专利名称：有机金属配合物和含有该配合物的发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机金属配合物，其能够从三重激发态产生光发射以发出磷光，以及含有该有机金属配合物的发光元件。
背景技术：
有机化合物(有机分子)在吸收光时将跃迁至上电子态(激发态)。通过激发态方式，可以发生各种反应(光化学反应)或可以产生光发射(发光)。所述有机化合物有多种应用。
作为光化学反应的一个例子，可以列的是单重态氧的生成和反应。由于氧分子的基态为三重态，单重态氧(单态氧)不能通过直接光激发产生。但是，在其它三重激发态分子的存在下可以生成单态氧。在这种情况下，能形成前述三重激发态分子的化合物称作光敏剂，并用作例如光漂白剂或抗菌活性化合物。
如上所述，为了生成单态氧，需要能够通过光激发形成三重激发态分子的光敏剂。但是，由于一般有机化合物的基态是单重态，向三重激发态的光激发是一种禁戒跃迁，就是说，生成三重激发态分子的几率极小(通常生成单重激发态分子)。因此，作为光敏剂需要这类化合物，这些化合物易引起从单重激发态至三重激发态的系间窜越(或者是容许发生向三重激发态的光激发的禁戒跃迁的化合物)。换言之，将这样的化合物用作光敏剂是有益的。而且这样的化合物可以发射磷光。
近年来，磷光发射材料作为用于发光元件中的发光物质而引人注目，发光元件如电致发光(EL)元件。
磷光是不同的多重性的电子态之间的跃迁产生的光发射，即从三重激发态回到单重的基态产生的光发射。而且，荧光是从单重激发态回到单重基态产生的光发射。
能发射磷光的化合物，即能从三重激发态产生光发射的化合物(以下称作磷光化合物)具有理论上为75-100％的高内量子效率。其值约为发荧光化合物的三倍至四倍。因此，可以由磷光化合物制造高效率的发光元件。
然而，常规上用作发光物质的许多材料发射荧光。磷光化合物数量极少。因此，许多化学工作者研发了磷光化合物。(例如，参见TetsuoTsutsui等人的“Japanese Journal of Applied Physics”，Vol.38，L1502-L1504(1999)，和M.A.Baldo等人的“ Nature(London)”，Vol.403，750-753(2000)。)以上两篇参考文献均描述了含有铱作为中心金属的有机金属化合物。所述有机金属化合物是一类称作原金属化合物(orthometallic)的有机金属配合物。
以上两篇参考文献公开的铱配合物的配体结构比较简单。铱配合物能发出高色纯度的绿光。为了控制发射光的色彩，需要改变配体结构。例如，M.Thompson等人在“10thInternational Workshop onInorganic and Organic Electroluminescence(EL’00)”，35-38中公开，他们通过合成各种配体和含有前述各种配体的依配合物获得了一些发射光色彩。
但是，几乎所有前述的铱配合物配体都限于那些与中心金属形成五元环的配体。如今的情况是要从前述有限的配体开发出适当的发光色彩。这就是说，实际问题在于适用的配体种类数量极少。
此外，许多前述配体难于合成，而合成的方法步骤数量很多。结果提高了材料成本。从成本观点看，有机金属配合物的产率是一个重要因素。
而且，由于有机金属配合物容易分解且耐热性差，在将有机金属配合物用于如发光元件的电子器件时，呈现出诸多问题。
因此，需要研发有机金属配合物，其可以容易地合成配体，能以高产率合成并具有优异的耐热性能。
发明内容
据前所述，本发明的一个目标是提供有机金属配合物，其能够简单地合成配体，能以高产率合成并具有优异的耐热性能；并能从三重激发态产生光发射；和提供含有所述有机金属配合物的发光元件。
本发明提供了由通式1代表的有机金属配合物
其中，R1-R5每个相同或不同，各自为氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。R1和R2，R2和R3以及R4和R5的每一对相互键合形成芳环。Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基。M是元素周期表中9族或元素周期表中10族的原子。当M是元素周期表中9族原子时，n＝2。当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。L是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
本发明提供了由通式2代表的有机金属配合物。
其中，R10为氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基。M是元素周期表中9族或元素周期表中10族的原子。当M是元素周期表中9族原子时，n＝2。当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。L是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
在通式(1)代表的有机金属配合物中，R4和R5形成芳环以形成由通式2代表的咔唑配体。结果，可以便利合成配体的方法，该方法是合成本发明的有机金属配合物的方法之一。而且，也可以便利形成配合物的方法，结果提高了产率。
在前述通式1或2代表的有机金属配合物中，Y优选是含有五元环或六元环的杂环基，其具有的构象不容易阻碍与金属的配位。更优选由以下通式3或4代表的有机金属配合物。作为含有五元环或六元环的杂环基，可以列举的是2-吡啶基、2-噁唑基、2-噻唑基等。因此，可以便利形成配合物的方法，其为合成本发明的有机金属配合物的方法之一。结果是提高了产率。
其中，R1-R9每个相同或不同，各自为氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。R1和R2，R2和R3，R4和R5，R6和R7，R7和R8以及R8和R9的每一对相互键合形成芳环。M是元素周期表中9族或元素周期表中10族的原子。当M是元素周期表中9族原子时，n＝2。当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。L是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
其中，R6-R10每个相同或不同，各自为氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。R6和R7，R7和R8以及R8和R9的每一对相互键合形成芳环。M是元素周期表中9族或元素周期表中10族的原子。当M是元素周期表中9族原子时，n＝2。当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。L是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
在由前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物中，作为低级烷基，可以列举的是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、己基等，其中它们优选地具有1-6个碳原子。也可以采用卤代烷基如三氟甲基或环烷基如环己基。作为烷氧基，可以列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、己氧基等。作为酰基，可以列举乙酰基。作为二烷基氨基，可以列举二甲氨基、二乙氨基等，其中，它们优选地具有1-4个碳原子。作为二芳基氨基，可以列举二苯基氨基、二(α-萘基)氨基等。或者，可以采用取代的芳基氨基，如二(间-甲苯基)氨基。作为乙烯基，可以采用带有取代基的乙烯基如二苯基乙烯基。作为芳基，包括未取代的芳基如苯基或萘基，可以采用取代的芳基如邻-甲苯基、间-甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、氟苯基。此外，作为杂环基，列举的是吡啶基、呋喃基、噻吩基等。它们可以另外带有取代基如甲基。
在由前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物中，中心金属M是铱原子或铂原子。通过采用重原子如铱原子或铂原子作为中心金属，可以更有效率地获得磷光。
在由前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物中，L优选是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、带有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。更优选该L是以下结构式5-11代表的单阴离子二齿螯合配体中的任意一种。这些单阴离子二齿螯合配体配位能力强且价格低。
上述的有机金属配合物与中心金属形成六元环。而且，本发明的有机金属配合物能从三重激发态发光。即所述有机金属配合物能发出磷光。
本发明的另一方面是含有前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物的发光元件。可以通过将本发明的有机金属配合物用作发光物质来制造具有高发光效率的发光元件。
具体而言，本发明的发光元件在一对电极之间含有由前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物形成的层。本发明的有机金属配合物可以以此方式用作发光层。
进而，本发明的发光元件具有由前述通式1，2，3或4代表的有机金属配合物形成的层。本发明的有机金属配合物可以以此方式用作发光层的客体材料。
参照附图阅读以下的详细描述后，本发明的这些和其它目标、特征和优点将变得更为显而易见。
附图简述
图1是本发明发光元件的一种型式的示意图；图2是本发明发光元件的一种型式的示意图；图3是显示本发明的有机金属配合物的吸收和发射光谱的图；图4A和4B是应用了本发明的发光器件的示意图；和图5A-5F是应用了本发明的电子设备的示意图。
具体实施例方式以下作为本发明的一种型式阐释了本发明的有机金属配合物的合成方法。
通过合成方案a-1合成了通式12代表的配体。
在通式12和合成方案a-1中，R1-R5每个相同或不同，各自为氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。R1和R2、R2和R3、和R4和R5的每一对可以相互键合形成芳环。
作为低级烷基，可以列举的是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、己基等，其中它们优选地具有1-6个碳原子。也可以采用卤代烷基如三氟甲基或环烷基如环己基。作为烷氧基，可以列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、己氧基等，其中它们优选地具有1-6个碳原子。作为酰基，可以列举乙酰基。作为二烷基氨基，可以列举二甲氨基、二乙氨基等，其中，它们优选地具有1-4个碳原子。作为二芳基氨基，可以列举二苯基氨基、二(α-萘基)氨基等。或者，可以采用取代的芳基氨基，如二(间-甲苯基)氨基。作为乙烯基，可以采用带有取代基的乙烯基如二苯基乙烯基。作为芳基，包括未取代的芳基如苯基或萘基，可以采用取代的芳基如邻-甲苯基、间-甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、氟苯基。此外，作为杂环基，列举的是吡啶基、呋喃基、噻吩基等。它们可以另外带有取代基如甲基。
在通式12和合成方案a-1中，作为杂环基Y，优选采用五元环或六元环，这是考虑到构象能在不阻碍与中心金属M配位的情况下配位。结果是合成变得以高产率容易地进行。具体而言，可以采用2-吡啶基、4-嘧啶基、2-噁唑基、2-噻唑基等。其中，最优选采用2-吡啶基，尽管不是排它的。例如，可以采用多环基团如2-苯并噁唑基。
采用通式12代表的配体，通过合成方案a-1和a-3表示的环金属化反应(cyclometallization)合成通式13代表的本发明的有机金属配合物。
在通式13和合成方案a-2和a-3中，Y是在通式12中说明的基团且L是具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、带有羧基的单阴离子二齿螯合配体或带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。具体而言，可以采用乙酰丙酮、二甲基丙二酸酯、吡啶甲酸、脯氨酸、亚水杨基胺、水杨醛、8-羟基喹啉等。
如合成方案a-2所示，在氮气氛下混合并回流作为中心金属材料的氯化铱水合物和通式12代表的配体，合成了一种氯桥连的二聚体配合物。然后，如合成方案a-3所示，将得到的双核配合物与二齿螯合配体在氮气氛下混合并回流，通过二齿螯合配体L打开所述的氯桥连。结果获得了通式13代表的本发明的有机金属配合物。
在通式12代表的配体中，除了氢原子的物质，例如低级烷基如甲基，或取代基如乙烯基可用作R5，因此，中心金属(在本实施方案中是铱原子(Ir))变得易于与吲哚的7-位键合。这就是说，该反应位置变得易于固定到一个位置上，并且提高了产率。
而且，在通式12代表的配体中，R4和R5形成芳环，结果生成了通式14代表的咔唑配体。在这种情况下，中心金属(在本实施方案中是铱原子)变得易于和咔唑的1或8-位键合。由于咔唑的1或8-位相互等效，可以通过咔唑与中心金属在任何反应位置上的键合合成具有相同结构的有机金属配合物。因此，这导致了产率的提高。
在该通式中，R10是氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以带有取代基的乙烯基、可以带有取代基的芳基或可以带有取代基的杂环基。Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基。
因此，可以通过上述合成方法获得本发明的有机金属配合物。然而，本发明的有机金属配合物的合成方法不限于此。
作为通式12和14代表的配体的具体实例，可以列举的是1-(2-吡啶基)吲哚、1-(2-吡啶基)-2-甲基吲哚、1-(2-吡啶基)-5-甲氧基吲哚、1-(2-吡啶基)-5-二甲氨基吲哚、1-(2-吡啶基)-5-二苯基氨基吲哚、1-(2-吡啶基)-5-二苯基乙烯基吲哚、1-(2-噁唑基)吲哚、1-(2-噻唑基)吲哚、9-(2-吡啶基)-咔唑、9-(2-吡啶基)-3，6-二甲基咔唑、9-(2-吡啶基)-3，6-二甲氧基咔唑、9-(2-吡啶基)-3，6-双(二苯基氨基)咔唑、9-(2-吡啶基)-3，6-双(二苯基乙烯基)咔唑、9-(2-噁唑基)咔唑，9-(2-噻唑基)咔唑等，但不只限于它们。
以下结构式15-22是通过以上合成方法获得的本发明有机金属配合物的具体实例。然而，本发明的有机金属配合物不限于此。在以下的具体实例中，还描述了采用铂(Pt)原子代替铱(Ir)原子的实例。
每一种上述的本发明的有机金属配合物具有能与中心金属形成六元环的结构，并可以发出产生于三重激发态的光。这就是说，所述有机金属配合物发出磷光。本发明的有机金属配合物可以以高产率合成，这样以低成本得到制造。而且，本发明的有机金属配合物可以作为磷光材料用于发光元件。此外，所述有机金属配合物可以按M.A.Baldo等人在“Nature(London)，Vol，403，750-753(2000)中所描述用作敏化剂。而且，本发明的有机金属配合物易引起系间窜越，这样，本发明的有机金属配合物可以作为光敏剂用作光漂白剂或抗菌化合物。
在本实施方案中，作为本发明的一个方面，将参考图1阐释含有本发明有机金属配合物的发光元件。
如图1所示，在基底100上形成第一电极101，在第一电极101上形成含有发光物质的层，然后，在其上形成第二电极103。
可以采用任何材料作为基底100，其用于常规发光元件，可以采用例如玻璃、石英、透明塑料等。
在本实施方案中，第一电极101用作阳极，第二电极103用作阴极。
因此，第一电极101由阳极材料形成。作为阳极材料，具有高功函(至少为4.0eV)的金属、合金、具有导电性能的化合物和这些材料的混合物可以优选用作阳极材料。可以采用的阳极材料的具体实例是金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、金属材料的氮化物(例如TiN)等，还有ITO(氧化铟锡)、由氧化铟混合2-20％的氧化锌(ZnO)组成的IZO(氧化铟锌)。
作为形成第二电极103的阴极材料，优选将低功函(至多为3.8eV)金属、合金、具有导电性能的化合物，这些材料的混合物等用作阴极材料。作为阴极材料的具体实例，可以采用在第一或第二周期列中的元素，即碱金属如Li、Cs等；碱土金属如Mg、Ca、Sr等；或这些元素的合金(Mg∶Ag，Al∶Li)。通过在第二电极103和发光层之间堆叠促进电子注入的层，可以采用各种导电材料如Al、Ag、ITO等而不考虑第二电极103的功函。
作为电子注入促进层，可以采用碱金属或碱土金属化合物如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等。还有，可以采用具有电子传输性能、含有碱金属或碱土金属的材料例如含有镁(Mg)的Alq。
通过汽相淀积或溅镀法来沉积上述阳极和阴极材料以分别形成作为第一电极101和第二电极103的薄膜。
在本发明的发光元件中，在含发光物质层内载流子的重新组合产生的光是从第一电极101或第二电极103之一或这两个电极二者发射出的。当光从第一电极101发出时，第一电极101由具有光透射性能的材料形成。当光从第二电极103发出时，第二电极103由具有光透射性能的材料形成。
通过堆叠多个层形成发光层102。在本实施方案中，通过堆叠空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、空穴阻挡层114和电子传输层115形成发光层102。
在该情况下，作为形成空穴注入层111的空穴注入材料，可以有效率地使用酞菁基化合物。例如，可以采用酞菁(以下称作H2-Pc)、酞菁铜(以下称Cu-Pc)等。
作为形成空穴传输层112的空穴传输材料，优选采用芳族胺(即具有苯环-氮键的)基化合物。例如，包括4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-联苯(以下称TPD)，其衍生物如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯(以下称a-NPD)被广泛采用。还采用星芒式芳族胺化合物，包括4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯基胺(以下称TDATA)和4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯基胺(以下称MTDATA)。
发光层113含有通式1，2，3或4代表的有机金属配合物。在本实施方案中，通式1，2，3或4代表的有机金属化合物用作客体材料。在该情况下，可以通过共蒸镀通式1，2，3或4代表的有机金属配合物和主体材料来形成发光层。已知可用作主体材料的材料例如是4，4’-N，-N’-二咔唑基-联苯(缩写为CBP)，2，2’，2”-(1，3，5-苯-三基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑](缩写为TPBI)等可以使用。
如上所述，包含有机金属配合物的层可以用作发光层113，但由有机金属配合物组成的层也可以用作发光层113。
作为形成空穴阻挡层114的空穴阻挡材料，可以采用双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合铝(缩写为BAlq)；1，3-双[(5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写作OXD-7)；三唑衍生物如3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为TAZ)；3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为P-EtTAZ)；红菲绕啉(缩写为BPhen)；浴铜灵(缩写为BCP)。
用来形成电子传输层115的电子传输材料，优选采用的是含有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写为Alq3)，三(5-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写为Almq3)，双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(缩写为BeBq2)或上述的BAlq。或者可以采用带有噁唑基或噻唑基配体的金属配合物如双[2-(2-羟基苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写为Zn(BOX)2)，或者双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写作Zn(BTZ)2)。还有，除金属配合物以外还可以采用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写PBD)；1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写为OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为TAZ)和3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写为p-EtTAZ)；红菲绕啉(缩写为BPhen)，浴铜灵(缩写为BCP)等。
因此，可以制造由空穴注入层111、空穴传输层112、空穴阻挡层114、和电子传输层115，其中每一层均由低分子量材料形成；以及含有本发明有机金属配合物的发光层112构成的发光元件。此外，除了低分子量材料以外，可以采用intermolecular weight材料如dendrimer或低聚物或高分子量材料来作为空穴注入层111、空穴传输层112、空穴阻挡层114、电子传输层115和发光层113的主体材料。就成膜方法而言，除了汽相淀积法以外可以采用另外的方法如喷墨法。
在本实施方案中，发光元件是在由玻璃、石英、透明塑料等形成的衬底100上形成的，但不只限于此。例如，发光元件可以形成在薄膜晶体管(TFT)阵列衬底上如图2所示。在图2中，参照数字10表示衬底；11和12由虚线圈住，表示TFT；14是第一电极；15是含有发光物质的层；16是第二电极；和17是接线。第一电极、含有发光物质的层15和第二电极16堆叠的区域用作发光元件13。因此，可以制造出通过TFT控制发光元件驱动的有源矩阵发光器件。此外，TFT的结构没有特殊限制，可以采用顶门型或底门型。
含有发光物质的层102的构型不限于上述。含有发光物质的层102可以形成为层合构型，这与上述那些不同。例如，除发光层，电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、空穴传输层、空穴注入层等可以自由堆叠形成层合构型空穴注入层/发光层/电子传输层，空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层，空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层，空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层，空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层/电子注入层，等。
本发明的有机金属配合物能够从三重激发态产生出光发射以发出磷光。因此，通过利用本发明的有机金属配合物，可以得到以高发光效率发光的发光元件。因此，可以降低安装有本发明发光元件的发光器件的功耗。
实施例以下描述本发明有机金属配合物的合成实施例，但不限于以下描述的那些。
(合成实施例1)在合成实施例1中，将说明本发明结构式7代表的有机金属配合物(缩写为Ir(pcz)2(pic))的合成方法。
在40毫升的邻二氯苯溶剂中，在氮气氛下将3.94克咔唑、7.26克2-碘吡啶、13.10克碳酸钾、3克铜粉和0.62克18-冠-6-醚混合并回流10小时。然后，除去铜和无机盐，通过柱色谱法提纯混合物。结果获得配体Hpcz(9-(2-吡啶基)咔唑)(乳白色粉末，产率93％)。以下是合成方案(b-1)。
而且，得到的产物的IR光谱显示的结果表明由咔唑产生的N-H拉伸振动(3845cm-1)消失了，反应得到了进行。
2)的合成]在30毫升2-乙氧基乙醇和10毫升水的混合物中，在氮气氛下将1.55克在以上合成(步骤1)中获得的Hpcz与0.76克氯化铱(IrCL3.HCL.H2O)混合并回流14小时。结果，得到了双核配合物[Ir(pcz)2CL]2(黄色粉末，产率为91％)。以下是合成方案(b-2)。
[步骤3有机金属配合物[Ir(pcz)2(pic)]的合成]进而，在30毫升2-乙氧基乙醇中，在氮气氛下将0.66克在以上合成(步骤2)中获得的[Ir(pcz)2CL]2、0.17克吡啶甲酸(Hpic)、0.48克碳酸钠混合并回流26小时。在乙醇溶剂中重结晶得到的黄色粉末，得到了本发明的磷光化合物[Ir(pcz)2(pic)](黄色粉末，产率为87％)。以下是合成方案(b-3)。用ESI-MS对得到的黄色粉末进行质量分析显示出如下结果m/z＝802。黄色粉末的1H-NMR(核磁共振)光谱显示出如下结果。结果获得了本发明的2-吡啶基咔唑配合物。1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)d ppm8.18(m，5H)，7.91(m，6H，7.78(d，1H)，7.65(m，2H)，7.50(m，6H)，6.92(t，1H)，6.18(m，2H)，6.70(t，1H)，6.40(d，1H)，5.75(d，1H).
本发明得到的有机金属配合物的分解温度Td，用TG-DTA(热重量分析法/差热分析法(Seiko Instruments Inc.，TG/DTA 320))测定，结果如下Td＝381℃。因此，在耐热性、产率和成本方面，所述有机金属配合物是优异的。
图3显示了Ir(pcz)2(pic)在二氯甲烷中的吸收光谱和发射光谱(PL)。图3还显示了一种配体的吸收光谱。配体Hpcz的吸收峰在292nm、321nm和334nm处。另一方面，本发明的有机金属配合物Ir(pcz)2(pic)在四个点具有吸收峰286nm、349nm、370nm和421nm。而且，黄光发射的发射光谱在566nm处显示出峰。图3所示的配合物的吸收光谱与可见光区有宽的吸收谱带重叠。可以认为形成了三重MLCT(金属向配体电荷转移)态，而且Ir(pcz)2(pic)是易于引起系间窜越的材料。
合成了常规的铱配合物(缩写为Ir(tpy)2(acac))。然后，用TG-DTA测定了其分解温度Td，结果如下Td＝298℃。
由于在合成实施例1中说明的本发明的有机金属配合物Ir(pcz)2(pic)的Td为381℃，常规铱配合物Ir(tpy)2(acac)的Td比该有机金属配合物低80℃。因此，本发明的有机金属配合物耐热性能卓越。
以下，参考图4A和4B，说明含有由本发明发光元件组成的象素部分的发光器件。图4A是发光器件顶部表面视图。图4B是图4A沿线A-A’的横截面图。虚线显示的参照数字401表示的是驱动电路部分(源驱动电路)；402是象素部分；403是激励电路部分(门极侧驱动电路)。而且，参照数字404表示密封衬底；405是密封剂；407是密封剂405包围的空间。
而且，参照数字408是从作为外输入端子的FPC(柔性印刷电路)接收视频信号或时钟信号的接线，其将接收的信号传输至源信号线路驱动电路401和门极信号线路驱动电路403。尽管这里只显示出FPC，但该FPC可以装配有印刷接线板(PWB)。根据本实施方案的发光器件包括装有FPC或PWB的发光器件。
参考图4B，描述了剖面结构。在衬底410上形成了驱动电路部分和象素部分。这里，示范了作为驱动电路部分的源驱动电路401和象素部分402。
在源驱动电路401中，由n-沟道TFT423和p-沟道TFT424形成了CMOS电路。用于形成驱动电路的TFT可以由已知的CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。在本实施方案中，演示了一种驱动集成类型，其中驱动电路形成在衬底上。但是，所述驱动电路也可以形成在外侧而不是形成在衬底上。
象素部分402由多个象素形成，包括开关TFT411、电流控制TFT412和第一电极(阳极)413，其与电流控制TFT412的漏电接通。而且，形成了绝缘体414覆盖在第一电极413的边缘部分。这里，绝缘体414是用正性类型的光敏丙烯酸类树脂薄膜形成的。
为了改善覆盖效果，绝缘体414的上部边缘部分或下部边缘部分形成为具有曲率半径的曲线表面。例如，当使用正性光敏丙烯酸类树脂膜形成绝缘体414时，优选只将绝缘体414的上部边缘部分形成为具有曲率半径(0.2-3微米)的曲线表面。作为绝缘体414的材料，通过光而变得不溶于蚀刻剂的负性类型光敏树脂或通过光而变得可溶于蚀刻剂的正性类型光敏树脂是可以采用的。
在第一电极413上分别形成含有发光物质的层416和第二电极417。作为充当阳极的第一电极413的材料，优选采用高功函材料。例如，第一电极可以由单层形成，如ITO(氧化铟锡)膜、IZO(氧化铟锌)膜、氮化钛膜、铬质膜、钨膜、Zn膜或Pt膜；由包含上述单层之一和主要含有氮化钛和铝的膜的层合层形成；由包含氮化钛膜、含有铝作为主要成份的膜和另一个氮化钛膜的三层层合层结构形成；等等。在采用层合层时，可以将第一电极形成为低电阻如接线，产生良好的欧姆接触并用作阳极。
含有发光物质的层416通过采用蒸发掩模的气相淀积法或喷墨法形成。含有发光物质的层416部分地含有本发明的有机金属配合物。同时，作为形成含有发光物质的层416的材料，可以采用低分子量材料或高分子量材料。含有发光物质的层416通常由单层或层合层形成，其中每个层都由有机化合物形成；然而，本实施方案的含有发光物质的层416可以形成为部分地含有无机化合物。
作为形成在含有发光物质的层416上的第二电极(阴极)417的材料，可以采用低功函材料(Al、Ag、Li、Ca或这些元素的合金如MgAg、MgIn、Al-Li、CaF2或CaN)。在含有发光物质的层416产生的光经由第二电极(阴极)417通过的情况下，第二电极(阴极)417优选由包含薄金属薄膜和透明导电薄膜(合金如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)的层合层来形成。
用密封剂405将密封衬底404粘合在衬底410上，将发光元件418封装在衬底410、密封衬底404和密封剂405围绕着的空间407内。本发明不仅包括空间407填充了惰性气体(如氮气或氩气)的情况，还包括了该空间407填充了密封剂405的情况。
密封剂405优选由环氧基树脂形成。此外，密封剂材料能够尽可能地抑制湿气和氧的渗透，这是理想的。作为密封衬底404的材料，除玻璃衬底或石英衬底外，还可以采用塑料衬底如FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、Myler、聚酯或丙烯酸类材料。
因此，完成了包含本发明发光元件的发光器件。
以下，说明了属于本发明应用的电子设备。通过应用本发明，以下述及的电子设备的显示功能可以在低电压下运行，即降低了功耗。通过以高产率合成本发明的有机金属配合物，可以降低电子设备的原料成本。结果是可以提供低价的电子设备。
图5A显示了由框架5501、支承座5502和显示部分5503组成的显示装置。本发明可以应用于带有显示部分5503的显示装置。
图5B显示了由主体5511、显示部分5512、声音输入部分5513、操作开关5514、电池5515、图像接收区5516等组成的摄像机。
图5C显示了根据本发明制造的膝上型电脑，由主体5521、框架5522、显示部分5523、键盘5524等组成。
图5D显示了根据发明制造的个人数字助理(PDA)，由主体5531、显示部分5533、外部界面5535、操作开关5534等组成。该PDA还带有作为机器附件的书写笔5532。
图5E显示了由主体5551、显示部分(A)5552、目镜部分5553、操作开关5554、显示部分(B)5555、电池5556等组成的数字相机。
图5F显示了根据本发明制造的移动电话，由主体5561、显示部分5564、声音输出部分5562、声音输入部分5563、操作开关5565和天线5566等组成。
根据本发明，可以获得以高产率和低成本形成的有机金属配合物。而且，可以获得具有优异的耐热性能的有机金属配合物。而且，可以通过本发明的有机金属配合物形成具有优异的发光效率的发光元件。
尽管已经参考附图、以实例的方式全面地描述了本发明，应当认为，各种变化和改动对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，除非这些变化和改动背离了以下描述的本发明的范围，它们都应认为是包含在本发明之内的。
权利要求
1.通式1代表的有机金属配合物， 其中，R1-R5每个选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1，和其中L选自具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体和带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
2.权利要求1的有机金属配合物，其中R1和R2，R2和R3以及R4和R5中的每一对相互键合形成芳环。
3.权利要求1的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环中至少其中之一的杂环基团。
4.权利要求1的有机金属配合物，其中M是铱原子和铂原子中的至少一种。
5.包含权利要求1的有机金属配合物的磷光材料。
6.在一对电极之间具有包含权利要求1的有机金属配合物的层的发光元件。
7.权利要求1的有机金属配合物，其中L由结构式5-11中的至少一种代表。
8.通式2代表的有机金属配合物， 其中，R10选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1，和其中L选自具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体和带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
9.权利要求8的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环至少其中之一的杂环基团。
10.权利要求8的有机金属配合物，其中M是铱原子和铂原子中的至少一种。
11.包含权利要求8的有机金属配合物的磷光材料。
12.在一对电极之间具有包含权利要求8的有机金属配合物的层的发光元件。
13.权利要求8的有机金属配合物，其中L由结构式5-11中的至少一种代表。
14.通式3代表的有机金属配合物， 其中，R1-R9每个选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1，和其中L选自具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体和带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
15.权利要求14的有机金属配合物，其中R1和R2，R2和R3以及R4和R5中的每一对相互键合形成芳环。
16.权利要求14的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环中至少其中之一的杂环基团。
17.权利要求14的有机金属配合物，其中M是铱原子和铂原子中的至少一种。
18.包含权利要求14的有机金属配合物的磷光材料。
19.在一对电极之间具有包含权利要求14的有机金属配合物的层的发光元件。
20.权利要求14的有机金属配合物，其中L由结构式5-11中的至少一种代表。
21.通式4代表的有机金属配合物， 其中，R6-R10每个选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1，和其中L选自具有β-二酮结构的单阴离子二齿螯合配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体和带有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。
22.权利要求21的有机金属配合物，其中R6和R7，R7和R8以及R8和R9中的每一对相互键合形成芳环。
23.权利要求21的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环中至少其中之一的杂环基团。
24.权利要求21的有机金属配合物，其中M是铱原子和铂原子中的至少一种。
25.包含权利要求21的有机金属配合物的磷光材料。
26.在一对电极之间具有包含权利要求21的有机金属配合物的层的发光元件。
27.权利要求21的有机金属配合物，其中L由结构式5-11中的至少一种代表。
28.通式24代表的有机金属配合物， 其中，R1-R5每个选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，并且其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。
29.权利要求28的有机金属配合物，其中R1和R2，R2和R3以及R4和R5中的每一对相互键合形成芳环。
30.权利要求28的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环中至少其中之一的杂环基团。
31.权利要求31的有机金属配合物，其中M是铱原子或铂原子中的至少一种。
32.包含权利要求28的有机金属配合物的磷光材料。
33.在一对电极之间具有包含权利要求28的有机金属配合物的层的发光元件。
34.通式25代表的有机金属配合物， 其中，R10选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，其中Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基，其中M是元素周期表中9族和10族的原子中的至少一种，其中当M是元素周期表中9族原子时，n＝2，并且其中当M是元素周期表中10族原子时，n＝1。
35.权利要求34的有机金属配合物，其中Y是含有五元环和六元环中至少其中之一的杂环基团。
36.权利要求34的有机金属配合物，其中M是铱原子和铂原子中的至少一种。
37.包含权利要求34的有机金属配合物的磷光材料。
38.在一对电极之间具有包含权利要求34的有机金属配合物的层的发光元件。
39.形成有机金属配合物的方法，包含以下步骤在金属和通式12代表的化合物之间形成配位键， 其中，R1-R5每个选自氢原子、卤原子、低级烷基、烷氧基、酰基、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基和杂环基，和其中Y是含有氮原子作为杂原子的杂环基。
40.权利要求39的方法，其中R1和R2，R2和R3以及R4和R5的每一对相互键合形成芳环。
全文摘要
合成了化学式1代表的有机金属配合物。在化学式1中，R
文档编号C07F15/00GK1609101SQ200410044749
公开日2005年4月27日 申请日期2004年5月17日 优先权日2003年5月16日
发明者濑尾哲史, 德田笃史, 井上英子 申请人:株式会社半导体能源研究所