有机金属配合物、发光元件、发光装置、电子设备及照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一个方式涉及一种有机金属配合物。尤其是，本发明的一个方式涉及一 种能够将三重态激发能转换成发光的有机金属配合物。另外，本发明的一个方式涉及一种 使用有机金属配合物的发光元件、发光装置、电子设备及照明装置。
[0002] 注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一 个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序 (process)、机器（machine)、产品（manufacture)或组合物（composition of matter) 〇 由 此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举 出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、这些装置的驱动 方法或者这些装置的制造方法。
【背景技术】
[0003] 近年来，对利用电致发光(Electro luminescence :EL)的发光元件的研究开发日益 火热。这种发光元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光物质的层(EL层）。通过对 这种元件施加电压，可以得到来自发光物质的发光。
[0004] 由于上述发光元件是自发光型发光元件，所以使用该发光元件的显示装置具有良 好的可见度、不需要背光源及耗电量低等优点。此外，使用上述发光元件的显示装置还具有 能够被制造得薄且轻以及响应速度快等优点。
[0005] 在将有机金属配合物用于发光物质且在一对电极之间设置有含有该有机金属配 合物的EL层的有机EL元件中，通过对一对电极之间施加电压，电子和空穴分别从阴极和阳 极注入到发光性的EL层中，而形成电流。另外，被注入的电子与空穴复合而使该有机金属配 合物成为激发态，由此可以从被激发的该有机金属配合物获得发光。
[0006] 作为由有机金属配合物形成的激发态的种类，可以举出单重激发态(SD和三重激 发态(TD，来自于单重激发态的发光被称为荧光，而来自于三重激发态的发光被称为磷光。 此外，在发光元件中，单重激发态和三重激发态的统计学上的生成比被认为
[0007] 此外，在上述有机金属配合物中，能够将单重态激发能转换成发光的化合物被称 为荧光化合物（荧光材料），能够将三重态激发能转换成发光的化合物被称为磷光化合物 (磷光材料)。
[0008] 因此，基于Si: Ti = 1: 3的关系，使用荧光材料的发光元件中的内部量子效率(所产 生的光子相对于所注入的载流子的比例）的理论上的极限被认为是25%，而使用磷光材料的 发光兀件中的内部量子效率的理论上的极限被认为是75%。
[0009] 因此，与使用荧光材料的发光元件相比，使用磷光材料的发光元件可以获得更高 的发光效率。因此，近年来，对能够将三重态激发能转换为发光的磷光材料的研究开发日益 火热。尤其是，以铱等为中心金属的有机金属配合物由于其高磷光量子产率而备受关注。例 如，专利文献1及专利文献2中作为磷光材料公开了一种以铱等为中心金属的有机金属配合 物。
[0010] [专利文献1]日本专利申请公开第2013-053158号公报 [专利文献2]日本专利申请公开第2008-069221号公报。
【发明内容】
[0011] 虽然如在上述专利文献1及专利文献2中所公开地已对呈现各种发光颜色的磷光 材料进行了研究开发，但是期望更高效率的新颖的有机金属配合物的开发。
[0012] 于是，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可发射磷光的新颖的有机金属配 合物。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可发射蓝绿色至黄绿色的磷光的新 颖的有机金属配合物。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有高发光效率的 新颖的有机金属配合物。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种耐热性良好的新 颖的有机金属配合物。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种使用该新颖的有机 金属配合物的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。
[0013] 另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种发光效率高的发光元件、发光装 置、电子设备或照明装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的发光 元件、发光装置、电子设备或照明装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种耗 电量低的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。另外，本发明的一个方式的目的之一 是提供一种新颖的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。
[0014] 注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实 现所有上述目的。另外，从说明书、附图、权利要求书等的记载中可明显看出这些目的以外 的目的，而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出这些目的以外的目的。
[0015] 本发明的一个方式是一种有机金属配合物，其包括:属于第9族或第10族的金属； 以及苯并[h]喹唑啉骨架。其中，苯并[h]喹唑啉骨架具有共有苯并[h]喹唑啉的5位与6位的 碳-碳键而形成的稠环结构，并且苯并[h]喹唑啉骨架与金属键合。
[0016] 另外，本发明的另一个方式是一种有机金属配合物，其包括：属于第9族或第10族 的金属;第一配体；以及第二配体。其中，第一配体为苯并[h]喹唑啉骨架，苯并[h]喹唑啉骨 架具有共有苯并[h]喹唑啉的5位与6位的碳-碳键而形成的稠环，第二配体是具有二酮结 构的单阴离子双齿螯合配体、具有羧基的单阴离子双齿螯合配体、具有酚羟基的单阴离子 双齿螯合配体或者两个配体元素都是氮的单阴离子双齿螯合配体，作为第一配体的上述苯 并[h]喹唑啉骨架与金属键合，第二配体与金属键合。
[0017] 此外，本发明的另一个方式是一种包括以下述通式(G1)表示的结构的有机金属配 合物。
[0018] 在通式(G1)中，M表示属于第9族或第10族的金属，R1至R4分别独立地表示氢、取代 或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R5表示 氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代 或未取代的碳或氮形成的六元芳环。
[0019] 此外，本发明的另一个方式是以下述通式(G2)表示的有机金属配合物。
[0020] 在通式(G2)中，M表示属于第9族或第10族的金属，L表示单阴离子配体，R1至R4分别 独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6 至10的芳基，R 5表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。 另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的六元芳环。另外，当M表示属于第9族的金属时， m表示3, n表示1至3,当M表示属于第10族的金属时，m表示2, n表示1或2。
[0021] 在通式(G2)中，单阴离子配体是具有二酮结构的单阴离子双齿螯合配体、具有 羧基的单阴离子双齿螯合配体、具有酚羟基的单阴离子双齿螯合配体或两个配体元素都是 氮的单阴离子双齿螯合配体。尤其是，当单阴离子配体是具有二酮结构的单阴离子双齿 螯合配体时，由于具有二酮结构，有机金属配合物在有机溶剂中的溶解度得到提高而容 易进行纯化，因此是优选的。另外，通过具有二酮结构，可以得到发光效率高的有机金属 配合物，所以是优选的。此外，通过具有二酮结构，具有升华性得到提高且蒸镀能力良好 的优点。
[0022] 另外，在上述各结构中，单阴离子配体优选为通式(L1)至通式(L7)中的任一个。因 为这些配体的配位能力高且价格低，所以是有用的。
[0023] 注意，在通式中，R71至R1Q9分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的 烷基、卤基、乙烯基、取代或未取代的碳原子数为1至6的卤代烷基、取代或未取代的碳原子 数为1至6的烷氧基或者取代或未取代的碳原子数为1至6的烷硫基。此外，A 1至A3分别独立地 表示氮、与氢键合的sp2杂化碳或者具有取代基的sp 2杂化碳，该取代基表示碳原子数为1至6 的烷基、卤基、碳原子数为1至6的卤代烷基或苯基。
[0024] 此外，本发明的另一个方式是以下述通式(G3)表示的有机金属配合物。
[0025]在通式(G3)中，R1至R4及R6及R7分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1 至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R5表示氢、取代或未取代的碳原 子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的 六元芳环。
[0026]此外，本发明的另一个方式是以下述通式(G4)表示的有机金属配合物。
[0027]在通式(G4)中，R1至R4分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基 或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R5表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6 的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的六元芳环。
[0028] 此外，本发明的另一个方式是以下述结构式(100)表示的有机金属配合物。
[0029] 此外，本发明的另一个方式是以下述结构式(101)表示的有机金属配合物。
[0030] 此外，本发明的另一个方式是以下述结构式(104)表示的有机金属配合物。
[0031] 此外，本发明的另一个方式是以下述结构式(114)表示的有机金属配合物。
[0032] 另外，在根据本发明的一个方式的有机金属配合物中，由于作为环金属化配体的 苯并[h]喹唑啉骨架具有共有苯并[h]喹唑啉的5位与6位的碳_碳键而形成的稠环，耐热性 得到提高而具有较高的可靠性。另外，将具有通过共有苯并[h]喹唑啉的5位与6位的碳-碳 键而形成的稠环的结构作为配体的本发明的一个方式的有机金属配合物，由于具有该稠 环，共辄扩展被抑制，发光波长被短波长化而可以得到高效率的蓝绿色至黄绿色的发光。
[0033] 此外，本发明的一个方式的有机金属配合物可发射磷光，即能够从三重激发态得 到发光，所以通过将其应用于发光元件，可以实现高效率化，所以是非常有效的。因此，本发 明的一个方式也包括使用本发明的一个方式的有机金属配合物的发光元件。
[0034] 此外，本发明的一个方式不仅包括具有发光元件的发光装置，而且还包括具有发 光装置的照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置或光源(包括照明装 置）。另外，发光装置有时还包括如下模块:在发光装置中安装有连接器诸如FPC(Flexible printed circuit:柔性印刷电路)或TCP(Tape Carrier Package:载带封装）的模块;在TCP 端部中设置有印刷线路板的模块;或者1C(集成电路)通过⑶G(Chip On Glass:玻璃上芯 片)方式直接安装在发光元件上的模块。
[0035] 根据本发明的一个方式可以提供一种可发射磷光的新颖的有机金属配合物。另 外，可以提供一种尚发光效率的新颖的有机金属配合物。另外，可以提供一种耐热性尚的新 颖的有机金属配合物。另外，可以提供一种可发射蓝绿色至黄绿色的磷光的新颖的有机金 属配合物。另外，可以提供一种使用该新颖的有机金属配合物的发光装置、电子设备或照明 装置。
[0036] 另外，可以提供一种发光效率高的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。另 外，可以提供一种可靠性高的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。另外，可以提供一 种耗电量低的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。另外，可以提供一种新颖的有机 金属配合物。另外，可以提供一种新颖的发光元件、发光装置、电子设备或照明装置。
[0037]注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要 具有所有上述效果。另外，从说明书、附图、权利要求书等的记载中可明显看出这些效果以 外的效果，而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出这些效果以外的效果。
【附图说明】
[0038]图1是说明发光元件的结构的图； 图2A和图2B是说明发光元件的结构的图； 图3A至图3C是说明发光装置的图； 图4A至图4D2是说明电子设备的图； 图5A至图5C是说明电子设备的图； 图6A至图6D是说明照明装置的图； 图7是说明照明装置的图； 图8A和图8B是不出触摸面板的一个例子的图； 图9A和图9B是不出触摸面板的一个例子的图； 图10A和图10B是不出触摸面板的一个例子的图； 图11A和图11B是触摸传感器的方框图及时序图； 图12是触摸传感器的电路图； 图13A和图13B是示出结构式(500)及结构式(600)所示的有机金属配合物的自旋密度 分布的图； 图14A和图14B是示出结构式(500)及结构式(600)所示的有机金属配合物的C-C键位置 的图； 图15是结构式(100)所示的有机金属配合物的1H-NMR图； 图16是结构式(100)所示的有机金属配合物的紫外-可见吸收光谱及发射光谱； 图17是示出结构式(100)所示的有机金属配合物的LC-MS测定结果的图； 图18是结构式(101)所示的有机金属配合物的1H-NMR图； 图19是结构式(101)所示的有机金属配合物的紫外-可见吸收光谱及发射光谱； 图20是示出结构式(101)所示的有机金属配合物的LC-MS测定结果的图； 图21是结构式(104)所示的有机金属配合物的1H-NMR图； 图22是结构式(104)所示的有机金属配合物的紫外-可见吸收光谱及发射光谱； 图23是示出结构式(114)所示的有机金属配合物的EI-MS测定结果的图； 图24是说明发光元件的图； 图25是示出发光元件1的电压-亮度特性的图； 图26是示出发光元件1的亮度-电流效率特性的图； 图27是示出发光元件1的发射光谱的图； 图28是示出发光元件2的电压-亮度特性的图； 图29是示出发光元件2的亮度-电流效率特性的图； 图30是示出发光元件2的发射光谱的图； 图31是示出发光元件2的可靠性的图。
【具体实施方式】
[0039] 下面，参照附图对实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，而所 属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是，其方式及详细内容在不脱离 本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解 释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
[0040] 另外，根据情况或状况，可以互相调换"膜"和"层"。例如，有时可以将"导电层"更 换为"导电膜"。此外，有时可以将"绝缘膜"更换为"绝缘层"。
[0041 ]实施方式1 在本实施方式中，对本发明的一个方式的有机金属配合物进行说明。
[0042] 本发明的一个方式的有机金属配合物包括金属与配体，其中配体为苯并[h]喹唑 啉骨架，苯并[h]喹唑啉骨架具有共有苯并[h]喹唑啉的5位与6位的碳_碳键而形成的稠环， 并且苯并[h]喹唑啉骨架与金属键合。另外，在本实施方式中说明的有机金属配合物的一个 方式是具有以下述通式(G1)表示的结构的有机金属配合物。
[0043] 在通式(G1)中，M表示属于第9族或第10族的金属，R1至R4分别独立地表示氢、取代 或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R 5表示 氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代 或未取代的碳或氮形成的六元芳环。
[0044] 另外，在本实施方式中说明的有机金属配合物的一个方式是具有以下述通式(G2) 表示的结构的有机金属配合物。
[0045] 在通式(G2)中，M表示属于第9族或第10族的金属，L表示单阴离子配体，R1至R4分别 独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6 至10的芳基，R 5表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。 另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的六元芳环。另外，当M表示属于第9族的金属时， m表示3, n表示1至3,当M表示属于第10族的金属时，m表示2, n表示1或2。
[0046]在通式(G2)中，单阴离子配体是具有二酮结构的单阴离子双齿螯合配体、具有 羧基的单阴离子双齿螯合配体、具有酚羟基的单阴离子双齿螯合配体或两个配体元素都是 氮的单阴离子双齿螯合配体。尤其是，当单阴离子配体是具有二酮结构的单阴离子双齿 螯合配体时，由于具有二酮结构，有机金属配合物在有机溶剂中的溶解度得到提高而容 易进行纯化，因此是优选的。
[0047] 具体而言，单阴离子配体优选为通式(L1)至通式(L7)中的任一个。
[0048] 注意，在通式中，R71至R1()9分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的 烷基、卤基、乙烯基、取代或未取代的碳原子数为1至6的卤代烷基、取代或未取代的碳原子 数为1至6的烷氧基或者取代或未取代的碳原子数为1至6的烷硫基。此外，A 1至A3分别独立地 表示氮、与氢键合的sp2杂化碳或者具有取代基的sp 2杂化碳，该取代基表示碳原子数为1至6 的烷基、卤基、碳原子数为1至6的卤代烷基或苯基。
[0049] 另外，本发明的一个方式的有机金属配合物在苯并[h]喹唑啉骨架中具有稠环。像 这样，通过使苯并[h]喹唑啉骨架具有稠环，可以提高有机金属配合物的耐热性，当将其用 于发光元件时，可以提高元件的可靠性。另外，通过含有苯并[h]喹唑啉骨架可以提高发光 效率。另外，通过本发明的一个方式的有机金属配合物，可以得到发光效率高的蓝绿色至黄 绿色发光材料。
[0050] 此外，本发明的另一个方式是以下述通式(G4)表示的有机金属配合物。
[0051] 在通式(G4)中，R1至R4分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基 或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R 5表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6 的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的六元芳环。 [0052] 此外，作为上述通式(G1)、（G2)、（G4)中的R1至R5的碳原子数为1至6的烷基的具体 例子，可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、仲戊 基、叔戊基、新戊基、己基、异己基、仲己基、叔己基、新己基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、2-乙 基丁基、1，2_二甲基丁基以及2,3_二甲基丁基等。
[0053]接着，示出上述本发明的一个方式的有机金属配合物的具体结构式（下述结构式 (100)至（119))。注意，本发明不局限于此。
[0054] 另外，以上述结构式（100)至（119)表示的有机金属配合物是可发射磷光的新颖物 质。此外，作为这些物质，根据配体的种类可能有几何异构体和立体异构体，但是本发明的 一个方式的有机金属配合物包括所有这些异构体。
[0055] 接着，对本发明的一个方式的有机金属配合物的合成方法的一个例子进行说明。 [0056]《以通式(G0)表示的喹唑啉衍生物的合成方法》 首先，对以如下通式(G0 )表示的喹唑啉衍生物的合成方法的一个例子进行说明。
[0057] 在通式(G0)中，R1至R4分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6的烷基 或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R 5表示氢、取代或未取代的碳原子数为1至6 的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代或未取代的碳或氮形成的六元芳环。
[0058] 由通式(G0)表示的喹唑啉衍生物可以通过如下简单的合成方案A或(A'）合成。如 以下合成方案A所示，通过使嘧啶化合物(A1)与氧化剂或酸或者与氧化剂以及酸发生反应 获得。
[0059] 或者，如以下合成方案(A'）所示，可以通过使卤化嘧啶化合物(A1'）与锡化合物双 親合(double coupling)来获得。另外，在合成方案(A'）中，Q表示卤素。
[0060] 由于各种上述化合物(Al)，（A1'）均有市售或可合成，因此可以合成多种由通式 (G0)表示的喹唑啉衍生物。因此，本发明的一个方式的有机金属配合物的配体的种类丰富。 [0061 ]《通式(G2)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的合成方法》 接着，对由通式(G2)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物的合成方法的一个例 子进行说明。首先，如以下合成方案(B-1)所示，通过在惰性气体气氛下对由通式(G0)表示 的喹唑啉衍生物和含有卤素的金属化合物(氯化钯、氯化铱、溴化铱、碘化铱、四氯铂酸钾 等)进行加热，可以得到作为新颖物质的双核配合物(P)，该双核配合物(P)是一种具有由卤 素交联的结构的有机金属配合物。另外，上述反应可以使用醇类溶剂(甘油、乙二醇、2-甲氧 基乙醇、2-乙氧基乙醇等)或者一种以上的醇类溶剂和水的混合溶剂。对加热方法没有特别 的限制，也可以使用油浴、沙浴或铝块。此外，还可以作为加热单元使用微波。另外，在合成 方案(B-1)中，M表示属于第9族或第10族的金属。此外，当M是属于第9族的金属时，n = 2,当M 是属于第10族的金属时，n = l。
[0062] 在合成方案(B-1)中，Q表示卤素，R1至R4分别独立地表示氢、取代或未取代的碳原 子数为1至6的烷基或者取代或未取代的碳原子数为6至10的芳基，R 5表示氢、取代或未取代 的碳原子数为1至6的烷基或者取代或未取代的苯基。另外，环X表示取代或未取代的碳或氮 形成的六元芳环。另外，当M表示属于第9族的金属时，n表示2,当M表示属于第10族的金属 时，n表示1。
[0063] 再者，如下述合成方案（B-2)所示，通过在惰性气体气氛下对通过上述合成方案 (B-1)得到的双核配合物(P)和单阴离子配体的原料HL进行加热，HL的质子脱离而使L配位 到中心金属M，由此得到以通式(G2 )表示的本发明的一个方式的有机金属配合物。对加热方 法没有特别的限制，也可以使用油浴、沙浴或铝块。此外，还可以作为加热单元使用微波。另 外，在合成方案(B-2)中，M表示属于第9族或第10族的金属。此外，当M是属于第9族的金属 时，m = 3，n = 2,当M是属于第10族的金属时，m = 2，n = l。
[0064] 在合成方案(B-2)中，L表示单阴离子配体，Q表示卤素，R1至R4分别独立地表示氢、 取代或未取