專利名稱：發(fā)光材料和使用其的有機(jī)發(fā)光元件、波長變換發(fā)光元件、光變換發(fā)光元件、有機(jī)激光二極 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
·
本發(fā)明涉及發(fā)光材料和使用其的有機(jī)發(fā)光元件、波長變換發(fā)光元件(色變換發(fā)光元件)、光變換發(fā)光元件、有機(jī)激光二極管發(fā)光元件、色素激光器、顯示裝置以及照明裝置。本申請基于2010年10月6日在日本申請的特愿2010-226741號主張優(yōu)先權(quán)，在此援用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
面向有機(jī)EL (電致發(fā)光)元件的低消耗電力化，進(jìn)行了高效率的發(fā)光材料的開發(fā)。利用來自三重激發(fā)態(tài)的發(fā)光的磷光發(fā)光材料與僅利用來自單重激發(fā)態(tài)的熒光發(fā)光的熒光發(fā)光材料相比，能夠?qū)崿F(xiàn)高的發(fā)光效率，因此，進(jìn)行了磷光發(fā)光材料的開發(fā)。目前，在有機(jī)EL元件的綠色像素和紅色像素中導(dǎo)入了能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部量子收率最大約100%的磷光材料類，但在藍(lán)色像素中使用了內(nèi)部量子收率最大約25%的熒光材料類。這是因?yàn)?藍(lán)色發(fā)光與紅色或綠色的發(fā)光相比為高能量，當(dāng)想要由來自三重態(tài)激發(fā)能級的磷光發(fā)光得到高能量的發(fā)光時，分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的不能經(jīng)受高能量的部分容易劣化。作為藍(lán)色磷光材料，已知有為了得到高能量的三重激發(fā)態(tài)，將氟等吸電子基團(tuán)作為取代基導(dǎo)入到配位體中的銥(Ir)配位化合物(例如，參照非專利文獻(xiàn)I 5。)。但是，導(dǎo)入了吸電子基團(tuán)的藍(lán)色磷光材料雖然發(fā)光效率比較良好，但是，光耐性差、壽命短。另外，報道有:即使不導(dǎo)入吸電子基團(tuán)，在使用碳烯配位體的配位化合物中也能夠進(jìn)行短波長的發(fā)光(參照非專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利第4351702號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1:Angew.Chem.1nt.Ed.，2008，47, 4542-4545非專利文獻(xiàn)2: Chem.Eur.J.，2008，14，5423-5434非專利文獻(xiàn)3:1norg.Chem.,Vol.47, N0.5，2008，1476-1487非專利文獻(xiàn)4:有機(jī)EL rM ^ 7° 才一 ^社時任靜士、安達(dá)千波矢、村田英幸共著(有機(jī)EL顯示器歐姆社時任靜士、安達(dá)千波矢、村田英幸合著)非專利文獻(xiàn)5:Highly Efficient OLEDs with PhosphorescentMaterials, VILEY-VCH, Edited by Hartmut Yersin非專利文獻(xiàn)6:1norg.Chem.，44，2005，799
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問題
非專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)I中記載的發(fā)光材料，即使不導(dǎo)入使光耐性降低的吸電子基團(tuán)也發(fā)出藍(lán)色磷光，但發(fā)光效率低。因此，期望開發(fā)即使不導(dǎo)入吸電子基團(tuán)也能夠以高的發(fā)光效率發(fā)藍(lán)色光的發(fā)光材料。本發(fā)明的方式是基于這樣以往的實(shí)際情況而做出的，提供高效率的發(fā)光材料和使用其的有機(jī)發(fā)光元件、波長變換發(fā)光元件、光變換發(fā)光元件、有機(jī)激光二極管發(fā)光元件、色素激光器、顯示裝置以及照明裝置。用于解決技術(shù)問題的手段本發(fā)明人為了解決上述技術(shù)問題反復(fù)進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了作為本發(fā)明的一方式的以下的技術(shù)方案。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物,該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述過渡金屬配位化合物的中心金屬可以為選自Ir、Os、Pt、Ru、Rh和Pd中的I種金屬。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述配位體可以具有選自碳烯、硅烯、鍺烯、錫烯、硼烯、鉛烯和氮烯中的骨架。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述配位體可以在骨架中含有選自B、Al、Ga、In和Tl中的I種元素。

作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述與金屬配位的元素可以為碳原子，上述位于最外層的P軌道的電子密度可以為通過上述量子化學(xué)計算算出的最高占有軌道中的2p軌道上的電子密度。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述配位體可以具有碳烯骨架。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述配位體可以為在骨架中具有硼原子的碳烯配位體。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述碳烯骨架可以具有芳香族性的部位。 作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述過渡金屬配位化合物可以為銥配位化合物。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述過渡金屬配位化合物可以為配位有3個雙齒配位體的三體，含有的mer體(meridional:經(jīng)式異構(gòu)體)可以比fac體(facial:面式異構(gòu)體)多。作為本發(fā)明的一方式的發(fā)光材料中，上述銥配位化合物可以具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且為0.263以下的配位體。作為本發(fā)明的一方式的有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的有機(jī)發(fā)光兀件中，上述發(fā)光材料可以含有在上述發(fā)光層中。作為本發(fā)明的一方式的波長變換發(fā)光兀件具備:有機(jī)發(fā)光兀件；和突光體層，該熒光體層配置在上述有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自上述有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光，上述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的波長變換發(fā)光兀件具備:發(fā)光兀件；和突光體層，該突光體層配置在上述發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自上述發(fā)光元件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光，上述熒光體層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DF T/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的光變換發(fā)光元件具備:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；使電流放大的層；和夾持上述有機(jī)層和上述使電流放大的層的一對電極，上述發(fā)光層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一 方式的有機(jī)激光二極管發(fā)光兀件包括:激發(fā)光源；和被照射上述激發(fā)光源的共振器結(jié)構(gòu)，上述共振器結(jié)構(gòu)具有:包含激光活性層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述激光活性層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的色素激光器具備:含有發(fā)光材料的激光介質(zhì)；和使來自上述激光介質(zhì)的上述發(fā)光材料的磷光受激輻射以進(jìn)行激光振蕩的激發(fā)用光源，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的顯示裝置具備:產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部；基于來自上述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的有機(jī)發(fā)光兀件，上述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的顯示裝置具備:產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部；基于來自上述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的波長變換發(fā)光元件，上述波長變換發(fā)光元件具備:有機(jī)發(fā)光元件；和熒光體層，該熒光體層配置在該有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自該有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光，上述有機(jī)發(fā)光元件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的顯示裝置具備:產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部；基于來自上述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的光變換發(fā)光元件，上述光變換發(fā)光元件具備:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；使電流放大的層；和夾持上述有機(jī)層和上述使電流放大的層的一對電極，上述發(fā)光層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成,上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物,該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的電子設(shè)備可以具有上述的顯示裝置。作為本發(fā)明的一方式的顯示裝置中，上述發(fā)光部的陽極和陰極可以配置成矩陣狀。作為本發(fā)明的一方式的顯示裝置中，上述發(fā)光部可以利用薄膜晶體管驅(qū)動。作為本發(fā)明的一方式的照明裝置具備:產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的有機(jī)發(fā)光元件，上述有機(jī)發(fā)光元件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的照明設(shè)備可以具有上述的照明裝置。作為本發(fā)明的一方式的照明裝置具備:產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的波長變換發(fā)光元件，上述波長變換發(fā)光元件具備:有機(jī)發(fā)光元件；和熒光體層，該熒光體層配置在該有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自該有機(jī)發(fā)光兀件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光，上述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持上述有機(jī)層的一對電極，上述有機(jī)層含有發(fā)光材料，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。作為本發(fā)明的一方式的照明裝置具備:產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和利用來自上述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的光變換發(fā)光元件， 上述光變換發(fā)光元件具備:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；使電流放大的層；和夾持上述有機(jī)層和上述使電流放大的層的一對電極，上述發(fā)光層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成，上述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的方式，能夠提供高效率的發(fā)光材料和使用其的有機(jī)發(fā)光元件、波長變換發(fā)光元件、光變換發(fā)光元件、有機(jī)激光二極管發(fā)光元件、色素激光器、顯示裝置以及照明裝置。


圖1是表示發(fā)光波長(T1:磷光)與T1能量的計算值的相關(guān)的圖表。圖2是表示MLCT性(計算值)與PL量子收率(實(shí)驗(yàn)值)的相關(guān)的圖表。圖3是將MLCT性(計算值)與配位體的配位部位的最外層軌道上的電子密度(計算值)進(jìn)行繪圖而得到的圖表。圖4是將電流效率(實(shí)驗(yàn)值)與配位體的配位部位的最外層軌道上的電子密度(計算值)進(jìn)行繪圖而得到的圖表。圖5是表示三體中 的各幾何異構(gòu)體的Tl能量與MLCT性的計算結(jié)果的圖。圖6是表不本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光兀件的第一實(shí)施方式的概略不意圖。圖7是表不本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光兀件的第二實(shí)施方式的概略剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的波長變換發(fā)光元件的第一實(shí)施方式的概略剖面圖。圖9是圖8所示的波長變換發(fā)光元件的俯視圖。圖10是表不本發(fā)明的光變換發(fā)光兀件的第一實(shí)施方式的概略不意圖。圖11是表不本發(fā)明的有機(jī)激光二極管發(fā)光兀件的第一實(shí)施方式的概略不意圖。圖12是表示本發(fā)明的色素激光器的第一實(shí)施方式的概略示意圖。圖13是表示本發(fā)明的顯示裝置的配線結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路的連接結(jié)構(gòu)的一個例子的結(jié)構(gòu)圖。圖14是表示構(gòu)成在使用本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光元件的顯示裝置中配置的I個像素的電路的像素電路圖。圖15是表示本發(fā)明的照明裝置的第一實(shí)施方式的概略立體圖。圖16是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的吊燈的外觀圖。圖17是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的照明支架的外觀圖。圖18是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的便攜式電話的外觀圖。圖19是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的薄型電視機(jī)的外觀圖。圖20是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的便攜式游戲機(jī)的外觀圖。圖21是表示作為本發(fā)明的有機(jī)EL裝置的一個應(yīng)用例的筆記本電腦的外觀圖。
具體實(shí)施例方式[第一實(shí)施方式]
<發(fā)光材料>本發(fā)明人潛心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn):過渡金屬配位化合物能夠以良好的效率發(fā)出藍(lán)色磷光，上述過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道(HOMO)能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。此外，在本實(shí)施方式中的量子化學(xué)計算中，使用利用密度泛函數(shù)計算法(DFT法)進(jìn)行的量子化學(xué)計算Gaussian09程序(Gaussian09Revision-A.02-SMP)，對配位體應(yīng)用基函數(shù)6-31G，在金屬配位化合物的情況下，對Ir配位化合物應(yīng)用基函數(shù)LanL2DZ，除Ir以外應(yīng)用基函數(shù)6-31G*。此外，關(guān)于量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6_31G)的信息能夠從例如 http://www.gaussian.com/index, htm (2011年9月8日確認(rèn))得到。以下，對材料科學(xué)方面的考察進(jìn)行說明。一般而言，在過渡金屬配位化合物被期待作為高效率磷光發(fā)光材料的情況下，作為發(fā)光機(jī)理，據(jù)說為MLCT (Metal-to-Ligand Charge Transfer:金屬到配體電荷轉(zhuǎn)移)。因此，本發(fā)明人認(rèn)為，對于發(fā)光效率(PL量子收率)高的發(fā)光材料的開發(fā)，以在T1發(fā)光(磷光發(fā)光)中MLCT的比例增大的方式對金屬配位化合物進(jìn)行分子設(shè)計是重要的。首先，在使用量子化學(xué)計算對該增大MLCT躍遷的比例的方法進(jìn)行研究時，對量子化學(xué)計算結(jié)果的妥當(dāng)性進(jìn)行了驗(yàn)證。圖1表示發(fā)光波長的實(shí)驗(yàn)值與通過量子化學(xué)計算得到的數(shù)值的相關(guān)圖。橫軸為通過實(shí)驗(yàn)得到的發(fā)光波長(單位為電子伏特eV)，縱軸為通過量子化學(xué)計算得到的發(fā)光波長(單位為電子伏特eV)。如后述的實(shí)施例1和圖1所示，可知:以往公知的金屬配位化合物的由實(shí)驗(yàn)得到的發(fā)光波長(T1),與計算值(T1:計算水平Gaussian09/TD-DFT/UB3LYP/LanL2DZ)存在良好的相關(guān)關(guān)系，能夠用回歸直線y = 1.164x 一 0.354近似地表示。另外，可知:為了得到顯示器使用中期望的藍(lán)色，優(yōu)選在460nm以下(2.69eV以上)存在發(fā)光峰值，但與該藍(lán)色發(fā)光對應(yīng)的本實(shí)施方式的量子化學(xué)計算值T1為2.SeV以上。此外，在將本實(shí)施方式的發(fā)光材料應(yīng)用于后述的照明裝置的情況下，即使計算值T1為2.SeV以下也可以。接著，對于以往公知的磷光發(fā)光材料，通過量子化學(xué)計算算出MLCT躍遷的比例(MLCT性)，對各材料的與PL量子收率ΦΡ (發(fā)光效率)的相關(guān)進(jìn)行了驗(yàn)證。在此，MLCT為電荷轉(zhuǎn)移躍遷(伴隨原子間的電子轉(zhuǎn)移的躍遷過程)的一種，是指從中心金屬向配位體的電荷轉(zhuǎn)移躍遷。一般而言，在金屬配位化合物中，從外部吸收能量并引起電子躍遷，但其很大地存在d-d躍遷和電荷轉(zhuǎn)移躍遷(從中心金屬向配位體的電荷轉(zhuǎn)移躍遷< MLCT >、從配位體向中心金屬的電荷轉(zhuǎn)移躍遷< LMCT >、具有多個金屬原子時的原子價間電荷轉(zhuǎn)移躍遷< IVCT >)、配位體間躍遷等。在本實(shí)施方式中，在這些躍遷過程中，算出MLCT發(fā)生的比例作為MLCT性。此外，關(guān)于MLCT性的算出方法，在實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)敘述。圖2表示PL量子收率(實(shí)驗(yàn))與MLCT性(計算)的相關(guān)圖。橫軸為通過量子化學(xué)計算算出的MLCT性(單位為％) ，縱軸為通過實(shí)驗(yàn)得到的PL量子收率Φρρ如后述的實(shí)施例2和圖2所示，獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了:在通過量子化學(xué)計算算出的MLCT性與作為實(shí)際的發(fā)光效率的PL量子收率(實(shí)驗(yàn)值)之間存在相關(guān)關(guān)系。它們的相關(guān)能夠用y = 0.0289x - 0.3968的回歸直線近似地表示。由此可知:為了得到高效率地進(jìn)行發(fā)光的配位化合物，只要設(shè)計通過量子化學(xué)計算算出的MLCT性的比例高的配位化合物即可。
接著，為了提高過渡金屬配位化合物的MLCT性(MLCT的比例)，認(rèn)為通過使中心金屬為富電子，可提高從金屬向配位體的電荷轉(zhuǎn)移概率，并進(jìn)行了研究。為了使中心金屬為富電子，更具體而言，設(shè)計了使與金屬配位的配位體部位的電子密度增大。著眼于配位體的對金屬的配位部位的電子密度的理由如下。與金屬配位的配位體部位有助于配位的元素的最外層軌道與金屬的鍵合。通常，電子供體給予電子時電子從能量最高的HOMO轉(zhuǎn)移。另外，與金屬鍵合的元素的最外層軌道的P軌道有助于與金屬的鍵合。因此，為了使中心金屬為富電子，認(rèn)為使與中心金屬鍵合的元素部位的最外層軌道(P軌道)上的電子密度增大是重要的。著眼于不論是否有取代基都可期待藍(lán)色發(fā)光、且顯示出對金屬中心的強(qiáng)的電子供給性的碳烯配位化合物，對MLCT性與配位體的配位部位的最外層軌道(P軌道)上的電子密度的關(guān)系，使用量子化學(xué)計算進(jìn)行了考察。對中心金屬為Ir且具有3個雙齒的碳烯配位體的三體配位化合物，進(jìn)行了量子化學(xué)計算。MLCT性利用與后述的實(shí)施例2同樣的方法算出。另外，配位體的配位部位的最外層軌道上的電子密度，按每個碳烯配位體的結(jié)構(gòu)，以Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G進(jìn)行了結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。然后，通過 Gaussian09/DFT/RB3LYP/6_31G〈key word:pop=reg> 的 I 點(diǎn)計算，算出作為與金屬配位的元素的碳烯碳的最外層的P軌道(2p軌道)上的電子密度。按各化合物將結(jié)果繪制在圖3中。圖3的橫軸為通過量子化學(xué)計算得到的最外層軌道上的電子密度，縱軸為通過量子化學(xué)計算得到的MLCT性(單位為％)。此外，在圖3中，“最外層軌道上的電子密度”為僅配位體的計算值，繪制了多個配位元素中最高的P軌道的電子密度。另夕卜，在圖3中，fac-1r (ppy)以外的化合物為mer體,fac-1r (ppy)3表示fac-三(2-苯基吡啶基)銥，Ir (fppz)3表示三(3-三氟甲基-5- (2-吡啶基)批唑)銥。在此，6-31G的基函數(shù)被稱為分裂價層基組，表示考慮了具有兩個以上的形狀(S、P、d等軌道特有的形狀)一樣但大小不同的函數(shù)的基函數(shù)。具體而言，在氫原子的情況下，認(rèn)為具有大小不同的兩個 Is軌道(Is’、ls’’)，在碳原子的情況下，認(rèn)為具有各3個大小不同的2p軌道(即，2PX’、2PY’、2PZ ’、2PX’ ’、2PY’ ’、2PZ ’ ’)。由此，與最小基組相比，軌道顯示出柔軟性。下述式I表示本實(shí)施方式中的2p軌道的電子密度(HOMO能級)的計算式。下述式I 中，C (2PX，)、C (2PY，)、C (2PZ，)、C (2PX，’)、C (2PY，’)、C (2PZ，’)表示各軌道的軌道系數(shù)。此外，在本實(shí)施方式中，在計算中的實(shí)際的文件中，利用2PX、2PY、2PZ和作為與上述不同的軌道算出的3ΡΧ、3ΡΥ、3ΡΖ的軌道系數(shù)的值，算出2ρ軌道上的電子密度。2Ρ 軌道的電子密度=C(2PX' )2+C(2PY/ )2+C(2PZ/ )2+C(2PX〃)2+C(2PY" )2+C(2P
z" )2(式I)對具有各種碳烯配位體的Ir配位化合物進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):如圖3所示，在過渡金屬配位化合物中，越增大配位體的對金屬的配位部位的電子密度，更具體而言，越增大與金屬鍵合的最高占有軌道(HOMO)上的碳元素的最外層存在的P軌道(在基函數(shù)6-31G的情況下，在本實(shí)施方式中用2P軌道< 2PX、2PY、2PZ的軌道系數(shù)判斷。)的電子密度，越能夠增大MLCT性。另外，如圖3所示，可知:Ir配位化合物的MLCT性與碳烯配位體的碳烯部位的最外層軌道上的電子密度存在相關(guān)。另外，可知:在N-雜環(huán)狀碳烯中，在其骨架中含有硼原子的情況下，對碳烯部位的電子密度進(jìn)一步增大。配位有在骨架中具有硼原子的碳烯配位體的Ir配位化合物，與以往公知的磷光發(fā)光材料相比，碳烯部位的電子密度大，MLCT性也變大。MLCT性與最外層軌道上的電子密度的相關(guān)能夠用y = 110.57x + 6.6815的回歸直線近似地表示。在此，使碳烯骨架中含有硼原子是因?yàn)?硼原子具有高的路易斯酸性，存在空的P軌道，而且具有電子接受性強(qiáng)的性質(zhì)。另外，已知在碳烯骨架中通過N與B鍵合，具有接近于C = C鍵的性質(zhì)。因此，采用了以下設(shè)計:使電荷的局部化比C = C鍵大的N與B鍵合，用3個N (電子供給性)、2個B (電子接受性)在環(huán)內(nèi)制造出電子剩余狀態(tài)，并且形成芳香環(huán)(產(chǎn)生環(huán)電流效果，電子容易移動)，使碳烯部位電子密度增多?；谶@樣的量子化學(xué)計算結(jié)果，實(shí)際地合成了配位有在骨架中具有硼原子的碳烯配位體的多個Ir配位化合物，如后述的實(shí)施例4 10所示，應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光元件，測定了電流效率(發(fā)光效率)。將在實(shí)施例4 10中測定的各配位化合物的實(shí)際的發(fā)光特性(電流效率)和通過量子化學(xué)計算算出的碳烯部位的最外層軌道上的電子密度，與下述以往化合物的值一起繪制在圖4中。圖4的橫軸為通過量子化學(xué)計算算出的最外層軌道上的電子密度，縱軸為通過實(shí)驗(yàn)得到的電流效率(單位為cd/A)。此外，在圖4中，“最外層軌道上的電子密度”為僅配位體的計算值，繪制了多個配位元素中最高的P軌道的電子密度。即，在以往化合物中，“最外層軌道上的電子密度”是計算夾在兩個氮原子間的碳原子的最外層軌道網(wǎng)的電子密度而得到的。在合成例I 7中記載的化合物I 7中記載的化合物中，“最外層軌道上的電子密度”是計算在骨架中具有硼的碳烯配位體中的、夾在兩個氮原子間的碳原子的最外層軌道上的電子密度而得到的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光材料，其特征在于: 包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述過渡金屬配位化合物的中心金屬為選自Ir、Os、Pt、Ru、Rh和Pd中的I種金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述配位體具有選自碳烯、硅烯、鍺烯、錫烯、硼烯、鉛烯和氮烯中的骨架。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述配位體在骨架中含有選自B、Al、Ga、In和Tl中的I種元素。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述與金屬配位的元素為碳原子， 所述位于最外層的P軌道的電子密度為通過所述量子化學(xué)計算算出的最高占有軌道中的2p軌道上的電子密度。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述配位體具有碳烯骨架。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述配位體為在骨架中具有硼原子的碳烯配位體。
8.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述碳烯骨架具有芳香族性的部位。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述過渡金屬配位化合物為銥配位化合物。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述過渡金屬配位化合物為配位有3個雙齒配位體的三體，含有的mer體(meridional:經(jīng)式異構(gòu)體)比fac體(facial:面式異構(gòu)體)多。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光材料，其特征在于: 所述銥配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且為0.263以下的配位體。
12.—種有機(jī)發(fā)光元件，其特征在于，具有: 包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和 夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
13.如權(quán)利要求12所述的有機(jī)發(fā)光元件，其特征在于: 所述發(fā)光材料含有在所述發(fā)光層中。
14.一種波長變換發(fā)光元件，其特征在于，具備:有機(jī)發(fā)光元件；和 熒光體層，該熒光體層配置在所述有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自所述有機(jī)發(fā)光兀件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光， 所述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
15.—種波長變換發(fā)光兀件,其特征在于,具備: 發(fā)光兀件；和 熒光體層，該熒光體層配置在該發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自所述發(fā)光兀件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光， 所述熒光體層含有發(fā)光材料，· 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
16.—種光變換發(fā)光兀件,其特征在于,具備: 包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層； 使電流放大的層；和 夾持所述有機(jī)層和所述使電流放大的層的一對電極， 所述發(fā)光層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
17.一種有機(jī)激光二極管發(fā)光元件，其特征在于，包括: 激發(fā)光源；和 被照射所述激發(fā)光源的共振器結(jié)構(gòu)， 所述共振器結(jié)構(gòu)具有:包含激光活性層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極間， 所述激光活性層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
18.—種色素激光器,其特征在于,具備: 含有發(fā)光材料的激光介質(zhì)；和使來自所述激光介質(zhì)的所述發(fā)光材料的磷光受激輻射以進(jìn)行激光振蕩的激發(fā)用光源，所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
19.一種顯示裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部； 基于來自所述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的有機(jī)發(fā)光元件， 所述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
20.一種顯示裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部； 基于來自所述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的波長變換元件， 所述波長變換元件具備: 有機(jī)發(fā)光元件；和 熒光體層，該熒光體層配置在該有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自該有機(jī)發(fā)光兀件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光， 所述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
21.—種顯示裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生圖像信號的圖像信號輸出部； 基于來自所述圖像信號輸出部的信號產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的光變換發(fā)光元件， 所述光變換發(fā)光兀件具備:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；使電流放大的層；和夾持所述有機(jī)層和所述使電流放大的層的一對電極， 所述發(fā)光層通過在主體材 料中摻雜發(fā)光材料而形成， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
22.—種電子設(shè)備,其特征在于: 具有權(quán)利要求19所述的顯示裝置。
23.如權(quán)利要求19所述的顯示裝置，其特征在于: 所述發(fā)光部的陽極和陰極配置成矩陣狀。
24.如權(quán)利要求22所述的顯示裝置，其特征在于: 所述發(fā)光部利用薄膜晶體管驅(qū)動。
25.一種照明裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的有機(jī)發(fā)光元件， 所述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
26.一種照明裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的波長變換發(fā)光元件， 所述波長變換發(fā)光元件具備: 有機(jī)發(fā)光元件；和 熒光體層，該熒光體層配置在該有機(jī)發(fā)光元件的取出光的面?zhèn)?，?gòu)成為吸收來自該有機(jī)發(fā)光兀件的發(fā)光，進(jìn)行與吸收光不同的波長的發(fā)光， 所述有機(jī)發(fā)光兀件具有:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；和夾持所述有機(jī)層的一對電極， 所述有機(jī)層含有發(fā)光材料， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
27.一種照明裝置，其特征在于，具備: 產(chǎn)生電流或電壓的驅(qū)動部；和 利用來自所述驅(qū)動部的電流或電壓進(jìn)行發(fā)光的光變換發(fā)光元件， 所述光變換發(fā)光兀件具備:包含發(fā)光層的至少一層有機(jī)層；使電流放大的層；和夾持所述有機(jī)層和所述使電流放大的層的一對電極， 所述發(fā)光層通過在主體材料中摻雜發(fā)光材料而形成， 所述發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少I個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的P軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
28.一種照明設(shè)備，其特征在于: 具有權(quán)利要求25所述的照明裝置。
全文摘要
發(fā)光材料包含過渡金屬配位化合物，該過渡金屬配位化合物具有至少1個通過量子化學(xué)計算(Gaussian09/DFT/RB3LYP/6-31G)算出的最高占有軌道能級的與金屬配位的元素部位的位于最外層的p軌道的電子密度大于0.239且小于0.711的配位體。
文檔編號H01L51/50GK103154189SQ201180048369
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月6日
發(fā)明者岡本健, 大江昌人, 藤田悅昌, 近藤克己 申請人:夏普株式會社