯并菲基(pyrenyl)、菲基(phenanthryl)、茀基(fluorenyl)。
如請求項18所述之電激發光元件，其中上述之芳香雜環基團係選自下列族群之一者：哌喃(pyrane)、哌咯啉(pyrroline)、呋喃(furan)、苯并呋喃(benzofuran)、噻吩(thiophene)、苯并噻吩 (benzothiophene)、吡啶(pyridine)、喹啉(quinoline)、異喹啉(isoquinoline)、吡嗪(pyrazine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、噻唑(thiazole)、異噻唑(isothiazole)、噁唑(oxazole)、異噁唑(isoxazole)、苯并噻唑(benzothiazole)、苯并噁唑(benzoxazole)、二氮菲(phenanthroline)。
如請求項18所述之電激發光元件，其中上述之含有碳烯配位基的過渡金屬錯合物其化學結構係如下列族群之一者：