JP2000357588A

JP2000357588A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JP2000357588A
Application number: JP11165944A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Tanaka; 洋充田中; Makoto Mori; 誠毛利; Hisato Takeuchi; 久人竹内; Osamu Watanabe; 修渡辺; Tomohiko Mori; 朋彦森; Seiji Tokito; 静士時任
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】発光効率、発光輝度等が高く安定で優れた新
たな有機化合物材料を用いた有機ＥＬ素子の提供。【解決手段】２つの電極間に、発光層を含む有機化合
物層が形成された有機電界発光素子において、前記有機
化合物層の材料として、化学式（２）【化１８】で表される金属錯体を用いる。この金属錯体化合物は、
配位子に導入する置換基Ｘ₁〜Ｘ₈の構造や種類、数、中
心金属Ｍの種類、補助配位子Ｌの存在及びその種類など
を選択することで、耐熱性、発光効率の向上に加え、発
光波長の調整ができ、多彩な発光色を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、有機電界発光素
子（以下、有機ＥＬ素子という）、特にその素子に用い
られる有機化合物材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、透明ガラス基板上に、
透明第１電極（例えばＩＴＯ）と、強い蛍光をもつ有機
化合物を含む有機化合物層と、金属（例えばＭｇ）の第
２電極とが順に積層されて構成されている。

【０００３】前記有機化合物層は例えば正孔輸送機能分
子層と発光機能分子層と電子輸送機能分子層とが順に積
層された３層構造を備え、対の電極へ電界を印加するこ
とにより発光する。すなわち、第１電極から正孔を、第
２電極から電子を注入すると、注入された正孔と電子は
上記有機化合物層内を移動して衝突、再結合を起こして
消滅する。この再結合により発生したエネルギーは発光
性分子が励起状態を生成するのに使われ、これにより有
機ＥＬ素子が蛍光を発する。

【０００４】このような有機ＥＬ素子は、自発光で視野
角の制限がなく、低電圧駆動、高速応答が可能であり、
液晶表示装置やプラズマディスプレイ、無機電界発光デ
ィスプレイなど現在知られているディスプレイと比較し
ても優れた特性を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在、有機発光材料と
しては、電子輸送機能と発光機能の両機能を持つキノリ
ノール錯体が知られている。このキノリノール錯体は、
例えばＡｌｑ₃として下記化学式（３）

【化３】に示されるようなアルミニウムのキノリノール錯体であ
る。

【０００６】このキノリノール錯体を用いた有機ＥＬ素
子は、緑色に発光し、またある程度高い発光輝度が実現
されている。しかし、輝度、発光効率、寿命などの点で
実用化に必要な要求を満たしてはいない。また、フルカ
ラーディスプレイ等の実現にあって望まれる他の発光色
を示す材料についても最適化がなされていない。

【０００７】この発明は、上述の事情に鑑みなされたも
のであり、優れた特性を備えた新規な有機化合物を提供
し、またこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、電極間に一層または複数の有機化合物層
を備える有機ＥＬ素子であり、前記有機化合物層のうち
少なくとも一層が、配位子として、化学式（１）

【化４】で示される基本骨格の化合物を配位子として有する金属
錯体化合物を含むことを特徴とする。

【０００９】また本発明に係る有機ＥＬ素子において、
電極間に一層または複数の有機化合物層を備える有機電
界発光素子であり、前記有機化合物層のうち少なくとも
一層が、化学式（２）

【化５】で示され、Ｍで示した中心金属と、１個以上のｌ個のピ
リジルフェノール骨格の配位子と、０個以上のｍ個のＬ
で示した補助配位子と、を備える金属錯体化合物を含む
ことを特徴とする。

【００１０】化学式（１）に示すようなピリジルフェノ
ール骨格の化合物は、適切な距離と方向性をもって、錯
体の中心金属Ｍに配位することができる。そして、この
ような配位子を有する金属錯体は、優れた発光機能を示
し、また分子の安定性、耐熱性、発光効率などにも優れ
ている。従って、このような金属錯体を有機ＥＬ素子の
有機化合物材料として用いることで素子の発光輝度を向
上させ、また素子寿命の向上を図ることができる。

【００１１】更に、上記金属錯体において、配位子の置
換基Ｘ₁〜Ｘ₈を選択すれば、金属錯体の特性を変えるこ
とができる。選択する置換基によって、金属錯体の発光
波長を調整し、また発光効率や安定性等を向上させるこ
ともできる。導入する配位子の置換基により配位子の剛
直性を増大して分子運動を抑制すれば、金属錯体を薄膜
化して用いた場合の安定性を高めることができ、有機Ｅ
Ｌ素子の劣化防止、安定性向上などを図ることができ
る。また、発光波長の調整も可能である。更に、置換基
として電子供与性、電子吸引性の基を導入した場合も、
その種類の選択により、発光波長の調整が可能であり、
赤、青、緑など多彩な色を発光する有機化合物材料を実
現することができる。また、金属錯体に、これら電子供
与性、電子吸引性の置換基を導入することで発光分子で
ある金属錯体の電気的な分極をより容易とすることも可
能となり、発光効率の向上を図ることもできる。

【００１２】また、配位子の数、金属錯体の中心金属
Ｍ、補助配位子Ｌの種類、その数などを選択することに
よっても発光波長を調整でき、また、発光効率、安定性
等の向上を図ることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００１４】図１は、この発明の実施形態に係る有機Ｅ
Ｌ素子の概略構造を示す図である。この素子は、透明基
板１０上に第１電極１２と、電界の印加により発光する
有機化合物層１４と第２電極１６とが順に積層されて構
成されている。

【００１５】透明基板１０としては、ガラス基板、透明
セラミックス基板、ダイヤモンド基板等を用いることが
できる。第１電極１２としては、高い光透過性および導
電性を有する透明電極が用いられ、例えば、ＩＴＯ（In
dium Tin Oxide）、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ポリアニリ
ン等の薄膜材料を用いることができる。

【００１６】有機化合物層１４は、電界の印加により発
光する部位であり、例えば発光層の単層構造、正孔輸送
層と発光層の２層構造、正孔輸送層と発光層と電子輸送
層の３層構造などから構成される。なお、単層、多層ど
ちらで構成されてもよい。有機化合物層１４の厚みは数
十から数百ｎｍである。

【００１７】この有機化合物層１４の発光機能材料とし
て、本発明の実施形態では、化学式（２）に示す有機化
合物を用いる。後述するこの化学式（２）の化合物は、
化学式（１）のピリジルフェノールを基本骨格とした化
合物を配位子とし、これをｌ個（ｌ≠０）含む金属錯体
である。また、化学式（２）において、Ｍは錯体の中心
金属、Ｌは、ピリジルフェノールを基本骨格とする配位
子とは別の補助配位子、ｍは補助配位子Ｌの数（ｍ≧
０）を表している。この化学式（２）に示す金属錯体化
合物は、発光機能分子として優れた特性を示し、単独で
有機ＥＬ素子の発光層を構成することが可能である。例
えば正孔輸送層と電子輸送層との間に、この金属錯体化
合物を単独で用いた発光層を形成し、有機ＥＬ素子を構
成することができる。また、この金属錯体は、発光機能
に加え、電子輸送機能も備えているため、他の電子輸送
分子を用いずに、上記化学式（２）の金属錯体を用いて
電子輸送層を兼用する発光層を形成し、また正孔輸送機
能分子を用いて形成した正孔輸送層との２層構造により
有機層を構成することもできる。

【００１８】またこの金属錯体化合物は、他のホストと
なる物質にドーピングして分散させて用いることもでき
る。有機ＥＬ素子として、より高い発光輝度を実現する
ためには、電子輸送機能分子又は正孔輸送機能分子に化
学式（２）の金属錯体化合物を数パーセントドーピング
して素子を作成することが好適である。

【００１９】本発明に係る上記金属錯体と共に使用可能
な電子輸送機能分子としては上記化学式（３）に示すＡ
ｌｑ₃やその誘導体が挙げられる。正孔輸送機能分子と
しては、例えば化学式（４）

【化６】に示すようなトリフェニルアミン２量体（ＴＰＤ）や、
銅フタロシアニン等が挙げられる。但し、これらの材料
には限られない。

【００２０】図１の有機ＥＬ素子において、上記金属錯
体化合物を含む有機化合物層１４の上には、第２電極１
６が形成されており、この第２電極１６としては、Ｍ
ｇ、Ａｇ等、或いはＬｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａ
ｌ、Ｋ、Ｃａなどのイオン化ポテンシャルの小さい金属
を含んだ合金（例えば、Ｍｇ−Ａｇ、ＡｌＬｉ、ＬｉＦ
／Ａｌ）などを用いた金属電極が使用されている。

【００２１】以上のような構成の有機ＥＬ素子におい
て、第１電極１２を陽極として、第２電極１６を陰極と
して用い、これらの電極から正孔及び電子を有機化合物
層１４に注入することで、有機化合物層１４内で注入さ
れた正孔と電子が再結合し、本発明の金属錯体等の発光
材料が励起され、この金属錯体に起因した色の蛍光が得
られる。

【００２２】以下、本発明に係る化学式（２）に示す金
属錯体化合物について詳しく説明する。この化合物は、
配位子として化学式（１）に示すピリジルフェノール骨
格の化合物を有する。ピリジルフェノールは、適切な距
離と方向性をもって、金属Ｍに配位することができるた
め、これを配位子とする錯体は、その安定性、発光効率
に優れる。従って、この金属錯体を有機ＥＬ素子の有機
化合物材料として用いることで素子の輝度を向上させ、
また素子寿命の向上を図ることができる。

【００２３】化学式（１）及び（２）において、配位子
であるピリジルフェノール骨格のＸ₁〜Ｘ₈は置換基であ
り、これらＸ₁〜Ｘ₈としては、アルキル基、アリール
基、アリル基、アルケン基、アルキン基、アルコキシ
基、ヒドロキシ基、ヒドロキシル基、ヒドロキシレート
基、チオカルボキシ基、ジチオカルボキシ基、スルホ
基、スルフィノ基、スルフェノ基、オキシカルボニル
基、ハロホルミル基、カルバモイル基、ヒドラジノカル
ボニル基、アミジノ基、シアノ基、イソシアン基、シア
ナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシ
アナト基、ホルミル基、オキソ基、チオホルミル基、チ
オキソ基、メルカプト基、アミノ基、イミノ基、ヒドラ
ジノ基、アリロキシ基、スルフィド基、水素原子、ハロ
ゲン基、ニトロ基や、これらの一部置換体などを含む官
能基を用いることができる。また、Ｘ₁〜Ｘ₈は、置換基
が互いが結合して構成された芳香族化合物や鎖状化合物
の様な二官能性の置換基などであっても良い。更に、そ
れらの芳香族化合物や鎖状化合物が、上記官能基のいず
れかを含んでいる構成でもよい。

【００２４】また、化学式（２）の金属錯体化合物にお
いて、Ｍは錯体の中心となる金属であり、錯体中でこの
金属Ｍは正電荷を帯びた状態で存在する。金属Ｍとして
は、亜鉛、ゲルマニウム、アルミニウム、ベリリウムな
どが使用可能であるが、これらの他、プラスイオンとな
りうる金属であればよい。

【００２５】また、化学式（２）においてＬで示す補助
配位子は、常に存在する必要はないが、用いる場合には
電気的に中性又は負電荷を有し、金属Ｍと錯体を形成で
きる化合物であればよい。例えば、化学式（７）

【化７】に示すようなキノリノール、化学式（８）

【化８】に示すようなフェノール、化学式（９）

【化９】に示すようなフェナントロリン等を用いることができ
る。

【００２６】以上のような金属錯体において、例を挙げ
れば、以下の化学式（ｉ）〜（viii）

【化１０】

【化１１】に示すような構造の化合物が存在する。

【００２７】化学式（ｉ）〜（vi）は、Ｚｎを中心金属
とし、２つのピリジルフェノール骨格化合物を配位子と
した錯体である（ｌ＝２）。また、化学式（vii）及び
（viii）は、Ａｌを中心金属としており、化学式（vi
i）は、配位子として３つのピリジルフェノールを備え
る（ｌ＝３）。化学式（viii）は、２つのピリジルフェ
ノールと、補助配位子Ｌとして、１つの４−フェニルフ
ェノールを備えた構造を有している。

【００２８】以上のような一般式（２）で表される金属
錯体化合物は、配位子により金属錯体の特性を変更する
ことができる。例えば、配位子に導入する置換基によっ
て、金属錯体の発光効率、安定性、結晶性等が変化す
る。以下、導入される配位子の置換基と、置換基と金属
錯体の特性との関係について説明する。

【００２９】金属錯体のピリジルフェノール骨格の配位
子としては、そのフェノール環とピリジン環とを架橋さ
れた構造を採用することができる。例えば、ピリジルフ
ェノール骨格の置換基Ｘ₄とＸ₅とを互いに結合させ、フ
ェノール環とピリジン環とが架橋された構造である。下
記化学式（１２）、（１３）

【化１２】

【化１３】に示すような骨格の配位子が、この架橋構造の配位子の
一例として挙げられる。ピリジルフェノールの２つの環
が架橋されたこのような架橋構造の配位子は、架橋され
ていない構造に比べてその剛直性が増し、金属錯体の安
定性、特に耐熱安定性が向上する。例えば、上記化学式
（ii）の金属錯体は、５員環によってフェノール環とピ
リジン環とが架橋された化学式（１２）で示される配位
子を備えている。この化学式（ii）に示すような金属錯
体を有機ＥＬ素子の材料として用いれば、素子の耐熱
性、寿命の向上を図ることができる。また、フェノール
環とピリジン環とを架橋することで、配位子の平面性が
変化し、また配位子の共役状態が変化する。このため架
橋のない配位子を備えた金属錯体に対し、その発光色を
変更することが可能となる。また、架橋構造の相違によ
っても錯体の発光色に相違が発生する。例えば上記化学
式（１２）を配位子とする金属錯体と、化学式（１３）
を配位子とする錯体とでは、架橋部分の炭素数が多い化
学式（１３）を用いた錯体の方が発光波長が短くなる傾
向を示す。このように配位子に架橋構造を採用し、また
架橋構造を変更することで、金属錯体の発光色を調整す
ることができる。

【００３０】また、本発明の金属錯体において、配位子
の置換基Ｘ₁〜Ｘ₈として嵩高い基、例えば嵩高の脂肪族
基や芳香族基などを用いた場合にも、配位子の平面性が
変わるため、配位子の共役状態が変化する。よって、配
位子の置換基の種類によって金属錯体の発光色を変える
ことができる。例えば、上記化学式（iii）の金属錯体
は、配位子の置換基Ｘ₅にｔ−ブチル基が導入されてお
り、化学式（iv）の金属錯体は、配位子の置換基Ｘ₅に
メチル基（Ｍｅ）が導入されている。また、置換基とし
て嵩高い基を導入することは、発光色の変化だけでな
く、嵩高いことにより、金属錯体を薄膜化した際の錯体
の結晶性を低下させる効果がある。従って、例えば化学
式（iii）や（iv）に示すような構造の金属錯体を有機
ＥＬ素子の有機化合物材料として用いることにより、蒸
着によって形成される有機層の均質性、耐熱性が高ま
り、素子の安定性向上や長寿命化を図ることが可能とな
る。

【００３１】導入される置換基の種類も、金属錯体の特
性に影響を及ぼす。置換基の種類を変更することによっ
ても配位子の共役系の電子状態を変更することができ、
発光波長の調整が可能となる。置換基の種類としては、
例えば電子供与基、電子吸引基などがある。電子供与性
の置換基としては、例えばアルキル基、アミノ基、アル
コキシ基等が挙げられる。電子吸引性の置換基として
は、例えばハロゲン基、シアノ基、ニトロ基や、これら
の基で置換されているアルキル基やアリール基等が挙げ
られる。化学式（ｖ）に示す金属錯体では、Ｘ₃として
アルコキシ基、Ｘ₆としてシアノ基が導入されている。
また化学式（vi）に示す金属錯体では、Ｘ₃としてジエ
チルアミノ基、Ｘ₆としてシアノ基が導入されている。
これら化学式（ｖ）や化学式（vi）のように所望の電子
供与基、電子吸引基を置換基Ｘ₁〜Ｘ₈として導入すれ
ば、青、緑、そして赤色までの所望の発光波長の発光材
料を得ることができる。また、電子供与基、電子吸引基
を金属錯体の置換基として導入することは金属錯体の発
光強度の増大にも寄与するため、有機ＥＬ素子の発光強
度向上にも効果がある。

【００３２】配位子の置換基以外の要素も金属錯体の特
性に影響を与える。例えば、錯体の中心金属Ｍが該当す
る。中心金属Ｍは、上述のようにＺｎ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｇ
ｅ等を使用可能であるが、これらの金属は、金属錯体の
安定性、発光色に影響を及ぼす。そこで、中心金属Ｍと
して、有機ＥＬ素子の有機材料として要求される特性に
応じて選択することができる。

【００３３】また、金属錯体の特性に影響を与える更に
別の要素としては、配位子の数ｌや、化学式（２）にＬ
で示す補助配位子等が挙げられる。例えば化学式（vi
i）に示すように配位子の数を３としても良い。また、
化学式（１）で示される配位子の他に、上述の化学式
（７）、（８）及び（９）等に示される化合物を補助配
位子とし同一の中心金属に配位させた場合にも、発光
色、発光輝度等を調整することができる。化学式（vii
i）の金属錯体では、補助配位子Ｌとして４−フェニル
フェノールを用いている。

【００３４】以上のように、化学式（１）のピリジルフ
ェノール骨格の化合物を、金属錯体の配位子として用
い、その配位子の導入する置換基Ｘ₁〜Ｘ₈、配位子数
ｌ、中心金属Ｍ、補助配位子Ｌ及びその数ｍを選択する
ことで、目的とする発光波長、発光強度、安定性等をえ
ることができる。このため化学式（１）のピリジルフェ
ノール骨格の化合物を共通材料として用いながら、多様
な特性を金属錯体に与える事ができる。

【００３５】また、本実施形態に係る金属錯体の化学式
（１）に示す配位子は、例えば、水酸基を保護したハロ
ゲン化芳香族酸化物と、ハロゲン化ピリジン誘導体を脱
ハロゲン化カップリングし、保護基を除去することで形
成することができる。但し、このような製造方法には限
られない。

【００３６】

【実施例】［実施例１］一般式（２）で示される金属錯
体として、化学式（ｉ）の化合物を合成するための合成
例と、この化合物（ｉ）を有機化合物として用いた有機
ＥＬ素子について説明する。

【００３７】（実施例１−１）化合物（ｉ）の合成

【化１４】（ａ）化学式（１４）に示す有機化合物の合成１．２８ｇのマグネシウムのＴＨＦ（テトラヒドロフラ
ン：tetrahydrofuran）１ｍｌの懸濁液に、攪拌しなが
らオルトメトキシベンゼン１０ｇの１５ｍｌＴＨＦ溶液
を滴下した。３０分還流した後、この溶液を、２−ブロ
モピリジン７．５ｇ、ニッケル触媒０．２５ｇのＴＨＦ
溶液１５ｍｌに０℃で滴下した。室温で１２時間攪拌し
た後、３０ｍｌの水を加えて溶媒をエバポレーションし
た。残渣をクロロホルムで抽出し、有機層を水洗した
後、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を除去して８．８４
ｇの上記化学式（１４）に示す化合物を得た。

【００３８】（ｂ）化学式（１５）に示す有機化合物の
合成得られた８．８４ｇの上記化学式（１４）の塩化メチレ
ン溶液５０ｍｌを作成し、この溶液を−７８℃に冷却し
た。これに、１規定の三臭化ホウ素の塩化メチレン溶液
を攪拌下で滴下した。室温にゆっくりと戻して、１２時
間攪拌した。水６０ｍｌをゆっくりと反応混合物に加
え、水層を塩化メチレン１００ｍｌで２回抽出した。有
機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を除去して３．３
５ｇの化学式（１５）に示す化合物を得た。

【００３９】（ｃ）化学式（ｉ）に示す有機化合物の合
成２９４ｍｇの上記化学式（１５）の化合物を１５ｇのメ
タノールに溶解し、酢酸亜鉛１７５ｍｇのメタノール
（１ｇ）溶液［酢酸亜鉛１７５ｍｇと、メタノール１ｇ
とを混合したもの］を滴下した。トリエチルアミン２３
１ｍｇのメタノール溶液１ｇを滴下して、室温で一晩攪
拌した。クロロホルム３０ｍｌを加え、均一溶液とした
後、これをヘキサン３００ｍｌに滴下した。濾過し、ヘ
キサン、水でそれぞれ洗浄した後、真空乾燥して化学式
（ｉ）を得た。

【００４０】この化学式（ｉ）に示す化合物をＤＳＣ
（示差熱分析）測定した結果、３００℃以下ではこの化
合物のガラス転移温度Ｔｇ、融点共に観測されず、この
化合物は３００℃より高いガラス転移温度及び融点を備
えることが分かった。

【００４１】（実施例１−２）化合物（ｉ）を用いた有
機ＥＬ素子上記化学式（ｉ）に示す金属錯体化合物を用い、図１に
示すような構造の有機ＥＬ素子を作製した。まず、ガラ
ス基板１０上にＩＴＯ電極１２を形成した（但し、予め
ＩＴＯが形成された市販のガラス基板を用いても良
い）。ＩＴＯ電極１２上に、正孔輸送層として上記化学
式（６）に示すＴＰＤを６０ｎｍ真空蒸着し、その上
に、発光層として上記化合物（ｉ）を６０ｎｍ蒸着し、
有機化合物層１４を得た。最後に金属電極１６としてＭ
ｇ／Ａｇ（９：１）を蒸着し、有機ＥＬ素子を得た。

【００４２】この有機ＥＬ素子を室温、窒素ガス雰囲気
下で、１０ｍＡ／ｃｍ²の電流注入条件で駆動したとこ
ろ、１４５ｃｄ／ｃｍ²の発光輝度で、青色の発光が得
られた。また、この素子の輝度半減寿命は１５００時間
であった。

【００４３】［実施例２］一般式（２）で示される金属
錯体として、化学式（ii）の化合物を合成するための合
成例と、この化合物（ii）を有機化合物として用いた有
機ＥＬ素子について説明する。

【００４４】（実施例２−１）化合物（ii）の合成

【化１５】（ａ）化学式（１６）に示す有機化合物の合成２７７ｇの塩化アルミニウムと、２７．７ｇの塩化ナト
リウムを混合し、１５０℃に加熱、溶解した。クロマン
−４−オンを１０分かけて加え、２００℃で３０分加熱
した。冷却後、この溶液に、ゆっくりと濃塩酸１５０ｍ
ｌと氷の混合物を加えた。クロロホルム２００ｍｌで３
回抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥後、エバポレーション
し、メタノールから再結晶して２６．６７ｇの化学式
（１６）に示す化合物を得た。

【００４５】（ｂ）化学式（１７）に示す有機化合物の
合成得られた化学式（１６）の化合物２５ｇ、ＴＨＦ４５ｍ
ｌ、１０ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液６１ｍｌとを
６０℃で攪拌しながら、１３ｍｌのジメチル硫酸を５分
かけて加えた。水酸化ナトリウム水溶液３１ｍｌを加え
た後、ジメチル硫酸７ｍｌを加える操作を３回繰り返し
た後、９０℃で１５分間加熱した。水酸化ナトリウム水
溶液でｐＨを１０にした後、クロロホルム１００ｍｌで
３回抽出した。硫酸ナトリウムで乾燥した後、エバポレ
ーションし、その後トルエンから再結晶した。これを真
空乾燥して２０．０９ｇの化学式（１７）に示す化合物
を得た。

【００４６】（ｃ）化学式（１８）に示す有機化合物の
合成得られた化学式（１７）の化合物２．０ｇと、３−アミ
ノアクロレイン０．８８ｇ、酢酸アンモニウム２６ｍｇ
を混合し、１２０℃で２０．５時間加熱した。１規定塩
酸を加え、ｐＨを１とした後、水層をクロロホルム５０
ｍｌで２回抽出した。水層のｐＨを炭酸カリウムで１０
とした後、クロロホルム５０ｍｌで２回抽出した。有機
層を硫酸ナトリウムで乾燥し、真空乾燥して２．６ｇの
粗生成物を得た。ＰＴＬＣ（Preparative Thin Layer C
hromatography：分取ＴＬＣ）で単離して０．４３ｇの
化学式（１８）に示す化合物を得た。

【００４７】（ｄ）化学式（１９）に示す有機化合物の
合成３．１４ｇの化学式（１８）の化合物の塩化メチレン溶
液３０ｍｌを−７８℃に冷却し、１．０Ｍの三臭化ホウ
素の塩化メチレン溶液液１５ｍｌを滴下した。ゆっくり
と室温に戻して１２時間放置した。水５０ｍｌをゆっく
りと加えた後、クロロホルム５０ｍｌで２回抽出した。
有機層をエバポレーションし、シリカゲルカラムクロマ
トグラフィで単離し、０．９６ｇの化学式（１９）で示
す化合物を得た。

【００４８】（ｅ）化学式（ii）に示す有機化合物の合
成２９４ｍｇの化学式（１９）に示す化合物を１５ｇのメ
タノールに溶解し、酢酸亜鉛１７５ｍｇのメタノール
（１ｇ）溶液［酢酸亜鉛１７５ｍｇと、メタノール１ｇ
とを混合したもの］を滴下して、室温で一晩攪拌した。
クロロホルム３０ｍｌを加え、均一溶液とした後、ヘキ
サン３００ｍｌに滴下した。これを濾過し、ヘキサン、
水でそれぞれ洗浄した後、真空乾燥して化学式（ii）を
得た。

【００４９】この化学式（ii）に示す化合物をＤＳＣ測
定した結果、３００℃以下ではこの化合物のガラス転移
温度Ｔｇ、融点共に観測されず、この化合物は３００℃
より高いガラス転移温度及び融点を備えることが分かっ
た。

【００５０】（実施例２−２）化合物（ii）を用いた有
機ＥＬ素子上記化学式（ii）に示す金属錯体化合物を用い、図１に
示すような構造の有機ＥＬ素子を作製した。素子は、上
述の実施例１−２において用いた化学式（ｉ）の化合物
を本実施例に係る化合物（ii）に変え、他は同じ条件で
作製した。

【００５１】得られた有機ＥＬ素子を室温、窒素ガス雰
囲気下で、１０ｍＡ／ｃｍ²の電流注入条件で駆動した
ところ、１５５ｃｄ／ｃｍ²の発光輝度で、緑色の発光
が得られた。また、この素子の輝度半減寿命は１７００
時間であった。

【００５２】［実施例３］一般式（２）で示される金属
錯体として、化学式（iv）の化合物を合成するための合
成例と、この化合物（iv）を有機化合物として用いた有
機ＥＬ素子について説明する。

【００５３】（実施例３−１：化合物（iv）の合成）

【化１６】（ａ）化学式（２０）に示す有機化合物の合成１．２５ｇのマグネシウムのＴＨＦ１ｍｌの懸濁液に、
攪拌下で、オルトメトキシブロモベンゼン１０ｇの１５
ｍｌＴＨＦ溶液を滴下した。３０分還流した後、この溶
液を２−ブロモ３−メチルピリジン８ｇ、ニッケル触媒
０．２５ｇのＴＨＦ溶液１５ｍｌに０℃で滴下した。室
温で１２時間攪拌後、３０ｍｌの水を加えて溶媒をエバ
ポレーションした。残渣をクロロホルムで抽出し、有機
層を水洗した後、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を除去
して８．３ｇの化学式（２０）に示す２−（２−メトキ
シフェニル）−３−メチルピリジンを得た。

【００５４】（ｂ）化学式（２１）に示す有機化合物の
合成化学式（２０）に示す化合物の８．３ｇの塩化メチレン
溶液５０ｍｌを−７８℃に冷却した。これに、１規定の
三臭化ホウ素の塩化メチレン溶液を攪拌下で滴下した。
室温にゆっくりと戻して１２時間攪拌した。水６０ｍｌ
をゆっくりと反応混合物に加え、水層を塩化メチレン１
００ｍｌで２回抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾
燥後、溶媒を除去して４．１ｇの化学式（２１）に示す
２−（２−ヒドロキシフェニル）−３−メチルピリジン
を得た。

【００５５】（ｃ）化学式（iv）に示す有機化合物の合
成３０５ｍｇの化学式（２１）に示す化合物を１５ｇのメ
タノールに溶解し、酢酸亜鉛１７８ｍｇのメタノール
（１ｇ）溶液［酢酸亜鉛１７８ｍｇとメタノール１ｇと
を混合したもの］を滴下して、室温で一晩攪拌した。ク
ロロホルム３０ｍｌを加え、均一溶液とした後、ヘキサ
ン３００ｍｌに滴下した。これを濾過し、ヘキサン、水
でそれぞれ洗浄した後、真空乾燥して化学式（iv）に示
す化合物を得た。

【００５６】この化学式（iv）に示す化合物をＤＳＣ測
定した結果、３００℃以下にはこの化合物のガラス転移
温度Ｔｇ、融点共に観測されず、この化合物は３００℃
より高いガラス転移温度及び融点を備えることが分かっ
た。

【００５７】（実施例３−２）化合物（iv）を用いた有
機ＥＬ素子上記化学式（iv）に示す金属錯体化合物を用い、図１に
示すような構造の有機ＥＬ素子を作製した。素子は、上
述の実施例１−２において用いた化学式（ｉ）の化合物
を本実施例に係る化合物（iv）に変え、他は同じ条件で
作製した。

【００５８】得られた有機ＥＬ素子を室温、窒素ガス雰
囲気下で、１０ｍＡ／ｃｍ²の電流注入条件で駆動した
ところ、２０５ｃｄ／ｃｍ²の発光輝度で、青緑色の発
光が得られた。また、この素子の輝度半減寿命は１８０
０時間であった。

【００５９】［実施例４］一般式（２）で示される金属
錯体として、化学式（viii）の化合物を合成するための
合成例と、この化合物（viii）を有機化合物として用い
た有機ＥＬ素子について説明する。

【００６０】（実施例４−１：化合物（viii）の合成）

【化１７】３００ｍｇの化合物（１５）を７ｍｌのＴＨＦ溶液に溶
解し、０．９８Ｍのトリメチルアルミニウムヘキサン溶
液０．８７ｍｌを滴下した。これに、化学式（２２）に
示す４−フェニルフェノール１４５ｍｇを加え、攪拌
後、エバポレーションし、水洗、真空乾燥して化学式
（viii）に示す化合物を得た。

【００６１】この化学式（viii）に示す化合物をＤＳＣ
測定した結果、３００℃以下ではこの化合物のガラス転
移温度Ｔｇ、融点共に観測されず、この化合物は３００
℃より高いガラス転移温度及び融点を備えることが分か
った。

【００６２】（実施例４−２）化合物（viii）を用いた
有機ＥＬ素子上記化学式（viii）に示す金属錯体化合物を用い、図１
に示すような構造の有機ＥＬ素子を作製した。素子は、
上述の実施例１−２において用いた化学式（ｉ）の化合
物を本実施例に係る化合物（viii）に変え、他は同じ条
件で作製した。

【００６３】得られた有機ＥＬ素子を室温、窒素ガス雰
囲気下で、１０ｍＡ／ｃｍ²の電流注入条件で駆動した
ところ、１８０ｃｄ／ｃｍ²の発光輝度で、緑色の発光
が得られた。また、この素子の輝度半減寿命は８００時
間であった。

【００６４】［比較例］上記実施例１〜４において作製
した有機ＥＬ素子との比較のため、有機層の発光材料と
して、各実施例の金属錯体の代わりに化学式（３）で示
すＡｌｑ₃を用い、他は各実施例と同じ条件で有機ＥＬ
素子を作製した。

【００６５】得られた有機ＥＬ素子を室温、窒素ガス雰
囲気下で、１０ｍＡ／ｃｍ²の電流注入条件で駆動した
ところ、１５０ｃｄ／ｃｍ²の発光輝度で、緑色の発光
が得られた。また、この素子の輝度半減寿命は１０００
時間であった。

【００６６】［比較検討］

【表１】上記表１は、上述の各実施例１〜４及び比較例の有機Ｅ
Ｌ素子の各特性をまとめたものである。上述の記載及び
表１の比較から分かるように、本発明に係る金属錯体化
合物を用いた有機ＥＬ素子では、共通した骨格の配位子
を有した各金属錯体により、青、緑、青緑などの異なる
発光色が得られている。更に、Ａｌｑ₃と同程度、或い
は非常に高い十分な発光輝度が得られている。また、輝
度半減寿命についても、化学式（viii）はＡｌｑ₃と同
程度であるが、他の金属錯体を用いた素子は、Ａｌｑ₃
を用いた素子を大幅に上回っている。更に、ガラス転移
温度は、本発明の実施例に係る化合物は全てガラス転移
温度Ｔｇが３００℃を上回っており、非常に耐熱性に優
れていることが分かる。

【００６７】また、以上の実施例では、青、青緑、緑系
統の発光を示す４種類の化合物を例に挙げて説明した
が、一般式（２）で示される他の金属錯体でも、配位子
の置換基、中心金属、補助配位子などを選択すること
で、青、緑、青緑系統、更には赤系統の発光を示す化合
物とすることができる。例えば、上記化学式（ｖ）や
（vi）等の化合物は、赤〜緑の発光を示すと考えられ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、有機ＥＬ素子の有機化合物材料として化学式（２）
で示される新規の金属錯体化合物を用いる。この化合物
は、化学式（１）に示される基本骨格の配位子のＸ₁〜
Ｘ₈として導入する置換基の構造、種類を選択すること
で、発光波長を容易に調整でき、また発光効率や耐熱性
等の向上を図ることもできる。更に、中心金属Ｍの種類
や、補助配位子Ｌの存在及びその種類などを調整するこ
とでも、発光波長、耐熱性、発光効率を容易に調整でき
る。

【００６９】従って、このような金属錯体を有機ＥＬ素
子の有機化合物材料として用いれば、長寿命、高効率
で、また多彩な発光色を示す有機ＥＬ素子を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０透明基板、１２第１電極（ＩＴＯ電極，陽
極）、１４有機化合物層、１６第２電極（金属電
極，陰極）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０７Ｆ 3/00 Ｃ０７Ｆ 3/00 Ｄ 3/06 3/06 5/06 5/06 Ｅ 7/30 7/30 Ｆ (72)発明者竹内久人愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者渡辺修愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者森朋彦愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者時任静士愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB02 AB03 AB04 AB14 CA00 CA01 CA02 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA03 4C034 CH02 4C055 AA01 BA02 BA08 BA16 BA27 BB01 BB02 BB13 CA01 CA02 CA05 CA06 DA01 DA59 EA01 4H048 AA03 AB92 VA20 VA30 VA32 VA60 VA66 VA80 VB10 4H049 VN02 VP01 VQ59 VQ60 VQ89 VQ93 VR42 VR52 VS59 VS60 VU29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極間に一層または複数の有機化合物層
を備える有機電界発光素子であり、前記有機化合物層のうち少なくとも一層が、下記化学式
（１）【化１】で示される基本骨格の化合物を配位子として有する金属
錯体化合物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】電極間に一層または複数の有機化合物層
を備える有機電界発光素子であり、前記有機化合物層のうち少なくとも一層が、下記化学式
（２）【化２】で示され、Ｍで示した中心金属と、１個以上のｌ個のピリジルフェ
ノール骨格の配位子と、０個以上のｍ個のＬで示した補
助配位子と、を備える金属錯体化合物を含むことを特徴
とする有機電界発光素子。