(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式１で示される有機金属錯体：
【化１】
0004435990.tif 000020
前記化学式１で、“Ｘ”は、炭素、酸素、硫黄、セレン、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択され、“Ｚ”は、酸素、硫黄、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択され、“Ｍ”は金属を示し、“ｎ”は金属“Ｍ”の酸化状態による正の整数であり；
“Ａ”と“Ｂ”は芳香環または複素環である。
【請求項２】
前記“Ｍ”は１価、２価、または３価の金属であり、“ｎ”は１、２、または３である請求項１記載の有機金属錯体。
【請求項３】
前記“Ｍ”はリチウム、ベリリウム、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、インジウム、およびアルミニウムからなる群から一つ選択される請求項２記載の有機金属錯体。
【請求項４】
前記“Ｍ”はリチウムまたは亜鉛である請求項３記載の有機金属錯体。
【請求項５】
前記環“Ａ”が下記環からなる群から一つ選択される請求項１記載の有機金属錯体：
【化２】
0004435990.tif 000021
ここで、環“Ａ”はＮと“Ｘ”とを有する五角形環と共に示される。
【請求項６】
前記環“Ｂ”は下記環からなる群から一つ選択される請求項１記載の有機金属錯体：
【化３】
0004435990.tif 000022
ここで、環“Ｂ”は“Ｚ”を有する六角形環と共に示される。
【請求項７】
前記錯体は［化学式２］で示される請求項１記載の有機金属錯体：
【化４】
0004435990.tif 000023
【請求項８】
前記錯体は化学式６で示される請求項１記載の有機金属錯体：
【化５】
0004435990.tif 000024
【請求項９】
前記錯体は化学式１０で示される請求項１記載の有機金属錯体：
【化６】
0004435990.tif 000025
【請求項１０】
第１電極；
第１電極と反対の第２電極；および第１電極と第２電極との間に位置して、請求項１記載の有機金属錯体を含む第１層；
を含む有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記有機ＥＬ素子が透明基板によって支持される請求項１０記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記基板は第２電極と接触し、第２電極は透明である請求項１１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記第１層は発光層を含む請求項１０記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記第１層は蛍光物質をさらに含む請求項１３記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記蛍光物質はペリレンを含む請求項１４記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
前記蛍光物質は第１層で第２電極に向かって分配される請求項１４記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
前記第１層と前記第２電極との間に第２層をさらに含む請求項１０記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１８】
前記第１層は蛍光物質をさらに含む請求項１０記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１９】
前記蛍光物質は前記有機金属錯体のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する請求項１８記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２０】
前記蛍光物質はＡｌｑ３またはペニレンを含む請求項１８記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２１】
前記第２層は正孔移送物質を含む請求項１７記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２２】
前記第２層は蛍光物質をさらに含む請求項２１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２３】
前記第１層と前記第２層との間に第３層をさらに含み、第３層は蛍光物質を含む請求項１７記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２４】
請求項１０の有機ＥＬ素子を含むディスプレイを含む電子素子。
【請求項２５】
前記第１層は電子移送層を含む請求項１０記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は有機電子発光体に関する。とくに、本発明は有機金属錯体分子と有機金属錯体分子を用いる有機電子発光（以下“有機ＥＬ”とする）素子とに属するものである。
【０００２】
有機電子発光体は電流が有機蛍光体または発光（light-emtting）分子の内部工程によって可視光線に直接変換される例の一つである。最近、平板パネルディスプレイの新たな形態として液晶ディスプレイ技術に取って代わることのできる有機ＥＬ技術の向上が大きく注目されている。赤色、緑色、または青色が各々放射され得、また、それらが全てのカラーイメージディスプレイを創造するために組合わされることが可能である。この技術は低い電力、より速い応答速度、より高い明るさレベル、限定されない視野角、および薄型デザインでＬＣＤ技術を越える長所がある。
【０００３】
有機ＥＬ素子の基礎的な構成は、二つの反対電極、つまり陽極および陰極と、有機発光または蛍光物質を含む介在層（intervening layer）とを含む。前記電極間に電圧が適用されると、電子と正孔とが陰極と陽極とから各々介在層に走査され、そこで再組合わせされる。再組合わせされた電子と正孔の対、つまり励起子（excitons）が再組合せによって発生するエネルギーを転移する周囲に移動し、前記有機蛍光分子にエネルギーを転移する。前記転移されたエネルギーは、有機蛍光分子の原子が電子を励起し、電子がこれらの基底状態に戻ってくる時に量子を発生させる。
【０００４】
エネルギー効率を増加させるために、多層有機ＥＬ素子が提案された。一般に、多層有機ＥＬ素子は、一つ以上の正孔走査層、正孔移送層、発光層、電子移送層、および電子走査層を有する。前記層に走査されるキャリア（電子または正孔）または層に移送されるキャリアは、発光層だけでなく有機蛍光物質がそれらにドーピングされるのにも作用する。多層を有する有機ＥＬ素子は表示する随伴工程のために高価である。したがって、有機ＥＬ素子の一つの層が発光だけでなく電子走査／移送などの多くの作用をするのが好ましい。
【０００５】
発光層の発光性効率を改善するために、より高い量子収率を有する他の発光物質が発光層にドーピングされる。励起子は再組合わせ地域に近いところの物質の間でより小さいバンドギャップ（band gap）を有する物質にこれらのエネルギーを移動させる傾向があると知られている。したがって、ドーパントは高い量子収率とホスト物質よりさらに小さなバンドギャップ（より大きな波長）とを有する物質から選択される：そうでなければ、励起子のエネルギーはより低い量子収率を有するホスト物質に移動し、したがって弱い放射をしたり放射をしないようになる。
【０００６】
トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）は、発光および電子走査／移送特性を有する物質として知られている。Ａｌｑ３は緑色発光のバンドギャップを有する。Ａｌｑ３でドーピングされる発光物質はＡｌｑ３の緑色より長い波長を有する必要がある。したがって、青色発光物質がＡｌｑ３層にドーピングされることはない。青色を放射するＤＰＶＢｉとＢ−Ａｌｑとは、もちろん電子移送物質として用いられる。しかし、これらの物質は、高い還元ポテンシャルのために陰極と直接接触する時に高い稼動電圧（drive voltage）が要求される。電子移送にも作用する発光層にこれらの物質を用いるためには、分離された電子走査層が必要である。
【０００７】
したがって、低い還元ポテンシャルで青色発光のための発光物質をホストすることができる新規の物質が必要である。また、有機ＥＬ素子に用いられる新たな物質を導入することが別途に必要である。
【０００８】
［発明の概要］
本発明の一つの面は、有機ＥＬ素子に用いられる有機金属錯体を提供する。前記錯体は次の化学式１を満たす構造を有する。
【０００９】
【化７】
0004435990.tif 000002
【００１０】
前記化学式１で、
“Ｘ”は、炭素、酸素、硫黄、セレン、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択される。“Ｚ”は、酸素、硫黄、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択される。“Ｍ”は金属を示し、好ましくは１価、２価または３価の金属である。“ｎ”は金属“Ｍ”の酸化状態による正の整数である。“Ａ”および“Ｂ”は芳香環または複素環である。
【００１１】
本発明の他の態様は、発光組成物を提供することであり、この組成物は前記化学式１を満たす構造を有する有機金属錯体を含む。
【００１２】
本発明のまた他の態様は、電子移送（elctron-transporting）組成物を提供することであり、この組成物は前記化学式１を満たす構造を有する有機金属錯体を含む。
【００１３】
本発明のまた他の態様は、有機ＥＬ素子を提供することであり、この素子は、第１電極、第１電極と反対の第２電極、および第１電極と第２電極との間に位置する第１層を含む。前記第１層は化学式１を満たす構造を有する有機金属錯体を含む。
【００１４】
本発明のまた他の態様は、有機金属錯体を用いて製造される有機ＥＬ素子を含む電子素子を提供することにある。
【００１５】
本発明のまた他の態様は、電子素子から可視光線を発生させる方法を提供することにある。前記方法は、二つの電極に電気を供給して二つの対応する電極から二つの電極の間に位置する少なくとも一つの層に電子と正孔（holes）とを走査することを含む。前記少なくとも一つの層は化学式１を満たす有機金属錯体を含む。
【００１６】
本発明のまた他の態様は、有機ＥＬ素子を製造する方法を提供することにある。前記方法は、基板の提供、第１伝導性層の形成、少なくとも一つの層の形成、および第２伝導性層の形成を含む。前記少なくとも一つの層は化学式１の有機金属錯体を含む。
【００１７】
［発明の詳細な説明］
以下、本発明の様々な態様を詳細に説明する。本発明の好ましい結果を達成するために記載された発明を当業者が修正できることは、記載の概要から理解できるであろう。したがって、以下の記載は、当業者にとって広範な教示のための開示であって、本発明を限定するものではないことが理解される。
【００１８】
新規有機金属錯化合物
新たな有機金属錯化合物は、本発明者によって合成されて研究された。これら有機金属錯体は有機ＥＬ素子に用いられるのにあたって多様な特性を有する。
【００１９】
前記新たな有機金属錯化合物は次の化学式１で表示される。
【００２０】
【化８】
0004435990.tif 000003
【００２１】
“Ｘ”は、炭素、酸素、硫黄、セレン、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択される。
【００２２】
“Ｚ”は、酸素、硫黄、およびアルキル基または芳香族官能基を有するチッ素からなる群から選択され、芳香族官能基の水素はアルキル、芳香族、ハロゲン、アミン基などに置換できる。
【００２３】
“Ｍ”は金属を示し、好ましくは１価、２価または３価の金属である。さらに好ましくは、“Ｍ”は、リチウム、ベリリウム、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、インジウム、およびアルミニウムからなる群から選択される。さらに好ましくは“Ｍ”はリチウムまたは亜鉛である。
【００２４】
“ｎ”は金属“Ｍ”の酸化状態による正の整数である。
【００２５】
“Ａ”は芳香環または複素環で、環の水素はアルキル、芳香族、ハロゲン、アミン基などに置換できる。好ましくは環“Ａ”は下記のようにＮと“Ｘ”とを有する五角形環と共に示される環らからなる群から選択される。
【００２６】
【化９】
0004435990.tif 000004
【００２７】
“Ｂ”は芳香環または複素環で、環の水素はアルキル、芳香族、ハロゲン、アミン基などに置換できる。好ましくは環“Ｂ”は下記のように“Ｚ”を有する六角形環と共に示される環らからなる群から選択される。
【００２８】
【化１０】
0004435990.tif 000005
【００２９】
次の化学式２〜１２は化学式１の一般構造を満たす有機金属錯体である。これら有機金属錯化合物は化学式１の例を提供するために羅列されたものであって本発明による有機金属錯体を限定するものではない。
【００３０】
【化１１】
0004435990.tif 000006
【００３１】
【化１２】
0004435990.tif 000007
【００３２】
本発明による前記化学式１を満たす新規の有機金属錯化合物は、青色発光のバンドギャップを有する発光または蛍光特性を有する。有機ＥＬ素子の発光層はこれら有機金属錯化合物から製造できる。また、これら発光特性を有する錯体は、他の蛍光または発光物質の効果を増進させ、また多様な色相の発光を調和させることができる。本発明によって合成される全ての錯体は化学式１を満たすいずれかが発光しないとしても発光特性を示すようになる。前記青色発光に符合するバンドギャップを有する有機金属錯化合物は、蛍光体であるかないかにかかわらず他の蛍光物質が青色発光または長い波長を有する発光をするようにすることができる。
【００３３】
前記本発明の新規有機金属錯化合物は、一般に優れた電子移送特性を有する。有機ＥＬ素子の電子移送層は、これら錯化合物を形成することができるようにする。発光特性の組合わせにおいて、これら錯化合物は一つの層が発光と電子移送との機能を共にするように形成することができる。また本発明のこれら物質の低い還元ポテンシャルは、分離される電子走査層（electron-injecting layer）の形成を避けさせることができる。
【００３４】
また、これら新規の有機金属錯化合物は、有機ＥＬ素子において隣接する層から移送される正孔をブロック（block）する。この正孔ブロック特性は、二つの層の間で放射領域を選択的に動かすことができる。隣接する層、たとえば正孔移送層が蛍光物質でドープされないのであれば、光は二つ層の境界近くの有機金属錯体で放射する。一方、正孔移送層が蛍光物質でドープされるのであれば、放射は正孔が容易に境界を越えて錯体層に行くことができないためにドープされた隣接する層だけで起こる。
【００３５】
バンドギャップ、化学式１を満たす化合物の最も高く位置する分子オービタル（ＨＯＭＯ）レベルと最も低く位置する分子オービタル（ＬＵＭＯ）とは、金属“Ｍ”、環“Ａ”、環“Ｂ”、およびアルキル、芳香族、ハロゲン、アミン基などで芳香族基の水素原子を置換する変化によって調整することができる。
【００３６】
さらに、これら化合物は相対的に高い融点を有し、これはこれらの物質を用いる電子素子、特に有機ＥＬ素子の熱安定性を増加させる。前記有機金属錯化合物の特性はこれらを用いる有機ＥＬ素子の観点からさらに説明され得る。
【００３７】
有機ＥＬ素子
また、本発明者は有機ＥＬ素子を開発したが、この素子は化学式１を満たす有機金属錯体を用いる。有機ＥＬ素子において、これら有機金属錯体はそれに限定されなくても電子移送および／または発光のための物質として用いられる。また、陰極物質の作用を有する化学式１の錯物質の伝導帯域の調和に依存して、錯物質から製造される電子移送層が電子走査層としての役割をする。さらに、これら錯物質は適当な蛍光物質をドーピングしてもドーピングしなくても電子走査、電子移送、発光、特に青色発光のための単一層を形成することができる。
【００３８】
現在いくつか例示されている有機ＥＬ素子の構成を図にしたがって説明する。図１〜４は本発明による例示的な有機ＥＬ素子のラミネートされた構造の簡単な断面図を示したものである。図１〜４に示した有機ＥＬ素子は、一般に、基板１、基板に付着された陽極２、および一つまたはそれ以上の層で陽極２から分離される陰極３を含む。これら図面において、同一の参照番号は実施の形態において同一成分を指すのに用いられる。
【００３９】
図１は陽極２と陰極３との間の単一発光層４を有する例示的な有機ＥＬ素子構成を示す。前記素子が陽極２と陰極３との間で順方向電界（forward-biased）になると、電子と正孔とは陰極３と陽極２とから発光層４に各々走査される。前記発光層４は発光物質または発光ホスト物質として化学式１の有機金属錯化合物を含む。
【００４０】
発光物質、つまり化学式１の有機金属錯体は、前記層４で電子と正孔とが再組合わせされる時に可視光線を発生させる。好ましくは前記発光層４が根本的に化学式１の有機金属錯化合物から製造される。前記発光物質としての錯化合物は、発光効果および／または発光色相の調和を増加させるドーパントとして他の蛍光または発光物質をホストすることができる。ひいては、化学式１の有機金属錯体が蛍光特性を有していないとしても、根本的に前記発光ドーパントをホストして発光層を形成することができるのである。さらに、前記ドーパントは好ましくは陽極２附近に分布する。前記発光層４での電子の移動性は有利に正孔のそれより大きい。したがって、正孔と電子との再組合わせは、ドーパントが好ましく存在する陰極３より陽極２により近い地域で起こる。
【００４１】
図２によると、正孔移送層５は陽極２上に提供され、電子移送層６は正孔移送層５と陰極３との間に位置する。前記電子移送層６は有利に化学式１の有機金属錯物質を含む。好ましくは、前記有機ＥＬ素子の電子移送層６は根本的に電子移送物質として化学式１を満たす有機金属錯化合物から製造される。この構成において、発光は発光物質のドーピングに依存して正孔移送層５と電子移送層６との各々または両方で起こる。
【００４２】
前記電子移送層６で用いられた有機金属錯物質が蛍光特性を有するならば、前記電子移送層６は他の発光物質をドーピングしなくても可視光線を放射することができる。しかし発光効率を増加させるために電子移送層６にさらに高い蛍光効率を有する他の発光物質をドーピングするのが好ましい。また、電子移送層６から発光を選択したり組合わせるのにおいて、正孔移送層５は蛍光物質で製造されたりドーピングされる。この場合において、可視光線は電子と正孔とがここで再組合わせされる時に正孔移送層５から放射することができる。正孔移送層５と電子移送層６との各々または両方で蛍光物質をドーピングする時、好ましくは前記蛍光物質は前記二つの層５および６の間の境界に近いところにドーピングされる。
【００４３】
図３は他の有機ＥＬ装置の構造の例示であり、ここで分離発光層８は正孔移送層７と電子移送層９との間に位置する。この構造で、化学式１を満たす有機金属錯化合物は発光層８と電子移送層９との各々または両方に用いられるのが好ましい。
【００４４】
前記発光層８が化学式１を満たす有機金属錯化合物を含む時、前記電子移送層９は化学式１を満たす同一または異なる有機金属錯体、または他の適当な電子移送物質から製造される。一方、化学式１を満たす有機金属錯化合物が電子移送層９に用いられる時、発光層８は化学式１を満たす同一または異なる有機金属錯化合物、または他の適当な発光物質を含むことができる。前記各場合において、前記発光層９は他の蛍光物質でドーピングされ得る。
【００４５】
たとえば、図１〜３で示した本発明の有機ＥＬ素子の構造において、基板１は好ましくは前記素子によって放射される可視光線を通過させることができる透明物質から製造される。このような前記基板１として用いられる物質は、たとえば、ガラス、石英、プラスチックのように適切な人造物を含む。好ましくはガラスが前記基板１として用いられる。
【００４６】
前記陽極２は電気的に電源に連結される伝導性電極である。また、陽極２は前記基板１と同じ理由で透明物質から製造されるのが好ましい。前記陽極２は相対的に大きな仕事関数を必要とし、好ましくは４ｅＶ以上である。たとえば、陽極２に用いられる伝導性物質は、カーボン；アルミニウム、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、銀、金、類似金属および前記金属の合金；酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムシンオキサイド（以下、ＩＴＯと称する）、インジウムジンクオキサイド（indium zinc oxide）および類似酸化スズまたはシンオキサイドインジウムベース（tin oxide indium-based）の錯化合物；ＺｎＯ：Ａｌ、ＳｎＯ2：Ｓｂのような酸化物と金属の混合物；およびポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］、ポリピロール、およびポリアニリンのような伝導性高分子を含む。前記陽極２はＩＴＯから製造されるのが好ましい。図解されていないが、陽極２は物質の多数層に製造できる。前記陽極２の厚さは用いられる物質とその層構造によって異なり得る。しかし、前記陽極２は１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍの範囲で積層されるのが良い。
【００４７】
前記陰極３は相対的に小さな仕事関数を必要とし、好ましくは４ｅＶ以下である。また、前記陰極３は前記基板１と同じ理由で透明物質から製造される。たとえば、前記陰極３に用いられる伝導性物質は、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズ、鉛、および類似金属とこれらの合金である。好ましくは、前記陰極３はアルミニウム−リチウム合金から製造されるのが良い。図解されていないが、前記陰極３は物質の多数層に製造される。たとえば、陰極３はＬｉＦ／ＡｌおよびＬｉ2Ｏ／Ａｌのような複層である。前記陰極３の厚さは用いられる物質およびその積層構造によって多様化する。しかし、陰極３は１〜１０，０００ｎｍ、好ましくは１０〜５，０００ｎｍの範囲で積層されるのが良い。
【００４８】
電子移送層６、９は、陰極３から発光層４、８または発光物質がドーピングされる地域に走査される電子を移送するための電子移送物質を含む。高い電子移送性を有する化合物が電子移送物質として用いられる。また前記電子移送層６、９は陽極２または隣接する層５から陰極３に向かって移動する正孔を防ぐ役割を有している。前記電子移送層６、９は素子に適用される低い電場で多くの量の電子を陰極３から走査されるようにすることができる。図解されていないが、図１〜３の構造で、電子走査のための他の層が電子移送層６、９に付加され得る。そのような構造において、電子走査層は陰極３と前記電子移送層６、９との間に位置するのが良い。前記電子走査層のＬＵＭＯレベルは陰極３の仕事作用と電子移送層６、９の仕事作用との間に位置する。
【００４９】
前記で説明したように、電子移送層６、９は化学式１の有機金属錯化合物から製造されるのが好ましい。さらに、前記電子移送層６、９は化学式１を満たす有機金属錯化合物に加えて他の電子移送物質を含むこともできる。たとえば、８−ヒドロキシキノリンを付加することができる。
【００５０】
正孔移送物質を含む正孔移送層５、７は、陽極２から発光層４、８または発光物質がドーピングされる地域に走査される正孔を円滑に移送する作用を有している。前記のように正孔移送性を有する物質が良い。またこの層５、７は陰極３または隣接する層６から陽極２に向かって移動する電子を防ぐ役割を有している。また、他の前記正孔移送層５、７の重要な役割は素子に適用される低い電場で多くの数の正孔が陽極２から走査されるようにすることができる。図解されていないが、正孔走査のための他の層を正孔移送層５、７に付加することができる。このような構造において、前記正孔走査層は前記陽極２と正孔移送層５、７との間に位置するのが良い。前記正孔走査層のＨＯＭＯレベルは正孔移送層５、７の仕事関数と陽極２の仕事関数との間に位置する。
【００５１】
たとえば、正孔走査物質は金属ポピリン（porphyrine）およびキナクリドン（quinacridone）の誘導体を含む。正孔移送物質の例は、オキサジアゾール（oxadiazole）誘導体、トリアゾル（triazole）誘導体、フェニレン（phenylene）誘導体、アリルアミン誘導体、共役高分子、共役されたり共役されない反復ユニットを有するブロックコポリマーなどである。普通、正孔移送物質は正孔走査層を分離することなく正孔走査および正孔移送の両方の作用をする。正孔移送層５、７は一つまたはそれ以上の正孔走査／移送物質を含むことができる。好ましくはアリルアミン、４，４´−ビス［Ｎ−１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］バイフェニル（ＮＰＢ）が前記正孔移送層５、７として用いられる。
【００５２】
発光層４、８は、化学式１の有機金属錯物質に付えて他の適当な蛍光物質をさらに含むことができる。そのような蛍光物質は、たとえば、８−ヒドロキシキノリン金属錯体、二重体化されたスチリル（styryl）化合物（米国特許第５，３６６，８１１号）、ＢＡｌｑ（米国特許第５，１５０，００６号）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン−金属（10-hydroxybenzo[h]quinoline-metal）錯体（米国特許第５，５２９，８５３号）、２−（２´−ヒドロキシ−５´メチルフェニル）ベンゾトリアゾル（2-(2´-hydroxy-5´methylphenyl)benzotriazole）金属錯体（米国特許第５，４８６，４０６号）、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンズイミダゾール、およびこれらの誘導体（米国特許第５，６４５，９４８）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）およびこれらの誘導体（Synthetic Metal91、35、1997 and Synthetic Metals91、109、1997）、スピロ化合物（米国特許第５，８４０，２１７号）、ポリフルオレン（polyfluorene）、ルブレン（rubrene）またはそれと同様のものを含む。またこれらの物質はドーパントを有したり有しない化学式１を満たす有機金属錯化合物と混合できる。図解されていないが、前記発光層４、８は発光色相の調和のために他の色相を放射する他の発光物質のマルチ−基層（multi-sub layer）を含むことができる。さらに、マルチ−基層構造との組合わせにおいて、これら発光層４、８は一つの発光物質より多くの混合物を含む層を含むことができる。
【００５３】
蛍光ドーパントは、光放射効果の増加、放射色相の調和および／または非蛍光ホストを有する層からの簡単な光の放射のために、有機ＥＬ素子の一つ以上の層に提供される。ドーパントは前記ホスト物質よりさらに高い量子効果を有する蛍光物質から選択される。好ましくは、前記ドーパントは希釈システムにおいて１に近い量子収率を有する。たとえば、有機ＥＬ素子においてドーパントとして用いられる蛍光物質は、ペリレン、ルブレン、キューマリン（coumarine）、キナクリドン、ニルレッド（nile red）、ＤＣＭなどを含む。
【００５４】
発光物質が発光、正孔移送、および電子移送層４、５、６、８にドーピングされる時、ホスト物質と近いバンドギャップを有する発光物質が選択されるのが好ましい。さらに好ましくは、ホスト物質にドーピングされる発光物質はホスト物質よりきわめて小さいバンドギャップを有する。一つ以上の発光物質が発光層４、８、正孔移送層５、または電子移送層６に共にドーピングされ得る。前記で説明したマルチ−基層化された発光層のように、一つ以上の異なるドパントがホスト層のマルチ−層化された構造にドーピングされる。
【００５５】
それぞれの構造において、分離発光層が提供されてもされなくても有機ＥＬ素子の量子効率とライフタイムとは発光物質の選択とこれらの濃度に依存して向上することができる。また基層の厚さと発光物質の濃度は優れた色相の調和のための狭い放射スペクトルを得るのに適している。
【００５６】
以下、本発明の様々な態様および特徴を、以下の実施例の観点からさらに議論するが、本発明を説明するものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００５７】
有機金属錯体
実施例１：化学式２の合成
配位子（化学式１３）の製造
チッ素置換された容器に５０ｍＬのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を加えた。その次に、４−ヒドロキシキューマリン（4-hydroxycoumarine）２．５ｇとフェニルイソチオシアネート２．１ｇを入れて溶解させて混合した。前記混合物にトリエチルアミン１．５５ｇを加えて室温で２時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に３Ｎの塩酸１００ｍＬを加えて黄色い固体を収得した。前記黄色い固体を乾燥した後、アセトン２００ｍＬで再結晶して下記の化学式１３の化合物２．４ｇを収得した（収率５２％）。
【００５８】
【化１３】
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【００５９】
配位子（化学式１４）の製造
前記で収得した化学式１３で示す化合物０．２ｇにクロロホルム１０ｍＬを加えて溶解させ、ここに臭素０．０３４ｍＬを徐々に加えて室温で５時間反応させた。沈殿物をろ過し、エタノールで洗浄した後、真空で乾燥した結果、下記の化学式１４で示す配位子化合物０．１８ｇを収得した。
【００６０】
【化１４】
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【００６１】
前記化学式１４で示す化合物の融点は２８３℃であり、ＮＭＲの結果は1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．３９（ｍ，２Ｈ）、７．４８（ｔ，１Ｈ）、７．６０（ｔ，１Ｈ）、７．７２（ｔ，１Ｈ）、８．０６（ｄ，１Ｈ）、８．１４（ｄ，１Ｈ）、８．２１（ｄ，１Ｈ）であった。
【００６２】
化学式２の合成
化学式１４で示される配位子化合物０．７５ｇをジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）１２０ｍＬに溶解させ、Ｚｎ（ＯＡｃ）2・２Ｈ2Ｏ０．２７ｇを加えて常温で５時間反応させた。前記反応の結果生成された沈殿物をろ過し、エタノールで洗浄した後、真空で乾燥した結果、下記の化学式２で示される白色固体化合物０．７ｇを収得した（収率：８４％）。
【００６３】
【化１５】
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【００６４】
素子を製造するために、使用する前に昇華装置を用いて前記化学式２で示す化合物をより一層精製した。前記化学式２で示す化合物２の融点は４２０℃であり、原子の分析結果は次の通りである。
理論値：Ｃ（５８．８）、Ｈ（２．４）、Ｎ（４．２）、Ｚｎ（９．９）
実験値：Ｃ（５８．８）、Ｈ（２．３）、Ｎ（４．１）、Ｚｎ（９．６）
【００６５】
実施例２：化学式１０の合成
配位子（化学式１５）の製造
ＤＭＳＯ８６ｍＬに４−ヒドロキシ−Ｎ−メチルキノリン（4-hydroxy-N-methylquinoline）５ｇを溶解させた後、トリエチルアミン４ｍＬを加えて１０分間攪拌した。その後、フェニルイソシアネート３．４６ｍＬをＤＭＳＯ溶液に加え、常温で１時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に３Ｎの塩酸水溶液を加えた。反応の結果生成された沈殿物に塩酸水溶液を加えて攪拌し、ろ過した後、水で洗浄して真空状態で乾燥した。乾燥した沈殿物をアセトンで再結晶した結果、下記の化学式１５で示す化合物１．８ｇを収得した（収率：２０％）
【００６６】
【化１６】
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【００６７】
配位子（化学式１６）の製造
化学式１５で示す化合物１．６９ｇ（５．４４ｍｍｏｌ）にクロロホルム６５ｍＬを加えて溶解させ、臭素０．２８ｍＬをゆっくり加えて常温で５時間反応させた。固体沈殿物を常温で３時間攪拌し、ろ過してクロロホルムで洗浄した。クロロホルム水溶液を再びエタノール７０ｍＬで攪拌して洗浄した後、ろ過して真空状態で乾燥し、下記の化学式１６で示される４−ヒドロキシ−１−メチル−３−ベンズチアゾル−２（１Ｈ）−キノリン（4-hydroxy-1-methyl-3-benzthiazoyl-2(1H)-quinolone） １．５ｇを収得した（収率：９０％）。
【００６８】
【化１７】
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【００６９】
前記化学式１６で示す化合物をＮＭＲ分析した結果は次の通りである。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：３．６（ｓ，３Ｈ）、７．３〜７．７（ｍ，５Ｈ）、８〜８．２（ｍ，３Ｈ）
【００７０】
化学式１０の合成
化学式１６で示す化合物１．２ｇ（３．８９ｍｍｏｌ）を３００ｍＬのＤＭＦに溶解し、ここに酢酸亜鉛０．４３ｇ（１．９５ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を５０〜６０℃で５．５時間攪拌し、ろ過し、エタノールで洗浄した後、真空状態で乾燥した結果、下記のような化学式１０で示す白色の固体化合物０．９５ｇを収得した（収率７２％）。
【００７１】
【化１８】
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【００７２】
化学式１０で示す化合物は使用する前に昇華精製（train sublimation）装置を用いてより一層精製した。この化合物の融点は４５１℃であり、原子分析の結果は次の通りである。
理論値：Ｃ（６０．１４）、Ｈ（３．１３）、Ｎ（８．１１）、Ｚｎ（９．２０）
実験値：Ｃ（６０．０５）、Ｈ（３．２６）、Ｎ（８．２４）、Ｚｎ（９．６１）
【００７３】
実施例３：化学式６の合成
前駆体（化学式１７）の製造
ジフェニルアミン１６．９ｇとジエチルマロネート（diethylmalonate）３２ｇの混合物にジフェニルエーテル５０ｇを加えた後、この混合液を２５０℃で５時間逆流させ、１００℃で冷却した混合液に１，４−ジオキサン５０ｍＬを加えた結果、沈殿物を収得した。この沈殿物を１２時間攪拌した後、１，４−ジオキサンジエチルエーテル（1,4-dioxane diethylether）で洗浄し、真空状態で乾燥して下記の化学式１７で示す化合物２５．４ｇを収得した（収率８３％）。
【００７４】
【化１９】
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【００７５】
前駆体（化学式１８）の製造
化学式１８で示す化合物２４．４ｇをグリコール２５０ｍＬ、水２５ｍＬ、および水酸化ナトリウム１６ｇを含む混合液に入れた。この混合液を１００℃で１時間攪拌して反応させた。前記反応液を冷却した後、ここに２００ｍＬの冷却水を加え、濃い塩酸４０ｍＬをゆっくり加えて溶液を酸性化させた結果、沈殿物を収得した。この沈殿物をろ過し、水で洗浄した後、真空状態で乾燥した結果、下記の化学式１８で示す化合物２０．４ｇを収得した（収率９１％）。
【００７６】
【化２０】
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【００７７】
前駆体（化学式１９）の製造
化学式１８で示す化合物１６．９ｇを濃い硫酸４０ｍＬに溶解した。この混合液を１４０℃に加熱して、この温度で１５０分間反応させた。反応終了後、反応液に冷却水を加えて常温で１２時間放置した後、ろ過して水で洗浄して真空状態で乾燥した結果、下記の化学式１９で示す化合物１５．８ｇを収得した（収率９５％）。
【００７８】
【化２１】
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【００７９】
前駆体（化学式２０）の製造
化学式１９で示す化合物６．８５ｇをＤＭＳＯ５０ｍＬに溶解し、ここにフェニルイソシアネート４ｇとトリエチルアミン２．７ｍＬを加えた。この溶液を常温で５時間攪拌して反応させた。反応終了後、３Ｎの塩酸１５０ｍＬを加えて沈殿物を収得した。この沈殿物をろ過し、水で洗浄した後、真空状態で乾燥した。その後、前記乾燥した沈殿物をエタノール１００ｍＬに溶解して、溶解しない化合物を再び攪拌した後で除去した。その後、エタノールに蒸留した結果、大部分の残った固体は下記の化学式２０で示す化合物であった。
【００８０】
【化２２】
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【００８１】
配位子（化学式２１）の製造
化学式２０で示す化合物４．４３ｇをクロロホルム２０ｍＬに溶解し、ここに臭素１．９ｍＬをゆっくり加えて常温で５時間反応させた。反応の結果生成された沈殿物をろ過し、エタノールで洗浄した後、真空状態で乾燥した結果、下記の化学式２１で示す白色の固体化合物４．１ｇを収得した。
【００８２】
【化２３】
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【００８３】
この化合物の融点は２９０℃であり、ＮＭＲ分析の結果は次の通りである。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：６．５２（ｄ，１Ｈ）、７．２６（ｔ，１Ｈ）、７．６６〜７．２３（ｍ，８Ｈ）、８．１０〜８．２６（ｍ，３Ｈ）
【００８４】
化学式６の合成
ジメチルホルムアミド４０ｍＬに化学式２１で示す化合物１．３ｇを加え、これを１００℃で加熱して化合物を溶解させた。ここにＺｎ（ＯＡｃ）2・２Ｈ2Ｏ  ０．３８ｇを加えて同一の温度で２時間攪拌した後、常温で冷却した。ここに８ｍＬの水を加えて溶液を飽和させて沈殿物を収得した。その次に、収得した沈殿物をろ過し、エタノールで洗浄して真空状態で乾燥した結果、下記の化学式６で示す化合物１．２ｇを収得した。
【００８５】
【化２４】
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【００８６】
素子を製造するために、化学式６で示す化合物を使用する前に昇華精製装置でより一層精製した。この化合物の融点は４００℃であり、原子分析の結果は次の通りである。
理論値：Ｃ（６５．７１）、Ｈ（３．２５）、Ｎ（６．９６）、Ｚｎ（８．１３）
実験値：Ｃ（６５．３０）、Ｈ（２．９４）、Ｎ（６．４８）、Ｚｎ（８．１０）
【００８７】
有機ＥＬ素子
実施例４：紫外線可視光線スペクトル
青色蛍光物質における化学式１で示す化合物の転移エネルギーを確認するために、紫外線可視光線スペクトルを次のような順序で得た。
【００８８】
ガラス板を有機溶媒で超音波洗浄して乾燥した。この乾燥したガラス板を熱真空蒸着室（thermal vacuum deposition chamber）に移動させた。実施例１で製造した化学式２で示す化合物は、厚さ５０ｎｍ、０．３ｎｍ／秒のコーティング速度、７〜１０トール真空度でガラス板に熱真空蒸着によって蒸着された。
【００８９】
収得した化合物の吸収スペクトルと発光スペクトルとは図４に示したとおりである。点線は吸収スペクトルを示し、実線は発光スペクトルを示す。４０５ｎｍの吸収エッジ（absorption edge）は、化学式２で示す化合物が、類似したバンドギャップを有する青色蛍光物質や化合物よりバンドギャップの小さい緑色、黄色、および赤色の蛍光物質にエネルギーを転移することができることを示す。
【００９０】
実施例５：有機発光素子の製造および発光試験
図３で示した有機発光素子は電子移送物質として化学式２の化合物を使用し、発光物質としてＡｌｑ３を使用して製造された。発光と電流密度とは素子に適用される多様な電圧で測定された。
【００９１】
ＩＴＯ（indium tin oxide）の薄いフィルムでコーティングされたガラス基層は有機溶媒で超音波で洗浄されて乾燥されたＬＧ Phillips ＬＣＤから収得した。表面は酸素プラズマでさらに処理した。製造されたガラス基層は真空の遮断がなく１０-7トールの真空度である吸着室に移動させて基層ホルダーで固定した。６０ｎｍの厚さの４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）は熱真空蒸着によって０．３ｎｍ／秒の速度でＩＴＯフィルム上に正孔移送層として蒸着された。約３０ｎｍの厚さのＡｌｑ３（発光層）は熱真空蒸着によって０．３ｎｍ／秒の速度でＮＰＢ層に蒸着された。その次に、２０ｎｍの厚さの化学式２で示す化合物は熱真空蒸着によって０．３ｎｍ／秒の速度で蒸着された。その後、陰極層が、０．０２ｎｍ／秒の速度で電子移送層に０．５ｎｍの厚さのＬｉＦが蒸着され、熱真空蒸着によって０．５ｎｍ／秒の速度でＬｉＦ層上に２００ｎｍの厚さのＡｌが蒸着されて形成されることによって、有機発光素子が完成した。
【００９２】
電圧電流の相関関係は図５に示したように有機発光単位素子の順方向電界を加えながら測定した。Ａｌｑ３からの緑色発光は２．３Ｖ程度が観察された。５．５Ｖで電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ2であり、輝度は４００ｃｄ／ｍ2であった。電流密度が２００ｍＡ／ｃｍ2に増加すると、輝度は８２９６ｃｄ／ｍ2に達した。
【００９３】
実施例６：有機発光素子の製造および発光試験
図２で示した有機発光素子は、電子移動物質として化学式２の化合物と発光物質としてペリレンとを使用して正孔移送層に混入して製造した。発光と電流密度は素子に印加される電圧を変化させて測定した。
【００９４】
ＩＴＯ（indium thin oxide）の薄いフィルムでコーティングされたガラス基層は有機溶媒で超音波で洗浄されて乾燥された。表面は酸素プラズマでさらに処理した。製造されたガラス基層は真空の遮断がなく１０-7トールの真空度である吸着室に移動させて基層ホルダーで固定した。正孔移送物質としてペリレン蛍光化合物でドーピングされた６０ｎｍの厚さの４，４´−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）を熱真空蒸着によって０．７ｎｍ／秒と０．０３ｎｍ／秒の速度で各々ＩＴＯフィルム上に蒸着した。その後、５０ｎｍの厚さの化学式２に表示される化合物を熱真空蒸着によって０．３ｎｍ／秒の速度で蒸着した。陰極層６は、０．０２ｎｍ／秒の速度で電子移動層に０．５ｎｍの厚さのＬｉＦ層が蒸着され、熱真空蒸着によって０．５ｎｍ／秒の速度でＬｉＦ層に２００ｎｍの厚さのＡｌ層が蒸着されて形成された。
【００９５】
有機発光単位素子に順方向電界を加えると、図６に示したように、ＮＰＢにドーピングされたペリレンによって発生する発光スペクトルが観察された。
【００９６】
実施例７：有機発光素子の製造および発光試験
図３で示した有機発光素子は発光ホスト物質として化学式６で示す化合物を使用して製造された。発光と電流密度とは素子に適用される多様な電圧で測定された。
【００９７】
ＩＴＯの薄いフィルムでコーティングされたガラス基層は有機溶媒で超音波で洗浄して乾燥した。表面は酸素プラズマでさらに処理した。製造されたガラス基層は真空の遮断がなく１０-7トールの真空度である吸着室に移動させて基層ホルダーで固定した。２０ｎｍの厚さの銅フタロシアニン層は陽極と正孔移送層との間の界面強度を増加させるために熱真空蒸着によってＩＴＯフィルム上に蒸着された。その後、４０ｎｍの厚さの正孔移送物質４，４´−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）が熱真空蒸着によって銅フタロシアニン層に蒸着された。その後、ペリレンの青色発光ドーパントを有する実施例３のように合成された４０ｎｍの厚さの化学式６で示される化合物で発光層を形成した。化学式６で示す化合物は熱真空蒸着によって０．７ｎｍ／秒の速度で蒸着され、ペリレンは熱真空蒸着によって０．０３ｎｍ／秒の速度で蒸着された。最後に、陰極層は、０．０２ｎｍ／秒の速度で電子移送層に０．５ｎｍの厚さのＬｉＦが蒸着され、熱真空蒸着によって０．５ｎｍ／秒の速度でＬｉＦ層に２００ｎｍの厚さのＡｌが蒸着されて形成された。
【００９８】
有機発光単位素子に順方向電界を加えると、ペリレンドーパントから輝度２５０ｃｄ／ｍ2である青色発光が８Ｖで観察された。スペクトルは図７に示した。
【００９９】
以上で示したように、本発明によると、有機金属化合物は有機ＥＬ素子で用いられるための多様な特性を有する；発光または蛍光、電子移送、電子走査および正孔保護（hole blocking）。また、本有機金属化合物の高い融点により熱に安定した有機ＥＬ素子を測定することができる。本発明によると、有機ＥＬ素子は有機発光と混合することができるアルファ（α）数値表示、分割表示、表示燈（idicating lights）、色相ディスプレイ（full color displays）、および様々な形態のディスプレイ類、または光源の手段として用いられることができる。
【０１００】
新たな有機金属化合物の適用が有機ＥＬ物質に基礎をおいて説明することができても、本発明の有機金属化合物は有機ＥＬ素子の使用に限定されない。また優れた電子移送、電子走査、正孔保護、および他の特性がある本発明の有機金属化合物は、他のＥＬ素子より多様に用いることができる。たとえば、本発明の有機金属化合物は太陽電池、有機薄膜トランジスタなどに用いることができる。
【０１０１】
本発明が例を挙げて具体化されて説明されても、通常の技術で明白化された他の具象もまた本発明の範囲にある。たとえば、各構成のある側面に他の構成を結合したとしても、本発明の技術であることが容易に明白化できる。したがって、発明の範囲は次に明示された請求を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一つの例による有機ＥＬ素子の断面を示す。
【図２】  本発明のまた他の例による有機ＥＬ素子の断面を示す。
【図３】  本発明のまた他の例による有機ＥＬ素子の断面を示す。
【図４】  実施例４に言及された紫外線可視光線吸収スペクトルと発光スペクトルを示す。
【図５】  実施例５の有機ＥＬ素子の加えられる電圧と電流を示す。
【図６】  実施例６の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す。
【図７】  実施例７の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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