CN113571652A - 发光器件、金属配合物、发光装置、电子设备及照明装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种发光效率高的发光器件。提供一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极以及位于所述阳极和所述阴极之间的EL层,所述EL层包括发光层及电子传输层,所述发光层包括发光材料,所述电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,所述具有电子传输性的有机化合物的所述发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,所述碱金属的金属配合物的相所述发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
Description
技术领域
本发明的一个方式涉及一种有机化合物、发光元件、发光器件、显示模块、照明模块、显示装置、发光装置、电子设备、照明装置及电子器件。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)或者组合物(composition of matter)。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、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置以及这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。
背景技术
近年来,使用有机化合物且利用电致发光(EL:Electroluminescence)的发光器件(有机EL器件)的实用化非常活跃。在这些发光器件的基本结构中,在一对电极之间夹有包含发光材料的有机化合物层(EL层)。通过对该器件施加电压,注入载流子,利用该载流子的复合能量,可以获得来自发光材料的发光。
因为这种发光器件是自发光型发光器件,所以当用于显示器的像素时比起液晶有可见度更高、不需要背光源等优势,特别适合于平板显示器。另外,使用这种发光器件的显示器可以被制造成薄且轻,这也是极大的优点。再者,非常高速的响应也是该发光器件的特征之一。
此外,因为这种发光器件的发光层可以在二维上连续地形成,所以可以获得面发光。因为这是在以白炽灯或LED为代表的点光源或者以荧光灯为代表的线光源中难以得到的特征,所以作为可应用于照明等的面光源,上述发光器件的利用价值也高。
如上所述,虽然使用发光器件的显示器或照明装置适用于各种各样的电子设备,但是为了追求具有更良好的特性的发光器件的研究开发日益活跃。
光提取效率低是有机EL器件的常见问题之一。尤其是,因邻层间的折射率不同引起的反射导致的衰减成为发光器件效率下降的主要原因。为了降低该影响,提出了在EL层内部形成由低折射率材料形成的层的结构(例如,参照非专利文献1)。
[非专利文献1]Jaeho Lee、其他12名,“Synergetic electrode architecturefor efficient graphene-based flexible organic light-emitting diodes”,natureCOMMUNICATIONS,2016年6月2日,DOI:10.1038/ncomms11791
发明内容
本发明的一个方式的目的是提供一种发光效率高的发光器件。另外,本发明的一个方式的目的是提供一种功耗低的发光器件、发光装置、电子设备、显示装置和电子器件中的任意个。
另外,本发明的另一个方式的目的是提供一种新颖有机金属配合物(金属配合物)。另外,本发明的另一个方式的目的是提供一种可用于驱动电压低的发光器件的金属配合物。另外,本发明的另一个方式的目的是提供一种可用于包括折射率低的电子传输层且驱动电压低的发光器件的金属配合物。
本发明只要实现上述目的中的任一个即可。
本发明的一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,发光层包括发光材料,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,碱金属的金属配合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,发光层包括发光材料,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,发光层包括发光材料,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,碱金属的金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下,碱金属的金属配合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.40以上且1.65以下。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有电子传输性的有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.45以上且小于1.70。
本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且小于1.70。
本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物各自具有烷基或环烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物所具有的烷基为支链烷基和碳原子数为3或4的烷基中的任一个,碱金属的金属配合物所具有的烷基为碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物所具有的烷基为叔丁基,碱金属的金属配合物所具有的烷基为甲基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物中以sp3杂化轨道形成键合的碳之比例占该有机化合物的总碳原子数的10%以上且60%以下。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中在具有电子传输性的有机化合物的1H-NMR测量结果中小于4ppm的信号的积分值超过4ppm以上的信号的积分值。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有电子传输性的有机化合物具有三嗪骨架或二嗪骨架。
另外,本发明的另一个方式是具有电子传输性的有机化合物具有苯环的发光器件。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,发光层包括发光材料,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,发光层包括发光材料,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,碱金属的金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下,碱金属的金属配合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.40以上且1.65以下。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率与碱金属的金属配合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.45以上且小于1.70。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,该发光器件包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的EL层,EL层包括发光层及电子传输层,电子传输层包括具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物及碱金属的金属配合物,电子传输层的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且小于1.70。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物和碱金属的金属配合物各自具有烷基或环烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物所具有的烷基为支链烷基和碳原子数为3或4的烷基中的任一个,碱金属的金属配合物所具有的烷基为碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物所具有的烷基为叔丁基,碱金属的金属配合物所具有的烷基为甲基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物中以sp3杂化轨道形成键合的碳之比例占该有机化合物的总碳原子数的10%以上且60%以下。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中在具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物的1H-NMR测量结果中小于4ppm的信号的积分值超过4ppm以上的信号的积分值。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中具有缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物具有三嗪骨架或二嗪骨架。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中碱金属的金属配合物是包括具有8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中碱金属的金属配合物具有一个烷基,一个烷基是碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中碱金属的金属配合物是锂的金属配合物。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述金属配合物是由下述通式(G0)表示的金属配合物。
[化学式1]
注意,在上述通式(G0)中,M表示碱金属,R1表示碳原子数为1至3的烷基,R2表示氢或碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中R2是甲基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述金属配合物是由下述通式(G1)至(G3)中的任一个表示的金属配合物。
[化学式2]
注意,在上述通式(G1)至(G3)中,R1表示碳原子数为1至3的烷基,在通式(G3)中,R2表示碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中R1是甲基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中R1是乙基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述M是锂。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的发光器件,其中所述M是钠。
另外,本发明的另一个方式是一种由下述通式(G0)表示的金属配合物。
[化学式3]
注意,在上述通式(G0)中,M表示碱金属、R1表示碳原子数为1至3的烷基、R2表示氢或碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的金属配合物,其中R2是甲基。
另外,本发明的另一个方式是一种由下述通式(G1)至(G3)中的任一个表示的金属配合物。
[化学式4]
注意,在上述通式(G1)至(G3)中,R1及R2分别独立地表示碳原子数为1至3的烷基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的金属配合物,其中R1是甲基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的金属配合物,其中R1是乙基。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的金属配合物,其中所述M是锂。
另外,本发明的另一个方式是具有上述结构的金属配合物,其中所述M是钠。
另外,本发明的另一个方式是一种具有上述金属配合物的发光器件。
另外,本发明的另一个方式是一种发光器件,其中由上述通式(G1)表示的金属配合物的发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
另外,本发明的另一个方式是一种在发光层和阴极之间包括上述金属配合物的发光器件。
另外,本发明的另一个方式是一种在电子传输层中包括上述金属配合物的发光器件。
另外,本发明的另一个方式是一种电子设备,包括:上述任意项所述的发光器件;以及传感器、操作按钮、扬声器和麦克风中的至少一个。
另外,本发明的另一个方式是一种发光装置,包括:上述任意项所述的发光器件;以及晶体管和衬底中的至少一个。
另外,本发明的另一个方式是一种照明装置,包括:上述任意项所述的发光器件;以及外壳。
在本说明书中,发光装置包括使用发光器件的图像显示器件。另外,发光装置有时还包括如下模块:发光器件安装有连接器诸如各向异性导电膜或TCP(Tape CarrierPackage:带载封装)的模块;在TCP的端部设置有印刷线路板的模块;或者通过COG(Chip OnGlass:玻璃覆晶封装)方式在发光器件上直接安装有IC(集成电路)的模块。再者,照明装置等有时包括发光装置。
本发明的一个方式可以提供一种发光效率高的发光器件。本发明的一个方式可以提供一种功耗低的发光器件、发光装置、电子设备、显示装置和电子器件中的任意个。
本发明的另一个方式可以提供一种新颖有机金属配合物(金属配合物)。另外,本发明的另一个方式可以提供一种可用于驱动电压低的发光器件的金属配合物。另外,本发明的另一个方式可以提供一种可用于包括折射率低的电子传输层且驱动电压低的发光器件的金属配合物。
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实现所有上述效果。另外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A、图1B及图1C是发光器件的示意图;
图2A及图2B是示出有源矩阵型发光装置的图;
图3A及图3B是示出有源矩阵型发光装置的图;
图4是示出有源矩阵型发光装置的图;
图5A及图5B是示出无源矩阵型发光装置的图;
图6A及图6B是示出照明装置的图;
图7A、图7B1、图7B2及图7C是示出电子设备的图;
图8A、图8B及图8C是示出电子设备的图;
图9是示出照明装置的图;
图10是示出照明装置的图;
图11是示出车载显示装置及照明装置的图;
图12A及图12B是示出电子设备的图;
图13A、图13B及图13C是示出电子设备的图;
图14是mmtBumBP-dmmtBuPTzn、mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率的测量数据;
图15是发光器件1及比较发光器件1的亮度-电流密度特性;
图16是发光器件1及比较发光器件1的电流效率-亮度特性;
图17是发光器件1及比较发光器件1的亮度-电压特性;
图18是发光器件1及比较发光器件1的电流-电压特性;
图19是发光器件1及比较发光器件1的蓝色指标-亮度特性;
图20是发光器件1及比较发光器件1的发射光谱;
图21是mmtBumBP-dmmtBuPTzn、Li-6mq及Liq的折射率的测量数据;
图22是发光器件2及比较发光器件2的亮度-电流密度特性;
图23是发光器件2及比较发光器件2的电流效率-亮度特性;
图24是发光器件2及比较发光器件2的亮度-电压特性;
图25是发光器件2及比较发光器件2的电流-电压特性;
图26是发光器件2及比较发光器件2的蓝色指标-亮度特性;
图27是发光器件2及比较发光器件2的发射光谱;
图28是mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率的测量数据;
图29是发光器件3及比较发光器件3的亮度-电流密度特性;
图30是发光器件3及比较发光器件3的电流效率-亮度特性;
图31是发光器件3及比较发光器件3的亮度-电压特性;
图32是发光器件3及比较发光器件3的电流-电压特性;
图33是发光器件3及比较发光器件3的发射光谱;
图34是发光器件3及比较发光器件3的蓝色指标-亮度特性;
图35是脱水丙酮溶液中的Li-6mq的吸收光谱及发射光谱;
图36是mmtBumBP-dmmtBuPTzn的折射率的测量数据;
图37是mmtBumBPTzn、mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率的测量数据;
图38是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的亮度-电流密度特性;
图39是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的电流效率-亮度特性;
图40是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的亮度-电压特性;
图41是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的电流密度-电压特性;
图42是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的发射光谱;
图43是发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的蓝色指标-亮度特性;
图44是mmtBumBPTzn的折射率的测量数据;
图45是脱水丙酮溶液中的Li-6eq的吸收光谱及发射光谱;
图46是Li-6eq的折射率的测量数据;
图47是脱水丙酮溶液中的Na-6mq的吸收光谱及发射光谱;
图48是示出发光器件5及发光器件6的亮度-电流密度特性的图;
图49是示出发光器件5及发光器件6的亮度-电压特性的图;
图50是示出发光器件5及发光器件6的电流效率-亮度特性的图;
图51是示出发光器件5及发光器件6的电流密度-电压特性的图;
图52是示出发光器件5及发光器件6的外部量子效率-亮度特性的图;
图53是示出发光器件5及发光器件6的功率效率-亮度特性的图;
图54是示出发光器件5及发光器件6的发射光谱的图;
图55是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的亮度-电流密度特性的图;
图56是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的亮度-电压特性的图;
图57是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的电流效率-亮度特性的图;
图58是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的电流密度-电压特性的图;
图59是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的外部量子效率-亮度特性的图;
图60是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的功率效率-亮度特性的图;
图61是示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的发射光谱的图;
图62是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的亮度-电流密度特性的图;
图63是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的亮度-电压特性的图;
图64是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的电流效率-亮度特性的图;
图65是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的电流密度-电压特性的图;
图66是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的外部量子效率-亮度特性的图;
图67是示出发光器件9、发光器件10、发光器件11及发光器件12的发射光谱的图;
图68是脱水丙酮溶液中的Li-3,6dmq的吸收光谱及发射光谱;
图69是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的亮度-电流密度特性的图;
图70是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的亮度-电压特性的图;
图71是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的电流效率-亮度特性的图;
图72是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的电流密度-电压特性的图;
图73是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的外部量子效率-亮度特性的图;
图74是示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的发射光谱的图;
图75是mmtBumBPTzn、Li-mq、Li-5mq、Li-6mq及Li-7mq的折射率的测量数据。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意,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。
实施方式1
图1A是示出本发明的一个方式的发光器件的图。本发明的一个方式的发光器件包括阳极101、阴极102及EL层103,该EL层103包括发光层113及电子传输层114。
发光层113至少包括发光材料,电子传输层114包括具有电子传输性的有机化合物以及碱金属的金属配合物。
本发明的一个方式的发光器件的电子传输层114所包括的具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物优选为如下组合:发光层113所包括的发光材料所发射的光的峰波长(λp)处的各自寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75,优选为1.50以上且小于1.70。
注意,上述具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物的折射率通过对该材料的薄膜进行测量而决定,当在这种薄膜中产生各向异性时,寻常光折射率和非寻常光折射率有时不同。在所测量的薄膜处于上述状态时,可以通过进行各向异性分析分别算出寻常光折射率与非寻常光折射率。注意,在本说明书中,在所测量的材料具有寻常光折射率及非寻常光折射率的双方时,使用寻常光折射率作为指标。
使用这种材料的电子传输层114可以为折射率低的层,通过在EL层中设置折射率低的层,光提取效率得到提高因此可以得到发光效率高的发光器件。一般而言,构成发光器件的有机化合物的折射率为1.8至1.9左右,因为本发明的一个方式的发光器件包括折射率低的电子传输层所以可以实现发光效率高的发光器件。
尤其是,因为电子传输层114设置在发光层113和阴极102之间,所以适合于顶部发射型发光器件。
另外,本发明的一个方式的发光器件的电子传输层114的相对于λp的光的寻常光折射率优选为1.50以上且小于1.75,更优选为1.50以上且小于1.70。
尤其是,包括在该电子传输层114中的具有电子传输性的有机化合物优选为相对于λp的光的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下的物质,碱金属的金属配合物优选为相对于λp的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下的物质。
另外,在蓝色发光器件中,上述发光材料发射蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)的范围内的任意波长(λB)的光,因此具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物优选为如下组合:相对于λB的光的各自寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75,更优选为1.50以上且小于1.70。
另外,同样地,蓝色发光器件的电子传输层114的相对于λB的光的寻常光折射率优选为1.50以上且小于1.75,更优选为1.50以上且小于1.70。尤其是,具有电子传输性的有机化合物优选为相对于λB的光的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,更优选为1.50以上且1.70以下的物质,碱金属的金属配合物优选为相对于λB的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下的物质。
另外,在原理上在短波长一侧折射率高且在长波长一侧折射率低,因此用于本发明的一个方式的电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物优选为如下组合:相对于633nm波长的光的各自寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.45以上且小于1.70。另外,同样地,用于本发明的一个方式的电子传输层114的相对于633nm波长的光的寻常光折射率优选为1.45以上且小于1.70。另外,尤其优选的是,用于本发明的一个方式的电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下,用于本发明的一个方式的电子传输层114的碱金属的金属配合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.40以上且1.65以下。
另外,用于本发明的一个方式的电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物优选各自具有烷基或环烷基。当它们具有烷基或环烷基时,可以降低折射率,因此可以实现折射率低的电子传输层114。
在此,一般被认为烷基或环烷基的存在阻碍具有电子传输性的有机化合物和碱金属的金属配合物的互相作用(也称为对接),导致驱动电压的增高,但是,在本发明的一个方式的发光器件中,没有很大的驱动电压的增高,可以实现包括折射率低的电子传输层且发光效率高的发光器件。
注意,该具有电子传输性的有机化合物所具有的烷基优选为支链烷基,尤其优选为碳原子数为3或4的烷基,叔丁基是特别优选的。另外,碱金属的金属配合物所具有的烷基的碳原子数优选为1至3中的任一个,甲基是特别优选的。
优选的是,构成该电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物具有至少一个氮原子数为1至3的六元环杂芳环,包括多个成环碳原子数为6至14的稠合芳香烃环,多个上述稠合芳香烃环中的至少两个是苯环,并包含多个以sp3杂化轨道形成键合的烃基的有机化合物。
另外,在这种有机化合物中,分子的总碳原子数中以sp3杂化轨道形成键合的碳原子数之比例优选占10%以上且60%以下,更优选占10%以上且50%以下。或者,在这种有机化合物中,在利用1H-NMR对该有机化合物进行测量的结果中小于4ppm的信号的积分值优选为4ppm以上的信号的积分值的1/2倍以上。
注意,优选的是,该有机化合物中的所有的以sp3杂化轨道形成键合的烃基键合到上述成环碳原子数为6至14的稠合芳香烃环,该有机化合物的LUMO没有分布在该稠合芳香烃环上。
注意,上述有机化合物相当于包括在电子传输层114中的具有电子传输性的有机化合物。
该具有电子传输性的有机化合物优选为由下述通式(G1)表示的有机化合物。
[化学式5]
在通式中,A表示氮原子数为1至3的六元环杂芳环,并优选为吡啶环、嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环或者三嗪环。
另外,R0表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基或者由式(G1-1)表示的取代基。
R1至R15中的至少一个是具有取代基的苯基,其他的分别独立地表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基、取代或未取代的成环碳原子数为6至14的芳香烃基或者取代或未取代的吡啶基。R1、R3、R5、R6、R8、R10、R11、R13及R15优选为氢。上述具有取代基的苯基具有一个或两个取代基,该取代基分别独立地为碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基或者取代或未取代的成环碳原子数为6至14的芳香烃基。
由上述通式(G1)表示的有机化合物具有多个选自碳原子数为1至6的烷基和碳原子数为3至10的脂环基中的烃基,分子的总碳原子数中以sp3杂化轨道形成键合的碳原子数之比例占10%以上且60%以下。
另外,该具有电子传输性的有机化合物优选为由下述通式(G3)表示的有机化合物。
[化学式6]
在通式中,Q1至Q3中的两个或三个表示N,在上述Q1至Q3中的两个是N时,其余的一个表示CH。
此外,R1至R15中的至少一个是具有取代基的苯基,其他的分别独立地表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基、取代或未取代的成环碳原子数为6至14的芳香烃基或者取代或未取代的吡啶基。R1、R3、R5、R6、R8、R10、R11、R13及R15优选为氢。上述具有取代基的苯基具有一个或两个取代基,该取代基分别独立地为碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基或者取代或未取代的成环碳原子数为6至14的芳香烃基。
优选的是,由上述通式(G3)表示的有机化合物具有多个选自碳原子数为1至6的烷基和碳原子数为3至10的脂环基中的烃基,分子的总碳原子数中以sp3杂化轨道形成键合的碳原子数之比例占10%以上且60%以下。
另外,在由上述通式(G1)或(G3)表示的有机化合物中,具有取代基的苯基优选为由下述式(G1-2)表示的基。
[化学式7]
在式中,α表示取代或未取代的亚苯基,间位取代亚苯基是优选的。另外,当间位取代亚苯基具有一个取代基时,优选该取代基也在间位取代。该取代基优选为碳原子数为1至6的烷基或者碳原子数为3至10的脂环基,更优选为碳原子数为1至6的烷基,进一步优选为叔丁基。
R20表示碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至10的脂环基或者取代或未取代的成环碳原子数为6至14的芳香烃基。
另外,m及n表示1或2。注意,在m是2的情况下,多个α可以相同,也可以不同。另外,在n是2的情况下,多个R20可以相同,也可以不同。R20优选为苯基,更优选为在两个间位中的一方或双方具有碳原子数为1至6的烷基或者碳原子数为3至10的脂环基的苯基。该苯基在两个间位中的一方或双方所具有的取代基更优选为碳原子数为1至6的烷基,进一步优选为叔丁基。
另外,碱金属的金属配合物优选为锂的金属配合物或钠的金属配合物。另外,该金属配合物的配体优选为具有8-羟基喹啉结构的配体。
当具有8-羟基喹啉结构的锂配合物或钠配合物具有烷基时,该配合物所具有的烷基优选为一个或两个。具有烷基的8-羟基喹啉-锂可以实现折射率低的金属配合物。具体而言,在薄膜状态下,相对于455nm以上且465nm以下的范围内的波长的光的寻常光折射率可以为1.45以上且1.70以下,并且相对于633nm波长的光的寻常光折射率可以为1.40以上且1.65以下。
另外,尤其是,当使用包括在6位具有烷基的8-羟基喹啉配体的碱金属配合物时,有降低发光器件的驱动电压的效果。其中,使用包括6-烷基-8-羟基喹啉配体的碱金属配合物或者包括3,6-二烷基-8-羟基喹啉配体的碱金属配合物的发光器件具有良好的特性,所以是优选的。上述烷基更优选为甲基或乙基。
在此,可以由下述通式(G0)表示上述包括在6位具有烷基的8-羟基喹啉配体的碱金属配合物。
[化学式8]
注意,在上述通式(G0)中,M表示碱金属,R1表示碳原子数为1至3的烷基,R2表示氢或碳原子数为1至3的烷基。
并且,由上述通式(G0)表示的金属配合物特别优选为由下述通式(G1)至(G3)中的任一个表示的金属配合物。
[化学式9]
注意,在上述通式(G1)至(G3)中,R1及R2分别独立地表示碳原子数为1至3的烷基。通过利用具有这样结构的金属配合物,可以得到发光效率高且驱动电压低的发光器件。此外,由通式(G3)表示的金属配合物的真空蒸镀中的蒸镀速率很稳定,所以是优选的。此外,更优选的是,R1及R2的碳原子数分别独立地为1,此时与碳原子数为2以上的情况相比驱动电压更低。
此外,在由上述通式(G1)至(G3)表示的金属配合物中,更优选的方式是由下述结构式(100)、(101)、(102)、(200)表示的金属配合物。
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
如上所述,用于本发明的一个方式的发光器件的电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物优选具有碳原子数为3或4的烷基,具有电子传输性的有机化合物特别优选具有多个该烷基。但是,在分子中的烷基过多时载流子传输性下降,因此具有电子传输性的有机化合物中以sp3杂化轨道形成键合的碳之比例优选占该有机化合物的总碳原子数的10%以上且60%以下,更优选占10%以上且50%以下。具有这种结构的具有电子传输性的有机化合物可以实现低折射率,而没有电子传输性的大幅度下降。
当利用1H-NMR(质子核磁共振)进行该有机化合物的测量时,得到小于4ppm的信号的积分值超过4ppm以上的信号的积分值的结果。
在用于本发明的一个方式的发光器件的电子传输层114的具有电子传输性的有机化合物具有三嗪骨架或二嗪骨架时载流子传输性良好,所以是优选的。
通过该电子传输层如上所述地包括折射率低的具有电子传输性的有机化合物以及折射率低的碱金属的金属配合物,可以实现折射率低的层而不导致驱动电压等的大幅度恶化。其结果是,来自发光层113的发光的提取效率得到提高,本发明的一个方式的发光器件可以为发光效率高的发光器件。
接着,说明本发明的一个方式的发光器件的其他结构或材料的例子。如上所述,本发明的一个方式的发光器件在阳极101和阴极102这一对电极之间包括由多个层构成的EL层103,该EL层103包括包含发光材料的发光层113以及具有上述结构的电子传输层114。
阳极101优选使用功函数大(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等形成。具体地,例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO:Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)等。虽然通常通过溅射法形成这些导电金属氧化物膜,但是也可以应用溶胶-凝胶法等来形成。作为形成方法的例子,可以举出使用对氧化铟添加有1wt%至20wt%的氧化锌的靶材通过溅射法形成氧化铟-氧化锌的方法等。另外,可以使用对氧化铟添加有0.5wt%至5wt%的氧化钨和0.1wt%至1wt%的氧化锌的靶材通过溅射法形成包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)。另外,作为用于阳极101的材料例如可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。此外,作为用于阳极101的材料也可以使用石墨烯。另外,通过将后面说明的复合材料用于EL层103中的接触于阳极101的层,可以在选择电极材料时无需顾及功函数。
EL层103优选具有叠层结构,对该叠层结构没有特别的限制,可以采用空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、载流子阻挡层(空穴阻挡层及电子阻挡层)、激子阻挡层、电荷产生层等各种层结构。可以不设置任何层。在本实施方式中,说明如下两种结构:如图1A所示,除了电子传输层114、电子注入层115及发光层113以外还包括空穴注入层111及空穴传输层112的结构;以及如图1B所示,除了电子传输层114、发光层113、空穴注入层111及空穴传输层112以外还包括电荷产生层116的结构。下面具体地示出构成各层的材料。
空穴注入层111是含有具有受体性的物质的层。作为具有受体性的物质,可以使用有机化合物和无机化合物。
作为具有受体性的物质可以使用具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物,可以举出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ)、氯醌、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(简称:HAT-CN)、1,3,4,5,7,8-六氟四氰(hexafluorotetracyano)-萘醌二甲烷(naphthoquinodimethane)(简称:F6-TCNNQ)、2-(7-二氰基亚甲基-1,3,4,5,6,8,9,10-八氟-7H-芘-2-亚基)丙二腈等。尤其是,吸电子基团键合于具有多个杂原子的稠合芳香环的化合物诸如HAT-CN等热稳定,所以是优选的。另外,包括吸电子基团(尤其是如氟基等卤基、氰基)的[3]轴烯衍生物的电子接收性非常高所以特别优选的,具体而言,可以举出:α,α’,α”-1,2,3-环烷三亚基(ylidene)三[4-氰-2,3,5,6-四氟苯乙腈]、α,α’,α”-1,2,3-环丙三亚基三[2,6-二氯-3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯乙腈]、α,α’,α”-1,2,3-环烷三亚基三[2,3,4,5,6-五氟苯乙腈]等。作为具有受主性的物质,除了上述有机化合物以外可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。另外,也可以使用酞菁类配合物化合物如酞菁(简称:H2Pc)、铜酞菁(CuPc)等;芳香胺化合物如4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称:DNTPD)等;或者高分子如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(简称:PEDOT/PSS)等来形成空穴注入层111。具有受主性的物质借助于施加电场而能够从邻接的空穴传输层(或空穴传输材料)抽出电子。
另外,作为空穴注入层111,可以使用在具有空穴传输性的材料中含有上述受体物质的复合材料。注意,通过使用在具有空穴传输性的材料中含有受体物质的复合材料,在选择形成电极的材料时可以无需顾及电极的功函数。换言之,作为阳极101,不仅可以使用功函数大的材料,还可以使用功函数小的材料。
作为用于复合材料的具有空穴传输性的材料,可以使用各种有机化合物如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等。作为用于复合材料的具有空穴传输性的材料,优选使用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。以下,具体地列举可以用作复合材料中的具有空穴传输性的材料的有机化合物。
作为可以用于复合材料的芳香胺化合物,可以举出N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对苯二胺(简称:DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称:DPA3B)等。作为咔唑衍生物,可以具体地举出3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1)、3,6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCN1)、4,4’-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称:TCPB)、9-[4-(10-苯基蒽-9-基)苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。作为芳香烃,例如可以举出2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称:t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称:DNA)、9,10-二苯基蒽(简称:DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称:t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称:DMNA)、2-叔丁基-9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-联蒽、10,10'-二苯基-9,9'-联蒽、10,10'-双(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽、10,10'-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝等。另外,除此之外,还可以使用并五苯、晕苯等。另外,也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳香烃,例如可以举出4,4’-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称:DPVBi)、9,10-双[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称:DPVPA)等。另外,也可以使用本发明的一个方式的有机化合物。
此外,也可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(简称:PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称:PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称:PTPDMA)、聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺](简称:Poly-TPD)等高分子化合物。
作为用于复合材料的具有空穴传输性的材料,更优选具有咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架及蒽骨架中的任意个。尤其是,可以为具有包括二苯并呋喃环或二苯并噻吩环的取代基的芳香胺、包括萘环的芳香单胺、或者9-芴基通过亚芳基键合于胺的氮的芳香单胺。注意,当这些第二有机化合物是包括N,N-双(4-联苯)氨基的物质时,可以制造寿命良好的发光器件,所以是优选的。作为上述第二有机化合物,具体而言,可以举出N-(4-联苯)-6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BnfABP)、N,N-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf)、4,4’-双(6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-基)-4”-苯基三苯基胺(简称:BnfBB1BP)、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-6-胺(简称:BBABnf(6))、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf(8))、N,N-双(4-联苯)苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃-4-胺(简称:BBABnf(II)(4))、N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨基-对三联苯(简称:DBfBB1TP)、N-[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-N-苯基-4-联苯胺(简称:ThBA1BP)、4-(2-萘基)-4’,4”-二苯基三苯基胺(简称:BBAβNB)、4-[4-(2-萘基)苯基]-4’,4”-二苯基三苯基胺(简称:BBAβNBi)、4,4’-二苯基-4”-(6;1’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBAαNβNB)、4,4’-二苯基-4”-(7;1’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBAαNβNB-03)、4,4’-二苯基-4”-(7-苯基)萘基-2-基三苯基胺(简称:BBAPβNB-03)、4,4’-二苯基-4”-(6;2’-联萘基-2-基)三苯基胺(简称:BBA(βN2)B)、4,4’-二苯基-4”-(7;2’-联萘基-2-基)-三苯基胺(简称:BBA(βN2)B-03)、4,4’-二苯基-4”-(4;2’-联萘基-1-基)三苯基胺(简称:BBAβNαNB)、4,4’-二苯基-4”-(5;2’-联萘基-1-基)三苯基胺(简称:BBAβNαNB-02)、4-(4-联苯基)-4’-(2-萘基)-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNB)、4-(3-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:mTPBiAβNBi)、4-(4-联苯基)-4’-[4-(2-萘基)苯基]-4”-苯基三苯基胺(简称:TPBiAβNBi)、4-苯基-4’-(1-萘基)三苯基胺(简称:αNBA1BP)、4,4’-双(1-萘基)三苯基胺(简称:αNBB1BP)、4,4’-二苯基-4”-[4’-(咔唑-9-基)联苯-4-基]三苯基胺(简称:YGTBi1BP)、4’-[4-(3-苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]三(1,1’-联苯-4-基)胺(简称:YGTBi1BP-02)、4-二苯基-4’-(2-萘基)-4”-{9-(4-联苯基)咔唑}三苯胺(简称:YGTBiβNB)、N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-N-[4-(1-萘基)苯基]-9,9'-螺二(9H-芴)-2-胺(简称:PCBNBSF)、N,N-双(4-联苯基)-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:BBASF)、N,N-双(1,1’-联苯基-4-基)-9,9’-螺二[9H-芴]-4-胺(简称:BBASF(4))、N-(1,1’-联苯-2-基)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二(9H-芴)-4-胺(简称:oFBiSF)、N-(4-联苯)-N-(二苯并呋喃-4-基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:FrBiF)、N-[4-(1-萘基)苯基]-N-[3-(6-苯基二苯并呋喃-4-基)苯基]-1-萘基胺(简称:mPDBfBNBN)、4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3’-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称:mBPAFLP)、4-苯基-4’-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(简称:BPAFLBi)、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBA1BP)、4,4’-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(简称:PCBNBB)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9’-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)、N-(1,1’-联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-4-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-3-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-2-胺、N,N-双(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9,9’-螺二-9H-芴-1-胺等。
注意,用于复合材料的具有空穴传输性的材料更优选为HOMO能级为-5.7eV以上且-5.4eV以下的具有较深的HOMO能级的物质。当用于复合材料的具有空穴传输性的材料具有较深的HOMO能级时,空穴容易注入到空穴传输层112,且可以容易得到寿命长的发光器件。另外,在用于复合材料的具有空穴传输性的材料为具有较深的HOMO能级的物质时,空穴的感应适当地得到抑制,因此可以实现寿命更长的发光器件。
注意,通过对上述复合材料还混合碱金属或碱土金属的氟化物(优选的是该层中的氟原子的原子比率为20%以上),可以降低该层的折射率。由此,也可以在EL层103内部形成折射率低的层,且可以提高发光器件的外部量子效率。
通过形成空穴注入层111,可以提高空穴注入性,从而可以得到驱动电压低的发光器件。
另外,在具有受体性的物质中具有受体性的有机化合物可以利用蒸镀容易地形成,所以是易于使用的材料。
空穴传输层112以包含具有空穴传输性的材料的方式形成。具有空穴传输性的材料优选具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率。
作为上述具有空穴传输性的材料,可以举出:4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(简称:TPD)、4,4'-双[N-(螺-9,9’-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:mBPAFLP)、4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBA1BP)、4,4'-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBANB)、4,4'-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBNBB)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称:PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9'-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)等具有芳香胺骨架的化合物;1,3-双(N-咔唑基)苯(简称:mCP)、4,4'-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称:CzTP)、3,3'-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCCP)等具有咔唑骨架的化合物;4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称:DBTFLP-IV)等具有噻吩骨架的化合物;以及4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(简称:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称:mmDBFFLBi-II)等具有呋喃骨架的化合物。其中,具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物具有良好的可靠性和高空穴传输性并有助于降低驱动电压,所以是优选的。注意,作为构成空穴传输层112的材料也可以适当地使用作为用于空穴注入层111的复合材料的具有空穴传输性的材料举出的物质。
发光层113包含发光物质及主体材料。注意,发光层113也可以包含其他材料。此外,也可以为组成不同的两层叠层。
发光物质可以是荧光发光物质、磷光发光物质、呈现热活化延迟荧光(TADF)的物质或其他发光物质。本发明的一个方式可以在发光层113为呈现荧光发光的层,尤其是,为呈现蓝色荧光发光的层的情况下更适合地使用。
在发光层113中,作为可以用作荧光发光物质的材料,例如可以举出如下物质。注意,除此之外,还可以使用其他荧光发光物质。
可以举出5,6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2'-联吡啶(简称:PAP2BPy)、5,6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯基-4-基]-2,2'-联吡啶(简称:PAPP2BPy)、N,N’-二苯基-N,N’-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称:1,6FLPAPrn)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N'-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基二苯乙烯-4,4'-二胺(简称:YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称:YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称:2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:PCAPA)、二萘嵌苯、2,5,8,11-四-叔丁基二萘嵌苯(简称:TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBAPA)、N,N”-(2-叔丁基蒽-9,10-二基二-4,1-亚苯基)双[N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺](简称:DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPPA)、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPPA)、N,N,N',N',N”,N”,N”',N”'-八苯基二苯并[g,p](chrysene)-2,7,10,15-四胺(简称:DBC1)、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPA)、N-[9,10-双(1,1'-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPAPA)、N-[9,10-双(1,1'-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(简称:2DPABPhA)、9,10-双(1,1'-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称:2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(简称:DPhAPhA)、香豆素545T、N,N'-二苯基喹吖酮(简称:DPQd)、红荧烯、5,12-双(1,1'-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(简称:BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称:DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCM2)、N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(简称:p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(简称:p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCJTI)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:DCJTB)、2-(2,6-双{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称:BisDCM)、2-{2,6-双[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称:BisDCJTM)、N,N’-二苯基-N,N’-(1,6-芘-二基)双[(6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](简称:1,6BnfAPrn-03)、3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)、3,10-双[N-(二苯并呋喃-3-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10FrA2Nbf(IV)-02)等。尤其是,以1,6FLPAPrn、1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn-03等芘二胺化合物为代表的稠合芳族二胺化合物具有合适的空穴俘获性且高发光效率及高可靠性,所以是优选的。
当在发光层113中作为发光物质使用磷光发光物质时,作为可使用的材料,例如可以举出如下物质。
例如可以使用如下材料,三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}铱(III)(简称:[Ir(mpptz-dmp)3])、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑)铱(III)(简称:[Ir(Mptz)3])、三[4-(3-联苯)-5-异丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]铱(III)(简称:
[Ir(iPrptz-3b)3])等具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物;三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1,2,4-三唑]铱(III)(简称:[Ir(Mptz1-mp)3])、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑)铱(III)(简称:[Ir(Prptz1-Me)3])等具有1H-三唑骨架的有机金属铱配合物;fac-三[1-(2,6-二异丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]铱(III)(简称:[Ir(iPrpmi)3])、三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]铱(III)(简称:[Ir(dmpimpt-Me)3])等具有咪唑骨架的有机金属铱配合物;以及双[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶根-N,C2']铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称:FIr6)、双[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶根-N,C2']铱(III)吡啶甲酸酯(简称:FIrpic)、双{2-[3',5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C2'}铱(III)吡啶甲酸酯(简称:[Ir(CF3ppy)2(pic)])、双[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶根-N,C2']铱(III)乙酰丙酮(简称:Fir(acac))等以具有拉电子基的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物。上述物质是发射蓝色磷光的化合物,并且是在440nm至520nm的波长区域中具有发光峰的化合物。
另外,可以举出:三(4-甲基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(mppm)3])、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(tBuppm)3])、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(mppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(tBuppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[6-(2-降冰片基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称:[Ir(nbppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称:Ir(mpmppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(4,6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称:[Ir(dppm)2(acac)])等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物;(乙酰丙酮根)双(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(mppr-Me)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(mppr-iPr)2(acac)])等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物;三(2-苯基吡啶根-N,C2')铱(III)(简称:[Ir(ppy)3])、双(2-苯基吡啶根-N,C2')铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(ppy)2(acac)])、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(bzq)2(acac)])、三(苯并[h]喹啉)铱(III)(简称:[Ir(bzq)3])、三(2-苯基喹啉-N,C2']铱(III)(简称:[Ir(pq)3])、双(2-苯基喹啉-N,C2')铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(pq)2(acac)])等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物;以及三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)铽(III)(简称:[Tb(acac)3(Phen)])等稀土金属配合物。上述物质主要是呈现绿色磷光的化合物,并且在500nm至600nm的波长区域中具有发光峰。另外,由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有特别优异的可靠性及发光效率,所以是特别优选的。
另外,可以举出:(二异丁酰基甲烷根)双[4,6-双(3-甲基苯基)嘧啶基]铱(III)(简称:[Ir(5mdppm)2(dibm)])、双[4,6-双(3-甲基苯基)嘧啶根)(二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(5mdppm)2(dpm)])、双[4,6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(d1npm)2(dpm)])等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物;(乙酰丙酮根)双(2,3,5-三苯基吡嗪根)铱(III)(简称:[Ir(tppr)2(acac)])、双(2,3,5-三苯基吡嗪根)(二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称:[Ir(tppr)2(dpm)])、(乙酰丙酮根)双[2,3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(III)(简称:[Ir(Fdpq)2(acac)])等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物;三(1-苯基异喹啉-N,C2’)铱(III)(简称:[Ir(piq)3])、双(1-苯基异喹啉-N,C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称:[Ir(piq)2(acac)])等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物;2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂(II)(简称:PtOEP)等铂配合物;以及三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(单菲咯啉)铕(III)(简称:[Eu(DBM)3(Phen)])、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟丙酮](单菲咯啉)铕(III)(简称:[Eu(TTA)3(Phen)])等稀土金属配合物。上述物质是呈现红色磷光的化合物,并且在600nm至700nm的波长区域中具有发光峰。另外,具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物可以获得色度良好的红色发光。
另外,除了上述磷光化合物以外,还可以选择已知的磷光化合物而使用。
作为TADF材料可以使用富勒烯及其衍生物、吖啶及其衍生物以及伊红衍生物等。另外,还可以举出包含镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、锡(Sn)、铂(Pt)、铟(In)或钯(Pd)等的含金属卟啉。作为该含金属卟啉,例如,也可以举出由下述结构式表示的原卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Proto IX))、中卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Meso IX))、血卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Hemato IX))、粪卟啉四甲酯-氟化锡配合物(SnF2(Copro III-4Me)、八乙基卟啉-氟化锡配合物(SnF2(OEP))、初卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Etio I))以及八乙基卟啉-氯化铂配合物(PtCl2OEP)等。
[化学式14]
另外,还可以使用由下述结构式表示的2-(联苯-4-基)-4,6-双(12-苯基吲哚[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪(简称:PIC-TRZ)、9-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCzTzn)、9-[4-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-9H,9’H-3,3’-联咔唑(简称:PCCzPTzn)、2-[4-(10H-吩恶嗪-10-基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5,10-二氢吩嗪-10-基)苯基]-4,5-二苯基-1,2,4-三唑(简称:PPZ-3TPT)、3-(9,9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧杂蒽-9-酮(简称:ACRXTN)、双[4-(9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶)苯基]硫砜(简称:DMAC-DPS)、10-苯基-10H,10’H-螺[吖啶-9,9’-蒽]-10’-酮(简称:ACRSA)等具有富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环的一方或双方的杂环化合物。该杂环化合物具有富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环,电子传输性和空穴传输性都高,所以是优选的。其中,在具有缺π电子杂芳环的骨架中,吡啶骨架、二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架)及三嗪骨架稳定且可靠性良好,所以是优选的。尤其是,苯并呋喃并嘧啶骨架、苯并噻吩并嘧啶骨架、苯并呋喃并吡嗪骨架、苯并噻吩并吡嗪骨架的接受性高且可靠性良好,所以是优选的。另外,在具有富π电子杂芳环的骨架中,吖啶骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架、呋喃骨架、噻吩骨架及吡咯骨架稳定且可靠性良好,所以优选具有上述骨架中的至少一个。另外,作为呋喃骨架优选使用二苯并呋喃骨架,作为噻吩骨架优选使用二苯并噻吩骨架。作为吡咯骨架,特别优选使用吲哚骨架、咔唑骨架、吲哚咔唑骨架、联咔唑骨架、3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架。在富π电子型杂芳环和缺π电子型杂芳环直接键合的物质中,富π电子杂芳环的电子供给性和缺π电子型杂芳环的电子接受性都高而S1能级与T1能级之间的能量差变小,可以高效地获得热活化延迟荧光,所以是特别优选的。注意,也可以使用键合有氰基等吸电子基团的芳香环代替缺π电子型杂芳环。此外,作为富π电子骨架,可以使用芳香胺骨架、吩嗪骨架等。此外,作为缺π电子骨架,可以使用氧杂蒽骨架、二氧化噻吨(thioxanthene dioxide)骨架、噁二唑骨架、三唑骨架、咪唑骨架、蒽醌骨架、苯基硼烷或boranthrene等含硼骨架、苯甲腈或氰苯等具有腈基或氰基的芳香环或杂芳环、二苯甲酮等羰骨架、氧化膦骨架、砜骨架等。如此,可以使用缺π电子骨架及富π电子骨架代替缺π电子杂芳环以及富π电子杂芳环中的至少一个。
[化学式15]
TADF材料是指S1能级和T1能级之差较小且具有通过反系间窜越将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料。因此,能够通过微小的热能量将三重激发能上转换(up-convert)为单重激发能(反系间窜越)并能够高效地产生单重激发态。此外,可以将三重激发能转换为发光。
以两种物质形成激发态的激基复合物(Exciplex)因S1能级和T1能级之差极小而具有将三重激发能转换为单重激发能的TADF材料的功能。
注意,作为T1能级的指标,可以使用在低温(例如,77K至10K)下观察到的磷光光谱。关于TADF材料,优选的是,当以通过在荧光光谱的短波长侧的尾处引切线得到的外推线的波长能量为S1能级并以通过在磷光光谱的短波长侧的尾处引切线得到的外推线的波长能量为T1能级时,S1与T1之差为0.3eV以下,更优选为0.2eV以下。
此外,当使用TADF材料作为发光物质时,主体材料的S1能级优选比TADF材料的S1能级高。此外,主体材料的T1能级优选比TADF材料的T1能级高。
作为发光层的主体材料,可以使用具有电子传输性的材料或具有空穴传输性的材料、上述TADF材料等各种载流子传输材料。
作为具有空穴传输性的材料,优选使用具有胺骨架或富π电子型杂芳环骨架的有机化合物。例如,可以举出:4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(简称:TPD)、4,4'-双[N-(螺-9,9’-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:BPAFLP)、4-苯基-3'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称:mBPAFLP)、4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBA1BP)、4,4'-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBANB)、4,4'-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称:PCBNBB)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称:PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9'-螺二[9H-芴]-2-胺(简称:PCBASF)等具有芳香胺骨架的化合物;1,3-双(N-咔唑基)苯(简称:mCP)、4,4'-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称:CzTP)、3,3'-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCCP)等具有咔唑骨架的化合物;4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称:DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称:DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称:DBTFLP-IV)等具有噻吩骨架的化合物;以及4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(简称:DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称:mmDBFFLBi-II)等具有呋喃骨架的化合物。其中,具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物具有良好的可靠性和高空穴传输性并有助于降低驱动电压,所以是优选的。此外,也可以使用作为空穴传输层112的具有空穴传输性的材料的例子举出的有机化合物。
作为具有电子传输性的材料,例如可以举出:双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称:BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称:BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称:Znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnBTZ)等金属配合物或包括缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物。作为包括缺π电子型杂芳环骨架的有机化合物,例如可以举出:2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(简称:PBD)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称:TAZ)、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(简称:OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称:CO11)、2,2',2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称:TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(简称:mDBTBIm-II)等具有多唑骨架的杂环化合物;2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉(简称:2mCzBPDBq)、4,6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称:4,6mPnP2Pm)、4,6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称:4,6mDBTP2Pm-II)等具有二嗪骨架的杂环化合物;3,5-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称:35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶基)-苯基]苯(简称:TmPyPB)等具有吡啶骨架的杂环化合物;以及2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)、2-[(1,1’-联苯)-4-基]-4-苯基-6-[9,9’-螺二(9H-芴)-2-基]-1,3,5-三嗪(简称:BP-SFTzn)、2-{3-[3-(苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mBnfBPTzn)、2-{3-[3-(苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-6-基)苯基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mBnfBPTzn-02)等具有三嗪骨格的杂环化合物。其中,具有二嗪骨架的杂环化合物、具有吡啶骨架的杂环化合物或具有三嗪骨架的杂环化合物具有良好的可靠性,所以是优选的。尤其是,具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂环化合物、具有三嗪骨架的杂环化合物具有高电子传输性,也有助于降低驱动电压。
作为能够用作主体材料的TADF材料,可以使用与上面作为TADF材料举出的材料同样的材料。当使用TADF材料作为主体材料时,由TADF材料生成的三重激发能经反系间窜跃转换为单重激发能并进一步能量转移到发光物质,由此可以提高发光器件的发光效率。此时,TADF材料被用作能量供体,发光物质被用作能量受体。
当上述发光物质为荧光发光物质时这是非常有效的。此外,此时,为了得到高发光效率,TADF材料的S1能级优选比荧光发光物的S1能级高。此外,TADF材料的T1能级优选比荧光发光物质的S1能级高。因此,TADF材料的T1能级优选比荧光发光物质的T1能级高。
此外,优选使用呈现与荧光发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的波长的发光的TADF材料。由此,激发能顺利地从TADF材料转移到荧光发光物质,可以高效地得到发光,所以是优选的。
为了高效地从三重激发能通过反系间窜跃生成单重激发能,优选在TADF材料中产生载流子复合。此外,优选的是在TADF材料中生成的三重激发能不转移到荧光发光物质。为此,荧光发光物质优选在荧光发光物质所具有的发光体(成为发光的原因的骨架)的周围具有保护基。作为该保护基,优选为不具有π键的取代基,优选为饱和烃,具体而言,可以举出碳原子数为3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子数为3以上且10以下的环烷基、碳原子数为3以上且10以下的三烷基硅基,更优选具有多个保护基。不具有π键的取代基由于几乎没有传输载流子的功能,所以对载流子传输或载流子复合几乎没有影响,可以使TADF材料与荧光发光物质的发光体彼此远离。在此,发光体是指在荧光发光物质中成为发光的原因的原子团(骨架)。发光体优选为具有π键的骨架,优选包含芳香环,并优选具有稠合芳香环或稠合杂芳环。作为稠合芳香环或稠合杂芳环,可以举出菲骨架、二苯乙烯骨架、吖啶酮骨架、吩恶嗪骨架、吩噻嗪骨架等。尤其是,具有萘骨架、蒽骨架、芴骨架、骨架、三亚苯骨架、并四苯骨架、芘骨架、苝骨架、香豆素骨架、喹吖啶酮骨架、萘并双苯并呋喃骨架的荧光发光物质具有高荧光量子产率,所以是优选的。
在将荧光发光物质用作发光物质的情况下,作为主体材料,优选使用具有蒽骨架的材料。通过将具有蒽骨架的物质用作荧光发光物质的主体材料,可以实现发光效率及耐久性都高的发光层。在用作主体材料的具有蒽骨架的物质中,具有二苯基蒽骨架(尤其是9,10-二苯基蒽骨架)的物质在化学上稳定,所以是优选的。另外,在主体材料具有咔唑骨架的情况下,空穴的注入/传输性得到提高,所以是优选的,在包含苯环稠合到咔唑的苯并咔唑骨架的情况下,其HOMO能级比咔唑浅0.1eV左右,空穴容易注入,所以是更优选的。尤其是,在主体材料具有二苯并咔唑骨架的情况下,其HOMO能级比咔唑浅0.1eV左右,不仅空穴容易注入,而且空穴传输性及耐热性也得到提高,所以是优选的。因此,进一步优选用作主体材料的物质是具有9,10-二苯基蒽骨架及咔唑骨架(或者苯并咔唑骨架或二苯并咔唑骨架)的物质。注意,从上述空穴注入/传输性的观点来看,也可以使用苯并芴骨架或二苯并芴骨架代替咔唑骨架。作为这种物质的例子,可以举出9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:PCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称:PCPN)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称:cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(简称:2mBnfPPA)、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-芴-9-基)-联苯-4’-基}-蒽(简称:FLPPA)、9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽(简称:αN-βNPAnth)等。尤其是,CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPA呈现非常良好的特性,所以是优选的。
另外,主体材料也可以是混合多种物质的材料,当使用混合的主体材料时,优选混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料。通过混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料,可以使发光层113的传输性的调整变得更加容易,也可以更简便地进行复合区域的控制。具有空穴传输性的材料和具有电子传输性的材料的含量的重量比例为1:19至19:1即可。
注意,作为上述混合的材料的一部分,可以使用磷光发光物质。磷光发光物质在作为发光物质使用荧光发光物质时可以被用作对荧光发光物质供应激发能的能量供体。
另外,也可以使用这些混合了的材料形成激基复合物。通过以形成发射与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料,可以使能量转移变得顺利,从而高效地得到发光,所以是优选的。另外,通过采用该结构可以降低驱动电压,因此是优选的。
注意,形成激基复合物的材料的至少一个可以为磷光发光物质。由此,可以高效地将三重激发能经反系间窜跃转换为单重激发能。
关于高效地形成激基复合物的材料的组合,具有空穴传输性的材料的HOMO能级优选为具有电子传输性的材料的HOMO能级以上。此外,具有空穴传输性的材料的LUMO能级优选为具有电子传输性的材料的LUMO能级以上。注意,材料的LUMO能级及HOMO能级可以从通过循环伏安(CV)测定测得的材料的电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。
注意,激基复合物的形成例如可以通过如下方法确认:对具有空穴传输性的材料的发射光谱、具有电子传输性的材料的发射光谱及混合这些材料而成的混合膜的发射光谱进行比较,当观察到混合膜的发射光谱比各材料的发射光谱向长波长一侧漂移(或者在长波长一侧具有新的峰值)的现象时说明形成有激基复合物。或者,对具有空穴传输性的材料的瞬态光致发光(PL)、具有电子传输性的材料的瞬态PL及混合这些材料而成的混合膜的瞬态PL进行比较,当观察到混合膜的瞬态PL寿命与各材料的瞬态PL寿命相比具有长寿命成分或者延迟成分的比率变大等瞬态响应不同时说明形成有激基复合物。此外,可以将上述瞬态PL称为瞬态电致发光(EL)。换言之,与对具有空穴传输性的材料的瞬态EL、具有电子传输性的材料的瞬态EL及这些材料的混合膜的瞬态EL进行比较,观察瞬态响应的不同,可以确认激基复合物的形成。
在电子传输层114具有本发明的结构时可以为折射率低的层,因此EL层103中可以形成折射率低的层而没有驱动电压的大幅度下降,可以提高发光器件的外部量子效率。
注意,具有本结构的电子传输层114有时兼作电子注入层115。
另外,电子传输层114优选在电场强度[V/cm]的平方根为600时的电子迁移率为1×10-7cm2/Vs以上且5×10-5cm2/Vs以下。通过降低电子传输层114中的电子的传输性可以控制向发光层的电子的注入量,由此可以防止发光层变成电子过多的状态。当在使用复合材料形成空穴注入层且该复合材料中的具有空穴传输性的材料的HOMO能级为-5.7eV以上且-5.4eV以下的较深的HOMO能级的情况下使用该结构时,可以获得长寿命,所以是特别优选的。注意,此时,具有电子传输性的材料的HOMO能级优选为-6.0eV以上。
另外,优选在电子传输层114中碱金属或碱土金属的金属配合物中在其厚度方向上存在浓度差(也包括0的情况)。
可以在电子传输层114和阴极102之间设置由氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)、8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)等的碱金属、碱土金属或它们的化合物或配合物的层作为电子注入层115。电子注入层115可以使用将碱金属、碱土金属或它们的化合物包含在由具有电子传输性的物质构成的层中的层或电子化合物(electride)。作为电子化合物,例如可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。
注意,作为电子注入层115,也可以使用对具有电子传输性的物质(优选为具有联吡啶骨架的有机化合物)包含上述碱金属或碱土金属的氟化物为微晶状态的浓度以上(50wt%以上)的层。该由于该层为折射率低的层,所以可以提供外部量子效率更良好的发光器件。
另外,可以设置电荷产生层116,而代替图1A的电子注入层115(图1B)。电荷产生层116是通过施加电位,可以对与该层的阴极一侧接触的层注入空穴,并且对与该层的阳极一侧接触的层注入电子的层。电荷产生层116至少包括P型层117。P型层117优选使用上述构成空穴注入层111的复合材料来形成。另外,P型层117也可以将作为构成复合材料的材料包含上述包含接受性材料的膜和包含空穴传输材料的膜层叠来形成。通过对P型层117施加电位,电子和空穴分别注入到电子传输层114和阴极102,使得发光器件工作。
另外,电荷产生层116除了包括P型层117之外,优选还包括电子中继层118及电子注入缓冲层119中的任一方或双方。
电子中继层118至少包含具有电子传输性的物质,并且能够防止电子注入缓冲层119和P型层117的相互作用,并顺利地传递电子。优选将电子中继层118所包含的具有电子传输性的物质的LUMO能级设定在P型层117中的接受性物质的LUMO能级与电子传输层114中的接触于电荷产生层116的层所包含的物质的LUMO能级之间。具体而言,电子中继层118中的具有电子传输性的物质的LUMO能级优选为-5.0eV以上,更优选为-5.0eV以上且-3.0eV以下。另外,作为电子中继层118中的具有电子传输性的物质,优选使用酞菁类材料或具有金属-氧键合和芳香配体的金属配合物。
电子注入缓冲层119可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属以及这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))等电子注入性高的物质。
另外,在电子注入缓冲层119包含具有电子传输性的物质及供体性物质的情况下,作为供体性物质,除了碱金属、碱土金属、稀土金属和这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外,还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称:TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。
另外,作为具有电子传输性的物质,可以使用与上面所说明的用于电子传输层114的材料同样的材料形成。由于该材料为折射率较低的有机化合物,所以通过将其用于电子注入缓冲层119,可以得到外部量子效率良好的发光器件。
作为形成阴极102的物质,可以使用功函数小(具体为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子,可以举出锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)或者锶(Sr)等的属于元素周期表中的第1族或第2族的元素、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属以及包含它们的合金等。然而,通过在阴极102和电子传输层之间设置电子注入层,可以不顾及功函数的大小而将各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等用作阴极102。这些导电材料可以通过真空蒸镀法、溅射法等干式法、喷墨法、旋涂法等形成。另外,阴极102可以通过利用溶胶-凝胶法等湿式法或利用金属材料的膏剂的湿式法形成。
另外,作为EL层103的形成方法,不论干式法或湿式法,都可以使用各种方法。例如,也可以使用真空蒸镀法、凹版印刷法、照相凹版印刷法、丝网印刷法、喷墨法或旋涂法等。
另外,也可以通过使用不同成膜方法形成上面所述的各电极或各层。
注意,设置在阳极101与阴极102之间的层的结构不局限于上述结构。但是,优选采用在离阳极101及阴极102远的部分设置空穴与电子复合的发光区域的结构,以便抑制由于发光区域与用于电极或载流子注入层的金属接近而发生的猝灭。
另外,为了抑制从在发光层中产生的激子的能量转移,接触于发光层113的如空穴传输层和电子传输层,尤其是靠近发光层113中的复合区域的载流子传输层优选使用如下物质构成,即具有比构成发光层的发光材料或者包含在发光层中的发光材料所具有的带隙大的带隙的物质。
接着,参照图1C说明具有层叠有多个发光单元的结构的发光器件(以下也称为叠层型元件或串联元件)的方式。该发光器件是在阳极和阴极之间具有多个发光单元的发光器件。一个发光单元具有与图1A所示的EL层103大致相同的结构。就是说,可以说,图1C所示的发光器件是具有多个发光单元的发光器件,而图1A或图1B所示的发光器件是具有一个发光单元的发光器件。
在图1C中,在阳极501和阴极502之间层叠有第一发光单元511和第二发光单元512,并且在第一发光单元511和第二发光单元512之间设置有电荷产生层513。阳极501和阴极502分别相当于图1A中的阳极101和阴极102,并且可以应用与图1A的说明同样的材料。另外,第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同结构,也可以具有不同结构。
电荷产生层513具有在对阳极501及阴极502施加电压时,对一个发光单元注入电子并对另一个发光单元注入空穴的功能。就是说,在图1C中,在以阳极的电位比阴极的电位高的方式施加电压的情况下,电荷产生层513只要是对第一发光单元511注入电子并对第二发光单元512注入空穴的层即可。
电荷产生层513优选具有与图1B所示的电荷产生层116同样的结构。因为有机化合物与金属氧化物的复合材料具有良好的载流子注入性及载流子传输性,从而能够实现低电压驱动及低电流驱动。注意,在发光单元的阳极一侧的面接触于电荷产生层513的情况下,电荷产生层513可以具有发光单元的空穴注入层的功能,所以在发光单元中也可以不设置空穴注入层。
另外,当在电荷产生层513中设置电子注入缓冲层119时,因为该电子注入缓冲层119具有阳极一侧的发光单元中的电子注入层的功能,所以在阳极一侧的发光单元中不一定必须设置电子注入层。
虽然在图1C中说明了具有两个发光单元的发光器件,但是可以同样地应用层叠三个以上的发光单元的发光器件。如根据本实施方式的发光器件,通过在一对电极之间将多个发光单元使用电荷产生层513隔开并配置,该元件可以在保持低电流密度的同时实现高亮度发光,并且能够实现长寿命。另外,可以实现能够进行低电压驱动且低功耗的发光裝置。
另外,通过使各发光单元的发光颜色不同,可以以整个发光器件得到所希望的颜色的发光。例如,通过在具有两个发光单元的发光器件中获得来自第一发光单元的红色和绿色的发光颜色以及来自第二发光单元的蓝色的发光颜色,可以得到在整个发光器件中进行白色发光的发光器件。
另外,上述EL层103、第一发光单元511、第二发光单元512及电荷产生层等各层及电极例如可以利用蒸镀法(包括真空蒸镀法)、液滴喷射法(也称为喷墨法)、涂敷法、凹版印刷法等方法形成。此外,其也可以包含低分子材料、中分子材料(包括低聚物、树枝状聚合物)或者高分子材料。
另外,本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
实施方式2
在本实施方式中,对使用实施方式1所示的发光器件的发光装置进行说明。
在本实施方式中,参照图2A及图2B对使用实施方式1所示的发光器件而制造的发光装置进行说明。注意,图2A是示出发光装置的俯视图,并且图2B是沿图2A中的点划线A-B及点划线C-D切断的截面图。该发光装置作为用来控制发光器件的发光的单元包括由虚线表示的驱动电路部(源极线驱动电路)601、像素部602、驱动电路部(栅极线驱动电路)603。另外,附图标记604是密封衬底,附图标记605是密封材料,由密封材料605围绕的内侧是空间607。
注意,引导布线608是用来传送输入到源极线驱动电路601及栅极线驱动电路603的信号的布线,并且从用作外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。注意,虽然在此只图示出FPC,但是该FPC还可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置主体,而且还包括安装有FPC或PWB的发光装置。
下面,参照图2B说明截面结构。虽然在元件衬底610上形成有驱动电路部及像素部,但是在此示出作为驱动电路部的源极线驱动电路601和像素部602中的一个像素。
元件衬底610除了可以使用由玻璃、石英、有机树脂、金属、合金、半导体等构成的衬底以外还可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics:纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。
对用于像素或驱动电路的晶体管的结构没有特别的限制。例如,可以采用反交错型晶体管或交错型晶体管。另外,顶栅型晶体管或底栅型晶体管都可以被使用。对用于晶体管的半导体材料没有特别的限制,例如可以使用硅、锗、碳化硅、氮化镓等。或者可以使用In-Ga-Zn类金属氧化物等的包含铟、镓、锌中的至少一个的氧化物半导体。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体或结晶半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用结晶半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。
在此,氧化物半导体优选用于设置在上述像素或驱动电路中的晶体管和用于在后面说明的触摸传感器等的晶体管等半导体装置。尤其优选使用其带隙比硅宽的氧化物半导体。通过使用带隙比硅宽的氧化物半导体,可以降低晶体管的关态电流(off-statecurrent)。
上述氧化物半导体优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。另外,上述氧化物半导体更优选为包含以In-M-Zn类氧化物(M为Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金属)表示的氧化物的氧化物半导体。
尤其是,作为半导体层,优选使用如下氧化物半导体膜:具有多个结晶部,该多个结晶部的c轴都朝向垂直于半导体层的被形成面或半导体层的顶面的方向,并且在相邻的结晶部间不具有晶界。
通过作为半导体层使用上述材料,可以实现电特性的变动被抑制的可靠性高的晶体管。
另外,由于具有上述半导体层的晶体管的关态电流较低,因此能够长期间保持经过晶体管而储存于电容器中的电荷。通过将这种晶体管用于像素,能够在保持各显示区域所显示的图像的灰度的状态下,停止驱动电路。其结果是,可以实现功耗极低的电子设备。
为了实现晶体管的特性稳定化等,优选设置基底膜。作为基底膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等无机绝缘膜并以单层或叠层制造。基底膜可以通过溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法(等离子体CVD法、热CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD:有机金属化学气相沉积)法等)或ALD(Atomic LayerDeposition:原子层沉积)法、涂敷法、印刷法等形成。注意,基底膜若不需要则也可以不设置。
注意,FET623示出形成在驱动电路部601中的晶体管的一个。另外,驱动电路也可以利用各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。另外,虽然在本实施方式中示出在衬底上形成有驱动电路的驱动器一体型,但是不一定必须采用该结构,驱动电路也可以形成在外部,而不形成在衬底上。
另外,像素部602由多个像素形成,该多个像素都包括开关FET611、电流控制FET612以及与该电流控制FET 612的漏极电连接的阳极613,但是并不局限于此,也可以采用组合三个以上的FET和电容器的像素部。
注意,形成绝缘物614来覆盖阳极613的端部。在此,可以使用正型感光丙烯酸树脂膜形成绝缘物614。
另外,将绝缘物614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面,以获得后面形成的EL层等的良好的覆盖性。例如,在使用正型感光丙烯酸树脂作为绝缘物614的材料的情况下,优选只使绝缘物614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。作为绝缘物614,可以使用负型感光树脂或者正型感光树脂。
在阳极613上形成有EL层616及阴极617。在此,作为用于阳极613的材料,优选使用具有大功函数的材料。例如,除了可以使用诸如ITO膜、包含硅的铟锡氧化物膜、包含2wt%至20wt%的氧化锌的氧化铟膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等的单层膜以外,还可以使用由氮化钛膜和以铝为主要成分的膜构成的叠层膜以及由氮化钛膜、以铝为主要成分的膜和氮化钛膜构成的三层结构等。注意,通过采用叠层结构,布线的电阻值可以较低,可以得到好的欧姆接触,并且,可以将其用作阳极。
另外,EL层616通过使用蒸镀掩模的蒸镀法、喷墨法、旋涂法等各种方法形成。EL层616包括实施方式1所示的结构。另外,作为构成EL层616的其他材料,也可以使用低分子化合物或高分子化合物(包含低聚物、树枝状聚合物)。
另外,作为用于形成于EL层616上的阴极617的材料,优选使用具有小功函数的材料(Al、Mg、Li、Ca、或它们的合金或化合物(MgAg、MgIn、AlLi等)等)。注意,当使产生在EL层616中的光透过阴极617时,优选使用由厚度减薄了的金属薄膜和透明导电膜(ITO、包含2wt%至20wt%的氧化锌的氧化铟、包含硅的铟锡氧化物、氧化锌(ZnO)等)构成的叠层作为阴极617。
另外,发光器件由阳极613、EL层616、阴极617形成。该发光器件是实施方式1所示的发光器件。另外,像素部包括多个发光器件,本实施方式的发光装置也可以包括实施方式1所示的发光器件和具有其他结构的发光器件的双方。
另外,通过使用密封材料605将密封衬底604贴合到元件衬底610,将发光器件618设置在由元件衬底610、密封衬底604以及密封材料605围绕的空间607中。注意,空间607中填充有填料,作为该填料,可以使用惰性气体(氮或氩等),还可以使用密封材料。通过在密封衬底中形成凹部且在其中设置干燥剂,可以抑制水分所导致的劣化,所以是优选的。
另外,优选使用环氧类树脂或玻璃粉作为密封材料605。另外,这些材料优选为尽可能地不使水分或氧透过的材料。另外,作为用于密封衬底604的材料,除了可以使用玻璃衬底或石英衬底以外,还可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics;玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。
虽然在图2A及图2B中没有示出,但是也可以在阴极上设置保护膜。保护膜可以由有机树脂膜或无机绝缘膜形成。另外,也可以以覆盖密封材料605的露出部分的方式形成保护膜。另外,保护膜可以覆盖一对衬底的表面及侧面、密封层、绝缘层等的露出侧面而设置。
作为保护膜可以使用不容易透过水等杂质的材料。因此,可以能够高效地抑制水等杂质从外部扩散到内部。
作为构成保护膜的材料,可以使用氧化物、氮化物、氟化物、硫化物、三元化合物、金属或聚合物等。例如,可以使用含有氧化铝、氧化铪、硅酸铪、氧化镧、氧化硅、钛酸锶、氧化钽、氧化钛、氧化锌、氧化铌、氧化锆、氧化锡、氧化钇、氧化铈、氧化钪、氧化铒、氧化钒、氧化铟等的材料、含有氮化铝、氮化铪、氮化硅、氮化钽、氮化钛、氮化铌、氮化钼、氮化锆、氮化镓的材料、包含含有钛及铝的氮化物、含有钛及铝的氧化物、含有铝及锌的氧化物、含有锰及锌的硫化物、含有铈及锶的硫化物、含有铒及铝的氧化物、含有钇及锆的氧化物等的材料。
保护膜优选通过台阶覆盖性(step coverage)良好的成膜方法来形成。这种方法中之一个是原子层沉积(ALD:Atomic Layer Deposition)法。优选将可以通过ALD法形成的材料用于保护膜。通过ALD法可以形成致密且裂缝或针孔等缺陷被减少或具有均匀的厚度的保护膜。另外,可以减少在形成保护膜时加工构件受到的损伤。
例如,通过ALD法可以将均匀且缺陷少的保护膜形成在具有复杂的凹凸形状的表面或触摸面板的顶面、侧面以及背面上。
如上所述,可以得到使用实施方式1所示的发光器件制造的发光装置。
因为本实施方式中的发光装置使用实施方式1所示的发光器件,所以可以得到具有优良特性的发光装置。具体而言,使用实施方式1所示的发光器件的发光效率高,由此可以实现低功耗的发光装置。
图3A及图3B示出通过形成呈现白色发光的发光器件且设置着色层(滤色片)等来实现全彩色化的发光装置的例子。图3A示出衬底1001、基底绝缘膜1002、栅极绝缘膜1003、栅电极1006、1007、1008、第一层间绝缘膜1020、第二层间绝缘膜1021、周边部1042、像素部1040、驱动电路部1041、发光器件的阳极1024W、1024R、1024G、1024B、分隔壁1025、EL层1028、发光器件的阴极1029、密封衬底1031、密封材料1032等。
另外,在图3A中,将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)设置在透明基材1033上。另外,还可以设置黑矩阵1035。对设置有着色层及黑矩阵的透明基材1033进行对准而将其固定到衬底1001上。另外,着色层及黑矩阵1035被保护层1036覆盖。另外,图3A示出具有光不透过着色层而透射到外部的发光层及光透过各颜色的着色层而透射到外部的发光层,不透过着色层的光成为白色光且透过着色层的光成为红色光、绿色光、蓝色光,因此能够以四个颜色的像素显示图像。
图3B示出将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)形成在栅极绝缘膜1003和第一层间绝缘膜1020之间的例子。如上述那样,也可以将着色层设置在衬底1001和密封衬底1031之间。
另外,虽然以上说明了具有从形成有FET的衬底1001一侧取出光的结构(底部发射型)的发光装置,但是也可以采用具有从密封衬底1031一侧取出发光的结构(顶部发射型)的发光装置。图4示出顶部发射型发光装置的截面图。在此情况下,衬底1001可以使用不使光透过的衬底。到制造用来使FET与发光器件的阳极连接的连接电极为止的工序与底部发射型发光装置同样地进行。然后,以覆盖电极1022的方式形成第三层间绝缘膜1037。该绝缘膜也可以具有平坦化的功能。第三层间绝缘膜1037可以使用与第二层间绝缘膜1021相同的材料或其他公知材料形成。
发光器件的阳极1024W、1024R、1024G、1024B也可以是阴极。另外,在采用如图4所示那样的顶部发射型发光装置的情况下,阳极优选为反射电极。EL层1028的结构采用实施方式1所示的EL层103的结构,并且采用能够获得白色发光的元件结构。
在采用图4所示的顶部发射结构的情况下,可以使用设置有着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)的密封衬底1031进行密封。密封衬底1031也可以设置有位于像素和像素之间的黑矩阵1035。着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)、黑矩阵1035也可以被保护层1036覆盖。另外,作为密封衬底1031,使用具有透光性的衬底。另外,虽然在此示出了以红色、绿色、蓝色、白色的四个颜色进行全彩色显示的例子,但是并不局限于此,也可以以红色、黄色、绿色、蓝色的四个颜色或红色、绿色、蓝色的三个颜色进行全彩色显示。
在顶部发射型发光装置中,可以优选地适用微腔结构。将反射电极用作阳极且将半透射·半反射电极用作阴极,由此可以得到具有微腔结构的发光器件。在反射电极与半透射·半反射电极之间至少含有EL层,并且至少含有成为发光区域的发光层。
注意,反射电极的可见光反射率为40%至100%,优选为70%至100%,并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。另外,半透射·半反射电极的可见光反射率为20%至80%,优选为40%至70%,并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。
从EL层所包含的发光层射出的光被反射电极和半透射·半反射电极反射,并且谐振。
在该发光器件中,通过改变透明导电膜、上述复合材料或载流子传输材料等的厚度而可以改变反射电极与半透射·半反射电极之间的光程。由此,可以在反射电极与半透射·半反射电极之间加强谐振的波长的光且使不谐振的波长的光衰减。
被反射电极反射回来的光(第一反射光)会给从发光层直接入射到半透射·半反射电极的光(第一入射光)带来很大的干涉,因此优选将反射电极与发光层的光程调节为(2n-1)λ/4(注意,n为1以上的自然数,λ为要增强的光的波长)。通过调节该光程,可以使第一反射光与第一入射光的相位一致,由此可以进一步增强从发光层发射的光。
另外,在上述结构中,EL层可以含有多个发光层,也可以只含有一个发光层。例如,可以组合上述结构与上述串联型发光器件的结构,其中在一个发光器件中以其间夹着电荷产生层的方式设置多个EL层,并且,在每个EL层中形成一个或多个发光层。
通过采用微腔结构,可以加强指定波长的正面方向上的发光强度,由此可以实现低功耗化。注意,在为使用红色、黄色、绿色以及蓝色的四个颜色的子像素显示图像的发光装置的情况下,因为可以获得由于黄色发光的亮度提高效果,而且可以在所有的子像素中采用适合各颜色的波长的微腔结构,所以能够实现具有良好的特性的发光装置。
因为本实施方式中的发光装置使用实施方式1所示的发光器件,所以可以得到具有优良特性的发光装置。具体而言,实施方式1所示的发光器件的发光效率高,由此可以实现低功耗的发光装置。
虽然到这里说明了有源矩阵型发光装置,但是下面说明无源矩阵型发光装置。图5A及图5B示出通过使用本发明制造的无源矩阵型发光装置。注意,图5A是示出发光装置的立体图,并且图5B是沿图5A的点划线X-Y切断而获得的截面图。在图5A及图5B中,在衬底951上的电极952与电极956之间设置有EL层955。电极952的端部被绝缘层953覆盖。在绝缘层953上设置有隔离层954。隔离层954的侧壁具有如下倾斜,即越接近衬底表面,两个侧壁之间的间隔越窄。换句话说,隔离层954的短边方向的截面是梯形,底边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953接触的边)比上边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953不接触的边)短。如此,通过设置隔离层954,可以防止起因于静电等的发光器件的不良。另外,在无源矩阵型发光装置中,通过使用实施方式1所示的发光器件,也可以得到可靠性良好的发光装置或者低功耗的发光装置。
以上说明的发光装置能够控制配置为矩阵状的微小的多个发光器件中的每一个,所以作为进行图像的显示的显示装置可以适当地利用。
另外,本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
实施方式3
在本实施方式中,参照图6A及图6B对将实施方式1所示的发光器件用于照明装置的例子进行说明。图6B是照明装置的俯视图,图6A是沿着图6B所示的线e-f的截面图。
在本实施方式的照明装置中,在用作支撑体的具有透光性的衬底400上形成有阳极401。阳极401相当于实施方式1中的阳极101。当从阳极401一侧取出光时,阳极401使用具有透光性的材料形成。
另外,在衬底400上形成用来对阴极404供应电压的焊盘412。
在阳极401上形成有EL层403。EL层403相当于实施方式1中的EL层103的结构或组合发光单元511、发光单元512以及电荷产生层513的结构等。注意,作为它们的结构,参照各记载。
以覆盖EL层403的方式形成阴极404。阴极404相当于实施方式1中的阴极102。当从阳极401一侧取出光时,阴极404使用反射率高的材料形成。通过使阴极404与焊盘412连接,将电压供应到阴极404。
如上所述,本实施方式所示的照明装置具备包括阳极401、EL层403以及阴极404的发光器件。由于该发光器件是发光效率高的发光器件,所以本实施方式的照明装置可以是低功耗的照明装置。
使用密封材料405、406将形成有具有上述结构的发光器件的衬底400和密封衬底407固定来进行密封,由此制造照明装置。另外,也可以仅使用密封材料405和406中的一个。另外,也可以使内侧的密封材料406(在图6B中未图示)与干燥剂混合,由此可以吸收水分而提高可靠性。
另外,通过以延伸到密封材料405、406的外部的方式设置焊盘412和阳极401的一部分,可以将其用作外部输入端子。另外,也可以在外部输入端子上设置安装有转换器等的IC芯片420等。
以上,本实施方式所记载的照明装置在EL元件中使用实施方式1所示的发光器件,可以实现低功耗的照明装置。
另外,本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
实施方式4
在本实施方式中,对在其一部分包括实施方式1所示的发光器件的电子设备的例子进行说明。实施方式1所示的发光器件是发光效率高且功耗低的发光器件。其结果是,本实施方式所记载的电子设备可以实现包括功耗低的发光部的电子设备。
作为采用上述发光器件的电子设备,例如可以举出电视装置(也称为电视机或电视接收机)、用于计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。以下,示出这些电子设备的具体例子。
图7A示出电视装置的一个例子。在电视装置中,外壳7101中组装有显示部7103。另外,在此示出利用支架7105支撑外壳7101的结构。可以利用显示部7103显示图像,并且将实施方式1所示的发光器件排列为矩阵状而构成显示部7103。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另行提供的遥控操作机7110进行电视装置的操作。通过利用遥控操作机7110所具备的操作键7109,可以控制频道及音量,由此可以控制显示在显示部7103上的图像。另外,也可以在遥控操作机7110中设置用来显示从该遥控操作机7110输出的信息的显示部7107。此外,还可以将实施方式1中记载的发光器件排列为矩阵状并用于显示部7107。
另外,电视装置采用具备接收机、调制解调器等的结构。可以通过接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络,能够进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图7B1示出计算机,该计算机包括主体7201、外壳7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、指向装置7206等。另外,该计算机通过将实施方式1所示的发光器件排列为矩阵状并用于显示部7203而制造。图7B1中的计算机也可以为如图7B2所示的方式。图7B2所示的计算机设置有显示部7210代替键盘7204及指向装置7206。显示部7210是触摸面板,通过利用指头或专用笔操作显示在显示部7210上的输入用显示,能够进行输入。另外,显示部7210不仅能够显示输入用显示,而且可以显示其他图像。另外,显示部7203也可以是触摸面板。因为两个屏面通过铰链连接,所以可以防止在收纳或搬运时发生问题如屏面受伤、破坏等。
图7C示出便携式终端的一个例子。移动电话机具备组装在外壳7401中的显示部7402、操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外,移动电话机包括将实施方式1所示的发光器件排列为矩阵状而制造的显示部7402。
图7C所示的便携式终端也可以具有用指头等触摸显示部7402来输入信息的结构。在此情况下,能够用指头等触摸显示部7402来进行打电话或编写电子邮件等的操作。
显示部7402主要有三种屏面模式。第一是以图像的显示为主的显示模式,第二是以文字等的信息的输入为主的输入模式,第三是混合显示模式和输入模式的两个模式的显示输入模式。
例如,在打电话或编写电子邮件的情况下,可以采用将显示部7402主要用于输入文字的文字输入模式而输入在屏面上显示的文字。在此情况下,优选在显示部7402的屏面的大多部分中显示键盘或号码按钮。
另外,通过在便携式终端内部设置具有陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置,可以判断便携式终端的方向(纵或横)而自动进行显示部7402的屏面显示的切换。
另外,通过触摸显示部7402或对外壳7401的操作按钮7403进行操作,来进行屏面模式的切换。或者,也可以根据显示在显示部7402上的图像的种类切换屏面模式。例如,当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时,将屏面模式切换成显示模式,而当该图像信号为文字数据时,将屏面模式切换成输入模式。
另外,当在输入模式下通过检测出显示部7402的光传感器所检测的信号而得知在一定期间内没有显示部7402的触摸操作输入时,也可以进行控制以将屏面模式从输入模式切换成显示模式。
也可以将显示部7402用作图像传感器。例如,通过用手掌或指头触摸显示部7402,来拍摄掌纹、指纹等,能够进行个人识别。另外,通过在显示部中使用发射近红外光的背光源或发射近红外光的感测用光源,也能够拍摄指静脉、手掌静脉等。
另外,本实施方式所示的结构可以与实施方式1至实施方式3所示的结构适当地组合来使用。
如上所述,具备实施方式1或实施方式2所示的发光器件的发光装置的应用范围极为广泛,而能够将该发光装置用于各种领域的电子设备。通过使用实施方式1或实施方式2所示的发光器件,可以得到功耗低的电子设备。
图8A是示出扫地机器人的一个例子的示意图。
扫地机器人5100包括顶面上的显示器5101及侧面上的多个照相机5102、刷子5103及操作按钮5104。虽然未图示,但是扫地机器人5100的底面设置有轮胎和吸入口等。此外,扫地机器人5100还包括红外线传感器、超音波传感器、加速度传感器、压电传感器、光传感器、陀螺仪传感器等各种传感器。另外,扫地机器人5100包括无线通信单元。
扫地机器人5100可以自动行走,检测垃圾5120,可以从底面的吸入口吸引垃圾。
另外,扫地机器人5100对照相机5102所拍摄的图像进行分析,可以判断墙壁、家具或台阶等障碍物的有无。另外,在通过图像分析检测布线等可能会绕在刷子5103上的物体的情况下,可以停止刷子5103的旋转。
可以在显示器5101上显示电池的剩余电量和所吸引的垃圾的量等。可以在显示器5101上显示扫地机器人5100的行走路径。另外,显示器5101可以是触摸面板,可以将操作按钮5104显示在显示器5101上。
扫地机器人5100可以与智能手机等便携式电子设备5140互相通信。照相机5102所拍摄的图像可以显示在便携式电子设备5140上。因此,扫地机器人5100的拥有者在出门时也可以知道房间的情况。另外,可以使用智能手机等便携式电子设备确认显示器5101的显示内容。
可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示器5101。
图8B所示的机器人2100包括运算装置2110、照度传感器2101、麦克风2102、上部照相机2103、扬声器2104、显示器2105、下部照相机2106、障碍物传感器2107及移动机构2108。
麦克风2102具有检测使用者的声音及周围的声音等的功能。另外,扬声器2104具有发出声音的功能。机器人2100可以使用麦克风2102及扬声器2104与使用者交流。
显示器2105具有显示各种信息的功能。机器人2100可以将使用者所希望的信息显示在显示器2105上。显示器2105可以安装有触摸面板。显示器2105可以是可拆卸的信息终端,通过将该信息终端设置在机器人2100的所定位置,可以进行充电及数据的收发。
上部照相机2103及下部照相机2106具有对机器人2100的周围环境进行摄像的功能。另外,障碍物传感器2107可以检测机器人2100使用移动机构2108移动时的前方的障碍物的有无。机器人2100可以使用上部照相机2103、下部照相机2106及障碍物传感器2107认知周囲环境而安全地移动。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示器2105。
图8C是示出护目镜型显示器的一个例子的图。护目镜型显示器例如包括外壳5000、显示部5001、扬声器5003、LED灯5004、连接端子5006、传感器5007(它具有测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风5008、显示部5002、支撑部5012、耳机5013等。
可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示部5001及显示部5002。
图9示出将实施方式1所示的发光器件用于作为照明装置的台灯的例子。图9所示的台灯包括外壳2001和光源2002,并且作为光源2002也可以使用实施方式3所记载的照明装置。
图10示出将实施方式1所示的发光器件用于室内的照明装置3001的例子。由于实施方式1所示的发光器件是发光效率高的发光器件,所以可以提供低功耗的照明装置。另外,因为实施方式1所示的发光器件能够实现大面积化,所以能够用于大面积的照明装置。另外,因为实施方式1所示的发光器件的厚度薄,所以能够制造实现薄型化的照明装置。
还可以将实施方式1所示的发光器件安装在汽车的挡风玻璃或仪表盘上。图11示出将实施方式1所示的发光器件用于汽车的挡风玻璃或仪表盘的一个方式。显示区域5200至显示区域5203是使用实施方式1所示的发光器件设置的显示。
显示区域5200和显示区域5201是设置在汽车的挡风玻璃上的安装有实施方式1所示的发光器件的显示装置。通过使用具有透光性的电极制造实施方式1所示的发光器件的阳极和阴极,可以得到能看到对面的景色的所谓的透视式显示装置。若采用透视式显示,即使设置在汽车的挡风玻璃上,也不妨碍视界。另外,在设置用来驱动的晶体管等的情况下,优选使用具有透光性的晶体管,诸如使用有机半导体材料的有机晶体管或使用氧化物半导体的晶体管等。
显示区域5202是设置在立柱部分的安装有实施方式1所示的发光器件的显示装置。通过在显示区域5202上显示来自设置在车厢上的成像单元的图像,可以弥补被立柱遮挡的视界。另外,同样地,设置在仪表盘部分上的显示区域5203通过显示来自设置在汽车外侧的成像单元的图像,能够弥补被车厢遮挡的视界的死角,而提高安全性。通过显示图像以弥补不看到的部分,更自然且简单地确认安全。
显示区域5203还可以提供导航信息、速度表、转速表、空调的设定等各种信息。使用者可以适当地改变显示内容及布置。另外,这些信息也可以显示在显示区域5200至显示区域5203上。另外,也可以将显示区域5200至显示区域5203用作照明装置。
图12A和图12B示出可折叠的便携式信息终端5150。可折叠的便携式信息终端5150包括外壳5151、显示区域5152及弯曲部5153。图12A示出展开状态的便携式信息终端5150。图12B示出折叠状态的便携式信息终端5150。虽然便携式信息终端5150具有较大的显示区域5152,但是通过将便携式信息终端5150折叠,便携式信息终端5150变小而可便携性好。
可以由弯曲部5153将显示区域5152折叠成一半。弯曲部5153由可伸缩的构件和多个支撑构件构成,在折叠时,可伸缩的构件被拉伸,以弯曲部5153具有2mm以上,优选为3mm以上的曲率半径的方式进行折叠。
另外,显示区域5152也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触摸面板(输入/输出装置)。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示区域5152。
此外,图13A至图13C示出能够折叠的便携式信息终端9310。图13A示出展开状态的便携式信息终端9310。图13B示出从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的便携式信息终端9310。图13C示出折叠状态的便携式信息终端9310。便携式信息终端9310在折叠状态下可携带性好,在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域所以显示一览性强。
显示面板9311由铰链部9313所连接的三个外壳9315支撑。注意,显示面板9311也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触控面板(输入输出装置)。另外,通过在两个外壳9315之间的铰链部9313处弯折显示面板9311,可以使便携式信息终端9310从展开状态可逆性地变为折叠状态。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示面板9311。
实施例1
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件1及比较发光器件1进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式16]
(发光器件1的制造方法)
首先,在玻璃衬底上作为反射电极通过溅射法以100nm的厚度形成银(Ag)、钯(Pd)及铜(Cu)的合金膜(Ag-Pd-Cu(APC)膜),然后作为透明电极通过溅射法以85nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(ii)表示的N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨-对三联苯(简称:DBfBB1TP),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(x)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-双(3,5-二叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBP-dmmtBuPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以mmtBumBP-dmmtBuPTzn与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mmtBumBP-dmmtBuPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积Li-6mq来形成电子注入层115,最后以厚度为15nm的方式且以1:0.1的体积比共蒸镀银(Ag)和镁(Mg)来形成阴极102,由此制造发光器件1。注意,阴极102是具有反射光的功能及使光透过的功能的半透射·半反射电极,本实施例的发光器件是从阴极102取出光的顶部发射型器件。另外,在阴极102上以厚度为70nm的方式蒸镀由上述结构式(xi)表示的1,3,5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称:DBT3P-II)来提高光提取效率。
(比较发光器件1的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件1的制造条件与发光器件1相同:将空穴传输层112中的PCBBiF的厚度改为15nm;将由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)用于空穴阻挡层代替mmtBumBP-dmmtBuPTzn;将由上述结构式(xix)表示的2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)用于电子传输层114代替mmtBumBP-dmmtBuPTzn;将由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)用于电子传输层114及电子注入层115代替Li-6mq。将空穴传输层的厚度调节为使元件之间的色度同样的厚度。
以下的表示出发光器件1及比较发光器件1的元件结构。
[表1]
*1发光器件1:20nm,比较发光器件1:15nm
另外,图14和以下的表2分别示出mmtBumBP-dmmtBuPTzn、mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率以及456nm处的折射率。测量利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行。作为测量样品,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图14中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图14可知,mmtBumBP-dmmtBuPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.60以上且1.61以下,即在1.50以上且1.75以下的范围内。而且,633nm处的寻常光折射率为1.57,即在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBP-dmmtBuPTzn是折射率低的材料。另外,Li-6mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.67以下,即在1.45以上且1.70以下的范围内。而且,633nm处的寻常光折射率为1.61,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6mq是折射率低的材料。
由此可知,发光器件1是如下发光器件:整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的电子传输层114的寻常光折射率在1.50以上且小于1.75的范围内,633nm处的电子传输层114的寻常光折射率在1.45以上且小于1.70的范围内。
[表2]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件1及比较发光器件1暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图15示出发光器件1及比较发光器件1的亮度-电流密度特性,图16示出电流效率-亮度特性,图17示出亮度-电压特性,图18示出电流-电压特性,图19示出蓝色指标-亮度特性,图20示出发射光谱。此外,表3示出发光器件1及比较发光器件1的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
注意,蓝色指标(BI)是指将电流效率(cd/A)还除以色度y而得的值(cd/A/y),是表示蓝色发光的发光特性的指标之一。蓝色发光有色度y越小色纯度越高的倾向。色纯度高的蓝色发光即使亮度分量少也可以呈现较宽的范围的蓝色。当使用色纯度高的蓝色发光时,用来呈现蓝色时所需要的亮度得到降低,因此可以取得降低功耗的效果。因此,适当地使用考虑到蓝色纯度的指标之一的色度y的BI作为表示蓝色发光的效率的方法,可以说发光器件的BI越高作为用于显示器的蓝色发光器件的效率越良好。
[表3]
由图15至图20及表3可知,本发明的一个方式的使用低折射率材料的发光器件1是呈现与比较发光器件1几乎相同的发射光谱而具有比比较发光器件1良好的电流效率的EL器件。
另外,发光器件1及比较发光器件1的1000cd/m2附近的蓝色指标(BI)分别是153(cd/A/y)及148(cd/A/y),最大BI分别是161(cd/A/y)及149(cd/A/y)。如此,可以说发光器件1是BI特别好的发光器件。因此,本发明的一个方式适合用作用于显示器的发光器件。
实施例2
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件2及比较发光器件2进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式17]
(发光器件2的制造方法)
首先,在玻璃衬底上作为反射电极通过溅射法以100nm的厚度形成银(Ag)、钯(Pd)及铜(Cu)的合金膜(Ag-Pd-Cu(APC)膜),然后作为透明电极通过溅射法以10nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为105nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(ii)表示的N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨-对三联苯(简称:DBfBB1TP),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(x)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-双(3,5-二叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBP-dmmtBuPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以mmtBumBP-dmmtBuPTzn与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mmtBumBP-dmmtBuPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积Li-6mq来形成电子注入层115,最后以厚度为15nm的方式且以1:0.1的体积比共蒸镀银(Ag)和镁(Mg)来形成阴极102,由此制造发光器件2。注意,阴极102是具有反射光的功能及使光透过的功能的半透射·半反射电极,本实施例的发光器件是从阴极102取出光的顶部发射型器件。另外,在阴极102上以厚度为70nm的方式蒸镀由上述结构式(xi)表示的1,3,5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称:DBT3P-II)来提高光提取效率。
(比较发光器件2的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件2的制造条件与发光器件2相同:将由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)用于电子传输层114及电子注入层115代替Li-6mq;将空穴传输层112中的PCBBiF的厚度改为100nm。将空穴传输层的厚度调节为使元件之间的色度同样的厚度。
以下的表示出发光器件2及比较发光器件2的元件结构。
[表4]
*2发光器件2:105nm,比较发光器件2:100nm
另外,图21和以下的表5分别示出mmtBumBP-dmmtBuPTzn、Li-6mq及Liq的折射率以及456nm处的折射率。测量利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行。作为测量样品,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图21中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图21可知,mmtBumBP-dmmtBuPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.60以上且1.61以下,即在1.50以上且1.75以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.57,即在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBP-dmmtBuPTzn是折射率低的材料。此外,Li-6mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.67以下,即在1.45以上且1.70以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.61,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6mq是折射率低的材料。
由此可知,发光器件2是如下发光器件:整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的电子传输层114的寻常光折射率在1.50以上且小于1.75的范围内,633nm处的电子传输层114的寻常光折射率在1.45以上且小于1.70的范围内。
[表5]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件2及比较发光器件2暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图22示出发光器件2及比较发光器件2的亮度-电流密度特性,图23示出电流效率-亮度特性,图24示出亮度-电压特性,图25示出电流-电压特性,图26示出蓝色指标-亮度特性,图27示出发射光谱。此外,表6示出发光器件2及比较发光器件2的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
注意,蓝色指标(BI)是指将电流效率(cd/A)还除以色度y而得的值(cd/A/y),是表示蓝色发光的发光特性的指标之一。蓝色发光有色度y越小色纯度越高的倾向。色纯度高的蓝色发光即使亮度分量少也可以呈现较宽的范围的蓝色。当使用色纯度高的蓝色发光时,用来呈现蓝色时所需要的亮度得到降低,因此可以取得降低功耗的效果。因此,适当地使用考虑到蓝色纯度的指标之一的色度y的BI作为表示蓝色发光的效率的方法,可以说发光器件的BI越高作为用于显示器的蓝色发光器件的效率越良好。
[表6]
由图22至图27及表6可知,本发明的一个方式的使用低折射率材料的发光器件2是呈现与比较发光器件2几乎相同的发射光谱而具有比比较发光器件2低的驱动电压及高的电流效率的EL器件。
可知:如此将在6位具有烷基的碱金属的有机配合物Li-6mq与具有较多的烷基的电子传输材料一起用于电子传输层114,由此驱动电压大幅度下降的效果。一般被认为烷基的存在阻碍分子间堆积,抑制互相作用且导致驱动电压的增高,但是,在本发明的一个方式的发光器件中,在上述碱金属的有机配合物和上述电子传输材料的双方具有烷基时,驱动电压降低的效果特别明显。这是包括具有在6位具有烷基的8-羟基喹啉结构的配体的碱金属的有机金属配合物特有的很大的效果。与具有6位是未取代(氢)的8-羟基喹啉结构的同样的金属配合物相比,驱动电压反下降。该有机金属配合物优选为6-烷基-8-羟基喹啉-锂,特别优选为6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)。
另外,发光器件2及比较发光器件2的1000cd/m2附近的蓝色指标(BI)分别是145(cd/A/y)及119(cd/A/y)。如此,可以说发光器件2是BI特别好的发光器件。因此,本发明的一个方式适合用作用于显示器的发光器件。
另外,发光器件2及比较发光器件2的1000cd/m2附近的功率效率分别为4.5(lm/W)及2.5(lm/W)。如此,可以说发光器件2是功耗特别低的发光器件。
实施例3
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件3及比较发光器件3进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式18]
(发光器件3的制造方法)
首先,在玻璃衬底上作为反射电极通过溅射法以100nm的厚度形成银(Ag)、钯(Pd)及铜(Cu)的合金膜(Ag-Pd-Cu(APC)膜),然后作为透明电极通过溅射法以10nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为100nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(ii)表示的N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨-对三联苯(简称:DBfBB1TP),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以由上述结构式(xix)表示的2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mPn-mDMePyPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积Li-6mq来形成电子注入层115,最后以厚度为15nm的方式且以1:0.1的体积比共蒸镀银(Ag)和镁(Mg)来形成阴极102,由此制造发光器件3。注意,阴极102是具有反射光的功能及使光透过的功能的半透射·半反射电极,本实施例的发光器件是从阴极102取出光的顶部发射型元件。另外,在阴极102上以厚度为70nm的方式蒸镀由上述结构式(xi)表示的1,3,5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称:DBT3P-II)来提高光提取效率。
(比较发光器件3的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件3的制造条件与发光器件3相同:将由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)用于电子传输层代替Li-6mq。
以下的表示出发光器件3及比较发光器件3的元件结构。
[表7]
另外,图28和以下的表8分别示出mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率以及456nm处的折射率。测量利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行。作为测量样品,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图28中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
[表8]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件3及比较发光器件3暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图29示出发光器件3及比较发光器件3的亮度-电流密度特性,图30示出电流效率-亮度特性,图31示出亮度-电压特性,图32示出电流-电压特性,图33示出发射光谱,图34示出蓝色指标(BI)-亮度特性。此外,表9示出发光器件3及比较发光器件3的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
注意,蓝色指标(BI)是指将电流效率(cd/A)还除以色度y而得的值(cd/A/y),是表示蓝色发光的发光特性的指标之一。蓝色发光有色度y越小色纯度越高的倾向。色纯度高的蓝色发光即使亮度分量少也可以呈现较宽的范围的蓝色。当使用色纯度高的蓝色发光时,用来呈现蓝色时所需要的亮度得到降低,因此可以取得降低功耗的效果。因此,适当地使用考虑到蓝色纯度的指标之一的色度y的BI作为表示蓝色发光的效率的方法,可以说发光器件的BI越高,作为用于显示器的蓝色发光器件的效率越良好。
[表9]
由图29至图34及表9可知,本发明的一个方式的使用低折射率材料的发光器件3是呈现与比较发光器件3几乎相同的发射光谱而具有比比较发光器件3低的驱动电压及良好的蓝色指标的EL器件。
可知:如此将在6位具有烷基的碱金属的有机配合物Li-6mq与电子传输材料一起用于电子传输层114,由此得到驱动电压下降的效果。这是包括具有在6位具有烷基的8-羟基喹啉结构的配体的碱金属的有机金属配合物特有的效果。该有机金属配合物优选为6-烷基-8-羟基喹啉-锂,特别优选为6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)。
另外,发光器件3及比较发光器件3的1000cd/m2附近的蓝色指标(BI)分别是152.3(cd/A/y)及149.4(cd/A/y),最大BI分别是153.3(cd/A/y)及150.4(cd/A/y)。如此,可以说发光器件3是BI特别好的发光器件。
注意,在本实施例中,将折射率低的材料只用于有机金属配合物,确认6-烷基-8-羟基喹啉-锂(优选的是Li-6mq)的低驱动电压化效果,如实施例1所示,通过将折射率低的材料用于电子传输层的具有电子传输性的有机化合物和金属配合物的双方,可以得到光提取效果明显提高的效果,这引起电流效率或BI的提高。
另外,如实施例2所示,通过将具有烷基的具有电子传输性的有机化合物与6-烷基-8-羟基喹啉-锂(优选的是Li-6mq)一起使用,可以得到很大的低驱动电压化效果。另外,可知:通过使用具有烷基、折射率低的具有电子传输性的有机化合物和6-烷基-8-羟基喹啉-锂(优选的是Li-6mq),可以得到很大的低驱动电压化效果以及很大的发光效率提高的效果。
实施例4
<<合成例子1>>
在本实施例中,说明本发明的一个方式的金属配合物6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的合成方法。以下示出Li-6mq的结构式。
[化学式19]
<步骤1:Li-6mq的合成>
将8-羟基-6-甲基喹啉2.0g(12.6mmol)和脱水四氢呋喃(简称:THF)130mL放在三口烧瓶中,进行搅拌。对该溶液加入叔丁醇锂(简称:tBuOLi)1M THF溶液10.1mL(10.1mmol),在室温下进行搅拌47小时。浓缩反应溶液而得到黄色固体。对该固体加入乙腈,照射超音波并进行过滤,由此得到淡黄色固体。进行该洗涤操作两次。作为滤渣得到Li-6mq的淡黄色固体1.6g(收率95%)。以下示出本合成方案。
[化学式20]
接着,图35示出Li-6mq的脱水丙酮溶液中的吸收光谱及发射光谱的测量结果。吸收光谱利用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的V550型)进行测量,示出减去仅将脱水丙酮放入石英皿中测得的光谱而得到的光谱。另外,发射光谱使用荧光分光光度计(由日本分光株式会社制造,FP-8600)测量。
由图35可知,脱水丙酮溶液中的Li-6mq在390nm具有吸收峰且在540nm(激发波长385nm)具有发光波长的峰。
实施例5
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式21]
(发光器件4的制造方法)
首先,在玻璃衬底上作为反射电极通过溅射法以100nm的厚度形成银(Ag),然后作为透明电极通过溅射法以95nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为10nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xii)表示的N,N-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xiii)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以mmtBumBPTzn与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积氟化锂来形成电子注入层115,最后以厚度为15nm的方式且以1:0.1的体积比共蒸镀银(Ag)和镁(Mg)来形成阴极102,由此制造发光器件4。注意,阴极102是具有反射光的功能及使光透过的功能的半透射·半反射电极,本实施例的发光器件是从阴极102取出光的顶部发射型元件。另外,在阴极102上以厚度为70nm的方式蒸镀由上述结构式(xi)表示的1,3,5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称:DBT3P-II)来提高光提取效率。
(比较发光器件4的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件4的制造条件与发光器件4相同:将由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)用于电子传输层114代替Li-6mq。
(比较发光器件5的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件5的制造条件与比较发光器件4相同:将由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)用于空穴阻挡层代替mmtBumBPTzn;将由上述结构式(xix)表示的2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)用于电子传输层114代替mmtBumBPTzn。将空穴传输层的厚度调节为使元件之间的色度同样的厚度。
以下的表示出发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的元件结构。
[表10]
*3发光器件4,比较发光器件4:10nm,比较发光器件5:5nm
另外,图37和以下的表11分别示出mmtBumBPTzn、mPn-mDMePyPTzn、Li-6mq及Liq的折射率以及456nm处的折射率。测量利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行。作为测量样品,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图37中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图37可知,mmtBumBPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.68,即在1.50以上且1.75以下的范围内。而且,633nm处的寻常光折射率为1.64,即在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBPTzn是折射率低的材料。另外,Li-6mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.67,即在1.45以上且1.70以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.61,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6mq是折射率低的材料。
由此可知,发光器件4是如下发光器件:整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的电子传输层114的寻常光折射率在1.50以上且小于1.75的范围内,633nm处的电子传输层114的寻常光折射率在1.45以上且小于1.70的范围内。
[表11]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件4及比较发光器件4及5暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图38示出发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的亮度-电流密度特性,图39示出电流效率-亮度特性,图40示出亮度-电压特性,图41示出电流密度-电压特性,图42示出发射光谱,图43示出蓝色指标-亮度特性。此外,表12示出发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
注意,蓝色指标(BI)是指将电流效率(cd/A)还除以色度y而得的值(cd/A/y),是表示蓝色发光的发光特性的指标之一。蓝色发光有色度y越小色纯度越高的倾向。色纯度高的蓝色发光即使亮度分量少也可以呈现较宽的范围的蓝色。当使用色纯度高的蓝色发光时,用来呈现蓝色时所需要的亮度得到降低,因此可以取得降低功耗的效果。因此,适当地使用考虑到蓝色纯度的指标之一的色度y的BI作为表示蓝色发光的效率的方法,可以说发光器件的BI越高,作为用于显示器的蓝色发光器件的效率越良好。
[表12]
由图38至图43及表12可知,为本发明的一个方式的发光器件的发光器件4是呈现与比较发光器件5几乎相同的发射光谱而具有比比较发光器件5良好的电流效率的发光器件。此外可知,为本发明的一个方式的发光器件的发光器件4是其驱动电压比比较发光器件4低的发光器件。
另外,发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的1000cd/m2附近的蓝色指标(BI)分别是178(cd/A/y)、164(cd/A/y)及160(cd/A/y)。如此,可以说发光器件4是BI特别好的发光器件。因此,本发明的一个方式适合用作用于显示器的发光器件。
另外,发光器件4、比较发光器件4及比较发光器件5的1000cd/m2附近的功率效率分别是6.8(lm/W)、5.9(lm/W)及5.9(lm/W)。如此,可以说发光器件4是功耗特别低的发光器件。
并且,制造底部发射型发光器件15及发光器件16,进行初始特性测量:发光器件15具有与发光器件4几乎相同的结构,而层叠20nm厚的PCBBiF和10nm厚的N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨基-对三联苯(简称:DBfBB1TP)形成空穴传输层,作为电子注入层形成氟化锂1nm;发光器件16使用2-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-mq)代替发光器件15的Li-6mq而制造。在为4V时发光器件15及发光器件16的电流值分别是0.36mA及0.27mA,即发光器件15的电流值比发光器件16高30%以上。如此,与使用包括具有在2位具有烷基的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的情况相比,使用包括具有在6位具有碳原子数为1至3的烷基的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的发光器件可以为驱动电压特别低的发光器件。
实施例6
<<合成例子2>>
在本实施例中,说明本发明的一个方式的金属配合物6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6eq)的合成方法。以下示出Li-6eq的结构式。
[化学式22]
<步骤1:6-乙基-8-羟基喹啉的合成>
将2-氨基-5-乙基苯酚5.21g(38.0mmol)和1N盐酸135mL放在三口烧瓶中,以100℃进行搅拌30分钟。将混合丙烯醛缩二乙醇7.42g(57.0mmol)(8.73mL)和乙醇10mL而成的溶液滴加到该反应溶液1小时,以100℃进行5小时的加热。在反应结束后,以100℃对反应溶液进行加热120分钟。在对反应溶液加入二氯甲烷之后,利用10%氢氧化钠水溶液及1N盐酸将水层的ph值调节为pH7。在对溶液进行过滤之后取出有机层,并且水层用二氯甲烷萃取。然后,混合萃取溶液和有机层,利用水进行洗涤,在对有机层利用硫酸镁进行脱水后进行浓缩,由此得到包含目的物的黑色固体。
通过利用将其极性从己烷:乙酸乙酯=10:0变为己烷:乙酸乙酯=10:1的展开溶剂的硅胶柱层析法对所得到的固体进行纯化。该纯化总共进行两次,得到目的物的白黄色固体3.4g(收率:51%)。以下式示出步骤1的合成方案。
[化学式23]
<步骤2:Li-6eq的合成>
将步骤1中得到的6-乙基-8-羟基喹啉3.0g(17.4mmol)和脱水四氢呋喃(简称:THF)200mL放在三口烧瓶中,进行搅拌。对该溶液加入叔丁醇锂(简称:tBuOLi)1M THF溶液13.9mL(13.9mmol),在室温下进行搅拌68小时。浓缩反应溶液而得到黄色固体。对该固体加入乙腈并照射超音波,进行过滤,由此得到黄色固体。进行该洗涤操作两次。作为滤渣得到黄色固体2.6g(收率104%)。
利用梯度升华法,在压力2.8Pa、335℃的条件下进行加热15.5小时,由此对所得到的黄色固体2.58g进行升华纯化。在升华纯化后,以75%的回收率得到黄色固体1.94g。以下示出步骤2的合成方案。
[化学式24]
以下示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)的所得到的黄色固体的分析结果。由该结果可知,在本实施例中,得到上述由结构式(101)表示的本发明的一个方式的有机化合物Li-6eq。
H1 NMR(DMSO-d6,300MHz):δ=1.21(t,3H),2.54(t,2H),6.29(s,1H),6.37(s,1H),7.22(q,1H),7.96(d,1H),8.30(d,1H)。
接着,图45示出Li-6eq的脱水丙酮溶液中的吸收光谱及发射光谱的测量结果。吸收光谱利用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的V550型)进行测量,示出减去仅将脱水丙酮放入石英皿中测得的光谱而得到的光谱。另外,发射光谱使用荧光分光光度计(由日本分光株式会社制造,FP-8600)测量。
脱水丙酮溶液中的Li-6eq在369nm具有吸收峰且在532nm(激发波长375nm)具有发光波长的峰。
此外,图46示出利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行的Li-6eq的折射率的测量结果。在测量中,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图46中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图46可知,Li-6eq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.68,即在1.45以上且1.70以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.63,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6eq是折射率低的材料。
实施例7
<<合成例子3>>
在本实施例中,说明本发明的一个方式的金属配合物6-甲基-8-羟基喹啉-钠(简称:Na-6mq)的合成方法。以下示出Na-6mq的结构式。
[化学式25]
<步骤1:Na-6mq的合成>
将8-羟基-6-甲基喹啉3.8g(23.7mmol)、氢氧化钠0.76g(18.9mmol)及甲醇240mL放在三口烧瓶中,以80℃进行搅拌8小时。对反应溶液进行加热,常压蒸馏。在溶剂减少后加入甲苯140mL。进行该工序总共三次。用冰水冷却反应溶液,进行过滤。作为滤渣得到目的物的黄绿色固体3.4g(收率98%)。
在压力3.2×10-2Pa、358℃的条件下利用梯度升华法对所得到的黄绿色固体1.3g进行升华纯化16.5小时。在升华纯化后,以77%的回收率得到黄色固体1.0g。
并且,在压力2.0×10-2Pa、356℃的条件下利用梯度升华法对所得到的黄色固体1.0g进行升华纯化16小时。在升华纯化后,以84%的回收率得到黄色固体0.84g。以下示出步骤1的合成方案。
[化学式26]
以下示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)的所得到的黄色固体的分析结果。由该结果可知,在本实施例中,得到上述由结构式(102)表示的本发明的一个方式的有机化合物Na-6mq。
H1 NMR(DMSO-d6,300MHz):δ=2.24(s,3H),6.32(d,2H),7.18(q,1H),7.86(d,1H),8.37(d,1H)。
图47示出Na-6mq的脱水丙酮溶液中的吸收光谱及发射光谱的测量结果。吸收光谱利用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的V550型)进行测量,示出减去仅将脱水丙酮放入石英皿中测得的光谱而得到的光谱。另外,发射光谱使用荧光分光光度计(由日本分光株式会社制造,FP-8600)测量。脱水丙酮溶液中的Na-6mq在405nm具有吸收峰且在551nm(激发波长405nm)具有发光波长的峰。
实施例8
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件5及发光器件6进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式27]
(发光器件5的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法以70nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xii)表示的N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-[4-(4-二苯并呋喃)苯基]-[1,1’:4’,1”-三联苯]-4-胺(简称:YGTPDBfB),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xiii)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以mmtBumBPTzn与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积氟化锂来形成电子注入层115,最后以厚度为200nm的方式蒸镀铝来形成阴极102,由此制造发光器件5。注意,本实施例的发光器件是从阳极101一侧取出光的底部发射型元件。
(发光器件6的制造方法)
除了如下点以外,发光器件6的制造条件与发光器件5相同:使用由上述结构式(xiii)表示的6-叔丁基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6tBuq)代替Li-6mq。
Li-6tBuq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.63以上且1.64以下,即在1.45至1.70的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.59,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6tBuq是折射率低的材料。
以下的表示出发光器件5及发光器件6的元件结构。
[表13]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件5及发光器件6暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图48示出发光器件5及发光器件6的亮度-电流密度特性,图49示出电流效率-亮度特性,图50示出亮度-电压特性,图51示出电流密度-电压特性,图52示出外部量子效率-亮度特性,图53示出功率效率-亮度特性,图54示出发射光谱。此外,表14示出发光器件5及发光器件6的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
[表14]
由图48至图54及表14可知,为本发明的一个方式的发光器件的发光器件5及发光器件6都是具有良好的特性的发光器件。另外可知,尤其是,在使用Li-6mq的发光器件5中,与发光器件6相比,外部量子效率也良好,驱动电压特别低,因此发光器件5是电流效率及功率效率良好的发光器件。如此,可知,与使用包括具有在6位具有碳原子数为4以上的烷基(叔丁基等)的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的情况相比,使用包括具有在6位具有碳原子数为1至3的烷基的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的发光器件可以为驱动电压特别低的发光器件。
实施例9
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件7、发光器件8及比较发光器件6进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式28]
(发光器件7的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法以70nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为10nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(xii)表示的N,N-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以由上述结构式(xiii)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBPTzn)与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积氟化锂来形成电子注入层115,最后以厚度为200nm的方式共蒸镀铝来形成阴极102,由此制造发光器件7。注意,本实施例的发光器件是从阳极101一侧取出光的底部发射型元件。
(发光器件8的制造方法)
除了如下点以外,发光器件8的制造条件与发光器件7相同:使用由上述结构式(xiv)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-钠(简称:Na-6mq)代替Li-6mq。
(比较发光器件6的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件6的制造条件与发光器件7相同:使用由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)代替Li-6mq。
以下的表示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的元件结构。
[表15]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件7、8及比较发光器件6暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图55示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的亮度-电流密度特性,图56示出电流效率-亮度特性,图57示出亮度-电压特性,图58示出电流密度-电压特性,图59示出外部量子效率-亮度特性,图60示出功率效率-亮度特性,图61示出发射光谱。此外,表16示出发光器件7、发光器件8及比较发光器件6的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
[表16]
由图55至图61及表16可知,为本发明的一个方式的发光器件的发光器件7、发光器件8以及比较发光器件6都是呈现良好特性的发光器件。尤其是,使用在6位具有烷基的金属的羟基喹啉配合物的发光器件7及发光器件8具有低驱动电压,因此是电流效率及功率效率良好的发光器件。此外,可知,尤其是,利用使用钠金属的羟基喹啉配合物的发光器件8是驱动电压低、电流效率良好且功率效率良好的发光器件。
实施例10
在本实施例中,对本发明的一个方式的发光器件9至发光器件12进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式29]
(发光器件9的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法以55nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(i)所表示的N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称:PCBBiF)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.05(=PCBBiF:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀PCBBiF,然后以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(ii)表示的N,N-双[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-4-氨-对三联苯(简称:DBfBB1TP),由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(iv)表示的2-(10-苯基-9-蒽基)-苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃(简称:Bnf(II)PhA)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=Bnf(II)PhA:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为25nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以由上述结构式(xiii)表示的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBPTzn)与由上述结构式(xv)表示的2-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-mq)的重量比为0.5:0.5(=mmtBumBPTzn:Li-mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积氟化锂来形成电子注入层115,最后以厚度为200nm的方式蒸镀铝来形成阴极102,由此制造发光器件9。
(发光器件10的制造方法)
除了如下点以外,发光器件10的制造条件与发光器件9相同:将由上述结构式(xvi)表示的5-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-5mq)用于电子传输层114代替Li-mq。
(发光器件11的制造方法)
除了如下点以外,发光器件11的制造条件与发光器件9相同:将由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)用于电子传输层114代替Li-mq;将重量比改为0.4:0.6(=mmtBumBPTzn:Li-6mq)。
(发光器件12的制造方法)
除了如下点以外,发光器件12的制造条件与发光器件9相同:将由上述结构式(xvii)表示的7-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-7mq)用于电子传输层114代替Li-mq。
以下的表示出发光器件9至发光器件12的元件结构。
[表17]
Li配合物
发光器件9:Li-mq
发光器件10:Li-5mq
发光器件11:Li-6mq
发光器件12:Li-7mq
另外,图75和以下的表18分别示出mmtBumBPTzn、Li-mq、Li-5mq、Li-6mq及Li-7mq的折射率以及456nm处的折射率。测量利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行。作为测量样品,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图75中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
[表18]
从图75及表18可知,mmtBumBPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.68,即在1.50以上且1.75以下的范围内。而且,633nm处的寻常光折射率为1.64,即在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBPTzn是折射率低的材料。另外,Li-mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.67至1.68,即在1.45以上且1.70以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.62,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-mq是折射率低的材料。另外,Li-6mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.67,即在1.45以上且1.70以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率为1.61,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-6mq是折射率低的材料。另外,Li-7mq的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.68至1.69,即在1.45以上且1.70以下的范围内,并且633nm处的寻常光折射率为1.63,即在1.40以上且1.65以下的范围内,由此可知Li-7mq是折射率低的材料。
在此,Li-5mq的633nm处的寻常光折射率为1.65,即在1.40以上且1.65以下的范围内,整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率为1.71至1.72即1.70以上,由此可知Li-5mq是其折射率比本实施例中的其他Li配合物高的材料。但是,由于具有电子传输性的有机化合物mmtBumBPTzn的蓝色发光区域处的折射率低即为1.68,各折射率之和除以2而得到的值为1.75以下,因此使用Li-5mq的发光器件10是呈现十分良好的特性的发光器件。
由此可知,发光器件9至发光器件12是如下发光器件:整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的电子传输层114的寻常光折射率在1.50以上且小于1.75的范围内,633nm处的电子传输层114的寻常光折射率在1.45以上且小于1.70的范围内。
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件9至发光器件12暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图62示出发光器件9至发光器件12的亮度-电流密度特性,图63示出电流效率-亮度特性,图64示出亮度-电压特性,图65示出电流密度-电压特性,图66示出外部量子效率-亮度特性,图67示出发射光谱。此外,表19示出发光器件9至发光器件12的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
[表19]
由图62至图67及表19可知,为本发明的一个方式的发光器件的发光器件9至发光器件12是具有良好特性的发光器件。
另外,由图65可知,尤其是,利用Li-5mq的发光器件10及利用Li-6mq的发光器件11是驱动电压低且特性良好的发光器件。如此,通过键合到锂的8-羟基喹啉配合物的甲基存在于远离锂原子或喹啉骨架的氮原子的位置上,可以得到驱动电压低的发光器件。注意,Li-5mq倾向于具有高折射率,因此在使用Li-6mq时更容易得到外部量子效率高且特性良好的发光器件,Li-6mq是很有用的材料。本实施例是具有底部发射结构的发光器件,但是在是具有顶部发射结构的发光器件的情况下,低折射率所带来的外部量子效率提高的效果更大,因此Li-6mq特别适合于具有顶部发射结构的发光器件。如此,可知,与使用包括具有在6位以外的取代位置具有烷基的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的情况相比,使用包括具有在6位具有碳原子数为1至3的烷基的8-羟基喹啉结构的配体的金属配合物的发光器件可以为特性良好的发光器件。
实施例11
<<合成例子4>>
在本实施例中,说明本发明的一个方式的金属配合物3,6-二甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-3,6dmq)的合成方法。以下示出Li-3,6dmq的结构式。
[化学式30]
<步骤1:8-羟基-3,6-二甲基喹啉的合成>
将6-氨基-间甲酚6.28g(51.0mmol)和1N盐酸175mL放在三口烧瓶中,以100℃进行搅拌30分钟。将混合异丁烯醛5.36g(76.5mmol)(6.38mL)和乙醇15mL而成的溶液滴加到该反应溶液1小时,以100℃进行2小时的加热。在反应结束后,以100℃对反应溶液进行加热2小时。在对反应溶液加入二氯甲烷之后,利用10%氢氧化钠水溶液及1N盐酸将水层的ph值调节为pH7。在对溶液进行过滤之后取出有机层,并且水层用二氯甲烷萃取。然后,混合萃取溶液和有机层,利用水进行洗涤,在对有机层利用硫酸镁进行脱水后进行浓缩,由此得到包含目的物的黑色固体。
通过利用将其极性从己烷:乙酸乙酯=10:0变为己烷:乙酸乙酯=10:1的展开溶剂的硅胶柱层析法对所得到的固体进行纯化。该纯化总共进行两次,得到目的物的白黄色固体4.3g(收率:49%)。以下示出步骤1的合成方案。
[化学式31]
<步骤2:Li-3,6dmq的合成>
将步骤1中得到的8-羟基-3,6-二甲基喹啉2.00g(11.6mmol)和脱水四氢呋喃(简称:THF)130mL放在三口烧瓶中,进行搅拌。对该溶液加入叔丁醇锂(简称:tBuOLi)1M THF溶液9.24mL(9.24mmol),在室温下进行搅拌96小时。浓缩该反应溶液而得到黄色固体。对该固体加入乙腈并照射超音波,进行过滤,由此得到黄色固体。进行该洗涤操作两次。作为滤渣得到Li-3,6dmq的黄色固体1.7g(收率100%)。
利用梯度升华法,在压力2.7Pa、330℃的条件下对所得到的黄色固体1.65g进行升华纯化17小时。在升华纯化后,以84%的回收率得到目的物的黄色固体1.40g。
另外,在本合成中用作原料的异丁烯醛是比丙烯醛缩二乙醇廉价的材料。因此,可以说,在8-羟基喹啉的3位具有甲基的材料可以比没有甲基的材料廉价地形成。即,可以说利用8-羟基-3,6-二甲基喹啉合成的本发明的一个方式的Li-3,6dmq等羟基喹啉配合物是廉价的良好材料,该8-羟基-3,6-二甲基喹啉是利用异丁烯醛合成的。
[化学式32]
以下示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)的所得到的黄色固体的分析结果。由该结果可知,在本实施例中,得到上述由结构式(200)表示的本发明的一个方式的有机化合物Li-3,6dmq。
H1 NMR(DMSO-d6,300MHz):δ=2.23(s,3H),2.36(s,3H),6.17(s,1H),6.23(s,1H),7.69(s,1H),8.14(s,1H)。
图68示出Li-3,6dmq的脱水丙酮溶液中的吸收光谱及发射光谱的测量结果。吸收光谱利用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造的V550型)进行测量,示出减去仅将脱水丙酮放入石英皿中测得的光谱而得到的光谱。另外,发射光谱使用荧光分光光度计(由日本分光株式会社制造,FP-8600)测量。脱水丙酮溶液中的Li-3,6dmq在376nm具有吸收峰且在533nm(激发波长378nm)具有发光波长的峰。
实施例12
在本实施例中,对为使用在实施方式中说明的本发明的一个方式的有机金属配合物的发光器件的发光器件13、发光器件14以及为使用现有的有机金属配合物的发光器件的比较发光器件7进行说明。下面示出在本实施例中使用的有机化合物的结构式。
[化学式33]
(发光器件13的制造方法)
首先,在玻璃衬底上通过溅射法以70nm的厚度形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO),来形成阳极101。注意,其电极面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着,作为用来在衬底上形成发光器件的预处理,用水洗涤衬底表面,以200℃烘烤1小时,然后进行370秒的UV臭氧处理。
然后,将衬底放入其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中,并在真空蒸镀装置内的加热室中,在170℃的温度下进行真空烘烤30分钟,然后对衬底进行冷却30分钟左右。
接着,以使形成有阳极101的面朝下的方式将形成有阳极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上,并且在阳极101上通过蒸镀法以上述结构式(xii)所表示的N,N-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃-8-胺(简称:BBABnf)与电子受体材料(OCHD-001)的重量比为1:0.1(=BBABnf:OCHD-001)且厚度为10nm的方式进行共蒸镀,由此形成空穴注入层111。
在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀BBABnf,由此形成空穴传输层112。
接着,在空穴传输层112上以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(iii)表示的3,3’-(萘-1,4-二基)双(9-苯基-9H-咔唑)(简称:PCzN2),由此形成电子阻挡层。
然后,以由上述结构式(xviii)表示的9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽(简称:αN-βNPAnth)和由上述结构式(v)表示的3,10-双[N-(9-苯基-9H-咔唑-2-基)-N-苯基氨基]萘并[2,3-b;6,7-b’]双苯并呋喃(简称:3,10PCA2Nbf(IV)-02)的重量比为1:0.015(=αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成发光层113。
然后,在以厚度为10nm的方式蒸镀由上述结构式(vi)表示的2-[3’-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-1,1’-联苯-3-基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mFBPTzn)来形成空穴阻挡层之后,以由上述结构式(xix)表示的2-[3-(2,6-二甲基-3-吡啶基)-5-(9-菲基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mPn-mDMePyPTzn)与由上述结构式(vii)表示的6-甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-6mq)的重量比为1:1(=mPn-mDMePyPTzn:Li-6mq)且厚度为20nm的方式进行共蒸镀,由此形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后,以厚度为1nm的方式沉积由上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)来形成电子注入层115,最后以厚度为200nm的方式蒸镀铝来形成阴极102,由此制造发光器件13。注意,本实施例的发光器件是从阳极101一侧取出光的底部发射型元件。
(发光器件14的制造方法)
除了如下点以外,发光器件14的制造条件与发光器件13相同:使用由上述结构式(xx)表示的3,6-二甲基-8-羟基喹啉-锂(简称:Li-3,6dmq)代替Li-6mq。
(比较发光器件7的制造方法)
除了如下点以外,比较发光器件7的制造条件与发光器件13相同:使用上述结构式(ix)表示的8-羟基喹啉-锂(简称:Liq)代替Li-6mq。
以下的表示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的元件结构。
[表20]
在氮气氛的手套箱中,以不使上述发光器件13、发光器件14及比较发光器件7暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将UV固化密封材料涂敷在元件的周围,以不对发光器件照射的方式只对密封材料照射UV,在大气压下80℃下进行热处理1小时),然后对这些发光器件的初始特性进行测量。注意,不对进行了密封处理的玻璃衬底进行用来提高光提取效率的特殊处理。
图69示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的亮度-电流密度特性,图70示出电流效率-亮度特性,图71示出亮度-电压特性,图72示出电流密度-电压特性,图73示出外部量子效率-亮度特性,图74示出发射光谱。此外,表21示出发光器件13、发光器件14及比较发光器件7的1000cd/m2附近的主要特性。注意,使用分光辐射亮度计(拓普康公司制造、SR-UL1R)在常温下测量亮度、CIE色度及发射光谱。
[表21]
由图69至图74及表21可知,为本发明的一个方式的使用金属配合物的发光器件的发光器件13及发光器件14都是驱动电压低且发光效率高的发光器件。
此外,尤其是,在制造元件时的真空蒸镀中,Li-3,6dmq的蒸镀速率稳定性高,所以Li-3,6dmq可以说是良好材料。
<<参考合成例子1>>
说明实施例1及实施例2中使用的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-双(3,5-二叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBP-dmmtBuPTzn)的合成方法。以下示出mmtBumBP-dmmtBuPTzn的结构。
[化学式34]
<步骤1:3-溴-3’,5’-二叔丁基联苯的合成>
将3,5-二叔丁基苯基硼酸1.0g(4.3mmol)、1-溴-3-碘苯1.5g(5.2mmol)、2mol/L碳酸钾水溶液4.5mL、甲苯20mL以及乙醇3mL放在三口烧瓶中,在减压下进行搅拌来进行脱气。并且,对其加入三(2-甲基苯基)膦52mg(0.17mmol)、醋酸钯(II)10mg(0.043mmol),在氮气氛下以80℃进行反应14小时。在反应结束后利用甲苯进行萃取,利用硫酸镁使所得到的有机层干燥。对该混合物进行重力过滤,通过硅胶柱层析法(展开溶剂:己烷)对所得到的滤液进行纯化,由此得到目的的白色固体1.0g(收率:68%)。以下示出步骤1的合成方案。
[化学式35]
<步骤2:2-(3’,5’-二叔丁基联苯-3-基)-4,4,5,5,-四甲基-1,3,2-二杂氧戊硼烷(dioxaborolane)的合成>
将3-溴-3’,5’-二叔丁基联苯1.0g(2.9mmol)、双(戊酰)二硼0.96g(3.8mmol)、醋酸钾0.94g(9.6mmol)、1,4-二氧六环30mL放在三口烧瓶中,在减压下进行搅拌来进行脱气。并且,对其加入2-二环己基膦基-2’,6’-二甲氧基联苯0.12g(0.30mmol)、[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(II)二氯甲烷加成物0.12g(0.15mmol),在氮气氛下以110℃进行反应24小时。在反应结束后利用甲苯进行萃取,利用硫酸镁使所得到的有机层干燥。对该混合物进行重力过滤。通过硅胶柱层析法(展开溶剂:甲苯)对所得到的滤液进行纯化,由此得到目的的黄色油0.89g(收率:78%)。以下示出步骤2的合成方案。
[化学式36]
<步骤3:2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-双(3,5-二叔丁基苯基)-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBP-dmmtBuPTzn)的合成>
将4,6-双(3,5-二叔丁基苯基)-2-氯-1,3,5-三嗪0.8g(1.6mmol)、2-(3’,5’-二叔丁基联苯-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二杂氧戊硼烷0.89g(2.3mmol)、磷酸三钾0.68g(3.2mmol)、水3mL、甲苯8mL以及1,4-二氧六环3mL放在三口烧瓶中,在减压下进行搅拌来进行脱气。并且,对其加入醋酸钯(II)3.5mg(0.016mmol)、三(2-甲基苯基)膦10mg(0.032mmol),在氮气氛下加热回流12小时。在反应结束后利用乙酸乙酯进行萃取,利用硫酸镁使所得到的有机层干燥。对该混合物进行重力过滤。浓缩所得到的滤液,通过硅胶柱层析法(展开溶剂乙酸乙酯:己烷=1:20)进行纯化,由此得到固体。通过硅胶柱层析法(作为展开溶剂将比例从氯仿:己烷=5:1变为1:0)对该固体进行纯化。利用己烷使所得到的固体重结晶,由此以76%的收率得到目的的白色固体0.88g。以下示出步骤3的合成方案。
[化学式37]
利用梯度升华法对所得到的白色固体0.87g进行升华纯化。在压力为5.8Pa的条件下,在供应氩气体的同时以230℃对固体进行加热。在升华纯化后,以95%的回收率得到目的物的白色固体0.82g。
另外,图36示出利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行的通过上述合成方法得到的mmtBumBP-dmmtBuPTzn的折射率的测量结果。在测量中,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图36中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图36可知,mmtBumBP-dmmtBuPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率在1.50以上且1.75以下的范围内,而且633nm处的寻常光折射率在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBP-dmmtBuPTzn是折射率低的材料。
<<参考合成例子2>>
说明实施例5中使用的2-{(3’,5’-二叔丁基)-1,1’-联苯-3-基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(简称:mmtBumBPTzn)的合成方法。以下示出mmtBumBPTzn的结构。
[化学式38]
<步骤1:3-溴-3’,5’-二叔丁基联苯的合成>
与参考合成例子1的步骤1同样地进行合成。
<步骤2:2-(3’,5’-二叔丁基联苯-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二杂氧戊硼烷的合成>
与参考合成例子1的步骤2同样地进行合成。
<步骤3:mmtBumBPTzn的合成>
将4,6-二苯基-2-氯-1,3,5-三嗪1.5g(5.6mmol)、2-(3’,5’-二叔丁基联苯-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二杂氧戊硼烷2.4g(6.2mmol)、磷酸三钾2.4g(11mmol)、水10mL、甲苯28mL及1,4-二氧六环10mL放在三口烧瓶中,在减压下进行搅拌来进行脱气。并且,对其加入醋酸钯(II)13mg(0.056mmol)及三(2-甲基苯基)膦34mg(0.11mmol),在氮气氛下加热回流14小时,进行反应。在反应结束后利用乙酸乙酯进行萃取,利用硫酸镁去除所得到的有机层的水。通过硅胶柱层析法(作为展开溶剂将比例从氯仿:己烷=1:5变为1:3)对通过该混合物的重力过滤而得的滤液进行纯化,然后利用己烷进行重结晶,由此得到目的的白色固体2.0g(收率:51%)。以下式(b-1)示出步骤3的合成方案。
[化学式39]
在氩气体气流下、压力3.4Pa及220℃的条件下,利用梯度升华法对所得到的白色固体2.0g进行升华纯化。对固体进行加热。在升华纯化后,以80%的回收率得到目的物的白色固体1.8g。
以下示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)的上述步骤3中得到的白色固体的分析结果。由该结果可知,在本实施例中,得到mmtBumBPTzn。
H1 NMR(CDCl3,300MHz):δ=1.44(s,18H),7.51-7.68(m,10H),7.83(d,1H),8.73-8.81(m,5H),9.01(s,1H)。
另外,图44示出利用光谱椭偏仪(J.A.Woollam Japan制造的M-2000U)进行的mmtBumBPTzn的折射率的测量结果。在测量中,使用通过真空蒸镀法以50nm左右的厚度将各层的材料形成在石英衬底上而得的膜。此外,图44中记载了寻常光折射率n,Ordinary及非寻常光折射率n,Extra-ordinary。
从图44可知,mmtBumBPTzn的整个蓝色发光区域(455nm以上且465nm以下)处的寻常光折射率是1.68,即在1.50以上且1.75以下的范围内,并且633nm处的寻常光折射率为1.64,即在1.45以上且1.70以下的范围内,由此可知mmtBumBPTzn是折射率低的材料。
Claims (32)
1.一种发光器件,包括:
阳极;
阴极;以及
所述阳极和所述阴极之间的EL层,
其中,所述EL层包括发光层及电子传输层,
所述发光层包括发光材料,
所述电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,
具有所述电子传输性的所述有机化合物的所述发光材料所发射的光的峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,
并且,所述碱金属的所述金属配合物的所述发光材料所发射的所述光的所述峰波长处的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
2.根据权利要求1所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物的所述发光材料所发射的所述光的所述峰波长处的所述寻常光折射率与所述碱金属的所述金属配合物的所述发光材料所发射的所述光的所述峰波长处的所述寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
3.根据权利要求1所述的发光器件,
其中所述电子传输层的所述发光材料所发射的所述光的所述峰波长处的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
4.一种发光器件,包括:
阳极;
阴极;以及
所述阳极和所述阴极之间的EL层,
其中,所述EL层包括发光层及电子传输层,
所述电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,
具有所述电子传输性的所述有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且1.75以下,
并且,所述碱金属的所述金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下。
5.根据权利要求4所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的所述寻常光折射率与所述碱金属的所述金属配合物的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的所述寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.50以上且小于1.75。
6.根据权利要求4所述的发光器件,
其中所述电子传输层的相对于455nm以上且465nm以下的范围内的任意波长的光的寻常光折射率为1.50以上且小于1.75。
7.一种发光器件,包括:
阳极;
阴极;以及
所述阳极和所述阴极之间的EL层,
其中,所述EL层包括发光层及电子传输层,
所述电子传输层包括具有电子传输性的有机化合物及碱金属的金属配合物,
具有所述电子传输性的所述有机化合物的相对于633nm波长的光的寻常光折射率为1.45以上且1.70以下,
并且,所述碱金属的所述金属配合物的相对于所述633nm波长的所述光的寻常光折射率为1.40以上且1.65以下。
8.根据权利要求7所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物的相对于所述633nm波长的所述光的所述寻常光折射率与所述碱金属的所述金属配合物的相对于所述633nm波长的所述光的所述寻常光折射率之和除以2而得到的值为1.45以上且小于1.70。
9.根据权利要求7所述的发光器件,
其中所述电子传输层的相对于所述633nm波长的所述光的寻常光折射率为1.45以上且小于1.70。
10.根据权利要求1所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物和所述碱金属的所述金属配合物各自具有烷基或环烷基。
11.根据权利要求10所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物的所述烷基为支链烷基和碳原子数为3或4的烷基中的任一个,
并且所述碱金属的所述金属配合物的所述烷基为碳原子数为1至3的烷基。
12.根据权利要求10所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物的所述烷基为叔丁基,
并且所述碱金属的所述金属配合物的所述烷基为甲基。
13.根据权利要求1所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物中以sp3杂化轨道形成键合的碳原子之比例占总碳原子数的10%以上且60%以下。
14.根据权利要求1所述的发光器件,
其中在具有所述电子传输性的所述有机化合物的1H-NMR测量结果中小于4ppm的信号的积分值超过4ppm以上的信号的积分值。
15.根据权利要求1所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物具有缺π电子型杂芳环骨架。
16.根据权利要求4所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物具有缺π电子型杂芳环骨架。
17.根据权利要求7所述的发光器件,
其中具有所述电子传输性的所述有机化合物具有缺π电子型杂芳环骨架。
18.根据权利要求15所述的发光器件,
其中所述缺π电子型杂芳环骨架具有三嗪骨架或二嗪骨架。
19.根据权利要求1所述的发光器件,
其中所述金属配合物包括具有8-羟基喹啉结构的配体。
20.根据权利要求19所述的发光器件,
其中所述金属配合物具有一个或两个烷基,
并且所述一个或两个烷基各自的碳原子数为1至3。
21.根据权利要求1所述的发光器件,
其中所述金属配合物是锂的金属配合物。
23.根据权利要求22所述的金属配合物,
其中R2是甲基。
25.根据权利要求24所述的金属配合物,
其中R1是甲基。
26.根据权利要求24所述的金属配合物,
其中R1是乙基。
27.一种包括权利要求22所述的金属配合物的发光器件。
28.一种在发光层和阴极之间包括权利要求22所述的金属配合物的发光器件。
29.一种在电子传输层中包括权利要求22所述的金属配合物的发光器件。
30.一种电子设备,包括:
权利要求27所述的发光器件;以及
传感器、操作按钮、扬声器和麦克风中的至少一个。
31.一种发光装置,包括:
权利要求27所述的发光器件;以及
晶体管和衬底中的至少一个。
32.一种照明装置,包括:
权利要求27所述的发光器件;以及
外壳。
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