新規フェニルイミダゾオキサゾール有機金属錯体およびこれを有する有機発光素子
【課題】青色領域で燐光発光し、新規なフェニルイミダゾオキサゾール誘導体を配位子にもつ有機金属錯体および、高色純度の青色で発光する有機発光素子を提供する。
【解決手段】
Ｒ〜Ｒ３は、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基あるいは置換アリール基、Ｌは、配位子、ｎは０または１。
【解決手段】
Ｒ〜Ｒ３は、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基あるいは置換アリール基、Ｌは、配位子、ｎは０または１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規フェニルイミダゾオキサゾール有機金属錯体およびこれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、一対の電極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
有機発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子とも呼ばれる。
【０００３】
燐光発光を用いた有機ＥＬ素子は、高効率の発光が期待される。
フルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合、良好な色純度、高効率の青色発光が必要となるが、この問題に関してまだ十分に解決されていない。
【０００４】
特許文献１には、フェニルイミダゾピリジン配位子を有するイリジウム錯体ａ−１が記載されている。
【０００５】
非特許文献１には、フェニルイミダゾピリジン配位子とアセチルアセトン配位子を有するイリジウム錯体ａ−２が記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、フェニルイミダゾピリジンｂ−１の合成法が記載されている。
【０００７】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２３９９７号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００５，３４（９），１２２２−１２２３
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９７，３４（２），５８９−５９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
イリジウム錯体ａ‐１及びａ−２は緑色に発光する。
【００１１】
非特許文献２には、フェニルイミダゾオキサゾール化合物ｂ−１の合成法が記載されているものの、有機金属錯体の開示はない。
【００１２】
本発明では青色領域で燐光発光し、新規なフェニルイミダゾオキサゾールを配位子にもつ有機金属錯体を提供する。そして、それを有する高色純度の青色で発光する有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
よって本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体を提供する。
【００１４】
【化２】
［１］
【００１５】
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
【００１６】
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
【００１７】
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【００１８】
【化３】
【００１９】
さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換してもよい。
【００２０】
Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、青色領域で燐光発光し、新規なフェニルイミダゾオキサゾールを配位子にもつ新規有機金属錯体を提供できる。また、それを有する青色で発光する有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体である。
【００２４】
【化４】
［１］
【００２５】
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
【００２６】
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
【００２７】
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【００２８】
【化５】
【００２９】
式［１］の上記Ｒ１乃至Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基を具体的に挙げる。
炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
アリール基とは具体的にはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基である。
アリール基が置換基としてさらに有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ４及びＲ５にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、ｔ−ブチル基である。
【００３０】
さらに、一般式［１］で示される有機金属錯体は、より好ましくはｎが０である。具体的には下記一般式［２］で示される。
【００３１】
【化６】
［２］
【００３２】
Ｒ２は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはフェニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
上記フェニル基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換してもよい。
【００３３】
Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００３４】
式［２］の上記Ｒ２乃至Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基を具体的に挙げる。
炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
【００３５】
フェニル基が置換基としてさらに有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
【００３６】
本発明に係る前記一般式［１］に記載の有機金属錯体は、青色領域で発光する。発光は燐光である。
【００３７】
本発明により安定な分子構造であり且つ青色領域で発光する有機金属錯体は、を提供することができる。
【００３８】
（有機金属錯体Ａ１と有機金属錯体ａ−１との比較）
上述の有機金属錯体ａ−１と本発明に係る有機金属錯体Ａ１とを比較して説明する。
【００３９】
比較対象のフェニルイミダゾピリジン配位子を有する有機金属錯体ａ−１と本発明に係る有機金属錯体Ａ１の構造式に、環を構成する位置番号を付与して説明する。すなわち２つの有機金属錯体は以下の構造式で示される。
【００４０】
【化７】
ａ−１
【００４１】
【化８】
Ａ１
【００４２】
有機金属錯体ａ−１はイミダゾピリジン骨格を有し、一方で本発明に係る有機金属錯体はＡ１イミダゾオキサゾール骨格を有する。この違いにより発光波長が大きく異なる。これは、それぞれ配位子のイミダゾール部位に対して、π共役の拡張の程度が異なるためである。
【００４３】
有機金属錯体ａ−１は、位置番号１から数えたときに、２乃至５まで４つの炭素上にπ共役が拡張している。一方、有機金属錯体Ａ１は、位置番号２に酸素原子がある。そのためそこでπ共役が切断されている。つまり、有機金属錯体ａ−１は、π共役がイミダゾール部位からピリジン部位まで拡張しているのに対して、有機金属錯体Ａ１は、イミダゾール部位からフラン部位へのπ共役が拡張していない。
【００４４】
したがって、有機金属錯体ａ−１よりも、有機金属錯体Ａ１の方がより短波長の発光をする（発光スペクトルの最大ピーク波長を比較した場合、短波長であるという意味である）。これにより、有機金属錯体Ａ１は青色発光する。ここで、青色発光の領域とは、発光スペクトルのピーク波長が４３０以上４８０ｎｍ以下の領域のことである。
【００４５】
表１に、それぞれの有機金属錯体のＴ１の計算値を示した。＜β＞Ｔ１とは最低三重項励起エネルギーのことである。本発明においては、このエネルギーを波長に換算した値をＴ１として記載する。尚、計算は以下に示す量子化学計算法を用いて行った。
【００４６】
その結果を表１に示す。イミダゾピリジン骨格を有する有機金属錯体ａ−１は、Ｔ１が５２４ｎｍであり緑色に発光する。有機金属錯体ａ‐２の実測の発光波長は５１６ｎｍである。
【００４７】
これらイミダゾピリジン骨格を有する有機金属錯体は、緑色に発光する。一方、イミダゾオキサゾール骨格を有する本発明に係る有機金属錯体Ａ１は、Ｔ１が４４８ｎｍであり青色に発光する。
【００４８】
なお、表１にはフェニルイミダゾール配位子を有する有機金属錯体ａ‐２のＴ１の計算値も示している。この結果によると、Ｔ１が４１１ｎｍでありこの有機金属錯体は紫色に発光するといえる。
【００４９】
本発明に係る有機金属錯体のフェニルイミダゾオキサゾール配位子のフラン部位は、イミダゾール部位からのπ共役の拡張を切断するだけではなく、イミダゾール部位に対して電子的な効果が加えている。これにより、有機金属錯体ａ‐２よりも長波長の発光が得られ、青色領域で発光する。また、本発明に係る有機金属錯体Ａ１は、イミダゾール部位の芳香環が一般式に示すように縮環していることで、有機金属錯体ａ‐２よりも熱に安定性である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｔ１を算出する量子化学計算は、密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を採用し、汎関数にはＢ３ＰＷ９１を用いた。基底関数はＧａｕｓｓｉａｎ ０３，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ｄ．０１ではＬａｎｌ２ＤＺを用いた。
* Gaussian 03, Revision D.01,
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria,
M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven,
K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi,
V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega,
G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota,
R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao,
H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross,
V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann,
O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski,
P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg,
V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain,
O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari,
J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford,
J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz,
I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham,
C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill,
B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople,
Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
【００５２】
なおフェニルイミダゾオキサゾール化合物ｂ‐１自体は、すなわち有機金属錯体の配位子として用いないと青色領域の発光はしない。一方、本発明に係る有機金属錯体は、重原子金属であるイリジウムとフェニルイミダゾオキサゾールが錯化することで燐光発光し、青色領域での高効率な発光が可能となる。
【００５３】
本発明に係る有機金属錯体は、有機発光素子の発光層に好ましく用いることができる。
【００５４】
発光層のゲスト材料として好ましく用いることができる。ゲスト材料はドーパント材料とも呼ぶことができる。ここで、ホスト材料とは発光層中で最も重量比が大きい材料であり、ゲスト材料とは発光層中で重量比がホスト材料よりも小さく主たる発光をする材料である。
【００５５】
また、本発明に係る有機金属錯体は、発光層以外の各層、即ちホール注入層、ホール輸送層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、あるいは電子注入層のいずれの層に用いても良い。
【００５６】
（本発明に係る有機化合物の例示）
前記一般式［１］における化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５７】
【化９】
【００５８】
【化１０】
【００５９】
（例示化合物の性質）
一般式［１］に関する有機金属錯体の具体例をＡ群とＢ群に示した。Ａ群は全て同種の配位子、Ｂ群は異配位子を有する。このうちＡ群の方が有機金属錯体において炭素と金属元素との結合の数が３つあるためＢ群のそれよりも多く、熱安定性が高くより好ましい。Ａ群のＡ１からＡ１１まではアリール基を有さない。Ａ１２からＡ１５はアリール基を有する。Ａ１からＡ１１はアリール基を有さないため、分子量がＡ１２からＡ１５よりも小さく低い温度で昇華することが可能である。したがって、アリール基を有していないＡ１からＡ１１はアリール基を有するＡ１２からＡ１５よりも好ましい。
【００６０】
いずれもＴ１が青色領域に有する有機金属錯体を提供できる。表２に例示化合物のＴ１の計算値と実測値を示した。このように、基本骨格であるフェニルイミダゾオキサゾールに置換基を設けることで、発光波長を微調整することが可能である。尚、計算は表１の計算と同様にして行った。実測値はトルエン溶液中７７Ｋで測定した０−０遷移における燐光発光波長である。
【００６１】
【表２】
【００６２】
（有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００６３】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機金属錯体を有する。
【００６４】
本発明に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。複数層とは、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００６５】
本実施形態に係る有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくはホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる二層から構成されるなど多様な層構成をとることができる。
【００６６】
その場合の素子形態は、基板側の電極から光を取り出すいわゆるトップエミッション方式でも、基板と逆側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション方式でも良く、両面取り出しの構成でも使用することができる。
【００６７】
本実施形態に係る有機発光素子の発光層のホスト材料に対するゲスト材料の濃度は、０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００６８】
なお、本実施形態に係る有機発光素子の発光層のホスト材料の濃度は、発光層の全体量に対して、５０ｗｔ％以上９９．９ｗｔ％以下であり、好ましくは８０ｗｔ％以上９９．５ｗｔ％以下である。
【００６９】
また、本発明に係る有機金属錯体は、有機発光素子の発光層のホスト材料としても用いてもよい。さらに、有機金属錯体をアシスト材料または第２ホスト材料としても用いてもよい。アシスト材料または第２ホスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さくゲスト材料よりも大きい材料である。その効果として、ゲスト材料へのエネルギー移動を効率良くさせることや、発光層への電荷の注入を促進させることができる。
【００７０】
その際、本発明に係る有機金属錯体は青色領域の大きいバンドギャップを有するため、それよりバンドギャップの小さい緑色発光素子や赤色発光素子にも用いることができる。この場合本発明に係る有機金属錯体はゲスト材料としては用いられない。そしてこのような使い方をする場合は、青色、緑色、赤色に限らず、水色、青緑色、黄色、橙色および白色等の有機発光素子にも用いることができる。
【００７１】
本発明の一般式［１］で表される有機金属錯体を、有機発光素子の正孔注入層または正孔輸送層として用いることができる。それは、本発明に係る有機化合物はＨＯＭＯ準位が高く（真空準位に近い方向）、陽極から有機層への正孔注入を助けることができるためである。
【００７２】
その際、正孔注入層または正孔輸送層を、本発明に係る有機金属錯体のみで構成してもよいし、その他の材料と組み合わせて用いても良い。
【００７３】
本発明に係る有機金属錯体を正孔注入層または正孔輸送層として用いた場合、注入性が改善されるため、低電圧で駆動できる有機発光素子を提供することが可能である。
【００７４】
本発明に係る有機発光素子は本発明に係る有機金属錯体以外にも、必要に応じて従来公知の正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。これら材料は低分子系でも高分子系でもどちらでもよい。
【００７５】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７６】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７７】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７８】
本発明に係る有機金属錯体をゲスト以外に用いた場合に、ゲスト材料として、以下に示す燐光発光性のＩｒ錯体や、プラチナ錯体等を用いることができるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７９】
【化１１】
【００８０】
また、蛍光発光性のドーパントを用いることもでき、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００８１】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００８２】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８３】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８４】
本実施形態に係る有機発光素子が有する層は、以下に示す方法により形成される。
【００８５】
一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成する。ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００８６】
前記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００８７】
有機発光素子を有する基板としてはガラス等の絶縁部材でもよいし、シリコン等の半導体でもよい。
【００８８】
（有機発光素子の用途）
本発明に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどがある。
【００８９】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有する。この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。ＴＦＴ素子は基板の絶縁性表面に設けられている。
【００９０】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像入力装置でもよい。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００９１】
次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について図１を用いて説明する。
【００９２】
図１は、本実施形態に係る有機発光素子と、有機発光素子に接続するスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを示した表示装置の断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００９３】
この表示装置は、ガラス等の基板１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜２が設けられている。また符号３は金属のゲート電極３である。符号４はゲート絶縁膜４であり、５は半導体層である。
【００９４】
ＴＦＴ素子８は半導体層５とドレイン電極６とソース電極７とを有している。ＴＦＴ素子８の上部には絶縁膜９が設けられている。コンタクトホール１０を介して有機発光素子の陽極１１とソース電極７とが接続されている。表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００９５】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしている。陰極１３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層１４や第二の保護層１５が設けられている。
【００９６】
本実施形態に係る表示装置においてスイッチング素子に特に制限はなく、ＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型のトランジスタ素子等でもよい。スイッチング素子は半導体性である面に設けられてもよい。半導体性の面とは例えばシリコン基板の面である。
【実施例】
【００９７】
（実施例１）
［例示化合物Ａ１の合成］
【００９８】
【化１２】
【００９９】
２−エトキシエタノール（４ｍｌ）溶媒を脱気した後、塩化イリジウム（ＩＩＩ）０．１６ｇ（０．４５ｍｍｏｌ）水和物を加え、室温で３０分撹拌した。その後、Ｆ１ ０．２０ｍｇ（０．９４ｍｍｏｌ）を加え、１２０度に加熱して６時間攪拌を行った。冷却後、水を加え、ろ過し水で洗浄した。これを乾燥することで、茶色の個体Ｆ３ ０．２７ｇ（収率９２％）を得た。
【０１００】
【化１３】
【０１０１】
２−エトキシエタノール（５ｍｌ）溶媒を脱気した後、Ｆ３ ０．１９ｇ（０．１５ｍｍｏｌ）、アセチルアセトン３５ｍｇ（０．４５ｍｍｏｌ）を加え、室温で３０分撹拌した。その後、炭酸ナトリウム０．１６ｇ（１．９ｍｍｏｌ）を加え、１００度に加熱して６時間攪拌を行った。冷却後、メタノールを加え、ろ過しメタノールで洗浄した。これを乾燥することで、薄い黄緑色の個体Ｆ４ ０．１９ｇ（収率９０％）を得た。
【０１０２】
【化１４】
【０１０３】
Ｆ４ １８０ｍｇ（０．２５２ｍｍｏｌ）、Ｆ１ ５００ｍｇ（２．３６ｍｍｏｌ）を２３０度に加熱して３時間攪拌を行った。１００℃まで冷却後、トルエン２ｍＬを加え、室温になるまで撹拌した。その後ヘプタンを加えろ過を行った。ろ過物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；酢酸エチル）で精製し、薄い茶色固体Ｆ５ １０．０ｍｇ（収率０．０５％）を得た。
【０１０４】
質量分析法により、Ｆ５（例示化合物Ａ１）のＭ＋である８２６を確認した。
また、１ＨＮＭＲ測定により、例示化合物Ａ１の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：７．４６（ｓ，３Ｈ），７．１８（ｄ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，３Ｈ），６．８９（ｄ，Ｊ＝７．５，３Ｈ），６．６１（ｔ，Ｊ＝７．０，７．５Ｈｚ，３Ｈ）， ６．５０（ｔ，Ｊ＝７．０，７．５Ｈｚ，３Ｈ），３．５０−３．２５（ｍ，１８Ｈ）
【０１０５】
例示化合物Ａ１についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４５６ｎｍであった。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。
【０１０６】
（実施例２）
［例示化合物Ａ３の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ６に変えて、例示化合物Ａ３を合成した。
【０１０７】
質量分析法により、例示化合物Ａ１のＭ＋である８６８を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ３についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４６６ｎｍであった。
【０１０８】
【化１５】
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物Ａ９の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ７に変えて、例示化合物Ａ９を合成した。
【０１１０】
質量分析法により、例示化合物Ａ９のＭ＋である９１６を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ９についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４５８ｎｍであった。
【０１１１】
【化１６】
【０１１２】
（実施例４）
［例示化合物Ａ１２の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ８に変えて、例示化合物Ａ１２を合成した。
【０１１３】
質量分析法により、例示化合物Ａ１２のＭ＋である１０５４を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ１２についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４６５ｎｍであった。
【０１１４】
【化１７】
【０１１５】
（実施例５）
本実施例では、基板上に順次陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／エキシトンブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１６】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔注入層（３０ｎｍ） Ｇ１
正孔輸送層（１０ｎｍ） Ｇ２
発光層（３０ｎｍ） ホスト１ Ｇ３（重量比 ９０％）、ゲスト：Ａ１ （重量比 １０％）
エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ） Ｇ４
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ５
電子注入層（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１７】
【化１８】
【０１１８】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、電圧が６．０Ｖ時の発光輝度は１１９２ｃｄ／ｍ２で、発光スペクトルの最大ピーク波長が４７０ｎｍの青色発光が観測された。
【０１１９】
（結果と考察）
以上のように、本発明に係わる有機金属錯体は、高色純度の青色で発光し、青色燐光発光する素子を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
８ ＴＦＴ素子
１１ 陽極
１２ 有機化合物層
１３ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規フェニルイミダゾオキサゾール有機金属錯体およびこれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、一対の電極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
有機発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子とも呼ばれる。
【０００３】
燐光発光を用いた有機ＥＬ素子は、高効率の発光が期待される。
フルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合、良好な色純度、高効率の青色発光が必要となるが、この問題に関してまだ十分に解決されていない。
【０００４】
特許文献１には、フェニルイミダゾピリジン配位子を有するイリジウム錯体ａ−１が記載されている。
【０００５】
非特許文献１には、フェニルイミダゾピリジン配位子とアセチルアセトン配位子を有するイリジウム錯体ａ−２が記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、フェニルイミダゾピリジンｂ−１の合成法が記載されている。
【０００７】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２３９９７号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００５，３４（９），１２２２−１２２３
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９７，３４（２），５８９−５９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
イリジウム錯体ａ‐１及びａ−２は緑色に発光する。
【００１１】
非特許文献２には、フェニルイミダゾオキサゾール化合物ｂ−１の合成法が記載されているものの、有機金属錯体の開示はない。
【００１２】
本発明では青色領域で燐光発光し、新規なフェニルイミダゾオキサゾールを配位子にもつ有機金属錯体を提供する。そして、それを有する高色純度の青色で発光する有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
よって本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体を提供する。
【００１４】
【化２】
［１］
【００１５】
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
【００１６】
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
【００１７】
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【００１８】
【化３】
【００１９】
さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換してもよい。
【００２０】
Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、青色領域で燐光発光し、新規なフェニルイミダゾオキサゾールを配位子にもつ新規有機金属錯体を提供できる。また、それを有する青色で発光する有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体である。
【００２４】
【化４】
［１］
【００２５】
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
【００２６】
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
【００２７】
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【００２８】
【化５】
【００２９】
式［１］の上記Ｒ１乃至Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基を具体的に挙げる。
炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
アリール基とは具体的にはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基である。
アリール基が置換基としてさらに有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ４及びＲ５にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、ｔ−ブチル基である。
【００３０】
さらに、一般式［１］で示される有機金属錯体は、より好ましくはｎが０である。具体的には下記一般式［２］で示される。
【００３１】
【化６】
［２］
【００３２】
Ｒ２は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはフェニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
上記フェニル基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換してもよい。
【００３３】
Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００３４】
式［２］の上記Ｒ２乃至Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基を具体的に挙げる。
炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
【００３５】
フェニル基が置換基としてさらに有してもよい炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルキル基とは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基である。
Ｒ３にかかわる炭素数１以上４以下のアルコキシ基とは具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピロキシ基、イソプロピロキシ基、ｔ−ブトキシ基である。
【００３６】
本発明に係る前記一般式［１］に記載の有機金属錯体は、青色領域で発光する。発光は燐光である。
【００３７】
本発明により安定な分子構造であり且つ青色領域で発光する有機金属錯体は、を提供することができる。
【００３８】
（有機金属錯体Ａ１と有機金属錯体ａ−１との比較）
上述の有機金属錯体ａ−１と本発明に係る有機金属錯体Ａ１とを比較して説明する。
【００３９】
比較対象のフェニルイミダゾピリジン配位子を有する有機金属錯体ａ−１と本発明に係る有機金属錯体Ａ１の構造式に、環を構成する位置番号を付与して説明する。すなわち２つの有機金属錯体は以下の構造式で示される。
【００４０】
【化７】
ａ−１
【００４１】
【化８】
Ａ１
【００４２】
有機金属錯体ａ−１はイミダゾピリジン骨格を有し、一方で本発明に係る有機金属錯体はＡ１イミダゾオキサゾール骨格を有する。この違いにより発光波長が大きく異なる。これは、それぞれ配位子のイミダゾール部位に対して、π共役の拡張の程度が異なるためである。
【００４３】
有機金属錯体ａ−１は、位置番号１から数えたときに、２乃至５まで４つの炭素上にπ共役が拡張している。一方、有機金属錯体Ａ１は、位置番号２に酸素原子がある。そのためそこでπ共役が切断されている。つまり、有機金属錯体ａ−１は、π共役がイミダゾール部位からピリジン部位まで拡張しているのに対して、有機金属錯体Ａ１は、イミダゾール部位からフラン部位へのπ共役が拡張していない。
【００４４】
したがって、有機金属錯体ａ−１よりも、有機金属錯体Ａ１の方がより短波長の発光をする（発光スペクトルの最大ピーク波長を比較した場合、短波長であるという意味である）。これにより、有機金属錯体Ａ１は青色発光する。ここで、青色発光の領域とは、発光スペクトルのピーク波長が４３０以上４８０ｎｍ以下の領域のことである。
【００４５】
表１に、それぞれの有機金属錯体のＴ１の計算値を示した。＜β＞Ｔ１とは最低三重項励起エネルギーのことである。本発明においては、このエネルギーを波長に換算した値をＴ１として記載する。尚、計算は以下に示す量子化学計算法を用いて行った。
【００４６】
その結果を表１に示す。イミダゾピリジン骨格を有する有機金属錯体ａ−１は、Ｔ１が５２４ｎｍであり緑色に発光する。有機金属錯体ａ‐２の実測の発光波長は５１６ｎｍである。
【００４７】
これらイミダゾピリジン骨格を有する有機金属錯体は、緑色に発光する。一方、イミダゾオキサゾール骨格を有する本発明に係る有機金属錯体Ａ１は、Ｔ１が４４８ｎｍであり青色に発光する。
【００４８】
なお、表１にはフェニルイミダゾール配位子を有する有機金属錯体ａ‐２のＴ１の計算値も示している。この結果によると、Ｔ１が４１１ｎｍでありこの有機金属錯体は紫色に発光するといえる。
【００４９】
本発明に係る有機金属錯体のフェニルイミダゾオキサゾール配位子のフラン部位は、イミダゾール部位からのπ共役の拡張を切断するだけではなく、イミダゾール部位に対して電子的な効果が加えている。これにより、有機金属錯体ａ‐２よりも長波長の発光が得られ、青色領域で発光する。また、本発明に係る有機金属錯体Ａ１は、イミダゾール部位の芳香環が一般式に示すように縮環していることで、有機金属錯体ａ‐２よりも熱に安定性である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｔ１を算出する量子化学計算は、密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を採用し、汎関数にはＢ３ＰＷ９１を用いた。基底関数はＧａｕｓｓｉａｎ ０３，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ｄ．０１ではＬａｎｌ２ＤＺを用いた。
* Gaussian 03, Revision D.01,
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria,
M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven,
K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi,
V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega,
G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota,
R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao,
H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross,
V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann,
O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski,
P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg,
V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain,
O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari,
J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford,
J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz,
I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham,
C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill,
B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople,
Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
【００５２】
なおフェニルイミダゾオキサゾール化合物ｂ‐１自体は、すなわち有機金属錯体の配位子として用いないと青色領域の発光はしない。一方、本発明に係る有機金属錯体は、重原子金属であるイリジウムとフェニルイミダゾオキサゾールが錯化することで燐光発光し、青色領域での高効率な発光が可能となる。
【００５３】
本発明に係る有機金属錯体は、有機発光素子の発光層に好ましく用いることができる。
【００５４】
発光層のゲスト材料として好ましく用いることができる。ゲスト材料はドーパント材料とも呼ぶことができる。ここで、ホスト材料とは発光層中で最も重量比が大きい材料であり、ゲスト材料とは発光層中で重量比がホスト材料よりも小さく主たる発光をする材料である。
【００５５】
また、本発明に係る有機金属錯体は、発光層以外の各層、即ちホール注入層、ホール輸送層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、あるいは電子注入層のいずれの層に用いても良い。
【００５６】
（本発明に係る有機化合物の例示）
前記一般式［１］における化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５７】
【化９】
【００５８】
【化１０】
【００５９】
（例示化合物の性質）
一般式［１］に関する有機金属錯体の具体例をＡ群とＢ群に示した。Ａ群は全て同種の配位子、Ｂ群は異配位子を有する。このうちＡ群の方が有機金属錯体において炭素と金属元素との結合の数が３つあるためＢ群のそれよりも多く、熱安定性が高くより好ましい。Ａ群のＡ１からＡ１１まではアリール基を有さない。Ａ１２からＡ１５はアリール基を有する。Ａ１からＡ１１はアリール基を有さないため、分子量がＡ１２からＡ１５よりも小さく低い温度で昇華することが可能である。したがって、アリール基を有していないＡ１からＡ１１はアリール基を有するＡ１２からＡ１５よりも好ましい。
【００６０】
いずれもＴ１が青色領域に有する有機金属錯体を提供できる。表２に例示化合物のＴ１の計算値と実測値を示した。このように、基本骨格であるフェニルイミダゾオキサゾールに置換基を設けることで、発光波長を微調整することが可能である。尚、計算は表１の計算と同様にして行った。実測値はトルエン溶液中７７Ｋで測定した０−０遷移における燐光発光波長である。
【００６１】
【表２】
【００６２】
（有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００６３】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機金属錯体を有する。
【００６４】
本発明に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。複数層とは、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００６５】
本実施形態に係る有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくはホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる二層から構成されるなど多様な層構成をとることができる。
【００６６】
その場合の素子形態は、基板側の電極から光を取り出すいわゆるトップエミッション方式でも、基板と逆側から光を取り出すいわゆるボトムエミッション方式でも良く、両面取り出しの構成でも使用することができる。
【００６７】
本実施形態に係る有機発光素子の発光層のホスト材料に対するゲスト材料の濃度は、０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００６８】
なお、本実施形態に係る有機発光素子の発光層のホスト材料の濃度は、発光層の全体量に対して、５０ｗｔ％以上９９．９ｗｔ％以下であり、好ましくは８０ｗｔ％以上９９．５ｗｔ％以下である。
【００６９】
また、本発明に係る有機金属錯体は、有機発光素子の発光層のホスト材料としても用いてもよい。さらに、有機金属錯体をアシスト材料または第２ホスト材料としても用いてもよい。アシスト材料または第２ホスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さくゲスト材料よりも大きい材料である。その効果として、ゲスト材料へのエネルギー移動を効率良くさせることや、発光層への電荷の注入を促進させることができる。
【００７０】
その際、本発明に係る有機金属錯体は青色領域の大きいバンドギャップを有するため、それよりバンドギャップの小さい緑色発光素子や赤色発光素子にも用いることができる。この場合本発明に係る有機金属錯体はゲスト材料としては用いられない。そしてこのような使い方をする場合は、青色、緑色、赤色に限らず、水色、青緑色、黄色、橙色および白色等の有機発光素子にも用いることができる。
【００７１】
本発明の一般式［１］で表される有機金属錯体を、有機発光素子の正孔注入層または正孔輸送層として用いることができる。それは、本発明に係る有機化合物はＨＯＭＯ準位が高く（真空準位に近い方向）、陽極から有機層への正孔注入を助けることができるためである。
【００７２】
その際、正孔注入層または正孔輸送層を、本発明に係る有機金属錯体のみで構成してもよいし、その他の材料と組み合わせて用いても良い。
【００７３】
本発明に係る有機金属錯体を正孔注入層または正孔輸送層として用いた場合、注入性が改善されるため、低電圧で駆動できる有機発光素子を提供することが可能である。
【００７４】
本発明に係る有機発光素子は本発明に係る有機金属錯体以外にも、必要に応じて従来公知の正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。これら材料は低分子系でも高分子系でもどちらでもよい。
【００７５】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７６】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７７】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７８】
本発明に係る有機金属錯体をゲスト以外に用いた場合に、ゲスト材料として、以下に示す燐光発光性のＩｒ錯体や、プラチナ錯体等を用いることができるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７９】
【化１１】
【００８０】
また、蛍光発光性のドーパントを用いることもでき、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００８１】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００８２】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８３】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８４】
本実施形態に係る有機発光素子が有する層は、以下に示す方法により形成される。
【００８５】
一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成する。ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００８６】
前記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００８７】
有機発光素子を有する基板としてはガラス等の絶縁部材でもよいし、シリコン等の半導体でもよい。
【００８８】
（有機発光素子の用途）
本発明に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどがある。
【００８９】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有する。この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。ＴＦＴ素子は基板の絶縁性表面に設けられている。
【００９０】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像入力装置でもよい。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００９１】
次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について図１を用いて説明する。
【００９２】
図１は、本実施形態に係る有機発光素子と、有機発光素子に接続するスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを示した表示装置の断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００９３】
この表示装置は、ガラス等の基板１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜２が設けられている。また符号３は金属のゲート電極３である。符号４はゲート絶縁膜４であり、５は半導体層である。
【００９４】
ＴＦＴ素子８は半導体層５とドレイン電極６とソース電極７とを有している。ＴＦＴ素子８の上部には絶縁膜９が設けられている。コンタクトホール１０を介して有機発光素子の陽極１１とソース電極７とが接続されている。表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００９５】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしている。陰極１３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層１４や第二の保護層１５が設けられている。
【００９６】
本実施形態に係る表示装置においてスイッチング素子に特に制限はなく、ＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型のトランジスタ素子等でもよい。スイッチング素子は半導体性である面に設けられてもよい。半導体性の面とは例えばシリコン基板の面である。
【実施例】
【００９７】
（実施例１）
［例示化合物Ａ１の合成］
【００９８】
【化１２】
【００９９】
２−エトキシエタノール（４ｍｌ）溶媒を脱気した後、塩化イリジウム（ＩＩＩ）０．１６ｇ（０．４５ｍｍｏｌ）水和物を加え、室温で３０分撹拌した。その後、Ｆ１ ０．２０ｍｇ（０．９４ｍｍｏｌ）を加え、１２０度に加熱して６時間攪拌を行った。冷却後、水を加え、ろ過し水で洗浄した。これを乾燥することで、茶色の個体Ｆ３ ０．２７ｇ（収率９２％）を得た。
【０１００】
【化１３】
【０１０１】
２−エトキシエタノール（５ｍｌ）溶媒を脱気した後、Ｆ３ ０．１９ｇ（０．１５ｍｍｏｌ）、アセチルアセトン３５ｍｇ（０．４５ｍｍｏｌ）を加え、室温で３０分撹拌した。その後、炭酸ナトリウム０．１６ｇ（１．９ｍｍｏｌ）を加え、１００度に加熱して６時間攪拌を行った。冷却後、メタノールを加え、ろ過しメタノールで洗浄した。これを乾燥することで、薄い黄緑色の個体Ｆ４ ０．１９ｇ（収率９０％）を得た。
【０１０２】
【化１４】
【０１０３】
Ｆ４ １８０ｍｇ（０．２５２ｍｍｏｌ）、Ｆ１ ５００ｍｇ（２．３６ｍｍｏｌ）を２３０度に加熱して３時間攪拌を行った。１００℃まで冷却後、トルエン２ｍＬを加え、室温になるまで撹拌した。その後ヘプタンを加えろ過を行った。ろ過物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；酢酸エチル）で精製し、薄い茶色固体Ｆ５ １０．０ｍｇ（収率０．０５％）を得た。
【０１０４】
質量分析法により、Ｆ５（例示化合物Ａ１）のＭ＋である８２６を確認した。
また、１ＨＮＭＲ測定により、例示化合物Ａ１の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：７．４６（ｓ，３Ｈ），７．１８（ｄ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，３Ｈ），６．８９（ｄ，Ｊ＝７．５，３Ｈ），６．６１（ｔ，Ｊ＝７．０，７．５Ｈｚ，３Ｈ）， ６．５０（ｔ，Ｊ＝７．０，７．５Ｈｚ，３Ｈ），３．５０−３．２５（ｍ，１８Ｈ）
【０１０５】
例示化合物Ａ１についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４５６ｎｍであった。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。
【０１０６】
（実施例２）
［例示化合物Ａ３の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ６に変えて、例示化合物Ａ３を合成した。
【０１０７】
質量分析法により、例示化合物Ａ１のＭ＋である８６８を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ３についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４６６ｎｍであった。
【０１０８】
【化１５】
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物Ａ９の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ７に変えて、例示化合物Ａ９を合成した。
【０１１０】
質量分析法により、例示化合物Ａ９のＭ＋である９１６を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ９についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４５８ｎｍであった。
【０１１１】
【化１６】
【０１１２】
（実施例４）
［例示化合物Ａ１２の合成］
実施例１と同様にして、化合物Ｆ１を以下の化合物Ｆ８に変えて、例示化合物Ａ１２を合成した。
【０１１３】
質量分析法により、例示化合物Ａ１２のＭ＋である１０５４を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ１２についてトルエン希薄溶液中、７７Ｋでの発光スペクトルを測定したところ、最大発光波長は４６５ｎｍであった。
【０１１４】
【化１７】
【０１１５】
（実施例５）
本実施例では、基板上に順次陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／エキシトンブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１６】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔注入層（３０ｎｍ） Ｇ１
正孔輸送層（１０ｎｍ） Ｇ２
発光層（３０ｎｍ） ホスト１ Ｇ３（重量比 ９０％）、ゲスト：Ａ１ （重量比 １０％）
エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ） Ｇ４
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ５
電子注入層（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１７】
【化１８】
【０１１８】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、電圧が６．０Ｖ時の発光輝度は１１９２ｃｄ／ｍ２で、発光スペクトルの最大ピーク波長が４７０ｎｍの青色発光が観測された。
【０１１９】
（結果と考察）
以上のように、本発明に係わる有機金属錯体は、高色純度の青色で発光し、青色燐光発光する素子を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
８ ＴＦＴ素子
１１ 陽極
１２ 有機化合物層
１３ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体。
【化１】
［１］
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【化２】
【請求項２】
ｎは０であることを特徴とする請求項１に記載の有機金属錯体。
【請求項３】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された有機化合物層とを有する有機発光素子であって、
前記有機化合物層は請求項１乃至２のいずれか１項に記載の有機金属錯体を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層は発光層であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
青色発光することを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記複数の画素は、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とをそれぞれ有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
画像情報を入力するための入力部と画像を出力するための表示部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子をそれぞれ有することを特徴とする画像出力装置。
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする有機金属錯体。
【化１】
［１］
一般式［１］において、
Ｉｒはイリジウムである。
Ｒ１乃至Ｒ３は、水素原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基あるいはアリール基の群からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アリール基は、フェニル基またはビフェニル基のいずれかである。
前記アリール基は、さらに炭素数１以上４以下のアルキル基を置換基として有してもよい。
Ｌは、下記構造式のいずれかで示される配位子であり、Ｒ４及びＲ５は炭素数１以上４以下のアルキル基であり互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎは０または１の整数である。
＊は前記イリジウムとの結合もしくは配位する位置を表す。
【化２】
【請求項２】
ｎは０であることを特徴とする請求項１に記載の有機金属錯体。
【請求項３】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された有機化合物層とを有する有機発光素子であって、
前記有機化合物層は請求項１乃至２のいずれか１項に記載の有機金属錯体を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層は発光層であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
青色発光することを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記複数の画素は、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とをそれぞれ有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
画像情報を入力するための入力部と画像を出力するための表示部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子をそれぞれ有することを特徴とする画像出力装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２４０９５２（Ｐ２０１２−２４０９５２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１５０６（Ｐ２０１１−１１１５０６）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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