(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）に示されることを特徴とする、有機金属錯体。
ＭＬmＬ’n        （１）
（式（１）において、Ｍは、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｔ又はＰｄである。ｍは、１乃至３の整数であり、ｎは、０乃至２の整数である。ただし、ｍ＋ｎは３である。ＭＬmは、下記一般式（２）で示される部分構造を表し、ＭＬ’nは、下記一般式（３）乃至（５）で示される部分構造を表す。
【化１】
0005258271.tif 000016
（式（２）乃至（５）において、Ｒ1乃至Ｒ25は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、アラルキル基、置換アミノ基、アリール基又は複素環基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。また、隣り合う置換基同士が結合し環を形成してもよい。））
【請求項２】
前記ＭがＩｒ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。
【請求項３】
陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、から構成され、
該有機化合物からなる層に請求項１又は２に記載の有機金属錯体が含まれることを特徴とする、有機発光素子。
【請求項４】
前記有機金属錯体が発光層に含まれることを特徴とする、請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の有機発光素子と、該有機発光素子に電気信号を供給する手段と、を具備することを特徴とする、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属錯体及びこれを用いた発光素子並びに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、陽極と陰極との間に蛍光性有機化合物を含む薄膜が挟持されている素子である。また各電極から電子及びホール（正孔）を注入することにより、蛍光性化合物の励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に、有機発光素子は光を放出する。
【０００３】
有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、発光デバイスの薄型・軽量化が可能であることが挙げられる。このことから、有機発光素子は広汎な用途への可能性を示唆している。
【０００４】
しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による経時変化、酸素を含む雰囲気気体、湿気等による劣化等に対する耐久性の面で未だ多くの問題がある。
【０００５】
さらにはフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合は、色純度がよく、高効率の赤色の発光が必要となるが、これらの問題に関してもまだ十分に解決したとはいえない。その一方で、特に色純度、発光効率及び耐久性が高い有機発光素子並びにこれを実現するための材料が求められている。
【０００６】
ところで、三重項励起状態からの発光を利用できる発光材料としてイリジウム（Ｉｒ）錯体が提案されている。ここで発光材料として使用されるＩｒ錯体として、非特許文献１乃至３、並びに特許文献１及び２等にて開示されているものが挙げられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２４７８５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４１２４号公報
【非特許文献１】Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．１２５，１〜４８（１９９７）
【非特許文献２】Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｅｎｅｒｇｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ（Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ他，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ７４，Ｎｏ３  ｐ４２２（１９９９））
【非特許文献３】Ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｇｒｅｅｎ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｂａｓｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ他，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ  ７５，Ｎｏ１  ｐ４（１９９９））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、新規なＩｒ錯体を提供することにある。また本発明の他の目的は、高効率で高輝度な赤色発光を有し、かつ耐久性のある有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機金属錯体は、下記一般式（１）に示されることを特徴とする。
ＭＬmＬ’n        （１）
（式（１）において、Ｍは、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｔ又はＰｄである。ｍは、１乃至３の整数であり、ｎは、０乃至２の整数である。ただし、ｍ＋ｎは３である。ＭＬmは、下記一般式（２）で示される部分構造を表し、ＭＬ’nは、下記一般式（３）乃至（５）で示される部分構造を表す。
【００１０】
【化１】
0005258271.tif 000002
（式（２）乃至（５）において、Ｒ1乃至Ｒ25は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、アラルキル基、置換アミノ基、アリール基又は複素環基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。また、隣り合う置換基同士が結合し環を形成してもよい。））
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高効率で高輝度な赤色発光を有し、かつ耐久性のある有機発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本発明の有機金属錯体に関して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の有機金属錯体は、下記一般式（１）に示されることを特徴とする。
ＭＬmＬ’n        （１）
【００１４】
式（１）において、Ｍは、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｔ又はＰｄである。
【００１５】
式（１）において、ｍは、１乃至３の整数である。
【００１６】
式（１）において、ｎは、０乃至２の整数である。ただし、ｍ＋ｎは３である。
【００１７】
式（１）において、Ｌは、二座配位子を表す。その具体的な構造については後述する。
【００１８】
式（１）において、Ｌ’は、二座配位子を表す。ただし、Ｌ’はＬと同一ではない。その具体的な構造については後述する。
【００１９】
以下に、Ｌで表される二座配位子について説明する。ここで、ＭＬmで表される部分構造は、具体的には、下記一般式（２）で示されるものである。
【００２０】
【化２】
0005258271.tif 000003
【００２１】
式（２）において、Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、アラルキル基、置換アミノ基、アリール基又は複素環基を表す。
【００２２】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００２３】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアルキル基として、メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリーブチル基、オクチル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２４】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、２−エチル−オクチルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２５】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアリールオキシ基として、フェノキシ基、４−ターシャルブチルフェノキシ基、チエニルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２６】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアラルキル基として、ベンジル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２７】
Ｒ1乃至Ｒ10で表される置換アミノ基として、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジナフチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフルオレニルアミノ基，Ｎ−フェニル−Ｎ−トリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジアニソリルアミノ基、Ｎ−メシチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメシチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−ターシャリーブチルフェニル）アミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−トリフルオロメチルフェニル）アミノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２８】
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられる。
【００２９】
Ｒ1乃至Ｒ10で表される複素環基としては、ピリジル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３０】
上記アルキル基、アルコキシ基及びアリールオキシ基がさらに有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基等の置換アミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられる。
【００３１】
Ｒ1乃至Ｒ10で表される置換基は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。また、Ｒ1乃至Ｒ10で表される置換基のうち隣り合う置換基同士が結合し、ベンゼン環、シクロヘキシル環、ピリジン環等の環を形成してもよい。
【００３２】
以下に、Ｌ’で表される二座配位子について説明する。ここで、ＭＬ’nで表される部分構造は、具体的には、下記一般式（３）乃至（５）のいずれかで示されるものである。
【００３３】
【化３】
0005258271.tif 000004
【００３４】
式（３）乃至（５）において、Ｒ11乃至Ｒ25は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、アラルキル基、置換アミノ基、アリール基又は複素環基を表す。
【００３５】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００３６】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリーブチル基、オクチル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３７】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるアルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、２−エチル−オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３８】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるアリールオキシ基として、フェノキシ基、４−ターシャルブチルフェノキシ基、チエニルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３９】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるアラルキル基として、ベンジル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４０】
Ｒ11乃至Ｒ25で表される置換アミノ基として、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジナフチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフルオレニルアミノ基，Ｎ−フェニル−Ｎ−トリルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジアニソリルアミノ基、Ｎ−メシチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメシチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−ターシャリーブチルフェニル）アミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−トリフルオロメチルフェニル）アミノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４１】
Ｒ11乃至Ｒ25で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられる。
【００４２】
Ｒ11乃至Ｒ25で表される複素環基として、ピリジル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４３】
上記アルキル基、アルコキシ基及びアリールオキシ基がさらに有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、ベンジル基等のアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、ピリジル基、ピロリル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基等のアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられる。
【００４４】
Ｒ11乃至Ｒ25のいずれかで表される置換基は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
【００４５】
また、Ｒ11乃至Ｒ25のいずれかで表される置換基のうち、隣り合う置換基同士が結合して、ベンゼン環、シクロヘキシル環、ピリジン環等の環を形成してもよい。
【００４６】
本発明の有機金属錯体は、上記式（２）に示される配位子を合成する工程、金属原子と配位子とを反応させて錯体を合成する工程を経て合成することができる。
【００４７】
ここで上記式（２）に示される配位子は、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８８，５３，１７０８−１７１３を参考にして合成することができる。具体的には、２位がハロゲン原子であるベンズアルデヒド誘導体とナフチルアミン誘導体とを出発原料とし、以下に示す合成ルート１で表される方法により合成することができる。
【００４８】
【化４】
0005258271.tif 000005
【００４９】
上記の合成ルート１において、出発原料であるベンズアルデヒド誘導体は、そのベンゼン環に、アルキル基、ハロゲン原子、フェニル基等の置換基をさらに有していてもよい。また出発原料であるナフチルアミン誘導体は、そのナフタレン環に、アルキル基、ハロゲン原子、フェニル基等の置換基をさらに有していてもよい。
【００５０】
この合成ルート１を用いることによって合成される配位子の例について、出発原料であるベンズアルデヒド誘導体及びナフチルアミン誘導体と共に以下の表に示す。
【００５１】
【表１】
0005258271.tif 000006
【００５２】
このようにして得られる配位子を、金属原子と反応させることにより、本発明の有機金属錯体が得られる。具体的には、以下に示す合成ルート２又は合成ルート３で示される方法を用いることにより、本発明の有機金属錯体を合成することができる。
【００５３】
【化５】
0005258271.tif 000007
【００５４】
合成ルート２を用いる場合、２段階目の反応において、アセチルアセトンの代わりに、ピコリン酸やターシャルブチルアセチルアセトンを使用して、二種類の配位子からなる有機金属錯体を合成することができる。また、３段階目の反応において、式（２）に示されるベンゾ［ｃ］フェナントリジン骨格を有する配位子の代わりに、フェニルピリジン等の配位子を使用して二種類の配位子からなる有機金属錯体を合成することも可能である。
【００５５】
本発明の有機金属錯体は、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンを基本骨格とする配位子を有する錯体であることを特徴とする。ここで、ベンゾ［ｃ］フェナントリジン誘導体は、発光性を示す化合物である。また、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンは、下記式に示されるフェニルイソキノリンと比較して、化合物の構造上発光に関係する部位が自由回転する要因となる単結合のようなものが存在しない。
【００５６】
【化６】
0005258271.tif 000008
【００５７】
このため、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンを基本骨格とする配位子を有すると、特にＩｒを中心金属とする錯体において、発光時の失活を低減することができる。
【００５８】
ところで発光性分子の発光効率の低下の原因として、一般的に、基底状態に遷移する衝突失活、隣接する振動準位に遷移する振動緩和、隣接する回転準位に遷移する回転緩和等の無放射過程が考えられる。ここで発光に関係する部位が自由回転する要因となるものがないベンゾ［ｃ］フェナントリジン誘導体は、上述した発光効率の低下の原因のうち、回転失活（回転緩和）による発光効率の低下の問題を解消できる。従って、ベンゾ［ｃ］フェナントリジン誘導体を有する本発明の有機金属錯体は、有機発光素子の構成材料として使用すると、素子の発光効率を向上させることができる。
【００５９】
一方、発光材料をディスプレーの構成材料として使用する際は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の発光が必要となる。ここで、下記に示されるベンゾキノリンは、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンと同様に発光に関係する部位が自由回転する要因となるものがない。しかしベンゾキノリン自体は黄色の発光を有する。このため、赤色の発光を得るという観点から考慮すると、ベンゾキノリン誘導体は好適な配位子とはいえない。
【００６０】
【化７】
0005258271.tif 000009
【００６１】
これに対してベンゾ［ｃ］フェナントリジンは、赤色の発光材料として使用できる５８０ｎｍ乃至６３０ｎｍの発光色を有するため、赤色の発光を得るという観点から考慮するとベンゾ［ｃ］フェナントリジン誘導体は非常に有用な配位子である。
【００６２】
他方で、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンを基本骨格とする配位子を有する有機金属錯体は、特に中心金属がＩｒの場合において、重原子効果による高い発光効率を有した赤発光を得ることができる。
【００６３】
ところで、本発明の有機金属錯体は、ベンゾ［ｃ］フェナントリジンを基本骨格とする配位子は一つ以上有していなければならないが、好ましくは、複数の当該配位子が中心金属に配位される。
【００６４】
また、本発明の有機金属錯体を構成するベンゾ［ｃ］フェナントリジンを基本骨格とする配位子に、立体障害を与えるための置換基を導入することは可能である。立体障害を与えるための置換基を導入することにより、錯体を合成する時において配位子の溶解性が向上する。また、立体障害を与えるための置換基を導入することにより濃度消光が抑制されるので、素子の構成材料として使用する際に高濃度のドーピングが可能となると共に発光効率の向上が期待できる。
【００６５】
ここで立体障害を与えるための置換基とは、例えば、メチル基、ターシャリーブチル基、フェニル基等のような発光性配位子同士を近接させないようにする置換基、ハロゲン原子のような分子同士の反発を起こさせる置換基が挙げられる。これらの置換基を導入することで、マトリックスに対して５重量％以上といった高濃度のドーピングであっても発光効率が低下することなく発光することができる。
【００６６】
また、本発明の有機金属錯体は、金属原子に対して同一の種類の配位子が配位している分子構造でもよいが、分子量や波長を制御する観点から構造が異なる二種類の配位子が配位している分子構造でもよい。
【００６７】
ここで、錯体が金属原子に対して同一の種類の配位子が配位している構造である場合は、金属原子に対して対称性が高いため、熱安定性が高く蒸着等を行うときに容易に分解しないこと、電気的に安定であること、という特徴を有する。一方、錯体が金属原子に対して構造が異なる二種類の配位子が配位している構造である場合は、分子量の調節が可能であること、この分子量の調節により蒸着温度の調節が可能であること、発光波長の制御が可能であること、という特徴を有する。
【００６８】
例えば、中心金属がＩｒである場合、配位子としてベンゾ［ｃ］フェナントリジンが３つ配位している有機金属錯体の分子量は８７７．０２である。これに対して、２つのベンゾ［ｃ］フェナントリジンと１つのフェニルピリジンとがそれぞれ配位している有機金属錯体の分子量は８０２．９４である。一方、１つのベンゾ［ｃ］フェナントリジンと２つのフェニルピリジンがそれぞれ配位している有機金属錯体の分子量は７２８．８６となる。このように配位子をベンゾ［ｃ］フェナントリジンからフェニルピリジンに置換すると分子量が低下するため、蒸着温度を低下させることが可能となる。
【００６９】
また、錯体が金属原子に対して構造が異なる二種類の配位子が配位している構造である場合は、発光に関与する配位子を適宜調節することが可能である。このため、濃度消光の抑制が期待することができると共に、濃度にして１０重量％以上１００重量％までの高濃度の範囲で錯体をドーピングしたとしても、発光効率の低下を抑制しながらその錯体を発光させることができる。
【００７０】
また、本発明の有機金属錯体は、立体的にｆａｃ体、ｍｅｒ体という構造異性体が存在する。本発明の有機金属錯体においては、どちらの構造でも構わないが、好ましくは、一般的に量子収率が高いとされているｆａｃ体である。しかし、錯体が金属原子に対して構造が異なる二種類の配位子が配位している構造である場合は、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）2ａｃａｃのようにｍｅｒ体であっても量子収率が高い場合もある。このため、必ずしもｆａｃ体の方が好ましいとは限らない。また、錯体を合成する時にいずれかの構造異性体を択一的に合成することは難しく、コストの面からも双方の異性体を混合して使用する場合もある。
【００７１】
本発明の有機金属錯体の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００７２】
【化８】
0005258271.tif 000010
【００７３】
【化９】
0005258271.tif 000011
【００７４】
次に、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
【００７５】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、から構成される。
【００７６】
以下に、本発明の有機発光素子の実施形態について説明する。
【００７７】
本発明の有機発光素子における第一の実施形態は、基板上に、陽極、発光層及び陰極が順次設けられている有機発光素子である。この第一の実施形態は、発光層がホール輸送能、電子輸送能及び発光性の性能を全て具備する有機化合物で構成されている場合に有用である。また、発光層がホール輸送能、電子輸送能及び発光性の性能のいずれかの特性を具備する化合物を混合して構成されている場合にも有用である。
【００７８】
本発明の有機発光素子における第二の実施形態は、基板上に、陽極、ホール輸送層、電子輸送層及び陰極が順次設けられている有機発光素子である。この第二の実施形態は、ホール輸送性及び電子輸送性のいずれかを具備する発光物質である有機化合物と、電子輸送性のみ又はホール輸送性のみを具備する有機化合物とを組み合わせて使用する場合に有用である。また、この第二の実施形態においては、ホール輸送層又は電子輸送層が発光層を兼ねる。
【００７９】
本発明の有機発光素子における第三の実施形態は、基板上に、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極が順次設けられている有機発光素子である。この第三の実施形態は、キャリア輸送の機能と発光の機能とを分離した有機発光素子であり、ホール輸送性、電子輸送性又は発光性の各特性を有する有機化合物を適宜組み合わせて使用することができる。このため、第三の実施形態においては、材料選択の自由度が極めて増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物を使用することができるので、発光色相の多様化が可能になる。さらに、中央の発光層に各キャリアあるいは励起子を有効に閉じこめて、有機発光素子の発光効率の向上を図ることも可能となる。
【００８０】
本発明の有機発光素子における第四の実施形態は、基板上に、陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極が順次設けられている。この第四の実施形態では、陽極とホール輸送層との間にホール注入層を設けることにより、密着性又はホールの注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。
【００８１】
本発明の有機発光素子における第五の実施形態は、基板上に、陽極、ホール輸送層、発光層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層及び陰極が順次設けられている。この第五の実施形態では、発光層と電子輸送層との間にホールあるいは励起子（エキシトン）が陰極側に抜けることを阻害する層であるホール／エキシトンブロッキング層が設けられている。イオン化ポテンシャルの非常に高い化合物をホール／エキシトンブロッキング層の構成材料として使用することにより、発光効率の向上に効果的である。
【００８２】
ただし、上記の第一乃至第五の実施形態はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層又は干渉層を設ける、ホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる二層から構成される等の多様な層構成をとることができる。
【００８３】
本発明の有機発光素子において、本発明の有機金属錯体は、上記第一乃至第五の実施形態のいずれにおいても使用することができる。ここで、本発明の有機発光素子は、有機化合物からなる層（有機化合物層）に本発明の有機金属錯体が含まれる。ここで有機化合物層とは、例えば、上記の第一乃至第五の実施形態にて示されるホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホール／エキシトンブロッキング層及び電子輸送層のいずれかである。好ましくは、発光層である。
【００８４】
本発明の有機発光素子において、発光層は、本発明の有機金属錯体のみで構成されていてもよいが、好ましくは、ホストとゲストとから構成される。
【００８５】
ここで、有機発光素子の発光層がキャリア輸送性のホストとゲストとからなる場合、発光にいたる主な過程は、以下のいくつかの過程からなり、それぞれの過程におけるエネルギー移動や発光は、さまざまな失活過程と競争で起こる。
【００８６】
（１）発光層内での電子・ホールの輸送
（２）ホストの励起子生成、ゲストの励起子生成１
（３）ホスト分子間の励起エネルギー伝達
（４）ホストからゲストへの励起エネルギー移動、ゲストの励起子生成２
（５）ゲスト分子からの発光
【００８７】
一般的に有機発光素子の発光効率を高めるためには、発光中心材料そのものの発光量子収率が大きいことが望まれる。
【００８８】
ここで、本発明の有機金属錯体は、希薄溶液中における発光の量子収率が高いので、本発明の有機金属錯体を有機発光素子の構成材料として使用すると、高い発光効率が期待できる。
【００８９】
本発明に係る有機発光素子において、本発明の有機金属錯体をゲスト（ドーパント）として使用する場合、対応するホストとして、例えば、イリジウム化合物、下記表２に示される化合物、その誘導体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００９０】
【表２】
0005258271.tif 000012
【００９１】
また、本発明の有機金属錯体をゲスト（ドーパント）として使用する場合、ゲストの濃度はホストに対して、好ましくは、０．０１重量％乃至２０重量％であり、より好ましくは、０．５重量％乃至１０重量％である。また、ゲストの濃度を制御することにより素子の発光波長を５ｎｍ乃至２０ｎｍ程度長波長化することが可能である。
【００９２】
また、本発明の有機金属錯体をホストとして使用する場合、対応するゲストの濃度はホストに対して、好ましくは、２重量％乃至２０重量％である。
【００９３】
本発明の有機発光素子は、特に発光層の構成材料として、本発明の有機金属錯体を使用するものであるが、必要に応じてこれまで知られている低分子系及びポリマー系のホール注入輸送性材料、発光化合物あるいは電子注入輸送性材料等を一緒に使用することもできる。
【００９４】
ホール注入輸送性材料としては、陽極からのホールの注入が容易で、注入されたホールを発光層へと輸送することができるように、ホール移動度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない
【００９５】
発光化合物として、本発明の有機金属錯体の他に、Ｉｒ（ｐｐｙ）3、Ｐｔ（ＯＥＰ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）3、Ａｌｑ3、ルブレン、クマリン等が挙げられる。
【００９６】
電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入が容易で、注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、ホール注入輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００９７】
陽極を構成する材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。。
【００９８】
陰極を構成する材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし二種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
【００９９】
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。
【０１００】
また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、それに接続して素子を作製することも可能である。また、基板上にマトリックスを構成して素子を作製し、照明に用いることも可能である。
【０１０１】
本発明の有機発光素子は、省エネルギーや高輝度が必要な製品への応用が可能である。応用例としては画像表示装置、プリンターの光源、照明装置、液晶表示装置のバックライト等が考えられる。
【０１０２】
画像表示装置としては、例えば、省エネルギーや高視認性・軽量なフラットパネルディスプレイが挙げられる。
【０１０３】
また、プリンターの光源としては、例えば、現在広く用いられているレーザビームプリンタのレーザー光源部を、本発明の有機発光素子に置き換えることができる。置き換える方法として、例えば、独立にアドレスできる有機発光素子をアレイ上に配置する方法が挙げられる。レーザー光源部を本発明の有機発光素子に置き換えても、感光ドラムに所望の露光を行うことで、画像形成することについては従来と変わりがない。ここで本発明の有機発光素子を用いることで、装置体積を大幅に減少することができる。
【０１０４】
照明装置やバックライトに関しては、本発明の有機発光素子を使用することで省エネルギー効果が期待できる。
【０１０５】
次に、本発明の有機発光素子を使用した表示装置について説明する。この表示装置は、本発明の有機発光素子と、本発明の有機発光素子に電気信号を供給する手段と、を具備することを特徴とするものである。以下、図面を参照して、アクティブマトリクス方式を例にとって、本発明の表示装置を詳細に説明する。
【０１０６】
図１は、表示装置の一形態である、本発明の有機発光素子と駆動手段とを備えた表示装置の構成例を模式的に示す図である。図１の表示装置１は、走査信号ドライバー１１、情報信号ドライバー１２、電流供給源１３が配置され、それぞれゲート選択線Ｇ、情報信号線Ｉ、電流供給線Ｃに接続される。ゲート選択線Ｇと情報信号線Ｉの交点には、画素回路１４が配置される。走査信号ドライバー１１は、ゲート選択線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・Ｇｎを順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー１２から画像信号が情報信号線Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３・・・Ｉｎのいずれかを介して画素回路１４に印加される。
【０１０７】
次に、画素の動作について説明する。図２は、図１の表示装置に配置されている１つの画素を構成する回路を示す回路図である。図２の画素回路２においては、ゲート選択線Ｇｉに選択信号が印加されると、第一の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１）２１がＯＮになり、コンデンサー（Ｃadd）２２に画像信号Ｉｉが供給され、第二の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２）２３のゲート電圧を決定する。有機発光素子２４には第二の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２）（２３）のゲート電圧に応じて電流供給線Ｃｉより電流が供給される。ここで、第二の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２）２３のゲート電位は、第一の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１）２１が次に走査選択されるまでコンデンサー（Ｃadd）２２に保持される。このため、有機発光素子２４には、次の走査が行われるまで電流が流れ続ける。これにより１フレーム期間中常に有機発光素子２４を発光させることが可能となる。
【０１０８】
図３は、図１の表示装置で用いられるＴＦＴ基板の断面構造の一例を示した模式図である。ＴＦＴ基板の製造工程の一例を示しながら、構造の詳細を以下に説明する。図３の表示装置３を製造する際には、まずガラス等の基板３１上に、上部に作られる部材（ＴＦＴ又は有機層）を保護するための防湿膜３２がコートされる。防湿膜３２を構成する材料として、酸化ケイ素又は酸化ケイ素と窒化ケイ素との複合体等が用いられる。次に、スパッタリングによりＣｒ等の金属を製膜することで、所定の回路形状にパターニングしてゲート電極３３を形成する。続いて、酸化シリコン等をプラズマＣＶＤ法又は触媒化学気相成長法（ｃａｔ−ＣＶＤ法）等により製膜し、パターニングしてゲート絶縁膜３４を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法等により（場合によっては２９０℃以上の温度でアニールして）シリコン膜を製膜し、回路形状に従ってパターニングすることで半導体層３５を形成する。
【０１０９】
さらに、この半導体膜３５にドレイン電極３６とソース電極３７とを設けることでＴＦＴ素子３８を作製し、図２に示すような回路を形成する。次に、このＴＦＴ素子３８の上部に絶縁膜３９を形成する。次に、コンタクトホール（スルーホール）３１０を、金属からなる有機発光素子用の陽極３１１とソース電極３７とが接続するように形成する。
【０１１０】
この陽極３１１の上に、多層あるいは単層の有機層３１２と、陰極３１３とを順次積層することにより、表示装置３を得ることができる。このとき、有機発光素子の劣化を防ぐために第一の保護層３１４や第二の保護層３１５を設けてもよい。本発明の有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【０１１１】
尚、上記の表示装置は、スイッチング素子に特に限定はなく、単結晶シリコン基板やＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型等でも容易に応用することができる。
【実施例】
【０１１２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
＜実施例１＞［例示化合物Ａ−０１の合成］
【０１１４】
【化１０】
0005258271.tif 000013
【０１１５】
（１）３００ｍｌのナスフラスコに以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｃ１：２５ｇ（１３５ｍｍｏｌ）
化合物Ｃ２：２１．３ｇ（０．１４９ｍｍｏｌ）
エタノール：８０ｍｌ
【０１１６】
次に、反応溶液を攪拌しながら加熱し、還流が始まったところでその加熱を停止した。次に、反応溶液を冷却した後、析出した結晶を室温で濾取し、乾燥することにより、化合物Ｃ３を黄色結晶として３５．７ｇ（収率８５％）得た。
【０１１７】
（２）２Ｌフラスコに液体アンモニア１２００ｍｌを入れ、液温を−４０℃に保ったまま金属カリウム１．９ｇと無水塩化鉄０．３１ｇとを投入した。反応溶液の色が茶褐色に変化したのを確認した後、さらに金属カリウム３６．０ｇ（合計３７．９ｇ、９７０ｍｍｏｌ）を投入した。次に、反応溶液の液温を−３５℃に保ちながら１時間攪拌した後、脱水ジエチルエーテル４２０ｍｌに化合物Ｃ３（３５．７ｇ）を溶解させたジエチルエーテル溶液を滴下した。次に、反応溶液の液温を−３５℃に保ちながら１時間攪拌した。次に、反応溶液の液温を室温まで上昇させて反応溶液中に存在するアンモニアを揮発させて除去した。次に、反応溶液中に飽和食塩水を加えた後、ＴＨＦを用いて有機層を慎重に抽出した。さらにこの有機層を飽和食塩水で洗浄して、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濃縮することにより茶褐色結晶の粗生成物を２３．４ｇ得た。得られた粗生成物についてシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン／酢酸エチル＝９／１）で精製することにより、化合物Ｃ４を淡黄色結晶として１４．２ｇ（収率６４％）得た。
【０１１８】
（３）５０ｍｌのフラスコに以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｃ４：１．９５ｇ（８．５１ｍｍｏｌ）
ＩｒＣｌ3・３Ｈ2０：０．１ｇ（０．２８４ｍｍｏｌ）
エチレングリコール：２０ｍｌ
【０１１９】
次に、フラスコに還流管をつけてマイクロウエーブにて反応溶液を急加熱した後、マイクロウエーブの出力を調節しながら７分間還流を行った。反応終了後、赤色縣濁液である反応溶液を１２０℃付近まで冷却した後、この温度のまま析出した結晶を濾別した。この結晶をメタノール、酢酸エチル、イソプロピルエーテルで順次洗浄した。次に、洗浄した固体を、クロロホルムに縣濁させて加熱還流を行うことにより、洗浄した。次に、洗浄した固体を濾過した後、真空乾燥を行うことにより、例示化合物Ａ１を赤色結晶として０．１４８ｇ（０．１６６ｍｍｏｌ、収率５８％）得た。
【０１２０】
得られた化合物について、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＡＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）により分子量を測定したところ、Ｍ+が８７６．２であることを確認し、例示化合物Ａ−０１と同定した。
【０１２１】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
【０１２２】
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，６００ＭＨｚ）  σ（ｐｐｍ）：１０．０２（ｓ，３Ｈ），８．７２（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝８．５Ｈｚ），８．８３（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝８．８Ｈｚ），７．９９（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝８．８Ｈｚ），７．５６（ｔ，３Ｈ，Ｊ＝７．７Ｈｚ），７．２８（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝７．７Ｈｚ），７．０６（ｔ，３Ｈ，Ｊ＝７．５Ｈｚ），６．６７（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝７．７Ｈｚ），６．７４（ｔ，３Ｈ，Ｊ＝７．５Ｈｚ），５．９９（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝７．５Ｈｚ）．
【０１２３】
さらに、例示化合物Ａ１の１×１０-5ｍｏｌ／ｌトルエン溶液を調製し、このトルエン溶液の発光スペクトル（ＰＬスペクトル）を測定した（励起波長５１０ｎｍ）。発光スペクトルの測定は、日立製Ｆ−４５００を用いてフォトルミネッセンスの測定を行う方法を採用した。測定の結果、図４に示すＰＬスペクトルが得られた。このＰＬスペクトルの最大ピーク波長は６０７ｎｍであった。
【０１２４】
＜実施例２＞［例示化合物Ｂ−０４の合成］
【０１２５】
【化１１】
0005258271.tif 000014
【０１２６】
（１）２００ｍｌの３つ口フラスコに以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
塩化イリジウム（ＩＩＩ）・三水和物：０．７１ｇ（２ｍｍｏｌ）
化合物Ｃ−４：１．８３ｇ（８ｍｏｌ）
エトキシエタノ−ル：９０ｍｌ
水：３０ｍｌ
【０１２７】
次に、反応溶液を窒素気流下室温で３０分間攪拌した後、反応溶液を還流させながら１０時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却した後、析出した沈殿物を濾取した。次に、この沈殿物を水洗した後、エタノ−ルで洗浄した。次に、洗浄した沈殿物を室温で減圧乾燥することにより、化合物Ｃ−５を黄赤色粉末として０．９７ｇ（収率７１％）得た。
【０１２８】
（２）２００ｍｌの３つ口フラスコに以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
エトキシエタノ−ル：１００ｍｌ
化合物Ｃ−５：０．９（０．６５ｍｍｏｌ）
アセチルアセトン：０．２ｇ（２ｍｍｏｌ）
炭酸ナトリウム：０．８５ｇ（８ｍｍｏｌ）
【０１２９】
次に、反応溶液を窒素気流下室温で１時間攪拌した後、反応溶液を還流させながら７時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を氷冷し、析出した沈殿物を濾取した。次に、この沈殿物を水洗した後、エタノールで洗浄した。次に、洗浄した沈殿物をクロロホルムに溶解した後，不溶物をろ過した。このろ過により得られたろ液を減圧濃縮した後、クロロホルム−メタノール混合溶媒で再結晶することにより、例示化合物Ｂ−０４を赤色粉末として０．３９ｇ（収率８０％）得た。
【０１３０】
得られた例示化合物Ｂ−０４をトルエンに溶解させて、１×１０-5ｍｏｌ／ｌトルエン溶液を調製した。このトルエン溶液のＰＬスペクトルを実施例１と同様の方法により測定を行った（励起波長５１０ｎｍ）。その結果、このＰＬスペクトルの最大ピーク波長は６１０ｎｍであった。
【０１３１】
＜実施例３＞
基板上に、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極が順次設けられている有機発光素子を作製した。
【０１３２】
まずガラス基板上にＩＴＯをパターニングして陽極を形成した。このとき陽極の膜厚を１００ｎｍとし、陽極の面積を３ｍｍ2とした。
【０１３３】
次に、このＩＴＯがパターニングされている基板を１０-5Ｐａの真空チャンバー内に移動させ、当該基板上に、以下の有機化合物層と電極層とを抵抗加熱による真空蒸着により連続成膜した。まず下記式に示される化合物Ｈ−１を蒸着してホール輸送層を形成した。このときホール輸送層の膜厚を２０ｎｍとした。次に、ホストである下記式に示される化合物Ｈ−２とゲストである例示化合物Ａ−１とを、重量濃度比で９５：５となるように共蒸着して発光層を形成した。このとき発光層の膜厚を３０ｎｍとした。次に、下記式に示される化合物Ｈ−３を蒸着し電子輸送層を形成した。このとき電子輸送層の膜厚を３０ｎｍとした。次に、ＫＦを蒸着し第一の金属電極層を形成した。このとき第一の金属電極層の膜厚を１ｎｍとした。次に、Ａｌを蒸着し第二の金属電極層を形成した。このとき第二の金属電極層の膜厚を１００ｎｍとした。尚、第一の金属電極層及び第二の金属電極層は陰極として機能する。以上のようにして有機発光素子を得た。
【０１３４】
【化１２】
0005258271.tif 000015
【０１３５】
得られた有機発光素子において、その電流電圧特性についてヒューレッドパッカード社製、微小電流計４１４０Ｂで測定した。また素子の発光輝度について、トプコン社製ＢＭ７で測定した。その結果、電圧を６．０Ｖ印加したときに、素子から例示化合物Ａ−１に由来する発光を検出した。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】表示装置の一形態である、本発明の有機発光素子と駆動手段とを備えた表示装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】図１の表示装置に配置されている１つの画素を構成する回路を示す回路図である。
【図３】図１の表示装置で用いられるＴＦＴ基板の断面構造の一例を示した模式図である。
【図４】１×１０-5ｍｏｌ／ｌトルエン溶液における例示化合物Ａ−０１のＰＬスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  表示装置
２，１４  画素回路
１１  走査信号ドライバー
１２  情報信号ドライバー
１３  電流供給源
２１  第一の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１）
２２  コンデンサー（Ｃadd）
２３  第二の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２）
３１  基板
３２  防湿層
３３  ゲート電極
３４  ゲート絶縁膜
３５  半導体膜
３６  ドレイン電極
３７  ソース電極
３８  ＴＦＴ素子
３９  絶縁膜
３１０  コンタクトホール（スルーホール）
３１１  陽極
３１２  有機層
３１３  陰極
３１４  第一の保護層
３１５  第二の保護層
【図１】
0005258271.tif 000017
【図２】
0005258271.tif 000018
【図３】
0005258271.tif 000019
【図４】
0005258271.tif 000020