(57)【要約】      （修正有）【課題】消光現象を抑えて発光効率を高めることのできる金属錯体、およびこれを含む燐光有機発光素子を提供する。【解決手段】金属錯体は、遷移金属と該遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）とを含む。該原子団のうち少なくとも１つは４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する。この４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基はそれ自身が四面体（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ）構造をとるため、遷移金属に配位することで立体障害がさらに増加し、ホール輸送効率が向上する。よって高ドーピング濃度条件下で起こる濃度消光現象が回避される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燐光有機発光素子に用いる金属錯体であって、
遷移金属と、
前記遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）と、を含み、
前記原子団のうち少なくとも１つは４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有している金属錯体。
【請求項２】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団が前記遷移金属に結合してなる構造は、下の一般式（Ｉ）または（II）で表わされる請求項１に記載の金属錯体。
【化１】
2006307210.tif 000074
【化２】
2006307210.tif 000075
（式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基である。Ｍは遷移金属である。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素である。Ａリングは窒素原子（Ｎ）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、窒素原子（Ｎ）を介してＭと結合する。）
【請求項３】
Ｍがイリジウム（Ｉｒ）である請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の金属錯体。
【請求項４】
Ｘ１が酸素であり、Ｒ１およびＲ２が同じまたは異なるアリール基である請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の金属錯体。
【請求項５】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が１であり、かつ前記遷移金属が別の２つの原子団とさらに結合する請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の金属錯体。
【請求項６】
下式で示されるいずれかの構造からなる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の金属錯体。
【化３】
2006307210.tif 000076
【化４】
2006307210.tif 000077
【化５】
2006307210.tif 000078
【化６】
2006307210.tif 000079
【化７】
2006307210.tif 000080
【化８】
2006307210.tif 000081
【請求項７】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が２であり、かつ前記遷移金属が別な１つの原子団とさらに結合する請求項１または請求項２に記載の金属錯体。
【請求項８】
下式で示されるいずれかの構造からなる請求項７記載の金属錯体。
【化９】
2006307210.tif 000082
【化１０】
2006307210.tif 000083
【請求項９】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が３である請求項１または請求項２に記載の金属錯体。
【請求項１０】
下式で示される構造からなる請求項９記載の金属錯体。
【化１１】
2006307210.tif 000084
【請求項１１】
Ａリングが下式で示されるいずれかの構造からなる請求項１ないし請求項1０のいずれか一項に記載の金属錯体。
【化１２】
2006307210.tif 000085
【化１３】
2006307210.tif 000086
【化１４】
2006307210.tif 000087
【化１５】
2006307210.tif 000088
【化１６】
2006307210.tif 000089
【化１７】
2006307210.tif 000090
【化１８】
2006307210.tif 000091
【化１９】
2006307210.tif 000092
【化２０】
2006307210.tif 000093
【化２１】
2006307210.tif 000094
【化２２】
2006307210.tif 000095
【化２３】
2006307210.tif 000096
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は同じまたは異なる官能基であって水素、フッ素、アルキル基またはアリール基である。）
【請求項１２】
少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極の間に形成される、金属錯体を含んだ有機エレクトロルミネセント層とを備える燐光有機発光素子であって、
前記金属錯体が、
遷移金属と、
前記遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）と、を含み、
前記原子団のうち少なくとも１つは４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有している燐光有機発光素子。
【請求項１３】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団が前記遷移金属に結合してなる構造は、下の一般式（Ｉ）または（II）で表わされる請求項１２記載の燐光有機発光素子。
【化２４】
2006307210.tif 000097
【化２５】
2006307210.tif 000098
（式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基である。Ｍは遷移金属である。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素である。Ａリングは窒素原子（Ｎ）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、窒素原子（Ｎ）を介してＭと結合する。）
【請求項１４】
Ｍがイリジウム（Ｉｒ）である請求項１３記載の燐光有機発光素子。
【請求項１５】
Ｘ１が酸素であり、Ｒ１およびＲ２が同じまたは異なるアリール基である請求項１３または請求項１４に記載の燐光有機発光素子。
【請求項１６】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が１であり、かつ前記遷移金属が別の２つの原子団とさらに結合する請求項１２ないし請求項１５のいずれか一項に記載の燐光有機発光素子。
【請求項１７】
前記金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなる請求項１２ないし請求項１６のいずれか一項に記載の燐光有機発光素子。
【化２６】
2006307210.tif 000099
【化２７】
2006307210.tif 000100
【化２８】
2006307210.tif 000101
【化２９】
2006307210.tif 000102
【化３０】
2006307210.tif 000103
【化３１】
2006307210.tif 000104
【請求項１８】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が２であり、かつ前記遷移金属が別な１つの原子団とさらに結合する請求項１２または請求項１３に記載の燐光有機発光素子。
【請求項１９】
前記金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなる請求項１８記載の燐光有機発光素子。
【化３２】
2006307210.tif 000105
【化３３】
2006307210.tif 000106
【請求項２０】
前記４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団の数が３である請求項１２または請求項１３に記載の燐光有機発光素子。
【請求項２１】
前記金属錯体が下式で示される構造からなる請求項１２、請求項１３、請求項２０のいずれか一項に記載の燐光有機発光素子。
【化３４】
2006307210.tif 000107
【請求項２２】
Ａリングが下式で示されるいずれかの構造からなる請求項１２ないし請求項２１記載のいずれか一項に記載の燐光有機発光素子。
【化３５】
2006307210.tif 000108
【化３６】
2006307210.tif 000109
【化３７】
2006307210.tif 000110
【化３８】
2006307210.tif 000111
【化３９】
2006307210.tif 000112
【化４０】
2006307210.tif 000113
【化４１】
2006307210.tif 000114
【化４２】
2006307210.tif 000115
【化４３】
2006307210.tif 000116
【化４４】
2006307210.tif 000117
【化４５】
2006307210.tif 000118
【化４６】
2006307210.tif 000119
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は同じまたは異なる官能基であって水素、フッ素、アルキル基またはアリール基である。）
【請求項２３】
前記金属錯体が発光層のドーパントとして用いられる請求項１２、請求項１７、請求項１９、請求項２１のいずれか一項に記載の燐光有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属錯体およびこれを含む有機発光素子に関し、特に金属錯体およびこれを含む燐光有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ）は、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）とも称される、有機層を活性層とした一種の発光ダイオード（ＬＥＤ）である。有機発光素子は、低動作電圧、高輝度、軽量、広視野角および高コントラスト比などのような優れた特長から、ここ数年の間でフラットパネルディスプレイへの使用が次第に増加しているデバイスである。
【０００３】
ＯＬＥＤは一対の電極およびこれらの電極間に配された発光層を含んでいるのが通常であり、次のような現象により発光するしくみとなっている。つまり、電界が両電極に印加されることで陰極から発光層に電子が注入されると共に陽極から発光層にホールが注入されると、電子とホールが発光層中で結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎｓ）が生成され、これにより電子とホールの再結合が光として放出される。
【０００４】
電子とホールの再結合により生成される励起子は、電子とホールのスピン状態（ｓｐｉｎ  ｓｔａｔｅ）に応じて、三重項（ｔｒｉｐｌｅｔ）または一重項（ｓｉｎｇｌｅｔ）のスピン状態をとり得る。一重項励起子（ｓｉｎｇｌｅｔ  ｅｘｉｔｏｎ）からの発光は蛍光（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）であり、三重項励起子（ｔｒｉｐｌｅｔ  ｅｘｉｔｏｎ）からの発光は燐光（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）である。燐光の発光効率は蛍光の３倍もあり、この点から、ＯＬＥＤの発光効率を向上させるためにかかる高効率の燐光材料をより高度に開発していくことが非常に重要となっている。
【０００５】
特許文献１には、その発光層がフェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ；ＢＣＰ）をホスト材料とし、ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ｆａｃ−ｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）  ｉｒｉｄｉｕｍ；Ｉｒ（ｐｐｙ）３）をゲスト材料（ドーパント）としてドープしてなる燐光有機発光素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、その発光層がカルバゾールビフェニル（ｃａｒｂａｚｏｌｅ  ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＢＰ）をホスト材料とし、２,３,７,８,１２,１３,１７,１８−オクタエチル−２１Ｈ,２３Ｈ−ポルフィン白金（II）（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌ−２１Ｈ，２３Ｈ−ｐｏｒｐｈｉｎｅ  ｐｌａｔｉｎｕｍ（II）；ＰｔＯＥＰ）をゲスト材料としてなる燐光有機発光素子が開示されている。この燐光有機発光素子では、三重項励起子は発光前に十分に長い距離を拡散しなければないが、一部の励起子は陰極（金属電極）まで拡散し、金属電極の影響により消失（ｑｕｅｎｃｈｅｄ）してしまうため、無放射的な励起子の減衰が生じて、発光効率は大幅に低下する。
【０００７】
このような陰極（金属電極）を原因とするクエンチング現象の問題を解決するために、ホールブロッキング層を備える燐光有機発光素子が提出されるに至った。このホールブロッキング層は、発光層と陰極との間に配置され、例えばＮ,Ｎ'−ジフェニル−Ｎ,Ｎ'−ビス−アルファ−ナフチルベンジジン（Ｎ，Ｎ‘−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−ａｌｐｈａ−ｎａｐｈｔｈｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ；ＮＰＤ）、カルバゾールビフェニル（ｃａｒｂａｚｏｌｅ  ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＢＰ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ；Ａｌｑ３）、またはフェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ；ＢＣＰ）からなるものである。
【０００８】
非特許文献１には、ＣＢＰを発光層のホスト材料とし、（２,（２’−ベンゾ[４,５−ａ]チエニル）ピリジネート−Ｎ,Ｃ３’）イリジウム（アセチルアセトネート）（（２，（２’−ｂｅｎｚｏ［４，５−ａ］ｔｈｉｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ３’    ）ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）；Ｂｔｐ２  Ｉｒ（ａｃａｃ））を発光層のゲスト材料とし、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−フェナントロリン（２，９−ｄｉｍｅｔｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）をホールブロッキング層の材料とする、ホールブロッキング層を備えた燐光有機発光素子が開示されている。
【０００９】
また、非特許文献２にもホールブロッキング層を備えた燐光有機発光素子が開示されている。これは、ＣＢＰを発光層のホスト材料、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を発光層のゲスト材料としており、ホールブロッキング層の材料として２,２',２''−(１,３,５−ベンゼントリイル)トリス− [１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミダゾール]（２，２’，２”−（１，３，５−ｂｅｎｚｅｎｅｔｒｉｙｌ）ｔｒｉｓ−［１−ｐｈｅｎｙｌ−１−Ｈ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ］；ＴＰＢＩ）、ビス（２−メチル−８−キノリナト）トリフェニルシラノラートアルミニウム（III）（ａｌｕｍｉｎｕｍ（III）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｓｉｌａｎｏｌａｔｅ；ＳＡｌｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェノラートアルミニウム（III）（ａｌｕｍｉｎｕｍ（III）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）４−ｐｈｅｎｏｌａｔｅ；ＰＡｌｑ）、または、ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノラートアルミニウム（III）（ａｌｕｍｉｎｕｍ（III）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ；ＢＡｌｑ）、が挙げられている。
【００１０】
先行技術文献の中には、金属錯体をブロッキング層に用いる構成を開示したものもある。例えば特許文献３では、ファク−トリス（１−フェニルピラゾラト−Ｎ,Ｃ２） イリジウム（III）（ｆａｃ−ｔｒｉｓ（１−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒａｚｏｌａｔｏ−Ｎ，Ｃ２  ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｐｐｚ）３）が電子／励起子ブロッキング材料として用いられている。
【００１１】
この文献ではさらに、（２−（４',６'− ジフルオロフェニル）ピリジナト −Ｎ,Ｃ２）（２,４−ペンタンジオナト）白金（II）（ｐｌａｔｉｎｕｍ（II）（２−（４’６’−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２）（２，４−ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｎａｔｏ；ＦＰｔ）、（２−（４',６'−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ,Ｃ２）（２,２,６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト白金（II）（ｐｌａｔｉｎｕｍ（II）（２−（４’，６−ｄｉｆｌｕｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２  ）（２，２，６，６−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−３，５−ｈｅｐｔａｎｅｄｉｏｎａｔｏ）；ＦＰｔ２）、（２−（４',６'−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ,Ｃ２）（６−メチル−２，４−ヘプタンジオナト白金（II）（ｐｌａｔｉｎｕｍ（II）（２−（４’，６’−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２  ）（６−ｍｅｔｈｙｌ−２，４−ｈｅｐｔａｎｅｄｉｏｎａｔｏ）；ＦＰｔ３）、（２−（４',６'−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ,Ｃ２）（３−エチル−２，４−ペンタンジオナト白金（II）（ｐｌａｔｉｎｕｍ（II）（２−（４’，６’−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２  ）（３−ｅｔｈｙｌ−２，４−ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｎａｔｏ；ＦＰｔ４）、および、イリジウム−ビス（４，６，−Ｆ２−フェニル−ピリジナト−Ｎ,Ｃ２）−ピコリネート（ｉｒｉｄｉｕｍ−ｂｉｓ（４，６−Ｆ２  −ｐｈｅｎｙｌ−ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ,Ｃ２）−ｐｉｃｏｌｉｎａｔｅ；ＦＩｒ（ｐｉｃ））などの金属錯体が発光層のゲスト材料とされている。しかし、これらゲスト材料のドーピング濃度が高くなると、それに伴って励起子間の衝突が増加し自己消光（ｓｅｌｆ−ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）現象が生じるため、発光効率は低下してしまう。
【００１２】
そこで、上述した問題を解決すべく燐光有機発光素子の発光層に用いる新規な材料を開発することが、フラットパネルディスプレイ製造技術分野において重要研究課題となっている。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６６４５６４５号明細書
【特許文献２】米国特許第６０９７１４７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０１７５５５３号明細書
【非特許文献１】安達ら、「高効率の赤色蛍光素子」（Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｒｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｄｅｖｉｃｅ）」、アプライドフィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２００１年３月１２日、第７８巻、第１１号、ｐ．１６２２−１６２４
【非特許文献２】クウォング（Ｋｗｏｎｇ）ら、「蛍光素子の高操作安定性」（Ｈｉｇｈ−ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、アプライドフィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２００２年、７月１日、第８１巻、第１号、ｐ．１６２−１６４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の問題に鑑みて、本発明の主な目的は、励起子のクエンチング現象を低減して燐光有機発光素子の発光効率を高めることのできる、燐光有機発光素子の発光層材料に適用される金属錯体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって本発明は、燐光有機発光素子に用いる金属錯体であって、遷移金属と、前記遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）と、を含み、前記原子団は少なくとも１つの４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有している金属錯体に関する。
【００１６】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの前記原子団が前記遷移金属に結合してなる構造は、下の一般式（Ｉ）または（II）で表わされることが好ましい。
【００１７】
【化１】
2006307210.tif 000002
【００１８】
【化２】
2006307210.tif 000003
（式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基である。Ｍは遷移金属である。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素である。Ａリングは窒素原子（Ｎ）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、窒素原子（Ｎ）を介してＭと結合する。）
【００１９】
Ｍがイリジウム（Ｉｒ）であることが好ましい。Ｘ１が酸素であり、Ｒ１およびＲ２が同じまたは異なるアリール基であることが好ましい。
【００２０】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が１であり、かつ遷移金属が別の２つの原子団とさらに結合することが好ましい。
その金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００２１】
【化３】
2006307210.tif 000004
【００２２】
【化４】
2006307210.tif 000005
【００２３】
【化５】
2006307210.tif 000006
【００２４】
【化６】
2006307210.tif 000007
【００２５】
【化７】
2006307210.tif 000008
【００２６】
【化８】
2006307210.tif 000009
【００２７】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が２であり、かつ遷移金属が別の１つの原子団とさらに結合することが好ましい。その金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００２８】
【化９】
2006307210.tif 000010
【００２９】
【化１０】
2006307210.tif 000011
【００３０】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が３であることが好ましい。その金属錯体が下式で示される構造からなることが好ましい。
【００３１】
【化１１】
2006307210.tif 000012
【００３２】
Ａリングが下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００３３】
【化１２】
2006307210.tif 000013
【００３４】
【化１３】
2006307210.tif 000014
【００３５】
【化１４】
2006307210.tif 000015
【００３６】
【化１５】
2006307210.tif 000016
【００３７】
【化１６】
2006307210.tif 000017
【００３８】
【化１７】
2006307210.tif 000018
【００３９】
【化１８】
2006307210.tif 000019
【００４０】
【化１９】
2006307210.tif 000020
【００４１】
【化２０】
2006307210.tif 000021
【００４２】
【化２１】
2006307210.tif 000022
【００４３】
【化２２】
2006307210.tif 000023
【００４４】
【化２３】
2006307210.tif 000024
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は同じまたは異なる官能基であって水素、フッ素、アルキル基またはアリール基である。）
【００４５】
また、本発明は、少なくとも、一対の電極と、一対の電極の間に形成される、金属錯体を含んだ有機エレクトロルミネセント層と、を備える燐光有機発光素子であって、金属錯体が、遷移金属と、遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）と、を含み、前記原子団のうち少なくとも１つは４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有している燐光有機発光素子に関する。
【００４６】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団が遷移金属に結合してなる構造は、下の一般式（Ｉ）または（II）で表わされることが好ましい。
【００４７】
【化２４】
2006307210.tif 000025
【００４８】
【化２５】
2006307210.tif 000026
（式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基である。Ｍは遷移金属である。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素である。Ａリングは窒素原子（Ｎ）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、窒素原子（Ｎ）を介してＭと結合する。）
【００４９】
Ｍがイリジウム（Ｉｒ）であることが好ましい。Ｘ１が酸素であり、Ｒ１およびＲ２が同じまたは異なるアリール基であることが好ましい。４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が１であり、かつ遷移金属が別な２つの原子団とさらに結合することが好ましい。その金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００５０】
【化２６】
2006307210.tif 000027
【００５１】
【化２７】
2006307210.tif 000028
【００５２】
【化２８】
2006307210.tif 000029
【００５３】
【化２９】
2006307210.tif 000030
【００５４】
【化３０】
2006307210.tif 000031
【００５５】
【化３１】
2006307210.tif 000032
【００５６】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が２であり、かつ遷移金属が別の１つの原子団とさらに結合することが好ましい。その金属錯体が下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００５７】
【化３２】
2006307210.tif 000033
【００５８】
【化３３】
2006307210.tif 000034
【００５９】
４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する少なくとも１つの原子団の数が３であることが好ましい。その金属錯体が下式で示される構造からなることが好ましい。
【００６０】
【化３４】
2006307210.tif 000035
【００６１】
Ａリングが下式で示されるいずれかの構造からなることが好ましい。
【００６２】
【化３５】
2006307210.tif 000036
【００６３】
【化３６】
2006307210.tif 000037
【００６４】
【化３７】
2006307210.tif 000038
【００６５】
【化３８】
2006307210.tif 000039
【００６６】
【化３９】
2006307210.tif 000040
【００６７】
【化４０】
2006307210.tif 000041
【００６８】
【化４１】
2006307210.tif 000042
【００６９】
【化４２】
2006307210.tif 000043
【００７０】
【化４３】
2006307210.tif 000044
【００７１】
【化４４】
2006307210.tif 000045
【００７２】
【化４５】
2006307210.tif 000046
【００７３】
【化４６】
2006307210.tif 000047
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は同じまたは異なる官能基であって水素、フッ素、アルキル基またはアリール基である。）
【００７４】
前記金属錯体が発光層のドーパントとして用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００７５】
本発明に係る金属錯体は、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団（ｍｏｉｅｔｙ）を少なくとも１つ含んでおり、該４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団が遷移金属に配位するため、金属錯体の立体障害が増えると共にホール輸送効率が向上し、高濃度ドーピング条件下で生ずる濃度消光現象を回避できることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
本発明では、主に金属錯体を発光層のゲスト材料（ドーパント）として用い、これにより燐光有機発光構造中のキャリア（ホールまたは電子）輸送能を改善する。上述の目的を達成するため、本発明に係る金属錯体は、燐光有機発光素子に用いるものであって、遷移金属と、該遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）とを含み、かつ、少なくとも１つの該原子団が４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有してなる。本発明の好ましい実施例として、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団が遷移金属と結合してなる構造を、次の一般式（Ｉ）または（II）によって表わすことができる。
【００７７】
【化４７】
2006307210.tif 000048
【００７８】
【化４８】
2006307210.tif 000049
【００７９】
式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基である。Ｍは遷移金属である。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素である。Ａリングは窒素原子（式中のＡリング内のＮ原子）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、かつ窒素原子（式中のＡリング内のＮ原子）を介してＭと結合する。
【００８０】
以下に、本発明の目的と特徴がより明らかとなるよう、好ましい実施例を挙げ、図面と対応させながら詳細に説明する。
【００８１】
従来の燐光ゲスト材料（ドーパント）は、大体が例えば下式で示されるＩｒ（ｐｐｙ）３、ＩｒＰＱ（ａｃａｃ）およびＦｌｒ（ｐｉｃ）など、ＳＰ２混成炭素原子（Ｃ−ＳＰ２）構造を有する原子団を含んでいる。ＳＰ２混成炭素原子（Ｃ−ＳＰ２）構造の主な長所は、共役二重結合またはスピン軌道結合の長さを調整することにより燐光材料の発光波長を変えられるという点にある。例として、Ｉｒ（ｐｐｙ）３およびＩｒＰＱ（ａｃａｃ）は、比較的長い共役二重結合を持つため、これらを波長５２０〜５３２ｎｍの燐光を発するものとして用いることができる。また、Ｆｌｒ（ｐｉｃ）は比較的短い共役二重結合を持っており、その燐光の発光波長は４７０ｎｍである。
【００８２】
【化４９】
2006307210.tif 000050
【００８３】
【化５０】
2006307210.tif 000051
【００８４】
【化５１】
2006307210.tif 000052
【００８５】
本発明による燐光有機発光素子の発光層材料となる金属錯体は、その主な特徴の１つが、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団（ｍｏｉｅｔｙ）を少なくとも１つ含む点にある。かような特徴を持つ本発明では、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）が４つの異なる官能基とそれぞれ結合し、こうしてなる４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ２）官能基が、その結合した官能基の遷移金属元素への配位を通してさらに遷移金属元素と結合し、よって金属錯体が形成される。この４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）の電子親和性は結合する官能基によって変わり、かつ、４級炭素原子と結合する官能基もその存在位置によって物理特性が変化するため、４級炭素原子と結合する官能基またはその結合位置を選択する（例えば、電子親和度を選択する）ことで、本発明に係る金属錯体の発光波長を調整することが可能となる。
【００８６】
また、４級炭素原子とその結合する官能基とは四面体（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ）構造を構成することから、該４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団が遷移金属に配位することにより金属錯体の立体障害が増え、高濃度ドーピング条件下で生ずる濃度消光現象を回避することができる。
【００８７】
ところで、公知技術においては、ｓｐｉｒｏ−ＦＰＡは蛍光有機青色発光素子の発光材料として用いられている。下式で示されるｓｐｉｒｏ−ＦＰＡは、スピロビフルオレン（ｓｐｉｒｏｂｉｆｌｕｏｒｅｎｅ）を中心として垂直に連結する、同一のアントラセン発光体を同時に２つ有している。スピロビフルオレン中の４級炭素原子は、πスタッキングの影響を抑制し、ｓｐｉｒｏ−ＦＰＡの共役二重結合の長さを短くすることができるため、波長４５０ｎｍの蛍光が放出されることとなる。
【００８８】
【化５２】
2006307210.tif 000053
【００８９】
さらに、４級炭素原子が構成する四面体構造はｓｐｉｒｏ−ＦＰＡに比較的高い熱安定性とガラス転移温度（Ｔｇ）を同時に持たせて、結晶化しにくくすると共に、ホールが輸送され易くする。しかし、４級炭素原子を有する上述のようなフルオレンは、高分子材料へ応用されることがほとんどであり、目下のところ燐光発光材料にはあまり使用されていない。
【００９０】
本発明が提供する金属錯体は、燐光有機発光素子の発光層材料、特に、発光層のゲスト材料（ドーパント）として使用することができる。当該金属錯体は、遷移金属と、該遷移金属に結合する複数の原子団（ｍｏｉｅｔｙ）とを含んでなり、該原子団のうち少なくとも１つは４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有していなければならない。本発明の好ましい実施例によると、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する該原子団が遷移金属と結合してなる構造は、次の一般式（Ｉ）または（II）によって表わされ得る。
【００９１】
【化５３】
2006307210.tif 000054
【００９２】
【化５４】
2006307210.tif 000055
【００９３】
式中、Ｒ１およびＲ２は同じまたは異なるアリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、飽和アルキル基または不飽和アルキル基であって、アリール基であるのが好ましい。Ｍは遷移金属であり、イリジウム（Ｉｒ）であるのが好ましい。Ｘ１は周期表６Ａ族（カルコゲン）元素であり、例えば、酸素、硫黄、セレンまたはテルルである。Ａリングは窒素原子（式中のＡリング内のＮ原子）を含むヘテロ環基またはヘテロアリール基であり、かつ窒素原子（Ｎ）を介してＭと結合する。この条件を満足するＡリングの構造の例を以下に幾つか挙げるが、本発明を限定する意図はない。
【００９４】
【化５５】
2006307210.tif 000056
【００９５】
【化５６】
2006307210.tif 000057
【００９６】
【化５７】
2006307210.tif 000058
【００９７】
【化５８】
2006307210.tif 000059
【００９８】
【化５９】
2006307210.tif 000060
【００９９】
【化６０】
2006307210.tif 000061
【０１００】
【化６１】
2006307210.tif 000062
【０１０１】
【化６２】
2006307210.tif 000063
【０１０２】
【化６３】
2006307210.tif 000064
【０１０３】
【化６４】
2006307210.tif 000065
【０１０４】
【化６５】
2006307210.tif 000066
【０１０５】
【化６６】
2006307210.tif 000067
【０１０６】
式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は同じまたは異なる官能基であって、水素、フッ素、アルキル基、フルオロアルキル基またはアリール基とすることができる。
【０１０７】
表１及び表２に、本発明による一般式（Ｉ）または（II）の構造を備えた新規な金属錯体の実施例がいくつか示してある。表中に各々の化学構造が詳細に記載してあるので、それらが有する原子団、ならびに、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｘ１およびＡリングによって表わされる各置換基が明らかとなるはずである。さらにそれらの発光波長（ｎｍ）も記している。
【０１０８】
【表１】
2006307210.tif 000068
【０１０９】
【表２】
2006307210.tif 000069
【０１１０】
表１及び表２からわかるように、本発明の好ましい実施例による金属錯体は、４価混成炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団を１つ含んでおり、これがさらに別の２つの原子団と結合してなるものであり得る。例えば表中の金属錯体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦがそのような例である。また、本発明のいくつかの好ましい実施例では、金属錯体は、４価混成炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団を２つ含んでおり、これらがさらに別の１つの原子団と結合してなるものであり得る。例えば表中の金属錯体ＧおよびＩがそのような例である。本発明のまた別の好ましい実施例では、金属錯体は、４価混成炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団を３つ含んでなるものであり得る。例えば表中の金属錯体Ｈがそのような例である。
【０１１１】
（金属錯体の調製）
以下に、表１中の金属錯体Ｂ、Ｄ、ＧおよびＩの合成スキームを例として示すことで、その調製法を説明する。
【０１１２】
金属錯体Ｂの合成スキーム
【０１１３】
【化６７】
2006307210.tif 000070
【０１１４】
金属錯体Ｄの合成スキーム
【０１１５】
【化６８】
2006307210.tif 000071
【０１１６】
金属錯体Ｇの合成スキーム
【０１１７】
【化６９】
2006307210.tif 000072
【０１１８】
金属錯体Ｉの合成スキーム
【０１１９】
【化７０】
2006307210.tif 000073
【０１２０】
（燐光有機発光素子）
図１を参照されたい。本発明の好ましい１実施例による燐光有機エレクトロルミネセント発光素子（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ）１００は、透明基板１１０を備える。基板１１０の上は陽極１２０で、該陽極の材質はＩＴＯである。陽極１２０の上は順番にホール注入層１３０およびホール輸送層１４０となっている。該ホール注入層の材質は銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）、厚さは１５００Åである。本発明の別な好ましい実施例として、該ホール注入層の材質を、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェン／ポリ（スチレンスルホネート）（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ  ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）；ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、または、テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ；Ｆ４−ＴＣＮＱ）としてもよい。
【０１２１】
そして、該ホール輸送層の材質は例えば（Ｎ, Ｎ'−ジ（ナフチレン−１−イル）−Ｎ, Ｎ'−ジフタルベンジジン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｔｈａｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ；ＮＰＢ）とすることができ、厚さは約２００Åである。該ホール輸送層１４０の上は発光層１５０となっており、該発光層のホスト材料は４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（４，４’−ｂｉｓ（ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＢＰ）、ゲスト材料は金属錯体Ｅであり、厚さは約３００Åである。ゲスト材料のドーピング濃度は３％、５％、７％および１０％にそれぞれ調整される。発光層１５０上にはホールブロッキング層１６０が形成され、該ホールブロッキング層の材質はビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノラトアルミニウム（III）（ａｌｕｍｉｎｕｍ（III）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｉｎｏｌｉｎａｔｏ）４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ；ＢＡｌｑ）、厚さは１５０Åである。
【０１２２】
ホールブロッキング層１６０の上は電子輸送層１７０であり、該電子輸送層の材質はトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）；Ａｌｑ３）、厚さは約３００Åである。電子輸送層１７０の上は電子注入層１８０であり、該電子注入層の材質はフッ化リチウム、厚さは約１０Åである、電子注入層の上は陰極１９０となっており、該陰極の材質はアルミニウムである。
かかる燐光有機発光素子のパフォーマンスについて試験した結果が図２から図４に示してある。これらの図により、金属錯体Ｅのドーピング量がそれぞれ異なる各燐光有機発光素子の光電特性が比較される。図２は電流密度と発光効率（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）との関係図、図３は電流密度と電流効率（ｙｉｅｌｄ）との関係図、図４は動作電圧と輝度との関係図、である。これらの図からわかるように、金属錯体Ｅのドーピング量が１０％のときに、最高の電流効率（８．８ｃｄ／Ａ）と発光効率（４．５１ｍ／Ｗ）が得られ、かつ動作電圧７．７Ｖで輝度が１０００ｃｄ／ｍ２にも達した。また、ＣＩＥ（国際照明委員会）色度座標は（０．３２、０．５６）であった。
【０１２３】
以上から知り得るように、本発明によれば、金属錯体のドーピング量が１０％まで上がったときにも、燐光有機発光素子の発光効率と電流効率は依然ドーピング量の増加に伴って上昇している。従来の燐光ゲスト材料では、そのドーピング量が５％を超えれば深刻な濃度消光現象が起こってしまうが、これとは対照的に、本発明に係る金属錯体は、４級炭素原子（Ｃ−ＳＰ３）官能基を有する原子団を含んでおり、錯体の立体障害が増えてホール輸送効率が向上するので、ドーピング濃度が１０％に達しても濃度増加に伴う濃度消光現象は依然生じない。
【０１２４】
以上、本発明を好ましい実施例により説明したが、本発明がこれらに限定されることはなく、当業者であれば本発明の精神と範囲内において変更や修正を加えることができる。したがって、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲の記載が基準となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る燐光有機発光素子の好ましい１実施例の断面構造図である。
【図２】本発明に係る燐光有機発光素子の電流密度と発光効率との関係図である。
【図３】本発明に係る燐光有機発光素子の電流密度と電流効率との関係図である。
【図４】本発明に係る燐光有機発光素子の動作電圧と輝度との関係図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１００    燐光有機発光素子
１１０    基板
１２０    陽極
１３０    ホール注入層
１４０    ホール輸送層
１５０    発光層
１６０    ホールブロッキング層
１７０    電子輸送層
１８０    電子注入層
１９０    陰極
【図１】
2006307210.tif 000120
【図２】
2006307210.tif 000121
【図３】
2006307210.tif 000122
【図４】
2006307210.tif 000123