エレクトロルミネッセンス物質および装置
エレクトロルミネッセンス物質は、有機金属錯体であって、前記金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、もしくはタンタルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス物質およびエレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流が流れたときに発光する物質は公知であり、ディスプレイに広範囲で応用されている。液晶デバイスおよび、無機半導体システムに基づいたデバイスは、広範囲に用いられているが、これらは高いエネルギー消費、製造時の高コスト、低い量子効率およびフラットパネルディスプレイをつくることができないという見地に鑑みて不利である。
【０００３】
有機ポリマーはエレクトロルミネッセンスデバイスにおいて有用であるとの提案がなされてきたが、純色を得ることができず、製造コストが高く、また、比較的低い効率である。
【０００４】
特許出願 WO98/58037号は、特性とよりよい結果を保証するエレクトロルミネッセンスデバイスにおいて用いることができるランタノイド錯体の範囲を開示している。特許出願 PCT/GB98/01773号、 PCT/GB99/03619号、 PCT/GB99/04030号、 PCT/GB99/04024号、 PCT/GB99/04028号、 PCT/GB00/00268号 において、希土類元素のキレートを用いたエレクトロルミネッセンス錯体、構造およびデバイスが開示されている。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるためのエレクトロルミネッセンス物質として提案された別の化合物としては、アルミニウムキノラート（aluminium quinolate）がある。
【０００６】
米国特許 3,995,299号（Partridge）は、シーケンスにおいて、アノード、有機正孔注入・輸送領域、ルミネッセンス領域、電子輸送領域およびカソードを含むエレクトロルミネッセンスデバイスを開示している。前記ルミネッセンス領域は、ペリレンやアクリジンなどのような蛍光色素（fluorescent dye）をドープした、ポリビニルカルバゾールのような有機ポリマーとすることができる。
【０００７】
米国特許 4769292号（Kodak）は、シーケンスにおいて、アノード、有機正孔注入・輸送領域、ルミネッセンス領域、電子輸送領域およびカソードを含むエレクトロルミネッセンスデバイスを開示している。前記ELデバイスは、前記ルミネッセンス領域が、有機ホスト物質および発光能を有した蛍光物質を含む、厚さ1μm以下の薄いフィルムによって形成されていることを特徴とする。前記ルミネッセンス領域は、明細書の例においてアルミニウムキノラートを含み、また、価数が1〜3の他の金属のキノラートについても言及されており、請求項に示されている。
【発明の開示】
【０００８】
われわれは、原子価が3よりも大きい、例えば原子価が4、5またはそれ以上である金属の有機金属錯体を用いると、パフォーマンスが改善されることを見出した。好ましくは、前記有機金属錯体は、金属キノラートである。
【０００９】
本発明では、構造式 M(L)n および MO(L)n-2（式中のMは3よりも大きい原子価を持つ金属、Lは有機配位子であって同一であっても、例えば M(L1)(L2)(L3)(L4)... や MO(L1)(L2)... のように異なっていてもよい）であるエレクトロルミネッセンス化合物を提供する。
【００１０】
本発明は、連続的に、アノード、ならびに、構造式 M(L)n および MO(L)n-2 （式中のMは3よりも大きい原子価を持つ金属、Lは有機配位子であって同一であっても、例えば M(L1)(L2)(L3)(L4)... や MO(L1)(L2)... のように異なっていてもよい）を含むエレクトロルミネッセンス物質層、ならびに、カソードを含む、エレクトロルミネッセンスデバイスも提供する。
【００１１】
好ましくは、金属Mは、チタン、ジルコニウムもしくはハフニウムのような四価の遷移金属か、または、バナジウム、ニオブもしくはタンタルのような五価の遷移金属である。
好ましくは、前記エレクトロルミネッセンス化合物は、添加共存物質（ドーパント；dopants）として少量の蛍光物質をドープし、ドープ量はドープされた混合物に対して5〜15％であるのが好ましい。
【００１２】
この参照により本願に含まれる米国特許 4769292号で考察されているように、前記蛍光物質の存在によって、発光波長の露光寛容度（latitude）を広い範囲から選ぶことができるようになる。
【００１３】
前記有機金属錯体と、正孔-電子再結合に反応して発光する能力を有する少量の蛍光物質とを混合することにより、前記ルミネッセンス領域から放射される色相（the hue light）を修正することができる。理論上、正孔-電子再結合の親和力が完全に同一である、混合に適した有機金属錯体および蛍光物質が発見された場合、それぞれの物質が、前記ルミネッセンス領域に正孔と電子を送りこむことにより発光する。知覚される色相は、双方の発光の視覚的な重ねあわせとなる。
【００１４】
前記有機金属錯体および蛍光物質のバランスには、大きな制限が課されているため、前記蛍光物質は、有利な光放射位置を与えるものを選ぶのが好ましい。有利な光放射位置を与える蛍光物質が、少ない比率だけ存在する場合でも、前記蛍光物質に因る新たなピーク発光波長強度の方が優勢となり、典型的な前記有機金属錯体のピーク発光波長強度（peak intensity wavelength emissions）を、完全に打ち消すことができる。この効果をもたらすに充分な蛍光物質の最低限の比率は、有機金属錯体および蛍光物質の特定の選択によって異なってくるが、いかなる例においても、有機金属錯体のモル数に対して、前記蛍光物質の比率は10モルパーセント以上必要となることはなく、また、蛍光物質が1モルパーセント以上必要となることは稀である。一方、蛍光物質無しで発光能を有する任意の有機金属錯体は、前記蛍光物質の存在量をきわめて少量、有機金属錯体のモル数に対して通常10-3モルパーセント以下、に制限し、前記有機金属錯体の波長特性における発光を保持することができる。したがって、有利な光放射位置を与えることができる蛍光物質の選択によって、全体的または部分的である放出波長シフトを実現することができる。これによって、有用な用途に適合するように選択され考察された、本発明のELデバイスのスペクトル放射が許容される。
【００１５】
有利な光放射位置を与える蛍光物質の選択においては、前記有機金属錯体の特性と前記蛍光物質の特性とを関連づけることを含む必要がある。前記有機金属錯体は、有利な光放射分子位置を与える前記蛍光物質によって送りこまれた正孔と電子を集めるものと見做すことができる。有機金属錯体の存在下における、色相放射を修正できる蛍光物質の選択に関連して、前記のふたつの物質の還元電位の比較がまず重要となる。放射光の波長シフトを示す前記蛍光物質は、前記有機金属錯体に較べ、負の還元電位が小さい。電圧として計測される還元電位は、測定技術に応じた文献で広く報告されている。還元電位は、絶対値よりも差分値とするのが望ましいため、許容しうる任意の還元電位測定技術によって、前記蛍光物質および有機金属錯体の双方の還元電位を同様に測定できるのは明らかである。好ましい酸化還元電位測定技術は、R. J. Cox, Photographic Sensitivity, Academic Press, 1973, Chapter 15 に報告されている。
【００１６】
有機金属錯体の存在下における、色相放射を修正できる蛍光物質の選択に関連する、第二の重要な点は、前記ふたつの物質のバンドギャップ電位の比較である。放射光の波長シフトを示す前記蛍光物質は、前記有機金属錯体に較べ、低いバンドギャップポテンシャルを有する。分子のバンドギャップポテンシャルは、分子の基底状態と第一一重項状態を分けるエレクトロンボルト（eV）の差のポテンシャルとして得られる。バンドギャップポテンシャルとその測定技術は、文献に広く報告されている。ここで報告しているバンドギャップポテンシャルは、吸収ピークに深色移動する吸収波長におけるエレクトロンボルト（eV）として計測しており、また、前記吸収ピークの十分の一程度となる。バンドギャップポテンシャルは、絶対値よりも差分値とするのが望ましいため、許容しうる任意のバンドギャップ測定技術によって、前記蛍光物質および有機金属錯体の双方のバンドギャップを同様に測定できるのは明らかである。測定技術の実例は、F. Gutaman and L. E. Lyons, Organic Semiconductors, Wiley, 1967, Chapter 5 に開示されている。
【００１７】
蛍光物質無しで自身が発光能を有する有機金属錯体を選択する際、前記有機金属錯体および蛍光物質のスペクトル結合（spectral coupling）が起こったときに、前記有機金属錯体単独の放射特性の波長における発光の隠蔽と、前記蛍光物質の特性の波長における放射の増大が観察される。スペクトル結合は、前記有機金属錯体単独の放射特性波長と、前記有機金属錯体が無いときの前記蛍光物質の吸収光波長との間に、重なるところがあるということを意味している。前記蛍光物質の極大吸収 m ±25nm において、最適なスペクトル結合が起こる。実際には、ピーク幅ならびに浅色および深色曲線に依って、好都合なスペクトル結合は、100nm以上異なるピーク放射および吸収波長において起こる。前記有機金属錯体と蛍光物質との間に最適ではないスペクトル結合が予想される際、前記蛍光物質の浅色同様の深色の置換によって、より効率的な結果が得られる。
【００１８】
上述の議論は、正孔と電子の注入に応じて発光することが公知である有機金属錯体を参照して行なわれたものであるが、実際は、上述したさまざまな関係のうちのいずれかまたはその組み合わせによって、前記蛍光物質の発光が優勢となる場合には、前記有機金属錯体自身の発光を完全に止めることができる。発光する役割が前記蛍光物質に移ることにより、有機金属錯体をより広範囲に選択できるようになる、ということを理解することができる。例えば、発光のために選ぶ物質には、前記発光の波長における低い吸収効率が、内部吸収を避けるために必須である。本発明では、正孔および電子の注入を維持することができ、かつ効率的に発光できない、有機金属錯体の使用を認めている。
【００１９】
有用な蛍光物質は、前記有機金属錯体と混合することができ、かつ、本発明のELデバイスのルミネッセンス領域を形成する、上述した薄さの範囲を満たす薄いフィルムに成形することができるものである。結晶有機金属錯体が、薄いフィルム状に成形することに不向きであっても、前記有機金属錯体中に存在する、制限された量の蛍光物質によって、単独では薄いフィルムに成形できない蛍光物質の使用が許可される。好ましい蛍光物質は、前記有機金属錯体物質と共通の層を成す。蛍光色素は、前記有機金属錯体中に分子レベルで分配されることに適しているものであるため、好ましい種類の蛍光物質から構成される。前記蛍光色素を、前記有機金属錯体中に分散させるための、任意の有用な技術が保証されているが、好ましい蛍光色素は、前記有機金属錯体物質に沿って、真空蒸着することができるものである。上述した、適切な他の基準を想定すると、蛍光レーザー色素（fluorescent laser dyes）は、本発明の有機ELデバイスにとって、特に有用な蛍光物質であることが認められる。使用できるドーパントは、ジフェニルアクリジン、クマリン類、ペリレンおよびこれらの誘導体を含む。
【００２０】
有用な蛍光ドーパントは、米国特許 4769292号に開示されており、この参照により開示に含まれる。
好ましいドーパントは、以下の構造式を持つようなクマリン類であって、
【００２１】
【化２】
式中の R1 は、水素原子、カルボキシ基、アルカノイル基（alkanoyl）、アルコキシカルボニル基、シアノ基、アリール基（aryl）、および複素環芳香族基、から成る群から選ばれ、 R2 は、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、カルボキシ基、アルカノイル基、およびアルコキシカルボニル基、から成る群から選ばれ、 R3は、水素原子およびアルキル基から成る群から選ばれ、 R4 はアミノ基であり、 R5 は水素原子であるか、あるいは、 R1 もしくは R2 は、ともに縮合炭素環を形成し、および／または、 R4 および R6のうち少なくとも一方と縮合環を閉環する R4 を形成するアミノ基である。
【００２２】
前記アルキル基は、それぞれの例において、1〜5個の炭素原子から成り、好ましくは1〜3個の炭素原子から成る。前記アリール基は、好ましくはフェニル基である。前記縮合炭素環は、好ましくは五員環、六員環もしくは七員環である。前記複素環芳香族基は、炭素原子、および、酸素と硫黄と窒素から成る群から選ばれる一個または二個のヘテロ原子を含む、五員環もしくは六員環の複素環を含む。前記アミノ基は、一級、二級もしくは三級アミノ基である。前記アミノ基の窒素原子が、隣接する置換基とともに縮合環を閉環するとき、前記環は好ましくは五員環もしくは六員環である。例えば、前記窒素原子が、隣接する置換基（R3 もしくは R5 ）と単環を構成するとき、R4 はピラン環形状をとることができ、あるいは、前記窒素原子が隣接する置換基 R3 および R5 の双方と複数の環を形成するときは、R4 はジュロリジン（julolidine）環形状（クマリンの縮合ベンゾ環を含む）をとることができる。
【００２３】
以下は、レーザー色素として有用であることが公知な蛍光クマリン類色素の例である。FD-1 7-ジエチルアミノ-4-メチルクマリン、FD-2 4,6-ジメチル-7-エチルアミノクマリン、FD-3 4-メチルウンベリフェロン （ 4-Methylumbelliferone ）、FD-4 3-(2'-ベンゾチアゾリル)-7-ジエチルアミノクマリン、FD-5 3-(2'-ベンズイミダゾリル)-7-N,N-ジエチルアミノクマリン、FD-6 7-アミノ-3-フェニルクマリン、FD-7 3-(2'-N-メチルベズイミダゾリル)-7-N,N-ジエチルアミノクマリン、FD-8 7-ジエチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-9 2,3,5,6-1H,4H-テトラヒドロ-8-メチルキノラジノ[9,9a,1-gh]クマリン （ 2,3,5,6-1H,4H-Tetrahydro-8-methylquinolazino[9,9a,1-gh]coumarin ）、FD-10 シクロペンタ[c]ジュロリジノ[9,10-3]-11H-ピラン-11-オン （ Cyclopenta[c]julolindino[9,10-3]-11H-pyran-11-one ）、FD-11 7-アミノ-4-メチルクマリン、FD-12 7-ジメチルアミノシクロペンタ[c]クマリン、FD-13 7-アミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-14 7-ジメチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-15 1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ-8-トリフルオロメチル[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジン-10-オン （ 1,2,4,5,3H,6H,10H-Tetrahydro-8-trifluoromethyl[1]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizin-10-one ）、FD-16 4-メチル-7-(スルホメチルアミノ)クマリンナトリウム塩 （ 4-Methyl-7-(sulfomethylamino)coumarin sodium salt）、FD-17 7-エチルアミノ-6-メチル-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-18 7-ジメチルアミノ-4-メチルクマリン、FD-19 1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ-カルボエトキシ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 1,2,4,5,3H,6H,10H-Tetrahydro-carbethoxy[l]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD-20 9-アセチル-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Acetyl-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[l]benzopyrano[9,9a,1-gh] quinolizino-10-one ）、FD-21 9-シアノ-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Cyano-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[l]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD22 9-(t-ブトキシカルボニル)-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-(t-Butoxycarbonyl)-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahyro[1]benzopyrano [9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD-23 4-メチルピペリジノ[3,2-g]クマリン、FD-24 4-トリフルオロメチルピペリジノ[3,2-g]クマリン （ Trifluoromethylpiperidino[3,2-g]coumarin ）、 FD-25 9-カルボキシ-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Carboxy-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[1]benzopyrano[9,9a,1gh]quinolizino-10-one ）、FD-26 N-エチル-4-トリフルオロメチルピペリジノ[3,2-g] （ N-Ethyl-4-trifluoromethylpiperidino[3,2-g] ）。
【００２４】
他のクマリン類の例は、図9に示した。
他のドーパントは、以下の構造式のようなビスベンゼンスルホン酸塩と、
【００２５】
【化３】
ペリレン、ペリレン誘導体、ならびに、図11〜13に示した、R1 、 R2 、 R3 および R4 が、水素原子、ヒドロカルビル基、置換もしくは非置換芳香族基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択することを特徴とする同一であるかまたは異なる基である構造式のドーパント、ならびに、図11〜13に示した、R 、 R1 、 R2 、 R3 および R4 が、置換または非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できることを特徴とする構造式のドーパント、を含む。R 、R1、 R2 、 R3 および R4 は、ビニル基や以下の構造式のような非飽和アルキレン基であることもできる。
【００２６】
-C-CH2=CH2-R
（式中のRは上述したものである）
他のドーパントは、例えば、蛍光ジシアノメチレンピランやチオピラン類色素である、蛍光4-ジシアノメチレン-4H-ピラン類、および 4-ジシアノメチレン-4H-チオピラン類のような色素である。
【００２７】
有用な蛍光色素は、シアニン類、メロシアニン類、複雑なシアニン類およびメロシアニン類（すなわち、三核、四核、多核のシアニン類およびメロシアニン類）、オキソノール類（ oxonols ）、ヘミオキソノール類、スチリル類、メロスチリル類、ストレプトシアニン類（ streptocyanines ）、を含む、公知のポリメチン色素（ polymethine dyes ）から選択することもできる。
【００２８】
前記シアニン類色素は、メチン結合（ methine linkage ）、ならびに、例えば、ピリジニウム（ pyridinium ）、キノリニウム（ quinolinium ）、イソキノリニウム、オキサゾリウム（ oxazolium ）、チアゾリウム（ thiazolium ）、セレナゾリウム（ selenazolium ）、インダゾリウム（ indazolium ）、ピラゾリウム（ pyrazolium ）、ピロリウム（ pyrrolium ）、インドリウム（ indolium ）、3H-インドリウム（ 3H-indolium ）、イミダゾリウム（ imidazolium ）、オキサジアゾリウム（ oxadiazolium ）、チアジオキサゾリウム（ thiadioxazolium ）、ベンゾオキサゾリウム（ benzoxazolium ）、ベンゾチアゾリウム（ benzothiazolium ）、ベンゾセレナゾリウム（ benzoselenazolium ）、ベンゾテルラゾリウム（ benzotellurazolium ）、ベンズイミダゾリウム（ benzimidazolium ）, 3H- もしくは 1H-ベンゾインドリウム（ 3H-or 1H-benzoindolium ）、ナフトオキサゾリウム（ naphthoxazolium ）、ナフトチオアゾリウム（ naphthothiazolium ）、ナフトセレナゾリウム（ naphthoselenazolium ）、ナフトテルラゾリウム（ naphthotellurazolium ）、カルバゾリウム（ carbazolium ）、ピロロピリジニウム（ pyrrolopyridinium ）、フェナントロチアゾリウム（ phenanthrothiazolium ）、及びアセナフトチアゾリウム（acenaphthothiazolium ）の四級塩からの誘導体であるような、アゾリウム（ azolium ）もしくはアジニウム（ azinium ）核のような塩基性複素環二核（two basic heterocyclic nuclei）、によって結合されたものを含む。
【００２９】
他の有用な蛍光色素の区分としては、 4-オキソ-4H-ベンズ-[d,e]アントラセン、および、ピリリウム（ pyrylium ）、チアピリリウム（ thiapyrylium ）、セレナピリリウム（ selenapyrylium ）、テルロピリリウム（ telluropyrylium ）色素、がある。
【００３０】
前記の有機金属錯体の例の構造式は、添付の図1aおよび図1bに示しており、ここでMは、四価のチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムであり、また、L1、 L2 、 L3 および L4 は、縮合環基、非置換もしくは置換芳香族環基を形成する、同一もしくは異なる基である。また、前記の有機金属錯体の例の構造式は、添付の図1cおよび図1dにも示しており、ここで、Mは五価のバナジウム、ニオブ、タンタルであり、また、L1、 L2 、 L3 、 L4 および L5 は、縮合環基、非置換もしくは置換芳香族環基を形成する、同一もしくは異なる基である。
【００３１】
他の好ましい配位子Lは、5,10,15,20-テトラ(4-ピリジル)21H,23H-ポルフィン（ 5,10,15,20-tetra(4-pyridyl)21H,23H-porphine ）、5,10,15,20-テトラ(p-トリル)21H,23H-ポルフィン（ 5,10,15,20-tetra (p-tolyl)21H,23H- porphine ）、メソ-テトラフェニルポルフィンのような、キノラート（ quinolate ）、ポルフォリン（ porphoryin ）、ポルフィン類（ porphines ）、ピラザロン類（ pyrazalones ）、ならびに、ジベンゾイルメタンのようなβジケトン、ならびに、以下の構造式を持つ配位子、である。
【００３２】
【化４】
ここで上式中の R1 、 R2 、 及びR3は、水素原子、ならびに、置換もしくは非置換脂肪族基または置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、または、R1、 R2 、および R3 は、置換もしくは非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。また、Xは、Se、S、またはOであり、Yは、水素原子、置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、フッ素原子、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基、ニトリル基、とすることができる。
【００３３】
R1 および／もしくは R2 および／もしくは R3 の例は、脂肪族基、芳香族基、ならびに、複素環のアルコキシ基、アリールオキシ基およびカルボキシ基、ならびに、置換もしくは非置換フェニル基、フルオロフェニル基、ビフェニル基、フェナントレン基（ phenanthrene ）、アントラセン基（ anthracene ）、ナフチル基およびフルオレン基（ fluorene ）、ならびに、t-ブチル基のようなアルキル基、ならびに、カルバゾールのような複素環基、を含む。
【００３４】
構造式(I)のジベンゾイルメタンにおいて、R1 、R3はフェニル基、 R2 は水素原子である。他の配位子Lは、以下の構造式であって、
【００３５】
【化５】
ここで、上式中の基群Rは、水素原子、ならびに、置換もしくは非置換脂肪族基または置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、または、R1、 R2 および R3 は、置換もしくは非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。
種々の基群Lは、カルボキシラート基のような、同一または異なる荷電基群とすることができ、 L1 基は上述で定められたものであって、また、基群 L2 、L3 、……は、以下の構造式を有する荷電基とすることができる。
【００３６】
【化６】
ここで、式中のRは、上述で定められた R1 である。あるいは、基群 L1 、L2 は上述で定められたものであって、基群 L3 、…… は他の荷電基である。
【００３７】
R1 、 R2 、および R3は、XをO、S、Se もしくは NH とする以下の構造式の基とすることもできる。
【００３８】
【化７】
好ましい基 R1 は、トリフルオロメチル基 CF3であり、また、前記のジケトンの例は、ベンゾイルトリフルオロアセトン（ banzoyltrifluoroacetone ）、 p-クロロベンゾイルトリフルオロアセトン（ p-chlorobenzoyltrifluoroacetone ）、 p-ブロモトリフルオロアセトン（ p-bromotrifluoroacetone ）、 p-フェニルトリフルオロアセトン（ p-phenyltrifluoroacetone ）、 1-ナフトイルトリフルオロアセトン（ 1-naphthoyltrifluoroacetone ）、 2-ナフトイルトリフルオロアセトン（ 2-naphthoyltrifluoroacetone ）、 2-フェナントイルトリフルオロアセトン（ 2-phenathoyltrifluoroacetone ）、 3-フェナントイルトリフルオロアセトン（ 3-phenanthoyltrifluoroacetone ）、 9-アントロイルトリフルオロアセトントリフルオロアセトン（ 9-anthiroyltrifluoroacetonetrifluoroacetone ）、 シンナモイルトリフルオロアセトン（ cinnamoyltrifluoroacetone ）、および 2-テノイルトリフルオロアセトン（ 2-thenoyltrifluoroacetone ）である。
【００３９】
種々の基群Lは、以下の構造式で表わされる、式中のXがO、S、または Se であって、また、R1、 R2 および R3 が上述したものであるところの、同一もしくは異なった配位子である。
【００４０】
【化８】
種々の基群Lは、以下の構造式で表わされる、同じかまたは異なるキノラート誘導体である。
【００４１】
【化９】
ここで、式中のRは、ヒドロカルビル基、脂肪族基、芳香族基、または、例えば 8-ヒドロキシキノラート誘導体のような、複素環のカルボキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基もしくはアルコキシ基、または、以下の構造式の基である。
【００４２】
【化１０】
ここで、式中のR、 R1 および R2 は上述したものであるか、または、水素原子かフッ素原子であって、例えば、R1および R2 は、アルキル基もしくは以下の構造式のアルコキシ基である。
【００４３】
【化１１】
上で示したように、種々の基群Lは、例えば以下の構造式の基であるような、同一もしくは異なったカルボキシラート基であって、
【００４４】
【化１２】
ここで、式中の R5 は、置換もしくは非置換芳香族基、多環もしくは複素環ポリピリジル基であって、また、R5は、2-エチルヘキシル基とすることもでき、このとき Ln は、 ヘキサン酸2-エチルとなり、あるいは、R5 は、椅子構造とすることもでき、このとき Ln は、 シクロヘキサン酸2-アセチル （ 2-acetyl cyclohexanoate ）となり、あるいは、Lαは、以下の構造式とすることもでき、
【００４５】
【化１３】
ここで、式中のRは上述したものであり、例えば、アルキル基、アレニル基（allenyl）、アミノ基、または、単環もしくは多環の縮合環である。
【００４６】
種々の基群Lは、さらに、以下の構造式のものとすることができる。
【００４７】
【化１４】
好ましい配位子は、キノラートであり、また、好ましいエレクトロルミネッセンス化合物は、置換もしくは非置換の 8-ヒドロキシキノリンの金属塩であって、ここでは金属キノラート類と呼ぶ。したがって、前記の好ましいエレクトロルミネッセンス化合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、およびタンタルのキノラートである。
【００４８】
これらは、以下の一般の構造式を持ち、
【００４９】
【化１５】
ここで、式中の M は金属、 n は前記金属の価数であって、また、位置2、3、4、5、6および7における前記置換基は、同一もしくは異なる基であって、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、スルホン酸類、エステル、カルボン酸、アミノ基、およびアミド基から選択されるか、あるいは、芳香族環、多環もしくは複素環基を構成する。好ましいキノラートは、2-メチルキノラート類および5-メチルキノラート類である。
【００５０】
金属キノラートは、公知の方法にしたがって、塩、エトキシドもしくは8-ヒドロキシキノリンアルキル（ alkyl 8-hydroxyquinoline ）のような金属化合物を反応させることで合成できる。
【００５１】
エレクトロルミネッセンス化合物において、前記反応は、好ましくは、アセトニトリル、フェニルニトリル、トリルニトリルなどのようなニトリル溶媒中で行なう。
本発明は、さらに、(i) 第一電極、(ii) 上述したエレクトロルミネッセンス化合物の層、および(iii) 第二電極、を含む、エレクトロルミネッセンスデバイスも提供する。
【００５２】
前記第一電極は、アノードとしてはたらき、また、前記第二電極は、カソードとしてはたらき、また、好ましくは、前記アノードとエレクトロルミネッセンス化合物との間に、正孔伝送物質の層が存在する。
【００５３】
前記正孔伝送物質は、エレクトロルミネッセンスデバイスで用いられている任意の正孔伝送物質である。
前記正孔伝送物質は、ポリ(ビニルカルバゾール)、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン（ TPD ）のようなアミン錯体、アミノ基置換芳香族化合物の非置換もしくは置換のポリマー、ポリアニリン、置換ポリアニリン類、ポリチオフェン類、置換ポリチオフェン類、ポリシラン類（ polysilanes ）などの、アミン錯体とすることができる。ポリアニリン類の例は、以下の構造式のポリマーであって、
【００５４】
【化１６】
ここで、式中のRは、オルト位もしくはメタ位に在る、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、クロロ基、ブロモ基、ヒドロキシ基（ hydroxy ）、または、以下の構造式の基であって、
【００５５】
【化１７】
ここで、式中のRは、アルキル基もしくはアリール基であり、また、R' は、水素原子、または、上記の構造式(I)の少なくともひとつの他のモノマーをともなう炭素数1〜6のアルキル基もしくはアリール基である。
【００５６】
また、前記正孔伝送物質は、ポリアニリンとすることができ、本発明で用いられるポリアニリン類は、以下の一般の構造式を有し、
【００５７】
【化１８】
ここで、式中のpは、1から10までの値であり、nは、1から20までの値であり、Rは上述したものであって、また、Xは、好ましくは、Cl、Br、SO4、BF4 、PF6 、H2PO3 、H2PO4、スルホン酸アリール（ arylsulphonate ）、アレーンジカルボキシラート（ arenedicarboxylate ）、ポリスチレンスルホナート、ポリアクリラートアルキルスルホナート（ polyacrylate alkysulphonate ）、スルホン酸ビニル、ビニルベンゼンスルホナート（ vinylbenzene sulphonate ）、スルホン酸セルロース（ cellulose sulphonate ）、スルホン酸ショウノウ（ camphor sulphonates ）、硫酸セルロース（ cellulose sulphate ）、または、過フッ化ポリアニオン（ a perfluorinated polyanion ）から選ばれる、アニオンである。
【００５８】
スルホン酸アリールの例としては、p-トルエンスルホナート（ p-toluenesulphonate ）、スルホン酸ベンゼン（ benzenesulphonate ）、 9,10-アントラキノン-スルホナート （ 9,10-anthraquinone-sulphonate ）、およびスルホン酸アントラセン（ anthracenesulphonate ）があり、また、アレーンジカルボキシラートの例は、フタラート（ phthalate ）であり、また、アレーンカルボキシラートの例は、ベンゾアート（ benzoate ）である。
【００５９】
われわれは、ポリアニリンのような、アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーの、プロトン化したポリマーが、蒸着困難もしくは蒸着不可能であることを見出したが、アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーを脱プロトン化すると、容易に蒸着でき、すなわちその（ポリマーの）ポリマーも蒸着可能であるということを発見した。
【００６０】
アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーの、蒸着可能な脱プロトン化ポリマーを用いるのが好ましい。前記のアミノ基置換された芳香族化合物の、脱プロトン化された非置換もしくは置換ポリマーは、水酸化アンモニウム、または、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムのような水酸化アルカリ金属といったアルカリで処理することによって前記ポリマーを脱プロトン化して合成する。
【００６１】
プロトン化の程度は、プロトン化ポリアニリンの形成と脱プロトン化によって制御できる。ポリアニリンの処理方法は、文献 A. G. MacDiarmid and A. F. Epstein, Faraday Discussions, Chem Soc.88 P319 1989 に開示されている。
【００６２】
前記ポリアニリンの電気伝導度は、プロトン化の程度に依存し、電気伝導度が最大となるのは、プロトン化の程度が40％から60％の間であるときであり、例えば、約50％のときである。
【００６３】
前記ポリマーは、実質的にすべて脱プロトン化するのが好ましい。
ポリアニリンはオクタマー単位（p=4）をとることができ、例えば、以下の構造式となる。
【００６４】
【化１９】
前記ポリアニリンは、1x10-1 Siemen cm-1のオーダーか、さらにそれ以上の伝導度を持つことができる。
【００６５】
前記芳香環は、非置換であるか、または、例えばエチル基のような炭素数が1〜20のアルキル基による置換をすることができる。
前記ポリアニリンは、アニリンのコポリマーとすることができ、また、好ましいコポリマーは、o-アニシジン（ o-anisidine ）、m-スルファニル酸（ m-sulphanilic acid ）、もしくは o-アミノフェノールとアニリンとのコポリマー、または、o-アミノフェノール、o-エチルアニリン、o-フェニレンジアミン、もしくは、アミノアントラセン類とo-トルイジン（ o-toluidine ）とのコポリマーである。
【００６６】
使用できるアミノ基置換芳香族化合物の他のポリマーは、置換もしくは非置換のポリアミノナフタレン類、ポリアミノアントラセン類、ポリアミノフェナントレン類など、および、他の任意の縮合ポリ芳香族化合物のポリマー、を含む。ポリアミノアントラセン類およびその合成方法は、米国特許 6,153,726号に開示されている。前記の芳香環は、非置換であるか、もしくは例えば上述で定義した基 R によって置換することができる。
【００６７】
他の正孔伝送物質としては、共役ポリマー、及び、米国特許5807627号、PCT/WO90/13148 、PCT/WO92/03490 に開示もしくは参照されている任意の共役ポリマーを用いた共役ポリマー、がある。
【００６８】
好ましい共役ポリマーとしては、ポリ(p-フェニレンビニレン)-PPV （ poly(p-phenylenevinylene)-PPV ）および、PPVを含むコポリマーである。他の好ましいポリマーは、ポリ(2-メトキシ-5-(2-メトキシペンチルオキシ-1,4-フェニレンビニレン),ポリ(2-メトキシペンチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン) （ poly(2-methoxy-5-(2-methoxypentyloxy-1,4-phenylene vinylene, poly(2-methoxypentyloxy)-1,4-phenylenevinylene) ）、ポリ(2-メトキシ-5-(2-ドデシルオキシ-1,4-フェニレンビニレン) （ poly(2-methoxy-5-(2-dodecyloxy-1,4-phenylenevinylene ）といったポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン) （ poly(2,5dialkoxyghenylene vinylene) ）、ならびに、アルコキシ基、ポリフルオレン類およびオリゴフルオレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリアントラセン類およびオリゴアントラセン類、ポリチオフェン類およびオリゴチオフェン類、に可溶である少なくともひとつの長鎖アルコキシ基を持つ、他のポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン) 、である。
【００６９】
PPVにおいては、フェニレン環は、ひとつまたは複数の置換基、例えば、好ましくはメチル基であるアルキル基、好ましくはメトキシ基もしくはエトキシ基であるアルコキシ基から、それぞれ独立に選択される基、を任意に持つことができる。
【００７０】
置換された誘導体を含む、任意のポリ(アリーレンビニレン) （ poly(arylenevinylene) ）を使用することができ、また、ポリ(p-フェニレンビニレン)内のフェニレン環は、アントラセン環またはナフチレン環のような縮合環系に置き換えることができ、また、それぞれのポリフェニレンビニレン基中のビニレン基の数は、7またはそれ以上に増やすことができる。
【００７１】
前記の共役ポリマーは、米国特許 5807627号 、PCT/WO90/13148 、PCT/WO92/03490 に開示されている方法でつくることができる。
前記正孔伝送層の厚さは、好ましくは、20nm〜200nmである。
【００７２】
上記で言及したポリアニリンのようなアミノ基置換芳香族化合物のポリマーは、他の正孔伝送物質との共役にともなうもしくはその中における、バッファ層（buffer layer）として用いることができる。
【００７３】
他の正孔伝送物質層の構造式は、図４、５、６、７、および８に示しており、ここで、式中の R1 、 R2 、および R3 は、水素原子、ならびに、置換および非置換脂肪族基のような置換および非置換ヒドロカルビル基、置換および非置換芳香族基、複素環構造および多環構造、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、もしくはチオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、あるいは、R1、 R2 および R3 は、置換および非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。Xは、Se、SもしくはOであり、Yは、水素原子、置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、フッ素原子、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基もしくはチオフェニル基もしくはニトリル基、とすることができる。
【００７４】
R1 および／または R2 および／または R3 の例は、脂肪族基、芳香族基、ならびに、複素環のアルコキシ基、アリールオキシ基およびカルボキシ基、ならびに、置換もしくは非置換フェニル基、フルオロフェニル基、ビフェニル基、フェナントレン基（ phenanthrene ）、アントラセン基（ anthracene ）、ナフチル基およびフルオレン基（ fluorene ）、ならびに、t-ブチル基のようなアルキル基、ならびに、カルバゾールのような複素環基、を含む。
【００７５】
前記アノードと前記エレクトロルミネッセンス化合物との間に、電子注入物質の層を任意に加えることができる。前記電子注入物質は、例えばアルミニウムキノラート、リチウムキノラート、ジルコニウムキノラートのような金属キノラート、例えば9,10-ジシアノアントラセンのようなシアノアントラセン、シアノ基置換芳香族化合物、テトラシアノキニドジメタン（ tetracyanoquinidodimethane ）、ポリスチレンスルホナート（ a polystyrene sulphonate ）、または、図2もしくは3に示した構造式においてフェニル環を上述で定めた置換基 R によって置換したもの、といった金属錯体を含み、電子注入物質中を電流が通過するときに電子を伝送する物質である。
【００７６】
エレクトロルミネッセンスデバイス中のエレクトロルミネッセンス層は、ドープされたジルコニウムキノラートを含み、したがって好ましい電子注入物質はジルコニウムキノラートである。
【００７７】
好ましくは、前記第一電極は、アノードとしてはたらく導電性ガラスもしくはプラスチック物質のような透明な基層である。好ましい基層は、錫ドープ酸化インジウム（indium tin oxide）被覆ガラスのような導電性ガラスであるが、導電性があるか、または金属もしくは導電性ポリマーのような導電性層を持つ任意のガラスを用いることができる。導電性ポリマーおよび、導電性ポリマー被覆ガラスもしくはプラスチック物質は、前記の基層にも用いることができる。
【００７８】
カソードは、好ましくは、例えばアルミニウム、カルシウム、リチウム、銀／マグネシウム合金、希土類金属合金などである低い仕事関数の金属であり、好ましい金属は、アルミニウムである。アルカリ金属、希土類金属、もしくはその合金のようなフッ化金属を前記の第二電極とすることができ、例えば、金属上にフッ化金属層をつくるように用いることができる。
【００７９】
金属の価数が3よりも大きい前記の有機金属キノラートの改良された性能を、従来技術と比較すると、特にアルミニウムキノラートが、例えば寿命、安定性などといった特性の範囲の改良において、エレクトロルミネッセンス化合物として有用である。
【発明を実施するための最良の態様】
【００８０】
本発明を実施例を参照してさらに詳述する。
【実施例１】
【００８１】
プレエッチングITO被覆ガラス（a pre-etched ITO coated glass）片（10 x 10cm2 ）を用いた。前記デバイスは、前記ITO上で、ULVAC社（茅ヶ崎、日本）製の Solciet を使用した真空蒸着によって連続的に組み上げられ、各ピクセルの活性領域は 3mm x 3mm となり、前記層は、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(15nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA(75:0.75nm)/LiF(0.4nm)/Al
を含み、ここで、ITOは錫ドープ酸化インジウム被覆ガラス、CuPc はフタロシアニン銅、α-NPB は明細書中で定めたもの、Zrq4 はジルコニウムキノラート、DPQAはジフェニルキナクリジン（ diphenylquinacridine ）である。
【００８２】
前記のZrq4 は、ジルコニウムキノラートであって、前記の Zrq4 :DPQA 層は、DPQAをドープしたジルコニウムキノラート層を形成するために、同時に真空蒸着してつくられている。前記のZrq4とDPQAとの重量比は、厚さの相対比によって簡単に知ることができる。
【００８３】
前記の被覆電極は、真空塗装機（Edwards, 10-6torr）に入れてアルミニウムトップ接触（aluminium top contacts）が形成されるまでの間、モレキュラシーブおよび五酸化リンとともに真空デシケータに格納した。エレクトロルミネッセンス研究が完了するまでの間、前記デバイスは真空デシケータ内に保存した。
【００８４】
前記のITO電極は、つねに前記陽極と接触している。電流と電圧の相関の研究は、コンピューター制御された Keithly 2400 source meter 上で行なわれた。
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図１４に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図１５に示した。
【００８５】
前記デバイスは、図１６の構造を有し、また、色はCIEカラーチャートとして図17に示した。
【実施例２】
【００８６】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO/CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :ナイルレッド（Nilered） (75:0.75nm)/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられ、ここで、ナイルレッドは以下の構造式を持つ化合物である。
【００８７】
【化２０】
【００８８】
電流は前記デバイスを横切って加えられ、図１８に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図１９に示した。
【実施例３】
【００８９】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.4nm)/Zrq4 (10nm)/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９０】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２０に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２１に示した。
【実施例４】
【００９１】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc:TPTP(15:15nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4:DPQA (60:0.5nm)/LiF(0.2nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９２】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２２に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２３に示した。
【実施例５】
【００９３】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.4nm)/Zrq4/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９４】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２４に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２５に示した。
【実施例６】
【００９５】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO (100Ω/ sqr. m) /CuPc (25nm)/α-NPB (60nm)/Zrq4:DCJT(35:0.5nm)/Zrq4 (35nm/LiF(0.5nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９６】
ここで、DCJTは、 4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(ジュロリジン-4-イル-ビニル)-4H-ピラン （ 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(julolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran ）である。
【００９７】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２６〜２８に示すパフォーマンスであった。
【実施例７】
【００９８】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(50nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DCM(60:0.5nm)/Zrq4(10nm/KF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
ここで、KFはフッ化カリウムであり、DCMは4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン （4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran）である。
【００９９】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２９〜３１に示すパフォーマンスであった。
【実施例８】
【０１００】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(50nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.5nm)/Zrq4(35nm/LiF(0.5nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【０１０１】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図３２〜３４に示すパフォーマンスであった。
【実施例９】
【０１０２】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(40nm)/Zrq4 :DPQA (30:0.2nm)/Zrq4(10nm/LiF(0.5nm)/Al という構造で組み上げられた。
【０１０３】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図３５〜３６に示すパフォーマンスであった。
図４８にて、CIEチャートによる実施例のいくつかの色を示した。
【実施例１０】
【０１０４】
ジルコニウムキノラート（ Zrq4 ）とアルミニウムキノラート（ Alq3 ）の比較。
エレクトロルミネッセンス物質としてのジルコニウムキノラートとアルミニウムキノラートの比較を、理想環境下で行った。
【０１０５】
前記デバイスは、実施例１と同一の方法で組み上げられた。
結果は、エレクトロルミネッセンスデバイスとともに図37〜47に図示した。
比較は表１に示した。
【０１０６】
【表１】
このように、 Zrq4 は、Alq3 と較べ、300cd m-2 における効率が40％大きく、20mA cm-2 における輝度が36％大きい。
【０１０７】
図３７〜４７から、効率の際立った増加および改善された輝度および他の特性を損なわないもしくは改良する低い電流密度が認められる。アルミニウムキノラートと比較して改良された放射される色は、色座標によって、デバイスAおよびBの放射する色のCIEカラーチャートを示す図４９に示した。ここで、デバイスAおよびBは、図３７〜４２の構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
本文中に図面の簡単な説明の記載無し。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１９】
【図６】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス物質およびエレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流が流れたときに発光する物質は公知であり、ディスプレイに広範囲で応用されている。液晶デバイスおよび、無機半導体システムに基づいたデバイスは、広範囲に用いられているが、これらは高いエネルギー消費、製造時の高コスト、低い量子効率およびフラットパネルディスプレイをつくることができないという見地に鑑みて不利である。
【０００３】
有機ポリマーはエレクトロルミネッセンスデバイスにおいて有用であるとの提案がなされてきたが、純色を得ることができず、製造コストが高く、また、比較的低い効率である。
【０００４】
特許出願 WO98/58037号は、特性とよりよい結果を保証するエレクトロルミネッセンスデバイスにおいて用いることができるランタノイド錯体の範囲を開示している。特許出願 PCT/GB98/01773号、 PCT/GB99/03619号、 PCT/GB99/04030号、 PCT/GB99/04024号、 PCT/GB99/04028号、 PCT/GB00/00268号 において、希土類元素のキレートを用いたエレクトロルミネッセンス錯体、構造およびデバイスが開示されている。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるためのエレクトロルミネッセンス物質として提案された別の化合物としては、アルミニウムキノラート（aluminium quinolate）がある。
【０００６】
米国特許 3,995,299号（Partridge）は、シーケンスにおいて、アノード、有機正孔注入・輸送領域、ルミネッセンス領域、電子輸送領域およびカソードを含むエレクトロルミネッセンスデバイスを開示している。前記ルミネッセンス領域は、ペリレンやアクリジンなどのような蛍光色素（fluorescent dye）をドープした、ポリビニルカルバゾールのような有機ポリマーとすることができる。
【０００７】
米国特許 4769292号（Kodak）は、シーケンスにおいて、アノード、有機正孔注入・輸送領域、ルミネッセンス領域、電子輸送領域およびカソードを含むエレクトロルミネッセンスデバイスを開示している。前記ELデバイスは、前記ルミネッセンス領域が、有機ホスト物質および発光能を有した蛍光物質を含む、厚さ1μm以下の薄いフィルムによって形成されていることを特徴とする。前記ルミネッセンス領域は、明細書の例においてアルミニウムキノラートを含み、また、価数が1〜3の他の金属のキノラートについても言及されており、請求項に示されている。
【発明の開示】
【０００８】
われわれは、原子価が3よりも大きい、例えば原子価が4、5またはそれ以上である金属の有機金属錯体を用いると、パフォーマンスが改善されることを見出した。好ましくは、前記有機金属錯体は、金属キノラートである。
【０００９】
本発明では、構造式 M(L)n および MO(L)n-2（式中のMは3よりも大きい原子価を持つ金属、Lは有機配位子であって同一であっても、例えば M(L1)(L2)(L3)(L4)... や MO(L1)(L2)... のように異なっていてもよい）であるエレクトロルミネッセンス化合物を提供する。
【００１０】
本発明は、連続的に、アノード、ならびに、構造式 M(L)n および MO(L)n-2 （式中のMは3よりも大きい原子価を持つ金属、Lは有機配位子であって同一であっても、例えば M(L1)(L2)(L3)(L4)... や MO(L1)(L2)... のように異なっていてもよい）を含むエレクトロルミネッセンス物質層、ならびに、カソードを含む、エレクトロルミネッセンスデバイスも提供する。
【００１１】
好ましくは、金属Mは、チタン、ジルコニウムもしくはハフニウムのような四価の遷移金属か、または、バナジウム、ニオブもしくはタンタルのような五価の遷移金属である。
好ましくは、前記エレクトロルミネッセンス化合物は、添加共存物質（ドーパント；dopants）として少量の蛍光物質をドープし、ドープ量はドープされた混合物に対して5〜15％であるのが好ましい。
【００１２】
この参照により本願に含まれる米国特許 4769292号で考察されているように、前記蛍光物質の存在によって、発光波長の露光寛容度（latitude）を広い範囲から選ぶことができるようになる。
【００１３】
前記有機金属錯体と、正孔-電子再結合に反応して発光する能力を有する少量の蛍光物質とを混合することにより、前記ルミネッセンス領域から放射される色相（the hue light）を修正することができる。理論上、正孔-電子再結合の親和力が完全に同一である、混合に適した有機金属錯体および蛍光物質が発見された場合、それぞれの物質が、前記ルミネッセンス領域に正孔と電子を送りこむことにより発光する。知覚される色相は、双方の発光の視覚的な重ねあわせとなる。
【００１４】
前記有機金属錯体および蛍光物質のバランスには、大きな制限が課されているため、前記蛍光物質は、有利な光放射位置を与えるものを選ぶのが好ましい。有利な光放射位置を与える蛍光物質が、少ない比率だけ存在する場合でも、前記蛍光物質に因る新たなピーク発光波長強度の方が優勢となり、典型的な前記有機金属錯体のピーク発光波長強度（peak intensity wavelength emissions）を、完全に打ち消すことができる。この効果をもたらすに充分な蛍光物質の最低限の比率は、有機金属錯体および蛍光物質の特定の選択によって異なってくるが、いかなる例においても、有機金属錯体のモル数に対して、前記蛍光物質の比率は10モルパーセント以上必要となることはなく、また、蛍光物質が1モルパーセント以上必要となることは稀である。一方、蛍光物質無しで発光能を有する任意の有機金属錯体は、前記蛍光物質の存在量をきわめて少量、有機金属錯体のモル数に対して通常10-3モルパーセント以下、に制限し、前記有機金属錯体の波長特性における発光を保持することができる。したがって、有利な光放射位置を与えることができる蛍光物質の選択によって、全体的または部分的である放出波長シフトを実現することができる。これによって、有用な用途に適合するように選択され考察された、本発明のELデバイスのスペクトル放射が許容される。
【００１５】
有利な光放射位置を与える蛍光物質の選択においては、前記有機金属錯体の特性と前記蛍光物質の特性とを関連づけることを含む必要がある。前記有機金属錯体は、有利な光放射分子位置を与える前記蛍光物質によって送りこまれた正孔と電子を集めるものと見做すことができる。有機金属錯体の存在下における、色相放射を修正できる蛍光物質の選択に関連して、前記のふたつの物質の還元電位の比較がまず重要となる。放射光の波長シフトを示す前記蛍光物質は、前記有機金属錯体に較べ、負の還元電位が小さい。電圧として計測される還元電位は、測定技術に応じた文献で広く報告されている。還元電位は、絶対値よりも差分値とするのが望ましいため、許容しうる任意の還元電位測定技術によって、前記蛍光物質および有機金属錯体の双方の還元電位を同様に測定できるのは明らかである。好ましい酸化還元電位測定技術は、R. J. Cox, Photographic Sensitivity, Academic Press, 1973, Chapter 15 に報告されている。
【００１６】
有機金属錯体の存在下における、色相放射を修正できる蛍光物質の選択に関連する、第二の重要な点は、前記ふたつの物質のバンドギャップ電位の比較である。放射光の波長シフトを示す前記蛍光物質は、前記有機金属錯体に較べ、低いバンドギャップポテンシャルを有する。分子のバンドギャップポテンシャルは、分子の基底状態と第一一重項状態を分けるエレクトロンボルト（eV）の差のポテンシャルとして得られる。バンドギャップポテンシャルとその測定技術は、文献に広く報告されている。ここで報告しているバンドギャップポテンシャルは、吸収ピークに深色移動する吸収波長におけるエレクトロンボルト（eV）として計測しており、また、前記吸収ピークの十分の一程度となる。バンドギャップポテンシャルは、絶対値よりも差分値とするのが望ましいため、許容しうる任意のバンドギャップ測定技術によって、前記蛍光物質および有機金属錯体の双方のバンドギャップを同様に測定できるのは明らかである。測定技術の実例は、F. Gutaman and L. E. Lyons, Organic Semiconductors, Wiley, 1967, Chapter 5 に開示されている。
【００１７】
蛍光物質無しで自身が発光能を有する有機金属錯体を選択する際、前記有機金属錯体および蛍光物質のスペクトル結合（spectral coupling）が起こったときに、前記有機金属錯体単独の放射特性の波長における発光の隠蔽と、前記蛍光物質の特性の波長における放射の増大が観察される。スペクトル結合は、前記有機金属錯体単独の放射特性波長と、前記有機金属錯体が無いときの前記蛍光物質の吸収光波長との間に、重なるところがあるということを意味している。前記蛍光物質の極大吸収 m ±25nm において、最適なスペクトル結合が起こる。実際には、ピーク幅ならびに浅色および深色曲線に依って、好都合なスペクトル結合は、100nm以上異なるピーク放射および吸収波長において起こる。前記有機金属錯体と蛍光物質との間に最適ではないスペクトル結合が予想される際、前記蛍光物質の浅色同様の深色の置換によって、より効率的な結果が得られる。
【００１８】
上述の議論は、正孔と電子の注入に応じて発光することが公知である有機金属錯体を参照して行なわれたものであるが、実際は、上述したさまざまな関係のうちのいずれかまたはその組み合わせによって、前記蛍光物質の発光が優勢となる場合には、前記有機金属錯体自身の発光を完全に止めることができる。発光する役割が前記蛍光物質に移ることにより、有機金属錯体をより広範囲に選択できるようになる、ということを理解することができる。例えば、発光のために選ぶ物質には、前記発光の波長における低い吸収効率が、内部吸収を避けるために必須である。本発明では、正孔および電子の注入を維持することができ、かつ効率的に発光できない、有機金属錯体の使用を認めている。
【００１９】
有用な蛍光物質は、前記有機金属錯体と混合することができ、かつ、本発明のELデバイスのルミネッセンス領域を形成する、上述した薄さの範囲を満たす薄いフィルムに成形することができるものである。結晶有機金属錯体が、薄いフィルム状に成形することに不向きであっても、前記有機金属錯体中に存在する、制限された量の蛍光物質によって、単独では薄いフィルムに成形できない蛍光物質の使用が許可される。好ましい蛍光物質は、前記有機金属錯体物質と共通の層を成す。蛍光色素は、前記有機金属錯体中に分子レベルで分配されることに適しているものであるため、好ましい種類の蛍光物質から構成される。前記蛍光色素を、前記有機金属錯体中に分散させるための、任意の有用な技術が保証されているが、好ましい蛍光色素は、前記有機金属錯体物質に沿って、真空蒸着することができるものである。上述した、適切な他の基準を想定すると、蛍光レーザー色素（fluorescent laser dyes）は、本発明の有機ELデバイスにとって、特に有用な蛍光物質であることが認められる。使用できるドーパントは、ジフェニルアクリジン、クマリン類、ペリレンおよびこれらの誘導体を含む。
【００２０】
有用な蛍光ドーパントは、米国特許 4769292号に開示されており、この参照により開示に含まれる。
好ましいドーパントは、以下の構造式を持つようなクマリン類であって、
【００２１】
【化２】
式中の R1 は、水素原子、カルボキシ基、アルカノイル基（alkanoyl）、アルコキシカルボニル基、シアノ基、アリール基（aryl）、および複素環芳香族基、から成る群から選ばれ、 R2 は、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、カルボキシ基、アルカノイル基、およびアルコキシカルボニル基、から成る群から選ばれ、 R3は、水素原子およびアルキル基から成る群から選ばれ、 R4 はアミノ基であり、 R5 は水素原子であるか、あるいは、 R1 もしくは R2 は、ともに縮合炭素環を形成し、および／または、 R4 および R6のうち少なくとも一方と縮合環を閉環する R4 を形成するアミノ基である。
【００２２】
前記アルキル基は、それぞれの例において、1〜5個の炭素原子から成り、好ましくは1〜3個の炭素原子から成る。前記アリール基は、好ましくはフェニル基である。前記縮合炭素環は、好ましくは五員環、六員環もしくは七員環である。前記複素環芳香族基は、炭素原子、および、酸素と硫黄と窒素から成る群から選ばれる一個または二個のヘテロ原子を含む、五員環もしくは六員環の複素環を含む。前記アミノ基は、一級、二級もしくは三級アミノ基である。前記アミノ基の窒素原子が、隣接する置換基とともに縮合環を閉環するとき、前記環は好ましくは五員環もしくは六員環である。例えば、前記窒素原子が、隣接する置換基（R3 もしくは R5 ）と単環を構成するとき、R4 はピラン環形状をとることができ、あるいは、前記窒素原子が隣接する置換基 R3 および R5 の双方と複数の環を形成するときは、R4 はジュロリジン（julolidine）環形状（クマリンの縮合ベンゾ環を含む）をとることができる。
【００２３】
以下は、レーザー色素として有用であることが公知な蛍光クマリン類色素の例である。FD-1 7-ジエチルアミノ-4-メチルクマリン、FD-2 4,6-ジメチル-7-エチルアミノクマリン、FD-3 4-メチルウンベリフェロン （ 4-Methylumbelliferone ）、FD-4 3-(2'-ベンゾチアゾリル)-7-ジエチルアミノクマリン、FD-5 3-(2'-ベンズイミダゾリル)-7-N,N-ジエチルアミノクマリン、FD-6 7-アミノ-3-フェニルクマリン、FD-7 3-(2'-N-メチルベズイミダゾリル)-7-N,N-ジエチルアミノクマリン、FD-8 7-ジエチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-9 2,3,5,6-1H,4H-テトラヒドロ-8-メチルキノラジノ[9,9a,1-gh]クマリン （ 2,3,5,6-1H,4H-Tetrahydro-8-methylquinolazino[9,9a,1-gh]coumarin ）、FD-10 シクロペンタ[c]ジュロリジノ[9,10-3]-11H-ピラン-11-オン （ Cyclopenta[c]julolindino[9,10-3]-11H-pyran-11-one ）、FD-11 7-アミノ-4-メチルクマリン、FD-12 7-ジメチルアミノシクロペンタ[c]クマリン、FD-13 7-アミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-14 7-ジメチルアミノ-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-15 1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ-8-トリフルオロメチル[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジン-10-オン （ 1,2,4,5,3H,6H,10H-Tetrahydro-8-trifluoromethyl[1]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizin-10-one ）、FD-16 4-メチル-7-(スルホメチルアミノ)クマリンナトリウム塩 （ 4-Methyl-7-(sulfomethylamino)coumarin sodium salt）、FD-17 7-エチルアミノ-6-メチル-4-トリフルオロメチルクマリン、FD-18 7-ジメチルアミノ-4-メチルクマリン、FD-19 1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ-カルボエトキシ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 1,2,4,5,3H,6H,10H-Tetrahydro-carbethoxy[l]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD-20 9-アセチル-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Acetyl-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[l]benzopyrano[9,9a,1-gh] quinolizino-10-one ）、FD-21 9-シアノ-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[l]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Cyano-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[l]benzopyrano[9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD22 9-(t-ブトキシカルボニル)-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-(t-Butoxycarbonyl)-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahyro[1]benzopyrano [9,9a,1-gh]quinolizino-10-one ）、FD-23 4-メチルピペリジノ[3,2-g]クマリン、FD-24 4-トリフルオロメチルピペリジノ[3,2-g]クマリン （ Trifluoromethylpiperidino[3,2-g]coumarin ）、 FD-25 9-カルボキシ-1,2,4,5,3H,6H,10H-テトラヒドロ[1]ベンゾピラノ[9,9a,1-gh]キノリジノ-10-オン （ 9-Carboxy-1,2,4,5,3H,6H,10H-tetrahydro[1]benzopyrano[9,9a,1gh]quinolizino-10-one ）、FD-26 N-エチル-4-トリフルオロメチルピペリジノ[3,2-g] （ N-Ethyl-4-trifluoromethylpiperidino[3,2-g] ）。
【００２４】
他のクマリン類の例は、図9に示した。
他のドーパントは、以下の構造式のようなビスベンゼンスルホン酸塩と、
【００２５】
【化３】
ペリレン、ペリレン誘導体、ならびに、図11〜13に示した、R1 、 R2 、 R3 および R4 が、水素原子、ヒドロカルビル基、置換もしくは非置換芳香族基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択することを特徴とする同一であるかまたは異なる基である構造式のドーパント、ならびに、図11〜13に示した、R 、 R1 、 R2 、 R3 および R4 が、置換または非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できることを特徴とする構造式のドーパント、を含む。R 、R1、 R2 、 R3 および R4 は、ビニル基や以下の構造式のような非飽和アルキレン基であることもできる。
【００２６】
-C-CH2=CH2-R
（式中のRは上述したものである）
他のドーパントは、例えば、蛍光ジシアノメチレンピランやチオピラン類色素である、蛍光4-ジシアノメチレン-4H-ピラン類、および 4-ジシアノメチレン-4H-チオピラン類のような色素である。
【００２７】
有用な蛍光色素は、シアニン類、メロシアニン類、複雑なシアニン類およびメロシアニン類（すなわち、三核、四核、多核のシアニン類およびメロシアニン類）、オキソノール類（ oxonols ）、ヘミオキソノール類、スチリル類、メロスチリル類、ストレプトシアニン類（ streptocyanines ）、を含む、公知のポリメチン色素（ polymethine dyes ）から選択することもできる。
【００２８】
前記シアニン類色素は、メチン結合（ methine linkage ）、ならびに、例えば、ピリジニウム（ pyridinium ）、キノリニウム（ quinolinium ）、イソキノリニウム、オキサゾリウム（ oxazolium ）、チアゾリウム（ thiazolium ）、セレナゾリウム（ selenazolium ）、インダゾリウム（ indazolium ）、ピラゾリウム（ pyrazolium ）、ピロリウム（ pyrrolium ）、インドリウム（ indolium ）、3H-インドリウム（ 3H-indolium ）、イミダゾリウム（ imidazolium ）、オキサジアゾリウム（ oxadiazolium ）、チアジオキサゾリウム（ thiadioxazolium ）、ベンゾオキサゾリウム（ benzoxazolium ）、ベンゾチアゾリウム（ benzothiazolium ）、ベンゾセレナゾリウム（ benzoselenazolium ）、ベンゾテルラゾリウム（ benzotellurazolium ）、ベンズイミダゾリウム（ benzimidazolium ）, 3H- もしくは 1H-ベンゾインドリウム（ 3H-or 1H-benzoindolium ）、ナフトオキサゾリウム（ naphthoxazolium ）、ナフトチオアゾリウム（ naphthothiazolium ）、ナフトセレナゾリウム（ naphthoselenazolium ）、ナフトテルラゾリウム（ naphthotellurazolium ）、カルバゾリウム（ carbazolium ）、ピロロピリジニウム（ pyrrolopyridinium ）、フェナントロチアゾリウム（ phenanthrothiazolium ）、及びアセナフトチアゾリウム（acenaphthothiazolium ）の四級塩からの誘導体であるような、アゾリウム（ azolium ）もしくはアジニウム（ azinium ）核のような塩基性複素環二核（two basic heterocyclic nuclei）、によって結合されたものを含む。
【００２９】
他の有用な蛍光色素の区分としては、 4-オキソ-4H-ベンズ-[d,e]アントラセン、および、ピリリウム（ pyrylium ）、チアピリリウム（ thiapyrylium ）、セレナピリリウム（ selenapyrylium ）、テルロピリリウム（ telluropyrylium ）色素、がある。
【００３０】
前記の有機金属錯体の例の構造式は、添付の図1aおよび図1bに示しており、ここでMは、四価のチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムであり、また、L1、 L2 、 L3 および L4 は、縮合環基、非置換もしくは置換芳香族環基を形成する、同一もしくは異なる基である。また、前記の有機金属錯体の例の構造式は、添付の図1cおよび図1dにも示しており、ここで、Mは五価のバナジウム、ニオブ、タンタルであり、また、L1、 L2 、 L3 、 L4 および L5 は、縮合環基、非置換もしくは置換芳香族環基を形成する、同一もしくは異なる基である。
【００３１】
他の好ましい配位子Lは、5,10,15,20-テトラ(4-ピリジル)21H,23H-ポルフィン（ 5,10,15,20-tetra(4-pyridyl)21H,23H-porphine ）、5,10,15,20-テトラ(p-トリル)21H,23H-ポルフィン（ 5,10,15,20-tetra (p-tolyl)21H,23H- porphine ）、メソ-テトラフェニルポルフィンのような、キノラート（ quinolate ）、ポルフォリン（ porphoryin ）、ポルフィン類（ porphines ）、ピラザロン類（ pyrazalones ）、ならびに、ジベンゾイルメタンのようなβジケトン、ならびに、以下の構造式を持つ配位子、である。
【００３２】
【化４】
ここで上式中の R1 、 R2 、 及びR3は、水素原子、ならびに、置換もしくは非置換脂肪族基または置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、または、R1、 R2 、および R3 は、置換もしくは非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。また、Xは、Se、S、またはOであり、Yは、水素原子、置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、フッ素原子、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基、ニトリル基、とすることができる。
【００３３】
R1 および／もしくは R2 および／もしくは R3 の例は、脂肪族基、芳香族基、ならびに、複素環のアルコキシ基、アリールオキシ基およびカルボキシ基、ならびに、置換もしくは非置換フェニル基、フルオロフェニル基、ビフェニル基、フェナントレン基（ phenanthrene ）、アントラセン基（ anthracene ）、ナフチル基およびフルオレン基（ fluorene ）、ならびに、t-ブチル基のようなアルキル基、ならびに、カルバゾールのような複素環基、を含む。
【００３４】
構造式(I)のジベンゾイルメタンにおいて、R1 、R3はフェニル基、 R2 は水素原子である。他の配位子Lは、以下の構造式であって、
【００３５】
【化５】
ここで、上式中の基群Rは、水素原子、ならびに、置換もしくは非置換脂肪族基または置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、チオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、または、R1、 R2 および R3 は、置換もしくは非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。
種々の基群Lは、カルボキシラート基のような、同一または異なる荷電基群とすることができ、 L1 基は上述で定められたものであって、また、基群 L2 、L3 、……は、以下の構造式を有する荷電基とすることができる。
【００３６】
【化６】
ここで、式中のRは、上述で定められた R1 である。あるいは、基群 L1 、L2 は上述で定められたものであって、基群 L3 、…… は他の荷電基である。
【００３７】
R1 、 R2 、および R3は、XをO、S、Se もしくは NH とする以下の構造式の基とすることもできる。
【００３８】
【化７】
好ましい基 R1 は、トリフルオロメチル基 CF3であり、また、前記のジケトンの例は、ベンゾイルトリフルオロアセトン（ banzoyltrifluoroacetone ）、 p-クロロベンゾイルトリフルオロアセトン（ p-chlorobenzoyltrifluoroacetone ）、 p-ブロモトリフルオロアセトン（ p-bromotrifluoroacetone ）、 p-フェニルトリフルオロアセトン（ p-phenyltrifluoroacetone ）、 1-ナフトイルトリフルオロアセトン（ 1-naphthoyltrifluoroacetone ）、 2-ナフトイルトリフルオロアセトン（ 2-naphthoyltrifluoroacetone ）、 2-フェナントイルトリフルオロアセトン（ 2-phenathoyltrifluoroacetone ）、 3-フェナントイルトリフルオロアセトン（ 3-phenanthoyltrifluoroacetone ）、 9-アントロイルトリフルオロアセトントリフルオロアセトン（ 9-anthiroyltrifluoroacetonetrifluoroacetone ）、 シンナモイルトリフルオロアセトン（ cinnamoyltrifluoroacetone ）、および 2-テノイルトリフルオロアセトン（ 2-thenoyltrifluoroacetone ）である。
【００３９】
種々の基群Lは、以下の構造式で表わされる、式中のXがO、S、または Se であって、また、R1、 R2 および R3 が上述したものであるところの、同一もしくは異なった配位子である。
【００４０】
【化８】
種々の基群Lは、以下の構造式で表わされる、同じかまたは異なるキノラート誘導体である。
【００４１】
【化９】
ここで、式中のRは、ヒドロカルビル基、脂肪族基、芳香族基、または、例えば 8-ヒドロキシキノラート誘導体のような、複素環のカルボキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基もしくはアルコキシ基、または、以下の構造式の基である。
【００４２】
【化１０】
ここで、式中のR、 R1 および R2 は上述したものであるか、または、水素原子かフッ素原子であって、例えば、R1および R2 は、アルキル基もしくは以下の構造式のアルコキシ基である。
【００４３】
【化１１】
上で示したように、種々の基群Lは、例えば以下の構造式の基であるような、同一もしくは異なったカルボキシラート基であって、
【００４４】
【化１２】
ここで、式中の R5 は、置換もしくは非置換芳香族基、多環もしくは複素環ポリピリジル基であって、また、R5は、2-エチルヘキシル基とすることもでき、このとき Ln は、 ヘキサン酸2-エチルとなり、あるいは、R5 は、椅子構造とすることもでき、このとき Ln は、 シクロヘキサン酸2-アセチル （ 2-acetyl cyclohexanoate ）となり、あるいは、Lαは、以下の構造式とすることもでき、
【００４５】
【化１３】
ここで、式中のRは上述したものであり、例えば、アルキル基、アレニル基（allenyl）、アミノ基、または、単環もしくは多環の縮合環である。
【００４６】
種々の基群Lは、さらに、以下の構造式のものとすることができる。
【００４７】
【化１４】
好ましい配位子は、キノラートであり、また、好ましいエレクトロルミネッセンス化合物は、置換もしくは非置換の 8-ヒドロキシキノリンの金属塩であって、ここでは金属キノラート類と呼ぶ。したがって、前記の好ましいエレクトロルミネッセンス化合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、およびタンタルのキノラートである。
【００４８】
これらは、以下の一般の構造式を持ち、
【００４９】
【化１５】
ここで、式中の M は金属、 n は前記金属の価数であって、また、位置2、3、4、5、6および7における前記置換基は、同一もしくは異なる基であって、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、スルホン酸類、エステル、カルボン酸、アミノ基、およびアミド基から選択されるか、あるいは、芳香族環、多環もしくは複素環基を構成する。好ましいキノラートは、2-メチルキノラート類および5-メチルキノラート類である。
【００５０】
金属キノラートは、公知の方法にしたがって、塩、エトキシドもしくは8-ヒドロキシキノリンアルキル（ alkyl 8-hydroxyquinoline ）のような金属化合物を反応させることで合成できる。
【００５１】
エレクトロルミネッセンス化合物において、前記反応は、好ましくは、アセトニトリル、フェニルニトリル、トリルニトリルなどのようなニトリル溶媒中で行なう。
本発明は、さらに、(i) 第一電極、(ii) 上述したエレクトロルミネッセンス化合物の層、および(iii) 第二電極、を含む、エレクトロルミネッセンスデバイスも提供する。
【００５２】
前記第一電極は、アノードとしてはたらき、また、前記第二電極は、カソードとしてはたらき、また、好ましくは、前記アノードとエレクトロルミネッセンス化合物との間に、正孔伝送物質の層が存在する。
【００５３】
前記正孔伝送物質は、エレクトロルミネッセンスデバイスで用いられている任意の正孔伝送物質である。
前記正孔伝送物質は、ポリ(ビニルカルバゾール)、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン（ TPD ）のようなアミン錯体、アミノ基置換芳香族化合物の非置換もしくは置換のポリマー、ポリアニリン、置換ポリアニリン類、ポリチオフェン類、置換ポリチオフェン類、ポリシラン類（ polysilanes ）などの、アミン錯体とすることができる。ポリアニリン類の例は、以下の構造式のポリマーであって、
【００５４】
【化１６】
ここで、式中のRは、オルト位もしくはメタ位に在る、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、クロロ基、ブロモ基、ヒドロキシ基（ hydroxy ）、または、以下の構造式の基であって、
【００５５】
【化１７】
ここで、式中のRは、アルキル基もしくはアリール基であり、また、R' は、水素原子、または、上記の構造式(I)の少なくともひとつの他のモノマーをともなう炭素数1〜6のアルキル基もしくはアリール基である。
【００５６】
また、前記正孔伝送物質は、ポリアニリンとすることができ、本発明で用いられるポリアニリン類は、以下の一般の構造式を有し、
【００５７】
【化１８】
ここで、式中のpは、1から10までの値であり、nは、1から20までの値であり、Rは上述したものであって、また、Xは、好ましくは、Cl、Br、SO4、BF4 、PF6 、H2PO3 、H2PO4、スルホン酸アリール（ arylsulphonate ）、アレーンジカルボキシラート（ arenedicarboxylate ）、ポリスチレンスルホナート、ポリアクリラートアルキルスルホナート（ polyacrylate alkysulphonate ）、スルホン酸ビニル、ビニルベンゼンスルホナート（ vinylbenzene sulphonate ）、スルホン酸セルロース（ cellulose sulphonate ）、スルホン酸ショウノウ（ camphor sulphonates ）、硫酸セルロース（ cellulose sulphate ）、または、過フッ化ポリアニオン（ a perfluorinated polyanion ）から選ばれる、アニオンである。
【００５８】
スルホン酸アリールの例としては、p-トルエンスルホナート（ p-toluenesulphonate ）、スルホン酸ベンゼン（ benzenesulphonate ）、 9,10-アントラキノン-スルホナート （ 9,10-anthraquinone-sulphonate ）、およびスルホン酸アントラセン（ anthracenesulphonate ）があり、また、アレーンジカルボキシラートの例は、フタラート（ phthalate ）であり、また、アレーンカルボキシラートの例は、ベンゾアート（ benzoate ）である。
【００５９】
われわれは、ポリアニリンのような、アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーの、プロトン化したポリマーが、蒸着困難もしくは蒸着不可能であることを見出したが、アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーを脱プロトン化すると、容易に蒸着でき、すなわちその（ポリマーの）ポリマーも蒸着可能であるということを発見した。
【００６０】
アミノ基置換された芳香族化合物の、非置換もしくは置換ポリマーの、蒸着可能な脱プロトン化ポリマーを用いるのが好ましい。前記のアミノ基置換された芳香族化合物の、脱プロトン化された非置換もしくは置換ポリマーは、水酸化アンモニウム、または、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムのような水酸化アルカリ金属といったアルカリで処理することによって前記ポリマーを脱プロトン化して合成する。
【００６１】
プロトン化の程度は、プロトン化ポリアニリンの形成と脱プロトン化によって制御できる。ポリアニリンの処理方法は、文献 A. G. MacDiarmid and A. F. Epstein, Faraday Discussions, Chem Soc.88 P319 1989 に開示されている。
【００６２】
前記ポリアニリンの電気伝導度は、プロトン化の程度に依存し、電気伝導度が最大となるのは、プロトン化の程度が40％から60％の間であるときであり、例えば、約50％のときである。
【００６３】
前記ポリマーは、実質的にすべて脱プロトン化するのが好ましい。
ポリアニリンはオクタマー単位（p=4）をとることができ、例えば、以下の構造式となる。
【００６４】
【化１９】
前記ポリアニリンは、1x10-1 Siemen cm-1のオーダーか、さらにそれ以上の伝導度を持つことができる。
【００６５】
前記芳香環は、非置換であるか、または、例えばエチル基のような炭素数が1〜20のアルキル基による置換をすることができる。
前記ポリアニリンは、アニリンのコポリマーとすることができ、また、好ましいコポリマーは、o-アニシジン（ o-anisidine ）、m-スルファニル酸（ m-sulphanilic acid ）、もしくは o-アミノフェノールとアニリンとのコポリマー、または、o-アミノフェノール、o-エチルアニリン、o-フェニレンジアミン、もしくは、アミノアントラセン類とo-トルイジン（ o-toluidine ）とのコポリマーである。
【００６６】
使用できるアミノ基置換芳香族化合物の他のポリマーは、置換もしくは非置換のポリアミノナフタレン類、ポリアミノアントラセン類、ポリアミノフェナントレン類など、および、他の任意の縮合ポリ芳香族化合物のポリマー、を含む。ポリアミノアントラセン類およびその合成方法は、米国特許 6,153,726号に開示されている。前記の芳香環は、非置換であるか、もしくは例えば上述で定義した基 R によって置換することができる。
【００６７】
他の正孔伝送物質としては、共役ポリマー、及び、米国特許5807627号、PCT/WO90/13148 、PCT/WO92/03490 に開示もしくは参照されている任意の共役ポリマーを用いた共役ポリマー、がある。
【００６８】
好ましい共役ポリマーとしては、ポリ(p-フェニレンビニレン)-PPV （ poly(p-phenylenevinylene)-PPV ）および、PPVを含むコポリマーである。他の好ましいポリマーは、ポリ(2-メトキシ-5-(2-メトキシペンチルオキシ-1,4-フェニレンビニレン),ポリ(2-メトキシペンチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン) （ poly(2-methoxy-5-(2-methoxypentyloxy-1,4-phenylene vinylene, poly(2-methoxypentyloxy)-1,4-phenylenevinylene) ）、ポリ(2-メトキシ-5-(2-ドデシルオキシ-1,4-フェニレンビニレン) （ poly(2-methoxy-5-(2-dodecyloxy-1,4-phenylenevinylene ）といったポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン) （ poly(2,5dialkoxyghenylene vinylene) ）、ならびに、アルコキシ基、ポリフルオレン類およびオリゴフルオレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリアントラセン類およびオリゴアントラセン類、ポリチオフェン類およびオリゴチオフェン類、に可溶である少なくともひとつの長鎖アルコキシ基を持つ、他のポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン) 、である。
【００６９】
PPVにおいては、フェニレン環は、ひとつまたは複数の置換基、例えば、好ましくはメチル基であるアルキル基、好ましくはメトキシ基もしくはエトキシ基であるアルコキシ基から、それぞれ独立に選択される基、を任意に持つことができる。
【００７０】
置換された誘導体を含む、任意のポリ(アリーレンビニレン) （ poly(arylenevinylene) ）を使用することができ、また、ポリ(p-フェニレンビニレン)内のフェニレン環は、アントラセン環またはナフチレン環のような縮合環系に置き換えることができ、また、それぞれのポリフェニレンビニレン基中のビニレン基の数は、7またはそれ以上に増やすことができる。
【００７１】
前記の共役ポリマーは、米国特許 5807627号 、PCT/WO90/13148 、PCT/WO92/03490 に開示されている方法でつくることができる。
前記正孔伝送層の厚さは、好ましくは、20nm〜200nmである。
【００７２】
上記で言及したポリアニリンのようなアミノ基置換芳香族化合物のポリマーは、他の正孔伝送物質との共役にともなうもしくはその中における、バッファ層（buffer layer）として用いることができる。
【００７３】
他の正孔伝送物質層の構造式は、図４、５、６、７、および８に示しており、ここで、式中の R1 、 R2 、および R3 は、水素原子、ならびに、置換および非置換脂肪族基のような置換および非置換ヒドロカルビル基、置換および非置換芳香族基、複素環構造および多環構造、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基、もしくはチオフェニル基から選択する、同一であるかまたは異なる基であるか、あるいは、R1、 R2 および R3 は、置換および非置換縮合環芳香族基、複素環構造基および多環構造基を形成し、かつスチレンのようなモノマーと共重合できる。Xは、Se、SもしくはOであり、Yは、水素原子、置換もしくは非置換芳香族基のような置換もしくは非置換ヒドロカルビル基、複素環構造基および多環構造基、フッ素原子、トリフルオリルメチル基（ trifluoryl methyl groups ）のようなフルオロカーボン基、フッ素原子のようなハロゲン基もしくはチオフェニル基もしくはニトリル基、とすることができる。
【００７４】
R1 および／または R2 および／または R3 の例は、脂肪族基、芳香族基、ならびに、複素環のアルコキシ基、アリールオキシ基およびカルボキシ基、ならびに、置換もしくは非置換フェニル基、フルオロフェニル基、ビフェニル基、フェナントレン基（ phenanthrene ）、アントラセン基（ anthracene ）、ナフチル基およびフルオレン基（ fluorene ）、ならびに、t-ブチル基のようなアルキル基、ならびに、カルバゾールのような複素環基、を含む。
【００７５】
前記アノードと前記エレクトロルミネッセンス化合物との間に、電子注入物質の層を任意に加えることができる。前記電子注入物質は、例えばアルミニウムキノラート、リチウムキノラート、ジルコニウムキノラートのような金属キノラート、例えば9,10-ジシアノアントラセンのようなシアノアントラセン、シアノ基置換芳香族化合物、テトラシアノキニドジメタン（ tetracyanoquinidodimethane ）、ポリスチレンスルホナート（ a polystyrene sulphonate ）、または、図2もしくは3に示した構造式においてフェニル環を上述で定めた置換基 R によって置換したもの、といった金属錯体を含み、電子注入物質中を電流が通過するときに電子を伝送する物質である。
【００７６】
エレクトロルミネッセンスデバイス中のエレクトロルミネッセンス層は、ドープされたジルコニウムキノラートを含み、したがって好ましい電子注入物質はジルコニウムキノラートである。
【００７７】
好ましくは、前記第一電極は、アノードとしてはたらく導電性ガラスもしくはプラスチック物質のような透明な基層である。好ましい基層は、錫ドープ酸化インジウム（indium tin oxide）被覆ガラスのような導電性ガラスであるが、導電性があるか、または金属もしくは導電性ポリマーのような導電性層を持つ任意のガラスを用いることができる。導電性ポリマーおよび、導電性ポリマー被覆ガラスもしくはプラスチック物質は、前記の基層にも用いることができる。
【００７８】
カソードは、好ましくは、例えばアルミニウム、カルシウム、リチウム、銀／マグネシウム合金、希土類金属合金などである低い仕事関数の金属であり、好ましい金属は、アルミニウムである。アルカリ金属、希土類金属、もしくはその合金のようなフッ化金属を前記の第二電極とすることができ、例えば、金属上にフッ化金属層をつくるように用いることができる。
【００７９】
金属の価数が3よりも大きい前記の有機金属キノラートの改良された性能を、従来技術と比較すると、特にアルミニウムキノラートが、例えば寿命、安定性などといった特性の範囲の改良において、エレクトロルミネッセンス化合物として有用である。
【発明を実施するための最良の態様】
【００８０】
本発明を実施例を参照してさらに詳述する。
【実施例１】
【００８１】
プレエッチングITO被覆ガラス（a pre-etched ITO coated glass）片（10 x 10cm2 ）を用いた。前記デバイスは、前記ITO上で、ULVAC社（茅ヶ崎、日本）製の Solciet を使用した真空蒸着によって連続的に組み上げられ、各ピクセルの活性領域は 3mm x 3mm となり、前記層は、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(15nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA(75:0.75nm)/LiF(0.4nm)/Al
を含み、ここで、ITOは錫ドープ酸化インジウム被覆ガラス、CuPc はフタロシアニン銅、α-NPB は明細書中で定めたもの、Zrq4 はジルコニウムキノラート、DPQAはジフェニルキナクリジン（ diphenylquinacridine ）である。
【００８２】
前記のZrq4 は、ジルコニウムキノラートであって、前記の Zrq4 :DPQA 層は、DPQAをドープしたジルコニウムキノラート層を形成するために、同時に真空蒸着してつくられている。前記のZrq4とDPQAとの重量比は、厚さの相対比によって簡単に知ることができる。
【００８３】
前記の被覆電極は、真空塗装機（Edwards, 10-6torr）に入れてアルミニウムトップ接触（aluminium top contacts）が形成されるまでの間、モレキュラシーブおよび五酸化リンとともに真空デシケータに格納した。エレクトロルミネッセンス研究が完了するまでの間、前記デバイスは真空デシケータ内に保存した。
【００８４】
前記のITO電極は、つねに前記陽極と接触している。電流と電圧の相関の研究は、コンピューター制御された Keithly 2400 source meter 上で行なわれた。
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図１４に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図１５に示した。
【００８５】
前記デバイスは、図１６の構造を有し、また、色はCIEカラーチャートとして図17に示した。
【実施例２】
【００８６】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO/CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :ナイルレッド（Nilered） (75:0.75nm)/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられ、ここで、ナイルレッドは以下の構造式を持つ化合物である。
【００８７】
【化２０】
【００８８】
電流は前記デバイスを横切って加えられ、図１８に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図１９に示した。
【実施例３】
【００８９】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.4nm)/Zrq4 (10nm)/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９０】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２０に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２１に示した。
【実施例４】
【００９１】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc:TPTP(15:15nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4:DPQA (60:0.5nm)/LiF(0.2nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９２】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２２に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２３に示した。
【実施例５】
【００９３】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.4nm)/Zrq4/LiF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９４】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２４に示すパフォーマンスであった。エレクトロルミネッセンススペクトルを図２５に示した。
【実施例６】
【００９５】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO (100Ω/ sqr. m) /CuPc (25nm)/α-NPB (60nm)/Zrq4:DCJT(35:0.5nm)/Zrq4 (35nm/LiF(0.5nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【００９６】
ここで、DCJTは、 4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(ジュロリジン-4-イル-ビニル)-4H-ピラン （ 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(julolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran ）である。
【００９７】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２６〜２８に示すパフォーマンスであった。
【実施例７】
【００９８】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(50nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DCM(60:0.5nm)/Zrq4(10nm/KF(0.4nm)/Al
という構造で組み上げられた。
ここで、KFはフッ化カリウムであり、DCMは4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン （4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran）である。
【００９９】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図２９〜３１に示すパフォーマンスであった。
【実施例８】
【０１００】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(50nm)/α-NPB(75nm)/Zrq4 :DPQA (60:0.5nm)/Zrq4(35nm/LiF(0.5nm)/Al
という構造で組み上げられた。
【０１０１】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図３２〜３４に示すパフォーマンスであった。
【実施例９】
【０１０２】
デバイスは、実施例１の方法によって、
ITO(100Ω/ sqr.m) /CuPc(25nm)/α-NPB(40nm)/Zrq4 :DPQA (30:0.2nm)/Zrq4(10nm/LiF(0.5nm)/Al という構造で組み上げられた。
【０１０３】
電流は、前記デバイスを横切って加えられ、図３５〜３６に示すパフォーマンスであった。
図４８にて、CIEチャートによる実施例のいくつかの色を示した。
【実施例１０】
【０１０４】
ジルコニウムキノラート（ Zrq4 ）とアルミニウムキノラート（ Alq3 ）の比較。
エレクトロルミネッセンス物質としてのジルコニウムキノラートとアルミニウムキノラートの比較を、理想環境下で行った。
【０１０５】
前記デバイスは、実施例１と同一の方法で組み上げられた。
結果は、エレクトロルミネッセンスデバイスとともに図37〜47に図示した。
比較は表１に示した。
【０１０６】
【表１】
このように、 Zrq4 は、Alq3 と較べ、300cd m-2 における効率が40％大きく、20mA cm-2 における輝度が36％大きい。
【０１０７】
図３７〜４７から、効率の際立った増加および改善された輝度および他の特性を損なわないもしくは改良する低い電流密度が認められる。アルミニウムキノラートと比較して改良された放射される色は、色座標によって、デバイスAおよびBの放射する色のCIEカラーチャートを示す図４９に示した。ここで、デバイスAおよびBは、図３７〜４２の構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
本文中に図面の簡単な説明の記載無し。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１９】
【図６】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造式 M(L)n もしくは MO(L)n-2のエレクトロルミネッセンス化合物であって、式中のMは3よりも大きな原子価状態 n の金属、Lは有機配位子であり、前記配位子Lは同一もしくは異なるものであることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項２】
構造式が、 M(iv)(L1)(L2)(L3)(L4) 、 M(iv)O(L1)(L2) 、 M(v)(L1)(L2)(L3)(L4)(L5) 、 M(v)O(L1)(L2)(L3) である、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項３】
前記金属Mが、四価のチタン、ジルコニウムもしくはハフニウム、または、五価のバナジウム、ニオブもしくはタンタルであることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項４】
図１ａ〜１ｄの構造式を持つ、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項５】
構造式が M(L1)(L2)(L3)(L4) もしくは MO(L1)(L2) であって、式中の基 (L1) 、 (L2) 、 (L3) および (L4) が、同一もしくは異なるものであり、式中のMが四価のジルコニウム、ハフニウム、もしくはチタンであることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項６】
構造式が M(L1)(L2)(L3)(L4)(L5) もしくは MO(L1)(L2)(L3) であって、式中の基 (L1) 、 (L2) 、 (L3) および (L4) (L5) が、同一もしくは異なるものであり、式中のMが五価のバナジウム、ニオブ、もしくはタンタルであることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項７】
前記配位子Lが、明細書中の配位子(I)〜(XVIII)から選択されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項８】
配位子Lが、キノラート類、ポルフォリン類、ピラザロン類、およびβ-ジケトン類、から選択されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項９】
配位子Lが、ジベンゾイルメタンであることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１０】
下記構造式を有するエレクトロルミネッセンス化合物であって、
【化１】
式中のMが、四価のチタン、ジルコニウム、もしくはハフニウム、または、五価のバナジウム、ニオブ、もしくはタンタルから選択され、式中のnが前記Mの原子価状態であり、位置2、3、4、5、6、および7の置換基が、同一もしくは異なっていることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１１】
前記置換基が、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、スルホン酸類、エステル類、カルボン酸類、アミノ基およびアミド基から選択されるか、または、芳香族基、多環基もしくは複素環基であることを特徴とする、請求項１１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１２】
前記錯体が、2-メチル金属キノラートもしくは5-メチル金属キノラートであることを特徴とする、請求項１０記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物と、蛍光物質を含むドーパントとを含む、エレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１４】
前記ドーパントが、ジフェニルアクリジン、クマリン類、ペリレン、キノラート類、ポルフォリン、ポルフィン類、ピラザロン類、およびそれらの誘導体から選択されることを特徴とする、請求項１３記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１５】
有機金属錯体のモル数を基準として、10モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１６】
有機金属錯体のモル数を基準として、1モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１７】
有機金属錯体のモル数を基準として、10-3 モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１８】
前記ドーパントが、構造式(A)、(B)および(C)の化合物、ならびに図９〜１３の化合物から選択されることを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１９】
(i) 第一電極、(ii) 請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物もしくは組成物、および(iii) 第二電極を含む、エレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２０】
前記第一電極と前記エレクトロルミネッセンス層との間に、正孔伝送物質が存在することを特徴とする、請求項１９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２１】
前記正孔伝送物質が、芳香族アミン錯体であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２２】
前記正孔伝送物質が、ポリ芳香族アミン錯体であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２３】
前記正孔伝送物質が、ポリ(ビニルカルバゾール)、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン （TPD）、ポリアニリン、置換ポリアニリン類、ポリチオフェン類、置換ポリチオフェン類、ポリシラン類、および置換ポリシラン類から選択されるポリマーのフィルムであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２４】
前記正孔伝送物質が、明細書中の構造式(XIX)もしくは(XX)の化合物、または図４〜８の化合物のフィルムであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２５】
前記正孔伝送物質が、アニリンのコポリマー、あるいは、アニリンと、o-アニシジン、m-スルファニル酸、もしくはo-アミノフェノールとのコポリマー、または、o-トルイジンと、o-アミノフェノール、o-エチルアニリン、o-フェニレンジアミン、もしくはアミノアントラセンとのコポリマー、であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２６】
前記正孔伝送物質が、共役ポリマーであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２７】
前記共役ポリマーが、ポリ(p-フェニレンビニレン)-PPV 、ならびに、PPV、ポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシ-5-(2-メトキシペンチルオキシ-1,4-フェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシペンチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシ-5-(2-ドデシルオキシ-1,4-フェニレンビニレン)、ならびに、アルコキシ基、ポリフルオレン類、オリゴフルオレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリアントラセン類およびオリゴアントラセン類、ポリチオフェン類およびオリゴチオフェン類に可溶である長鎖アルコキシ基を少なくともひとつ含む、他のポリ(2,5 ジアルコキシフェニレンビニレン)類、から選択されることを特徴とする、請求項２６記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２８】
前記エレクトロルミネッセンス化合物が、前記正孔伝送物質と混合されていることを特徴とする、請求項２０〜２８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２９】
前記カソードと前記エレクトロルミネッセンス化合物層との間に、電子伝送物質が存在することを特徴とする、請求項１９〜２８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３０】
前記電子伝送物質が、金属キノラートであることを特徴とする、請求項２９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３１】
前記金属キノラートが、アルミニウムキノラート、ジルコニウムキノラート、もしくはリチウムキノラートであることを特徴とする、請求項３０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス
【請求項３２】
前記電子伝送物質が、構造式 Mx(DBM)n であって、式中のMxが金属、DBMがジベンゾイルメタン、nがMxの原子価であることを特徴とする、請求項３０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３３】
前記電子伝送物質が、9,10 ジシアノアントラセンのようなシアノアントラセン、ポリスチレンスルホナート、または図2もしくは図3に示した構造式の化合物であることを特徴とする、請求項２９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３４】
前記電子伝送物質が、前記エレクトロルミネッセンス化合物と混合されていることを特徴とする、請求項２９〜３３のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３５】
前記第一電極が、透明導電性ガラス電極であることを特徴とする、請求項１９〜３４のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３６】
前記第二電極が、アルミニウム、カルシウム、リチウム、マグネシウム、ならびに、これらの合金、および銀／マグネシウム合金、から選択されることを特徴とする、請求項１９〜３５のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項１】
構造式 M(L)n もしくは MO(L)n-2のエレクトロルミネッセンス化合物であって、式中のMは3よりも大きな原子価状態 n の金属、Lは有機配位子であり、前記配位子Lは同一もしくは異なるものであることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項２】
構造式が、 M(iv)(L1)(L2)(L3)(L4) 、 M(iv)O(L1)(L2) 、 M(v)(L1)(L2)(L3)(L4)(L5) 、 M(v)O(L1)(L2)(L3) である、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項３】
前記金属Mが、四価のチタン、ジルコニウムもしくはハフニウム、または、五価のバナジウム、ニオブもしくはタンタルであることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項４】
図１ａ〜１ｄの構造式を持つ、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項５】
構造式が M(L1)(L2)(L3)(L4) もしくは MO(L1)(L2) であって、式中の基 (L1) 、 (L2) 、 (L3) および (L4) が、同一もしくは異なるものであり、式中のMが四価のジルコニウム、ハフニウム、もしくはチタンであることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項６】
構造式が M(L1)(L2)(L3)(L4)(L5) もしくは MO(L1)(L2)(L3) であって、式中の基 (L1) 、 (L2) 、 (L3) および (L4) (L5) が、同一もしくは異なるものであり、式中のMが五価のバナジウム、ニオブ、もしくはタンタルであることを特徴とする、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項７】
前記配位子Lが、明細書中の配位子(I)〜(XVIII)から選択されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項８】
配位子Lが、キノラート類、ポルフォリン類、ピラザロン類、およびβ-ジケトン類、から選択されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項９】
配位子Lが、ジベンゾイルメタンであることを特徴とする、前述の請求項のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１０】
下記構造式を有するエレクトロルミネッセンス化合物であって、
【化１】
式中のMが、四価のチタン、ジルコニウム、もしくはハフニウム、または、五価のバナジウム、ニオブ、もしくはタンタルから選択され、式中のnが前記Mの原子価状態であり、位置2、3、4、5、6、および7の置換基が、同一もしくは異なっていることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１１】
前記置換基が、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、スルホン酸類、エステル類、カルボン酸類、アミノ基およびアミド基から選択されるか、または、芳香族基、多環基もしくは複素環基であることを特徴とする、請求項１１記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１２】
前記錯体が、2-メチル金属キノラートもしくは5-メチル金属キノラートであることを特徴とする、請求項１０記載のエレクトロルミネッセンス化合物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物と、蛍光物質を含むドーパントとを含む、エレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１４】
前記ドーパントが、ジフェニルアクリジン、クマリン類、ペリレン、キノラート類、ポルフォリン、ポルフィン類、ピラザロン類、およびそれらの誘導体から選択されることを特徴とする、請求項１３記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１５】
有機金属錯体のモル数を基準として、10モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１６】
有機金属錯体のモル数を基準として、1モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１７】
有機金属錯体のモル数を基準として、10-3 モルパーセントを上限とする蛍光物質が存在する、請求項１３もしくは１４に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１８】
前記ドーパントが、構造式(A)、(B)および(C)の化合物、ならびに図９〜１３の化合物から選択されることを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス組成物。
【請求項１９】
(i) 第一電極、(ii) 請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス化合物もしくは組成物、および(iii) 第二電極を含む、エレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２０】
前記第一電極と前記エレクトロルミネッセンス層との間に、正孔伝送物質が存在することを特徴とする、請求項１９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２１】
前記正孔伝送物質が、芳香族アミン錯体であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２２】
前記正孔伝送物質が、ポリ芳香族アミン錯体であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２３】
前記正孔伝送物質が、ポリ(ビニルカルバゾール)、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(3-メチルフェニル)-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン （TPD）、ポリアニリン、置換ポリアニリン類、ポリチオフェン類、置換ポリチオフェン類、ポリシラン類、および置換ポリシラン類から選択されるポリマーのフィルムであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２４】
前記正孔伝送物質が、明細書中の構造式(XIX)もしくは(XX)の化合物、または図４〜８の化合物のフィルムであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２５】
前記正孔伝送物質が、アニリンのコポリマー、あるいは、アニリンと、o-アニシジン、m-スルファニル酸、もしくはo-アミノフェノールとのコポリマー、または、o-トルイジンと、o-アミノフェノール、o-エチルアニリン、o-フェニレンジアミン、もしくはアミノアントラセンとのコポリマー、であることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２６】
前記正孔伝送物質が、共役ポリマーであることを特徴とする、請求項２０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２７】
前記共役ポリマーが、ポリ(p-フェニレンビニレン)-PPV 、ならびに、PPV、ポリ(2,5ジアルコキシフェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシ-5-(2-メトキシペンチルオキシ-1,4-フェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシペンチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン)、ポリ(2-メトキシ-5-(2-ドデシルオキシ-1,4-フェニレンビニレン)、ならびに、アルコキシ基、ポリフルオレン類、オリゴフルオレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリフェニレン類およびオリゴフェニレン類、ポリアントラセン類およびオリゴアントラセン類、ポリチオフェン類およびオリゴチオフェン類に可溶である長鎖アルコキシ基を少なくともひとつ含む、他のポリ(2,5 ジアルコキシフェニレンビニレン)類、から選択されることを特徴とする、請求項２６記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２８】
前記エレクトロルミネッセンス化合物が、前記正孔伝送物質と混合されていることを特徴とする、請求項２０〜２８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項２９】
前記カソードと前記エレクトロルミネッセンス化合物層との間に、電子伝送物質が存在することを特徴とする、請求項１９〜２８のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３０】
前記電子伝送物質が、金属キノラートであることを特徴とする、請求項２９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３１】
前記金属キノラートが、アルミニウムキノラート、ジルコニウムキノラート、もしくはリチウムキノラートであることを特徴とする、請求項３０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス
【請求項３２】
前記電子伝送物質が、構造式 Mx(DBM)n であって、式中のMxが金属、DBMがジベンゾイルメタン、nがMxの原子価であることを特徴とする、請求項３０記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３３】
前記電子伝送物質が、9,10 ジシアノアントラセンのようなシアノアントラセン、ポリスチレンスルホナート、または図2もしくは図3に示した構造式の化合物であることを特徴とする、請求項２９記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３４】
前記電子伝送物質が、前記エレクトロルミネッセンス化合物と混合されていることを特徴とする、請求項２９〜３３のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３５】
前記第一電極が、透明導電性ガラス電極であることを特徴とする、請求項１９〜３４のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【請求項３６】
前記第二電極が、アルミニウム、カルシウム、リチウム、マグネシウム、ならびに、これらの合金、および銀／マグネシウム合金、から選択されることを特徴とする、請求項１９〜３５のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンスデバイス。
【公表番号】特表２００６−５１２４３６（Ｐ２００６−５１２４３６Ａ）
【公表日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６３３４７（Ｐ２００４−５６３３４７）
【出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００５５７３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５８９１３
【国際公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５０１３４８２１０）エラム−ティー リミテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００５５７３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５８９１３
【国際公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５０１３４８２１０）エラム−ティー リミテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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