CN1866576B - 光发射装置以及采用该光发射装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

光发射装置包括第一电极和第二电极，在两电极之间的发光层、与发光层接触的空穴传递层，与发光层接触的电子传递层以及设置在电子传递层和第二电极之间的混合层。混合层包含电子传递物质以及对该电子传递物质表现出电子给予特性的物质。发光层包含以通式(1)表示的有机金属配合物以及主体。R1和R2各自表示吸电子基团，R3和R4各自表示氢或有1-4个碳原子的烷基，L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体以及具有酚式羟基的单阴离子二齿螯合配体。
Figure 200610084751.1_AB_0

Description

光发射装置以及采用该光发射装置的电子设备
技术领域
本发明涉及一种能从三级激发态获得光发射的发光元件以及使用该发光元件的光发射装置以及电子设备。
背景技术
可将一种发光元件用作像素或光源，该发光元件当通过一对电极之间的空穴和电子再结合产生的激发子回到基状态时发光。因此近年来其发展逐渐深化。在发光元件的研究中，对将发光元件用作像素的光发射装置或将发光元件用作光源的照明装置，提高光发射效率对降低光发射装置的能耗是很重要的。
此前已知能通过使用磷光物质提高光发射效率。例如，在专利文献1中(2004-515895号PCT国际申请已公开日本翻译)描述一种发光元件，作为在阳极和阴极之间提供掺杂有磷光物质的混合层并抑制空穴向阳极侧迁移的结果，这种发光元件能有效地发光。
可以认为诸如专利文献1的技术对高效率地发射光是有用的。然而为了实现专利文献1，必须同时以良好的精度蒸发三种材料，并且可以认为会发生制造余量低的情况。结果，要求研发新技术以获得高效率发光的发光元件。
本发明的目的是提供一种能使有机金属配合物有效发光的发光元件。本发明的另一个目的是提供一种能有效工作的光发射装置。
发明内容
在实施本发明中，采用由下面通式(1)表示的有机金属配合物。
在通式(1)中，R1和R2各自表示吸电子基团。R3和R4各自表示氢或有1-4个碳原子的烷基。此外，L表示单阴离子配体，例如具有β-二酮结构的单阴离子配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体以及具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体。在此，宜从下列基团中选择的任何基团作为吸电子基团：卤素、-CF3、氰基以及烷氧羰基。另外，对于有1-4个碳原子的烷基，宜从下列基团选择基团：甲基、乙基、异丙基以及仲丁基。更具体地，L较佳地是从下列结构式(1)-(7)中表示的配体中选取的任何单阴离子配体。
Figure G2006100847511D00022
下面详细描述本发明。
本发明的一个方面是一种发光元件，包含第一电极和第二电极，在两电极之间的发光层、与发光层接触的空穴传递层、与发光层接触的电子传递层以及设置在电子传递层和第二电极之间的混合层。对包含在空穴传递层中的空穴传递物质没有特别限制；然而，较佳的空穴传递物质具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率，更具体地说，空穴传递物质具有比用于发光层113中的主体更大的激发能，并具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率。另外，对包含在电子传递层中的第一电子传递物质没有特别限制；然而，较佳的电子传递物质具有1×10-6cm2/Vs或更高的电子迁移率，更具体地说，电子传递物质具有比用于发光层113中的主体更大的激发能，并具有1×10-6cm2/Vs或更高的电子迁移率。另外，混合层包含第二电子传递物质以及对第二电子传递物质显示出给电子性质的物质。发光层包含以通式(1)表示的有机金属配合物以及主体。要注意第一电子传递物质和第二电子传递物质可以彼此不同或相同。另外，第二电子传递物质的激发能小于主体。此外，在第一电极和第二电极之间形成空穴注入层或包含第二空穴传递物质以及对第二空穴传递物质表现出电子接受特性的物质的第二混合层。要注意包含在空穴传递层中的空穴传递物质与第二空穴传递物质可彼此不同或彼此相同。另外，第二空穴传递物质可具有比受主更小的激发能。通过将这种结构用于发光元件，当施加电压而使第一电极的电位高于第二电极时，可有效地发光。
本发明的一个方面是将如上所述的本发明的发光元件用作像素或光源的光发射装置。
本发明的一个方面是使用将如上所述本发明的发光元件用作显示部件的像素或光源的光发射装置的电子设备。
通过实施本发明，能获得有效发光的发光元件。这是因为通过本发明，电子和空穴在良好平衡下注入发光层，并且因为通过有效利用注入的电子和空穴而能发射光。通过实施本发明，能获得以良好电流效率工作的光发射装置。这是因为通过使用外部量子效率提高的本发明发光元件，即使在低电压下也能达到具有高亮度的光发射。通过实施本发明，能获得以低功耗工作的电子设备。这是因为通过使用本发明的发光元件而能以良好电流效率工作的光发射装置被用作显示装置或发光装置。
附图说明
在附图中：
图1所示为本发明发光元件的一种模式。
图2是表示本发明光发射装置的一种模式的俯视图。
图3所示是用于驱动设置在本发明光发射装置中的像素的电路的一种模式。
图4所示是包含在本发明的光发射装置中的像素部分的一种模式。
图5所示是用于驱动包含在本发明的光发射装置中的像素的方法。
图6A-图6C各自表示本发明的光发射装置的横截面图的一种模式。
图7所示为本发明的光发射装置的一种模式。
图8A-图8C各自表示采用本发明的电子设备的一种模式。
图9所示为采用本发明的电子设备的一种模式。
图10所示为实施例1中制造的发光元件。
图11示出在实施例1制造的发光元件的电压-亮度特性。
图12示出在实施例1制造的发光元件的电压-电流特性。
图13示出在实施例1制造的发光元件的电流密度-亮度特性。
图14示出在实施例1制造的发光元件的亮度-电流效率特性。
图15A和图15B各自示出在实施例1制造的发光元件的发射光谱。
图16示出在实施例1制造的发光元件的亮度-外部量子效率。
图17示出在实施例2制造的发光元件的电压-亮度特性。
图18示出在实施例2制造的发光元件的电压-电流特性。
图19示出在实施例2制造的发光元件的电流密度-亮度特性。
图20示出在实施例2制造的发光元件的亮度-电流效率特性。
图21示出在实施例2制造的发光元件的发射光谱。
图22示出在实施例2制造的发光元件的亮度-外部量子效率。
具体实施方式
实施方式
尽管将结合附图以实施例的方式对本发明进行了详细说明，但应理解各种变化和修改对本领域内技术人员而言是显而易见的。因此，除非这些变化和修改脱离本发明的范围，否则应将它们解释为包含在该范围内。因此，应将本发明解释为不局限于下面给出的实施例的说明中。
(实施方式1)
结合图1对本发明的发光元件的一种方式进行说明。
图1示出一种发光元件，它包括在第一电极101和第二电极102之间的发光层113。另外，在发光层113和第二电极102之间提供有包含电子传递物质和对电子传递物质表现出电子给予特性的物质的第一混合层115。此外，在发光层113的靠近第一电极101一侧，形成与发光层113接触的空穴传递层112，而在发光层113的靠近第二电极102一侧，形成与发光层113接触的电子传递层114。注意到图1中的发光元件具有设置在第一电极101和空穴传递层112之间的空穴注入层111。在发光层113中包含发光物质。在这种发光元件中，当在第一电极101和第二电极102上施加电压，使第一电极101的电位高于第二电极102的电位时，空穴从第一电极101侧被注入到发光层113，而电子从第二电极102侧被注入到发光层113。随后，注入到发光层113的空穴和电子再度结合。发光物质包含在发光层113中，而发光物质通过再结合产生的激发能至激发态。处于激发态的发光物质在回到基态时发射光。
下面详细说明第一电极101、第二电极102以及设置在它们之间的每个层。
对形成第一电极101的物质没有特别限制；然而较佳地使用具有高工函数的物质，例如氧化铟锡、含氧化硅的氧化铟锡、含2-20％氧化锌的氧化铟、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或氮化钽。然而，在提供具有产生空穴功能的层代替空穴注入层111的情况下，可使用具有诸如铝或镁的低工函数的物质形成第一电极101。
除了诸如铝或镁的具有低工函数的物质外，可以使用高工函数的物质作为形成第二电极102的物质，例如氧化铟锡、含氧化硅的氧化铟锡、含2-20％氧化锌的氧化铟、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或氮化钽。
要注意，较佳地形成第一电极101和第二电极102，以使两电极或其中一个电极能透过发射的光。
空穴注入层111是具有帮助空穴从第一电极101注入到空穴传递层112的功能的层。通过提供空穴注入层111，能减小第一电极101和空穴传递层112之间的电离电位差，并且使空穴轻易地注入。空穴注入层111较佳地通过使用一种物质形成，这种物质的电离电位小于形成空穴传递层112物质的电离电位，但大于形成第一电极101物质的电离电位，或者在空穴传递层112和第一电极101之间形成为1-2nm的薄膜的空穴注入层111时，由具有能带梯度的物质形成该空穴注入层111，该梯度在空穴传递层112侧的能级升高。用来形成空穴注入层111的物质的具体例子有，低分子量化合物如酞菁(简写为H2Pc)、铜酞菁(简写为CuPC)以及4，4’-双{N-[4-(N，N-二-间甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}联苯(简写为DNTPD)；高分子量化合物如聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)溶液(PEDOT/PSS)。换句话说，通过选择一种能使空穴注入层111的电离电位小于空穴传递层112的电离电位的物质来形成空穴注入层111。
空穴传递层112是具有传递空穴功能的层，并且在此实施方式的发光元件中，空穴传递层112具有将空穴从空穴注入层111传递到发光层113的功能。另外，空穴传递层112与发光层113接触的情况下，如在此实施方式，空穴传递层112还具有防止发光层113中产生的激发能从发光层113移动至其它层。对用于形成空穴传递层112的空穴传递物质没有特别限制；但是，优选使用1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的空穴传递物质，更优选使用激发能大于发光层113中的主体具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的空穴传递物质。使用1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的空穴传递材料能抑制空穴迁移率导致的驱动电压增加。此外，使用激发能大于主体且具有1×10-6cm2/Vs或更高空穴迁移率的空穴传递物质，可防止激发能从发光层113移向空穴传递层112，并能减小由于激发能平移造成的光发射效率的下降。在此，空穴传递物质意指其空穴迁移率大于电子迁移率的物质，较好是指空穴迁移率与电子迁移率的比值(＝空穴迁移率/电子迁移率)大于100的物质。作为空穴传递物质的具体例子有：4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简写为NPB)、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯(简写为TPD)、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯(简写为m-MTDAB)、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(简写为TCTA)等。在这些空穴传递物质中，可适当选择和使用激发能大于用作主体的物质的激发能的物质。另外，对空穴传递层112的厚度没有特别限定；然而，5-30nm为佳。具备这种厚度，能抑制激发能从空穴传递层112移向另一层(在此实施方式中为空穴注入层111或如果在空穴传递层112和空穴注入层111之间还设有一层，则为该层)，并能抑制由于空穴传递层112的厚度引起的驱动电压增加。通过提供如上所述的空穴传递层112，在第一电极101和发光层113之间产生距离，并能防止由于第一电极101中包含的金属引起的发射光猝灭。另外，由于能防止激发能从发光层113移向另一层，能够以良好的量子效率发射光。
发光层113如前所述包含发光物质(也称作“客体”)。更具体地说，发光物质以分散状态包含在发光层113中。此外，在发光层113中，除了发光物质还包含具有比发光物质更宽的三重激发态能带间隙的物质(能带间隙指LUMO能级和HOMO能级之间的能级距离)。这种能带间隙大于发光物质能带间隙的物质作为主要组分包含在发光层113中，且其浓度大于发光层113中的发光物质的浓度，这种物质被称作主体。主体具有帮助发光物质发射光的功能。在本实施方式的发光元件中，包含通式(1)表示的有机金属配合物作为发光物质。通过使用通式(1)表示的有机金属配合物，可以提高空穴和电子的再结合效率。由于三重激发态的激法寿命等引起的非发射跃迁不易增加，并且能有效地重复激法和发光。
Figure G2006100847511D00081
在通式(1)中，R1和R2各自表示吸电子基团。R3和R4各自表示氢、有1-4个碳原子的烷基。此外，L表示具有β-二酮结构的单阴离子配体、具有羧基的单阴离子二齿螯合配体或具有酚羟基的单阴离子二齿螯合配体中的任何一种。在此，优选下列基团作为吸电子基团：卤素、-CF3、氰基以及烷氧羰基。另外，对于具有1-4个碳原子的烷基，优选下面任一基团：甲基、乙基、异丙基和仲丁基。更具体地，L较佳地为选自下列结构式(1)-(7)表示的配体中的任何配体。
另外，特别优选使用由结构式(8)-(31)表示的有机金属配合物，它们是通式(1)表示的有机金属配合物的具体例子。
Figure G2006100847511D00101
Figure G2006100847511D00111
Figure G2006100847511D00131
Figure G2006100847511D00141
还可以优选使用下列化合物作为主体，咔唑衍生物例如4，4’-二(N-咔唑基)联苯(简写为CBP)或4，4’，4”-三(N-卡唑基)三苯胺(简写为TCTA)；具有芳胺骨架的化合物如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简写为NPB)；金属配合物如双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌(简写为Znpp2)或双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑(benzoxazolato)]锌(简写为ZnBOX)等。
电子传递层114是具有传递电子功能的层，在本实施方式的发光元件中，电子传递层114具有从第一混合层115向发光层113传递电子的功能。另外，电子传递层114与发光层113接触的情况下，如本实施方式中，电子传递层114还具有防止在发光层113中产生的激发能从发光层113移向另一层的功能。对用于形成电子传递层114的电子传递物质没有限制；然而，优选使用具有1×10-6cm2/Vs或更高的电子迁移率的电子传递物质，更优选使用激发能大于在发光层113中使用的主体并具有1×10-6cm2/Vs或更高电子迁移率的电子传递物质。通过使用具有1×10-6cm2/Vs或更高电子迁移率的电子传递物质，可抑制由于电子迁移造成的驱动电压的增加。另外，通过使用激发能大于主体激发能并具有1×10-6cm2/Vs或更高电子迁移率的电子传递物质，能防止激发能从发光层113移向电子传递层114，并且减小由于激发能的移动造成的光发射效率下降。在此，电子传递物质指电子迁移率大于空穴迁移率的物质，更佳是电子迁移率与空穴迁移率的比值(＝电子迁移率/空穴迁移率)大于100的物质。作为电子传递物质的具体例子有，浴铜灵(简写为BCP)、3-(4-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简写为TAZ)；双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌(简写为Zn(BOX)2)、1-3-双[5-(p-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简写为OXD-7)；3-(4-叔-丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简写为p-EtTAZ)；红菲绕啉(简写为Bphen)等。可在这些电子传递物质中适当选择和使用激发能大于用作主体的物质的物质。另外，对电子迁移层114的厚度没有特别限制；然而，5-30nm为佳。具备这种厚度，可抑制激发能从电子传递层114到平移到另一层(在本实施方式中，为第一混合层115，或如果在电子传递层114和第一混合层115之间设有一个层则为该层)，并抑制由于电子传递层114的厚度造成的驱动电压增加被抑制。通过提供如上所述的电子传递层114，在如下所述的第一混合层115和发光层113之间产生距离，并能防止由于在第一混合层115中包含的金属造成的发光猝灭。另外，由于能防止激发能从发光层113平移到另一层，因此能以良好量子效率发射光。
上面已经描述了空穴传递层112、发光层113以及电子传递层114。较佳地，用来形成空穴传递层112的空穴传递物质、主体以及用来形成电子传递层114的电子传递物质满足如下面描述的(i)和(ii)的关系。
(i)用来形成空穴传递层112的空穴传递物质的电离电位与主体电离电位间的差的绝对值为0.4eV或更低；
(ii)用来形成电子传递层114的电子传递物质的电子亲合势与主体的电子亲合势之间的差的绝对值为0.5eV或更低。
满足这些关系，从空穴传递层112到发光层113的空穴注入以及从电子传递层114到发光层113的电子注入变得容易，结果是能进一步提高电流效率。
在此，在表1列出用来形成空穴传递层112、主体以及用来形成电子传递层114的电子传递物质的电子传递物质的较佳组合的具体例子(1)至(3)。
表1
  空穴传递物质   主体   电子传递物质
 (1)   TCTA   CBP   TAZ
 (2)   TCTA   CBP   BCP
 (3)   NPB   TCTA   BCP
表1中的物质的电离电位和电子亲合势示于表2。表2中的电离电位(Ip)是基于由光电子分光计(AC-2，由Riken Keiki Co.Ltd制造)测定的值。另外，表2中的电子亲合势(Ea)采用下面方式计算，即根据每种物质的吸收光谱找出对每种物质的能带间隙值(ΔE)，随后从该测定获得的电离电位值减去能带间隙值(ΔE)而计算得电子亲合势(Ea)。当根据吸收光谱找到能带间隙值时，按1.24μm＝1eV进行转换。注意到在表1中未列出Ip、Ea和ΔEa的物质在表2中列出作为参考。
表2
  Ip(eV)   Ea(eV)   ΔE(eV)
  TCTA   5.7   2.3   3.4
  CBP   6.0   2.5   3.5
  TAZ   5.5   2.0   3.5
  BCP   6.0   2.4   3.6
  NPB   5.4   2.3   3.1
  TPD   5.3   2.2   3.1
  m-MTDAB   5.1   1.9   3.2
  OXD-7   5.7   2.0   3.7
注意到在表1所示的组合中，最佳的是(1)所示的组合。通过按(1)那样组合物质，能制造例如实施方式1中所述的发光元件，它的外部量子效率超过20％。
第一混合层115是包含电子传递物质以及对该电子传递物质显示出电子给予特性的物质的层。对于第一混合层115中包含的电子传递物质，不一定要选择激发能大于主体激发能的物质。作为用来形成第一混合层115的电子传递物质的具体例，除了在电子传递层114的说明中列举的电子传递物质，可以使用金属配合物，例如三(8-羟基喹啉)铝(tris(8-quinolinolato)aluminum)(简写为Alq3)；三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简写为Almq3)；双(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium)(简写为BeBq2)；双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基酚酸-铝(简写为BAlq)；双[2-(2-羟苯基)苯并噻唑]锌(bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zinc)(简写为Zn(BTZ)2)；和电子传递物质，例如2-(4-联苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简写为PBD)以及4-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)茋(简写为BzOs)。对显示电子给予特性的物质，还可以优选使用金属，如碱金属(周期表第I族)，例如锂、钠或铯；或碱土金属(周期表中的第II族)，如镁、钙、锶或钡。通过提供如上所述的第一混合层115，能将更多电子从第二电极102注入到发光层113。
在具有上述结构的发光元件中，能良好平衡注入发光层113的电子和空穴。这是因为通过提供类似于第一混合层115的层，该层包含电子传递物质和对该电子传递物质表现出电子给予特性的物质，使更多电子注入到发光层113，结果，能够防止注入到发光层113中空穴数量超过的注入的电子数量。另外，在具有上述结构的发光元件中，在注入发光层113的电子和空穴中，对光发射有贡献的电子和空穴的比例较高；换句话说电流效率高。这是因为通过使用通式(1)表示的有机配合物用为发光物质，注入发光层113中的电子和空穴被有效用于发射光。更具体地说，由于使用通式(1)表示的有机配合物作为发光物质，电子和空穴有效地再结合；换句话说，能提高对载流子的再结合效率，并能有效重复进行激法和光发射。这样，通过实施本发明，提高了电流效率，结果，能获得具有极好外部量子效率的发光元件。
注意到在上述发光元件中，可提供第二混合层来替代空穴注入层111，该第二混合层包含空穴传递物质以及对该空穴传递物质表现出电子接受特性的物质。对于用来形成第二混合层的空穴传递物质，不一定要选择激发能大于主体激发能的物质。为形成第二混合层，可采用在空穴传递层112的描述中列出的空穴传递物质。另外，优选使用金属氧化物，诸如氧化钼、氧化钒、氧化钌或氧化铼作为表现出电子接受特性的物质。
此外，在上述发光元件中，通过使用与用来形成空穴传递层112的空穴传递物质不同的空穴传递物质形成的空穴传递层，也能设置在空穴传递层112和空穴注入层111之间。另外，由于按这种形式形成的空穴传递层不与发光层113接触，它能用激发能小于主体激发能的空穴传递物质形成。此外，在电子传递层114和第一混合层115之间还设有电子传递层，它是使用与形成电子传递层114的电子传递物质不同的电子传递物质形成的。另外，由于按这种方式形成的电子传递层不与发光层113接触，它能用激发能小于主体激发能的电子传递物质形成。
另外对上述发光元件的制造方法没有特别限制，可适当地选择诸如溅射法、蒸发法或喷墨法的方法制造发光元件。具体地，其中混合有多种化合物的层(诸如发光层113和第一混合层115)可采用例如共蒸发法形成。在此，共蒸发法指使来自单个处理腔内各蒸发源的原材料蒸发，随后使蒸发的化合物以混合态累积在待处理的目标上的蒸发方法。此外，发光层按照顺序从第一电极101开始堆叠发光层等，最后形成第二电极102来制造上述发光元件。或者，发光层按照顺序从第二电极102开始堆叠发光层等，最后形成第一电极101来制造上述发光元件。
(实施方式2)
下面说明实施本发明中使用的有机金属配合物的合成方法。注意，合成方法不局限于这里公开的方法，可以采用其它合成方法。
由结构式(8)-结构式(31)中任何一个表示的本发明的有机金属配合物是通过诸如由合成路线(a-1)-合成路线(a-3)表示的合成方法获得的。具有吸电子基团的配体是通过合成路线(a-1)合成的。随后，具有吸电子基团的合成的配体与氯化铱(III)的盐酸水合物混合，如合成路线(a-2)所示，以使该配体与铱配位。此外，如合成路线(a-3)所示，单阴离子配体与铱配位。
Figure G2006100847511D00191
在此，合成路线(a-1)至合成路线(a-3)中的R5和R6各自表示氟基、-CF3基、氰基或烷氧羰基。R7和R8各自表示氢或甲基。此外，L表示乙酰丙酮或甲基吡啶酸。
注意，本发明的有机金属配合物的合成方法不限于合成路线(a-1)至合成路线(a-3)表示的那些内容。例如，对于从合成路线(a-1)获得的配体，其中R7和R8都被烷基取代的配体可采用下面路线获得，即，使用其中苯基的对位被吸电子基团取代的2，3-二苯基-1，4-二氢吡嗪-5，6-二酮作为原料，通过用POCl3等形成在其5位和6位氯化的二氯化化合物，然后使获得的二氯化化合物与烷基金属偶联。此外，通过使用含铂的盐如四氯铂酸钾来代替氯化铱(III)盐酸水合物，可获得含有作为中心金属的铂的本发明有机金属配合物。此外，通过使用诸如丙二酸二甲酯、水杨醛、亚水杨基胺或四吡唑硼酸盐(tetrapyrazolato boronate)的配体代替乙酰丙酮或甲基吡啶酸，可获得包含结构式(2)和(4)-(7)表示的配体的本发明的有机金属配合物。
(实施方式3)
由于本发明的发光元件能有效发光，通过将实施方式1中所述的发光元件用于像素，可获得能以良好电流效率进行显示操作的光发射装置。
参见图2至图6C，对在本实施方式中具有显示功能的光发射装置的电路结构和驱动方法进行说明。
图2是应用了本发明的光发射装置的示意性俯视图。图2中，在基板6500上设有像素部分6511、源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513以及擦除栅极信号线驱动电路6514。源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513以及擦除栅极信号线驱动电路6514通过一组电线各自与为外部输入端的FPC(柔性印刷电路)6503相连。此外，源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513以及擦除栅极信号线驱动电路6514从FPC6503接收诸如视频信号、时钟信号、开始信号以及复位信号。另外，将印刷电路板(PWB)6504安装在FPC6503。不一定要将驱动电路部分提供在和前所述的像素部分6511相同的基板上。例如，通过使用TCP在基板外部提供驱动电路部分，在TCP中，IC芯片安装在形成布线图案的FPC上。
在像素部分6511中，多条沿列方向延伸的源极信号线逐行排列。另外，电流供应线逐行排列，多条沿行方向延伸的门信号线逐列排列。此外，还设置有各自包含一个发光元件的多对电路。
图3示出用来操作一个像素的电路。图3所示的电路包括第一晶体管901、第二晶体管902以及发光元件903。
第一晶体管901和第二晶体管902各自是包含栅极、漏极区和源极区的三端元件，并包括在漏极区和源极区之间的沟道区。在此，由于源极区和漏极区根据结构或晶体管的工作状况而相互切换，因此难以辨认哪个是漏极区而哪个是源极区。因此，在本实施方式中，用作源极或漏极的区域分别称为晶体管的第一电极和第二电极。
提供栅极信号线911和写栅极信号线驱动电路913，以通过开关918电连接或不连接。提供栅极信号线911和擦除栅极信号线驱动电路914，以通过开关919电连接或不连接。此外，提供源极信号线912，以通过开关920电连接于源极信号线驱动电路915和电源916的任何一个。第一晶体管901的栅极电连接于源极信号线911，第一晶体管的第一电极电连接于源极信号线912，第二电极电连接于第二晶体管902的栅极。第二晶体管902的第一电极电连接于电流供应线917，而第二电极电连接于包含在发光元件903中的一个电极。要注意可使开关918包含在写栅极信号线驱动电路913中，开关919包含在擦除栅极信号线驱动电路914中，另外可使开关920包含在源极信号线驱动电路915中。
此外，对晶体管、发光元件等在像素中的排列没有特别限制。例如，可采用图4俯视图所示的配置。图4中，第一晶体管1001的第一电极与源极信号线1004相连，第二电极与第二晶体管1002的栅极相连。另外，第二晶体管1002的第一电极与电流供应线1005相连，第二电极与发光元件的电极1006相连。栅极信号线1003的一部分用作第一晶体管1001的栅极。
下面，说明驱动方法。图5示出随时间流逝每个帧的工作图。在图5中，水平方向表示时间流逝，而垂直方向表示栅极信号线的序号。
当本发明的光发射装置被用来显示图象时，在显示周期内重复屏幕的重写操作和显示操作。尽管对重写次数没有特别限制，但是优选重写次数至少为60次/秒以使观看者感觉不到闪烁。在此，对一屏(一帧)执行的重写操作和显示操作的周期被称为一个帧周期。
如图5所示，一帧被分成四个子帧501、502、503和504，它们分别包括写周期501a、502a、503a、504a以及保持周期501b、502b、503b、504b。接受了发光信号的发光元件处于发射态。每个子帧中的保持周期的长度比为第一子帧501∶第二子帧502∶第三子帧503∶第四子帧504＝23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。这使得4-位灰度成为可能。然而，位数量和灰度数量不局限于这里所述的情况。例如可提供八个子帧以进行8-位灰度。
下面将对一帧的操作进行说明。首先，在子帧501中，对第一行至最末行顺序执行写操作。结果，写周期的起始时间依据行是不同的。写周期501a结束的行顺序移向保持周期501b。在保持周期内，给予了用来发光的信号的发光元件处于发射状态。另外，保持周期501b结束的行顺序地移向下一子帧502，而写操作对第一行至最末行顺序执行，如在子帧501的情况。重复上述这些操作，直到子帧504的保持周期504b结束。当子帧504的操作完成后，这些行被移入下一帧。这样，在每个子帧中发射光的总时间即是在一个帧中对每个发光元件的发光时间。通过改变每个发光元件的这种发射光时间，以在一个像素中具有各种组合，可实现具有不同亮度和色度的各种显示色彩。
如子帧504那样，在对最末行的写入完成前，要求对已完成写入并移至保持周期的行的保持周期进行强制终止时，优选在保持周期504b之后提供擦除周期504c并控制行，以强制使其处于不发射光的状态。然后，被强制处于不发射光状态的行在一定周期(该周期称为不发射光周期504d)内保持在不发射光状态。然后，在最末行的写周期504a完成后，各行立刻从第一行开始顺序地移至写周期(或下一帧)。这能防止子帧504的写周期504a与下一子帧的写周期重叠。
尽管在本实施方式中子帧501-504按照从最长保持周期至最短保持周期的顺序排列，但本实施方式的排列并不是必须的。例如，可将子帧501-504按照从最短保持周期至最长保持周期的顺序排列，或按随机顺序排列。另外可将子帧进一步分成多个帧。换句话说，可在给出相同图象信号的同时对门信号线进行多次扫描。
现在将对图3所示电路在写周期和擦除周期中的操作进行说明。
首先说明写周期中的操作。在写周期中，行n(n是自然数)中的门信号线911通过开关918电连接于写栅极信号线驱动电路913，但与擦除栅极信号线驱动电路914断开。另外，源极信号线912通过开关920电连接于源极信号线驱动电路915。在此，将信号输入至与在n行(n为自然数)的栅极信号线911相连的第一晶体管901的栅极，以使第一晶体管901导通。然后，同时将图象信号输入到在第一至最末列的源极信号线912。要注意从各列的源极信号线912输入的图象信号是彼此独立的。从源极信号线912输入的图象信号通过与各源极信号线912的第一晶体管901被输入至第二晶体管902的栅极。此时，发光元件903发光与否取决于输入至第二晶体管902的信号。例如，当第二晶体管902为p-沟道型晶体管时，通过将低电平信号输入至第二晶体管902的栅极而使发光元件903发射光。另一方面，当第二晶体管902为n-沟道型晶体管时，通过将高电平信号输入至第二晶体管902的栅极而使发光元件903发射光。
下面对擦除周期的操作进行说明。在擦除周期中，在第n行(n为自然数)的栅极信号线911通过开关919电连接于擦除栅极信号线驱动电路914，但与写栅极信号线驱动电路913断开。另外，源极信号线912通过开关920电连接于电源916。在此，将信号输入至与在第n行的栅极信号线911相连的第一晶体管901的栅极，使第一晶体管901导通。然后，同时将擦除信号输入到在第一列至最末列的源极信号线912。从源极信号线912输入的擦除信号通过与各源极信号线相连的第一晶体管901被输入至第二晶体管902的栅极。此时，从电流供应线917向发光元件903的电流供应被输入到第二晶体管902的信号停止。然后，强制地使发光元件903不发射光。例如，当第二晶体管902为p-沟道型晶体管时，通过将高电平信号输入至第二晶体管902的栅极而使发光元件903不发射光。另一方面，当第二晶体管902为n-沟道型晶体管时，通过将低电平信号输入至第二晶体管902的栅极而使发光元件903不发射光。
要注意，对于第n行(n为自然数)，通过如上面在擦除周期所述的操作，输入擦除信号。然而，如上所述，当第n行处于擦除周期的同时，另一行(称为第m行(m为自然数))可处于写入周期。在这种情况下，藉由在相同列的源极信号线而将擦除信号输入第n行并将写入信号输入第m行是必须的。因此，下面说明的操作是较佳的。
在通过上述擦除周期的操作而使在第n行的发光元件903不发射光后，立刻使栅极信号线911和擦除栅极信号线驱动电路914相互断开，而开关920切换到连通源极信号线912和源极信号线驱动电路915。然后，除了将源极信号线912连接于源极信号线驱动电路，还将栅极信号线911连接于写栅极信号线驱动电路913。然后将信号从写栅极信号线驱动电路913选择输入至在第m行的栅极信号线911，使第一晶体管901导通，并将写入信号从源极信号线驱动电路915输入至在第一列至最末列的源极信号线912中。该信号使在第m行的发光元件903处于发射光或不发射光状态。
在如上所述完成第m行的写入周期后，立刻开始对第n+1行的擦除周期。为此，使栅极信号线911和写栅极信号线驱动电路913相互断开，而开关920切换到连通源极信号线912和电源916。此外，使与写栅极信号线驱动电路913断开的栅极信号线911连接于擦除栅极信号线驱动电路914。然后，将信号从擦除栅极信号线驱动电路914选择输入至在第n+1行的栅极信号线911，使第一晶体管901导通，而从电源916输入擦除信号。在第n+1行的擦除周期就此完成后，立刻开始在第(m+1)行的写入周期。然后以相同方式重复擦除周期和写入周期，直至最末行的擦除周期完成。
尽管在本实施方式中说明了将第m行的写入周期设置在第n行的擦除周期和第n+1行的擦除周期之间的方式，然而本发明并不局限于此。也可将对第m行的写入周期设置在第n-1行的擦除周期和第n行的擦除周期之间。
此外，在本实施方式中重复一种操作，其中，在子帧504设置不发射光周期504d时，使擦除栅极信号线驱动电路914和一个栅极信号线911相互断开，并使写栅极信号线驱动电路913和另一栅极信号线彼此连接。还可以在没有特别提供不发射光周期的帧内执行这种操作形式。
(实施方式4)
下面将结合图6A-6C的截面图对包含本发明发光元件的光发射装置的一种方式进行说明。
在图6A-6C的各图中，由虚线包围的部分是用来驱动本发明发光元件12的晶体管11。该发光元件12是在实施方式1中讨论的本发明的发光元件。晶体管11的漏极和第一电极13通过穿过第一中间层绝缘膜16(16a、16b和16c)的布线17而彼此电连接。此外，发光元件12通过分隔层18与相邻的另一发光元件隔开。在本实施方式中，在基板10上提供具有本发明这种结构的光发射装置。
要注意，图6A-图6C中各图所示的晶体管11是顶柵型TFT，其中栅极设置在有半导体层为中心的基板的反面。然而，对晶体管11的结构没有特别限制。例如可使用底柵型TFT。在底柵型TFT的情况，可使用在形成沟道半导体层上形成了保护膜的TFT(沟道保护的TFT)，或使用形成沟道的半导体层的一部分凹陷的TFT(沟道蚀刻型TFT)。
此外，形成晶体管11的半导体层可以是晶体或无定形的，也可以是半无定形等。
下面将对半无定形的半导体进行说明。半无定形半导体是一种具有介于无定形和晶体(包括单晶或多晶)之间的中间结构并具有对自由能量而言稳定的第三状态的半导体。它包含具有短程有序和晶格畸变的晶体区。此外，在半无定形半导体膜的至少一个区域内包含0.5-20nm的晶粒。拉曼光谱偏移至低于520cm-1的波数侧。通过X射线衍射观察到被认为是来自硅晶格的(111)和(220)的衍射峰值。半无定形半导体包含对封端悬空键的至少1原子％或更多的氢或卤素。半无定形半导体也称作所谓的微晶半导体。微结半导体可通过用选自SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4的气体进行辉光放电分解(使用等离子体CVD)来形成。这些气体各自还可以用H2或H2与一种或多种稀有气体He、Ar、Kr和Ne的混合气进行稀释，稀释比例设置在1∶2-1∶1000的范围。压力设置在接近0.1-133Pa的范围。功率频率设置为1-120MHz，较佳为13-60MHz。可将基板的加热温度设置在300℃或更低范围，较佳为100-250℃。对膜中包含的杂质元素，诸如氧、氮和碳的大气成分的杂质浓度较佳为1×1020/cm3或更低。特别地，氧浓度设置为5×1019/cm3或更低，较佳为1×1019或更低。
此外，作为结晶半导体层的具体例子有，由单晶或多晶硅形成的半导体层或锗-硅，它们可以通过激光结晶形成，或使用诸如镍的元素通过固相生长法结晶形成。
在使用无定形物质的情况下，例如用无定形硅形成半导体层，优选使光发射装置的电路中，晶体管11和另一晶体管(组成驱动发光元件的电路的晶体管)均为n-沟道型晶体管。除了那种情况，光发射装置可具有包括n-沟道型晶体管和p-沟道型晶体管其中之一的电路，或具有包含n-沟道型晶体管和p-沟道型晶体管的电路。
此外，第一中间层绝缘膜16可以是图6A-图6C中所示的多层或者是单层。要注意，第一中间层绝缘膜16a包含诸如氧化硅或氮化硅的无机物质，第一中间层绝缘膜16b包含丙烯酸类、硅氧烷(硅氧烷是其骨架结构通过硅(Si)和氧(0)之间的键构造的化合物，并具有作为取代基的有机基团如氟基和烷基)，或通过涂覆而形成的氧化硅。此外，第一中间层绝缘膜16c包括含有氩(Ar)的氮化硅膜。对构成诸层的物质没有特别限制；因此能使用这里提到的物质以外的物质。另外还能结合使用包含除这些物质以外物质的层。这样，无机物质和有机物质两者，或者是无机物质和有机物质其中之一均可用来形成第一中间层绝缘膜16。
至于分隔层18，其边缘部分较好具有根据曲率半径连续变化的形状。此外，诸如丙烯酸类、硅氧烷、抗蚀剂或氧化硅的物质被用来形成分隔层18。无机物和有机物的其中之一或两者被用来形成分隔层18。
在图6A和图6C的各图中，在晶体管11和发光元件12之间只形成了第一中间层绝缘膜16。然而，如图6B所示，除第一中间层绝缘膜16(16a和16b)外，还可提供第二中间层绝缘膜19(19a和19b)。在图6B所示光发射装置中，第一电极13与穿过第二中间层绝缘膜19的布线17相连。
如第一中间层绝缘膜16的情况，第二中间层绝缘膜19可以是多层或单层。第二中间层绝缘膜19a包含丙烯酸类、硅氧烷或氧化硅，或通过涂覆形成的物质等。此外，第二中间层绝缘膜19b包括含氩(Ar)的氮化硅层。对构成各层的物质没有特别限制；因此还可以使用除这里提到外的其它物质。另外也可组合使用包含除这些物质外的其它物质的层。这样，无机物质和有机物质两者或无机物质和有机物质其中之一可用来形成第二中间层绝缘膜19。
在发光元件12中，在通过使用光导物质形成第一电极和第二电极，可以从第一电极13侧和第二电极14侧提取发射的光，如图6A轮廓箭头所指。在使用光导物质只形成第二电极14的情况下，只从第二电极14侧提取发射光，如轮廓箭头6B所示。在这种情况下，优选采用高反射材料形成第一电极13，或者在第一电极13下面提供由高反射材料构成的膜。另外，在使用光导材料只形成第一电极13的情况，只从第一电极13侧提取发射光，如图6C轮廓箭头所示。在这种情况下，优选采用高反射材料形成第二电极14，或在第二电极14上面提供反射膜。
此外，可将层15叠加，使发光元件12在施加电压而使第二电极14的电位高于第一电极13时工作。或者，可将层15叠加，使发光元件12在施加电压而使第二电极14的电位低于第一电极13时工作。晶体管11在前一种情况下为n-沟道型晶体管，在后一种情况下为p-沟道型晶体管。
在本实施方式中，通过晶体管控制发光元件驱动的有源型光发射装置如上所述。然而，该发光元件也可以是无源型的，即无需特别提供驱动元件(例如晶体管)就能驱动发光元件。图7是应用本发明而制造的无源型光发射装置的透视图。图7中的光发射装置包括本发明的发光元件，它的结构为：在基板951上，在发光层电极952和电极956之间提供包含发光层等的层955。电极952端部被覆以绝缘层953。此外，分隔层954设置在绝缘层953上。分隔层954的侧壁倾斜，以使一个侧壁与另一侧壁之间的距离朝向基板表面缩短。换句话说，沿分隔层954短边方向的截面为梯形，其底边(朝向与绝缘层953的表面方向相似的方向并与绝缘层953接触的边)比其上边(朝向与绝缘层953表面方向相似方向但不与绝缘层953接触的边)短。这样，通过提供分隔层954，可防止由于静电等引起的发光元件的故障。另外，在无源型光发射装置中，通过引入以低驱动电压工作的本发明的发光元件，低功耗驱动变得可能。
(实施方式5)
由于使用本发明发光元件作为像素或光源的光发射装置能够以良好的电流效率工作，因此将这种光发射装置用作显示部分，可获得低功耗工作的电子设备。
图8A-8C示出安装有应用本发明的光发射装置的电子设备的一个实施方式。
图8A是应用本发明制造制造的计算机，它包括主体5521、壳体5522、显示部分5523、键盘5524等。通过结合包含如实施方式1中所述的本发明的发光元件的光发射装置(例如包含实施方式3和4中所述结构的光发射装置)作为显示部分，可制成以低功耗运行的计算机。此外，该计算机也可以通过结合一种使用本发明的发光元件作为光源的光发射装置作为背光而制成。具体地说，如图9所示，将壳体5511和壳体5514中安装了液晶装置5512和光发射装置5513的照明装置引入作为显示部分。在图9中注意到，外部输入终端5515安装在液晶显示装置5512，而外部输入终端5516安装在光发射装置5513。
图8B是应用本发明而制造的电话机，其中主体5522包括显示部分5551、音频输出部分5554、音频输入部分5555、操作开关5556和5557、天线5553等。通过将包含本发明发光元件的光发射装置引入作为显示部分，制成以低功耗操作的电话机。
图8C是应用本发明制造而成的电视机，它包括显示部分5531、壳体5532、扬声器5533等。通过将包含本发明的发光元件的光发射装置引入作为显示部分，制成以低功耗操作的电视机。
如上所述，本发明的光发射装置非常适合用作各种电子设备的显示部分。应注意，电子设备不限于本实施方式中所提到的那些，也可以是导航装置等的其它电子设备。
[实施例1]
在该实施例中，结合图10描述了两个发光元件：将TAZ用作电子传递物质制成的发光元件(1)以及将BCP作为电子传递物质制成的发光元件(2)。这些发光元件使用彼此不同的电子传递物质形成，但其它结构相同。注意发光元件(1)与表1中的组合(1)对应，而发光元件(2)与表1中的组合(2)对应。
首先，采用溅射法，在基板200上溅射含氧化硅的氧化铟锡形成第一电极201。形成的第一电极201厚度为110nm。
接着，采用蒸发法，在第一电极201上形成包含DNTPD的第一层211，使其厚度为40nm。以这种方式形成的第一层211作为空穴注入层。
随后，采用蒸发法，在第一层211上形成包含TCTA的第二层212，使其厚度为20nm。第二层212作为空穴传递层。
随后，采用共蒸发法，在第二层212上形成包含CBP和结构式(16)表示Ir(Fdppr-Me)2acac的第三层213，使其厚度为30nm。另外，CBP和Ir(Fdppr-Me)2acac(＝CBP∶Ir(Fdppr-Me)2acac)的重量比值为1∶0.05。结果，Ir(Fdppr-Me)2acac处于分散在由CBP构成的层中的状态。第三层213的作用是发光层，而Ir(Fdppr-Me)2acac作为发光物质。
对于发光元件(1)，采用蒸发法，用TAZ在第三层213上形成第四层214，使其厚度为20nm。另外，对于发光元件(2)，采用蒸发法，由BCP在第三层213上形成第四层214，使其厚度为20nm。第四层214都用作电子传递层。
对于发光元件(1)，采用共蒸发法，在第四层214上形成包含TAZ和锂的第五层215，其厚度为30nm。TAZ和锂的重量比为1∶0.01(＝TAZ∶锂)。另外，对发光元件(2)，在第四层214上形成包含BCP和锂的第五层215，其厚度为30nm。此外，BCP和锂的重量比为1∶0.01(＝BCP∶锂)。
采用蒸发法，用铝在第五层215上形成第二电极202。第二电极202的厚度为200nm。
通过上述方法制造发光元件(1)和(2)。要注意，在发光元件(1)和(2)中，形成第一电极201和第二电极202，使它们各自具有提取发射光的表面，其面积为4mm2。
下面说明分别在按照上述方式制造的发光元件(1)和(2)上施加电压，使第一电极201的电位高于第二电极202的电位，并使发光元件(1)、(2)发射光的特性。
图11、图12、图13和图14分别示出电压-亮度特性、电压-电流特性、电流密度-亮度特性以及亮度-电流效率特性的曲线图。在图11中，横轴表示电压(V)而纵轴表示亮度(cd/m2)。在图12中，横轴表示电压(V)而纵轴表示电流(mA)。在图13中，横轴表示电流密度(mA/cm2)而纵轴表示亮度(cd/m2)。在图14中，横轴表示亮度(cd/m2)而纵轴表示电流效率(cd/A)。另外，在图11-14中，发光元件(1)由“●”表示而发光元件(2)由“○”表示。此外，图15示出将1mA的电流馈至发光元件(1)时获得的发射光谱，而图15B示出将1mA电流馈至发光元件(2)时获得的发射光谱。在图15A和图15B中，横轴表示波长(nm)而纵轴表示发射强度(任意单位)。
从图11-14可以观察到发光元件(1)和(2)两者均能有效地发光。特别观察到发光元件(1)是具有极好电流效率的发光元件。从图15A和图15B能观察到，对发光元件(1)、(2)都获得源自Ir(Fdppr-Me)2acac的黄光发射。图16是根据图13所示的电流密度-亮度特性以及图15A和15B所示发射光谱绘制的发光元件(1)、(2)的外部量子效率的曲线图。在图16中，横轴表示亮度(cd/m2)而纵轴表示外部量子效率(％)。发光元件(1)由“●”表示而发光元件(2)由“○”表示。从图16可以观察到对于发光元件(1)和(2)而言外部量子效率都是较好的。特别对发光元件(1)，在外部量子效率超过20％的情况下，它是极好的发光元件。
[实施例2]
在本实施例中描述了使用由以下结构式(32)表示的有机金属配合物的本发明发光元件的一个实施例，所述配合物也是以通式(1)表示的有机金属配合物。注意到，由于本实施例的发光元件与实施例1中描述的发光元件相似的地方在于：在第一电极和第二电极之间提供了5个层，所以也可以说明实施例1的图10来说明本实施例。
首先，采用溅射法，使用含氧化硅的氧化铟锡在基板200上形成第一电极201。第一电极201的厚度为110nm。
接着，采用共蒸发BPB和三氧化钼，在第一电极201上形成第一层211，其厚度为40nm。注意到，对NPB和三氧化钼各自的蒸发速度进行调节，使NPB和三氧化钼的质量混合比为NPB∶三氧化钼＝4∶1。按照这种方式形成的第一层211是包含为空穴传递物质的NPB以及对该空穴传递物质表现出电子接受特性的一种金属氧化物的氧化钼的混合层，该层具有产生空穴的功能。
接着，采用蒸发法，在第一层211上形成包含TCTA的第二层212。第二层212的作用是空穴传递层。
然后，采用共蒸发法，在第二层212上形成包含CBP和由结构式(32)表示的Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的第三层，其厚度为30nm。CBP和Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的重量比为1∶0.05(＝CBP∶Ir(Fdppr-iPr)2(pic))。结果，Ir(Fdppr-iPr)2(pic)处于分散在主要包含CBP的层的状态。第三层213作用是发光层，而Ir(Fdppr-iPr)2(pic)作为发光物质。
接着，采用蒸发法，在第三层213上形成包含TAZ的第四层214，其厚度为20nm的厚度。第四层214作为电子传递层。
在第四层214上形成包含TAZ和锂的第五层215，其厚度为30nm。TAZ和锂的重量比为1∶0.01(＝TAZ∶锂)。
采用蒸发法，用铝在第五层215上形成第二电极202，第二电极202的厚度为200nm。
按照上述方式形成本实施例的发光元件。注意到，在该发光元件中，形成第一电极201，使其具有提取发射光的表面，其面积为4mm2。
对于按照上述方式制造的发光元件，下面将说明通过施加电压使第一电极201的电位高于第二电极202电位以及从发光元件中发射光时获得的特性。
图17、图18、图19和图20分别示出电压-亮度特性、电压-电流特性、电流密度-亮度特性以及亮度-电流效率特性的曲线图。在图17中，横轴表示电压(V)而纵轴表示亮度(cd/m2)。在图18中，横轴表示电压(V)而纵轴表示电流(mA)。在图19中，横轴表示电流密度(mA/cm2)而纵轴表示亮度(cd/m2)。在图20中，横轴表示亮度(cd/m2)而纵轴表示电流效率(cd/A)。此外，图21示出将1mA的电流馈至发光元件时获得的发射光谱。在图21中，横轴表示波长(nm)而纵轴表示发射强度(任意单位)。
从图21可以观察到，发光元件获得源自Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的黄绿色光。图22是根据图19所示电流密度-亮度特性以及图21所示发射光谱绘制的发光元件外部量子效率曲线图。在图22中，横轴表示亮度(cd/m2)而纵轴表示外部量子效率(％)。从图22可以观察到该发光元件具有较佳外部量子效率。还可以看出外部量子效率的最大值约为20％，且发光元件以极好的效率发光。
[实施例3]
(合成例1)
下面将对实施例1中使用的由结构式(16)表示的有机金属配合物Ir(Fdppr-Me)2acac的合成方法进行说明，该配合物是由通式(1)表示的有机金属配合物。
下面说明合成由结构式(16)表示的本发明有机金属配合物(称为：(乙酰丙酮根合)双[2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基吡嗪])铱(III)((acetylacetonato)bis[2，3-bis(4-fluorophenyl)-5-methylpyrazinato]iridium)的方法。
[步骤1：合成配体(简写为：HFdppr-Me)]
首先，5.31g的4-4’氟苯偶酰(Tokyo化工有限公司)和1.6g的1，2-二氨基丙烷(Kanto化工有限公司)与溶剂的乙醇混合。接着，将混合溶液回流3小时。然后，该回流溶液用蒸发器浓缩，用乙醇处理然后重结晶后，即获得2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基-5，6-二氢吡嗪(淡黄粉末，产率：86％)。
然后，将5.29g上面获得的2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基-5，6-二氢吡嗪和6.04g的氯化铁(III)与作为溶剂的乙醇混合，然后温和加热并搅拌3小时。在反应后的溶液中加入水而获得的固体通过将二氯甲烷作为展开剂的柱进行纯化，获得被称为2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基吡嗪(简写为Hfdoor-Me)的配体(乳状白色粉末，产率：72％)。与步骤1合成相关的合成路线(b-1)如下所示。
Figure G2006100847511D00321
[步骤2：合成双核配合物(简写为：[Ir(Fdppr-Me)2Cl]2)]
随后，3.75g的配体HFdppr-Me和1.59g三氯化铱(III)盐酸水合物(IrCl3·HCl·H2O)(Sigma-Aldrich)与作为溶剂的30ml 2-乙氧基乙醇和10ml水的混合物混合。该混合物在氮气氛中回流16小时，获得双核配合物[Ir(Fdppr-Me)2Cl]2(红褐色粉末，产率：87％)。与步骤2合成相关的合成路线(b-2)如下所示。
Figure G2006100847511D00331
[步骤3：合成本发明的有机金属配合物(简写为
[Ir(Fdppr-Me)2(acac)])]
此外，1.91g上面获得的[Ir(Fdppr-Me)2Cl]2，0.37ml乙酰丙酮(简写为Hacac)和1.28g碳酸钠与作为溶剂的30ml2-乙氧基乙醇混合，然后在氮气氛下回流16小时，获得橙黄色粉末(产率：34％)。与步骤3相关的合成路线如下所示。
所获得的橙黄色粉末通过核磁共振质谱(1H-NMR)分析，获得下面所示的结果。产物被鉴别为由结构式(16)表示的Ir(Fdppr-Me)2(acac)。
1H-NMR.δ(CDCl3)：8.27(s，2H)，7.66(dd，4H)，7.22(m，4H)，6.78(dd，2H)，6.26(td，2H)，5.92(dd，2H)，5.31(s，1H)，2.70(s，6H)，1.89(s，6H)
此外，当使用热-重量/差热分析仪(Seiko仪器公司，型号：TG/DTA-320)对所获得的本发明的有机金属配合物Ir(Fdppr-Me)2(acac)的分解温度Td进行测量时，Td＝291℃，并且观察到Ir(Fdppr-Me)2(acac)表现出良好的耐热性。
随后，将Ir(Fdppr-Me)2(acac)溶解于二氯甲烷溶液中，随后进行发射光谱测量(使用Hamamatsu Photonics K.K，FS920的荧光计)。结果，Ir(Fdppr-Me)2(acac)的发射光谱显示在564nm的发射峰，并发射黄光。
(合成例2)
下面说明在实施例1中使用的结构式(32)表示的有机金属配合物Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的合成方法，该混合物是由通式(1)表示的有机金属配合物。
[步骤1：合成配体(简写为HFdppr-iPr))
首先，将150ml的无水乙醇与5.36g的4，4’-二氟苯偶酰(Tokyo化工有限公司)和1.31g的无水乙二胺(Tokyo化工有限公司)混合，并使混合物在氮气氛下回流并反应3小时。将反应溶液冷却到室温后，在该反应溶液中加入1.60g的丙酮和1.47g的氢氧化钾，并使该反应溶液在氮气氛下回流和反应6小时。在反应后，在反应溶液中加入水，并使用乙酸乙酯萃取有机层。将所获得的有机层用硫酸钠干燥并过滤，然后除去滤液中的溶剂。所获得的残余物通过硅胶柱层析纯化，该硅胶柱使用二氯甲烷作为展开剂，获得4.00g称为2，3-双(4-氟苯基)-5-异丙基吡嗪(HFdppr-iPr)的配体(浅黄色油状物，产率：59％)。与步骤1的合成有关的合成路线(c-1)如下所示。
Figure G2006100847511D00341
[步骤2：合成双核配合物(简写为：[Ir(Fdppr-iPr)2Cl]2)]
随后，在将30ml的2-乙氧基乙醇和10ml的水混合得到的混合溶剂中，混合4.00g步骤1中获得的配体HFdppr-iPr和1.61g氯化铱(III)水合物(IrCl3·H20)(由Sigma-Aldrich制备)。该混合物在氮气氛下回流19小时，获得双核配合物Ir(Fdppr-iPr)2Cl2(橙色粉末，产率：72％)。与步骤2合成相关的合成路线(c-2)如下所示。
Figure G2006100847511D00351
[步骤3：合成本发明有机金属配合物(简写为Ir(Fdppr-iPr)2(pic))]
此外，将25ml的二氯甲烷与步骤2获得的1.61g双核配合物[Ir(Fdppr-iPr)2Cl]2]和0.94g的吡啶甲酸混合。混合物在氮气氛下回流18小时，获得亮黄色粉末(产率：90％)。与步骤3的合成有关的合成路线(c-3)如下所示。
Figure G2006100847511D00352
所获得的亮黄色粉末通过核磁共振质谱(1H-NMR)分析，获得下面所示的结果。产物被鉴别为由结构式(32)表示的Ir(Fdppr-iPr)2(pic)，它是本发明的有机金属配合物中的一种。
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.15(d，6H)，1.32(t，6H)，2.93(quin，1H)，3.16(quin，1H)，5.82(dd，1H)，6.07(dd，1H)，6.31(td，1H)，6.38(td，1H)，6.85(dd，1H)，6.92(dd，1H)，7.11-7.32(m，5H)，7.53(m，1H)，7.59-7.69(m，4H)，7.80(d，1H)，8.05(td，1H)，8.43(d，1H)，8.60(s，1H)
另外，当使用TG/DTA(Seiko仪器公司的热-重量/差热分析仪，型号：TD/DTA-320)测量本发明所获得的有机金属配合物Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的分解温度Td时，Td＝348℃，观察到Ir(Fdppr-iPr)2(pic)表现出良好的耐热性。
随后，将Ir(Fdppr-iPr)2(pic)溶解于二氯甲烷溶液中，并测量发射谱(使用Hamamatsu Photonics K.K，FS920的荧光计)。结果，Ir(Fdppr-iPr)2(pic)的发射光谱显示在559nm的峰，并发射黄光。
本申请基于2005年5月20日提交于日本专利局的序列号为2005-148777日本专利申请，其所有内容被援引于此作为参考。

Claims (36)

1.一种光发射装置，包括：
第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，其中所述的空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，其中所述电子传递层与发光层接触；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中，发光层包含以通式(1)表示的有机金属配合物以及主体；
另外，
其中，R1和R2各自表示吸电子基团，R3和R4各自表示氢或有1-4个碳原子的烷基，L表示单阴离子配体。
2.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包含空穴传递物质，空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；并且
电子传递层包含电子传递物质，电子传递物质和主体之间的电子亲合势差的绝对值为0.5eV或更低。
3.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
4.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-卡唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌以及双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
其中，空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯以及4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
其中，电子传递物质包括选自浴铜灵、3-(4-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑以及红菲绕啉的任何一种物质。
5.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层设置在第一电极和空穴传递层之间。
6.一种包含如权利要求1所述的光发射装置的电子设备。
7.一种光发射装置，包括：
在第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，其中所述空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，其中所述电子传递层与发光层接触的；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，其中所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中，发光层包括以通式(1)表示的有机金属配合物以及主体；
Figure F2006100847511C00021
其中，R1和R2各自表示吸电子基团，R3和R4各自表示氢或有1-4个碳原子的烷基，L表示单阴离子配体；
空穴传递层包含激发能大于主体激发能的空穴传递物质；
电子传递层包含激发能大于主体激发能的第一电子传递物质。
8.如权利要求7所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包含空穴传递物质，该空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；并且
电子传递层包括第一电子传递物质，第一电子传递物质和主体之间的电子亲合势的差的绝对值为0.5eV或更低。
9.如权利要求7所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
10.如权利要求7所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯甲胺]二苯基、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌以及双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
其中，空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯和4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
电子传递物质包括选自浴铜灵、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑以及红菲绕啉的任何一种物质。
11.如权利要求7所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层被设置在第一电极和空穴传递层之间。
12.一种电子设备，包括如权利要求7所述的光发射装置。
13.一种光发射装置，包括
第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，所述的空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，所述的电子传递层与发光层接触；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中，发光层包含以通式(2)表示的有机金属配合物以及主体；
Figure F2006100847511C00041
另外，
其中，R9和R10各自表示选自卤素、-CF3、氰基和烷氧羰基的任何基团，R11和R12各自表示选自氢、甲基、乙基、异丙基和仲丁基的任何基团，L表示选自结构式(1)-(7)的任何配体。
Figure F2006100847511C00051
14.如权利要求13所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包含空穴传递物质，空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；并且
电子传递层包括电子传递物质，电子传递物质和主体之间的电子亲合势的差的绝对值为0.5eV或更低。
15.如权利要求13所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
16.如权利要求13所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌和双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯和4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
电子传递物质包括选自浴铜灵、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5(4-联苯基)-1，2，4-三唑以及红菲绕啉的任何一种物质。
17.如权利要求13所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层设置在第一电极和空穴传递层之间。
18.一种电子设备，包括如权利要求13所述的光发射装置。
19.一种光发射装置，包括：
第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，所述的空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，所述电子传递层与发光层接触；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中，发光层包含以通式(2)表示的有机金属配合物以及主体；
Figure F2006100847511C00061
其中，R9和R10各自表示选自卤素、-CF3、氰基和烷氧羰基的任何基团，R11和R12各自表示选自氢、甲基、乙基、异丙基和仲丁基的任何基团，L表示选自结构式(1)-(7)的配体；
Figure F2006100847511C00071
空穴传递层包含激发能大于主体激发能的空穴传递物质；
电子传递层包含激发能大于主体激发能的第一电子传递物质。
20.如权利要求19所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包含空穴传递物质，所述空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；
电子传递层包括第一电子传递物质，所述第一电子传递物质和主体之间的电子亲合势的差的绝对值为0.5eV或更低。
21.如权利要求19所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
22.如权利要求19所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌和双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
其中空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯和4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
其中电子传递物质包含选自浴铜灵、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5(4-联苯基)-1，2，4-三唑和红菲绕啉的任何一种物质。
23.如权利要求19所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层设置在第一电极和空穴传递层之间。
24.一种电子设备，包括如权利要求19所述的光发射装置。
25.一种光发射装置，包括：
第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，所述的空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，所述电子传递层与发光层接触；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中发光层包含(乙酰丙酮根合)双[2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基吡嗪])铱(III)和主体。
26.如权利要求25所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包括空穴传递物质，空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；并且
电子传递层包括电子传递物质，电子传递物质和主体之间的电子亲合势的差的绝对值为0.5eV或更低。
27.如权利要求25所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
28.如权利要求25所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌和双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
其中空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯和4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
其中电子传递物质包括选自浴铜灵、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5(4-联苯基)-1，2，4-三唑和红菲绕啉的任何一种物质。
29.如权利要求25所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层设置在第一电极和空穴传递层之间。
30.一种电子设备，包括如权利要求25所述的光发射装置。
31.一种光发射装置，包括：
第一电极和第二电极之间的发光层；
在第一电极和发光层之间的空穴传递层，所述空穴传递层与发光层接触；
在第二电极和发光层之间的电子传递层，所述电子传递层与发光层接触；
在电子传递层和第二电极之间的混合层，所述混合层包含电子传递物质以及金属，该金属具有提供电子给电子传递物质的特性；
其中发光层包含(乙酰丙酮根合)双[2，3-双(4-氟苯基)-5-甲基吡嗪])铱(III)和主体；
其中空穴传递层包含激发能大于主体激发能的空穴传递物质；
其中电子传递层包含激发能大于主体激发能的第一电子传递物质。
32.如权利要求31所述的光发射装置，其特征在于，
空穴传递层包含空穴传递物质，空穴传递物质和主体之间的电离电位差的绝对值为0.4eV或更低；并且
电子传递层包含第一电子传递物质，第一电子传递物质和主体之间的电子亲合势的差的绝对值为0.5eV或更低。
33.如权利要求31所述的光发射装置，其特征在于，所述金属是碱金属或碱土金属。
34.如权利要求31所述的光发射装置，其特征在于，
主体是选自4，4’-双(N-咔唑基)联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、双[2-(2-羟苯基)吡啶]锌和双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌的任何一种物质；
其中空穴传递层包含选自4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4，4’-双[N-(3-甲苯基)-N-苯基氨基]联苯、1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯和4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺的任何一种物质；
其中电子传递物质包括选自浴铜灵、3-(4-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑和红菲绕啉的任何一种物质。
35.如权利要求31所述的光发射装置，其特征在于，空穴注入层设置在第一电极和空穴传递层之间。
36.一种电子设备，包括如权利要求31所述的光发射装置。
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