(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表される有機金属錯体：
【化１】
0005153161.tif 000040
式中、
部分構造であるＭＬｍは、下記化学式３〜９からなる群から選択されるいずれか１種であり、
【化２】
0005153161.tif 000041
【化３】
0005153161.tif 000042
【化４】
0005153161.tif 000043
【化５】
0005153161.tif 000044
【化６】
0005153161.tif 000045
【化７】
0005153161.tif 000046
【化８】
0005153161.tif 000047
前記式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、あるいは置換もしくは非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表し、
Ｌ’は、Ｌとは異なる二座配位子であり、
ｎは、１である。
【請求項２】
前記二座配位子であるＬ’は、下記化学式１１〜１９からなる群から選択されるいずれか１種の由来の基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：
【化９】
0005153161.tif 000048
【化１０】
0005153161.tif 000049
【化１１】
0005153161.tif 000050
【化１２】
0005153161.tif 000051
【化１３】
0005153161.tif 000052
【化１４】
0005153161.tif 000053
【化１５】
0005153161.tif 000054
【化１６】
0005153161.tif 000055
【化１７】
0005153161.tif 000056
式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表す。
【請求項３】
前記化学式１の化合物は、下記化学式２１〜化学式２８からなる群から選択されるいずれか１種の化合物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機金属錯体：
【化１８】
0005153161.tif 000057
【化１９】
0005153161.tif 000058
【化２０】
0005153161.tif 000059
【化２１】
0005153161.tif 000060
【化２２】
0005153161.tif 000061
【化２３】
0005153161.tif 000062
【化２４】
0005153161.tif 000063
【化２５】
0005153161.tif 000064
【請求項４】
一対の電極の間に有機膜を有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機膜が、請求項１〜３のいずれか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ＥＬ素子。
【請求項５】
前記有機膜が、発光層であることを特徴とする、請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機金属錯体の含有量が、前記発光層の形成材料の総質量１００質量部に対して、１〜３０質量部であることを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記有機膜が、緑色発光物質または青色発光物質をさらに含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属錯体およびそれを利用した有機電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ：ＥＬ）素子に関する。さらに詳細には、赤色領域の発光が可能な有機金属錯体と、それを有機膜の形成材料として採用する有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、蛍光性または燐光性の有機化合物薄膜（以下、有機膜とも称する）に電流を流すことにより、電子および正孔が有機膜で結合し、光が発生する現象を利用した能動発光型表示素子であり、軽量かつ部品が簡素であり、製作工程の簡単な構造を有しており、高画質で広視野角を確保している。
【０００３】
また、高色純度および動画を完壁に実現でき、低消費電力および低電圧駆動で、携帯用電子機器に適した電気的特性を有している。
【０００４】
一般的な有機ＥＬ素子は、基板の上部にアノードが形成されており、このアノードの上部に正孔輸送層（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、発光層（Ｅｍｉｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）およ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、正孔輸送層、発光層および電子輸送層は、有機化合物からなる有機膜である。前述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。
【０００５】
前記アノードとカソードとの間に電圧を印加すると、アノードから注入された正孔は、正孔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て、発光層領域でキャリアが再結合してエキシトンを生成する。このエキシトンが放射減衰されつつ、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。
【０００６】
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って一重項状態のエキシトン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分類することができる。このような蛍光物質または燐光物質を、それ自体で、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、電子励起の結果、ホストに一重項エキシトンおよび三重項エキシトンが形成される。このとき、一重項エキシトンおよび三重項エキシトンの統計的な生成比は１：３である（非特許文献１）。
【０００７】
発光層の形成材料として蛍光物質を使用する有機ＥＬ素子において、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がある一方、発光層の形成材料として燐光物質を使用する場合には、一重項エキシトンおよび三重項エキシトンを何れも使用できるので、内部量子効率１００％に到達できる長所を有している（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、蛍光物質より非常に高い発光効率を有しうる。
【０００８】
有機分子にＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのような重金属を導入すれば、重金属原子の効果により発生するスピン軌道結合を通じて三重項状態と一重項状態とが混ざるが、これにより、禁止された遷移が可能になり、常温でも効果的に燐光が発生する。
【０００９】
前述のように、燐光を利用した高効率の発光材料として、イリジウム、白金などの遷移金属を含んだ遷移金属化合物を利用した多様な物質が発表されているが、高効率のフルカラー表示素子のための赤色領域の燐光物質が依然として要求されている。
【非特許文献１】Ｂａｌｄｏ，ｅｔａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，１９９９，６０，１４４２２
【非特許文献２】Ｂａｌｄｏ，ｅｔａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３９５，１５１〜１５４，１９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、赤色波長領域で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。
【００１１】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記有機金属錯体を採用した有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記技術的課題を解決するために、本発明は、下記化学式１で表される有機金属錯体ＥＬを提供する：
【００１３】
【化１】
0005153161.tif 000002
【００１４】
式中、
前記Ｍは、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｅ、ＲｕまたはＰｄであり、
前記ＬおよびＬ’は、異なる二座配位子であり、
ｍは、１、２または３であり、
ｎは、３−ｍであり、
部分構造であるＭＬｍは、下記化学式２の構造を表す；
【００１５】
【化２】
0005153161.tif 000003
【００１６】
式中、
Ｍおよびｍは、前記化学式１で定義した通りであり、
ＡおよびＢは、それぞれ独立して、炭素数３〜６０のヘテロ環基またはヘテロアリール基を表し、
Ｘは、Ｃ、Ｏ、Ｎ、またはＳであり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表す。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る有機金属錯体は、赤色領域の光を効率的に発光でき、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でき、高効率の燐光材料として５５０〜６５０ｎｍの波長領域で発光するだけでなく、緑色発光物質または青色発光物質と共に使用した場合、白色光を発することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明は、下記化学式１で表される有機金属錯体ＥＬ提供する：
【００２０】
【化３】
0005153161.tif 000004
【００２１】
式中、
前記Ｍは、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｅ、ＲｕまたはＰｄであり、
前記ＬおよびＬ’は、異なる二座配位子であり、
ｍは、１、２または３であり、
ｎは、３−ｍであり、
部分構造であるＭＬｍは、下記化学式２の構造を表す；
【００２２】
【化４】
0005153161.tif 000005
【００２３】
式中、
Ｍおよびｍは、前記化学式１で定義した通りであり、
ＡおよびＢは、それぞれ独立して、炭素数３〜６０のヘテロ環基またはヘテロアリール基を表し、
Ｘは、Ｃ、Ｏ、Ｎ、またはＳであり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表す。
【００２４】
下記に、上記置換基の具体例を列挙するが、これらは構造的に許容されれば、分岐鎖を有しても、直鎖であっても、環状になってもよい。
【００２５】
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子がある。
【００２６】
炭素数１〜２０のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル基、オクタデシル基およびイコシル基などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００２７】
炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ、フルフリルオキシ基およびアリールオキシ基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
炭素数２〜２０のアルケニル基およびアルキニル基としては、特に制限はないが、それぞれ前記で定義されたアルキル基の中間または末端に炭素二重結合および三重結合を含有しているものを意味する。
【００２９】
炭素数６〜３０のアリール基としては、フェニル、ベンジル、フェネチル、ｏ−，ｍ−若しくはｐ−トリル、２，３−若しくは２，４−キシリル、メシチル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ビフェニリル、ベンズヒドリル、トリチル及びピレニルなどが挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００３０】
炭素数７〜３０のアリールアルキル基としては、前記で定義されたアリール基において水素原子の一部がアルキル、例えばメチル、エチル、プロピルなどで置換されたものを意味する。例えば、ベンジル、フェニルエチルなどがある。
【００３１】
炭素数５〜３０のヘテロアリール基としては、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ピリジル基、チエニル基、ピロリジニル基、フリル基、アキサゾリル基、チアゾリル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基としては、上記のヘテロアリール基の１以上の位にアルキル基が結合した物などが挙げられる。
【００３３】
本発明は、新規な構造のシクロメタル化配位子（シクロメタル化リガンド）を導入した下記化学式１の有機金属錯体を提供する。
【００３４】
このような構造の有機金属錯体で、前記配位子は、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）と三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ）状態とのエネルギーギャップを減少させて、発光波長を数ｎｍほど赤色領域に移動させる。したがって、金属、例えば、Ｉｒ（ＩＩＩ）錯体の三重項ＭＬＣＴ状態から得られる赤色領域は、有機ＥＬ素子で有用性を有する。
【００３５】
前記化学式１の有機金属錯体においてＭは、シクロメタル化配位子であるＬおよび／または補助配位子であるＬ’と結合する中心金属であって、例えば、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｅ、ＲｕまたはＰｄを使用可能であり、好ましくは、ＩｒまたはＰｔ、さらに好ましくは、Ｉｒを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
前記化学式２の構造式は、前記化学式１の化合物における部分構造であるＭＬｍの構造を表したものであって、補助配位子であるＬ’の構造を省略した状態の有機金属錯体の構造を表す。
このような化学式２の部分構造式において、ＡおよびＢは、中心金属であるＭと直接的に配位結合を形成する、窒素原子を含むヘテロアリール基またはヘテロ環基を表す。
【００３７】
ここで、ＡおよびＢは、異なるものであっても、同一のものであってもよい。
【００３８】
前記ヘテロ環基は、環を形成する主要元素としてＮ、Ｏ、Ｓおよび／またはＰのようなヘテロ原子を含む炭素数３〜６０の置換または非置換のヘテロ環基を表し、具体的な例として、ピロリジン、モルホリン、チオモルホリン、チアゾリジンなどがあるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
前記ヘテロアリール基は、環を形成する主要元素としてＮ、Ｏ、Ｓおよび／またはＰのようなヘテロ原子を含む炭素数３〜６０の置換または非置換のヘテロアリール基であり、このようなヘテロアリール基は、単環芳香族または二環式もしくは三環式構造の縮合環であってもよい。
【００４０】
すなわち、前記ＡおよびＢが、それぞれ独立して、ヘテロ原子を含む炭素数３〜６０の、単環芳香族または二環式もしくは三環式芳香族縮合環であると好ましい。。
【００４１】
具体的な例として、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、１，２，４−トリアゾール、チオフェン、チアントレン、フラン、イソチアゾール、イソベンゾフラン、イゾキサゾール、ピリジン、プリン、４Ｈ−キノリジン、イソキノリン、ピリダジン、１Ｈ−ピロリジン、フタラジン、インドリジン、１，８−ナフチリジン、イソインドール、キノキサリン、シンノリン、インダゾール、プテリジン、カルバゾール、フェナジン、フェノメルカジン、フェナントリジン、フェノホスファジン、アクリジン、ぺリミジン、フェノチアジン、フェノキサジンの官能基などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
前記化学式２の化合物において、少なくとも１つの水素は、多様な置換基に置換可能であり、このような置換体は、例えば、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などが挙げられる。
【００４３】
前記Ｒ１は、水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜４０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数７〜４０のアルキルアリール基、置換もしくは非置換の炭素数２〜４０のヘテロアリール基または置換もしくは非置換の炭素数３〜４０のヘテロアリールアルキル基から選択される。 
【００４４】
前記ｍが、１〜３の整数であり、前記ｎは、３−ｍであり、好ましくは、ｍは、１または２であり、ｎは、２または１である。さらに好ましくは、ｍは、２であり、ｎは、１である。
【００４５】
前記部分構造式であるＭＬｍとしては、下記化学式３〜９からなる群から選択されるいずれか１種を選択して使用できるが、これらに限定されるものではない：
【００４６】
【化５】
0005153161.tif 000006
【００４７】
【化６】
0005153161.tif 000007
【００４８】
【化７】
0005153161.tif 000008
【００４９】
【化８】
0005153161.tif 000009
【００５０】
【化９】
0005153161.tif 000010
【００５１】
【化１０】
0005153161.tif 000011
【００５２】
【化１１】
0005153161.tif 000012
【００５３】
前記式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換または非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換または非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、あるいは置換または非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表す。
【００５４】
前記本発明に係る有機金属錯体である化学式１の化合物においてＬ’は、補助配位子として従来公知の有機金属錯体に使用される補助配位子である二座配位子を適宜選択して使用できるが、下記化学式１１〜１９からなる群から選択されるいずれか１種の由来の基が好ましく、特に、化学式１１、化学式１３が好ましい。
【００５５】
なお、化学式１１〜１９中で、「Ｍ」と結合する部分は、非共有電子対を持っているＮ、Ｏなどである。
【００５６】
【化１２】
0005153161.tif 000013
【００５７】
【化１３】
0005153161.tif 000014
【００５８】
【化１４】
0005153161.tif 000015
【００５９】
【化１５】
0005153161.tif 000016
【００６０】
【化１６】
0005153161.tif 000017
【００６１】
【化１７】
0005153161.tif 000018
【００６２】
【化１８】
0005153161.tif 000019
【００６３】
【化１９】
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【００６４】
【化２０】
0005153161.tif 000021
【００６５】
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数７〜３０のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数３〜３０のヘテロアリールアルキル基を表す。
【００６６】
前記二座配位子である補助配位子Ｌ’において、ヘテロ原子にそれぞれ存在する２個の不対電子対は、中心金属であるＭと配位結合を形成して、本発明に係る有機金属錯体を形成する。
【００６７】
前記本発明に係る化学式１の有機金属錯体としては、特に制限はないが、下記化学式２１〜２８で表す化合物を使用することが好ましい。
【００６８】
【化２１】
0005153161.tif 000022
【００６９】
【化２２】
0005153161.tif 000023
【００７０】
【化２３】
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【００７１】
【化２４】
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【００７２】
【化２５】
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【００７３】
【化２６】
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【００７４】
【化２７】
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【００７５】
【化２８】
0005153161.tif 000029
【００７６】
本発明に係る前記化学式１で表される有機金属錯体は、シクロメタル化モイエティを提供する出発物質である［Ｉｒ（Ｃ＾Ｎ）２Ｃｌ］２誘導体を利用する、ワッツらにより報告された方法（Ｆ．Ｏ．Ｇａｒｃｅｓ，Ｒ．Ｊ．Ｗａｔｔｓ，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８８，（３５），２４５０）を使用して合成可能である。
【００７７】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記化学式１で表される有機金属錯体を利用して有機膜を形成して作製されることができる。即ち、本発明は、一対の電極の間に有機膜を有する有機ＥＬ素子であって、前記有機膜が、本発明の有機金属錯体を含む有機ＥＬ素子を提供することができる。特に、前記有機膜は、発光層であることが好ましい。このとき、前記化学式１で表される有機金属錯体は、発光層等の有機膜の形成物質である燐光ドーパント材料として非常に有効であり、赤色波長領域で優れた発光特性を表す。
【００７８】
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、有機膜が少なくとも１種の高分子ホスト、高分子と低分子との混合物ホスト、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスからなる群から選択された少なくとも１種をさらに含みうる。
【００７９】
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素子用発光層の形成時に通常的に使用されるものであれば従来公知のものを適宜選択して使用可能である。
【００８０】
高分子ホストの例としては、ＰＶＫ（ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリフルオレンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８１】
低分子ホストの例としては、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、４，４’−ビス［９−（３，６−ビフェニルカルバゾリル）］−１−１，１’−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挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
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。
【００８３】
前記化学式１で表される有機金属錯体の含有量は、有機膜、例えば、発光層の形成材料の総質量１００質量部に対して、１〜３０質量部であることが好ましい。１質量部未満であると、発光物質が足りず、効率および寿命が低下する虞があり好ましくなく、３０質量部を超える場合には、三重項の消光現象が発生して、効率が低下する虞があり好ましくない。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、インクジェット方法などの従来公知な方法を利用できる。
【００８４】
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青色発光物質と共に使用して白色光を発光できる。
【００８５】
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の好ましい一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。ただし、当該積層構造が、図１Ａ〜図１Ｆに限定されるということはなく、有機ＥＬ素子て機能するために、許容される構造であれば、如何なる構造を採用してよいのは言うまでもない。
【００８６】
図１Ａに示すように、第１電極１０の上部に、前記化学式１のビフェニル誘導体を含む発光層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。
【００８７】
図１Ｂに示すように、第１電極１０の上部に、前記化学式１のビフェニル誘導体を含む発光層１２が積層され、前記発光層１２の上部に、正孔阻止層（Ｈｏｌｅ  Ｂｌｏｃｋｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）１３が積層されており、その上部には、第２電極１４が形成される。
【００８８】
図１Ｃの有機ＥＬ素子は、第１電極１０と発光層１２との間に正孔注入層（Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）１１が形成される。
【００８９】
図１Ｄの有機ＥＬ素子は、発光層１２の上部に形成された正孔阻止層１３の代りに電子輸送層１５が形成されたことを除いては、図１Ｃの場合と同じ積層構造を有する。
【００９０】
図１Ｅの有機ＥＬ素子は、化学式１のビフェニル誘導体を含む発光層１２の上部に形成された正孔阻止層１３の代りに、正孔阻止層１３および電子輸送層１５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１Ｃの場合と同じ積層構造を有する。場合によっては、図１Ｅの有機ＥＬ素子において電子輸送層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。
【００９１】
図１Ｆの有機ＥＬ素子は、正孔注入層１１と発光層１２との間に正孔輸送層１６をさらに形成したことを除いては、図１Ｅの有機ＥＬ素子と同じ構造を有している。このとき、正孔輸送層１６は、正孔注入層１１から発光層１２への不純物の浸透を抑制する役割を行う。
【００９２】
前述の積層構造を有する有機ＥＬ素子は、従来公知の製作方法によって形成可能であり、その製作方法が特別に限定されるものではない。
【００９３】
ここで、前記有機膜の厚さは、３０〜１００ｎｍであることが好ましい。前記有機膜の厚さが３０ｎｍ未満である場合には、その効率および寿命が低下し、１００ｎｍを超えれば、駆動電圧が上昇して好ましくない場合がある。
【００９４】
一方、前記有機膜は、発光層以外にも電子輸送層、正孔輸送層のように、有機ＥＬ素子において、一対の電極の間に形成される有機化合物からなる膜をも示す。
【００９５】
前記有機ＥＬ素子では、各層の間にバッファ層が形成されうるが、このようなバッファ層の素材としては、従来公知の物質を適宜選択して使用することが可能であり、好ましくは、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。
【００９６】
前記正孔輸送層の素材としては、従来公知の物質を適宜選択して使用することが可能であり、好ましくは、ポリトリフェニルアミンを使用できるが、これに限定されない。
【００９７】
前記電子輸送層の素材としては、従来公知の物質を適宜選択して使用することが可能であり、好ましくは、ポリオキサジアゾールを使用できるが、これに限定されない。
【００９８】
前記正孔遮断層（Ｈｏｌｅ  Ｂｌｏｃｋｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）の素材としては、従来公知の物質を適宜選択して使用することが可能であり、好ましくは、ＬｉＦ、ＢａＦ２またはＭｇＦ２などを使用できるが、これに限定されない。
【００９９】
本発明の有機ＥＬ素子の作成には、特別な装置や方法を必要とせず、通常の発光材料を利用した有機ＥＬ素子の従来公知の製作方法を適宜選択して作成されうる。
【０１００】
前記本発明に係る化学式１の有機金属錯体は、特に、約５５０〜約６５０ｎｍの領域で発光できる。このような有機金属錯体を利用し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。
【実施例】
【０１０１】
以下、本発明を、下記実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
【０１０２】
＜参考例１＞
１，４−ジ−（イソキノリン）フェニルイリジウムダイマーの合成
【０１０３】
【化２９】
0005153161.tif 000030
【０１０４】
前記反応式１に記載されているように、５００ｍＬの分岐フラスコに、化学式３１の１−クロロイソキノリン４ｇ（２４．５ｍｍｏｌ）、化学式３２のフェニルボロン酸２．０３ｇ（１２．２５ｍｍｏｌ）、８０ｍＬテトラヒドロフラン、水４０ｍＬおよび２Ｍの炭酸ナトリウム溶液を加え、これを窒素雰囲気下、常温で光を遮断したまま４８時間還流した。
【０１０５】
前記反応後、反応混合物の温度を常温に調節した後、酢酸エチルおよび水を利用して抽出した後、カラムクロマトグラフィ（トルエン：ヘキサン＝１０：１）で分離して、化学式３３の１，４−ジ−イソキノリンフェノールを合成した。
【０１０６】
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：８．６８（ｄ，１Ｈ），８．２４（ｄ，１Ｈ），７．９３−７．９１（ｍ，３Ｈ），７．７５−７．６５（ｍ，５Ｈ），７．６０−７．５２（ｍ，３Ｈ），７．５０−７．４７（ｍ，３Ｈ）
前記過程によって合成した化学式３３の１，４−ジ−イソキノリンフェノールモノマーおよびＩｒＣｌ３・３Ｈ２Ｏを利用して、化学式３４の１，４−ジ−イソキノリンフェノールイリジウムダイマーを合成した。この際の合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９８４，１０６，６６４７−６６５３を参考した。
【０１０７】
＜参考例２＞
１，４−ジ−（キノリン）フェノールイリジウムダイマーの合成
【０１０８】
【化３０】
0005153161.tif 000031
【０１０９】
前記反応式２に記載されているように、
５００ｍＬの分岐フラスコに、化学式４１の１−クロロキノリン４ｇ（２４．５ｍｍｏｌ）、化学式４２のフェニルボロン酸２．０３ｇ（１２．２５ｍｍｏｌ）、８０ｍＬのテトラヒドロフラン、水４０ｍＬおよび２Ｍの炭酸ナトリウム溶液を加え、これを窒素雰囲気下の常温で光を遮断したまま４８時間還流した。
【０１１０】
前記反応後、反応混合物の温度を常温に調節した後、酢酸エチルおよび水を利用して抽出した後、カラムクロマトグラフィ（トルエン：ヘキサン＝１０：１）で分離して、化学式４３の１，４−ジ−キノリンフェノールを合成した。
【０１１１】
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：８．３５（ｓ，２Ｈ），８．２２（ｄｄ，２Ｈ），７．９６（ｄ，１Ｈ），７．８５（ｄ，１Ｈ），７．７３（ｔ，１Ｈ），７．５６（ｔ，１Ｈ）  １Ｈ  ＮＭＲの結果から前記化合物が対称構造を有するということが分かる。
【０１１２】
前記過程によって合成した化学式４３の１，４−ジ−キノリンフェノールモノマーおよびＩｒＣｌ３・３Ｈ２Ｏを利用して、前記化学式４４の１，４−ジ−キノリンフェノールイリジウムダイマーを合成した。
＜実施例１＞
化学式２１で表される化合物の合成
【０１１３】
【化３１】
0005153161.tif 000032
【０１１４】
前記反応式３に表すように、窒素雰囲気下、２５０ｍｌの分岐フラスコで、化学式３４の［Ｉｒ（１，４−ジ−イソキノリンフェノール）２Ｃｌ］２０．１ｍｍｏｌ、化学式５１の４−ヒドロキシ−ペント−３−エン−２−オン０．２５ｍｍｏｌを２−エトキシエタノール４０ｍＬに溶解させた後、常温で２〜１０時間反応させた。反応終了後、反応液をセライトろ過し、ヘキサンに沈殿させて赤色粉末を得た。
【０１１５】
反応器で赤色粉末０．５ｍｍｏｌをクロロホルム２０ｍｌに溶解させ、炭酸ナトリウム２．０ｍｍｏｌを１５ｍｌの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時間攪拌させた。
【０１１６】
反応終了後に反応液をセライトろ過し、ヘキサンに沈殿させて前記化学式２１の化合物を７０％固体として得た。得られた赤色の固体は、シリカゲルカラム（塩化メチレン：アセトン＝１０：１）を利用して精製した。前記最終の目的物の構造は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを使って分析して確認した：
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ｐｐｍ）：９．０５（ｄ，１Ｈ），８．５−８．３９（ｍ，３Ｈ），７．８２（ｄ，１Ｈ），７．７２−７．６３（ｍ，４Ｈ），７．４７−７．３７（ｍ，４Ｈ），７．１６（ｔ，１Ｈ），６．８０（ｓ，１Ｈ），５．２３（ｓ，１Ｈ），１．７９（ｓ，３Ｈ）
＜実施例２＞
化学式２２で表される化合物の合成
【０１１７】
【化３２】
0005153161.tif 000033
【０１１８】
前記反応式４に表すように、１，４−ジ−イソキノリンフェノールイリジウムダイマーの代わりに前記化学式４４の１，４−ジ−キノリンフェノールイリジウムダイマーを使用したことを除いては、前記実施例１と同様の方法を使用して前記化学式２２の化合物を合成した。
【０１１９】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ｐｐｍ）：８．５７（ｄ，１Ｈ），８．２３（ｄｄ，２Ｈ），８．０３（ｄ，１Ｈ），７．９９（ｄ，１Ｈ），７．８８−７．８３（ｍ，４Ｈ），７．６３（ｄｄ，２Ｈ），７．６３（ｄｄ，２Ｈ），７．５０−７．４１（ｍ，２Ｈ），７．１５（ｄ，２Ｈ），４．６８（ｓ，１Ｈ），７．６２（ｓ，３Ｈ）
＜実施例３＞
化学式２３で表される化合物の合成
【０１２０】
【化３３】
0005153161.tif 000034
【０１２１】
前記反応式５に表すように、前記実施例１で化学式５１の４−ヒドロキシ−ペント−３−エン−２−オンの代わりに、前記化学式５２のピリジン−２−カルボン酸を使用したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で前記化学式２３の化合物を合成した。
【０１２２】
＜実施例４＞
化学式２４で表される化合物の合成
【０１２３】
【化３４】
0005153161.tif 000035
【０１２４】
前記反応式６に表すように、前記実施例１で化学式５１の４−ヒドロキシ−ペント−３−エン−２−オンの代わりに、前記化学式５３の４−ブチル−ピリジン−２−カルボン酸を使用したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で前記化学式２４の化合物を合成した。
【０１２５】
＜比較例１＞
下記化学式６１の化合物を使用した。
【０１２６】
【化３５】
0005153161.tif 000036
【０１２７】
前記実施例１〜４によって得た化学式２１〜２４、および比較例１の化学式６１の化合物の発光特性は、前記化合物を塩化メチレンに溶解して１０−４Ｍの溶液にした後、溶液状態での発光特性を調査し、ニートフィルム上に前記化合物をスピンコーティングして発光特性を調査した。
【０１２８】
前記実施例１〜実施例４から得た化学式２１〜化学式２４の化合物および前記化学式６１の化合物の発光特性およびＣＩＥ（色座標）特性をまとめて下記表１に表した。
【０１２９】
【表１−１】
0005153161.tif 000037
【０１３０】
【表１−２】
0005153161.tif 000038
【０１３１】
前記表１から、新たな構造のシクロメタル化配位子を導入して、優れた燐光特性を有するドーパントが形成され、特に、置換基の導入によって強い電場効果により赤色領域で発光する燐光材料として適しているということが分かる。
【０１３２】
特に、前記実施例１、実施例２および実施例４で得られた有機金属錯体の熱質量測定の分析を行った結果、これらの分解温度がそれぞれ３０５℃、３１０℃および３３９℃に該当し、熱的安定性が非常に優れているということが分かる。このような熱安定性は、素子の製造時において耐塑性に優れているということを表す。
【０１３３】
＜実施例５＞
有機ＥＬ素子の製作
ＩＴＯ（ｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）がコーティングされた透明な電極基板をきれいに洗浄した後、ＩＴＯを感光性樹脂およびエッチング剤を利用してパターニングしてＩＴＯ電極パターンを形成し、これを再びきれいに洗浄した。このように洗浄された結果物上にＰＥＤＯＴ｛ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）｝［ＡＩ  ４０８３］を約５０ｎｍの厚さにコーティングした後、１２０℃で約５分間ベイキングして正孔注入層を形成した。
【０１３４】
クロロホルムにＰＶＫ（ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール））、ＣＢＰ（４，４−ｄｉ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）（ＰＶＫ：ＣＢＰ＝４：５）および前記化学式２１のドーパント５質量％を混合した溶液を前記正孔注入層の上部にスピンコーティングして、厚さ８５ｎｍの発光層を形成した。
【０１３５】
次いで、前記高分子発光層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（Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｅ）−４−（ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）を真空蒸着して３０ｎｍの厚さに形成し、Ａｌｑを真空蒸着して１５ｎｍの厚さの電子輸送層を形成した後、この上部にＬｉＦを、１×１０−１１ｍ／ｓｅｃの速度で真空蒸着して０．８ｎｍの厚さの電子注入層を形成した。
【０１３６】
次いで、Ａｌを１×１０−９ｍ／ｓｅｃの速度で蒸着して、１５０ｎｍの厚さのアノードを蒸着および封止することによって有機ＥＬ素子を完成した。
【０１３７】
このとき、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にＢａＯ粉末を取り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。
【０１３８】
前記素子の構造は、ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（６０ｎｍ）／ＰＶＫ−ＣＢＰ（４：５）−ドーパント５質量％（８５ｎｍ）／Ｂａｌｑ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ（１５ｎｍ）／ＬｉＦ（０．８ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）である。前記ＥＬ素子は、多層型素子であって、概略的な構造は、図２に示す通りであり、発光面積は、６ｍｍ２であった。
【０１３９】
前記ＥＬ素子は、多層型素子であって、概略的な構造は、図２に示す通りであり、発光面積は、６ｍｍ２であった。
【０１４０】
＜実施例６＞
化学式２１の化合物（実施例１で合成）の代わりに化学式２２の化合物（実施例２で合成）を使用したことを除いては、実施例５と同様の方法でＥＬ素子を製作した。
【０１４１】
＜実施例７＞
化学式２１の化合物（実施例１で合成）の代わりに化学式２３の化合物（実施例３で合成）を使用したことを除いては、実施例５と同様の方法でＥＬ素子を製作した。
【０１４２】
＜実施例８＞
化学式２１の化合物（実施例１で合成）の代わりに化学式２２の化合物（実施例２で合成）を使用したことを除いては、実施例５と同様の方法でＥＬ素子を製作した。
【０１４３】
＜比較例２＞
化学式２１の化合物（実施例１で合成）の代わりに化学式６１の化合物（比較例１）を使用したことを除いては、実施例５と同様の方法でＥＬ素子を製作した。
【０１４４】
実施例５および実施例６、そして比較例２で得られた有機ＥＬ素子の電流効率、輝度特性を下記表２に表した。
【０１４５】
【表２】
0005153161.tif 000039
【０１４６】
前記表２から、本発明に係る化合物を採用する電界発光素子は、赤色発光領域で高い輝度を表し、低電圧でも駆動可能であり、低電圧でも高い電流効率を表したということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、有機ＥＬ素子に関連した技術分野で好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図１Ｅ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図１Ｆ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明によって製造された有機ＥＬ素子の一実施形態を示す図面である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０  第１電極
１１  正孔注入層
１２  発光層
１３  正孔阻止層
１４  第２電極
１５  電子輸送層
１６  正孔輸送層
２０  基板
【図１Ａ】
0005153161.tif 000065
【図１Ｂ】
0005153161.tif 000066
【図１Ｃ】
0005153161.tif 000067
【図１Ｄ】
0005153161.tif 000068
【図１Ｅ】
0005153161.tif 000069
【図１Ｆ】
0005153161.tif 000070
【図２】
0005153161.tif 000071