JP2007269734A - 発光素子用有機化合物、発光素子および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて高効率で高輝度な光出力を有する発光素子を提供する。
【解決手段】一価、二配座の配位子を持つ金属錯体からなる新規な発光素子用有機化合物。陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された有機化合物からなる層とを少なくとも有する発光素子において、前記有機化合物からなる層の少なくとも一層は下記の構造式で表される金属錯体を含有する発光素子。発光素子は前記の層が発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【化１】

【選択図】なし

Description

本発明は、発光素子用の新規な有機化合物、平面光源や平面状ディスプレイ等に使用される発光素子および画像表示装置に関する。

有機発光素子は、古くはアントラセン蒸着膜に電圧を印加して発光させた例（非特許文献１）等がある。しかし近年、有機発光素子は、無機発光素子に比べて大面積化が容易であることや、各種新材料の開発によって所望の発色が得られることや、また低電圧で駆動可能であるなどの利点がある。さらに、有機発光素子は、高速応答性や高効率の発光素子として、材料開発を含めて、デバイス化のための応用研究が精力的に行われている。

例えば、非特許文献２に開示されているように、一般に有機ＥＬ素子は透明基板上に形成された、上下２層の電極と、この間に発光層を含む有機化合物層が形成された構成を有する。

また最近では、従来の１重項励起子から基底状態に遷移するときの蛍光を利用した発光だけでなく、非特許文献３，４に代表される三重項励起子を経由した燐光発光を利用する素子の検討もなされている。これらの文献では４層構成の有機層が主に用いられている。それは、陽極側からホール輸送層、発光層、励起子拡散防止層、電子輸送層からなる。用いられている材料は、下記に示すキャリア輸送材料とりん光発光性材料Ｉｒ（ｐｐｙ）₃である。

また、蛍光性有機化合物の種類を変えることにより、紫外から赤外までの発光が可能であり、最近では様々な化合物の研究が活発に行われている。
さらに、上記のような低分子材料を用いた有機発光素子の他にも、共役系高分子を用いた有機発光素子が、ケンブリッジ大学のグループ（非特許文献５）により報告されている。この報告ではポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を塗工系で成膜することにより、単層で発光を確認している。

このように有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性を示唆している。

しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気などによる劣化等の耐久性の面で未だ多くの問題がある。
Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，９４（１９８２）１７１ Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．，１２５，１〜４８（１９９７） Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ（Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ他，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ ７４，Ｎｏ３ ｐ４２２（１９９９）） Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ他，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ ７５，Ｎｏ１ ｐ４（１９９９）） Ｎａｔｕｒｅ，３４７，５３９（１９９０）

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、高効率発光と、長期間高輝度を保ち、耐久において高い性能を有する発光素子および該発光素子に用いる有機化合物を提供するもである。さらには製造が容易でかつ比較的安価に作成可能な発光素子を提供する事にある。また、本発明の発光素子を用いた画像表示装置を提供するもである。

本発明は一価、二配座の配位子を持つ金属錯体に関するものであり、金属原子は配位子の芳香環構造の部位と各結合をもつ。この各金属と結合している芳香環構造同士は共有結合によって結合し、各芳香環構造は，脂環構造と少なくとも２つ以上炭素原子を共有している。この構造は，今までの有機ＥＬ素子では課題とされていた効率、耐久において高い性能を有する発光素子を提供することができる。

本発明の発光素子用有機化合物（以降、有機化合物と略記することもある。）は、下記一般式（１）に示す部分構造を有する一価の配位子を有する金属錯体からなることを特徴とする。

［式中、ＡおよびＢはそれぞれ金属原子Ｍに結合したヘテロ原子を含んでいても良い芳香環構造であり、お互いに共有結合で結合している。
Ａ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ａと２つ以上の炭素結合を共有している。Ｂ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ｂと２つ以上の炭素結合を共有している。

ただし、Ａ’およびＢ’の少なくとも一方の脂環構造の炭素原子はヘテロ原子に置き換えられていても良い。
脂環構造は置換基を有しても良く、ヘテロ原子を含まない脂環構造の置換基は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置き換えられていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。

また、脂環構造にヘテロ原子を含んでいる際は、置換基にそれぞれ独立して水素原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。

ＭはＩｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｅｕから選ばれる金属原子である。］
中心金属がＩｒであり、請求項１記載の一般式（１）で示される骨格を分子内に有する金属錯体であることが好ましい。

また、本発明の発光素子用有機化合物、下記一般式（２）に示す金属錯体からなることを特徴とする。

［式中、Ｌ_mおよびＬ’_nは互いに異なる二座配位子を示す。ｍは１乃至３の整数であり、ｎは０乃至２の整数である。ただし、ｍ＋ｎは３である。
部分構造ＭＬ_mは下記一般式（３）で示され、部分構造ＭＬ’_nは下記一般式（４），（５）または（６）で示される。

Ｎは窒素原子、Ｃは炭素原子である。
ＡおよびＢはそれぞれ金属原子Ｍに結合したヘテロ原子を含んでいても良い芳香環構造であり、お互いに共有結合で結合してる。

Ａ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ａと２つ以上の炭素結合を共有している。Ｂ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ｂと２つ以上の炭素結合を共有している。

ただし、Ａ’およびＢ’の少なくとも一方の脂環構造の炭素原子はヘテロ原子に置き換えられていても良い。
脂環構造は置換基を有しても良く，ヘテロ原子を含まない脂環構造の置換基は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。

また、脂環構造にヘテロ原子を含んでいる際は、置換基にそれぞれ独立して水素原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、ピレニル基、フェナントレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。

Ａ’’はそれぞれ炭素原子を介して金属原子Ｉｒに結合した置換基を有していてもよい環状基であり、Ｂ’’はそれぞれ窒素原子を介して金属原子Ｍに結合した置換基を有していてもよい環状基である。

Ａ’’とＢ’’は共有結合によって結合している。
ＥおよびＧはそれぞれ炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）または置換基を有していてもよい芳香環基｛該置換基はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、トリアルキルシリル基（該アルキル基はそれぞれ独立して炭素原子数１から８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。｝を示す。

Ｊはそれぞれ水素原子，ハロゲン原子または炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）または置換基を有していてもよい芳香環基｛該置換基はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、トリアルキルシリル基（該アルキル基はそれぞれ独立して炭素原子数１から８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。｝を示す。］
ＡおよびＢの芳香環構造の具体例としては、例えばフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ピレニル基、チエニル基、ピリジル基、イミダゾイル基、オキサゾイル基、キノリル基、イソキノリル基、ピラジル基、トリアゾイル基が挙げられる。

Ａ’およびＢ’の脂環構造の具体例としては、例えばシクロヘキシル基、シクロペンタニル基、ノルボルニル基が挙げられる。
また、本発明は、複数の有機化合物層を有する発光素子において、前記有機化合物層の少なくとも一層は上記の有機化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする発光素子である。

前記有機化合物層が発光層であることが好ましい。
前記発光層が複数の燐光発光材料を含有することが好ましい。
前記発光層が上記の有機化合物からなることが好ましい。

前記有機化合物層がホール輸送層であることが好ましい。
前記有機化合物層が電子輸送層であることが好ましい。
また、本発明は、上記の発光素子と、前記発光素子に電気信号を供給する手段とを有することを特徴とする画像表示装置である。

本発明の発光素子用有機化合物は、青から赤に適した発光を有した高効率なりん光発光材料である。
本発明の有機化合物を用いた発光素子、特に発光層の発光材料として用いた有機発光素子は、高効率で高輝度な光出力を有し、また、高耐久性を有し、さらには製造が容易でかつ比較的安価に作成可能である。

なお、本発明の発光素子は、有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは有機ＥＬ素子とも言う）を含む。

本発明は、高効率発光と、長期間高輝度を保ち、耐久において高い性能を有する発光素子および該発光素子に用いる有機化合物を提供することができる。さらに、本発明は製造が容易でかつ比較的安価に作成可能な発光素子を提供することができる。また、本発明の発光素子を用いた画像表示装置を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の発光素子の基本的な素子構成を図１乃至図３に示す。
図１に示したように、一般に有機ＥＬ素子は透明基板１５上に、５０乃至２００ｎｍの膜厚を持つ透明電極１４と、複数層の有機膜層と、及びこれを挟持するように金属電極１１が形成される。

図１では，有機層が発光層１２とホール輸送層１３からなる例を示す。透明電極１４としては、仕事関数が大きなＩＴＯなどが用いられ、透明電極１４からホール輸送層１３へホール注入しやすくしている。金属電極１１には、アルミニウム、マグネシウムあるいはそれらを用いた合金など、仕事関数の小さな金属材料を用い、有機層への電子注入をしやすくしている。

発光層１２には、本発明の有機化合物を用いているが、ホール輸送層１３には，例えばトリフェニルジアミン誘導体、代表例としては下記の構造式に示すα−ＮＰＤなど、電子供与性を有する材料も適宜用いることができる。

以上の構成からなる素子は電気的整流性を示し、金属電極１１を陰極に透明電極１４を陽極になるように電界を印加すると、金属電極１１から電子が発光層１２に注入され、透明電極１５からはホールが注入される。

注入されたホールと電子は、発光層１２内で再結合して励起子が生じ、発光する。この時ホール輸送層１３は電子のブロッキング層の役割を果たし，発光層１２とホール輸送層１３の間の界面における再結合効率が上がり，発光効率が上がる。

さらに図２では、図１の金属電極１１と発光層１２の間に、電子輸送層１６が設けられている。発光機能と電子及びホール輸送機能を分離して、より効果的なキャリアブロッキング構成にすることで、発光効率を上げている。電子輸送層１６としては、例えばオキサジアゾール誘導体などを用いることができる。

また図３に示すように、陽極である透明電極１４側から、ホール輸送層１３、発光層１２、励起子拡散防止層１７、電子輸送層１６、及び金属電極１１からなる４層構成とすることも望ましい形態である。

本発明の有機化合物は一価、二配座の配位子を持つ金属錯体で、この配位子が金属結合と芳香環構造を部位で各結合をもつ。この芳香環構造同士は共有結合によって結合し，各芳香環構造は，脂環構造と少なくとも２つ以上炭素原子を共有している。この骨格は各配座ごとに存在する芳香環構造に直接脂環構造をつなげることによって分子同士の濃度消光を抑制し、発光層において高濃度、１００％でも用いることができる。２つある芳香環構造の片側のみに脂環構造を有した例はある（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００１，１３，Ｎｏ．１６，Ａｕｇｕｓｔ １６）が、これでは分子間の芳香環同士の重なりを完全に抑制することは難しい。さらに，脂環構造に配位子と共役を持たない形で芳香環構造をもたせることによって電荷輸送部位を錯体にもたせ、分子内で電荷の移動と再結合を実現することも可能である。また、脂環部位の炭素原子をヘテロ原子に代えることで発光波長の調節を行うことも可能である。また、高分子中にこの骨格を有する部位が存在することによって発光層を形成させることも可能である。

本発明の高効率な発光素子は、省エネルギーや高輝度が必要な製品に応用が可能である。応用例としては表示装置・照明装置やプリンターの光源、液晶表示装置のバックライトなどが考えられる。表示装置としては、省エネルギーや高視認性・軽量なフラットパネルディスプレイが可能となる。また、プリンターの光源としては、現在広く用いられているレーザビームプリンタのレーザー光源部を、本発明の発光素子に置き換えることができる。独立にアドレスできる素子をアレイ上に配置し、感光ドラムに所望の露光を行うことで、画像形成する。本発明の素子を用いることで、装置体積を大幅に減少することができる。照明装置やバックライトに関しては、本発明による省エネルギー効果が期待できる。

ディスプレイへの応用では、アクティブマトリクス方式であるＴＦＴ駆動回路を用いて駆動する方式が考えられる。
以下、図４乃至図６を参照して、本発明の発光素子において、アクティブマトリクス基板を用いた例について説明する。

図４は、有機ＥＬ素子と駆動手段を備えたパネルの構成の一例を模式的に示す模式図である。パネルには、走査信号ドライバー、情報信号ドライバー、電流供給源が配置され、それぞれゲート選択線、情報信号線、電流供給線に接続される。ゲート選択線と情報信号線の交点には図５に示す画素回路が配置される。走査信号ドライバーは、ゲート選択線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３．．．Ｇｎを順次選択し、これに同期して情報信号ドライバーから画像信号が印加される。

次に画素回路の動作について説明する。この画素回路においては、ゲート選択線に選択信号が印加されると、ＴＦＴ１がＯＮとなり、Ｃａｄｄに画像信号が供給され、ＴＦＴ２のゲート電位を決定する。ＥＬ素子には、ＴＦＴ２のゲート電位に応じて、電流供給線より電流が供給される。ＴＦＴ２のゲート電位は、ＴＦＴ１が次に走査選択されるまでＣａｄｄに保持されるため、ＥＬ素子には次の走査が行われるまで流れつづける。これにより１フレーム期間常に発光させることが可能となる。

図６は、本発明で用いられるＴＦＴ基板の断面構造の一例を示した模式図である。ガラス基板上にｐ−Ｓｉ層が設けられ、チャネル、ドレイン、ソース領域にはそれぞれ必要な不純物がドープされる。この上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられると共に、上記ドレイン領域、ソース領域に接続するドレイン電極、ソース電極が形成されている。これらの上に絶縁層、及び画素電極としてＩＴＯ電極を積層し、コンタクトホールにより、ＩＴＯとドレイン電極が接続される。

本発明は、スイッチング素子に特に限定はなく、単結晶シリコン基板やＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型等でも容易に応用することができる。
上記ＩＴＯ電極の上に多層あるいは単層の有機ＥＬ層／陰極層を順次積層し有機ＥＬ表示パネルを得ることができる。本発明の有機化合物を用いた表示パネルを駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。

以下、本発明に用いられる有機化合物の具体的な構造式を下記に示す。
但し、これらは、代表例を例示しただけで、本発明は、これに限定されるものではない。

また、本発明の有機化合物を、発光素子の発光層等の有機化合物層に使用する場合、発光層等の有機化合物層に含有される本発明の有機化合物の含有量は５重量％以上、好ましくは１０重量％以上１００重量％以下、さらに好ましくは５１重量％以上１００重量％以下が望ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
例示されている化合物を合成するために必要な合成法に関して代表的な合成例を以下に示す。

実施例１
（例示化合物Ａ６０の合成）

化合物（Ｂ１）８．１２ｇ（３２ｍｍｏｌｅ）、ピリジン（Ｂ２）４０ｍｌ，ヨウ素３．８４ｇ（３２ｍｍｏｌｅ）を１００ｍｌのナスフラスコに入れ、窒素気流下６時間、１１０℃で攪拌を行う。反応溶液をろ過後、ろ液をエタノール洗浄後、析出した結晶をろ過して化合物（Ｂ３）のピリジン溶媒を含有すると思われる結晶１９．０ｇを得た。

１００ｍｌの３つ口フラスコに化合物（Ｂ３）１５．０ｇ、化合物（Ｂ４）３．８ｇ（２５ｍｍｌ）、アンモニウムアセテート４．０ｇ（５２ｍｍｏｌｅ）、ＤＭＦ４０ｍｌを入れ、窒素気流下７５℃、６時間攪拌した。反応物を室温まで冷却し、沈殿物を水８０ｍｌで分液後、ヘキサン３００ｍｌ×５で抽出、硫酸マグネシウムで乾燥後にろ過、濃縮を行った。その後、シリカゲルクロマト（トルエン／ヘキサン＝１：１）を行い、目的物を分取後、濃縮することによって白色固体（Ｂ５）７．５ｇを得た。

２００ｍｌの３つ口フラスコにイリジウム（ＩＩＩ）・３水和物１．８９ｇ（５ｍｍｏｌｅ）、化合物（Ｂ５）３．６７ｇ（１１ｍｍｏｌｅ）、エトキシエタノ−ル９０ｍｌと水３０ｍｌを入れ、窒素気流下室温で３０分間攪拌した。その後１００℃で１０時間攪拌した。反応物を室温まで冷却し、沈殿物を濾取して水洗後、エタノ−ルで洗浄した。室温で減圧乾燥し、化合物（Ｂ６）の黄色粉末３．８ｇ（収率７５％）を得た。

２００ｍｌの３つ口フラスコにエトキシエタノ−ル１００ｍｌ、化合物（Ｂ６）１．６７ｇ（１ｍｍｏｌｅ）、アセチルアセトン（Ｂ７）０．２ｇ（２ｍｍｏｌｅ）と炭酸ナトリウム０．８５ｇ（８ｍｍｏｌｅ）を入れ、窒素気流下室温で１時間攪拌した。その後、１００℃で７時間攪拌した。反応物を氷冷し、沈殿物を濾取水洗した。この沈殿物をエタノールで洗浄し、クロロホルムに溶解した後，不溶物をろ過した。ろ液を濃縮した後、クロロホルム−メタノールで再結晶し、例示化合物Ｎｏ．Ａ６０の黄色粉末１．２ｇ（収率７２％）を得た。

実施例２
（例示化合物Ｎｏ．Ａ２の合成）

１００ｍｌの３つ口フラスコに（Ｂ５）３．２１ｇ（１０ｍｍｏｌｅ）、化合物（Ａ６０）０．９３ｇ（１ｍｍｏｌｅ）と、グリセロ−ル５０ｍｌを入れ、窒素気流下１８０℃付近で８時間加熱攪拌した。反応物を室温まで冷却して１Ｎ−塩酸１７０ｍｌに注入し、沈殿物を濾取・水洗し、１００℃で５時間減圧乾燥した。この沈殿物をクロロホルムを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトで精製し、例示化合物Ｎｏ．Ａ２の赤色粉末０．１５ｇ（収率１３％）を得た。

この化合物Ｎｏ．Ａ２のλｍａｘ＝５２１ｎｍ（ｉｎ ｔｏｌｕｅｎｅ）、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である１０９９．５４を確認した。

実施例３
（例示化合物Ｎｏ．Ａ３７の合成）

イリジウム（ＩＩＩ）・３水和物、化合物（Ｂ７）、酸化銀（Ｉ）、脱水ＴＨＦをいて、上記反応式のように反応を行うことで例示化合物Ｎｏ．Ａ３７を得ることができる。
実施例４
本実施例では素子構成として、図７に示す有機層が３層の素子を使用する。ガラス基板（透明基板１５）上に厚み１００ｎｍのＩＴＯ（透明電極１４）を電極面積が３．１４ｍｍ²になるようにパターニングする。そのＩＴＯ基板上に、以下の有機層と電極層を１０^-4Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着し、連続製膜する事によって、素子を作製する。
ホール輸送層１３（４０ｎｍ）：（化合物Ａ）
発光層１２（５ｎｍ）：例示化合物Ｎｏ．Ａ２
電子輸送層１６（３０ｎｍ）：（Ｂｐｈｅｎ）
金属電極層１８（１５ｎｍ）：ＫＦ
金属電極層１９（１００ｎｍ）：Ａｌ
この素子において電流を印加したところ、発光を確認することが出来た。

実施例５
実施例４の素子構成において以下の構成で素子を作製する。
ホール輸送層１３（４０ｎｍ）：化合物Ａ１
発光層１２（４０ｎｍ）：ＣＢＰ＋（例示化合物Ａ２）３０重量％
電子輸送層１６（３０ｎｍ）：（Ｂｐｈｅｎ）
金属電極層１８（１５ｎｍ）：ＫＦ
金属電極層１９（１００ｎｍ）：Ａｌ
この素子において電流を印加したところ、発光が確認することが出来、この発光ピークは５２５ｎｍであった。

実施例６
実施例４の素子構成において以下の構成で素子を作製する。
ホール輸送層１３（４０ｎｍ）：化合物Ａ１
発光層１２（１０ｎｍ）：例示化合物Ａ６５
電子輸送層１６（３０ｎｍ）：（Ｂｐｈｅｎ）
金属電極層１８（１５ｎｍ）：ＫＦ
金属電極層１９（１００ｎｍ）：Ａｌ
この素子において電流を印加したところ、発光が確認することが出来た。

実施例７
実施例４の素子構成において以下の構成で素子を作製する。
ホール輸送層１３（４０ｎｍ）：化合物Ａ１
発光層１２（１０ｎｍ）：例示化合物Ａ１０
電子輸送層１６（３０ｎｍ）：（Ｂｐｈｅｎ）
金属電極層１８（１５ｎｍ）：ＫＦ
金属電極層１９（１００ｎｍ）：Ａｌ
この素子において電流を印加したところ，発光が確認することが出来た。

実施例８
ＩＴＯ基板上に、バイエル社製のＰＥＤＯＴ（有機ＥＬ用）を４０ｎｍの膜厚に１０００ｒｐｍ、２０秒でスピンコートで塗布する。それを１２０℃の真空チャンバーで１時間乾燥する。その上に、以下の溶液を用いて、窒素雰囲気下で２０００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコートすることで、５０ｎｍの膜厚の有機膜（発光層１２）を形成する。

脱水クロロベンゼン：１０ｇ
例示化合物Ａ２：９２ｍｇ
化合物Ｂ：８ｍｇ
製膜後、ＰＥＤＯＴの製膜時と同じ条件で乾燥する。

この基板を真空蒸着チャンバーに装着して、Ｂｐｈｅｎを４０ｎｍの膜厚に真空蒸着製膜する。有機層の総膜厚は１３０ｎｍである。
次に、以下のような構成の陰極（金属電極１１）を形成する。

金属電極層１（１５ｎｍ）：ＡｌＬｉ合金（Ｌｉ含有量１．８重量％）
金属電極層２（１００ｎｍ）：Ａｌ
以上の製膜が終わった後、素子を取り出して評価する。

金属電極１１をマイナス、透明電極１４をプラスにしてＤＣ電圧を印加して素子特性を評価する。この素子において電圧を印加したところ、発光を確認することが出来た。

本発明の各配座ごとに存在する芳香環構造に直接脂環構造を結合した金属錯体からなるを有機化合物は、発光素子の発光材料に利用することができる。

本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す図である。 有機ＥＬ素子と駆動手段を備えたパネルの構成の一例を模式的に示す模式図である。 パネルの画素回路を示す図である。 本発明で用いられるＴＦＴ基板の断面構造の一例を示した模式図である。 本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す図である。

符号の説明

１１ 金属電極
１２ 発光層
１３ ホール輸送層
１４ 透明電極
１５ 透明基板
１６ 電子輸送層
１７ 励起子拡散防止層
１８ 金属電極層
１９ 金属電極層

Claims (10)

1. 下記一般式（１）に示す部分構造を有する一価の配位子を有する金属錯体からなることを特徴とする発光素子用有機化合物。
   

   

   ［式中、ＡおよびＢはそれぞれ金属原子Ｍに結合したヘテロ原子を含んでいても良い芳香環構造であり、お互いに共有結合で結合している。
   Ａ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ａと２つ以上の炭素結合を共有している。Ｂ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ｂと２つ以上の炭素結合を共有している。
   ただし、Ａ’およびＢ’の少なくとも一方の脂環構造の炭素原子はヘテロ原子に置き換えられていても良い。
   脂環構造は置換基を有しても良く、ヘテロ原子を含まない脂環構造の置換基は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置き換えられていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。
   また、脂環構造にヘテロ原子を含んでいる際は、置換基にそれぞれ独立して水素原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。
   ＭはＩｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｅｕから選ばれる金属原子である。］
2. 中心金属がＩｒであり、請求項１記載の一般式（１）で示される骨格を分子内に有する金属錯体であることを特徴とする請求項１記載の発光素子用有機化合物。
3. 下記一般式（２）に示す金属錯体からなることを特徴とする発光素子用有機化合物。
   

   

   ［式中、Ｌ_mおよびＬ’_nは互いに異なる二座配位子を示す。ｍは１乃至３の整数であり、ｎは０乃至２の整数である。ただし、ｍ＋ｎは３である。
   部分構造ＭＬ_mは下記一般式（３）で示され、部分構造ＭＬ’_nは下記一般式（４），（５）または（６）で示される。
   

   

   Ｎは窒素原子、Ｃは炭素原子である。
   ＡおよびＢはそれぞれ金属原子Ｍに結合したヘテロ原子を含んでいても良い芳香環構造であり、お互いに共有結合で結合してる。
   Ａ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ａと２つ以上の炭素結合を共有している。Ｂ’は脂環構造を含む構造からなり、脂環部位は芳香環Ｂと２つ以上の炭素結合を共有している。
   ただし、Ａ’およびＢ’の少なくとも一方の脂環構造の炭素原子はヘテロ原子に置き換えられていても良い。
   脂環構造は置換基を有しても良く，ヘテロ原子を含まない脂環構造の置換基は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。
   また、脂環構造にヘテロ原子を含んでいる際は、置換基にそれぞれ独立して水素原子、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、また、１つもしくは２つ以上のメチレン基は置換基を有していてもよいアリ−レン基または置換基を有していてもよい２価の複素環基で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していてもよいアリ−ル基、ピレニル基、フェナントレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、または置換基を有していてもよい複素環基から選ばれる。
   Ａ’’はそれぞれ炭素原子を介して金属原子Ｉｒに結合した置換基を有していてもよい環状基であり、Ｂ’’はそれぞれ窒素原子を介して金属原子Ｍに結合した置換基を有していてもよい環状基である。
   Ａ’’とＢ’’は共有結合によって結合している。
   ＥおよびＧはそれぞれ炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）または置換基を有していてもよい芳香環基｛該置換基はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、トリアルキルシリル基（該アルキル基はそれぞれ独立して炭素原子数１から８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。｝を示す。
   Ｊはそれぞれ水素原子，ハロゲン原子または炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）または置換基を有していてもよい芳香環基｛該置換基はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、トリアルキルシリル基（該アルキル基はそれぞれ独立して炭素原子数１から８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。）、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。｝を示す。］
4. 複数の有機化合物層を有する発光素子において、前記有機化合物層の少なくとも一層は請求項１乃至３のいずれかに記載の有機化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする発光素子。
5. 前記有機化合物層が発光層であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
6. 前記発光層が複数の燐光発光材料を含有することを特徴とする請求項４または５に記載の発光素子。
7. 前記発光層が請求項１乃至３のいずれかに記載の有機化合物からなることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかの項に記載の発光素子。
8. 前記有機化合物層がホール輸送層であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
9. 前記有機化合物層が電子輸送層であることを特徴とする請求項４記載の発光素子。
10. 請求項４乃至９のいずれかの項に記載の発光素子と、前記発光素子に電気信号を供給する手段とを有することを特徴とする画像表示装置。

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