JP2012149030A - 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】燐光を発光することが可能な新規物質を提供する。または、発光効率の高い新規物質を提供する。
【解決手段】4−アリールピリミジン誘導体を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体を提供する。具体的には、一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体を提供する。一般式(G1)中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。

【選択図】なし

Description

有機金属錯体に関する。特に、三重項励起状態を発光に変換できる有機金属錯体に関する。また、該有機金属錯体を用いた発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。
近年、発光性の有機化合物や無機化合物を発光材料として用いた発光素子の開発が盛んである。特に、EL(Electroluminescence)素子と呼ばれる発光素子の構成は、電極間に発光材料を含む発光層を設けただけの単純な構造であり、薄型軽量化できる、入力信号に高速に応答できる、直流低電圧駆動が可能であるなどの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、これらの発光素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
発光物質が発光性の有機化合物である場合、発光素子の発光機構は、キャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、電極から注入された電子及びホールが再結合して発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起状態の種類としては、一重項励起状態(S)と三重項励起状態(T)が可能である。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、S:T=1:3であると考えられている。
発光性の有機化合物は通常、基底状態が一重項状態である。したがって、一重項励起状態(S)からの発光は、同じ多重度間の電子遷移であるため蛍光と呼ばれる。一方、三重項励起状態(T)からの発光は、異なる多重度間の電子遷移であるため燐光と呼ばれる。ここで、蛍光を発する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)は室温において、通常、燐光は観測されず蛍光のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、S:T=1:3であることを根拠に25%とされている。
一方、燐光性化合物を用いれば、内部量子効率は100%にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて4倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。特に、燐光性化合物としては、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されており、例えば、特許文献1には、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体が燐光材料として開示されている。
高効率な発光素子を用いるメリットとしては、当該発光素子を用いた電子機器の消費電力を低減できることなどが挙げられる。エネルギー問題がとりざたされる昨今、消費電力は消費者の購買動向を左右する大きなファクターとなりつつあることから、非常に重要な要素である。
国際公開第00/70655号
本発明の一態様は、燐光を発光することが可能な新規物質を提供することを課題とする。または、発光効率の高い新規物質を提供することを目的の一とする。または、該新規物質を用いた発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。
または、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。または、信頼性の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することを目的の一とする。
本発明の一態様は、4−アリールピリミジン誘導体を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。また、本発明の一態様は、6位に置換基を有する4−アリールピリミジン誘導体(置換基の種類によっては、4位に置換基を有する6−アリールピリミジン誘導体と命名される場合もある)を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。さらに、本発明の一態様は、6位にアルキル基またはアリール基を有する4−アリールピリミジン誘導体(置換基の種類によっては、4位にアルキル基またはアリール基を有する6−アリールピリミジン誘導体と命名される場合もある)を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。特に、該4−アリールピリミジン誘導体は、4,6−ジフェニルピリミジン誘導体であることが好ましい。
具体的な、本発明の一態様は、一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体である。
式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
本発明の別の一態様は、一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体である。
式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
本発明の別の一態様は、一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体である。
式中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
また、本発明の一態様は、一般式(G4)で表される有機金属錯体である。
式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。また、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
本発明の一態様は、一般式(G5)で表される有機金属錯体である。
式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
本発明の一態様は、一般式(G6)で表される有機金属錯体である。
式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
また、本発明の一態様は、一般式(G7)で表される有機金属錯体である。
式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
本発明の一態様は、一般式(G8)で表される有機金属錯体である。
式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
本発明の一態様は、一般式(G9)で表される有機金属錯体である。
式中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
また、一般式(G4)乃至(G6)に示す有機金属錯体において、モノアニオン性の配位子は、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、又は2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子であることが好ましい。特に、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子が好ましい。
また、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)乃至(L7)のいずれか一であることが好ましい。
式中、R71〜R109は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、又は置換基Rと結合するsp炭素を表し、前記置換基Rは炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、又はフェニル基を表す。
また、本発明の一態様は、一対の電極間に上記有機金属錯体を有する発光素子である。特に、上記有機金属錯体を発光層に含むことが好ましい。
上記発光素子を用いた発光装置、電子機器、及び照明装置も本発明の範疇に含めるものとする。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス及び光源を含む。また、パネルにコネクター、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
本発明の一態様により、燐光を発光することが可能な新規物質を提供することができる。または、発光効率の高い新規物質を提供することができる。または、該新規物質を用いた発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。
または、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。または、信頼性の高い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を提供することができる。
本発明の一態様の発光素子について説明する図。 パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。 パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。 アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。 電子機器について説明する図。 照明装置について説明する図。 照明装置について説明する図。 構造式(100)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(100)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(140)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(140)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(152)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(152)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例の発光素子について説明する図。 発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子1の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子1の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子1の発光スペクトルを示す図。 発光素子1の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子2の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子2の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子2の発光スペクトルを示す図。 発光素子2の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子2の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子3の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子3の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子3の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子3の発光スペクトルを示す図。 発光素子3の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子3の輝度−外部量子効率特性を示す図。 構造式(190)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(190)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 発光素子4の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子4の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子4の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子4の発光スペクトルを示す図。 実施例の発光素子について説明する図。 発光素子5の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子5の輝度−パワー効率特性を示す図。 発光素子5の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子5の発光スペクトルを示す図。 発光素子5の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子5の輝度加速試験の結果を示す図。 構造式(101)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(101)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(114)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(114)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(115)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(115)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(119)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(119)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(123)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(123)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(134)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(134)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(178)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(178)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(194)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(194)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(195)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(195)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(196)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(196)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(199)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(199)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(200)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(200)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(201)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(201)に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 発光素子6の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子6の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子6の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子6の発光スペクトルを示す図。 発光素子6の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子7の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子7の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子7の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子7の発光スペクトルを示す図。 発光素子7の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子8の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子8の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子8の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子8の発光スペクトルを示す図。 発光素子8の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子8の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子9の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子9の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子9の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子9の発光スペクトルを示す図。 発光素子9の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子10の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子10の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子10の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子10の発光スペクトルを示す図。 発光素子10の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子10の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子11の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子11の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子11の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子11の発光スペクトルを示す図。 発光素子11の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子11の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子12の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子12の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子12の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子12の発光スペクトルを示す図。 発光素子12の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子13の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子13の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子13の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子13の発光スペクトルを示す図。 発光素子13の輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子13の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子14の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子14の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子14の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子14の発光スペクトルを示す図。 発光素子14の信頼性試験の結果を示す図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機金属錯体について説明する。
本発明の一態様は、4−アリールピリミジン誘導体を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。また、本発明の一態様は、6位に置換基を有する4−アリールピリミジン誘導体(置換基の種類によっては、4位に置換基を有する6−アリールピリミジン誘導体と命名される場合もある)を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。さらに、本発明の一態様は、6位にアルキル基またはアリール基を有する4−アリールピリミジン誘導体(置換基の種類によっては、4位にアルキル基またはアリール基を有する6−アリールピリミジン誘導体と命名される場合もある)を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。特に、該4−アリールピリミジン誘導体は、4,6−ジフェニルピリミジン誘導体であることが好ましい。
具体的な、本発明の一態様は、一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体である。
一般式(G1)中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
ここで、Arの具体例としては、フェニレン基、炭素数1〜4のアルキル基で1以上置換されたフェニレン基、炭素数1〜4のアルコキシ基で1以上置換されたフェニレン基、炭素数1〜4のアルキルチオ基で1以上置換されたフェニレン基、炭素数6〜10のアリール基で1以上置換されたフェニレン基、ハロゲン基で1以上置換されたフェニレン基、炭素数1〜4のハロアルキル基で1以上置換されたフェニレン基、置換もしくは無置換のビフェニル−ジイル基、置換もしくは無置換のナフタレン−ジイル基が挙げられる。
また、R〜Rにおける炭素数1〜4のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等があげられ、炭素数6〜10のアリール基の具体例としては、フェニル基、炭素数1〜4のアルキル基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルキルチオ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数6〜10のアリール基で1以上置換されたフェニル基、ハロゲン基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のハロアルキル基で1以上置換されたフェニル基、ナフタレン−イル基等が挙げられる。
また、Rにおける炭素数1〜4のアルキル基としては、炭素数2以上のアルキル基がより好ましい。炭素数2以上のアルキル基は、立体障害により分子間相互作用を抑制する。そのため、本発明の一態様である有機金属錯体の合成反応における副反応が抑制され、収率が向上する。
これを考慮すると、Rにおける炭素数1〜4のアルキル基としては、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基がより好ましい。
上記Arが置換又は無置換のフェニレン基であると、合成が容易となるため、好ましい。したがって、本発明の一態様は、一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体である。
一般式(G2)中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
ここで、R〜Rの具体例としては、一般式(G1)と同様のものが挙げられる。また、R〜Rの具体例としては、それぞれ独立に、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、プロピルスルフィニル基、イソプロピルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、イソブチルスルフィニル基、sec−ブチルスルフィニル基、tert−ブチルスルフィニル基、フルオロ基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブロモメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、フェニル基、炭素数1〜4のアルキル基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルキルチオ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数6〜10のアリール基で1以上置換されたフェニル基、ハロゲン基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のハロアルキル基で1以上置換されたフェニル基、置換もしくは無置換のナフタレン−イル基等が挙げられる。
本発明の一態様として好ましくは、4,6−ジフェニルピリミジン誘導体を配位子とし、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体である。具体的には、一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体である。一般式(G3)で表される構造のように、ピリミジン骨格の6位にフェニル基を有する(つまり、上記Rが置換又は無置換のフェニル基である)と、有機金属錯体の収率が向上するため、好ましい。また、発光素子に適用した際に、極めて高い発光効率を示すため好ましい。
一般式(G3)中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
ここで、R〜Rの具体例としては、一般式(G1)及び(G2)と同様のものが挙げられる。また、R〜R12の具体例としては、それぞれ独立に、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、プロピルスルフィニル基、イソプロピルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、イソブチルスルフィニル基、sec−ブチルスルフィニル基、tert−ブチルスルフィニル基、フルオロ基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、ブロモメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、フェニル基、炭素数1〜4のアルキル基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のアルキルチオ基で1以上置換されたフェニル基、炭素数6〜10のアリール基で1以上置換されたフェニル基、ハロゲン基で1以上置換されたフェニル基、炭素数1〜4のハロアルキル基で1以上置換されたフェニル基、置換もしくは無置換のナフタレン−イル基等があげられる。
また、本発明の一態様は、一般式(G4)で表される有機金属錯体である。
一般式(G4)中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。また、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。なお、Ar及びR〜Rの具体例は、一般式(G1)と同様である。
上記Arがフェニレン基であると、合成が容易となるため、好ましい。したがって、本発明の一態様は、一般式(G5)で表される有機金属錯体である。
一般式(G5)中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、R〜Rの具体例は、一般式(G2)と同様である。
また、本発明の一態様は、一般式(G6)で表される有機金属錯体である。一般式(G6)で表される構造のように、ピリミジン骨格の6位にフェニル基を有すると、有機金属錯体の収率が向上するため、好ましい。
一般式(G6)中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、R〜R12の具体例は、一般式(G3)と同様である。
また、本発明の一態様は、一般式(G7)で表される有機金属錯体である。
一般式(G7)中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。なお、Ar及びR〜Rの具体例は、一般式(G1)と同様である。
上記Arがフェニレン基であると、合成が容易となるため、好ましい。したがって、本発明の一態様は、一般式(G8)で表される有機金属錯体である。
一般式(G8)中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、R〜Rの具体例は、一般式(G2)と同様である。
また、本発明の一態様は、一般式(G9)で表される有機金属錯体である。一般式(G9)で表される構造のように、ピリミジン骨格の6位にフェニル基を有すると、有機金属錯体の収率が向上するため、好ましい。
一般式(G9)中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、R〜R12の具体例は、一般式(G3)と同様である。
一般式(G4)乃至(G6)に示す有機金属錯体において、モノアニオン性の配位子は、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、又は2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子であることが好ましい。特に、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であることが好ましい。ベータジケトン構造を有することで、有機金属錯体の有機溶媒への溶解性が高まり、精製が容易となり好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで、発光効率の高い有機金属錯体を得ることができるため好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで昇華性が高まり、蒸着性能に優れるという利点がある。
また、一般式(G4)乃至(G6)に示す有機金属錯体において、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)乃至(L7)のいずれか一であることが好ましい。
一般式(L1)乃至(L7)中、R71〜R109はそれぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、又は置換基Rと結合するsp炭素を表し、置換基Rは炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、又はフェニル基を表す。
≪一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体の合成方法≫
下記一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体の合成方法の一例について説明する。下記一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体は、以下のような簡便な合成スキーム(a)、(a’)、又は(a”)により合成できる。
一般式(G0)において、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
例えば、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体は、合成スキーム(a)に示すように、アリールボロン酸(A1)とハロゲン化ピリミジン化合物(A2)とをカップリングすることにより得られる。
合成スキーム(a)において、Xはハロゲンを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
また、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体は、合成スキーム(a’)に示すように、(A1’)に示すアリールリチウム化合物又はグリニヤール試薬をピリミジン化合物(A2’)と反応させることにより得られる。
合成スキーム(a’)において、Xは、ハロゲンを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
また、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体は、合成スキーム(a’’)に示すように、アリールの1,3−ジケトン(A1’’)とアミジン(A2’’)を反応させることにより得られる。
なお、一般式(G0)において、Rが水素の場合は、非特許文献(H.Bredereck,R.Gompper,G.Morlock,「Chemische Berichte」,90,942(1957))に示されるように、アリールの1,3−ジケトン(A1’’)とホルムアミドを酸触媒存在下で加熱し、反応させることにより得られる。
合成スキーム(a’’)において、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
上述の化合物(A1)、(A2)、(A1’)、(A2’)、(A1’’)、(A2’’)は、様々な種類が市販されている、あるいは合成可能であるため、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体は数多くの種類を合成することができる。したがって、本発明の一態様である有機金属錯体は、その配位子のバリエーションが豊富であるという特徴がある。
≪一般式(G4)及び(G7)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法≫
次に、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体をオルトメタル化して形成される本発明の一態様の有機金属錯体の中でも、好ましい具体例である下記一般式(G4)及び(G7)で表される有機金属錯体の合成方法について説明する。
一般式(G4)及び(G7)において、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
<一般式(G4)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法>
まず、下記合成スキーム(b)に示すように、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体と、ハロゲン化イリジウム化合物(塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウムなどで、好ましくは3塩化イリジウム水和物)とを無溶媒、アルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノールなど)単独、又はアルコール系溶媒1種類以上と水との混合溶媒を用いて、不活性ガス雰囲気にて加熱することにより、ハロゲンで架橋された構造を有する有機金属錯体の一種であり、新規物質である複核錯体(B)を得ることができる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、又はアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
合成スキーム(b)において、Xはハロゲンを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
さらに、下記合成スキーム(c)に示すように、上述の合成スキーム(b)で得られる複核錯体(B)と、モノアニオン性の配位子の原料HLとを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、HLのプロトンが脱離してLが中心金属Irに配位し、一般式(G4)で表される本発明の一態様である有機金属錯体が得られる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、又はアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
合成スキーム(c)において、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、Xはハロゲンを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。
本発明においては、上述したように4−アリールピリミジン誘導体を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、ピリミジンの6位(すなわちR)に置換基を導入している。特にRとして、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を用いている。このため、Rとして水素を用いた場合と比較して、合成スキーム(b)において生成したハロゲンで架橋された複核金属錯体が合成スキーム(c)で表される反応中に分解してしまうことを抑制し、飛躍的に高い収率を得ることができる。
なお、一般式(G4)中におけるモノアニオン性の配位子Lは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、又は2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子であることが好ましい。特に、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であると、ベータジケトン構造を有することで、有機金属錯体の有機溶媒への溶解性が高まり、精製が容易となり好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで、発光効率の高い有機金属錯体を得ることができるため好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで昇華性が高まり、蒸着性能に優れるという利点がある。
また、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)乃至(L7)のいずれか一であることが好ましい。これらの配位子は、配位能力が高く、また、安価に入手することができるため有効である。
一般式(L1)乃至(L7)中、R71〜R109はそれぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、又は置換基Rと結合するsp炭素を表し、置換基Rは炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、又はフェニル基を表す。
<一般式(G7)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法>
一般式(G7)で表される本発明の一態様である有機金属錯体は、下記合成スキーム(d)により合成することができる。すなわち、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体と、ハロゲン化イリジウム化合物(塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウムなどで、好ましくは3塩化イリジウム水和物)、又はイリジウム有機金属錯体化合物(アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体等)とを混合した後、加熱することにより、一般式(G7)で表される構造を有する有機金属錯体を得ることができる。また、この加熱プロセスは、一般式(G0)で表される4−アリールピリミジン誘導体と、ハロゲン化イリジウム化合物、又はイリジウム有機金属錯体化合物とをアルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール等)に溶解した後に行ってもよい。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、又はアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
合成スキーム(d)において、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
本発明においては、上述したように4−アリールピリミジン誘導体を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、ピリミジンの6位(すなわちR)に置換基を導入している。特にRとして、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を用いている。このため、Rとして水素を用いた場合と比較して、合成スキーム(d)における収率を高めることができる。
以上、合成方法の一例について説明したが、開示する本発明の一態様である有機金属錯体は、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
下記構造式(100)〜(201)に、本発明の一態様の有機金属錯体の具体的な構造式を列挙する。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
なお、上記構造式(100)〜(201)で表される有機金属錯体には、配位子の種類によっては立体異性体が存在しうるが、本発明の一態様の有機金属錯体にはこれらの異性体も全て含まれる。
上述した本発明の一態様である有機金属錯体は、燐光を発光することが可能であり、赤色から緑色の波長域に幅広い発光スペクトルを有するため、発光材料や発光素子の発光物質として利用できる。
本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、又は照明装置を実現することができる。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、もしくは照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、信頼性の高い発光素子、発光装置、電子機器、又は照明装置を実現することができる。
本実施の形態においては、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様として、実施の形態1で説明した有機金属錯体を発光層に用いた発光素子について図1(A)を用いて説明する。
図1(A)は、第1の電極101と第2の電極103との間にEL層102を有する発光素子を示した図である。EL層102は、発光層113を含む。発光層113は、実施の形態1で説明した本発明の一態様の有機金属錯体を含む。
このような発光素子に対して、電圧を印加することにより、第1の電極101側から注入された正孔と、第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において、再結合し、有機金属錯体を励起状態にする。そして、励起状態の有機金属錯体が基底状態に戻る際に発光する。このように、本発明の一態様である有機金属錯体は、発光素子における発光物質として機能する。なお、本実施の形態に示す発光素子において、第1の電極101は陽極として機能し、第2の電極103は陰極として機能する。
陽極として機能する、第1の電極101は、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン等を用いることができる。
但し、EL層102のうち、第1の電極101に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を用いて形成される場合には、第1の電極101に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金(例えば、Al−Si)等も用いることもできる。
第1の電極101は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。
第1の電極101上に形成されるEL層102は、少なくとも発光層113を有しており、また、本発明の一態様である有機金属錯体を含んで形成される。EL層102の一部には公知の物質を用いることもでき、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、EL層102を形成する物質には、有機化合物のみからなるものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
EL層102は、発光層113の他、図1(A)に示すように正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層111、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層112、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層114、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層115などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
また、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
また、正孔注入層111として、有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性及び正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料(正孔輸送性の高い物質)であることが好ましい。
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB又はα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)等の芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
また、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
さらに、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層111に用いてもよい。
正孔輸送層112は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、NPB、TPD、BPAFLP、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、正孔輸送層112には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
また、正孔輸送層112には、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
発光層113は、実施の形態1で示したような本発明の一態様である有機金属錯体を含む層である。本発明の一態様の有機金属錯体からなる薄膜で発光層113が形成されていてもよいし、本発明の一態様である有機金属錯体よりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質をホストとして用い、本発明の一態様である有機金属錯体がゲストとして分散された薄膜で発光層113を形成しても良い。これによって、有機金属錯体からの発光が、濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、三重項励起エネルギーとは、基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差である。
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、Alq、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Zn(BOX)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの金属錯体が挙げられる。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5−ピリジン−ジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。
また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層115には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。
あるいは、電子注入層115に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層114を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
なお、上述した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
陰極として機能する、第2の電極103は、仕事関数の小さい(好ましくは3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、及びマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(例えば、Mg−Ag、Al−Li)、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属及びこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
但し、EL層102のうち、第2の電極103に接して形成される層が、上述する有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いる場合には、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を用いることができる。
なお、第2の電極103を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
上述した発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第1の電極101又は第2の電極103のいずれか一方又は両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101又は第2の電極103のいずれか一方、又は両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、トランジスタによって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるトランジスタの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のトランジスタを適宜用いることができる。また、基板に形成される駆動用回路についても、N型及びP型のトランジスタからなるものでもよいし、N型のトランジスタのみ、又はP型のトランジスタのみからなるものであってもよい。さらに、トランジスタに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜等を用いることができる。また、半導体膜の材料としてはシリコンなどの単体のほか、酸化物半導体などを用いることができる。
なお、本実施の形態において、発光層113で用いた本発明の一態様である有機金属錯体は、赤色から緑色の波長域に幅広い発光スペクトルを有する。従って、演色性の高い発光素子を実現することができる。
また、本実施の形態の発光素子は、本発明の一態様の有機金属錯体を含むため、発光効率の高い発光素子を実現することができる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。また、信頼性の高い発光素子を実現することができる。
本実施の形態においては、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態3)
本発明の一態様の発光素子は、複数の発光層を有するものであってもよい。複数の発光層を設け、それぞれの発光層から発光させることで、複数の発光が混合された発光を得ることができる。したがって、例えば白色光を得ることができる。本実施の形態では、複数の発光層を有する発光素子の態様について図1(B)を用いて説明する。
図1(B)は、第1の電極101と第2の電極103との間にEL層102を有する発光素子を示した図である。EL層102は、第1の発光層213と第2の発光層215を含むため、図1(B)に示す発光素子は、第1の発光層213における発光と第2の発光層215における発光が混合された発光を得ることができる。第1の発光層213と第2の発光層215との間には、分離層214を有することが好ましい。
本実施の形態では、第1の発光層213に青色の発光を示す有機化合物を含み、第2の発光層215に本発明の一態様の有機金属錯体を含む発光素子を説明するが、本発明はこれに限らない。
第1の発光層213に本発明の一態様である有機金属錯体を用い、第2の発光層215に他の発光物質を適用してもよい。
EL層102は、発光層を3層以上有していても良い。
第1の電極101の電位が第2の電極103の電位よりも高くなるように電圧を印加すると、第1の電極101と第2の電極103との間に電流が流れ、第1の発光層213、第2の発光層215、又は分離層214において正孔と電子とが再結合する。生じた励起エネルギーは、第1の発光層213と第2の発光層215の両方に分配され、第1の発光層213に含まれた第1の発光物質と第2の発光層215に含まれた第2の発光物質を励起状態にする。そして、励起状態になった第1の発光物質と第2の発光物質とは、それぞれ基底状態に戻るときに発光する。
第1の発光層213には、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、DPVBi、4,4’−ビス[2−(N−エチルカルバゾール−3−イル)ビニル]ビフェニル(略称:BCzVBi)、BAlq、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)ガリウムクロリド(GamqCl)などの蛍光性化合物や、ビス{2−[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:[Ir(CFppy)(pic)])、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[FIr(acac)])、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラ(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)などの燐光性化合物に代表される第1の発光物質が含まれており、450〜510nmに発光スペクトルのピークを有する発光(すなわち、青色〜青緑色)が得られる。
また、第1の発光層213の構成は、第1の発光物質が蛍光性化合物の場合、第1の発光物質よりも大きい一重項励起エネルギーを有する物質を第1のホストとして用い、第1の発光物質をゲストとして分散してなる層であることが好ましい。また、第1の発光物質が燐光性化合物の場合、第1の発光物質よりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質を第1のホストとして用い、第1の発光物質をゲストとして分散してなる層であることが好ましい。第1のホストとしては、先に述べたNPB、CBP、TCTA等の他、DNA、t−BuDNA等を用いることができる。なお、一重項励起エネルギーとは、基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差である。
第2の発光層215は、本発明の一態様である有機金属錯体を含んでおり、赤色〜緑色の発光が得られる。第2の発光層215の構成は、実施の形態2で説明した発光層113と同様の構成とすればよい。
また、分離層214は、具体的には、上述したTPAQn、NPB、CBP、TCTA、Znpp、ZnBOX等を用いて形成することができる。このように、分離層214を設けることで、第1の発光層213と第2の発光層215のいずれか一方のみの発光強度が強くなってしまうという不具合を防ぐことができる。ただし、分離層214は必ずしも必要ではなく、第1の発光層213の発光強度と第2の発光層215の発光強度との割合を調節するため、適宜設ければよい。
また、EL層102は、発光層の他に正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115を設けているが、これらの層の構成に関しても、実施の形態2で述べた各層の構成を適用すればよい。ただし、これらの層は必ずしも必要ではなく、素子の特性に応じて適宜設ければよい。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様として、発光素子においてEL層を複数有する構造(以下、積層型素子という)について、図1(C)を用いて説明する。この発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に、複数のEL層(図1(C)では、第1のEL層700、第2のEL層701)を有する積層型発光素子である。なお、本実施の形態では、EL層が2層の場合について示すが、3層以上としても良い。
本実施の形態において、第1の電極101及び第2の電極103は実施の形態2に示した構成を適用すれば良い。
本実施の形態において、複数のEL層のうち、全てが実施の形態2で示したEL層と同様の構成であっても良いし、一部が同様の構成であっても良い。すなわち、第1のEL層700と第2のEL層701は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成には実施の形態2と同様なものも適用することができる。
また、図1(C)において、第1のEL層700と第2のEL層701との間には、電荷発生層305が設けられている。電荷発生層305は、第1の電極101と第2の電極103に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極101に第2の電極103よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層305から第1のEL層700に電子が注入され、第2のEL層701に正孔が注入される。
なお、電荷発生層305は、光の取り出し効率の点から、可視光に対する透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層305は、第1の電極101や第2の電極103よりも低い導電率であっても機能する。
電荷発生層305は、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを含む構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体(ドナー)とを含む構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子供与体としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又は希土類金属又は元素周期表における第13族に属する金属及びその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、インジウム、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
なお、上述した材料を用いて電荷発生層305を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
本実施の形態では、2つのEL層を有する発光素子について説明したが、3つ以上のEL層を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に、電荷発生層を挟んで複数のEL層を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。
また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を用いた、パッシブマトリクス型の発光装置、及びアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
図2、図3にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
パッシブマトリクス型(単純マトリクス型ともいう)の発光装置は、ストライプ状(帯状)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
図2(A)乃至図2(C)は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図2(A)乃至図2(C)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図2(D)である。
基板401上には、下地絶縁層として絶縁層402を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層402上には、ストライプ状に複数の第1の電極403が等間隔で配置されている(図2(A))。
また、第1の電極403上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁404が設けられ、開口部を有する隔壁404は絶縁材料(感光性もしくは非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン)、又はSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOx膜))で構成されている。なお、各画素に対応する開口部405が発光領域となる(図2(B))。
開口部を有する隔壁404上に、第1の電極403と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁406が設けられる(図2(C))。逆テーパ状の隔壁406はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量又は現像時間を調節することによって形成する。
図2(C)に示すように逆テーパ状の隔壁406を形成した後、図2(D)に示すようにEL層407及び第2の電極408を順次形成する。開口部を有する隔壁404及び逆テーパ状の隔壁406を合わせた高さは、EL層407及び第2の電極408の膜厚より大きくなるように設定されているため、図2(D)に示すように複数の領域に分離されたEL層407と、第2の電極408とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
第2の電極408は、第1の電極403と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁406上にもEL層407及び第2の電極408を形成する導電層の一部が形成されるが、EL層407、及び第2の電極408とは分断されている。
なお、本実施の形態における第1の電極403及び第2の電極408は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、EL層407を構成する積層構造については、電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
また、必要であれば、基板401に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥剤などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
次に、図2(A)乃至図2(D)に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPCなどを実装した場合の上面図を図3に示す。
図3において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
ここで、図2における第1の電極403が、図3の走査線503に相当し、図2における第2の電極408が、図3のデータ線508に相当し、逆テーパ状の隔壁406が隔壁506に相当する。データ線508と走査線503の間には、図2のEL層407が挟まれており、領域505で示される交差部が画素1つ分となる。
なお、走査線503は配線端で接続配線509と電気的に接続され、接続配線509が入力端子510を介してFPC511bに接続される。また、データ線は入力端子512を介してFPC511aに接続される。
また、必要であれば、射出面に偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
なお、図3では、駆動回路を基板501上に設けない例を示したが、基板501上に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。
また、ICチップを実装させる場合には、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG方式によりそれぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。TCPはTABテープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、及び走査線側ICは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図4を用いて説明する。なお、図4(A)は発光装置を示す上面図であり、図4(B)は図4(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板601上に設けられた画素部602と、駆動回路部(ソース側駆動回路)603と、駆動回路部(ゲート側駆動回路)604と、を有する。画素部602、駆動回路部603、及び駆動回路部604は、シール材605によって、素子基板601と封止基板606との間に封止されている。
また、素子基板601上には、駆動回路部603、及び駆動回路部604に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線607が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)608を設ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図4(B)を用いて説明する。素子基板601上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース側駆動回路である駆動回路部603と、画素部602が示されている。
駆動回路部603はnチャネル型TFT609とpチャネル型TFT610とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用TFT611と、電流制御用TFT612と電流制御用TFT612の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された陽極613とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物614の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
陽極613上には、EL層615及び陰極616が積層形成されている。なお、陽極613をITO膜とし、陽極613と接続する電流制御用TFT612の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ITO膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しないが、陰極616は外部入力端子であるFPC608に電気的に接続されている。
なお、EL層615は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極613、EL層615及び陰極616との積層構造で、発光素子617が形成されている。
また、図4(B)に示す断面図では発光素子617を1つのみ図示しているが、画素部602において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部602には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
さらにシール材605で封止基板606を素子基板601と貼り合わせることにより、素子基板601、封止基板606、及びシール材605で囲まれた空間618に発光素子617が備えられた構造になっている。なお、空間618には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材605にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板606に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステル又はアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明を適用した一態様である発光装置を用いて完成させた様々な電子機器及び照明器具の一例について、図5〜図7を用いて説明する。
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
本発明の一態様の有機金属錯体を用いた発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光部を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様の有機金属錯体を用いた発光素子が備える一対の電極を可視光に対する透光性を有する材料を用いて形成することで、シースルーの発光部を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、ダッシュボードや、フロントガラス上、天井等に照明を設置することもできる。
これらの電子機器及び照明器具の具体例を図5〜図7に示す。
図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図5(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される。
図5(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図5(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304及び表示部7305の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図5(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図5(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図5(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。
図5(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
以上のように、本発明の一態様の発光装置を適用することで、電子機器の表示部は高い発光効率を実現することができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様を適用することで消費電力の低い電子機器を作製することができる。
また、図5(E)は卓上照明器具であり、照明部7501、傘7502、可変アーム7503、支柱7504、台7505、電源7506を含む。なお、卓上照明器具は、発光装置を照明部7501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具又は壁掛け型の照明器具なども含まれる。
図6(A)は、発光装置を、室内の照明装置801として用いた例である。発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。その他、ロール型の照明装置802として用いることもできる。なお、図6(A)に示すように、室内の照明装置801を備えた部屋で、図5(E)で説明した卓上照明器具803を併用してもよい。
図6(B)に別の照明装置の例を示す。図6(B)に示す卓上照明装置は、照明部9501、支柱9503、支持台9505等を含む。照明部9501は、本発明の一態様の有機金属錯体を含む。このように、可撓性を有する基板上に、本発明の一態様の発光素子を作製することで、曲面を有する照明装置、又はフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置とすることができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。
図7に別の照明装置の例を示す。上述のように、本発明の一態様を適用し、曲面を有する照明装置を作製することができる。また、本発明の一態様の有機金属錯体は、黄色〜橙色の発光を呈するため、黄色照明装置や橙色照明装置を提供することができる。例えば、図7に示すトンネル内の照明装置9900に本発明の一態様を適用することができる。本発明の一態様を適用することで、発光効率、及びエネルギー効率の高い照明装置を実現することができるうえ、黄色〜橙色の発光は視感度が高いことから、事故を抑制することができる。また、本発明の一態様を適用した照明装置は面光源であるため、指向性が過度に強くなることを抑制することができ、事故の要因を減らすことができる。
また、上述の黄色照明装置を、イエロールーム等に適用することも可能である。本発明の一態様を適用した照明装置をイエロールームの照明に用いることで、影が生じにくく、良好な作業環境を提供することができる。
以上のように、本発明の一態様の発光装置を適用することで、照明装置は高い発光効率を実現することができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様を適用することで消費電力の低い照明装置を作製することができる。
上述のように、発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
≪合成例1≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−フェニル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(dppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(dppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,6−ジフェニルピリミジン(略称:Hdppm)の合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.02g、フェニルボロン酸8.29g、炭酸ナトリウム7.19g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にフェニルボロン酸2.08g、炭酸ナトリウム1.79g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた抽出液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体Hdppmを得た(黄白色粉末、収率38%)。なお、マイクロ波の照射は、マイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(a−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(dppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHdppm1.10g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)0.69gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで濾過し、次いで洗浄し、複核錯体[Ir(dppm)Cl]を得た(赤褐色粉末、収率88%)。以下にステップ2の合成スキーム(a−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た[Ir(dppm)Cl]1.44g、アセチルアセトン0.30g、炭酸ナトリウム1.07gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=50:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物である橙色粉末を得た(収率32%)。以下にステップ3の合成スキーム(a−3)を示す。
上記ステップ3で得られた橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図8に示す。この結果から、本合成例1において、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(dppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.83(s,6H),5.29(s,1H),6.48(d,2H),6.80(t,2H),6.90(t,2H),7.55−7.63(m,6H),7.77(d,2H),8.17(s,2H),8.24(d,4H),9.17(s,2H).
次に、[Ir(dppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図9に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図9において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図9に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図9に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(dppm)(acac)]は、592nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは橙色の発光が観測された。
なお、[Ir(dppm)(acac)]は、発光素子の作製において、蒸着時にボートで焦げることが無く、材料利用効率が高かった。
≪合成例2≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(140)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−メチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(mppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(mppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4−メチル−6−フェニルピリミジン(略称:Hmppm)の合成>
まず、4−クロロ−6−メチルピリミジン4.90g、フェニルボロン酸4.80g、炭酸ナトリウム4.03g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.16g、水20mL、アセトニトリル10mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここでさらにフェニルボロン酸2.28g、炭酸ナトリウム2.02g、Pd(PPhCl0.082g、水5mL、アセトニトリル10mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて抽出した。得られた抽出液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=9:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Hmppmを得た(橙色油状物、収率46%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(b−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(mppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHmppm1.51g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)1.26gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで洗浄し、濾過することにより複核錯体[Ir(mppm)Cl]を得た(暗緑色粉末、収率77%)。以下にステップ2の合成スキーム(b−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(mppm)Cl]1.84g、アセチルアセトン0.48g、炭酸ナトリウム1.73gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=4:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た(収率22%)。以下にステップ3の合成スキーム(b−3)を示す。
上記ステップ3で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図10に示す。この結果から、本合成例2において、上述の構造式(140)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(mppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.78(s,6H),2.81(s,6H),5.24(s,1H),6.37(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2H),7.61−7.63(m,4H),8.97(s,2H).
次に、[Ir(mppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.10mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.018mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図11に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図11において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図11に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.10mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図11に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(mppm)(acac)]は、548nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
≪合成例3≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(152)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:トリス[2−(6−フェニル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(dppm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(dppm)]の構造を以下に示す。
上記合成例1のステップ1で得られた配位子Hdppm1.17g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.49gを、三方コックを付けた反応容器に入れ、反応容器内をアルゴン置換した。その後、250℃にて45時間半加熱し、反応させた。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液を濾過した。得られた濾液の溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。展開溶媒は、ジクロロメタン、次いで酢酸エチルを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去し、赤色固体を得た(収率41%)。得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶化することにより、目的物である赤色粉末を得た(収率11%)。合成例3の合成スキーム(c−1)を以下に示す。
上記で得られた赤色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図12に示す。この結果から、本合成例3において、上述の構造式(104)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(dppm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):6.88−7.04(m,9H),7.51−7.54(m,9H),7.90(d,3H),8.07(d,3H),8.09(d,3H),8.21(s,3H),8.46(s,3H).
次に、[Ir(dppm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図13に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図13において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図13に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図13に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(dppm)]は、596nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは橙色の発光が観測された。
(比較例1)
本実施例では、有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppm)(acac)])の合成方法について説明する。なお、[Ir(ppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(4−フェニルピリミジン)イリジウム(III)](略称:[Ir(ppm)Cl])の合成>
まず、2−エトキシエタノール30mL、水10mL、配位子4−フェニルピリミジン(略称:Hppm)0.67g、塩化イリジウム(IrCl・HCl・HO)0.50gを、還流管を付けた三つ口フラスコに入れ、三つ口フラスコ内を窒素置換した。その後、13時間加熱還流し、反応させた。反応溶液を室温まで放冷し、濾過した。得られた濾取物をエタノールで洗浄し、複核錯体[Ir(ppm)Cl]を得た(赤色粉末、収率42%)。以下にステップ1の合成スキーム(d−1)を示す。
<ステップ2;(アセチルアセトナト)ビス(4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppm)(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール20mL、上記ステップ1で得た複核錯体[Ir(ppm)Cl]0.37g、アセチルアセトン0.11mL、炭酸ナトリウム0.37gを、還流管を付けた三つ口フラスコに入れ、三つ口フラスコ内を窒素置換した。その後、17.5時間加熱還流し、反応させた。反応溶液を室温まで放冷し、濾過した。濾液の溶媒を留去し、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。しかし、目的のイリジウム錯体のフラクションを回収することは出来なかった。得られたフラクションは、複核錯体[Ir(ppm)Cl]が分解したものと考えられる。以下にステップ2の合成スキーム(d−2)を示す。
本比較例で説明したように、[Ir(ppm)(acac)]は、合成が困難であった。このように、ピリミジン環の6位に水素が結合している場合、実施例1〜3で例示した本発明の一態様である有機金属錯体(ピリミジン環の6位にフェニル基が結合している)と比較して、著しく収率が低い、又は合成できないことが判明した。これは、前述のとおり、複核錯体[Ir(ppm)Cl]が分解しているためであると考えられる。すなわち、本発明の一態様である有機金属錯体は、錯体の合成反応を行う際に該分解反応が抑制できるため、[Ir(ppm)(acac)]と比較して、合成の収率が飛躍的に向上する。
(比較例2)
本実施例では、有機金属錯体、トリス(4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppm)])の合成方法について説明する。なお、[Ir(ppm)]の構造を以下に示す。
まず、配位子4−フェニルピリミジン(略称:Hppm)1.95g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)1.20gを、三方コックを付けた反応容器に入れ、反応容器内をアルゴン置換した。その後、250℃にて41.5時間加熱し、反応させた。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液を濾過した。得られた濾液の溶媒を留去し残渣を得た。この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。展開溶媒はまずジクロロメタン、次いで酢酸エチルを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去し、褐色固体を得た。得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶化することにより、有機金属錯体[Ir(ppm)]を含む混合物を得た(褐色粉末、収率4%)。この混合物の薄層クロマトグラフィー(TLC)より、褐色不純物のスポットに比べ、目的の有機金属錯体[Ir(ppm)]のスポットは極めて薄く、単離することができなかった。比較例2の合成スキーム(e−1)を以下に示す。
本比較例で説明したように、[Ir(ppm)]は、合成が困難であった。このように、ピリミジン環の6位に結合している置換基が水素の場合、実施例1〜3で例示した本発明の一態様である有機金属錯体と比較して、著しく収率が低い、又は合成できないことが判明した。すなわち、本発明の一態様である有機金属錯体は、錯体の合成反応を行う際に分解反応が抑制できるため、[Ir(ppm)]と比較して、合成の収率が飛躍的に向上する。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
以下に、本実施例の発光素子1の作製方法を示す。
(発光素子1)
まず、ガラス基板1100上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、及び実施例2で合成した(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)(acac)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(mppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(mppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚10nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、バソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子1を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子1の素子構造を表1に示す。
発光素子1を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子1が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子1の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子1の電流密度−輝度特性を図15に示す。図15において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図16に示す。図16において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図17に示す。図17において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子1における輝度950cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表2に示す。
また、発光素子1に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図18に示す。図18において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図18に示す通り、発光素子の発光スペクトルは、544nmにピークを有していた。また、表2に示す通り、950cd/mの輝度の時の発光素子1のCIE色度座標は(x,y)=(0.43,0.56)であった。この結果から、発光素子1は、[Ir(mppm)(acac)]に由来する黄色発光が得られたことがわかった。
表2及び図15〜図17からわかるように、発光素子1は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子1の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図19に示す。図19において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子1を駆動した。
110時間後の輝度について、発光素子1は、初期輝度の88%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子2の作製方法を示す。
(発光素子2)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTPDBq−II、4、4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、及び実施例1で合成した(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBNBB及び[Ir(dppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBNBB:[Ir(dppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚10nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、BPhenを膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子2を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子2の素子構造を表3に示す。
発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子2が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子2の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子2の電流密度−輝度特性を図20に示す。図20において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図21に示す。図21において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図22に示す。図22において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図25に示す。図25において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子2における輝度1100cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表4に示す。
また、発光素子2に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図23に示す。図23において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図23に示す通り、発光素子の発光スペクトルは、579nmにピークを有していた。また、表4に示す通り、1100cd/mの輝度の時の発光素子2のCIE色度座標は(x,y)=(0.54,0.46)であった。この結果から、発光素子2は、[Ir(dppm)(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
図20〜図22及び図25、並びに表4からわかるように、発光素子2は、発光効率が良好であった。特に、発光素子2は、1100cd/mの輝度の時の外部量子効率が、28%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子2の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図24に示す。図24において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子2を駆動した。
320時間後の輝度について、発光素子2は、初期輝度の92%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料は実施例6又は7で示した材料であるため、化学式については省略する。
以下に、本実施例の発光素子3の作製方法を示す。
(発光素子3)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び実施例1で合成した[Ir(dppm)(acac)]を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(dppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.1(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(dppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚15nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、BPhenを膜厚15nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子3を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子3の素子構造を表5に示す。
発光素子3を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子3が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子3の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子3の電流密度−輝度特性を図26に示す。図26において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図27に示す。図27において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図28に示す。図28において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図31に示す。図31において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子3における輝度1100cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表6に示す。
また、発光素子3に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図29に示す。図29において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図29に示す通り、発光素子の発光スペクトルは、586nmにピークを有していた。また、表6に示す通り、1100cd/mの輝度の時の発光素子3のCIE色度座標は(x,y)=(0.57,0.43)であった。この結果から、発光素子3は、[Ir(dppm)(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
図26〜図28及び図31、並びに表6からわかるように、発光素子3は、発光効率が良好であった。特に、発光素子3は、1100cd/mの輝度の時の外部量子効率が、31%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子3の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図30に示す。図30において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子3を駆動した。
170時間後の輝度について、発光素子3は、初期輝度の95%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
なお、本実施例8は、実施例7に比べ、発光層における本発明の一態様の有機金属錯体の添加濃度が高い。このことにより、実施例8の素子は実施例7の素子に比べ、発光スペクトル(発光色)がレッドシフトしている。しかしながら、外部量子効率の数値はいずれも高い数値であり、また、いずれも信頼性が高い。このように、本発明の一態様の有機金属錯体の発光層への添加濃度を変化させることによって、素子の発光効率や信頼性を低減させることなく、発光の色調を変化させることができる点も、本発明の一態様の特徴の一つである。
≪合成例4≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(190)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(tBuppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−フェニルピリミジン(略称:HtBuppm)の合成>
まず、4,4−ジメチル−1−フェニルペンタン−1,3−ジオン22.5gとホルムアミド50gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器を加熱することで反応溶液を5時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1(体積比)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体HtBuppmを得た(無色油状物、収率14%)。ステップ1の合成スキームを下記(f−1)に示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(tBuppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mLと水5mL、上記ステップ1で得たHtBuppm1.49g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)1.04gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBuppm)Cl]を得た(黄緑色粉末、収率73%)。ステップ2の合成スキームを下記(f−2)に示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(tBuppm)Cl] 1.61g、アセチルアセトン0.36g、炭酸ナトリウム1.27gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た(収率68%)。ステップ3の合成スキームを下記(f−3)に示す。
上記ステップ3で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図32に示す。この結果から、本合成例4において、上述の構造式((190))で表される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(tBuppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.50(s,18H),1.79(s,6H),5.26(s,1H),6.33(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2H),7.70(d,2H),7.76(s,2H),9.02(s,2H).
次に、[Ir(tBuppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図33に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図33において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図33に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.093mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図33に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(tBuppm)(acac)]は、547nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子4の作製方法を示す。
(発光素子4)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び実施例9で合成した(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(tBuppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.075(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚10nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、BPhenを膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子4を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子4の素子構造を表7に示す。
発光素子4を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子4が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子4の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子4の電流密度−輝度特性を図34に示す。図34において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図35に示す。図35において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図36に示す。図36において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。
また、発光素子4における輝度1100cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表8に示す。
また、発光素子4に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図37に示す。図37において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図37に示す通り、発光素子の発光スペクトルは、546nmにピークを有していた。また、表8に示す通り、1100cd/mの輝度の時の発光素子4のCIE色度座標は(x,y)=(0.44,0.55)であった。この結果から、発光素子4は、[Ir(tBuppm)(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
表8及び図34〜図36からわかるように、発光素子4は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図38を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子5の作製方法を示す。
(発光素子5)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板1100を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、第1の正孔注入層1111aを形成した。その膜厚は、60nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、第1の正孔注入層1111a上に、PCzPAを30nmの膜厚となるように成膜し、第1の正孔輸送層1112aを形成した。
さらに、第1の正孔輸送層1112a上に、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)とN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを共蒸着することで、第1の発光層1113aを形成した。その膜厚は30nmとし、CzPAと1,6mMemFLPAPrnの比率は、重量比で1:0.05(=CzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように調節した。
次に、第1の発光層1113a上に、CzPAを膜厚5nm、BPhenを膜厚15nmとなるように成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
そして、第1の電子輸送層1114a上に、酸化リチウム(LiO)を0.1nmの膜厚で蒸着し、第1の電子注入層1115aを形成した。
その後、第1の電子注入層1115a上に、銅フタロシアニン(略称:CuPc)を膜厚2nmで蒸着し、第1の中間層1116aを形成した。
次に、第1の中間層1116a上に、PCzPAと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、第2の正孔注入層1111bを形成した。その膜厚は20nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、第2の正孔注入層1111b上に、BPAFLPを膜厚20nmとなるように成膜し、第2の正孔輸送層1112bを形成した。
そして、第2の正孔輸送層1112b上に、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び実施例1で合成した[Ir(dppm)(acac)]を共蒸着することで、第2の発光層1113bを形成した。その膜厚は、40nmとし、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び[Ir(dppm)(acac)]の比率は、重量比で0.8:0.2:0.06(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(dppm)(acac)])となるように調節した。
次に、第2の発光層1113b上に、2mDBTPDBq−IIを膜厚15nm、BPhenを膜厚15nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
そして、第2の電子輸送層1114b上に、LiOを0.1nmの膜厚で蒸着し、第2の電子注入層1115bを形成した。
その後、第2の電子注入層1115b上に、CuPcを膜厚2nmで蒸着し、第2の中間層1116bを形成した。
次に、第2の中間層1116b上に、PCzPAと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、第3の正孔注入層1111cを形成した。その膜厚は67nmとし、PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比で1:0.5(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、第3の正孔注入層1111c上に、BPAFLPを膜厚20nmとなるように成膜し、第3の正孔輸送層1112cを形成した。
そして、第3の正孔輸送層1112c上に、第3の発光層1113c、及び第3の電子輸送層1114cを順に形成した。第3の発光層1113c、及び第3の電子輸送層1114cは、それぞれ、第2の発光層1113b、及び第2の電子輸送層1114bと同様の構成で形成した。
次に、第3の電子輸送層1114c上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、第3の電子注入層1115cを形成した。
最後に、第3の電子注入層1115c上に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子5を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子5の素子構造を表9に示す。
発光素子5を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子5が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子5の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子5の電圧−輝度特性を図39に示す。図39において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−パワー効率特性を図40に示す。図40において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸はパワー効率(lm/W)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図41に示す。図41において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を表す。
また、発光素子5における輝度4700cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表10に示す。
また、発光素子5に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図42に示す。図43において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図42に示す通り、発光素子の発光スペクトルは、581nmにピークを有していた。また、表10に示す通り、4700cd/mの輝度の時の発光素子5のCIE色度座標は(x,y)=(0.49,0.42)であった。
表10及び図39〜図41からわかるように、発光素子5は、発光効率が良好であった。特に、発光素子5は、図40からわかるように、パワー効率が50lm/Wを超える値を示した。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子5の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図43に示す。図43において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子5を駆動した。
320時間後の輝度について、発光素子5は、初期輝度の95%を保っていた。
さらに、発光素子5の輝度加速試験を行った。輝度加速試験は、発光素子5と同じ構造の素子に対し、初期輝度20000cd/m、30000cd/m、40000cd/m、50000cd/m、70000cd/m、及び100000cd/mの各輝度に設定し、定電流試験を行った。そして、初期輝度−寿命の相関プロットから初期輝度5000cd/mにおける寿命を見積もった。本実施例において、寿命とは、発光素子が初期輝度の70%未満に至るまでの時間を指す。
初期輝度−寿命の相関プロットを図44に示す。図44において、縦軸は、寿命(h)を示し、横軸は、初期輝度(cd/m)を示す。なお、初期輝度20000cd/m、30000cd/mについては、初期輝度の70%未満に至っていないため、劣化曲線を外挿して寿命を見積もった。この結果から、発光素子5の初期輝度5000cd/mにおける寿命は、30000時間と見積もられ、極めて長寿命な素子であることがわかった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を、発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
≪合成例5≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(別名:(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)ビス[2−(6−フェニル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(dppm)(dpm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(dppm)(dpm)]の構造を以下に示す。
まず、2−エトキシエタノール30mL、合成例1のステップ2で得た複核錯体[Ir(dppm)Cl]1.93g、ジピバロイルメタン0.77g、炭酸ナトリウム1.51gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にジピバロイルメタン0.26gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、トルエンで洗浄した。その後ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、赤色固体を得た(収率28%、純度95%)。この固体を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、赤色粉末を得た(収率6%)。以下に合成スキーム(g−1)を示す。
得られた赤色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図45に示す。このことから、本合成例5において、上述の構造式(101)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(dppm)(dpm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.83(s,18H),5.29(s,1H),6.55(d,2H),6.80(t,2H),6.91(t,2H),7.55−7.63(m,6H),7.78(d,2H),8.16(d,2H),8.25(d,4H),9.04(d,2H).
次に、[Ir(dppm)(dpm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図46に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図46において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図46に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図46に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(dppm)(dpm)]は、610nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤橙色の発光が観測された。
≪合成例6≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(114)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(別名:ビス[3−(6−ナフタレン−2−イル−4−ピリミジニル−κN3)−2−ナフタレニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(d2npm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(d2npm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4−クロロ−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジンの合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.0g、2−ナフタレンボロン酸11.7g、炭酸ナトリウム7.2g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に2−ナフタレンボロン酸2.9g、炭酸ナトリウム1.8g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体4−クロロ−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジンを得た(黄白色粉末、収率48%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(h−1)を示す。
<ステップ2;4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)ピリミジン(略称:Hd2npm)の合成>
次に、上記ステップ1で得た4−クロロ−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジン3.9g、2−ナフタレンボロン酸2.8g、炭酸ナトリウム1.7g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.14g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に2−ナフタレンボロン酸1.4g、炭酸ナトリウム0.9g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Hd2npmを得た(黄白色粉末、収率19%)。以下にステップ2の合成スキーム(h−2)を示す。
<ステップ3;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(d2npm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ2で得たHd2npm1.00g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.44gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(d2npm)Cl]を得た(茶色粉末、収率98%)。以下にステップ3の合成スキーム(h−3)を示す。
<ステップ4;(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d2npm)(acac)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ3で得た複核錯体[Ir(d2npm)Cl]1.28g、アセチルアセトン0.22g、炭酸ナトリウム0.76gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にアセチルアセトン0.22gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノール、ジクロロメタンで洗浄した。この固体をトルエンに溶かし、セライト、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した後、トルエンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、赤色粉末を得た(収率11%)。以下にステップ4の合成スキーム(h−4)を示す。
得られた赤色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図47に示す。このことから、本合成例6において、上述の構造式(114)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d2npm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(DMSO−d6):1.82(s,6H),5.43(s,1H),6.77(s,2H),7.23−7.26(m,4H),7.35−7.38(m,2H),7.69−7.72(m,4H),7.79−7.82(m,2H),8.09−8.12(m,2H),8.21−8.26(m,4H),8.68(d,2H),8.95(s,2H),9.24−9.27(m,6H).
次に、[Ir(d2npm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.073mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.073mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図48に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図48において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図48に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.073mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図48に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d2npm)(acac)]は、645nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤色の発光が観測された。
≪合成例7≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(115)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(別名:ビス[1−(6−ナフタレン−1−イル−4−ピリミジニル−κN3)−2−ナフタレニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(d1npm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(d1npm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジン(略称:Hd1npm)の合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.00g、1−ナフタレンボロン酸11.56g、炭酸ナトリウム7.12g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に1−ナフタレンボロン酸2.91g、炭酸ナトリウム1.82g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Hd1npmを得た(黄白色粉末、収率41%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(i−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(d1npm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mL、水10mL、上記ステップ1で得たHd1npm2.29g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)1.01gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(d1npm)Cl]を得た(赤褐色粉末、収率82%)。以下にステップ2の合成スキーム(i−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(acac)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(d1npm)Cl]1.18g、アセチルアセトン0.20g、炭酸ナトリウム0.70gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にアセチルアセトン0.20gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタンを展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、暗赤色粉末を得た(収率27%)。以下にステップ3の合成スキーム(i−3)を示す。
得られた暗赤色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図49に示す。このことから、本合成例7において、上述の構造式(115)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d1npm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.90(s,6H),5.40(s,1H),6.72(d,2H),7.22(d,2H),7.31(d,2H),7.45(t,2H),7.62−7.74(m,8H),7.95(d,2H),8.01−8.08(m,4H),8.48−8.52(m,4H),8.77(s,2H),9.34(s,2H).
次に、[Ir(d1npm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.070mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.070mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図50に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図50において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図50に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.070mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図50に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d1npm)(acac)]は、608nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは橙色の発光が観測された。
≪合成例8≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(119)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(3−ビフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(別名:ビス{3−[6−(1,1’−ビフェニル−3−イル)−4−ピリミジニル−κN3]−1,1’−ビフェニル−4−イル−κC}(2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(d5bpm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(d5bpm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,6−ジ(3−ビフェニル)ピリミジン(略称:Hd5bpm)の合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.03g、3−ビフェニルボロン酸13.51g、炭酸ナトリウム7.17g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水30mL、アセトニトリル30mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に3−ビフェニルボロン酸3.40g、炭酸ナトリウム1.77g、Pd(PPhCl0.070gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、トルエン:酢酸エチル=40:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Hd5bpmを得た(白色粉末、収率10%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(j−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4,6−ジ(3−ビフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(d5bpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHd5bpm1.14g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.42gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(d5bpm)Cl]を得た(赤褐色粉末、収率99%)。以下にステップ2の合成スキーム(j−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(3−ビフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d5bpm)(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(d5bpm)Cl]1.38g、アセチルアセトン0.21g、炭酸ナトリウム0.74gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にアセチルアセトン0.070gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、赤橙色固体を得た。この固体を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、赤橙色粉末を得た(収率17%)。以下にステップ3の合成スキーム(j−3)を示す。
得られた赤橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図51に示す。このことから、本合成例8において、上述の構造式(119)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d5bpm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.88(s,6H),5.34(s,1H),6.62(d,2H),7.10(d,2H),7.29(d,2H),7.36−7.45(m,6H),7.50−7.56(m,8H),7.69(t,2H),7.74(d,4H),7.80(d,2H),7.98(s,2H),8.26(d,2H),8.32(s,2H),8.51(s,2H),9.25(s,2H).
次に、[Ir(d5bpm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.066mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.066mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図52に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図52において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図52に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.066mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図52に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d5bpm)(acac)]は、601nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは橙色の発光が観測された。
≪合成例9≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(123)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ビス(4−メトキシフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(別名:ビス{2−[6−(4−メトキシフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]−5−メトキシフェニル−κC}(2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(modppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(modppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,6−ビス(4−メトキシフェニル)ピリミジン(略称:Hmodppm)の合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.01g、4−メトキシフェニルボロン酸10.32g、炭酸ナトリウム7.22g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に4−メトキシフェニルボロン酸2.58g、炭酸ナトリウム1.81g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Hmodppmを得た(白色粉末、収率62%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(k−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4,6−ビス(4−メトキシフェニル)ピリミジン]イリジウム(III)}(略称:[Ir(modppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たHmodppm1.97g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)1.00gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(modppm)Cl]を得た(灰緑色粉末、収率100%)。以下にステップ2の合成スキーム(k−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ビス(4−メトキシフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(modppm)(acac)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(modppm)Cl]2.80g、アセチルアセトン0.52g、炭酸ナトリウム1.83gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にアセチルアセトン0.17gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタン:酢酸エチル=25:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、黄橙色粉末を得た(収率13%)。以下にステップ3の合成スキーム(k−3)を示す。
得られた黄橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図53に示す。このことから、本合成例9において、上述の構造式(123)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(modppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.82(s,6H),3.58(s,6H),3.93(s,6H),5.27(s,1H),5.97(d,2H),6.48(d,2H),7.08(d,4H),7.69(d,2H),7.95(s,2H),8.19(d,4H),9.01(s,2H).
次に、[Ir(modppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.072mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.072mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図54に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図54において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図54に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.072mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図54に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(modppm)(acac)]は、556nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄色の発光が観測された。
≪合成例10≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(134)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス(4,5,6−トリフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(5,6−ジフェニル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(tppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(tppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,5,6−トリフェニルピリミジン(略称:Htppm)の合成>
まず、5−ブロモ−4,6−ジクロロピリミジン4.25g、フェニルボロン酸6.84g、炭酸ナトリウム5.95g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.16g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にフェニルボロン酸2.28g、炭酸ナトリウム1.98g、Pd(PPhCl0.053g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後析出した固体を吸引濾過し、水で洗浄した。得られた残渣をジクロロメタン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーより精製し、目的のピリミジン誘導体Htppmを得た(白色粉末、収率46%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(l−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(4,5,6−トリフェニルピリミジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(tppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mL、水10mL、上記ステップ1で得たHtppm2.60g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)1.25gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(tppm)Cl]を得た(茶色粉末、収率75%)。以下にステップ2の合成スキーム(l−2)を示す。
<ステップ3;(アセチルアセトナト)ビス(4,5,6−トリフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppm)(acac)])の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(tppm)Cl]1.30g、アセチルアセトン0.23g、炭酸ナトリウム0.82gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にアセチルアセトン0.23gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、赤橙色粉末を得た(収率29%)。以下にステップ3の合成スキーム(l−3)を示す。
得られた赤橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図55に示す。このことから、本合成例10において、上述の構造式(134)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(tppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(DMSO−d6):1.87(s,6H),5.43(s,1H),6.23(d,2H),6.38(t,2H),6.50(d,2H),6.68(t,2H),7.28−7.32(m,6H),7.34−7.40(m,8H),7.48−7.49(m,6H),9.14(s,2H).
次に、[Ir(tppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.074mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.074mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図56に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図56において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図56に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.074mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図56に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(tppm)(acac)]は、592nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは橙色の発光が観測された。
≪合成例11≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(178)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:トリス[2−(6−メチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(mppm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(mppm)]の構造を以下に示す。
まず、実施例2で得られた配位子Hmppm1.35g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.78gを、三方コックを付けた反応容器に入れ、反応容器内をアルゴン置換した。その後、250℃にて52時間加熱し、反応させた。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られた濾液の溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。展開溶媒はジクロロメタンの後、酢酸エチルを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去し、黄褐色固体を得た(粗収率26%)。得られた固体を、酢酸エチル:メタノール=5:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。フラクションの溶媒を留去し得られた固体を、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、褐色粉末を得た(収率4%)。以下に合成スキーム(m−1)を示す。
得られた褐色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図57に示す。このことから、本合成例11において、上述の構造式(178)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(mppm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):2.69(s,9H),6.79(d,3H),6.86−6.97(m,6H),7.63(s,3H),7.72(d,3H),8.16(s,3H).
次に、[Ir(mppm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.095mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.095mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図58に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図58において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図58に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.095mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図58に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(mppm)]は、548nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
≪合成例12≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(194)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(別名:(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)ビス{4−メチル−2−[6−(3−メチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III))(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(5mdppm)(dpm)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジン(略称:H5mdppm)の合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン4.99g、3−メチルフェニルボロン酸9.23g、炭酸ナトリウム7.18g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に3−メチルフェニルボロン酸2.31g、炭酸ナトリウム1.82g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン:酢酸エチル=20:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体H5mdppmを得た(淡黄色粉末、収率15%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(n−1)を示す。
<ステップ2;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(5mdppm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mL、水5mL、上記ステップ1で得たH5mdppm1.06g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.60gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(5mdppm)Cl]を得た(赤褐色粉末、収率86%)。以下にステップ2の合成スキーム(n−2)を示す。
<ステップ3;ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(5mdppm)Cl]1.40g、ジピバロイルメタン0.52g、炭酸ナトリウム1.00gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にジピバロイルメタン0.17g、2−エトキシエタノール10mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタンに溶かし、セライトを通して濾過をした。その後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶し、赤色固体を得た(収率41%、純度96%)。この固体を、トルエンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することで、朱色粉末を得た(収率8%)。以下にステップ3の合成スキーム(n−3)を示す。
得られた朱色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図59に示す。このことから、本合成例12において、上述の構造式(194)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(5mdppm)(dpm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):0.92(s,18H),2.24(s,6H),2.51(s,6H),5.56(s,1H),6.41(d,2H),6.62(d,2H),7.36(d,2H),7.48(t,2H),7.58(s,2H),8.01(d,2H),8.08(s,2H),8.12(s,2H),9.02(s,2H).
次に、[Ir(5mdppm)(dpm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図60に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図60において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図60に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図60に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(5mdppm)(dpm)]は、620nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤橙色の発光が観測された。
≪合成例13≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(195)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(別名:(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)ビス[4−メチル−2−(3−メチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(5mdppm)(dibm)]の構造を以下に示す。
まず、2−エトキシエタノール30mL、合成例12のステップ2で得た複核錯体[Ir(5mdppm)Cl]1.27g、ジイソブチリルメタン0.40g、炭酸ナトリウム0.90gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にジイソブチリルメタン0.13gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 200W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタンを展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、橙色粉末を得た(収率15%)。以下に合成スキーム(o−1)を示す。
得られた橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図61に示す。このことから、本合成例13において、上述の構造式(195)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(5mdppm)(dibm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):0.84(d,6H),0.94(d,6H),2.19−2.25(m,8H),2.51(d,6H),5.25(s,1H),6.40(d,2H),6.65(d,2H),7.36(d,2H),7.48(t,2H),7.60(s,2H),8.03(d,2H),8.08(s,2H),8.13(s,2H),9.05(s,2H).
次に、[Ir(5mdppm)(dibm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.081mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.081mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図62に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図62において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図62に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.081mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図62に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(5mdppm)(dibm)]は、614nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤橙色の発光が観測された。
≪合成例14≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(196)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(別名:(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)ビス[1−(6−ナフタレン−1−イル−4−ピリミジニル−κN3)−2−ナフタレニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(d1npm)(dpm)]の構造を以下に示す。
まず、2−エトキシエタノール30mL、合成例7のステップ2で得た複核錯体[Ir(d1npm)Cl]1.20g、ジピバロイルメタン0.37g、炭酸ナトリウム0.71gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にジピバロイルメタン0.37gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、暗赤色粉末を得た(収率24%)。以下に合成スキーム(p−1)を示す。
得られた暗赤色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図63に示す。このことから、本合成例14において、上述の構造式(196)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d1npm)(dpm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):0.95(s,18H),5.68(s,1H),6.96(d,2H),7.23(d,2H),7.35(d,2H),7.45(t,2H),7.60−7.63(m,4H),7.67−7.72(m,4H),7.88(d,2H),8.00−8.07(m,4H),8.33−8.37(m,2H),8.51(s,2H),8.70(s,2H),9.22(s,2H).
次に、[Ir(d1npm)(dpm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.064mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.064mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図64に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図64において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図64に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.064mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図64に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(d1npm)(dpm)]は、613nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤橙色の発光が観測された。
≪合成例15≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(199)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(別名:ビス{2−[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]フェニル−κC}(2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(mpmppm)(acac)]の構造を以下に示す。
<ステップ1:4−クロロ−5−メチル−6−(2−メチルフェニル)ピリミジンの合成>
まず、4,6−ジクロロ−5−メチルピリミジン5.0g、2−メチルフェニルボロン酸4.6g、炭酸セシウム20g、トリシクロへキシルホスフィン(略称:CyP)15%トルエン溶液2.5mL、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(略称:Pd(dba))0.47g、ジオキサン40mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 150W)を2時間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、得られたフラクションを濃縮して4−クロロ−5−メチル−6−(2−メチルフェニル)ピリミジンを得た(白色固体、収率58%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(q−1)を示す。
<ステップ2:5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得られた4−クロロ−5−メチル−6−(2−メチルフェニル)ピリミジン1.9g、フェニルボロン酸1.7g、炭酸ナトリウム1.1g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.105g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=9:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、得られたフラクションを濃縮して、5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジンを得た(白色固体、収率87%)。以下にステップ2の合成スキーム(q−2)を示す。
<ステップ3:ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(mpmppm)Cl])の合成>
2−エトキシエタノール30mL、水10mL、上記ステップ2で得た5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジン2.0g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.955gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(mpmppm)Cl]を得た(茶色固体、収率75%)。以下にステップ3の合成スキーム(q−3)を示す。
<ステップ4:(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)](略称:[Ir(mpmppm)(acac)]の合成>
2−エトキシエタノール20mL、上記ステップ3で得た複核錯体[Ir(mpmppm)Cl]1.8g、アセチルアセトン0.360g、炭酸ナトリウム1.3gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を1時間照射することで加熱した。反応後、得られた反応混合物に水を加え、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。得られた混合物を自然濾過して濾液を得た。この濾液を濃縮して茶色固体を得た。濃縮後、この混合物へジクロロメタン約500mLを加え、この混合物をフロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、アルミナ、セライトの順に積層した濾過補助材を通して濾過した。得られた濾液を濃縮して、赤色固体を得た。この固体を酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、橙色粉末を得た(収率57%)。以下にステップ4の合成スキーム(q−4)を示す。
得られた橙色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図65に示す。このことから、本合成例15において、上述の構造式(199)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(mpmppm)(acac)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.80(s,6H),2.26(br,6H),2.60(s,6H),5.28(s,1H),6.51(br,2H),6.80(t,2H),6.90(t,2H),7.39(m,8H),8.00(d,2H),9.12(s,2H).
次に、[Ir(mpmppm)(acac)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図66に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図66において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図66に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.080mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図66に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(mpmppm)(acac)]は、564nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄色の発光が観測された。
≪合成例16≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(200)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:トリス[2−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC]イリジウム(III))(略称:[Ir(tBuppm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(tBuppm)]の構造を以下に示す。
まず、フェノール10g、合成例4のステップ2で得た複核錯体[Ir(tBuppm)Cl]0.97g、合成例4のステップ1で得たHtBuppm0.62g、炭酸カリウム1.03gを、100mL三口フラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、185℃で加熱し、反応させた。得られた残渣をメタノールで超音波にかけ、吸引濾過し、酢酸エチルで洗浄した。得られた固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤で濾過した。この溶液の溶媒を留去することにより、黄色粉末を得た(収率17%)。以下に合成スキーム(r−1)を示す。
得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図67に示す。このことから、本合成例16において、上述の構造式(200)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(tBuppm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):1.37(s,27H),6.81(d,3H),6.91−6.97(m,6H),7.77−7.78(m,6H),8.26(s,3H).
次に、[Ir(tBuppm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.036mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.036mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図68に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図68において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図68に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.036mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図68に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(tBuppm)]は、540nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
≪合成例17≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(201)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(別名:(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)ビス{3−[6−(2,5−ジメチルフェニル)−4−ピリミジニル−κN3]−2−ナフタレニル−κC}イリジウム(III))(略称:[Ir(dmp2npm)(dpm)])の合成例を具体的に例示する。なお、[Ir(dmp2npm)(dpm)]の構造を以下に示す。
<ステップ1;4−クロロ−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジンの合成>
まず、4,6−ジクロロピリミジン5.0g、2−ナフタレンボロン酸11.7g、炭酸ナトリウム7.2g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.29g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に2−ナフタレンボロン酸2.9g、炭酸ナトリウム1.8g、Pd(PPhCl0.070g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体4−クロロ−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジンを得た(黄白色粉末、収率48%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。以下にステップ1の合成スキーム(s−1)を示す。
<ステップ2;4−(2,5−ジメチルフェニル)−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジン(略称:Hdmp2npm)の合成>
次に、上記ステップ1で得た4−クロロ−6−ナフタレン−2−イルピリミジン3.3g、2,5−ジメチルフェニルボロン酸2.1g、炭酸ナトリウム1.5g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.11g、水20mL、アセトニトリル20mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に2,5−ジメチルフェニルボロン酸1.0g、炭酸ナトリウム0.73g、Pd(PPhCl0.050g、水5mL、アセトニトリル5mLをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 100W)を60分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体Hdmp2npmを得た(淡黄色オイル、収率97%)。以下にステップ2の合成スキーム(s−2)を示す。
<ステップ3;ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)}(略称:[Ir(dmp2npm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mL、水10mL、上記ステップ2で得たHdmp2npm4.11g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)1.90gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体[Ir(dmp2npm)Cl]を得た(赤茶色粉末、収率97%)。以下にステップ3の合成スキーム(s−3)を示す。
<ステップ4;ビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmp2npm)(dpm)]の合成>
さらに、2−エトキシエタノール40mL、上記ステップ3で得た複核錯体[Ir(dmp2npm)Cl]1.99g、ジピバロイルメタン0.65g、炭酸ナトリウム1.25gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更にジピバロイルメタン0.32gをフラスコに入れ、再度マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄した。この固体をヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、朱色粉末を得た(収率12%)。以下にステップ4の合成スキーム(s−4)を示す。
得られた朱色粉末の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図69に示す。このことから、本合成例17において、上述の構造式(201)で表される本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(dmp2npm)(dpm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):0.93(s,18H),2.47(s,6H),2.56(s,6H),5.63(s,1H),6.90(s,2H),7.14−7.36(m,10H),7.54(s,2H),7.69(d,2H),8.10(s,2H),8.25(s,2H),9.20(s,2H).
次に、[Ir(dmp2npm)(dpm)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.067mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.067mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図70に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)及び発光強度(任意単位)を表す。また、図70において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図70に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.067mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図70に示す通り、本発明の一態様の有機金属錯体[Ir(dmp2npm)(dpm)]は、625nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは赤色の発光が観測された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子6の作製方法を示す。
(発光素子6)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、BPAFLPと酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP、及び実施例12で合成したビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(dpm)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(dppm)(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(dppm)(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚10nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、BPhenを膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子6を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子6の素子構造を表11に示す。
発光素子6を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子6が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子6の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子6の電流密度−輝度特性を図71に示す。図71において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図72に示す。図72において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図73に示す。図73において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子6における輝度1100cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表12に示す。
また、発光素子6に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図74に示す。図74において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図74に示す通り、発光素子6の発光スペクトルは、586nmにピークを有していた。また、表12に示す通り、1100cd/mの輝度の時の発光素子6のCIE色度座標は(x,y)=(0.55,0.45)であった。この結果から、発光素子6は、[Ir(dppm)(dpm)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
表12及び図71〜図73からわかるように、発光素子6は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子6の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図75に示す。図75において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子6を駆動した。
140時間後の輝度について、発光素子6は、初期輝度の85%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子7の作製方法を示す。
(発光素子7)
まず、ガラス基板1100上に、ITSOをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
基板1100上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、1,3,5−トリ(ジベンゾチオフェン−4−イル)−ベンゼン(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、40nmとし、DBT3P−IIと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=DBT3P−II:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTPDBq−II、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、及び実施例13で合成した(アセチルアセトナト)ビス[4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(d2npm)(acac)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(d2npm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(d2npm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚10nmとなるよう成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
次に、第1の電子輸送層1114a上に、BPhenを膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、LiFを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子7を作製した。
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子7の素子構造を表13に示す。
発光素子7を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子7が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子7の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子7の電流密度−輝度特性を図76に示す。図76において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図77に示す。図77において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図78に示す。図78において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子7における輝度1000cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表14に示す。
また、発光素子7に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図79に示す。図79において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図79に示す通り、発光素子7の発光スペクトルは、616nmにピークを有していた。また、表14に示す通り、1000cd/mの輝度の時の発光素子7のCIE色度座標は(x,y)=(0.64,0.36)であった。この結果から、発光素子7は、[Ir(d2npm)(acac)]に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
表14及び図76〜図78からわかるように、発光素子7は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子7の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図80に示す。図80において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子7を駆動した。
250時間後の輝度について、発光素子7は、初期輝度の66%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子8の作製方法を示す。
(発光素子8)
発光素子8は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子8の発光層1113について記す。
発光素子8の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び実施例17で合成した(アセチルアセトナト)ビス(4,5,6−トリフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppm)(acac)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(tppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(tppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子8の素子構造を表15に示す。
発光素子8を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子8が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子8の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子8の電流密度−輝度特性を図81に示す。図81において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図82に示す。図82において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図83に示す。図83において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図85に示す。図85において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子8における輝度850cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表16に示す。
また、発光素子8に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図84に示す。図84において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図84に示す通り、発光素子8の発光スペクトルは、593nmにピークを有していた。また、表16に示す通り、850cd/mの輝度の時の発光素子8のCIE色度座標は(x,y)=(0.59,0.41)であった。この結果から、発光素子8は、[Ir(tppm)(acac)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
図81〜図83及び図85、並びに表16からわかるように、発光素子8は、発光効率が良好であった。特に、発光素子8は、850cd/mの輝度の時の外部量子効率が、30%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子8の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図86に示す。図86において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子8を駆動した。
340時間後の輝度について、発光素子8は、初期輝度の81%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子9の作製方法を示す。
(発光素子9)
発光素子9は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子9の発光層1113について記す。
発光素子9の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び実施例18で合成した(トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(mppm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(mppm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子9の素子構造を表17に示す。
発光素子9を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子9が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子9の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子9の電流密度−輝度特性を図87に示す。図87において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図88に示す。図88において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図89に示す。図89において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子9における輝度770cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表18に示す。
また、発光素子9に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図90に示す。図90において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図90に示す通り、発光素子9の発光スペクトルは、536nmにピークを有していた。また、表18に示す通り、770cd/mの輝度の時の発光素子9のCIE色度座標は(x,y)=(0.41,0.58)であった。この結果から、発光素子9は、[Ir(mppm)]に由来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
表18及び図87〜図89からわかるように、発光素子9は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子9の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図91に示す。図91において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子9を駆動した。
360時間後の輝度について、発光素子9は、初期輝度の65%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子10の作製方法を示す。
(発光素子10)
発光素子10は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子10の発光層1113について記す。
発光素子10の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び実施例19で合成したビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(5mdppm)(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(5mdppm)(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子10の素子構造を表19に示す。
発光素子10を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子10が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子10の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子10の電流密度−輝度特性を図92に示す。図92において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図93に示す。図93において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図94に示す。図94において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図96に示す。図96において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子10における輝度1000cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表20に示す。
また、発光素子10に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図95に示す。図95において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図95に示す通り、発光素子10の発光スペクトルは、606nmにピークを有していた。また、表20に示す通り、1000cd/mの輝度の時の発光素子10のCIE色度座標は(x,y)=(0.62,0.38)であった。この結果から、発光素子10は、[Ir(5mdppm)(dpm)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
図92〜図94及び図96、並びに表20からわかるように、発光素子10は、発光効率が良好であった。特に、発光素子10は、1000cd/mの輝度の時の外部量子効率が、28%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子10の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図97に示す。図97において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子10を駆動した。
180時間後の輝度について、発光素子10は、初期輝度の83%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子11の作製方法を示す。
(発光素子11)
発光素子11は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子11の発光層1113について記す。
発光素子11の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び実施例20で合成した(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(5mdppm)(dibm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(5mdppm)(dibm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子11の素子構造を表21に示す。
発光素子11を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子11が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子11の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子11の電流密度−輝度特性を図98に示す。図98において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図99に示す。図99において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図100に示す。図100において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図102に示す。図102において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子11における輝度930cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表22に示す。
また、発光素子11に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図101に示す。図101において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図101に示す通り、発光素子11の発光スペクトルは、607nmにピークを有していた。また、表22に示す通り、930cd/mの輝度の時の発光素子11のCIE色度座標は(x,y)=(0.61,0.38)であった。この結果から、発光素子11は、[Ir(5mdppm)(dibm)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
図98〜図100及び図102、並びに表22からわかるように、発光素子11は、発光効率が良好であった。特に、発光素子11は、930cd/mの輝度の時の外部量子効率が、28%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子11の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図103に示す。図103において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子11を駆動した。
330時間後の輝度について、発光素子11は、初期輝度の80%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子12の作製方法を示す。
(発光素子12)
発光素子12は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子12の発光層1113について記す。
発光素子12の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び実施例21で合成したビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(d1npm)(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(d1npm)(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子12の素子構造を表23に示す。
発光素子12を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子12が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子12の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子12の電流密度−輝度特性を図104に示す。図104において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図105に示す。図105において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図106に示す。図106において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子12における輝度1200cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表24に示す。
また、発光素子12に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図107に示す。図107において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図107に示す通り、発光素子12の発光スペクトルは、607nmにピークを有していた。また、表24に示す通り、1200cd/mの輝度の時の発光素子12のCIE色度座標は(x,y)=(0.63,0.37)であった。この結果から、発光素子12は、[Ir(d1npm)(dpm)]に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
表24及び図104〜図106からわかるように、発光素子12は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子12の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図108に示す。図108において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子12を駆動した。
170時間後の輝度について、発光素子12は、初期輝度の57%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子13の作製方法を示す。
(発光素子13)
発光素子13は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子13の発光層1113について記す。
発光素子13の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び実施例22で合成した(アセチルアセトナト)ビス[6−(2−メチルフェニル)−4−フェニル−5−メチルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、PCBA1BP及び[Ir(mpmppm)(acac)]の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq−II:PCBA1BP:[Ir(mpmppm)(acac)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子13の素子構造を表25に示す。
発光素子13を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子13が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子13の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子13の電流密度−輝度特性を図109に示す。図109において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図110に示す。図110において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図111に示す。図111において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図113に示す。図113において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)を示す。
また、発光素子13における輝度1200cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表26に示す。
また、発光素子13に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図112に示す。図112において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図112に示す通り、発光素子13の発光スペクトルは、565nmにピークを有していた。また、表26に示す通り、1200cd/mの輝度の時の発光素子13のCIE色度座標は(x,y)=(0.50,0.49)であった。この結果から、発光素子13は、[Ir(mpmppm)(acac)]に由来する黄色発光が得られたことがわかった。
図109〜図111及び図113、並びに表26からわかるように、発光素子13は、発光効率が良好であった。特に、発光素子13は、1200cd/mの輝度の時の外部量子効率が、29%と極めて高い値を示した。なお、有機EL素子における光取り出し効率は20%〜30%程度と言われているため、上下電極の吸収等を考慮する(上記光取り出し効率はおよそ1割減少すると考える)と、外部量子効率の限界はせいぜい25%程度のはずである。しかしながら今回の結果はそれを上回っており、従来の光取り出し効率の理論値が誤っていることが示唆される。つまり、光取り出し効率の理論値が誤りであることを示唆できるほど、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることで、従来にはない高効率の発光素子を実現することができる。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子13の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図114に示す。図114において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子13を駆動した。
180時間後の輝度について、発光素子13は、初期輝度の81%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図14を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
以下に、本実施例の発光素子14の作製方法を示す。
(発光素子14)
発光素子14は、発光層1113以外は実施例26に示した発光素子7と同様に作製した。以下に、発光素子14の発光層1113について記す。
発光素子14の発光層1113は、2mDBTPDBq−II、NPB及び実施例24で合成したビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)−6−(ナフタレン−2−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmp2npm)(dpm)])を共蒸着することで形成した。ここで、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(dmp2npm)(dpm)]の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(dmp2npm)(dpm)])となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
得られた発光素子14の素子構造を表27に示す。
発光素子14を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子14が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子14の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子14の電流密度−輝度特性を図115に示す。図115において、横軸は電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図116に示す。図116において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図117に示す。図117において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、発光素子14における輝度1000cd/mのときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表28に示す。
また、発光素子14に0.1mAの電流を流した際の発光スペクトルを、図118に示す。図118において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。図118に示す通り、発光素子14の発光スペクトルは、611nmにピークを有していた。また、表28に示す通り、1000cd/mの輝度の時の発光素子14のCIE色度座標は(x,y)=(0.63,0.37)であった。この結果から、発光素子14は、[Ir(dmp2npm)(dpm)]に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
表28及び図115〜図117からわかるように、発光素子14は、発光効率が良好であった。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、高い発光効率の素子を実現できることが示された。
次に、発光素子14の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図119に示す。図119において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。
信頼性試験は、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子14を駆動した。
92時間後の輝度について、発光素子14は、初期輝度の82%を保っていた。
以上の結果から、本発明の一態様の有機金属錯体を発光材料として用いることで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
(参考例1)
上記実施例で用いた4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)の合成方法について具体的に説明する。BPAFLPの構造を以下に示す。
≪ステップ1:9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンの合成法≫
100mL三口フラスコにて、マグネシウム1.2g(50mmol)を、減圧下で30分加熱撹拌し、マグネシウムを活性化させた。これを室温まで冷まして三口フラスコ内を窒素雰囲気にした後、ジブロモエタン数滴を加えて発泡、発熱するのを確認した。ここにジエチルエーテル10mL中に溶かした2−ブロモビフェニルを12g(50mmol)ゆっくり滴下した後、2.5時間加熱還流撹拌してグリニヤール試薬とした。
4−ブロモベンゾフェノン10g(40mmol)と、ジエチルエーテル100mLを500mL三口フラスコに入れた。ここに先に合成したグリニヤール試薬をゆっくり滴下した後、9時間加熱還流撹拌した。
反応後、この混合液を濾過して濾物を得た。得られた濾物を酢酸エチル150mLに溶かし、ここに1N−塩酸を酸性になるまで加えて2時間撹拌した。この液体の有機層の部分を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を取り除いた。この懸濁液を濾過し、得られた濾液を濃縮し粘性の高い物質を得た。
500mLナスフラスコに、この粘性の高い物質と、氷酢酸50mLと、塩酸1.0mLとを入れ、窒素雰囲気下、130℃で1.5時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液を濾過して濾物を得た。得られた濾物を水、水酸化ナトリウム水溶液、水、メタノールの順で洗浄したのち乾燥させ、目的物の白色粉末を収量11g、収率69%で得た。ステップ1の合成スキーム(x−1)を以下に示す。
≪ステップ2:4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)の合成法≫
100mL三口フラスコへ、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレン3.2g(8.0mmol)、4−フェニル−ジフェニルアミン2.0g(8.0mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド1.0g(10mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)23mg(0.04mmol)を加え、三口フラスコ内の雰囲気を窒素置換した。この混合物へ、脱水キシレン20mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)0.2mL(0.1mmol)を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、110℃で2時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液にトルエン200mLを加え、この懸濁液をフロリジール、セライトを通して濾過した。得られた濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 トルエン:ヘキサン=1:4)による精製を行った。得られたフラクションを濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をかけたのち、再結晶化したところ、目的物の白色粉末を収量4.1g、収率92%で得た。また、ステップ2の合成スキーム(x−2)を以下に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘキサン=1:10)は、目的物は0.41、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンは0.51、4−フェニル−ジフェニルアミンは0.27だった。
上記ステップ2で得られた化合物を核磁気共鳴分光法(H NMR)により測定した。以下に測定データを示す。測定結果から、フルオレン誘導体であるBPAFLP(略称)が得られたことがわかった。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=6.63−7.02(m,3H)、7.06−7.11(m,6H)、7.19−7.45(m,18H)、7.53−7.55(m,2H)、7.75(d,J=6.9,2H)。
(参考例2)
上記実施例で用いた2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成方法について説明する。
≪2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成≫
2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)の合成スキームを(y−1)に示す。
2L三口フラスコに2−クロロジベンゾ[f,h]キノキサリン5.3g(20mmol)、3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニルボロン酸6.1g(20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)460mg(0.4mmol)、トルエン300mL、エタノール20mL、2Mの炭酸カリウム水溶液20mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、三口フラスコ内を窒素置換した。この混合物を窒素気流下、100℃で7.5時間攪拌した。室温まで冷ました後、得られた混合物を濾過して白色の濾物を得た。得られた濾物を水、エタノールの順で洗浄した後、乾燥させた。得られた固体を約600mLの熱トルエンに溶かし、セライト、フロリジールを通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、約700mLのシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。クロマトグラフィーは、熱トルエンを展開溶媒に用いて行った。ここで得られた固体にアセトンとエタノールを加えて超音波を照射した後、生じた懸濁物を濾取して乾燥させたところ、白色粉末を収量7.85g、収率80%で得た。
上記目的物は、熱トルエンには比較的可溶であったが、冷めると析出しやすい材料であった。また、アセトン、エタノールなど他の有機溶剤には難溶であった。そのため、この溶解性の差を利用して、上記の様に、簡便な方法で収率よく合成することができた。具体的には、反応終了後、室温に戻して析出させた固体を濾取することで、大部分の不純物を簡便に除くことができた。また、熱トルエンを展開溶媒とした、カラムクロマトグラフィーにより、析出しやすい目的物も簡便に精製することができた。
得られた白色粉末4.0gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力5.0Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、白色粉末を300℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物の白色粉末を収量3.5g、収率88%で得た。
核磁気共鳴分光法(H NMR)によって、この化合物が目的物である2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)であることを確認した。
得られた物質のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.45−7.52(m,2H)、7.59−7.65(m,2H)、7.71−7.91(m,7H)、8.20−8.25(m,2H)、8.41(d,J=7.8Hz,1H)、8.65(d,J=7.5Hz,2H)、8.77−8.78(m,1H)、9.23(dd,J=7.2Hz,1.5Hz,1H)、9.42(dd,J=7.8Hz,1.5Hz,1H)、9.48(s,1H)。
(参考例3)
上記実施例で用いたN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)の合成方法について具体的に説明する。1,6mMemFLPAPrnの構造を以下に示す。
[ステップ1:3−メチルフェニル−3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニルアミン(略称:mMemFLPA)の合成法]
9−(3−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレン3.2g(8.1mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド2.3g(24.1mmol)を200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン40.0mL、m−トルイジン0.9mL(8.3mmol)、トリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.2mLを加えた。この混合物を60℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)44.5mg(0.1mmol)を加え、この混合物を80℃にして2.0時間攪拌した。攪拌後、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:トルエン=1:1)により精製し、トルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、白色固体2.8gを、収率82%で得た。上記ステップ1の合成スキームを下記(z−1)に示す。
[ステップ2:N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)の合成法]
1,6−ジブロモピレン0.6g(1.7mmol)、3−メチルフェニル−3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニルアミン1.4g(3.4mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド0.5g(5.1mmol)を100mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン21.0mL、トリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.2mLを加えた。この混合物を60℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)34.9mg(0.1mmol)を加え、この混合物を80℃にして3.0時間攪拌した。攪拌後、トルエンを400mL加えて加熱し、熱いまま、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:トルエン=3:2)により精製し、黄色固体を得た。得られた黄色固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、目的の黄色固体を収量1.2g、収率67%で得た。
得られた黄色固体1.0gを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力2.2Pa、アルゴンガスを流量5.0mL/minで流しながら、317℃で黄色固体を加熱した。昇華精製後、目的物の黄色固体1.0gを、収率93%で得た。上記ステップ2の合成スキームを下記(z−2)に示す。
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物であるN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)であることを確認した。
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=2.21(s,6H),6.67(d,J=7.2Hz,2H),6.74(d,J=7.2Hz,2H),7.17−7.23(m,34H),7.62(d,J=7.8Hz,4H),7.74(d,J=7.8Hz,2H),7.86(d,J=9.0Hz,2H),8.04(d,J=8.7Hz,4H)
101 第1の電極
102 EL層
103 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
213 第1の発光層
214 分離層
215 第2の発光層
305 電荷発生層
401 基板
402 絶縁層
403 第1の電極
404 隔壁
405 開口部
406 隔壁
407 EL層
408 第2の電極
501 基板
503 走査線
505 領域
506 隔壁
508 データ線
509 接続配線
510 入力端子
512 入力端子
601 素子基板
602 画素部
603 駆動回路部
604 駆動回路部
605 シール材
606 封止基板
607 配線
608 FPC
609 nチャネル型TFT
610 pチャネル型TFT
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 陽極
614 絶縁物
615 EL層
616 陰極
617 発光素子
618 空間
700 第1のEL層
701 第2のEL層
801 照明装置
802 照明装置
803 卓上照明器具
511a FPC
511b FPC
1100 基板
1101 第1の電極
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1111a 第1の正孔注入層
1111b 第2の正孔注入層
1111c 第3の正孔注入層
1112 正孔輸送層
1112a 第1の正孔輸送層
1112b 第2の正孔輸送層
1112c 第3の正孔輸送層
1113 発光層
1113a 第1の発光層
1113b 第2の発光層
1113c 第3の発光層
1114a 第1の電子輸送層
1114b 第2の電子輸送層
1114c 第3の電子輸送層
1115 電子注入層
1115a 第1の電子注入層
1115b 第2の電子注入層
1115c 第3の電子注入層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7501 照明部
7502 傘
7503 可変アーム
7504 支柱
7505 台
7506 電源
9501 照明部
9503 支柱
9505 支持台
9900 照明装置

Claims (16)

  1. 一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体。

    (式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。)
  2. 一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体。

    (式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  3. 一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体。

    (式中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  4. 一般式(G4)で表される有機金属錯体。

    (式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。また、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。)
  5. 一般式(G5)で表される有機金属錯体。

    (式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  6. 一般式(G6)で表される有機金属錯体。

    (式中、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  7. 一般式(G7)で表される有機金属錯体。

    (式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリーレン基を表す。)
  8. 一般式(G8)で表される有機金属錯体。

    (式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表し、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  9. 一般式(G9)で表される有機金属錯体。

    (式中、Rは、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のフェニル基を表し、Rは、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基を表し、R〜R12は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  10. 請求項4乃至請求項6のいずれか一項において、
    前記モノアニオン性の配位子は、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、又は2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子である有機金属錯体。
  11. 請求項4乃至請求項6のいずれか一項において、
    前記モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)乃至(L7)のいずれか一である有機金属錯体。

    (式中、R71〜R109は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜4のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、または置換基Rと結合するsp炭素を表し、前記置換基Rは炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。)
  12. 一対の電極間に、
    請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の有機金属錯体を有する発光素子。
  13. 一対の電極間に発光層を有し、
    前記発光層は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の有機金属錯体を含む発光素子。
  14. 請求項12又は請求項13に記載の発光素子を有する発光装置。
  15. 請求項14に記載の発光装置を表示部に備える電子機器。
  16. 請求項14に記載の発光装置を発光部に備える照明装置。
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