JP2001131162A - 金属錯体およびその製造方法 - Google Patents
金属錯体およびその製造方法Info
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Abstract
料として適する新規化合物の開発。 【解決手段】 下記の一般式(1)で示される2−(O
−ヒドロキシフェニル)チアゾールを配位子として用い
たことを特徴とする金属錯体 【化1】 ただし、Mは、2価または3価の金属である。Mが2価
の金属のとき、aは2、bは4であり、Mが3価の金属
のとき、aは1、bは3である。
Description
よびその製造方法、およびこの金属錯体を用いた有機エ
レクトロルミネッセント(EL)素子として有用な特性
をもつ光学素子に関する。
発光を起こすことのできる面状の発光体であり、自動車
のフロントディスプレーなどの表示装置、液晶ディスプ
レーのバックライトなどに使用されている。高発光効率
材料としては、アルミニウム錯体や亜鉛錯体等の金属錯
体が知られている。
には、オキサジアゾールまたはチアジアゾールの金属錯
体は優れた青色の発光材料であって、最高発光輝度10
0cd /m2が得られたことが開示されている。特開平
8−113576号(特許第2875484号)公報や
特開平8−81472号公報には、2−(O−ヒドロキ
シフェニル)ベンゾチアゾール金属錯体が記載されてお
り、前者には、亜鉛錯体を用いた多層発光素子で発光ス
ペクトルが約500nmに最大値を有し、18vで数百
cd/m2 を超える輝度の青緑色光を発光する素子が開
示されている。さらに、特開平10−45722号公報
には、2−ヒドロキシフェニルベンズイミダゾールまた
は2−ヒドロキシフェニルベンズチアゾールと第2A族
元素または第2B族元素の複核錯体からなる緑色発光の
光学素子が開示されている。
ールアルミニウム錯体(Alq3)などのキノリノール
錯体であり、例えば、特開平5−214333号公報お
よびJpn.J.Appl.Phys.,Vol.32,(1993),pp.L514-L515に
は、金属イオンがGa,Al,Y,Zn,Be,Mg,
Sr,In等の周期律表第3族または第2族である8−
キノリノール誘導体−金属錯体が特に電子輸送層用の電
界発光素子として620−950cd/m2の輝度を示
すことが、また、特開平11−279152公報には、
発色材、EL素子用の電子輸送材、発光材、電子写真感
光体等として有用なZn,Be等の2価金属またはAl
等の3価金属とトリフルオロメチル置換8−キノリノー
ル誘導体−金属錯体が開示されている。
低電圧駆動、高速応答可能な電界発光素子として期待さ
れているEL素子の高輝度化、高安定を目的にEL材料
の研究開発が鋭意行われているが、低分子化合物で青色
の高輝度なEL材料は製造方法の指針もなく開発されて
いない。上記の各特許文献に示されるヒドロキシフェニ
ルベンゾチアゾールの金属錯体はS原子を組み込んだ配
位子で形成されているが、S原子軌道の大きさを十分に
活かしきっていない。
Alq3は、結晶構造において特徴的な分子間の多彩な
π−π相互作用が見られる。この結果から分子間のπ−
π相互作用がAlq3の発光特性に大きく影響を及ぼし
ていると考えられる。本発明者らは、8−キノリノール
と同等またはさらに強いπ−π相互作用が期待される原
子軌道の大きなS原子を配位子に組み込むのに適する化
合物を探索した結果、従来医薬用中間体としての用途が
知られている程度の2−(O−ヒドロキシフェニル)チ
アゾールを用いることにより高輝度のEL材料を実現す
ることに成功した。
で示される2−(O−ヒドロキシフェニル)チアゾール
を配位子として用いたことを特徴とする金属錯体であ
る。
の金属のとき、aは2、bは4であり、Mが3価の金属
のとき、aは1、bは3である。
塩と、下記一般式(2)で示される化合物とをアルコー
ル中で反応させることを特徴とする上記の金属錯体の製
造方法である。
電極と電圧の印加により発光する有機化合物を主成分と
する有機層と第2電極を積層してなる電界発光素子にお
いて、該有機層は、前記一般式(1)で示される2−
(O−ヒドロキシフェニル)チアゾールを配位子として
用いた少なくとも1種の金属錯体を発光材料または電子
輸送材料として含有することを特徴とする光学素子であ
る。
で示す金属錯体において金属元素を異にする錯体を混合
して用いても良い。また他の発光材料と組み合わせて用
いてもよい。さらに、蛍光色素が含有されても良い。
位子部分にS原子という原子軌道の大きな原子を組み込
むことにより配位子同士の分子間π−π相互作用を増大
させることにある。本発明の金属錯体は、配位子が小さ
く、かつS原子を組み込んだ配位子がAlやZnなどの
金属とハロゲンを含むことなく錯体を形成するものであ
る。2価の金属においては複核で4つ配位すると多様な
π−π相互作用が実現する。例えば、Znの場合、単核
ではπ−π相互作用がない。また、3価の場合は金属に
対して3つ配位する単核の錯体が、例えばAlq3と同
様なπ−π相互作用を実現する。一般式(1)におい
て、Mが2価の金属のときは、複核であるためaは2
を、bは4をとる。Mが3価の金属のときは、単核であ
るためaは1を、bは3をとる。
鉛錯体Zn2(Phtz)4のユニットセルを示し、図
2は、亜鉛錯体Zn2(Phtz)4のX線結晶構造解
析結果を示すものであり、図1の矢印で示す枠で囲った
部分を拡大しB軸方向から見た図である。このZn錯体
の特徴は、まず複核錯体であることであり、かつ一つの
分子が隣り合った3つの分子(縦のつながりと横のつな
がり、表示はしていないが積層軸方向に分子が存在する
のでその分子とのつながり)とπ−π相互作用をしてい
ることである。Zn錯体におけるこのような分子間の多
様なπ−π相互作用は金属が3価のときは単核でも発現
するが、金属が2価のときは複核になったときに初めて
発現する。この多様なπ−π相互作用は、原子軌道の大
きなS原子が配位子に組み込まれていることによってさ
らに増大している。
開平8−113576号公報、特開平10−25937
2号公報に示される単核のZn錯体などでは存在し得な
いものである。また、特開平10−45722号公報に
示される複核錯体は、配位子が2−ヒドロキシフェニル
ベンズチアゾールであり、本発明の錯体の場合に比べて
配位子の立体的な大きさが大きいために配位子が4つ配
位できず、3つ+ハロゲン原子、アルコキシ基、フェノ
キシ基、チオール基のいずれか1種の対アニオンを有す
るものとなっており、多様なπ−π相互作用はないと考
えられる。
は3価の金属の塩と、一般式(2)で示される化合物と
をアルコール溶媒中で反応させることにより製造でき
る。金属塩としては、塩化物が好ましいが、塩化物に限
定されず、酢酸塩、硫酸塩等でもよい。
ルは、8−キノリノールと同様に2価または3価の金
属、すなわち、Be,B,Mg,Al,Y,Ga,S
r,Bi,In,Mn,Zn,Co,Ni,Ru,R
h,Pd,Ir,Pt,Eu等と錯体を形成することが
できる。
ル、メタノール、プロパノール等の炭素数1〜12の低
級アルコールが望ましい。アルコールの使用量は反応物
質に対して、重量比で1〜1000倍程度であることが
望ましい。また、反応温度は使用するアルコールの沸点
程度が好ましい。
物から水素原子を引き抜くためにアルコール中にアルカ
リを添加して反応を行うことが望ましい。アルカリとし
ては、アンモニア水、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを適宜使用でき
る。
ルに溶解させた後、1/2当量のZnCl2 の水溶液を
加えた。その後1当量のNaOHの水溶液を加え、6時
間室温で撹拌した。析出したZnphtzをろ過にて集
め、乾燥させた後、昇華法を用いて精製した。NMR
(図3),MS(図4),IR(図5)、元素分析(表
1)により同定を行った。計算値は、ZnCl18H12N
2O2S2においてH2.89%、C51.74%、N
6.69%である。
組成は、亜鉛イオン1つに対し、phtzが2つである
ことが分かる。また、MSスペクトルにおいて親ピーク
である835のピークは観測されなかったが、単核の質
量数である420付近より高質量範囲においてピークが
観測された。そこで、このX線結晶構造解析を行ったと
ころ複核であることを確認した。図6に、得られたZn
2(phtz)4のDMF溶液における吸収及び発光ス
ペクトルを示す。発光最大波長は470nmであり、青
色の発光が観測された。
れるITO/TPD/発光材料/MgAgのデバイスが
用いられるが、陰極のMgAgの代わりにAlを用い
た。上記実施例1で得られた物質を発光層として3層構
造のEL素子を製作した。まず、基板として、インジウ
ム−スズ酸化物(ITO)被覆ガラスを用いた。ITO
は塩酸−Mgにより発生する水素ガスにより約2mm幅
にエッチングして陽極として用いた。洗浄はエタノー
ル、洗剤、純水、アセトン、トリクロロエチレン、最後
にアセトン蒸気を用いた。この基板上に、TPD(N,N'
-diphenyl-N,N'-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'
-diamine)を500Å、Zn2(Phtz)4を500
Å、Alを2000Åの厚みに真空蒸着法により積層し
た。各層の蒸着は10-6Torrで行った。
から分かるように18Vで890cd/m2の輝度を得
た。一般的には仕事関数の問題からMgAgを陰極に用
いたときには、Alを陰極に用いたときより高輝度にな
ることから、このデバイスでの890cd/m2という
値は高い輝度を示している。
す多層構造のEL素子を製作した。基板の処理は実施例
2と同じである。基板上に、図6に示す順に、CuPc
(Copper Phtarocyanine )を300Å、α−NPD(
N,N'-di(α-nahyl)-N-N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'
-diamine)を300Å、Zn2(Phtz)4を700
Å、Alq3を50Å、LiFを5Å、Alを1000
Åの厚みに真空蒸着法により積層した。各層の蒸着は1
0-7Torrで行った。このEL素子は、図8の印加電
圧と輝度の関係を示すグラフから分かるように14Vで
2000cd/m2 の輝度を得た。
(Phtz)4のユニットセルを示す。
Zn2(phtz)4の結晶構造を示す模式図である。
のNMR分析結果を示すグラフである。
のMS分析結果を示すグラフである。
のIR分析結果を示すグラフである。
のDMF溶液における吸収及び発光スペクトルを示すグ
ラフである。
図である。
と輝度の関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の一般式(1)で示される2−(O
−ヒドロキシフェニル)チアゾールを配位子として用い
たことを特徴とする金属錯体。 【化1】 ただし、Mは、2価または3価の金属である。Mが2価
の金属のとき、aは2、bは4であり、Mが3価の金属
のとき、aは1、bは3である。 - 【請求項2】 2価または3価の金属の塩と、下記一般
式(2)で示される化合物とをアルコール溶媒中で反応
させることを特徴とする請求項1記載の金属錯体の製造
方法。 【化2】 - 【請求項3】 透明基板上に透明第1電極と電圧の印加
により発光する有機化合物を主成分とする有機層と第2
電極を積層してなる電界発光素子において、該有機層
は、前記一般式(1)で示される少なくとも1種の金属
錯体を発光材料または電子輸送材料として含有すること
を特徴とする光学素子。
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