シリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子
【課題】シリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子。
（Ｍは遷移金属、ＸはＣ、Ｓ、ＯまたはＮ、ＣＹ１およびＣＹ２は芳香族環または脂肪族環、Ａ−Ｂは１価のアニオン性の二座キレート配位子、ｍは１または２。）
【解決手段】式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子。
（Ｍは遷移金属、ＸはＣ、Ｓ、ＯまたはＮ、ＣＹ１およびＣＹ２は芳香族環または脂肪族環、Ａ−Ｂは１価のアニオン性の二座キレート配位子、ｍは１または２。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子に係り、より詳細には、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ）により青色領域から赤色領域までの光の発光が可能であり、熱安定性に優れたシクロメタル化遷移金属錯体、およびこれを有機膜の形成材料として用いている有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、蛍光性または燐光性有機化合物薄膜（以下、有機膜とも称する）に電流を流すと、電子と正孔とが有機膜で結合することによって光が発生する現象を用いた自発光型表示素子である。有機ＥＬ素子は軽量、部品が単純、製作工程が簡単、および高画質で、かつ広視野角を確保できるといった利点を有している。また、有機ＥＬ素子は、高色純度および動映像を完璧に具現でき、加えて低消費電力、低電圧駆動といった携帯用電子機器に適した電気的特性を有している。
【０００３】
一般的な有機ＥＬ素子は、基板上にアノードが形成されており、このアノードの上部にホール輸送層、発光層、電子輸送層、およびカソードが順次に形成されている構造を有している。ここで、ホール輸送層、発光層、及び電子輸送層は、有機化合物を含む有機膜である。前記のような構造を有する有機ＥＬ素子の駆動原理は、次の通りである。前記アノードおよびカソード間に電圧を印加すると、アノードから注入されたホールは、ホール輸送層を経て発光層に移動する。一方、電子は、カソードから電子輸送層を経て発光層に注入され、発光層領域でキャリアが再結合して励起子を生成する。この励起子が放射減衰することにより、物質のバンドギャップに相当する波長の光が放出される。
【０００４】
前記有機ＥＬ素子の発光層の形成材料は、その発光メカニズムにより一重項状態の励起子を利用する蛍光物質と、三重項状態を利用する燐光物質とに区別される。発光層は、このような蛍光物質もしくは燐光物質を単独で形成されるか、または蛍光物質もしくは燐光物質を適切なホスト物質にドーピングすることにより形成され、電子励起が起こると、ホストに一重項励起子および三重項励起子が形成される。この時、一重項励起子と三重項励起子との統計的な生成比率は１：３である。
【０００５】
発光層の形成材料として蛍光物質を用いた有機ＥＬ素子は、ホストで生成された三重項励起子が浪費されるという不利な点を有する。一方、発光層の形成材料として燐光物質を用いた有機ＥＬ素子は、一重項励起子および三重項励起子の両方を使用できるので、内部量子効率が１００％に到達可能であるという利点を有している（非特許文献１参照）。したがって、燐光物質で形成された発光層は、蛍光物質で形成された発光層よりもはるかに高い発光効率を有しうる。
【０００６】
発光層を形成する有機分子にＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのような重金属を導入すれば、重金属原子の効果により発生するスピン軌道カップリングが起こり、三重項状態と一重項状態とが混在するようになる。これによって禁制遷移が誘発され、常温でも効果的に燐光が発生しうる。
【０００７】
最近、内部量子効率が１００％に至る燐光を用いた高効率の緑色領域の物質、赤色領域の物質が開発された。
【０００８】
燐光を用いた高効率の発光材料として、Ｉｒ、Ｐｔなどの遷移金属を含む多様な物質が発表されている。しかし、高効率のフルカラーディスプレイや低消費電力の白色発光の応用を実現するために要求される特性を満足させる物質は、緑色領域または赤色領域に限定されており、青色領域の適切な燐光物質が開発されていないため、燐光性のフルカラーディスプレイの開発に障害となっている。
【０００９】
前記の問題点を解決するために青色領域で発光する物質が開発されている（特許文献１および特許文献２参照）。また、分子配列を変形することによってＨＯＭＯ−ＬＵＭＯのエネルギー差を大きくできる、バルキーな官能基や配位子場強度の大きい官能基（例：シアノ基）を導入した有機金属錯体が開発されている（非特許文献２参照）。
【００１０】
また、特許文献３には、窒素原子と炭素原子とを含むシクロメタル化遷移金属錯体およびこれを含む有機ＥＬ素子が開示されており、特許文献４には、フェニルキノリネート配位子を含む燐光有機金属錯体が開示されている。
【特許文献１】国際公開第０２／１５６４５Ａ１号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００６４６８１Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１３４９８４号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８３５，４６９号明細書
【非特許文献１】Ｂａｌｄｏ，ｅｔ ａｌ．、Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．３９５、１５１〜１５４、１９９８
【非特許文献２】Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．７０８、１１９、２００２；３ｒｄ Ｃｈｉｔｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｒｕｍ ｏｎ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＳＣＩＥｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 Ｃｈｉｔｏｓｅ、 Ｊａｐａｎ、 ６〜８、 Ｏｃｔｏｂｅｒ、 ２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前記の燐光物質は、色純度や発光効率、寿命、熱安定性などの面で満足できるほどの物性を示していない実情である。
【００１２】
本発明は、かかる現状を鑑みてなされたものであり、解決しようとする第一の課題は、三重項ＭＬＣＴにより青色領域から赤色領域に至る光を効率的に発光でき、熱安定性に優れたシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を提供することである。
【００１３】
本発明が解決しようとする第二の課題は、青色領域から赤色領域に至る光を効率的に発光でき、熱安定性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明は、下記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を提供する。
【００１５】
【化１】
【００１６】
前記化学式１中、Ｍは遷移金属であり、Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環、または脂肪族環であり、Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、ｍは１または２である。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００１８】
【化２】
【００１９】
【化３−１】
【００２０】
【化３−２】
【００２１】
前記化学式３中、Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００２２】
本発明の他の実施形態によれば、前記化学式１中、Ａ−Ｂは、下記式のうちいずれか一つでありうる。
【００２３】
【化４】
【００２４】
前記化学式４中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【００２５】
本発明はまた、一対の電極間に有機膜を含む有機ＥＬ素子において、前記有機膜が前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、３重項ＭＬＣＴにより青色から赤色領域までの光を効率的に発光できる。このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、有機ＥＬ素子の有機膜の形成時に利用可能であり、高効率の燐光材料であって、４００〜６５０ｎｍの波長領域で発光するだけでなく、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を発光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２８】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、錯体中の遷移金属の主となる配位子および補助配位子の少なくとも一つに、シリル置換基を備えることによって、熱安定性に優れ、高性能の効率的な青色発光が可能となる。
【００２９】
本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、下記化学式１で表される構造を有する。
【００３０】
【化５】
【００３１】
前記化学式１中、Ｍは遷移金属であり、Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環または脂肪族環であり、Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、ｍは１または２である。
【００３２】
前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、金属に配位された配位子のうちの少なくとも一つが、シリル基を有することにその特徴がある。シリル基が存在することによって、有機ＥＬ素子の効率が大きく向上し、かつ熱的安定性が増大する効果がある。
【００３３】
前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００３４】
【化６】
【００３５】
【化７−１】
【００３６】
【化７−２】
【００３７】
前記化学式３中、Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００３８】
前記化学式１中のＡ−Ｂは、下記化学式４で表される配位子のいずれか１つでありうる。
【００３９】
【化８】
【００４０】
前記化学式４中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【００４１】
前記化学式１のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体のうち、下記化学式５で表される化合物が望ましい。
【００４２】
【化９】
【００４３】
前記化学式１中、遷移金属Ｍは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕが望ましく、Ｉｒがより望ましい。
【００４４】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、４００ｎｍないし６５０ｎｍの波長領域で発光特性を有する。
【００４５】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、例えば、ＭがＩｒである場合、シクロメタル化部分を提供する出発物質である[Ｉｒ（（ＣＹ１）−（ＣＹ２））２Ｃｌ]２誘導体を利用して、ワッツらにより報告された方法（Ｆ．Ｏ．Ｇａｒｃｅｓ，Ｒ．Ｊ．Ｗａｔｔｓ、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８８、（３５）、２４５０）によって合成可能である。
【００４６】
以下、本発明の化学式１で表される化合物の一実施形態である、アセチルアセトネート配位子を有するシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体の合成経路を説明する。
【００４７】
下記反応式１を参照すれば、ＣＹ１にシリル置換基を有する［Ｉｒ（（ＣＹ１）−（ＣＹ２））２Ｃｌ］２誘導体および２，４−ペンタンジオンを、ＴＨＦとメチルアルコールとの混合溶媒（体積比 ４：１）中、５０℃の温度で８時間反応させることによって、本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を合成できる。
【００４８】
【化１０】
【００４９】
前記反応式１中、Ｘ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ＣＹ１、およびＣＹ２は、前記化学式１で定義した通りである。
【００５０】
本発明の有機ＥＬ素子は、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を利用して有機膜、特に、発光層を形成して製作される。この際、前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、発光層の形成物質である燐光ドーパント材料として非常に有用であり、青色波長領域で優れた発光特性を示す。
【００５１】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を燐光ドーパントとして使用する場合、有機膜は、高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストとの混合物、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスからなる群より選択される少なくとも一つをさらに含みうる。ここで、高分子ホスト、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスとしては、有機ＥＬ素子用の発光層形成時に一般的に使われるものであれば、いずれも使用可能である。高分子ホストの例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリフルオレンなどがあり、低分子ホストの例としては、４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス［９−（３，６−ビフェニルカルバゾリル）］−１，１’−ビフェニル、９，１０−ビス［２’，７’−ジ（ｔ−ブチル）−９’，９”−スピロビフルオレニル］アントラセン、テトラフルオレンなどがあり、非発光高分子マトリックスの例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネートなどがあるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体の含量は、発光層形成材料の総質量１００質量部を基準として、１ないし３０質量部であることが望ましい。そして、このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を発光層に導入しようとする場合には、真空蒸着法、スパッタリング法、プリンティング法、コーティング法、インクジェット方法、電子ビームを用いた方法などを利用できる。
【００５３】
また、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を発光できる。
【００５４】
有機膜の厚さは、３０ないし１００ｎｍであることが望ましい。ここで、前記有機膜とは、発光層以外に電子輸送層、正孔輸送層のように有機ＥＬ素子で一対の電極の間に形成される、有機化合物から形成される膜を意味する。このような有機ＥＬ素子は、一般的に知られているように、正極／発光層／負極、正極／バッファ層／発光層／負極、正極／正孔輸送層／発光層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／正孔遮断層／負極などの構造を有しうるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
前記バッファ層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、フタロシアニン銅、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、またはこれらの誘導体であるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
前記正孔輸送層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリトリフェニルアミンであるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
前記電子輸送層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリオキサジアゾールであるが、これに限定されるものではない。
【００５８】
前記正孔遮断層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ＴＡＺ、ＢＣＰ、ＴＢＡＰ、ＬｉＦ、ＢａＦ２、またはＭｇＦ２であるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
本発明の有機ＥＬ素子の製造は、特別の装置や方法を必要とせず、通常の発光材料を用いた有機ＥＬ素子の製造方法によって製造可能である。
【００６０】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、４００ないし６５０ｎｍの波長領域で発光できる。このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を用いた発光ダイオードは、フルカラー表示用の光源照明、バックライト、屋外掲示板、光通信、内部装飾などに使用可能である。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
【００６２】
（参考例１．ＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーの合成）
【００６３】
【化１１】
【００６４】
一般的な鈴木カップリング（Ｓｕｚｕｋｉ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を経由して合成した２−（２，４-ジフルオロ−３−シアノフェニル）−４−トリメチルシリルピリジンとＩｒＣｌ３・ｎＨ２Ｏとを用いて、薄い緑色の粉末であるＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーを合成した。この時、合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ．Ｓｏｃ.、１９８４、１０６、６６４７〜６６５３を参考にした。
【００６５】
（参考例２．Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーの合成）
【００６６】
【化１２】
【００６７】
一般的な鈴木カップリングを経由して合成した２−（２，４-ジフルオロ−３−シアノフェニル）ピリジン）単量体と、ＩｒＣｌ３・ｎＨ２Ｏとを用いて薄い黄色粉末であるＦ２ＣＮｐｐｙダイマーを合成した。この時、合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ．Ｓｏｃ.、１９８４、１０６、６６４７〜６６５３を参考にした。
【００６８】
（実施例１．下記化学式６の化合物（［（Ｆ２ＣＮｐＴＭＳｐｙ）２Ｉｒ（ＰＩＣ）］）の合成)
【００６９】
【化１３】
【００７０】
温度計、磁気攪拌器、および還流コンデンサが装着された１００ｍｌの２口フラスコを用いて、窒素雰囲気下で、参考例１で製造した［（ＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙ）２ＩｒＣｌ］２０．１６ｇ（０．１ｍｍｏｌ）とピリジン−２−カルボン酸０．０３０ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）とをＴＨＦに溶解させ、５０℃で１５時間還流させた。反応終了後、室温に冷却し、溶媒全量を真空下で除去した。残った固体を、クロロホルムに溶解させろ過した。ろ液をカラムクロマトグラフィを用いて精製した。溶離液は、クロロホルムとメタノール（体積比 １０：１）との混合溶液を使用した。このようにして黄色の表題化合物を得た（収率：８０％）。合成された化合物は、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＳ（図１Ａ）で同定した。
【００７１】
（実施例２．下記化学式７の化合物（［（Ｆ２ＣＮｐＴＭＳｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）］）の合成)
【００７２】
【化１４】
【００７３】
ピリジン−３−カルボン酸の代わりに２，４−ペンタンジオン０．０２５ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）を使用し、ＴＨＦの代わりにＴＨＦとＭｅＯＨとの混合物（体積比 ４：１）を溶媒として使用したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で、表題化合物０．１２０ｇ（収率：８０％）を純粋な黄色の固体として得た。得られた生成物は、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＳ（図１Ｂ）で確認した。
【００７４】
（比較例 化学式８の化合物［（Ｆ２ＣＮｐｐｙ）２ＩｒＰＩＣ］の合成）
【００７５】
【化１５】
【００７６】
２−（２，４−ジフルオロ−３−シアノフェニル）−４−トリメチルシリルピリジンの代わりに２−（２，４−ジフルオロ−３−シアノフェニル）ピリジン０．１３１ｇ（０．１ｍｍｏｌ）を用いたことを除いては、前記実施例１と同様の方法で、表題化合物０．１１８ｇ（収率：８０％）を純粋な黄色の固体として得た。
【００７７】
前記実施例１〜２、および比較例によって得た化合物の発光特性は、下記の方法により調べた。
【００７８】
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）９４重量部と前記実施例１〜２および比較例により合成した化合物６重量部とを溶媒に溶かし、スピンコーティングによりフィルムを製造して、フィルム状態での発光特性を調べた。
【００７９】
前記実施例及び比較例で得た化合物に対する最大発光波長（λｍａｘ）、色座標（ＣＩＥ）、分解温度およびＨＯＭＯレベルを下記表１に要約した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
前記実施例１〜２および比較例で合成した化合物は、下記の構造を有し、発光面積は９ｍｍ２である多層型の有機ＥＬ素子を製造するために用いられた。
【００８２】
【表２】
【００８３】
素子の製作方法は、下記の通りである。
【００８４】
あらかじめ洗浄されたＩＴＯに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを４０ｎｍの厚さで蒸着させた後、ＰＳ ２４％、ｍＣＰ ７２％、およびドーパント ６％を混合して、４０ｎｍの厚さにコーティングした。ここに熱蒸着方式で正孔遮断層（ＨＢＬ）としてＢＡｌｑを４０ｎｍの厚さで、電子輸送層（ＥＴＬ）としてＬｉＦを２ｎｍの厚さで、最後に正極としてＡｌを２００ｎｍの厚さで、それぞれコーティングした。
【００８５】
デバイス性能評価結果（最大発光波長、色座標、最大発光効率（ηＡ）、および外部発光効率（ηｅｘ））を、表３にまとめた。
【００８６】
【表３】
【００８７】
表３に示したように、実施例１の場合、比較例と比較すると色座標はほぼ同じであるが、発光効率が約２０％程度上昇する。また、実施例２の場合（配位子の１つがアセチルアセトナート）は、実施例１の場合（配位子の１つがピコリネート）より色座標のｙ値が上昇するが、発光効率がはるかに良く、熱的に安定したことが分かる（表１参照）。
【００８８】
前述のように、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、優れた燐光特性を有するドーパントを形成し、青色燐光材料として適しているということが分かる。また、多様な配位子を導入することによって、赤色、緑色、および青色のフルカラーの具現が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１Ａ】本発明の実施例１により合成された化合物の質量スペクトルである。
【図１Ｂ】本発明の実施例２により合成された化合物の質量スペクトルである。
【図２Ａ】本発明の実施例１により合成された化合物のＴＧＡ−ＤＳＣのグラフである。
【図２Ｂ】本発明の実施例２により合成された化合物のＴＧＡ−ＤＳＣのグラフである。
【図３】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルである。
【図４】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の電界発光（ＥＬ）スペクトルである。
【図５】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の発光効率を示したグラフである。
【図６Ａ】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物を用いた有機ＥＬ素子の、電圧−電流密度特性を示したグラフである。
【図６Ｂ】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物を用いた有機ＥＬ素子の、電圧−輝度特性を示したグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機電界発光素子に係り、より詳細には、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ）により青色領域から赤色領域までの光の発光が可能であり、熱安定性に優れたシクロメタル化遷移金属錯体、およびこれを有機膜の形成材料として用いている有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、蛍光性または燐光性有機化合物薄膜（以下、有機膜とも称する）に電流を流すと、電子と正孔とが有機膜で結合することによって光が発生する現象を用いた自発光型表示素子である。有機ＥＬ素子は軽量、部品が単純、製作工程が簡単、および高画質で、かつ広視野角を確保できるといった利点を有している。また、有機ＥＬ素子は、高色純度および動映像を完璧に具現でき、加えて低消費電力、低電圧駆動といった携帯用電子機器に適した電気的特性を有している。
【０００３】
一般的な有機ＥＬ素子は、基板上にアノードが形成されており、このアノードの上部にホール輸送層、発光層、電子輸送層、およびカソードが順次に形成されている構造を有している。ここで、ホール輸送層、発光層、及び電子輸送層は、有機化合物を含む有機膜である。前記のような構造を有する有機ＥＬ素子の駆動原理は、次の通りである。前記アノードおよびカソード間に電圧を印加すると、アノードから注入されたホールは、ホール輸送層を経て発光層に移動する。一方、電子は、カソードから電子輸送層を経て発光層に注入され、発光層領域でキャリアが再結合して励起子を生成する。この励起子が放射減衰することにより、物質のバンドギャップに相当する波長の光が放出される。
【０００４】
前記有機ＥＬ素子の発光層の形成材料は、その発光メカニズムにより一重項状態の励起子を利用する蛍光物質と、三重項状態を利用する燐光物質とに区別される。発光層は、このような蛍光物質もしくは燐光物質を単独で形成されるか、または蛍光物質もしくは燐光物質を適切なホスト物質にドーピングすることにより形成され、電子励起が起こると、ホストに一重項励起子および三重項励起子が形成される。この時、一重項励起子と三重項励起子との統計的な生成比率は１：３である。
【０００５】
発光層の形成材料として蛍光物質を用いた有機ＥＬ素子は、ホストで生成された三重項励起子が浪費されるという不利な点を有する。一方、発光層の形成材料として燐光物質を用いた有機ＥＬ素子は、一重項励起子および三重項励起子の両方を使用できるので、内部量子効率が１００％に到達可能であるという利点を有している（非特許文献１参照）。したがって、燐光物質で形成された発光層は、蛍光物質で形成された発光層よりもはるかに高い発光効率を有しうる。
【０００６】
発光層を形成する有機分子にＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄのような重金属を導入すれば、重金属原子の効果により発生するスピン軌道カップリングが起こり、三重項状態と一重項状態とが混在するようになる。これによって禁制遷移が誘発され、常温でも効果的に燐光が発生しうる。
【０００７】
最近、内部量子効率が１００％に至る燐光を用いた高効率の緑色領域の物質、赤色領域の物質が開発された。
【０００８】
燐光を用いた高効率の発光材料として、Ｉｒ、Ｐｔなどの遷移金属を含む多様な物質が発表されている。しかし、高効率のフルカラーディスプレイや低消費電力の白色発光の応用を実現するために要求される特性を満足させる物質は、緑色領域または赤色領域に限定されており、青色領域の適切な燐光物質が開発されていないため、燐光性のフルカラーディスプレイの開発に障害となっている。
【０００９】
前記の問題点を解決するために青色領域で発光する物質が開発されている（特許文献１および特許文献２参照）。また、分子配列を変形することによってＨＯＭＯ−ＬＵＭＯのエネルギー差を大きくできる、バルキーな官能基や配位子場強度の大きい官能基（例：シアノ基）を導入した有機金属錯体が開発されている（非特許文献２参照）。
【００１０】
また、特許文献３には、窒素原子と炭素原子とを含むシクロメタル化遷移金属錯体およびこれを含む有機ＥＬ素子が開示されており、特許文献４には、フェニルキノリネート配位子を含む燐光有機金属錯体が開示されている。
【特許文献１】国際公開第０２／１５６４５Ａ１号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００６４６８１Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１３４９８４号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８３５，４６９号明細書
【非特許文献１】Ｂａｌｄｏ，ｅｔ ａｌ．、Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．３９５、１５１〜１５４、１９９８
【非特許文献２】Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．７０８、１１９、２００２；３ｒｄ Ｃｈｉｔｏｓｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｒｕｍ ｏｎ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＳＣＩＥｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 Ｃｈｉｔｏｓｅ、 Ｊａｐａｎ、 ６〜８、 Ｏｃｔｏｂｅｒ、 ２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前記の燐光物質は、色純度や発光効率、寿命、熱安定性などの面で満足できるほどの物性を示していない実情である。
【００１２】
本発明は、かかる現状を鑑みてなされたものであり、解決しようとする第一の課題は、三重項ＭＬＣＴにより青色領域から赤色領域に至る光を効率的に発光でき、熱安定性に優れたシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を提供することである。
【００１３】
本発明が解決しようとする第二の課題は、青色領域から赤色領域に至る光を効率的に発光でき、熱安定性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明は、下記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を提供する。
【００１５】
【化１】
【００１６】
前記化学式１中、Ｍは遷移金属であり、Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環、または脂肪族環であり、Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、ｍは１または２である。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００１８】
【化２】
【００１９】
【化３−１】
【００２０】
【化３−２】
【００２１】
前記化学式３中、Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００２２】
本発明の他の実施形態によれば、前記化学式１中、Ａ−Ｂは、下記式のうちいずれか一つでありうる。
【００２３】
【化４】
【００２４】
前記化学式４中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【００２５】
本発明はまた、一対の電極間に有機膜を含む有機ＥＬ素子において、前記有機膜が前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、３重項ＭＬＣＴにより青色から赤色領域までの光を効率的に発光できる。このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、有機ＥＬ素子の有機膜の形成時に利用可能であり、高効率の燐光材料であって、４００〜６５０ｎｍの波長領域で発光するだけでなく、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を発光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２８】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、錯体中の遷移金属の主となる配位子および補助配位子の少なくとも一つに、シリル置換基を備えることによって、熱安定性に優れ、高性能の効率的な青色発光が可能となる。
【００２９】
本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、下記化学式１で表される構造を有する。
【００３０】
【化５】
【００３１】
前記化学式１中、Ｍは遷移金属であり、Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環または脂肪族環であり、Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、ｍは１または２である。
【００３２】
前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、金属に配位された配位子のうちの少なくとも一つが、シリル基を有することにその特徴がある。シリル基が存在することによって、有機ＥＬ素子の効率が大きく向上し、かつ熱的安定性が増大する効果がある。
【００３３】
前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００３４】
【化６】
【００３５】
【化７−１】
【００３６】
【化７−２】
【００３７】
前記化学式３中、Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか１つでありうる。
【００３８】
前記化学式１中のＡ−Ｂは、下記化学式４で表される配位子のいずれか１つでありうる。
【００３９】
【化８】
【００４０】
前記化学式４中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【００４１】
前記化学式１のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体のうち、下記化学式５で表される化合物が望ましい。
【００４２】
【化９】
【００４３】
前記化学式１中、遷移金属Ｍは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕが望ましく、Ｉｒがより望ましい。
【００４４】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、４００ｎｍないし６５０ｎｍの波長領域で発光特性を有する。
【００４５】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、例えば、ＭがＩｒである場合、シクロメタル化部分を提供する出発物質である[Ｉｒ（（ＣＹ１）−（ＣＹ２））２Ｃｌ]２誘導体を利用して、ワッツらにより報告された方法（Ｆ．Ｏ．Ｇａｒｃｅｓ，Ｒ．Ｊ．Ｗａｔｔｓ、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８８、（３５）、２４５０）によって合成可能である。
【００４６】
以下、本発明の化学式１で表される化合物の一実施形態である、アセチルアセトネート配位子を有するシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体の合成経路を説明する。
【００４７】
下記反応式１を参照すれば、ＣＹ１にシリル置換基を有する［Ｉｒ（（ＣＹ１）−（ＣＹ２））２Ｃｌ］２誘導体および２，４−ペンタンジオンを、ＴＨＦとメチルアルコールとの混合溶媒（体積比 ４：１）中、５０℃の温度で８時間反応させることによって、本発明のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を合成できる。
【００４８】
【化１０】
【００４９】
前記反応式１中、Ｘ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ＣＹ１、およびＣＹ２は、前記化学式１で定義した通りである。
【００５０】
本発明の有機ＥＬ素子は、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を利用して有機膜、特に、発光層を形成して製作される。この際、前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、発光層の形成物質である燐光ドーパント材料として非常に有用であり、青色波長領域で優れた発光特性を示す。
【００５１】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を燐光ドーパントとして使用する場合、有機膜は、高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストとの混合物、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスからなる群より選択される少なくとも一つをさらに含みうる。ここで、高分子ホスト、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスとしては、有機ＥＬ素子用の発光層形成時に一般的に使われるものであれば、いずれも使用可能である。高分子ホストの例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリフルオレンなどがあり、低分子ホストの例としては、４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス［９−（３，６−ビフェニルカルバゾリル）］−１，１’−ビフェニル、９，１０−ビス［２’，７’−ジ（ｔ−ブチル）−９’，９”−スピロビフルオレニル］アントラセン、テトラフルオレンなどがあり、非発光高分子マトリックスの例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネートなどがあるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体の含量は、発光層形成材料の総質量１００質量部を基準として、１ないし３０質量部であることが望ましい。そして、このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を発光層に導入しようとする場合には、真空蒸着法、スパッタリング法、プリンティング法、コーティング法、インクジェット方法、電子ビームを用いた方法などを利用できる。
【００５３】
また、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、緑色発光物質または赤色発光物質と共に使用して白色光を発光できる。
【００５４】
有機膜の厚さは、３０ないし１００ｎｍであることが望ましい。ここで、前記有機膜とは、発光層以外に電子輸送層、正孔輸送層のように有機ＥＬ素子で一対の電極の間に形成される、有機化合物から形成される膜を意味する。このような有機ＥＬ素子は、一般的に知られているように、正極／発光層／負極、正極／バッファ層／発光層／負極、正極／正孔輸送層／発光層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／負極、正極／バッファ層／正孔輸送層／発光層／正孔遮断層／負極などの構造を有しうるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
前記バッファ層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、フタロシアニン銅、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、またはこれらの誘導体であるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
前記正孔輸送層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリトリフェニルアミンであるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
前記電子輸送層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ポリオキサジアゾールであるが、これに限定されるものではない。
【００５８】
前記正孔遮断層の素材としては、特に制限はなく一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは、ＴＡＺ、ＢＣＰ、ＴＢＡＰ、ＬｉＦ、ＢａＦ２、またはＭｇＦ２であるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
本発明の有機ＥＬ素子の製造は、特別の装置や方法を必要とせず、通常の発光材料を用いた有機ＥＬ素子の製造方法によって製造可能である。
【００６０】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、４００ないし６５０ｎｍの波長領域で発光できる。このようなシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を用いた発光ダイオードは、フルカラー表示用の光源照明、バックライト、屋外掲示板、光通信、内部装飾などに使用可能である。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるものではない。
【００６２】
（参考例１．ＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーの合成）
【００６３】
【化１１】
【００６４】
一般的な鈴木カップリング（Ｓｕｚｕｋｉ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を経由して合成した２−（２，４-ジフルオロ−３−シアノフェニル）−４−トリメチルシリルピリジンとＩｒＣｌ３・ｎＨ２Ｏとを用いて、薄い緑色の粉末であるＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーを合成した。この時、合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ．Ｓｏｃ.、１９８４、１０６、６６４７〜６６５３を参考にした。
【００６５】
（参考例２．Ｆ２ＣＮｐｐｙダイマーの合成）
【００６６】
【化１２】
【００６７】
一般的な鈴木カップリングを経由して合成した２−（２，４-ジフルオロ−３−シアノフェニル）ピリジン）単量体と、ＩｒＣｌ３・ｎＨ２Ｏとを用いて薄い黄色粉末であるＦ２ＣＮｐｐｙダイマーを合成した。この時、合成法は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ．Ｓｏｃ.、１９８４、１０６、６６４７〜６６５３を参考にした。
【００６８】
（実施例１．下記化学式６の化合物（［（Ｆ２ＣＮｐＴＭＳｐｙ）２Ｉｒ（ＰＩＣ）］）の合成)
【００６９】
【化１３】
【００７０】
温度計、磁気攪拌器、および還流コンデンサが装着された１００ｍｌの２口フラスコを用いて、窒素雰囲気下で、参考例１で製造した［（ＴＭＳ（ｐｙ）Ｆ２ＣＮｐｐｙ）２ＩｒＣｌ］２０．１６ｇ（０．１ｍｍｏｌ）とピリジン−２−カルボン酸０．０３０ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）とをＴＨＦに溶解させ、５０℃で１５時間還流させた。反応終了後、室温に冷却し、溶媒全量を真空下で除去した。残った固体を、クロロホルムに溶解させろ過した。ろ液をカラムクロマトグラフィを用いて精製した。溶離液は、クロロホルムとメタノール（体積比 １０：１）との混合溶液を使用した。このようにして黄色の表題化合物を得た（収率：８０％）。合成された化合物は、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＳ（図１Ａ）で同定した。
【００７１】
（実施例２．下記化学式７の化合物（［（Ｆ２ＣＮｐＴＭＳｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）］）の合成)
【００７２】
【化１４】
【００７３】
ピリジン−３−カルボン酸の代わりに２，４−ペンタンジオン０．０２５ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）を使用し、ＴＨＦの代わりにＴＨＦとＭｅＯＨとの混合物（体積比 ４：１）を溶媒として使用したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で、表題化合物０．１２０ｇ（収率：８０％）を純粋な黄色の固体として得た。得られた生成物は、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＳ（図１Ｂ）で確認した。
【００７４】
（比較例 化学式８の化合物［（Ｆ２ＣＮｐｐｙ）２ＩｒＰＩＣ］の合成）
【００７５】
【化１５】
【００７６】
２−（２，４−ジフルオロ−３−シアノフェニル）−４−トリメチルシリルピリジンの代わりに２−（２，４−ジフルオロ−３−シアノフェニル）ピリジン０．１３１ｇ（０．１ｍｍｏｌ）を用いたことを除いては、前記実施例１と同様の方法で、表題化合物０．１１８ｇ（収率：８０％）を純粋な黄色の固体として得た。
【００７７】
前記実施例１〜２、および比較例によって得た化合物の発光特性は、下記の方法により調べた。
【００７８】
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）９４重量部と前記実施例１〜２および比較例により合成した化合物６重量部とを溶媒に溶かし、スピンコーティングによりフィルムを製造して、フィルム状態での発光特性を調べた。
【００７９】
前記実施例及び比較例で得た化合物に対する最大発光波長（λｍａｘ）、色座標（ＣＩＥ）、分解温度およびＨＯＭＯレベルを下記表１に要約した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
前記実施例１〜２および比較例で合成した化合物は、下記の構造を有し、発光面積は９ｍｍ２である多層型の有機ＥＬ素子を製造するために用いられた。
【００８２】
【表２】
【００８３】
素子の製作方法は、下記の通りである。
【００８４】
あらかじめ洗浄されたＩＴＯに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを４０ｎｍの厚さで蒸着させた後、ＰＳ ２４％、ｍＣＰ ７２％、およびドーパント ６％を混合して、４０ｎｍの厚さにコーティングした。ここに熱蒸着方式で正孔遮断層（ＨＢＬ）としてＢＡｌｑを４０ｎｍの厚さで、電子輸送層（ＥＴＬ）としてＬｉＦを２ｎｍの厚さで、最後に正極としてＡｌを２００ｎｍの厚さで、それぞれコーティングした。
【００８５】
デバイス性能評価結果（最大発光波長、色座標、最大発光効率（ηＡ）、および外部発光効率（ηｅｘ））を、表３にまとめた。
【００８６】
【表３】
【００８７】
表３に示したように、実施例１の場合、比較例と比較すると色座標はほぼ同じであるが、発光効率が約２０％程度上昇する。また、実施例２の場合（配位子の１つがアセチルアセトナート）は、実施例１の場合（配位子の１つがピコリネート）より色座標のｙ値が上昇するが、発光効率がはるかに良く、熱的に安定したことが分かる（表１参照）。
【００８８】
前述のように、本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体は、優れた燐光特性を有するドーパントを形成し、青色燐光材料として適しているということが分かる。また、多様な配位子を導入することによって、赤色、緑色、および青色のフルカラーの具現が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体およびこれを用いた有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１Ａ】本発明の実施例１により合成された化合物の質量スペクトルである。
【図１Ｂ】本発明の実施例２により合成された化合物の質量スペクトルである。
【図２Ａ】本発明の実施例１により合成された化合物のＴＧＡ−ＤＳＣのグラフである。
【図２Ｂ】本発明の実施例２により合成された化合物のＴＧＡ−ＤＳＣのグラフである。
【図３】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルである。
【図４】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の電界発光（ＥＬ）スペクトルである。
【図５】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物の発光効率を示したグラフである。
【図６Ａ】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物を用いた有機ＥＬ素子の、電圧−電流密度特性を示したグラフである。
【図６Ｂ】実施例１、２、および比較例１により合成された化合物を用いた有機ＥＬ素子の、電圧−輝度特性を示したグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体：
【化１】
前記化学式１中、
Ｍは、遷移金属であり、
Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、
ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環、または脂肪族環であり、
Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、
ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、
ｍは、１または２である。
【請求項２】
前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される配位子からなる群より選択されるいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体：
【化２】
【化３−１】
【化３−２】
前記化学式３中、
Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項３】
前記二座キレート配位子Ａ−Ｂは、下記化学式４で表される配位子から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換されたシクロメタル化遷移金属錯体：
【化４】
前記式中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、
Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【請求項４】
前記ＭがＲｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【請求項５】
前記ＭがＩｒであることを特徴とする、請求項４に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【請求項６】
前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体が、下記化学式５で表される化合物のうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【化５】
【請求項７】
一対の電極の間に有機膜を含む有機電界発光素子において、
前記有機膜が、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を含むことを特徴とする、有機電界発光素子。
【請求項８】
前記有機膜が高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストとの混合物、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスからなる群より選択される少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記有機膜が緑色発光物質または赤色発光物質をさらに含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１】
下記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体：
【化１】
前記化学式１中、
Ｍは、遷移金属であり、
Ｘは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、
ＣＹ１およびＣＹ２は、芳香環、縮合環、または脂肪族環であり、
Ａ−Ｂは、１価のアニオン性の二座キレート配位子であり、
ＣＹ１、ＣＹ２、およびＡ−Ｂのうち少なくとも一つは、ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３で表されるシリル基を有し、この際、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立してアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、
ｍは、１または２である。
【請求項２】
前記化学式１中の、下記化学式２で表される配位子は、下記化学式３で表される配位子からなる群より選択されるいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体：
【化２】
【化３−１】
【化３−２】
前記化学式３中、
Ｚは、Ｓ、Ｏ、またはＮＲ８であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、およびアミノ基からなる群より選択されるいずれか一つである。
【請求項３】
前記二座キレート配位子Ａ−Ｂは、下記化学式４で表される配位子から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換されたシクロメタル化遷移金属錯体：
【化４】
前記式中、Ｙは、Ｃ、Ｓ、Ｏ、またはＮであり、
Ｒは、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、またはアリールオキシ基であり、この際、アリールアルキル基またはアリールオキシ基中の芳香環は、ハロゲン原子、ＣＦ３基、ＣＮ基、シリル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、またはアミノ基で置換されていてもよい。
【請求項４】
前記ＭがＲｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【請求項５】
前記ＭがＩｒであることを特徴とする、請求項４に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【請求項６】
前記化学式１で表されるシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体が、下記化学式５で表される化合物のうちいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体。
【化５】
【請求項７】
一対の電極の間に有機膜を含む有機電界発光素子において、
前記有機膜が、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシリル置換シクロメタル化遷移金属錯体を含むことを特徴とする、有機電界発光素子。
【請求項８】
前記有機膜が高分子ホスト、高分子ホストと低分子ホストとの混合物、低分子ホスト、および非発光高分子マトリックスからなる群より選択される少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記有機膜が緑色発光物質または赤色発光物質をさらに含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の有機電界発光素子。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２００６−２９０８９１（Ｐ２００６−２９０８９１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１０２８２（Ｐ２００６−１１０２８２）
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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