説明

発光電気化学セル

少なくとも2つの電極と、これらの電極の間に配されたエレクトロルミネセント材料とを有する発光電気化学セルであり、上記エレクトロルミネセント材料が帯電した金属錯体を有する発光電気化学セルが開示される。帯電した金属錯体は、金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、Ir、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択された少なくとも1つの金属原子を有する。そのような発光電気化学セルの製造方法も開示される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも2つの電極と、これら2つの電極間に配されたエレクトロルミネセント材料とを有し、エレクトロルミネセント材料が帯電した金属錯体を有する発光電気化学セルに関する。本発明は、また、発光電気化学セルの製造方法及びエレクトロルミネセント物質として用いられ得る物質に関する。
【背景技術】
【0002】
有機発光材料の開発における急速な進展のために、PLED及びOLED(ポリマ及び小分子有機発光ダイオード)と呼ばれるこれらの材料をベースとするデバイスがディスプレイ市場に参入している。原則的に、これらの材料は、近い将来の重要な市場である大面積の照明アプリケーションにも用いられることができる。しかしながら、大面積の照明のためにPLED/OLEDデバイスを使用することの主な不都合は、以下のことである。すなわち、
・電子の注入を可能にするために、Ba又はCaのような低仕事関数の金属がカソードとして用いられなければならない。これらの金属は非常に容易に酸化され、これは、デバイスの寿命を短くし、特別なパッケージングを要する。
・厚さの増加に伴って電流従って光の出力が劇的に減少するために、電気活性層が薄くなければならない(約70nm)。短絡及び光の不均質性を回避してのそのような厚さの大画面の層の加工は、非常に困難である。
【0003】
特に照明アプリケーション用のPLED/OLEDに対する非常に有望な代替案は、発光電気化学セル(LEEC)(0)である。LEECは、低仕事関数の金属電極を必要とせず、より厚い電気活性層が用いられ得る一方で、動作電圧を低く保つ。動作のメカニズムは、可動イオンの存在に基づいている。
【0004】
図1は、LEECの動作のメカニズムを模式的に示しており、上側の図は断面図であり、下側の図はエネルギーバンド図である。(a)は層が接触していない場合のエネルギーレベルの相対的な位置を示しており、この場合、電極のフェルミ準位はエレクトロルミネセント層のHOMO準位及びLUMO準位と一致していない。上記エレクトロルミネセント層のイオンは、対になって存在する。(b)は上記エレクトロルミネセント層のバンドギャップを圧倒するのに十分に高い電圧が印加された場合の状態を示しており、上記イオンは反対の電極の方に移動し、強い電場勾配がもたらされ、これは電荷担体の注入及び従って電界発光(electroluminescence)を可能にする。
【0005】
このように、電圧が印加されると、カチオン及びアニオンは、それぞれカソード及びアノードに向かって移動し、これは電極界面における大きな電場勾配をもたらす。形成されるイオンの分布は、カソード及びアノードそれぞれにおける電子及び正孔の注入を容易にし、従って電荷担体の輸送及び再結合を可能にし、これは光子の放出をもたらす。
【0006】
上記電気活性層の電界は、上記イオンの分布によって電極界面においてほぼ完全に補償されるので、厚い層の場合でさえも電荷の注入が容易になる。また、電気活性層のエネルギー準位との電極のフェルミ準位の整合は必要とされず、種々の電極材料が用いられ得る。例えば、Ba又はCaの代わりにカソードとしてAu,Ag,Al又はITOのような非反応性の材料が用いられ得る。
【0007】
LEECに関する主な問題の1つは、効率の面において性能が既存の光源又はソリッドステート照明(すなわち、無機及び有機LED)に関する競合技術のレベルにまだ達していないことである。例えば、緑色を発光するIr錯体を含有するポリLEDの場合、8%の外部量子効率(eqe)が達成されている(2)のに対して、LEECの場合には、上記eqeは一般的に1%よりも低いオーダーにある。LEECに関してより高い効率が達成されているが、ほとんどの場合、低い明るさ(brightness)レベルにおいてのみであり、適度な明るさ(例えば500Cd/m)が達せられる前に効率は急速に低くなる。一例として、Ru(bpy)2+誘導体を用いて得られたLEECに関する最高のeqeは、10〜50Cd/mの範囲の輝度において5.5%である(0)。他の例では、ポリフルオレンに関して約200Cd/mにおいて4%のeqeが報告されたが、デバイスは非常に急速に劣化した(0)。
【0008】
Slinker等は、Ir錯体をベースとするLEECについて述べている(0)。用いられた錯体は、[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)(ppy=2−フェニルピリジン、(dtb−bpy)=4,4'−ジ−tert−ブチル−2,2'−ジピリジル)であった。5%の量子効率は、−3Vにおいて(すなわち、逆バイアス動作の下で)報告された。しかしながら、対応する輝度(luminance)は専ら330Cd/mまでであって、これは照明アプリケーションには低すぎる。より高い電圧(−5V)を印加することによって又は低仕事関数の電極(Ca)を用いることによってより高い輝度レベルが得られたが、いずれの場合も上記効率は適度な輝度範囲にわたって高くなく、安定でもなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このように、全ての先行技術のLEECは、より高い効率レベルにおいて低下する明るさの欠点に苦しんでいる。その結果として、LEECの性能は、ソリッドステート照明に関する技術と渡り合うために改善される必要がある。
【0010】
本発明の目的は、高い明るさのレベルにおいて高い効率を持つLEECを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この目的は、少なくとも2つの電極と、前記電極間に配されたエレクトロルミネセント材料とを有する発光電気化学セルであって、前記エレクトロルミネセント材料は、少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体を有し、前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、Ir、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択された当該発光電気化学セル(LEEC)により達成される。
【0012】
本発明による発光電気化学セルは、下限が少なくとも400Cd/mである少なくとも1000Cd/mの輝度範囲にわたって少なくとも1%の外部量子効率を示す。
【0013】
上記帯電した金属錯体は、少なくとも1つのキレート部分、例えば3つのキレート部分を有している。上記金属錯体中の金属原子は、好適にはIrである。
【0014】
本発明による金属錯体の例は、Ir原子を有しており、[Ir(ppy)(bpy)](PF)、[Ir(ppy)(phen)](PF)及び[Ir(ppy)(phenSO)](Na)である。
【0015】
上記エレクトロルミネセント材料は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン又はその混合物若しくは誘導体よりなる群から選択された物質を更に有する。例えば、上記エレクトロルミネセント材料は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を有している。これにより、膜形成が改善され、より少ない漏れ電流しかもたらさず、従ってより高い効率をもたらす。
【0016】
上記LEECの電極は、Au、Ag、Al、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、鉛酸化物、錫酸化物、グラファイト、不純物が添加されたケイ素、不純物が添加されたゲルマニウム、不純物が添加されたガリウムヒ素、不純物が添加されたポリアニリン、不純物が添加されたポリピロール、不純物が添加されたポリチオフェン並びにその誘導体及び混合物よりなる群から選択された材料を有し得る。これらの材料は非反応性であり、従って、電極として用いるのに非常に有利である。
【0017】
更に、本発明は、少なくとも2つの電極の間にエレクトロルミネセント材料を配することを有する発光電気化学セルの製造方法であって、前記エレクトロルミネセント材料は、少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体を有し、前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、Ir、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択された当該発光電気化学セルの製造方法に関連している。
【0018】
本発明は、また、少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体の使用であって、
前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、エレクトロルミネセント物質としてIr、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択されている当該帯電した金属錯体の使用に関連している。
【0019】
本発明の他の観点は、新規の帯電した金属錯体に関連している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明によれば、上記LEECの問題は、LEECのエレクトロルミネセント物質として帯電した金属錯体を用いることにより解決される。本発明による金属錯体において用いられる金属の例は、Ir、Os、Pt、Re及びZnである。
【0021】
本発明による金属錯体は、一般に、金属原子及びこの金属原子と化合しているキレート部分を有する錯体として説明され得る。
【0022】
本発明において用いられ得るキレート部分の例は、
【化1】

であり、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくはしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくはされたフェニル、フルオレン、スピロフルオレン、スルホン酸塩又は4−スルホナト−フェニルを別個に表している。しかしながら、他のキレート部分も用いられ得る。
【0023】
本明細書において用いられる「キレート部分」は、キレート、すなわち1つ又はそれ以上の多座配意子との金属の安定な錯体を形成するように金属原子と結合している部分と関係がある。
【0024】
上記キレート部分は単独で用いられ得る。すなわち、異なるキレート部分が同じ金属原子と結合し得る。キレート部分の数は、一様ではない。例えば、6個の結合部位を有する金属、例えばIrは上記キレート部分の3つと結合し、4個の結合部位を有する金属、例えばPtは上記キレート部分の2つと結合する。
【0025】
は、異なる基を別個に表し得る。すなわち、1つのキレート部分に関して異なるR基が存在し得る。
【0026】
本発明による上記金属錯体は、Ir原子を好適に有している。そのような金属錯体は、一般的に、以下の式IV,V及びVIにより書き表され得る(R,R及びRは以下に定義されている。)。
【化2】

【化3】

【化4】

【0027】
は、H、F、CF、枝分れした若しくはしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくはされたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。
【0028】
は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩(PF)、n−ブチラート、トリフルオロメタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホンイミド、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、トルエンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、カンファースルホン酸塩、ピクリン酸塩、チオシアン酸塩、安息香酸塩又はその混合物よりなる群から選択されたアニオンを表している。
【0029】
は、リチウム、ナトリウム(Na)、カリウム、ルビジウム、セシウム、銀、銅、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、トリベンジルアンモニウム、フェニルアンモニウム又はその混合物よりなる群から選択されたカチオンを表している。
【0030】
は、異なる基を別個に表し得る。すなわち、1つの金属錯体に異なるR基が存在し得る。
【0031】
そのような錯体の例は、[Ir(ppy)(bpy)](PF)、[Ir(ppy)(phen)](PF)及び[Ir(ppy)(phenSO)]Naである。ここで、ppy=2−フェニルピリジン、bpy=2,2'−ビピリジン、phen=4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、phenSO=4,7−ジ(4−スルホナトフェニル)−1,10−フェナントロリンジスルホナートである。
【0032】
本明細書において用いられる「[Ir(ppy)(bpy)](PF)」という用語は、R=H及びR=PFの場合の式IVの化合物と関係がある。
【0033】
本明細書において用いられる「[Ir(ppy)(phen)](PF)」という用語は、R=H及びR=PFの場合の式Vの化合物と関係がある。
【0034】
本明細書において用いられる「[Ir(ppy)(phenSO)]Na」という用語は、R=H及びR=Naの場合の式VIの化合物と関係がある。
【0035】
上記一般式IV,V及びVIは、金属原子がIrである金属錯体を表しているが、他の金属原子、例えばOs、Pt、Re又はZnも用いられ得ることを理解されたい。キレート部分の数は、金属原子の結合部位の数に依存して変化し得る。また、本発明による錯体の1つ又はそれ以上の組み合わせが、エレクトロルミネセント材料として用いられ得る。
【0036】
LEECのエレクトロルミネセント材料として上述した錯体[Ir(ppy)(bpy)](PF)を用いることにより、約4%のeqeが得られ、これは500〜4000Cd/mの明るさの範囲にわたってかなり一定のままである(図2参照)。このように、本願発明者等は、驚くべきことに、少なくとも1000Cd/mの輝度範囲にわたって(この範囲の下限は少なくとも400Cd/mである。)少なくとも1%の外部量子効率を必要とするアプリケーション用の発光電気化学セルのエレクトロルミネセント材料として帯電した金属錯体が用いられ得ることを見出した。代替として、上記下限は、500Cd/m又は600Cd/mである。
【0037】
本明細書において用いられる「外部量子効率」(eqe)は、内部量子効率と光抽出効率との積と関係があり、上記内部量子効率は、光子を生成するために再結合する注入電荷担体の割合と関係があり、上記光抽出効率は、デバイスから漏れる光子の割合と関係がある。
【0038】
このように、本願発明者等は、本発明による金属錯体が同じ目的のために以前から用いられている既知の金属錯体、例えば[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)(5)(8)よりも非常に良好にエレクトロルミネセント物質としての役割を果たすことを見出した。先行技術は、外部量子効率の上述したような高いレベルを高い輝度レベルと組み合わせる、エレクトロルミネセント材料として用いられるいかなる帯電金属錯体をも開示していない。
【0039】
OLEDにおける3つ組の(triplet)エミッタとしてIr錯体が使用されることがよく知られている一方で、LEECにおけるそれらの使用は新規である。この違いの理由は、OLEDにおけるIr錯体はエミッタとして機能するだけであるのに対して、LEECではIr錯体は単独の電気活性化合物であることである。その結果、高い輝度効率に次いで、Ir錯体は、更なる機能を果たさなければならない。すなわち、Ir錯体は可動イオンを与えなければならず、従ってこの錯体は帯電されるべきであるとともに、Ir錯体は電子及び正孔の両方を輸送することができなければならない。本発明による錯体は、これら全ての条件を満足させる。
【0040】
上記錯体[Ir(ppy)(bpy)](PF)は、溶液中のフォトルミネセンスに関して報告されたOhsawa等(0)及びPlummer等(0)の文献から以前より知られているが、エレクトロルミネセンスに関しては知られていない。
【0041】
上述したように、本発明による発光電気化学セルは、また、エレクトロルミネセント材料に他の帯電した金属錯体も有し得る。Irの他に、上記錯体中の金属は、例えばOs、Zn、Re又はPtよりなる群から選択され得る。
【0042】
本願発明者等は、中性のZn錯体が溶液中において80%までのフォトルミネセンスの量子効率を示すことを見出した。中性のPt及びRe錯体は効率的な小分子発光ダイオードを作るために用いられている(9)(10)。帯電した基、例えばスルホナート基を付けることにより、これらの錯体は帯電化され、従って高効率のLEECに用いるのに好適になる。Os錯体を伴って知られている最初の錯体、すなわち[Os(bpy)L]2+(PF(Lは、シス−1,2−ビス(ジフェニル−フォスフィノ)エチレンである。)は、1%に近いeqeを与え(11)、Osを効率的なLEECに用いられる別の好適な金属にした。しかしながら、先行技術は、本発明による錯体を特徴付ける高い輝度レベルにおいて高い効率を持つOs錯体を開示していない。
【0043】
本発明に至る研究活動において、(膜形成の改善のために)幾らかのPMMAを加え、この混合物をITO電極とAg電極との間に挟むことにより、錯体[Ir(ppy)(bpy)](PF)を用いてエレクトロルミネセントデバイスが作られた。これらのデバイスに関して、500〜4000Cd/mの輝度において3.5〜4%のかなり一定のeqeが見出された。
【0044】
比較のために、同様に作製されたが、[Ir(ppy)(bpy)](PF)ではなくよく知られている錯体[Ru(bpy)2+(PFを用いて作製されたデバイスは、100Cd/mにおいて約0.9%のeqeを示し、600Cd/mでは約0.7%に低下した。従って、本発明による錯体は、ソリッドステート照明のアプリケーションのために必要とされる効率により近いLEECの効率をもたらす方向に非常に大きな一歩を与える。
【0045】
本明細書において用いられる「発光電気化学セル」という用語は、少なくとも2つの電極を有し、その間にエレクトロルミネンセンスの能力がある材料又はその混合物が配されたデバイスのことを意味し、ここで、上記材料又は上記材料の混合物中の材料は本質的にイオンである。
【0046】
本発明による電極として用いるのに好適に材料は、例えば、Au、Ag、Al、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、鉛酸化物、錫酸化物、グラファイト、不純物が添加されたケイ素、不純物が添加されたゲルマニウム、不純物が添加されたガリウムヒ素、不純物が添加されたポリアニリン、不純物が添加されたポリピロール、不純物が添加されたポリチオフェン並びにその誘導体及び混合物である。他の好適な電極材料は、当業者にはよく知られている。また、先に述べた材料の合金が本発明による電極として用いられ得る。
【0047】
両方の電極は、原則的にカソード又はアノードである。上記カソードは電子注入電極として定義され、上記アノードは正孔注入電極である。
【0048】
本明細書において用いられる「アノード」という用語は、導電層のことを意味し、適切なバイアス条件の下におけるエレクトロルミネセント材料への正孔の注入のための電極として用いられる。
【0049】
本発明によるアノードは、例えば、場合によっては大きな領域にわたって電流の分流を均一にするための追加の厚い金属の帯状体を伴って、別々にアドレス可能な画素にセグメント化されるか、又は直列,並列若しくはそのまま接続されて構成され得る。
【0050】
本明細書において用いられる「カソード」という用語は、導電層のことを意味し、適切なバイアス条件の下におけるエレクトロルミネセント材料への電子の注入のための電極として用いられる。
【0051】
本発明によるカソードは、例えば、場合によっては大きな領域にわたって電流の分流を均一にするための追加の厚い金属の帯状体を伴って、別々にアドレス可能な画素にセグメント化されるか、又は直列,並列若しくはそのまま接続されて構成され得る。
【0052】
本発明によるLEECでは、上記エレクトロルミネセント材料がアノードとカソードとの間に配されている。これに関連して、「間に配されている」という言葉により、上記エレクトロルミネセント材料が、適切なバイアス条件の下において、正孔及び電子が該エレクトロルミネセント材料に取り入れられ電界発光が実現されるように上記アノード及びカソードと電気的に接触していることが意味される。例えば、上記エレクトロルミネセント材料は、2つの電極層の間に挟まれている。
【0053】
他の実施の形態では、上記エレクトロルミネセント材料は、横方向のLEEC(lateral LEEC)を形成するために、互いから空間的及び電気的に分離された所定のアノード及びカソード電極を伴って基板の上部に堆積されている。
【0054】
更に他の実施の形態では、アノード材料及びカソード材料の両方が、互いから空間的及び電気的に分離されて、上記エレクトロルミネセント材料の上部に堆積されており、これは横方向のLEECをもたらす。
【0055】
本発明によれば、上記エレクトロルミネセント材料は、膜形成を改善するために、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)と混合され得る。他のポリメタクリレートも上記エレクトロルミネセント材料に添加され得るとともに、ポリエチレンオキシドやポリエチレングリコールのようなポリエーテル、ポリアクリレート、ポリカーボネートのようなポリエステル、ゼオネックス(登録商標)のようなポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン又はその混合物若しくは誘導体も添加され得る。
【0056】
上記電極間に配されるエレクトロルミネセント材料の厚さは、一様ではない。例えば、この厚さは、5nmないし1cmの範囲内、5nmないし1mmの範囲内又は10nmないし0.1mmの範囲内であり得る。
【0057】
本発明によるLEECの製造方法では、LEECはガラス基板上に製造され得る。好適な基板は、剛性又は機械的にフレキシブルであり、ガラスの他に、金属、合金及びプラスチックを含んでいる。フレキシブル基板の例は、支持基板上に一時的に接着されたPETフォイル、フレキシブルスチールフォイル、シリコン及びシリコン酸化物を含んでいる。
【0058】
本発明は、また、新規のIr錯体にも関係がある。この錯体は、正及び負に帯電され得る。すなわち、負及び正の対イオン、[Ir(ppy)(phen)](PF)及び[Ir(ppy)(phenSO)]Naを持ち得る。これらの錯体も、高いフォトルミネセンスの量子効率を有している。
【実施例1】
【0059】
実施例1 [Ir(ppy)(phen)](PF)の合成
IrCl(ppy)(0.123mmol)及びバソフェナントロリン(0.194mmol)が、窒素雰囲気下で3時間ジクロロメタン−メタノール溶液(3:1,20ml)中において還流するために加熱された。上記溶液の体積が5mlに減少し、10mlのメタノールが加えられた。過剰の飽和メタノールアンモニウムヘキサフルオロリン酸塩(methanolic ammonium hexafluorophosphate)が加えられた。得られた沈殿物が濾過され、エーテル(20ml)を用いて洗浄され、60〜70%で所望の生成物をもたらした。
【0060】
実施例2 [Ir(ppy)(phenSO)]Naの合成
IrCl(ppy)(0.123mmol)及びバソフェナントロリンジスルホン酸ジナトリウム塩水和物(0.194mmol)が、窒素雰囲気下で2時間クロロホルム−メタノール溶液(8:2,20ml)中において還流するために加熱された。シリカカラム及び溶離液としての9:1のクロロホルム−メタノールを用いて、ゲルクロマトグラフィにより精製が達成された。所望の生成物が60〜70%の収率で得られた。
【0061】
実施例3 [Ir(ppy)(bpy)](PF)を有するLEECの作製
文献(6)に従って[Ir(ppy)(bpy)](PF)が調製された。この錯体の59.93mgが、1.5mlのアセトニトリルに50℃で30分間撹拌することにより溶解された。この溶液に対して、0.8mlのPMMA−アセトニトリル25mg/ml溶液が加えられた。このやり方により、混合物中における重量比[Ir(ppy)(bpy)](PF):PMMAは3:1になった。上記溶液が45℃で30分間撹拌された。
【0062】
次に、微量の水を除去するためにモレキュラシーブが加えられた。上記溶液は窒素雰囲気のグローブボックスに入れられ、そこで全てのその後の処理が行われた。30分後に上記溶液が濾過され、石けん、水、イソプロパノール、超音波及び紫外オゾンを用いて事前に十分に清浄された構造化ITOを伴うガラス基板上にスピンコートされた。これは、100〜200nmの厚さの均一な膜をもたらした。
【0063】
上記膜は、約1時間窒素中において100℃で乾燥された。0.5nm/sの速度で、約10−7mbarの真空チャンバ内において上部に100nmの厚さのAg電極が蒸着された。これは基板当たり4個のLEECデバイスをもたらし、そのうちの2つの最小のもの(3×3及び4×4mm)が電界発光に関してテストされた。最初に、安定な発光レベルが達せられるまで、+10〜+14Vのオーダーの電圧が印加された(すなわち、ITOは正バイアスがかけられた。)。次に、電流及び電圧の関数としての光電流が、高い電圧から低い電圧になり、あらゆる電圧において系を平衡状態に達せさせることにより測定された。
【0064】
図3は、135nmの厚さの電気活性層を有するサンプルの4×4mmのデバイスに関して得られた結果を示している。光電流は、輝度計を伴うフォトダイオードの較正後に輝度に換算された。その後、記録された電界発光スペクトルを用いて外部量子効率が算出された。
【0065】
図3(c)及び(d)から分かるように、eqeは、300Cd/mの輝度において3.9%であり、4000Cd/mにおいて3.4%にわずかに減少している。これは、放射が黄−橙においてである(図4参照)ので、10Cd/Aから9Cd/Aに(5lm/Wから3lm/Wに)減少する効力に対応している。1000Cd/mにおいて効力は4lm/Wであり、その値は最先端の薄膜エレクトロルミネセンス(無機)と競い合うことができる。更に、青色エミッタとの組み合わせは白色光を与えるので、黄−橙に中心を置く範囲の広い放射は照明アプリケーションにとって非常に魅力的である。
【0066】
本発明によるLEECは、例えば、一般照明用、雰囲気の創作(atmosphere creation)用、車内照明(ルーフ、ウォール、ダッシュボード)用、装飾照明用、屋内及び屋外標識用の任意に色調節可能な大面積の照明システムに適用され得る。
【0067】
参考文献
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【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1a】LEECの動作のメカニズムを示している。
【図1b】LEECの動作のメカニズムを示している。
【図2】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの輝度に対する外部量子効率を示している。
【図3a】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの電流−電圧−光特性を示しており、(a)は電圧に対する電流密度、(b)は電圧に対する輝度、(c)は電流密度に対する輝度、(d)は電流密度に対する外部量子効率を示している。
【図3b】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの電流−電圧−光特性を示しており、(a)は電圧に対する電流密度、(b)は電圧に対する輝度、(c)は電流密度に対する輝度、(d)は電流密度に対する外部量子効率を示している。
【図3c】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの電流−電圧−光特性を示しており、(a)は電圧に対する電流密度、(b)は電圧に対する輝度、(c)は電流密度に対する輝度、(d)は電流密度に対する外部量子効率を示している。
【図3d】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの電流−電圧−光特性を示しており、(a)は電圧に対する電流密度、(b)は電圧に対する輝度、(c)は電流密度に対する輝度、(d)は電流密度に対する外部量子効率を示している。
【図4】ITO/[Ir(ppy)(bpy)](PF)+PMMA/Agデバイスの電界発光スペクトルを示している。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも2つの電極と、前記電極間に配されたエレクトロルミネセント材料とを有する発光電気化学セルであって、
前記エレクトロルミネセント材料は、少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体を有し、前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、Ir、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択された当該発光電気化学セル。
【請求項2】
少なくとも1000Cd/mの輝度範囲にわたって少なくとも1%の外部量子効率を示し、前記範囲の下限が少なくとも400Cd/mである請求項1記載の発光電気化学セル。
【請求項3】
前記帯電した金属錯体は、以下の式I、II及びIIIの化合物
【化1】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン、スピロフルオレン、スルホン酸塩又は4−スルホナト−フェニルを別個に表している。)よりなる群から選択された少なくとも1つのキレート部分を有する請求項1又は2記載の発光電気化学セル。
【請求項4】
前記金属原子がIrである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光電気化学セル。
【請求項5】
前記帯電した金属錯体が、以下の式IV、V及びVIの化合物
【化2】

【化3】

【化4】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。Rは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩(PF)、n−ブチラート、トリフルオロメタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホンイミド、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、トルエンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、カンファースルホン酸塩、ピクリン酸塩、チオシアン酸塩、安息香酸塩又はその混合物よりなる群から選択されたアニオンを表している。Rは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、銀、銅、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、トリベンジルアンモニウム、フェニルアンモニウム又はその混合物よりなる群から選択されたカチオンを表している。)よりなる群から選択された請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光電気化学セル。
【請求項6】
前記エレクトロルミネセント材料は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン又はその混合物若しくは誘導体よりなる群から選択された物質を更に有する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光電気化学セル。
【請求項7】
前記電極は、Au、Ag、Al、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、鉛酸化物、錫酸化物、グラファイト、不純物が添加されたケイ素、不純物が添加されたゲルマニウム、不純物が添加されたガリウムヒ素、不純物が添加されたポリアニリン、不純物が添加されたポリピロール、不純物が添加されたポリチオフェン並びにその誘導体及び混合物よりなる群から選択された材料を有する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発光電気化学セル。
【請求項8】
少なくとも2つの電極の間にエレクトロルミネセント材料を配することを有する発光電気化学セルの製造方法であって、
前記エレクトロルミネセント材料は、少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体を有し、前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、Ir、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択された当該発光電気化学セルの製造方法。
【請求項9】
前記発光電気化学セルは、少なくとも1000Cd/mの輝度範囲にわたって少なくとも1%の外部量子効率を示し、前記範囲の下限が少なくとも400Cd/mである請求項8記載の方法。
【請求項10】
前記帯電した金属錯体は、以下の式I、II及びIIIの化合物
【化1】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン、スピロフルオレン、スルホン酸塩又は4−スルホナト−フェニルを別個に表している。)よりなる群から選択された少なくとも1つのキレート部分を有する請求項8又は9記載の方法。
【請求項11】
前記金属原子がIrである請求項8ないし10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
前記帯電した金属錯体が、以下の式IV、V及びVIの化合物
【化2】

【化3】

【化4】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。Rは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩(PF)、n−ブチラート、トリフルオロメタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホンイミド、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、トルエンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、カンファースルホン酸塩、ピクリン酸塩、チオシアン酸塩、安息香酸塩又はその混合物よりなる群から選択されたアニオンを表している。Rは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、銀、銅、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、トリベンジルアンモニウム、フェニルアンモニウム又はその混合物よりなる群から選択されたカチオンを表している。)よりなる群から選択された請求項8ないし11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
前記エレクトロルミネセント材料は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン又はその混合物若しくは誘導体よりなる群から選択された物質を更に有する請求項8ないし12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記電極は、Au、Ag、Al、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、鉛酸化物、錫酸化物、グラファイト、不純物が添加されたケイ素、不純物が添加されたゲルマニウム、不純物が添加されたガリウムヒ素、不純物が添加されたポリアニリン、不純物が添加されたポリピロール、不純物が添加されたポリチオフェン並びにその誘導体及び混合物よりなる群から選択された材料を有する請求項8ないし13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
少なくとも1つの金属原子を持つ帯電した金属錯体の使用であって、
前記金属錯体が[Ir(ppy)(dtb−bpy)](PF)及び[Os(bpy)(dppe)]2+(PFとは異なるという条件で、前記金属原子は、エレクトロルミネセント物質としてIr、Os、Pt、Re及びZnよりなる群から選択されている当該帯電した金属錯体の使用。
【請求項16】
下限が少なくとも400Cd/mである少なくとも1000Cd/mの輝度範囲にわたって少なくとも1%の外部量子効率を要するアプリケーションに対する請求項15記載の使用。
【請求項17】
前記帯電した金属錯体は、以下の式I、II及びIIIの化合物
【化1】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン、スピロフルオレン、スルホン酸塩又は4−スルホナト−フェニルを別個に表している。)よりなる群から選択された少なくとも1つのキレート部分を有する請求項15又は16記載の使用。
【請求項18】
前記金属原子がIrである請求項15ないし17のいずれか1項に記載の使用。
【請求項19】
前記帯電した金属錯体が、以下の式IV、V及びVIの化合物
【化2】

【化3】

【化4】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。Rは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩(PF)、n−ブチラート、トリフルオロメタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホンイミド、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、トルエンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、カンファースルホン酸塩、ピクリン酸塩、チオシアン酸塩、安息香酸塩又はその混合物よりなる群から選択されたアニオンを表している。Rは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、銀、銅、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、トリベンジルアンモニウム、フェニルアンモニウム又はその混合物よりなる群から選択されたカチオンを表している。)よりなる群から選択された請求項15ないし18のいずれか1項に記載の使用。
【請求項20】
前記エレクトロルミネセント材料は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン又はその混合物若しくは誘導体よりなる群から選択された物質を更に有する請求項15ないし19のいずれか1項に記載の使用。
【請求項21】
前記電極は、Au、Ag、Al、Pt、Cu、Zn、Ni、Fe、Pb、In、W、Pd、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物、鉛酸化物、錫酸化物、グラファイト、不純物が添加されたケイ素、不純物が添加されたゲルマニウム、不純物が添加されたガリウムヒ素、不純物が添加されたポリアニリン、不純物が添加されたポリピロール、不純物が添加されたポリチオフェン並びにその誘導体及び混合物よりなる群から選択された材料を有する請求項15ないし20のいずれか1項に記載の使用。
【請求項22】

【化3】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。Rは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩(PF)、n−ブチラート、トリフルオロメタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホンイミド、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、トルエンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、カンファースルホン酸塩、ピクリン酸塩、チオシアン酸塩、安息香酸塩又はその混合物よりなる群から選択されたアニオンを表している。)を持つ物質。
【請求項23】

【化4】

(但し、Rは、H、F、CF、枝分れした若しくは枝分れしていないアルキル、アルキルエーテル、置換されていない若しくは置換されたフェニル、フルオレン又はスピロフルオレンを別個に表している。Rは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、銀、銅、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラデシルアンモニウム、トリベンジルアンモニウム、フェニルアンモニウム又はその混合物よりなる群から選択されたカチオンを表している。)を持つ物質。

【図1a】
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【図1b】
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【図2】
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【図3a】
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【図3b】
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【図3c】
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【図3d】
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【図4】
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【公表番号】特表2008−510293(P2008−510293A)
【公表日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−522090(P2007−522090)
【出願日】平成17年7月13日(2005.7.13)
【国際出願番号】PCT/IB2005/052330
【国際公開番号】WO2006/011090
【国際公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】