有机金属配合物和发光元件,发光装置和电子装置的制造方法
【专利说明】有机金属配合物和发光元件，发光装置和电子装置
[0001] 本发明是申请号为"200710087859. 0"、申请日为2007年3月21日、发明名称为 "有机金属配合物和发光元件，发光装置和电子装置"的专利申请的分案申请。
[0002] 本发明的背景
[0003] 1.本发明的领域
[0004] 本发明涉及有机金属配合物。尤其是，本发明涉及能够将三线态激发态转化成发 光的有机金属配合物。另外，本发明涉及发光元件，发光装置和使用该有机金属配合物的 电子装置。
[0005] 2.相关技术的描述
[0006] 有机化合物通过吸收光而达到激发态。通过该激发态，在某些情况下产生各种反 应（如光化学反应），或在某些情况下产生发光。因此，有机化合物实现各种应用。
[0007] 作为光化学反应的一个例子，已知单线态氧与不饱和有机分子的反应（氧加 入）（参见参考文件l:HaruoIN0UE，等人，基础化学教程：光化学I(Maruzen有限公 司），pp. 106-110,例如]。因为氧分子的基态是三线态，单线态的氧（单线态氧）不通过 直接光激发而产生。但在另一三线态激发分子的存在下，产生单线态氧，可导致氧加成反 应。在这种情况下，可变成三线态激发分子的化合物称作光敏化剂。
[0008] 如上所述，为了产生单线态氧，可通过光致激发而变成三线态激发分子的光敏化 剂是必需的。但因为普通有机化合物的基态是单线态，至三线态激发态的光致激发是禁阻 跃迀，和不容易产生三线态激发分子。因此，作为这种光敏化剂，需要其中容易发生从单 线态激发态至三线态激发态的系统间过渡的化合物（或能够禁阻光致激发直接至三线态 激发态的跃迀的化合物）。换句话说，这种化合物可用作光敏化剂和是有用的。
[0009] 另外，这种化合物通常发出磷光。磷光是通过多种不同能量之间的跃迀而产生的 发光和，在普通有机化合物的情况下，磷光表示在从三线态激发态返回至单线态基态时 产生的发光（相反，在从单线态激发态返回至单线态基态时的发光称作荧光）。能够发出 磷光的化合物，即，能够将三线态激发态转化成发光的化合物（以下，称作磷光化合物） 的应用领域包括使用有机化合物作为发光物质的发光元件。
[0010] 该发光元件具有简单结构，其中包括有机化合物（是发光物质）的发光层被提供 在电极之间。该发光元件因为薄和重量轻，高速响应，和直流电低电压驱动等特性而作为 下一代平板显示元件而有吸引力的装置。另外，使用该发光元件的显示装置具有优异的对 比度，图像质量，和宽视角。
[0011] 其中有机化合物用作发光物质的发光元件的发射机理是载子注射型。即，通过向 位于电极之间的发光层施加电压，由电极注入的电子和空穴复合以使发光物质激发，和在 从激发态返回至基态时发出光。作为激发态的类型，例如在上述光激发的情况下，单线态 激发态（s，和三线态激发态cn是可能。另外，其在发光元件中的统计生成比率被认为 是 S*:T*= 1:3。
[0012] 至于能够将单线态激发态转化成发光的化合物（以下，称作荧光化合物），在室 温下没有观察到来自三线态激发态的发光（磷光），而仅观察到来自单线态激发态的发光 (荧光）。因此，在使用荧光化合物的发光元件中的内量子效率（所产生的光子与注入载 子的比率）被认为具有25%的理论限度，基于Af= 1:3。
[0013] 另一方面，如果使用上述的磷光化合物，内量子效率可理论上提高至75至 100%。即，可实现的发光效率是荧光化合物的3至4倍。因为这些原因，为了实 现高效发光元件，已经积极开发出使用磷光化合物的发光元件（例如，参见参考文 件 2:Zhang, Guo-Lin,等人,Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao (2004), vol. 25, No. 3, pp. 397-400)。尤其是，作为磷光化合物，使用铱或类似物作为中心金属的有机金属配合物 由于其高磷光量子产率而已受到关注。
[0014] 本发明的综述
[0015] 公开于参考文件2的有机金属配合物可预期用作光敏化剂，因为它容易造成系 统间过渡。另外，因为有机金属配合物容易由三线态激发态产生发光（磷光），通过有机 金属配合物用于发光元件而预见到高度有效发光元件。但在目前情况下，这些有机金属配 合物的种类数很少。
[0016] 公开于参考文件2的有机金属配合物发出橙色光。
[0017] 如果有机金属配合物用于全色显示，红色的颜色纯度差，这在颜色再现性方面不 利。相反，如果光发射颜色处于深红色区域；换句话说，如果发射波长非常长，有机金属 配合物在颜色再现性方面有利；但发光效率（cd/A)下降。
[0018] 考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供可用于得到红色光发射的有机金属 配合物。本发明的另一目的是提供具有高发光效率的有机金属配合物。另外，本发明的另 一目的是提供可用于得到具有高发光效率（cd/A)的红色光发射的有机金属配合物。
[0019] 另外，本发明旨在提供具有高发光效率的发光元件。另外，本发明旨在提供可用 于得到具有高发光效率的红色光发射的发光元件。另外，本发明旨在提供功耗降低了的发 光装置和电子装置。
[0020] 本发明人进行认真研究。结果，本发明人发现，表示为以下通式（GO)的吡嗪衍 生物被第9族或第10族金属离子进行邻位-金属化，这样得到有机金属配合物。另外， 本发明人还发现，有机金属配合物容易造成系统间过渡和可有效地发出磷光。另外，他们 还发现，有机金属配合物的光发射颜色是有利的红颜色。
[0021]
[0022] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。另外，Z表示氢，具 有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，或具有6至25个碳原子的芳 基中的任何一种。另外，Ar 1表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种）。
[0023] 因此，本发明的结构是具有表示为以下通式（Gl)的结构的有机金属配合物。
[0024]
[0025] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。另外，Z表示氢，具 有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，或具有6至25个碳原子的芳 基中的任何一种。另外，Ar 1表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表 示属于第9族或第10族的元素）。
[0026] 如果以上通式（GO)中的Z是芳基，那么本发明有机金属配合物具有表示为以下 通式（G2)的结构。因此，本发明的另一结构是具有表示为以下通式（G2)的结构的有机金 属配合物。
[0027]
[0028] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。另外，每一 Ar1和Ar 2 表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至 4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元 素）。
[0029] 如果本发明有机金属配合物因为升华，纯化，或类似原因而蒸发，优选使用取 代的或未取代的1，2_亚苯基作为以上通式（G2)中的芳烃基团A，因为取代的或未取代的 1，2-亚苯基的使用可抑制由于分子量增加而造成的蒸发温度的增加。在这种情况下，取代 的或未取代的苯基优选用作Ar 2,这样易于合成。因此，本发明的优选结构是具有表示为 以下通式（G3)的结构的有机金属配合物。
[0030]
[0031] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R3至R 11表示 氢，具有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子 的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或 第10族的元素）。
[0032] 另外，以上通式（G2)的有利结构可在芳烃基团A是未取代的亚苯基时得到。在 这种情况下，未取代的苯基优选用于Ar 2,这样易于合成。因此，本发明的更优选结构是 具有表示为以下通式（G4)的结构的有机金属配合物。
[0033]
[0034] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。R 1表示氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表 示属于第9族或第10族的元素）。
[0035] 另外，如果通式（G4)中的Ar1是取代的或未取代的苯基，可得到具有优异的颜 色纯度和高发光效率（cd/A)的红色光发射。因此，本发明的进一步优选结构是具有表示 为以下通式（G5)的结构的有机金属配合物。
[0036]
[0037] (在该结构式中，R1表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原 子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R12至R 16表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，具 有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的 任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素）。
[0038] 在通式（G5)中，作为每一 R12至R 16,氢，氟基团，或三氟甲基是优选的。利用这 种结构，可得到色度接近NTSC(国家电视标准委员会）所设定的红色色度（即，（X，y)= (0.67,0. 33))的红色光发射。
[0039] 然后，如果以上通式（GO)中的Z是氣，烷基，或烷氧基，那么本发明有机金属 配合物具有表示为以下通式（G6)的结构。因此，本发明的另一结构是具有表示为以下通 式（G6)的结构的有机金属配合物。
[0040]
[0041] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。Ar1表示具有6至25 个碳原子的芳基。每一 R1和R2表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳 原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素）。 [0042] 如果本发明有机金属配合物因为升华，纯化，或类似原因而蒸发，优选使用取 代的或未取代的1，2_亚苯基作为以上通式（G6)中的芳烃基团A，因为取代的或未取代的 1，2-亚苯基的使用可抑制由于分子量增加而造成的蒸发温度的增加。因此，本发明的优选 结构是具有表示为以下通式（G7)的结构的有机金属配合物。
[0043]
[0044] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。每一 R 1和R2表示氢，具有 1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R3至 R6表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个 碳原子的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第 9族或第10族的元素）。
[0045] 另外，以上通式（G6)的有利的结构可在芳烃基团A是未取代的亚苯基时得到。因 此，本发明的更优选结构是具有表示为以下通式（G8)的结构的有机金属配合物。
[0046]
[0047] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。每一 R 1和R2表示氢，具有 1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金 属和表示属于第9族或第10族的元素）。
[0048] 另外，如果通式（G8)中的Ar1是取代的或未取代的苯基，可得到具有优异的颜 色纯度和高发光效率（cd/A)的红色光发射。因此，本发明的进一步优选结构是具有表示 为以下通式（G9)的结构的有机金属配合物。
[0049]
[0050] (在该结构式中，每一 R1和R2表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至 4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R12至R 16表示氢，具有1至4个碳原子的 烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子的芳基，卤素基团，或三氟 甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素）。
[0051] 在通式（G9)中，作为每一 R12至R 16,氢，氟基团，或三氟甲基是优选的。利用这 种结构，可得到色度接近NTSC(国家电视标准委员会）所设定的红色色度（即，（x，y)= (0.67,0. 33))的红色光发射。
[0052] 如果氢或甲基用作表示为以上通式（GO)的吡嗪衍生物中的R1，吡嗪衍生物的位 阻下降和吡嗪衍生物容易被金属离子邻位-金属化，这在合成产率方面是优选的。因此， 本发明优选的结构是具有表示为任何具有通式（Gl)至（G9)的结构的有机金属配合物，其 中R 1是氢或甲基。
[0053] 在此，作为具有表示为以上通式（Gl)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（GlO)的有机金属配合物是更具体地优选的，因为它易于合成。
[0054]
[0055] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。另外，Z表示氢，具有 1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，或具有6至25个碳原子的芳基中 的任何一种。另外，Ar 1表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个碳原 子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属 于第9族或第10族的元素。L表示单阴离子配体。另外，n是2(如果中心金属是属于第9 族的元素），和η是1(如果中心金属是属于第10族的元素））。
[0056] 在此，作为具有表示为以上通式（G2)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（Gll)的有机金属配合物是更具体地优选的，因为它易于合成。
[0057]
[0058] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。另外，每一 Ar1和Ar 2 表示具有6至25个碳原子的芳基。R1表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至4 个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素。 L表示单阴离子配体。另外，η是2 (如果中心金属是属于第9族的元素），和η是I (如果 中心金属是属于第10族的元素））。
[0059] 在此，作为具有表示为以上通式（G3)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（G12)的有机金属配合物是更具体地优选的，因为它易于合成。
[0060]
[0061] (在结构式中，Ar1表不具有6至25个碳原子的芳基。R 1表不氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R3至R 11表示 氢，具有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子 的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或 第10族的元素。L表示单阴离子配体。另外，n是2(如果中心金属是属于第9族的元素）， 和η是1(如果中心金属是属于第10族的元素））。
[0062] 在此，作为具有表示为以上通式（G4)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（G13)的有机金属配合物是具体地优选的，因为它易于合成。
[0063]
[0064](在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。R 1表示氢，具有1至4个 碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表 示属于第9族或第10族的元素。L表示单阴离子配体。另外，η是2(如果中心金属是属于 第9族的元素），和η是1(如果中心金属是属于第10族的元素））。
[0065] 在此，作为具有表示为以上通式（G5)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（G14)的有机金属配合物是具体地优选的，因为它易于合成。
[0066]
[0067] (在该结构式中，R1表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原 子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R12至R16表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，具 有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的 任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素。L表示单阴离子配体。 另外，η是2 (如果中心金属是属于第9族的元素），和η是1 (如果中心金属是属于第10 族的元素））。
[0068] 在通式（G14)中，作为每一 R12至R 16,氢，氟基团，或三氟甲基是优选的。利用 这种结构，可得到色度接近NTSC(国家电视标准委员会）所设定的红色色度（即，（x，y) =(0.67,0. 33))的红色光发射。
[0069] 在此，作为具有表示为以上通式（G6)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（G15)的有机金属配合物是具体地优选的，因为它易于合成。
[0070]
[0071] (在该结构式中，A表示具有6至25个碳原子的芳烃基团。Ar1表示具有6至25 个碳原子的芳基。每一 R1和R2表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳 原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素 。L 表示单阴离子配体。另外，η是2(如果中心金属是属于第9族的元素），和η是1(如果中 心金属是属于第10族的元素））。
[0072] 在此，作为具有表示为以上通式（G7)的结构的有机金属配合物，表示为以下通 式（G16)的有机金属配合物是具体优选的，因为它易于合成。
[0073]
[0074] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。每一 R 1和R2表示氢，具有 1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R3至 R6表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个 碳原子的芳基，卤素基团，或三氟甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第 9族或第10族的元素。L表示单阴离子配体。另外，n是2(如果中心金属是属于第9族的 元素），和η是1 (如果中心金属是属于第10族的元素））。
[0075] 作为具有表示为以上通式（G8)的结构的有机金属配合物，表示为以下通式（G17) 的有机金属配合物是具体地优选的，因为它易于合成。
[0076]
[0077] (在结构式中，Ar1表示具有6至25个碳原子的芳基。每一 R1和R2表示氢，具有 1至4个碳原子的烷基，或具有1至4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，M是中心金 属和表示属于第9族或第10族的元素。L表示单阴离子配体。另外，η是2(如果中心金属 是属于第9族的元素），和η是1(如果中心金属是属于第10族的元素））。
[0078] 作为具有表示为以上通式（G9)的结构的有机金属配合物，表示为以下通式 (G18)的有机金属配合物是具体地优选的，因为它易于合成。
[0079]
[0080] (在该结构式中，每一 R1和R2表示氢，具有1至4个碳原子的烷基，或具有1至 4个碳原子的烷氧基中的任何一种。另外，每一 R12至R 16表示氢，具有1至4个碳原子的 烷基，具有1至4个碳原子的烷氧基，具有6至12个碳原子的芳基，卤素基团，或三氟 甲基中的任何一种。另外，M是中心金属和表示属于第9族或第10族的元素。L表示单阴 离子配体。另外，η是2(如果中心金属是属于第9族的元素），和η是1(如果中心金属是 属于第10族的元素））。
[0081] 在通式（G18)中，作为每一 R12至R 16,氢，氟基团，或三氟甲基是优选的。利用 这种结构，可得到色度接近NTSC(国家电视标准委员会）所设定的红色色度（即，（x，y) =(0.67,0. 33))的红色光发射。
[0082] 如果氢或甲基用作表示为以上通式（GO)的吡嗪衍生物中的R1，吡嗪衍生物的位 阻下降和吡嗪衍生物容易被金属离子邻位-金属化，这在合成产率方面是优选的。因此， 本发明优选的结构是表示为任何以上通式（GlO)至（G18)的有机金属配合物，其中R 1是 氢或甲基。
[0083] 上述单阴离子配体L优选为具有二酮结构的单阴离子双齿螯合物配体，具有 羧基的单阴离子双齿螯合物配体，具有酚类羟基的单阴离子双齿螯合物配体，或其中两个 配体元素都是氮的单阴离子双齿螯合物配体，因为这些配体具有高配位的能力。更优选， 单阴离子配体L是表示为以下结构式（LI)至（L8)的单阴离子配体。因为这些配体具有高 配位的能力和可以低价格得到，它们是有用的。
[0084]
[0085] 为了更有效地发出磷光，重金属在重原子作用方面是优选的中心金属。因此，本 发明的一个特征在于，铱或铂在本发明每一以上有机金属配合物中用作中心金属M。尤其 当中心金属M是铱时，有机金属配合物的耐热性得到改进。因此，铱是尤其优选的中心金 属M0
[0086] 在具有表示为任何以上通式（Gl)至（G9)的结构的有机金属配合物（换句话说， 包括表示为以上通式（GlO)至（G18)的有机金属配合物）中，其中表示为通式（GO)的吡 嗪衍生物被金属离子