複素環含有の有機金属錯体及びそれを利用した有機発光素子
【課題】複素環含有の有機金属錯体及びそれを利用した有機発光素子を提供する。
【解決手段】下記化学式で表示されるＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体及びそれを備えたＯＬＥＤ。
上記式中、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【解決手段】下記化学式で表示されるＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体及びそれを備えたＯＬＥＤ。
上記式中、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子用の複素環含有の有機金属錯体及びそれを利用した有機発光素子に係り、さらに詳細には、電気的な安定性及び高い電子輸送能を有する材料である複素環含有の有機金属錯体及びそれを含む有機膜を採用した有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子は、自発光型素子であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答時間が速いという長所を有しており注目されている。前記電界発光素子には、発光層に無機化合物を使用する無機発光素子と、有機化合物を使用する有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）とがあるが、ＯＬＥＤは、無機発光素子に比べて輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れており、多色化が可能であるという点で多様な研究が行われている。
【０００３】
ＯＬＥＤは、一般的に、アノード／有機発光層／カソードの積層構造を有し、発光層とカソードとの間に正孔阻止層または電子注入層を追加的にさらに積層して、アノード／有機発光層／正孔阻止層／カソード、アノード／有機発光層／電子輸送層／カソードまたはアノード／有機発光層／正孔阻止層／電子注入層／カソードなどの構造を有しうる。
【０００４】
前記電子輸送層の形成材料として、オキサジアゾール類、チアジアゾール類またはピリミジン類のようなヘテロ芳香族系化合物などが知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
しかし、これまで知られた電子輸送層の形成材料または正孔阻止層の形成材料を備えたＯＬＥＤは、寿命、効率及び消費電力特性が満足すべきレベルに至っておらず、改善の余地が多い。
【特許文献１】米国特許第６,５５９,２５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明は、ＯＬＥＤの寿命、効率及び消費電力特性を向上させうる複素環含有の有機金属錯体及びそれを備えたＯＬＥＤ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】
【０００７】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第１態様は、下記化学式１で表示されるＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体を提供する。
【０００８】
【化１】
【０００９】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００１０】
前記本発明の他の課題を解決するために、本発明の第２態様は、第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を含むＯＬＥＤであって、前記有機膜は、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含むＯＬＥＤを提供する。
【００１１】
前記複素環含有の有機金属錯体を備えたＯＬＥＤは、寿命、効率及び消費電力が向上しうる。
【００１２】
本発明に係る複素環含有の有機金属錯体は、優れた電子輸送能を有するところ、有機膜の形成材料として有効に使用されて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命のＯＬＥＤが得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複素環含有の有機金属錯体によれば、優れた電子輸送能を有するところ、有機膜の形成材料として有効に使用されて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命のＯＬＥＤが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１５】
本発明のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、２価金属に一つのリガンドで錯体を形成したことを特徴とする化合物である。
【００１６】
前記複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式１で表示される。
【００１７】
【化２】
【００１８】
前記式中、
Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００１９】
前記本発明に係るＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、金属錯体の安定性の向上した分子構造であり、分子が平面構造を有しうるため、分子間の芳香族環のスタッキングが増加し、その結果、電子移動度が上昇する効果をもたらしうる。前記複素環含有の有機金属錯体は、電子輸送層及び電子注入層の材料だけでなく、発光層の材料にも使用可能であり、このように、発光素子に適用する場合、長寿命及び高効率の有機電界発光素子が得られる。
【００２０】
望ましくは、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式２ないし６で表示される化合物のうち何れか一つでありうる。
【００２１】
【化３】
【００２２】
【化４】
【００２３】
【化５】
【００２４】
【化６】
【００２５】
【化７】
【００２６】
前記式中、
Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００２７】
また、望ましくは、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式７または８で表示される化合物でありうる。
【００２８】
【化８】
【００２９】
【化９】
【００３０】
前記式中、
Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００３１】
前記化学式２ないし８で表示される化合物において、望ましくは、Ｒ１２〜Ｒ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、フェニル基またはメチル基である。
【００３２】
また、前記化学式２ないし８で表示される化合物において、望ましくは、Ｘは、Ｎであり、前記Ｙは、Ｏである。
【００３３】
本発明の化学式で使用された非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどが挙げられ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、燐酸またはその塩、Ｃ１−Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキニル基、Ｃ６−Ｃ２０のアリール基、Ｃ７−Ｃ２０のアリールアルキル基、Ｃ２−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ３−Ｃ２０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【００３４】
本発明の化学式で使用された非置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基の具体的な例として、メトキシ、エトキシ、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ナフチルオキシ、イソプロピルオキシ、ジフェニルオキシなどがあり、これらのアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３５】
本発明の化学式で使用された非置換のアリール基は、単独または組み合わせて使用され、一つ以上の環を含む炭素原子数６ないし２０個の芳香族炭素環を意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着または融合されうる。アリールの例としては、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチルなどを含む。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３６】
本発明の化学式で使用される非置換のアリールアルキル基は、前記定義されたようなアリール基で、水素原子の一部が低級アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピルのような基に置換されたものを意味する。例えば、ベンジル、フェニルエチルなどがある。前記アリールアルキル基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３７】
本発明で使用する非置換の複素環基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１、２または３個のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数６ないし７０の単環または二環芳香族２価有機化合物を意味する。複素環基の例として、チエニル、ピリジル、フリルなどがある。前記複素環基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３８】
前述の基以外の他の基は、当業者に通用された意味として解釈される。
【００３９】
さらに詳細には、本発明の一具現例によれば、本発明のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式９の化合物であるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
【化１０】
【００４１】
本発明に係るＯＬＥＤは、第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を含むが、前記有機膜が、前述のような化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうる。
【００４２】
本発明に係るＯＬＥＤの構造は、非常に多様である。前記第１電極と第２電極との間に、有機膜として電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層、発光層、電子阻止層、正孔注入層及び正孔輸送層からなる群から選択された一層以上の層を有機膜としてさらに含みうる。このような有機膜は、前述のような前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうる。例えば、本発明に係るＯＬＥＤのうち、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含む有機膜は発光層、電子輸送層または電子注入層であるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
さらに具体的には、本発明に係るＯＬＥＤの多様な具現例は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照する。図１ＡのＯＬＥＤは、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極からなる構造を有し、図１ＢのＯＬＥＤは、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極からなる構造を有する。また、図１ＣのＯＬＥＤは、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有する。このとき、前記発光層、電子輸送層または電子注入層が、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうるということは言うまでもない。
【００４４】
以下、前述の積層構造を有するＯＬＥＤの製造方法を説明する。
【００４５】
まず、基板の上部に大きい仕事関数を有するアノード（正極）電極用物質を蒸着法またはスパッタリングによって形成し、第１電極であるアノードとして使用する。ここで、基板としては、通常的な有機ＥＬ素子で使用される基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れた有機基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、アノード電極用物質としては、透明かつ伝導性に優れたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを使用する。
【００４６】
前記アノード電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングする。前記正孔注入層物質としては、特別に制限されず、下記構造式で表示されるＣｕＰｃまたはスターバスト型アミン類である下記構造式で表示されるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社）などを正孔注入層として使用できる。
【００４７】
【化１１】
【００４８】
正孔注入層の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングして正孔輸送層を形成する。前記正孔輸送層物質は、特別に制限されず、下記構造式で表示されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社）などが使用される。
【００４９】
【化１２】
【００５０】
次いで、正孔輸送層の上部に発光層が導入され、発光層の材料は、特別に制限されず、前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体を単独またはドーパントとして使用できる。前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体をドーパントとして使用するとき、共に使用されるホストとしては、下記構造式で表示されるＣＢＰ、ＴＣＢ、ＴＣＴＡ、ＳＤＩ−ＢＨ−１８、ＳＤＩ−ＢＨ−１９、ＳＤＩ−ＢＨ−２２、ＳＤＩ−ＢＨ−２３、ｄｍＣＢＰ、Ｌｉｑ、ＴＰＢＩ、Ｂａｌｑ、ＢＣＰなどが共同で真空熱蒸着されうる。
【００５１】
【化１３】
【００５２】
前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体がドーパントとして使用される場合、そのドーピング濃度は、特別に制限されないが、ホストとドーパントとの総重量１００重量部に対して１ないし５０重量部を使用する。
【００５３】
発光層上に、正孔阻止層が真空蒸着方法、またはスピンコーティング方法でもって薄膜を形成する。このとき、使用される正孔阻止物質は、特別に制限されないが、電子輸送能を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有さねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使用される。
【００５４】
正孔阻止層上に、電子輸送層が真空蒸着方法またはスピンコーティング方法でもって薄膜を形成する。前記電子輸送層の材料は、電子輸送能をさらに向上させうる前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を使用可能であり、キノリン誘導体、特に、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような公知の材料を使用してもよい。
【００５５】
また、電子輸送層上に電子注入層が積層されうる。前記電子注入層の材料として、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を使用可能であり、また、公知の材料、例えば、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できる。
【００５６】
そして、電子注入層の上部にカソード形成用金属を真空熱蒸着してカソード電極を形成することによって、ＯＬＥＤが完成する。ここで、カソード形成用金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などが利用される。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用した透過型カソードを使用できる。
【００５７】
本発明の有機電界発光素子は、アノード電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層またはカソード電極に、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成してもよい。前述の層の他にも、電子阻止層を形成してもよい。
【００５８】
以下で、本発明に係る化学式９で表示される複素環含有の有機金属錯体（以下、“化合物９”という）の合成例及び実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
実施例
〔合成例１〕
下記反応式１の反応経路によって化合物９を合成した：
【００６０】
【化１４】
【００６１】
化合物Ｃ（３ｇ）をＥｔＯＨ／ＭｅＯＨ（１／１、７０ｍＬ）に溶かし、これにＨ２Ｏ（１８０ｍＬ）に溶かしたＢｅＳＯ４４Ｈ２Ｏ（１.８ｇ）を添加する。１Ｎ ＮａＯＨでｐＨを１０に合わせ、常温で５時間攪拌した。生成された黄色の固体をろ過し、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ／ＭｅＯＨ溶液で洗浄して化合物９を得た。
【００６２】
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６，４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）８.５５（１Ｈ，ｄ）、８.３６（１Ｈ，ｄ）、８.０９（１Ｈ，ｄ）、７.８１（１Ｈ，ｄ）、７.７４（１Ｈ，ｄ）、７.５３（１Ｈ，ｔ）、７.３０（１Ｈ，ｍ）、７.１９（１Ｈ，ｄ）、６.９２（１Ｈ，ｄ）、６.８３（１Ｈ，ｄ）、６.７１（１Ｈ，ｔ）
【００６３】
〔実施例１〕
前記合成例１で合成した化合物９を電子注入層として使用して、次のような構造を有するＯＬＥＤを製作した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Ａ）／α−ＮＰＤ（１５０Ａ）／ＤＳＡ（３００Ａ）：ＴＰＢｅ（３％）／Ａｌｑ３（２００Ａ）／化合物１（５０Ａ）／Ａｌ（３０００Ａ）。
【００６４】
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ０.７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板の上部に、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層の上部にα−ＮＰＤを１５０Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、この正孔輸送層の上部に、ＤＳＡをホストとし、ドーパントとしてＴＰＢｅを３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さに発光層を形成した。その後、前記発光層の上部にＡｌｑ３を真空蒸着して、２００Å厚さの電子輸送層を形成した。この電子輸送層の上部に、化合物９ ５０Å（電子注入層）及びＡｌ ３０００Å（負極電極）を順次に真空蒸着して化合物９／Ａｌ電極を形成することによって、図１Ｂに示すようなＯＬＥＤを製造した。
【００６５】
〔比較例１〕
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ０.７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板の上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して、正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層の上部に、α−ＮＰＤを１５０Åの厚さに真空蒸着して、正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、この正孔輸送層の上部に、ＤＳＡをホストとし、ドーパントとしてＴＰＢｅを３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さに発光層を形成した。その後、前記発光層の上部にＡｌｑ３を真空蒸着して、２００Åの厚さの電子輸送層を形成した。この電子輸送層の上部に、Ｌｉｑ ５０Å（電子注入層）及びＡｌ ３０００Å（負極電極）を順次に真空蒸着してＬｉｑ／Ａｌ電極を形成することによって、図１Ｂに示すような有機電界発光素子を製造した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＤＳＡ（３００Å）：ＴＰＢｅ（３％）／Ａｌｑ３（２００Å）／Ｌｉｑ（５０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００６６】
〔評価例１〕
前記実施例及び比較例に対して、（電流−電圧特性、輝度特性、効率特性及び消費電力特性）を評価して下記表１に表した。前記電流−電圧特性の評価には、Ｋｅｉｔｈｌｅｙを使用し、輝度特性評価、効率特性評価及び消費電力特性の評価には、ＩＶＬ測定装置（ＰｈｏｔｏＲｅｓｅａｒｃｈ ＰＲ６５０ Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８）を使用した。
【００６７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ＯＬＥＤ関連の技術分野に好適に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子用の複素環含有の有機金属錯体及びそれを利用した有機発光素子に係り、さらに詳細には、電気的な安定性及び高い電子輸送能を有する材料である複素環含有の有機金属錯体及びそれを含む有機膜を採用した有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子は、自発光型素子であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答時間が速いという長所を有しており注目されている。前記電界発光素子には、発光層に無機化合物を使用する無機発光素子と、有機化合物を使用する有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）とがあるが、ＯＬＥＤは、無機発光素子に比べて輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れており、多色化が可能であるという点で多様な研究が行われている。
【０００３】
ＯＬＥＤは、一般的に、アノード／有機発光層／カソードの積層構造を有し、発光層とカソードとの間に正孔阻止層または電子注入層を追加的にさらに積層して、アノード／有機発光層／正孔阻止層／カソード、アノード／有機発光層／電子輸送層／カソードまたはアノード／有機発光層／正孔阻止層／電子注入層／カソードなどの構造を有しうる。
【０００４】
前記電子輸送層の形成材料として、オキサジアゾール類、チアジアゾール類またはピリミジン類のようなヘテロ芳香族系化合物などが知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
しかし、これまで知られた電子輸送層の形成材料または正孔阻止層の形成材料を備えたＯＬＥＤは、寿命、効率及び消費電力特性が満足すべきレベルに至っておらず、改善の余地が多い。
【特許文献１】米国特許第６,５５９,２５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明は、ＯＬＥＤの寿命、効率及び消費電力特性を向上させうる複素環含有の有機金属錯体及びそれを備えたＯＬＥＤ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】
【０００７】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第１態様は、下記化学式１で表示されるＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体を提供する。
【０００８】
【化１】
【０００９】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００１０】
前記本発明の他の課題を解決するために、本発明の第２態様は、第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を含むＯＬＥＤであって、前記有機膜は、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含むＯＬＥＤを提供する。
【００１１】
前記複素環含有の有機金属錯体を備えたＯＬＥＤは、寿命、効率及び消費電力が向上しうる。
【００１２】
本発明に係る複素環含有の有機金属錯体は、優れた電子輸送能を有するところ、有機膜の形成材料として有効に使用されて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命のＯＬＥＤが得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複素環含有の有機金属錯体によれば、優れた電子輸送能を有するところ、有機膜の形成材料として有効に使用されて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命のＯＬＥＤが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１５】
本発明のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、２価金属に一つのリガンドで錯体を形成したことを特徴とする化合物である。
【００１６】
前記複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式１で表示される。
【００１７】
【化２】
【００１８】
前記式中、
Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００１９】
前記本発明に係るＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、金属錯体の安定性の向上した分子構造であり、分子が平面構造を有しうるため、分子間の芳香族環のスタッキングが増加し、その結果、電子移動度が上昇する効果をもたらしうる。前記複素環含有の有機金属錯体は、電子輸送層及び電子注入層の材料だけでなく、発光層の材料にも使用可能であり、このように、発光素子に適用する場合、長寿命及び高効率の有機電界発光素子が得られる。
【００２０】
望ましくは、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式２ないし６で表示される化合物のうち何れか一つでありうる。
【００２１】
【化３】
【００２２】
【化４】
【００２３】
【化５】
【００２４】
【化６】
【００２５】
【化７】
【００２６】
前記式中、
Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００２７】
また、望ましくは、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式７または８で表示される化合物でありうる。
【００２８】
【化８】
【００２９】
【化９】
【００３０】
前記式中、
Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、Ｘは、ＮまたはＰであり、Ｙは、ＯまたはＳである。
【００３１】
前記化学式２ないし８で表示される化合物において、望ましくは、Ｒ１２〜Ｒ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、フェニル基またはメチル基である。
【００３２】
また、前記化学式２ないし８で表示される化合物において、望ましくは、Ｘは、Ｎであり、前記Ｙは、Ｏである。
【００３３】
本発明の化学式で使用された非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどが挙げられ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、燐酸またはその塩、Ｃ１−Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキニル基、Ｃ６−Ｃ２０のアリール基、Ｃ７−Ｃ２０のアリールアルキル基、Ｃ２−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ３−Ｃ２０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【００３４】
本発明の化学式で使用された非置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基の具体的な例として、メトキシ、エトキシ、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ナフチルオキシ、イソプロピルオキシ、ジフェニルオキシなどがあり、これらのアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３５】
本発明の化学式で使用された非置換のアリール基は、単独または組み合わせて使用され、一つ以上の環を含む炭素原子数６ないし２０個の芳香族炭素環を意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着または融合されうる。アリールの例としては、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチルなどを含む。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３６】
本発明の化学式で使用される非置換のアリールアルキル基は、前記定義されたようなアリール基で、水素原子の一部が低級アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピルのような基に置換されたものを意味する。例えば、ベンジル、フェニルエチルなどがある。前記アリールアルキル基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３７】
本発明で使用する非置換の複素環基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１、２または３個のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数６ないし７０の単環または二環芳香族２価有機化合物を意味する。複素環基の例として、チエニル、ピリジル、フリルなどがある。前記複素環基のうち一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同様の置換基に置換可能である。
【００３８】
前述の基以外の他の基は、当業者に通用された意味として解釈される。
【００３９】
さらに詳細には、本発明の一具現例によれば、本発明のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体は、下記化学式９の化合物であるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
【化１０】
【００４１】
本発明に係るＯＬＥＤは、第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を含むが、前記有機膜が、前述のような化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうる。
【００４２】
本発明に係るＯＬＥＤの構造は、非常に多様である。前記第１電極と第２電極との間に、有機膜として電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層、発光層、電子阻止層、正孔注入層及び正孔輸送層からなる群から選択された一層以上の層を有機膜としてさらに含みうる。このような有機膜は、前述のような前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうる。例えば、本発明に係るＯＬＥＤのうち、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含む有機膜は発光層、電子輸送層または電子注入層であるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
さらに具体的には、本発明に係るＯＬＥＤの多様な具現例は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照する。図１ＡのＯＬＥＤは、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極からなる構造を有し、図１ＢのＯＬＥＤは、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極からなる構造を有する。また、図１ＣのＯＬＥＤは、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有する。このとき、前記発光層、電子輸送層または電子注入層が、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を含みうるということは言うまでもない。
【００４４】
以下、前述の積層構造を有するＯＬＥＤの製造方法を説明する。
【００４５】
まず、基板の上部に大きい仕事関数を有するアノード（正極）電極用物質を蒸着法またはスパッタリングによって形成し、第１電極であるアノードとして使用する。ここで、基板としては、通常的な有機ＥＬ素子で使用される基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れた有機基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、アノード電極用物質としては、透明かつ伝導性に優れたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを使用する。
【００４６】
前記アノード電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングする。前記正孔注入層物質としては、特別に制限されず、下記構造式で表示されるＣｕＰｃまたはスターバスト型アミン類である下記構造式で表示されるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社）などを正孔注入層として使用できる。
【００４７】
【化１１】
【００４８】
正孔注入層の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングして正孔輸送層を形成する。前記正孔輸送層物質は、特別に制限されず、下記構造式で表示されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社）などが使用される。
【００４９】
【化１２】
【００５０】
次いで、正孔輸送層の上部に発光層が導入され、発光層の材料は、特別に制限されず、前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体を単独またはドーパントとして使用できる。前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体をドーパントとして使用するとき、共に使用されるホストとしては、下記構造式で表示されるＣＢＰ、ＴＣＢ、ＴＣＴＡ、ＳＤＩ−ＢＨ−１８、ＳＤＩ−ＢＨ−１９、ＳＤＩ−ＢＨ−２２、ＳＤＩ−ＢＨ−２３、ｄｍＣＢＰ、Ｌｉｑ、ＴＰＢＩ、Ｂａｌｑ、ＢＣＰなどが共同で真空熱蒸着されうる。
【００５１】
【化１３】
【００５２】
前記化学式１の複素環含有の有機金属錯体がドーパントとして使用される場合、そのドーピング濃度は、特別に制限されないが、ホストとドーパントとの総重量１００重量部に対して１ないし５０重量部を使用する。
【００５３】
発光層上に、正孔阻止層が真空蒸着方法、またはスピンコーティング方法でもって薄膜を形成する。このとき、使用される正孔阻止物質は、特別に制限されないが、電子輸送能を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有さねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使用される。
【００５４】
正孔阻止層上に、電子輸送層が真空蒸着方法またはスピンコーティング方法でもって薄膜を形成する。前記電子輸送層の材料は、電子輸送能をさらに向上させうる前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を使用可能であり、キノリン誘導体、特に、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような公知の材料を使用してもよい。
【００５５】
また、電子輸送層上に電子注入層が積層されうる。前記電子注入層の材料として、前記化学式１で表示される複素環含有の有機金属錯体を使用可能であり、また、公知の材料、例えば、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できる。
【００５６】
そして、電子注入層の上部にカソード形成用金属を真空熱蒸着してカソード電極を形成することによって、ＯＬＥＤが完成する。ここで、カソード形成用金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などが利用される。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用した透過型カソードを使用できる。
【００５７】
本発明の有機電界発光素子は、アノード電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層またはカソード電極に、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成してもよい。前述の層の他にも、電子阻止層を形成してもよい。
【００５８】
以下で、本発明に係る化学式９で表示される複素環含有の有機金属錯体（以下、“化合物９”という）の合成例及び実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
実施例
〔合成例１〕
下記反応式１の反応経路によって化合物９を合成した：
【００６０】
【化１４】
【００６１】
化合物Ｃ（３ｇ）をＥｔＯＨ／ＭｅＯＨ（１／１、７０ｍＬ）に溶かし、これにＨ２Ｏ（１８０ｍＬ）に溶かしたＢｅＳＯ４４Ｈ２Ｏ（１.８ｇ）を添加する。１Ｎ ＮａＯＨでｐＨを１０に合わせ、常温で５時間攪拌した。生成された黄色の固体をろ過し、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ／ＭｅＯＨ溶液で洗浄して化合物９を得た。
【００６２】
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６，４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）８.５５（１Ｈ，ｄ）、８.３６（１Ｈ，ｄ）、８.０９（１Ｈ，ｄ）、７.８１（１Ｈ，ｄ）、７.７４（１Ｈ，ｄ）、７.５３（１Ｈ，ｔ）、７.３０（１Ｈ，ｍ）、７.１９（１Ｈ，ｄ）、６.９２（１Ｈ，ｄ）、６.８３（１Ｈ，ｄ）、６.７１（１Ｈ，ｔ）
【００６３】
〔実施例１〕
前記合成例１で合成した化合物９を電子注入層として使用して、次のような構造を有するＯＬＥＤを製作した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Ａ）／α−ＮＰＤ（１５０Ａ）／ＤＳＡ（３００Ａ）：ＴＰＢｅ（３％）／Ａｌｑ３（２００Ａ）／化合物１（５０Ａ）／Ａｌ（３０００Ａ）。
【００６４】
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ０.７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板の上部に、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層の上部にα−ＮＰＤを１５０Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、この正孔輸送層の上部に、ＤＳＡをホストとし、ドーパントとしてＴＰＢｅを３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さに発光層を形成した。その後、前記発光層の上部にＡｌｑ３を真空蒸着して、２００Å厚さの電子輸送層を形成した。この電子輸送層の上部に、化合物９ ５０Å（電子注入層）及びＡｌ ３０００Å（負極電極）を順次に真空蒸着して化合物９／Ａｌ電極を形成することによって、図１Ｂに示すようなＯＬＥＤを製造した。
【００６５】
〔比較例１〕
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ０.７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板の上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して、正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層の上部に、α−ＮＰＤを１５０Åの厚さに真空蒸着して、正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、この正孔輸送層の上部に、ＤＳＡをホストとし、ドーパントとしてＴＰＢｅを３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さに発光層を形成した。その後、前記発光層の上部にＡｌｑ３を真空蒸着して、２００Åの厚さの電子輸送層を形成した。この電子輸送層の上部に、Ｌｉｑ ５０Å（電子注入層）及びＡｌ ３０００Å（負極電極）を順次に真空蒸着してＬｉｑ／Ａｌ電極を形成することによって、図１Ｂに示すような有機電界発光素子を製造した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＤＳＡ（３００Å）：ＴＰＢｅ（３％）／Ａｌｑ３（２００Å）／Ｌｉｑ（５０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００６６】
〔評価例１〕
前記実施例及び比較例に対して、（電流−電圧特性、輝度特性、効率特性及び消費電力特性）を評価して下記表１に表した。前記電流−電圧特性の評価には、Ｋｅｉｔｈｌｅｙを使用し、輝度特性評価、効率特性評価及び消費電力特性の評価には、ＩＶＬ測定装置（ＰｈｏｔｏＲｅｓｅａｒｃｈ ＰＲ６５０ Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２３８）を使用した。
【００６７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ＯＬＥＤ関連の技術分野に好適に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明に係るＯＬＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１を有することを特徴とするＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化１】
前記式中、
Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は、相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項２】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし６で表示される化合物のうち何れか一つを有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
前記式中、
Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項３】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式７または８で表示される化合物を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化７】
【化８】
前記式中、
Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項４】
Ｒ１２〜Ｒ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、フェニル基またはメチル基であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【請求項５】
前記Ｘは、窒素であり、前記Ｙは、酸素であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【請求項６】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式９を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【化９】
【請求項７】
第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を備えるＯＬＥＤであって、前記有機膜は、請求項１または請求項２に記載の複素環含有の有機金属錯体を含むことを特徴とするＯＬＥＤ。
【請求項８】
前記有機膜は、電子輸送層または電子注入層であることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項９】
前記有機膜は、発光層であることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１０】
前記発光層は、ホスト及びドーパントの総重量１００重量部に対してドーパントである前記複素環含有の有機金属錯体１ないし５０重量部を含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１１】
前記有機膜は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１２】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することを特徴とする請求項１１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１】
下記化学式１を有することを特徴とするＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化１】
前記式中、
Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、またはＲ１〜Ｒ１１から選択された二つ以上の置換基は、相互連結されて飽和または不飽和の炭素環、または飽和または不飽和の複素環を形成可能であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項２】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし６で表示される化合物のうち何れか一つを有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
前記式中、
Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項３】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式７または８で表示される化合物を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体：
【化７】
【化８】
前記式中、
Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ２０アルキルアルコキシ基、置換または非置換のＣ７−Ｃ２０アリールアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルアミノ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０アリールアミノ基、または置換または非置換のＣ２−Ｃ２０複素環基であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉまたはＣｕであり、
Ｘは、ＮまたはＰであり、
Ｙは、ＯまたはＳである。
【請求項４】
Ｒ１２〜Ｒ１６は、それぞれ独立的に、水素原子、フェニル基またはメチル基であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【請求項５】
前記Ｘは、窒素であり、前記Ｙは、酸素であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【請求項６】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式９を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＬＥＤ用の複素環含有の有機金属錯体。
【化９】
【請求項７】
第１電極、第２電極及び前記第１電極と前記第２電極との間に少なくとも有機膜を備えるＯＬＥＤであって、前記有機膜は、請求項１または請求項２に記載の複素環含有の有機金属錯体を含むことを特徴とするＯＬＥＤ。
【請求項８】
前記有機膜は、電子輸送層または電子注入層であることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項９】
前記有機膜は、発光層であることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１０】
前記発光層は、ホスト及びドーパントの総重量１００重量部に対してドーパントである前記複素環含有の有機金属錯体１ないし５０重量部を含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１１】
前記有機膜は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のＯＬＥＤ。
【請求項１２】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することを特徴とする請求項１１に記載のＯＬＥＤ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【公開番号】特開２００８−１７４５３８（Ｐ２００８−１７４５３８Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７４２３６（Ｐ２００７−１７４２３６）
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【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２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２日（２００７．７．２）
【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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