JP2004536133A - イミン配位子を有するルミネセントランタニド錯体およびそのような錯体から作製した素子 - Google Patents

Abstract

本発明は一般的に、イミン配位子を有するルミネセントランタニド化合物および該ランタニド化合物で作製した素子に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、イミン配位子を有するランタニド金属のルミネセント錯体に関する。本発明はさらに、その中の活性層にランタニド錯体を含む電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルミネセント化合物は、分析、生物系分析および電子分野を含めた幅広い用途において関心を持たれている。ランタニド金属化合物についての精力的な研究が続けられているが、その理由は、それらが非常に狭いピーク幅の特徴的でシャープな発光スペクトルを呈するからである。ランタニド金属のルミネセント錯体の分析への使用については、たとえばベル（Ｂｅｌｌ）らによる（特許文献１）および（特許文献２）に開示されている。ランタニド金属のルミネセント有機金属錯体を使用した電子素子についても、開示されている。スコテイム（Ｓｋｏｔｈｅｉｍ）らによる米国特許公報（特許文献３）およびボーナー（Ｂｏｒｎｅｒ）らによる米国特許公報（特許文献４）などにあるように、ほとんどの素子では、ランタニド中心はジイミン配位子に結合されている。ヒーガー（Ｈｅｅｇｅｒ）らは、半導性共役ポリマーとブレンドしたユウロピウム錯体を用いた素子について報告している（非特許文献１参照）。ホスフィンオキシド配位子に結合したランタニド中心を含む素子については、たとえば、カシルガマナタン（Ｋａｔｈｉｒｇａｍａｎａｔｈａｎ）らによる（特許文献５）、（非特許文献２）、および（非特許文献３）に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
ＥＰ ５５６ ００５号明細書
【特許文献２】
ＥＰ ７４４ ４５１号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，１２８，５８７号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，７５６，２２４号明細書
【特許文献５】
国際公開第９８／５８０３７号パンフレット
【非特許文献１】
ヒーガー（Ｈｅｅｇｅｒ）ら著、Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ．、 １９９９年、第１１巻、ｐｇ．１３４９
【非特許文献２】
ウェンリヤン（Ｗｅｎｌｉａｎ）ら著、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ、１９９８年、第６巻、ｐｇ．１３３
【非特許文献３】
ガオ（Ｇａｏ）ら著、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１９９８年、第７２巻、ｐｇ．２２１７
【非特許文献４】
ＣＲＣ ハンドブック・オブ・ケミストリー・アンド・フィジックス（ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第８１編、２０００年
【非特許文献５】
フルエ マサオキ（Ｆｕｒｕｅ，Ｍａｓａｏｋｉ）、 マルヤマ カズノリ（Ｍａｒｕｙａｍａ，Ｋａｚｕｎｏｒｉ）、オオグニ タダヨシ（Ｏｇｕｎｉ，Ｔａｄａｙｏｓｈｉ）、ナイキ マサヒロ（Ｎａｉｋｉ，Ｍａｓａｈｉｒｏ）、カマチ ミキハル（Ｋａｍａｃｈｉ，Ｍｉｋｉｈａｒｕ）著、無機化学（Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．）、１９９２年、第３１（１８）巻、ｐｇ．３７９２〜３７９５
【非特許文献６】
ニールス・Ｈ・ダムローワー（Ｄａｍｒａｕｅｒ，Ｎｉｅｌｓ Ｈ．）、トーマス・Ｒ・ボージー（Ｂｏｕｓｓｉｅ，Ｔｈｏｍａｓ Ｒ．）、マーティン・デヴィニー（Ｄｅｖｅｎｎｅｙ，Ｍａｒｔｉｎ）、ジェームス・Ｋ・マッカスカー（ＭｃＣｕｓｋｅｒ，Ｊａｍｅｓ Ｋ．）著、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１９９７年、第１１９（３５）巻、ｐｇ．８２５３−８２６８
【非特許文献７】
ジョン・マーカス（Ｍａｒｋｕｓ，Ｊｏｈｎ）著、電子工学および原子力工学辞典（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅｏｎｉｃｓ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ）、４７０および４７６ （マックグロー・ヒル社（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ．Ｉｎｃ．）、１９６６年）
【非特許文献８】
Ｏ・ロース（Ｏ．Ｌｏｈｓｅ）、Ｐ・セヴィニン（Ｐ．Ｔｈｅｖｅｎｉｎ）、Ｅ・ウォールドボーゲル（Ｅ．Ｗａｌｄｖｏｇｅｌ）著、シンレット（Ｓｙｎｌｅｔｔ）、１９９９年、ｐｇ．４５〜４８
【非特許文献９】
「可溶な電導性ポリマーから作製される軟質のＬＥＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）」、Ｎａｔｕｒｅ、第３５７巻、ｐｇ．４７７〜４７９、（１９９２年６月１１日）
【非特許文献１０】
Ｙ・ワン（Ｙ・Ｗａｎｇ）によるカークオスマー化学大辞典（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、第４編、第１８巻、ｐｇ．８３７〜８６０、１９９６年
【非特許文献１１】
Ｚ・Ｍ・トピロヴァ（Ｔｏｐｉｌｏｖａ，Ｚ．Ｍ．）、Ｇ・Ｉ・ジェラシメンコ（Ｇｅｒａｓｉｍｅｎｋｏ，Ｇ．Ｉ．）、Ｌ・Ｓ・クドリヤヴツェヴァ（Ｋｕｄｒｙａｖｔｓｅｖａ，Ｌ．Ｓ．）、Ｍ・Ｏ・ロジンスキー（Ｌｏｚｉｎｓｋｉｉ，Ｍ．Ｏ．）、Ｓ・Ｂ・メシュコヴァ（Ｍｅｓｈｋｏｖａ，Ｓ．Ｂ．）著、Ｒｕｓｓｉａｎ Ｊ．Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、１９８９年、第３４巻、ｐｇ．１２６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
改良されたルミネセントランタニド化合物に対する要望は依然として存在している。さらに、ランタニドイミン化合物の合成とルミネセントな性質については、現在でも不明な点が多いままである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも１つのイミン配位子と錯体を形成したランタニド金属を含むルミネセント化合物に関する。本発明はさらに、（ａ）少なくとも１つのイミン配位子を有する少なくとも１種のランタニド化合物と、場合によっては（ｂ）電荷輸送材料とを含む少なくとも１層の発光層を有する有機電子素子に関する。本明細書で使用するとき、「イミン配位子」という用語は、少なくとも１つのイミン基−Ｒ−Ｎ＝Ｒ−を有する化合物から誘導した配位子を意味するものとする。このイミンは、図１に示した式Ｉのモノイミンおよび図２に示した式ＩＩのジイミンから選択されるが、ここで、
式ＩおよびＩＩにおいて、
Ｒ^１はそれぞれにおいて同一であっても異なっていてもよく、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、−ＱＲ^２、−ＱＮ（Ｒ^２）_２、Ｘから選択されるか、または隣接するＲ^１基が結合して５員環または６員環を形成していてもよく、
Ｒ^２はアルキルまたはアリールであり、
Ｑは単結合、アルキレン、アリーレン、または−Ｃ（Ｏ）−であり、
ＸはＣｌ、Ｆ、Ｂｒまたは−ＣＮであり、
アルファは１〜４の整数であり、
式ＩＩにおいて、
γは１〜３の整数であり、そして
δは０または１〜３の整数であるが、
ただし、式ＩＩ中には、フッ素化アルキルまたはＸ（Ｘ＝Ｆの場合）である少なくとも１つのＲ^１基が存在する。
【０００６】
本明細書で使用するとき、「化合物」という用語は分子で作られた、電荷を帯びていない物質を意味するが、その分子は複数の原子からなり、分子中での原子は物理的な手段によっては分離することができない。「配位子」という用語は、金属イオンの配位圏に結合した、分子、イオンまたは原子を意味するものとする。「錯体（ｃｏｍｐｌｅｘ）」という用語は、名詞として用いた場合には、少なくとも１つの金属イオンと少なくとも１つの配位子を有する化合物を意味するものとする。「基」という用語は、有機化合物内の置換基や、錯体内の配位子のような、化合物の一部を意味するものとする。「β−ジカルボニル」という用語は、その内部にＣＨＲ基によって分断された２つのケトン基が存在する中性の化合物を意味するものとする。「β−エノレート」という用語は、その内部で２つのカルボニル基の間のＣＨＲからＨが引き抜かれている、β−ジカルボニルのアニオンの形態を意味するものとする。「電荷輸送材料」という用語は、電極から電荷を受け取り、それをかなりの高効率、低損失でその材料中を移動させることが可能な材料を意味するものとする。「隣接した」という語句は、素子における層について使用する場合には、必ずしも１つの層が他の層に直かに接触していることを意味するものではない。他方、「隣接したＲ基」という語句は、化学式の中で直ぐ隣にあるＲ基を指すのに使用する（すなわち、Ｒ基が化学結合で結合された原子の上にある）。「光活性（ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ）」という用語は、エレクトロルミネセンスおよび／または感光性を示すすべての材料を指す。さらに、本明細書全般において、周期律表の族は左から右に向かって１〜１８の番号を付ける、ＩＵＰＡＣ付番方式を使用した（（非特許文献４）参照）。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のランタニド化合物において、ランタニド金属は、＋３の酸化状態にあり、また７配位または８配位となっている。配位サイトの１つまたは複数が、式ＩおよびＩＩの１つを有する少なくとも１つの配位子によって占拠されている。これらの配位子の２つ以上、そして、２種類以上のタイプの配位子をこの金属に配位することができる。６つの配位位置がβ−エノレート配位子によって占拠され、１つまたは２つの配位位置がモノイミンまたはジイミン配位子によって占拠される。好適なランタニド金属は、Ｅｕ、ＴｂおよびＴｍである。好適なランタニド錯体は中性かつ非イオン性で、分解することなく昇華できるものである。
【０００８】
ランタニド化合物を蒸着法による層として塗着させる場合には、一般にその配位子は、最終の化合物が電荷的に中性になるように選択する。追加の配位子がβ−エノレートであるのが好ましい。より好適なランタニド化合物は、以下の式ＩＩＩ−Ａ、ＩＩＩ−Ｂ、またはＩＶの内の１つで表される。
Ｌｎ（β−エノレート）_３（モノイミン）_１ （ＩＩＩ−Ａ）
Ｌｎ（β−エノレート）_３（モノイミン）_２ （ＩＩＩ−Ｂ）
Ｌｎ（β−エノレート）_３（ジイミン） （ＩＶ）（ここで、
式（ＩＩＩ−Ａ）および（ＩＩＩ−Ｂ）では、
モノイミンは、先に記した図１の式Ｉであり、そして
式（ＩＶ）では、
ジイミンは、先に記した図２の式ＩＩである。）
好適なモノイミン配位子としては、ピリンジン配位子（式Ｉを有し、少なくとも１つのＲ^１基にはＣ_ｎ（Ｈ＋Ｆ）_２ｎ＋１（ここでｎは１〜１２の整数）を含む）、−ＣＮ、−（Ｃ_６Ｈ_５）、−（Ｃ_４Ｈ_３Ｓ）、および−（Ｃ_４Ｈ_３Ｏ）などが挙げられる。
【０００９】
図１に示された式Ｉで表されるモノイミン配位子の好適な例を、以下の表（ｉ）に挙げる。
【００１０】
【表１】

【００１１】
好適なジイミン配位子（式ＩＩを有するビピリジン配位子）としては、少なくとも１つのＲ^１基が−Ｃ_ｎ（Ｈ＋Ｆ）_２ｎ＋１および−Ｃ_６Ｈ_ｍＦ_５−ｍ（ここでｍは１〜５の整数）であるものが挙げられる。
【００１２】
図２に示された式ＩＩで表されるジイミン配位子の好適な例を、以下の表（ｉｉ）に挙げる。
【００１３】
【表２】

【００１４】
いくつかのケースでは、ジイミンおよびモノイミン配位子はたとえば、ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）のアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている。「ＦＭｂｉｐｙ」は、（非特許文献５）に従って調製することができる。「２−ＦＭＰｂｉｐｙ」、「３−ＦＭＰｂｉｐｙ」および「ＦＰｂｉｐｙ」は、（非特許文献６）に見出される類似文献手法にしたがって、スズキカップリング反応によって調製することができる。
【００１５】
β−エノレート配位子
β−エノレート配位子は、一般には図３に示した式Ｖを有するが、ここでＲ^３はそれぞれで同一であっても異なっていてもよい。このＲ^３基は、水素、ハロゲン、置換または非置換のアルキル、アリール、アルキルアリールまたはヘテロ環状基であってよい。隣接するＲ^３基が結合して５員環または６員環を形成していてもよく、またそれらは置換されていてもよい。好適なＲ^３基は、Ｈ、Ｆ、Ｃ_ｎ（Ｈ＋Ｆ）_２ｎ＋１、−Ｃ_６Ｈ_５、−Ｃ_４Ｈ_３Ｓ、および−Ｃ_４Ｈ_３Ｏから選択されるが、ここでｎは１〜１２、好ましくは１〜６の整数である。
【００１６】
好適なβ−エノレート配位子の例としては、以下の表（ｉｉｉ）に挙げる化合物があるが、これらに限定される訳ではない。β−エノレート形の略称はカッコの中に示されている。
【００１７】
【表３】

【００１８】
これらのβ−ジカルボニルは一般に市販されている。１，１，１，３，５，５，５−ヘプタフルオロ−２，４−ペンタンジオネートのＣＦ_３Ｃ（Ｏ）ＣＦＨＣ（Ｏ）ＣＦ_３は、ペルフルオロペンテン−２とアンモニアとの反応の後に加水分解工程を設ける、２段合成法によって調製することができる。この化合物は加水分解を受けやすいので、無水条件下で保存および反応をさせねばならない。
【００１９】
本発明のランタニド錯体は２つの経路を用いて作製される。第１の経路は、イミン配位子をＬｎ（ｂ−エノレート）_３錯体と反応させることによる。それとは別の方法で、これらの錯体は、ｂ−ジカルボニルおよびイミン化合物を、たとえば塩酸塩、硝酸塩または酢酸塩のような単純なランタニド金属塩に添加することによっても得ることができる。たとえば、１つの合成方法では、ジクロロメタン中に、無水のランタニドアセテート、所望のｂ−ジカルボニルおよびイミンを溶解させる。生成物は、ヘキサンを添加することによって、沈殿させることが可能である。この方法は、ヘプタフルオロアセチルアセトンを用いて錯体を形成させる場合には特に有用である。ヘプタフルオロアセチルアセトナトランタニド錯体は一般に、空気および湿分に対しては極めて安定である。
【００２０】
式Ｉのイミンを用いた上記の式ＩＩＩ−Ａまたは式ＩＩＩ−Ｂの形のランタニド錯体の例を下記の第１表に示す。
【００２１】
【表４】

【００２２】
式ＩＩを有するジイミンを用いた式ＩＶの形のランタニド錯体の例を下記の第２表に示す。
【００２３】
【表５】

【００２４】
電子素子
本発明はさらに、２層の電気接触層の間に位置する少なくとも１層の光活性層を含む電気素子にも関し、この素子の少なくとも１層の光活性層に、本発明のランタニド錯体が含まれる。図４に示すように、典型的な素子１００には、アノード層１１０とカソード層１５０があり、アノード１１０とカソード１５０との間に電気活性層１２０、１３０および場合によっては１４０が存在している。アノードに隣接しているのが正孔注入／輸送層１２０である。カソードに隣接しているのが、電子輸送材料を含む任意の層１４０である。正孔注入／輸送層１２０とカソード（または任意の電子輸送層）との間に、光活性層１３０がある。
【００２５】
素子１００の用途に応じて、この光活性層１３０は、（たとえば発光ダイオードまたは発光電気化学セルの内部のような）印可される電圧によって活性化される発光層や、（たとえば、受光器の内部のような）放射エネルギーに応答してバイアス電圧の有無を問わず信号を発生する材料層であることができる。受光器の例としては、光導電セル、フォトレジスター、フォトスイッチ、フォトトランジスター、および光電管、および光電池などが挙げられるが、これらの用語については（非特許文献７）に記載がある。
【００２６】
本発明のランタニド錯体は素子の光活性層１３０において有用である。いくつかのランタニド錯体（たとえばＴｂやＥｕ）では、そのルミネセンススペクトルは金属内部でのｆ−ｆ遷移に起因する。したがって、発光強度はランタニド金属に付いた配位子の性質による影響を受ける可能性があるが、その波長は同一の金属の錯体ではどれでもほぼ一定となる。典型的にはユウロピウム錯体は鮮明な赤色発光を有し、テルビウム錯体は鮮明な緑色発光を有する。ランタニドによっては（たとえばＴｍ）、観察されるルミネセンスは、金属の原子遷移に起因するものではない。むしろ、それは配位子または金属−配位子相互作用のいずれかが原因である。そのような条件下では、ルミネセンスバンドは広いものとなり、波長が、使用した配位子の影響を受けやすくなる可能性がある。
【００２７】
錯体は発光層の中で単独で使用することもできるが、その発光は通常強いものではない。ランタニド錯体を、電荷輸送を促進するような材料と組み合わせることによって、発光を著しく改良できることが見出された。そのような材料は、正孔輸送材料、電子輸送材料または良好な輸送性を有するその他の発光材料でよい。ランタニド錯体が良好な正孔輸送性能を有していない場合には、正孔輸送材料を同時にデポジット（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔ）させることもできる。逆に、そのランタニド錯体が良好な電子輸送性能を有していない場合には、電子輸送材料を同時にデポジットさせることができる。材料によっては電子と正孔の両方を輸送することができ、より多様に使用することができる。
【００２８】
高性能ＬＥＤを達成するためには、正孔輸送材料のＨＯＭＯ（最高被占軌道）をアノードの仕事関数に合わせ、電子輸送材料のＬＵＭＯ（最低空軌道）をカソードの仕事関数に合わせる必要がある。電子輸送材料および正孔輸送材料を選択するにあたっては、化学的な相溶性やその材料の昇華温度などを配慮することも重要である。
【００２９】
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（「ＴＰＤ」）およびビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタン（「ＭＰＭＰ」）のような正孔輸送材料、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（「ＢＣＰ」）のような電子および正孔輸送材料、または、トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（「Ａｌｑ_３」）のようなキレート化オキシノイド化合物、および、２−フェニルピリジン類を有するシクロメタレート化イリジウム錯体およびその誘導体などの、良好な電子および正孔輸送性能を有する発光材料を使用するのが好ましい。このイリジウム錯体については、同時係属出願中の出願番号第６０／２１５３６２号に記載がある。それらは、以下の式ＶＩを有する化合物として、一般的に説明できる。
ＩｒＬ^ａＬ^ｂＬ^ｃ _ｘＬ’_ｙＬ”_ｚ （ＶＩ）
（ここで、
ｘ＝０または１、ｙ＝０、１または２、そしてｚ＝０または１であるが、ただし、
ｘ＝０またはｙ＋ｚ＝０であり、そして
ｙ＝２のときはｚ＝０であり、
Ｌ’＝２座配位子または単座配位子であるが、フェニルピリジン、フェニルピリミジン、またはフェニルキノリンではなく、ただし、
Ｌ’が単座配位子の場合には、ｙ＋ｚ＝２であり、そして
Ｌ’が２座配位子の場合には、ｚ＝０であり；
Ｌ”＝単座配位子であるが、フェニルピリジン、およびフェニルピリミジン、またはフェニルキノリンではなく；そして
Ｌ^ａ、Ｌ^ｂおよびＬ^ｃは、互いに同様であっても異なっていてもよいが、Ｌ^ａ、Ｌ^ｂおよびＬ^ｃはそれぞれ図４に示した式ＶＩＩのものであり、
ここで、
Ｒ^４〜Ｒ^７およびＲ^８〜Ｒ^１１の隣接したペアは互いに結合して５員環または６員環を形成することもでき、
Ｒ^４〜Ｒ^１１の少なくとも１つは、Ｆ、Ｃ_ｓＦ_２ｓ＋１、ＯＣ_ｓＦ_２ｓ＋１およびＯＣＦ_２Ｙから選択され、
ｓは１〜６の整数であり、
ＹはＨ、Ｃｌ、またはＢｒであり、そして
ＡはＣまたはＮであるが、ただしＡがＮの場合にはＲ^４は存在しない。）
【００３０】
好適なイリジウム化合物の例を挙げれば、Ｌ^ａ、Ｌ^ｂおよびＬ^ｃが類似していて、（ｉ）Ｒ^６がＣＦ_３、Ｒ^１０がＦ、その他のＲがすべてＨであるか、（ｉｉ）Ｒ^９がＣＦ_３でその他のＲがすべてＨであるか、のいずれかである。上記のイリジウム錯体は一般的には、適切な置換２−フェニルピリジン、フェニルピリミジン、またはフェニルキノリンから調製される。この置換２−フェニルピリジン、フェニルピリミジン、およびフェニルキノリンは、（非特許文献８）に記載されているように、置換２−クロロピリジン、２−クロロピリミジンまたは２−クロロキノリンと、アリールボロン酸との間のスズキ・カップリング反応を使用することによって、良好ないし優秀な収率で調製される。次いで無溶媒で、過剰量の２−フェニルピリジン、フェニルピリミジン、またはフェニルキノリンを、三塩化イリジウム水和物および３当量のトリフルオロ酢酸銀と反応させることによって、イリジウム錯体を調製することができる。
【００３１】
光活性層を形成させるために、ランタニド錯体を追加の電荷輸送材料と同時にデポジットさせる場合には、通常ランタニド錯体を、発光層の全容積を基準にして、約８５容積％までの量で存在させる（電荷輸送材料が１５容積％）。そのような条件下では、その電荷輸送材料が、電子および／または正孔をランタニドへ輸送する役目を果たす。電荷輸送材料の濃度は、輸送経路が確保できるように、約１５容積％のパーコレーション閾値より上である必要がある。その材料の密度が１に近い場合には、パーコレーション閾値に達する限りでは１５重量％でよい。通常ランタニド錯体は、発光層の全重量を基準にして、約０．５〜７５重量％の量で存在させる。
【００３２】
場合によっては、ランタニド錯体は２種以上の異性体の形で存在していてもよいし、異なった錯体の混合物であってもよい。以上の素子の説明において、「ランタニド化合物」という用語には、化合物の混合物および／または異性体も含むものとすることを理解されたい。
【００３３】
通常素子には支持体（図示せず）も含まれ、それはアノードまたはカソードに隣接させることができる。最も多いのは、支持体をアノードに隣接させるものである。この支持体は可撓性であっても剛直であってもよく、また有機物でも無機物でもよい。一般的には、ガラスまたは可撓性のある有機フィルムが支持体として使用されている。アノード１１０は、陽電荷キャリアを特に効率よく注入したり捕集したりできる電極である。アノードは、金属、混合金属、合金、金属酸化物、または混合金属酸化物から作製するのが好ましい。好適な金属は、第１１族金属、第４、５および６族の金属、および第８〜１０族の遷移金属である。アノードが光透過性ならば、第１２、１３および１４族金属の混合金属酸化物、たとえばインジウム−スズ酸化物が一般に使用される。アノード１１０は、（非特許文献９）に記載されているポリアニリンのように、有機材料を含んでいてもよい。
【００３４】
このアノード層１１０は通常、物理蒸着法またはスピンキャスト法によって塗着させることができる。「物理蒸着」という用語は、真空で実施される各種のデポジット方法を指している。したがって、たとえば、物理蒸着としては、たとえばイオンビームスパッタリングのようなあらゆるタイプのスパッタリング、および電子ビームスパッタリングおよび抵抗加熱蒸着（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなあらゆるタイプの蒸着を挙げることができる。有用な物理蒸着の具体的なものとしては、高周波マグネトロンがある。
【００３５】
通常アノードに隣接して正孔輸送層１２０がある。層１２０のための正孔輸送材料の例は、たとえば（非特許文献１０）などにまとめられている。正孔を輸送する分子およびポリマーのいずれも使用することが可能である。一般に使用される正孔輸送分子としては、先に述べたＴＰＤおよびＭＰＭＰに加えて、以下のようなもの、つまり、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−エチルフェニル）−［１，１’−（３，３’−ジメチル）ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＥＴＰＤ）、テトラキス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−２，５−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）、ａ−フェニル−４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチレン（ＴＰＳ）、ｐ−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）、トリフェニルアミン（ＴＰＡ）、１−フェニル−３−［ｐ−（ジエチルアミノ）スチリル］−５−［ｐ−（ジエチルアミノ）フェニル］ピラゾリン（ＰＰＲまたはＤＥＡＳＰ）、１，２−トランス−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）シクロブタン（ＤＣＺＢ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＴＢ）、およびポルフィリニック化合物（たとえば銅フタロシアニン）が挙げられる。一般に使用される正孔輸送ポリマーは、ポリビニルカルバゾール、（フェニルメチル）ポリシラン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）およびポリアニリンである。ポリスチレンおよびポリカーボネートのようなポリマー中に、上で述べたような正孔輸送分子をドーピングすることにより、正孔輸送ポリマーを得ることも可能である。
【００３６】
任意の層１４０は、電子輸送を促進するとともに、層の境界における消光反応を防止するための緩衝層または消光防止層（ａｎｔｉ−ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｌａｙｅｒ）としても機能させることができる。この層は、電子の移動を促し、消光反応を抑制するのが好ましい。任意層１４０のための電子輸送材料の例を挙げれば、金属キレート化オキシノイド化合物（たとえばトリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３））、フェナントロリン系化合物（たとえば２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＤＰＡ）または４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＤＰＡ））、およびアゾール化合物（たとえば２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）および３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ））などがある。
【００３７】
カソード１５０は、電子または陰電荷キャリアを特に効率よく注入したり捕集することができる電極である。このカソードは、第１電気接触層（この場合はアノード）よりも低い仕事関数を有する金属または非金属であるのがよい。第２の電気接触層の材料は、第１族のアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｃｓ）、第２族（アルカリ土類）金属、第１２族金属、ランタニド、およびアクチニドから選択することができる。アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、サマリウムおよびマグネシウム、さらにはそれらの組み合わせのような材料を使用することができる。
【００３８】
有機電子素子中のその他の層を置くことも知られている。たとえば、導電性ポリマー層１２０と活性層１３０との間に、陽電荷輸送および／または層のバンドギャップマッチングを促進したり、保護層として機能したりする層（図示せず）があってもよい。同様にして、活性層１３０とカソード層１５０との間に、陰電荷輸送および／または層の間のバンドギャップマッチングを促進したり、保護層として機能したりする層（図示せず）があってもよい。当業者に公知の層なら、使用することが可能である。さらに、上述の層はどれも、２層以上でできていてもよい。別な方法として、無機アノード層１１０、導電性ポリマー層１２０、活性層１３０およびカソード層１５０のいくつかまたは全部を表面処理して、電荷キャリア輸送効率を上げるようにしてもよい。それぞれの成分層のための材料の選択は、高い素子効率を有する素子を得るという目的に合うように、選択するのが好ましい。
【００３９】
それぞれの官能層を２層以上で作ってもよいことは、理解されよう。
【００４０】
この素子は、適切な基板の上に、個々の層を順に蒸着させることによって調製することができる。基板としては、たとえばガラスやポリマーフィルムが使用できる。たとえば、加熱蒸発、化学蒸着など慣用の蒸着技術を使用することができる。別な方法として、有機層を、各種のコーティング技術を使用して、適切な溶媒中の溶液または分散液からコーティングすることもできる。一般的に、それぞれの層は以下の範囲の厚みである。つまり、アノード１１０は、５００〜５０００Å、好ましくは１０００〜２０００Å、正孔輸送層１２０は、５０〜２５００Å、好ましくは２００〜２０００Å、発光層１３０は、１０〜１０００Å、好ましくは１００〜８００Å、任意の電子輸送層１４０は、５０〜１０００Å、好ましくは１００〜８００Å、カソード１５０は、２００〜１０，０００Å、好ましくは３００〜５０００Å、の範囲の厚みである。素子中での電子正孔再結合ゾーンの位置、したがって素子の発光スペクトルは、それぞれの層の相対的な厚みの影響を受ける。たとえば、発光体たとえばＡｌｑ_３を電子輸送層として使用すると、電子正孔再結合ゾーンはＡｌｑ_３層の内部になる。その場合は、発光はＡｌｑ_３の発光となり、所望の鮮明なランタニド発光にはならない。したがって、電子輸送層の厚みを選択して、電子正孔再結合ゾーンが発光層の内部になるようにしなければならない。層の厚みの比をどのようにするかは、使用する材料の本質的な性質によって決まることになろう。
【００４１】
ランタニド化合物を用いて作製される本発明の素子の効率は、素子中の他の層を最適化することによってさらに改良できることは、理解されよう。たとえば、より効率の高いカソードたとえばＣａ、ＢａまたはＬｉＦを使用することもできる。操作電圧を低下させ、量子収率を向上させるような結果が得られる成形基板および新規な正孔輸送材料もまた、適用することが可能である。各層のエネルギーを所望のレベルに調節し、エレクトロルミネセンスを促進するような、追加の層をさらに加えることもできる。
【実施例】
【００４２】
以下の実施例を用いて、本発明のいくつかの特徴と利点を説明する。それらは本発明の説明を目的としているものであって、限定するものではない。すべての％は、特に断らない限り、重量基準である。錯体（ａｃａｃ）_３Ｔｂ（ｐｈｅｎ）、（ＴＴＦＡ）_３Ｅｕ（ｐｈｅｎ）および（ＴＴＦＡ）_３Ｅｕ（ＤＰｐｈｅｎ）のタイプの錯体は、たとえば（非特許文献１１）に記載されているような、当業者公知の方法によって合成した。
【００４３】
（実施例１）
式ＩＩＩ−ＡおよびＩＩＩ−Ｂを含む錯体１−ａから１−ｌまでのものは、相当するＬｎ（β−エノレート）_３と目的のモノイミンとをジクロロメタン中で反応させることによって調製した。生成物は濾過により単離した。
【００４４】
（実施例２）
Ｅｕ（ＴＭＨ）_３（３−ＦＭＰｂｉｐｙ）
３−ＦＭＰｂｉｐｙ（０．１４８ｇ、０．３３ｍｍｏｌ）のＭｅＯＨ／ＣＨ_２Ｃｌ_２（３ｍＬ、２種の溶媒の比１：２）溶液に、ＭｅＯＨ（２ｍＬ）に溶解させたＥｕ（ＴＭＨ）_３（０．２３４ｇ、０．３３ｍｍｏｌ）を添加した。得られた溶液を室温で４８時間攪拌した。溶媒を留去した後の白色固形物をヘキサンで洗浄すると、１４％の収率（０．０５０ｇ）で生成物が得られた。^１９Ｆ｛^１Ｈ｝ＮＭＲ（ＣＤ_２Ｃｌ_２、３７６ＭＨｚ）δは−６３．３６である。
【００４５】
（実施例３）
Ｅｕ（ＴＭＨ）_３（Ｆｐｂｉｐｙ）
Ｆｐｂｉｐｙ（０．１８７ｇ、０．２７ｍｍｏｌ）のＭｅＯＨ／ＣＨ_２Ｃｌ_２（３ｍＬ、２種の溶媒の比１：２）溶液に、ＭｅＯＨ（２ｍＬ）に溶解させたＥｕ（ＴＭＨ）_３（０．１８７ｇ、０．２７ｍｍｏｌ）を添加した。得られた溶液を室温で４８時間攪拌した。溶媒を留去した後の白色固形物をヘキサンで洗浄すると、７０％の収率（０．１３８ｇ）で生成物が得られた。
【００４６】
同様の方法で、第２表の他の錯体を調製した。
【００４７】
（実施例４）
この実施例では、本発明のランタニド錯体を使用したＯＬＥＤの作製について説明する。
【００４８】
正孔輸送層（ＨＴ層）、エレクトロルミネセント層（ＥＬ層）および電子輸送層（ＥＴ層）を含む薄膜ＯＬＥＤ素子を、熱蒸発法によって作製した。油拡散ポンプ付きのエドワード・オート（Ｅｄｗａｒｄ Ａｕｔｏ）３０６エバポレータを使用した。すべての薄膜蒸着のための基本真空度は１０^−６トルの範囲であった。この蒸着室は、真空を破らずに５層の異なった膜を蒸着させることができるものであった。
【００４９】
スズドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ）でコーティングしたガラス基板を使用したが、ＩＴＯ層は約１０００〜２０００Åであった。その基板をまず１ＮのＨＣｌ溶液を用いて不要なＩＴＯ領域をエッチング除去してパターン化して、第１電極のパターンを形成した。マスキングにはポリイミドテープを使用した。このパターン化したＩＴＯ基板を次いで、洗浄剤水溶液中で超音波洗浄した。さらに基板を蒸留水、次いでイソプロパノールですすぎ、その後トルエン蒸気中で約３時間脱脂した。
【００５０】
次いで洗浄したパターン化ＩＴＯ基板を真空室に入れ、真空ポンプで室内を１０^−６トルまで下げた。そこでこの基板を、酸素プラズマを約５〜１０分間使用してさらに清浄化した。清浄化の後、その基板の上に熱蒸発法を用いてＨＴ層、ＥＬ層およびＥＴ層の薄膜多層を順次蒸着させた。最後に、Ａｌのパターン化金属電極をマスクを介して蒸着させ、その厚みを７００〜７６０Åにした。蒸着中に膜厚を、水晶モニター（ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｏｎｉｔｏｒ）（サイコン（Ｓｙｃｏｎ）ＳＴＣ−２００）を用いて測定した。記載した膜厚は公称のもので、蒸着させた材料の密度を１と仮定して計算したものである。次いで完成したＯＬＥＤ素子を真空室から取り出し、封止することはせずに直ちに測定にかけた。素子の各層の概要と厚みを以下の第３表に示す。
【００５１】
このＯＬＥＤ試料は、（１）電流−電圧（Ｉ−Ｖ）曲線、（２）エレクトロルミネセンス放射輝度と電圧の関係、および（３）エレクトロルミネセンススペクトルと電圧の関係を測定することにより特性解析を行った。使用した装置２００を図６に示す。ＯＬＥＤ試料のＩ−Ｖ曲線２２０は、キースリー・ソース・メジャーメント・ユニット（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）２３７型、２８０型を使用して測定した。エレクトロルミネセンス放射輝度（単位、ｃｄ／ｍ^２）と電圧の関係は、ミノルタ（Ｍｉｎｏｌｔａ）ＬＳ−１１０型ルミネセンスメーター２１０を用いて測定し、一方電圧はキースリーＳＭＵを使用してスキャンさせた。エレクトロルミネセンススペクトルは、１対のレンズ２３０を使用して集光し、電子シャッター２４０を通過させ、分光器２５０により分光させ、そしてダイオードアレー検出器２６０で測定することにより得た。これら３種の測定はすべて同時に実施し、コンピュータ２７０により制御した。ある電圧における素子の効率は、ＬＥＤのエレクトロルミネセンス放射輝度を、素子を動作させるのに必要な電流密度で除することによって求めた。その測定単位はＣｄ／Ａである。結果を以下の第３表に示す。
【００５２】
【表６】

【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明において有用なモノイミン配位子のための式Ｉを示す。
【図２】本発明において有用なジイミン配位子のための式ＩＩを示す。
【図３】本発明において有用なβ−エノレート配位子のための式Ｖを示す。
【図４】フェニルピリジン配位子のための式ＶＩＩを示す。
【図５】発光素子（ＬＥＤ）の概略図である。
【図６】ＬＥＤの試験装置の概略図である。

Claims (14)

1. 以下の式ＩＩＩ−Ａ、ＩＩＩ−ＢおよびＩＶ：
   Ｌｎ（β−エノレート）_３（モノイミン） （ＩＩＩ−Ａ）
   Ｌｎ（β−エノレート）_３（モノイミン）_２ （ＩＩＩ−Ｂ）
   Ｌｎ（β−エノレート）_３（ジイミン） （ＩＶ）
   （ここで、
   式（ＩＩＩ−Ａ）および（ＩＩＩ−Ｂ）において、
   モノイミンは図１における式Ｉを有し、
   式（ＩＶ）において、
   ジイミンは図２における式ＩＩを有し、
   式ＩおよびＩＩのそれぞれにおいて、
   Ｒ^１はそれぞれにおいて同一であっても異なっていてもよく、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、−ＱＲ^２、−ＱＮ（Ｒ^２）_２、Ｘから選択されるか、または隣接するＲ^１基が結合して５員環または６員環を形成していてもよく、
   Ｒ^２はアルキルまたはアリールであり、
   Ｑは単結合、アルキレン、アリーレン、または−Ｃ（Ｏ）−であり、
   ＸはＣｌ、Ｆ、Ｂｒまたは−ＣＮであり、
   アルファは１〜４の整数であり、
   γは１〜３の整数であり、そして
   δは０または１〜３の整数であるが、
   ただし、式ＩＩにおいては、少なくとも１つのＲ^１基がフッ素を有している）
   の１つを有することを特徴とするランタニド化合物。
2. ＬｎがＥｕ、ＴｂおよびＴｍから選択されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
3. 前記モノイミンが、３−シアノピリジン、２−ジメチルアミノピリジン、イソキノリン、４−ｔ−ブチル−ピリジン、４−フェニルピリジン、および２−（２−チエニル）ピリジンから選択されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
4. 前記ジイミン配位子が、５，５’−ビス（トリフルオロメチル）−２、２’−ビピリジン、６，６’−ビス（ペルフルオロヘキシル）−２，２’−ビピリジン、４，４’−ビス（２−トリフルオロメチルフェニル）−２，２’−ビピリジン、４，４’−ビス（４−フルオロフェニル）−２，２’−ビピリジンから選択されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
5. 前記ｂ−エノレートが、２，４−ペンタンジオネート、１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオネート、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート、４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ブタンジオネート、７，７−ジメチル−１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロ−４，６−オクタンジオネート、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオネート、１−フェニル−３−メチル−４−ｉ−ブチリル−ピラゾリノネート、および１，１，１，３，５，５，５−ヘプタフルオロ−２，４−ペンタンジオネートから選択されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
6. 光活性層を含む電子素子であって、該光活性層が請求項１のランタニド化合物を含むことを特徴とする電子素子。
7. 前記ランタニド化合物が、光活性層の全容積を基準にして、約８５容積％までの量で存在することを特徴とする請求項６に記載の素子。
8. 前記発光層が（ｂ）電荷輸送材料をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の素子。
9. 前記電荷輸送材料（ｂ）が、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミンおよびビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタンから選択される正孔輸送材料であることを特徴とする請求項８に記載の素子。
10. 前記電荷輸送材料（ｂ）が、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル、アルミニウムのキレート化オキシノイド化合物、および２−フェニルピリジン類を有するシクロメタレート化イリジウム錯体、から選択される電子および正孔輸送材料であることを特徴とする請求項８に記載の素子。
11. Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−エチルフェニル）−［１，１’−（３，３’−ジメチル）ビフェニル］−４，４’−ジアミン、テトラキス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−２，５−フェニレンジアミン、α−フェニル−４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチレン、ｐ−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン、トリフェニルアミン、ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル］（４−メチルフェニル）メタン、１−フェニル−３−［ｐ−（ジエチルアミノ）スチリル］−５−［ｐ−（ジエチルアミノ）フェニル］ピラゾリン、１，２−トランス−ビス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）シクロブタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン、ポルフィリニック化合物、およびそれらの組み合わせから選択される正孔輸送層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の素子。
12. トリス（８−ヒドロキシキノラト）アルミニウム、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール、およびそれらの組み合わせから選択される電子輸送層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の素子。
13. 第１表の１−ａから１−ｌまでの化合物から選択される構造を有することを特徴とするランタニド化合物。
14. 第２表の２−ａから２−ａａまでの化合物から選択される構造を有することを特徴とするランタニド化合物。

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