JP2014185146A - 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。
【解決手段】一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体。式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。

【選択図】なし

Description

本発明の一形態は、半導体装置、表示装置、発光装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。本発明の一態様は、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物質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、電極間に発光物質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号パンフレット
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、本発明の一態様は、発光効率の高い発光素子を提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、発光効率の高い発光装置を提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い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、本発明の一態様は、寿命が長い発光素子などを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い発光素子などを提供することを目的の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしもこれらの課題の全てを同時に解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなることもある。
本発明の一態様の有機金属錯体は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムと、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する。具体的には、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、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。
一般式(G1)中、R〜Rが水素であると、合成が容易となるため好ましい。
本発明の一態様は、一般式(G3)で表される有機金属錯体である。
一般式(G3)中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
一般式(G3)中、R〜Rが水素であると、合成が容易となるため好ましい。
一般式(G3)で表される本発明の一態様の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、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。または、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)又は一般式(L2)で表されることが好ましい。
一般式(L1)〜(L2)中、R11〜R17は、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、又は、水素もしくは置換基Rと結合する炭素を表し、該置換基Rは、炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表す。
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。
一般式(G5)中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
一般式(G5)中、R〜Rが水素であると、合成が容易となるため好ましい。
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、一対の電極間に発光層を有し、該発光層に上記有機金属錯体を有することが好ましい。
また、本発明の一態様は、上記発光素子を有する発光装置である。また、本発明の一態様は、該発光装置を表示部に有する表示装置である。また、本発明の一態様は、該発光装置を照明部に有する照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置は、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、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、又はタッチセンサが設けられたモジュールを、発光装置に含むものとしてもよい。すなわち、該モジュールは、本明細書中における発光装置ということができる。
本発明の一態様では、燐光を発光することが可能な新規物質を提供できる。また、本発明の一態様では、該新規物質を用いた発光素子、発光装置、電子機器、又は照明装置を提供できる。
発光素子の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 照明装置の一例を示す図。 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(101)に示す有機金属錯体のLC/MS分析の結果を示す図。 実施例2の発光素子を示す図。 実施例2の発光素子の発光スペクトルを示す図。 発光装置の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 タッチセンサの一例を示す図。 タッチセンサを説明する回路図。 タッチセンサの一例を示す図。 表示モジュールの一例を示す図。 構造式(118)に示す有機金属錯体のH NMRチャート。 構造式(118)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(118)に示す有機金属錯体のLC/MS分析の結果を示す図。
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。
本発明の一態様の有機金属錯体は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのうちいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する。
具体的には、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、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。
炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、neo−ペンチル基、ヘキシル基、iso−ヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、neo−ヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基等が挙げられる。
炭素数6〜10のアリール基としては、無置換のフェニル基、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−イル基等を挙げることができる。
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、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。
本発明の一態様は、一般式(G3)で表される有機金属錯体である。
一般式(G3)中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
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、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
一般式(G3)〜(G4)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、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。
又は、一般式(G3)〜(G4)において、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)又は一般式(L2)で表されることが好ましい。
一般式(L1)〜(L2)中、R11〜R17は、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、又は、水素もしくは置換基Rと結合する炭素を表し、該置換基Rは、炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表す。
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。
一般式(G5)中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
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)中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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、該Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。
一般式(G1)や一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体は、Mがロジウムであると、Mがイリジウム、白金、又はパラジウムである場合に比べて、分子量が小さくなる。一般式(G3)〜一般式(G6)のいずれかで表される有機金属錯体は、Mが3価のロジウムであると、Mが3価のイリジウムを用いる場合に比べて、分子量が小さくなる。また、一般式(G3)〜一般式(G6)のいずれかで表される有機金属錯体は、Mが白金又はパラジウムであると、n=1のため、Mがイリジウムである場合に比べて、分子量が小さくなる。本発明の一態様の有機金属錯体は、分子量が小さいと、成膜時の蒸着温度を低くすることができる。
≪一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体の合成方法≫
一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体の合成方法の一例について説明する。一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体は、置換又は無置換のベンゾキナゾリンのクロロ体を用いることにより合成できる。
一般式(G0)において、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。
例えば、一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体は、以下のような簡便な合成スキーム(A)により合成できる。
上述の置換又は無置換のベンゾキナゾリンのクロロ体の多くの種類が合成可能であるため、一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体もまた、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。
次に、一般式(G0)で表されるベンゾキナゾリン誘導体をオルトメタル化して、上述の一般式(G3)及び一般式(G5)で表される有機金属錯体を合成する方法の一例を説明する。
≪一般式(G3)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)で表されるベンゾキナゾリン誘導体と、ハロゲンを含む金属化合物(塩化パラジウム、塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、テトラクロロ白金酸カリウムなど)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(P)を得ることができる。
なお、本実施の形態で説明する合成方法では、加熱方法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、Mはイリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、Mが白金又はパラジウムのときはn=1である。
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(P)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Mに配位し、一般式(G3)で表される本発明の一態様の有機金属錯体が得られる。
合成スキーム(C)において、Xはハロゲンを表し、Mはイリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、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1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、Mが白金又はパラジウムのときはn=1である。
≪一般式(G5)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(G5)で表される本発明の一態様の有機金属錯体は、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)で表されるベンゾキナゾリン誘導体と、ハロゲンを含む金属化合物(塩化ロジウム水和物、塩化パラジウム、塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、テトラクロロ白金酸カリウムなど)、又は有機金属錯体(アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体など)とを混合した後、加熱することにより、一般式(G5)で表される本発明の一態様の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)で表されるベンゾキナゾリン誘導体と、ハロゲンを含む金属化合物、又は有機金属錯体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。
合成スキーム(D)において、Mはイリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、Mが白金又はパラジウムのときはn=1である。
下記構造式(100)〜(120)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)〜(120)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、赤色から黄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、本発明の一態様の発光素子について図1を用いて説明する。
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に本発明の一態様の有機金属錯体を有する。本実施の形態では、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムと、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を、発光物質として有する発光素子について説明する。
≪発光素子の構成例≫
図1(A)に示す発光素子は、第1の電極201及び第2の電極205の間にEL層203を有する。本実施の形態では、第1の電極201が陽極として機能し、第2の電極205が陰極として機能する。
第1の電極201と第2の電極205の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層203に第1の電極201側から正孔が注入され、第2の電極205側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層203において再結合し、EL層203に含まれる発光物質が発光する。
EL層203は、発光物質を含む発光層303を少なくとも有する。本実施の形態において、以下では、発光層303に、発光物質として、実施の形態1に記載の本発明の一態様の有機金属錯体を含む場合を例に挙げて説明する。
また、EL層中に発光層を複数設け、それぞれの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、発光層を二つ有する発光素子において、第1の発光層の発光色と第2の発光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、発光層を3つ以上有する発光素子の場合でも同様である。なお、複数の発光層を有する本発明の一態様の発光素子では、少なくとも一つの発光層に本発明の一態様の有機金属錯体が含まれていればよく、全ての発光層に含まれていてもよい。
また、EL層203は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。EL層203には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、無機化合物を含んでいてもよい。
図1(B)に示す発光素子は、第1の電極201及び第2の電極205の間にEL層203を有し、該EL層203では、正孔注入層301、正孔輸送層302、発光層303、電子輸送層304、及び電子注入層305が、第1の電極201側からこの順に積層されている。
図1(C)(D)に示す発光素子のように、第1の電極201及び第2の電極205の間に複数のEL層が積層されていてもよい。この場合、積層されたEL層の間には、中間層207を設けることが好ましい。中間層207は、電荷発生領域を少なくとも有する。
例えば、図1(C)に示す発光素子は、第1のEL層203aと第2のEL層203bとの間に、中間層207を有する。また、図1(D)に示す発光素子は、EL層をn層(nは2以上の自然数)有し、各EL層の間には、中間層207を有する。
EL層203(m)とEL層203(m+1)の間に設けられた中間層207における電子と正孔の挙動について説明する。第1の電極201と第2の電極205の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、中間層207において正孔と電子が発生し、正孔は第2の電極205側に設けられたEL層203(m+1)へ移動し、電子は第1の電極201側に設けられたEL層203(m)へ移動する。EL層203(m+1)に注入された正孔は、第2の電極205側から注入された電子と再結合し、当該EL層203(m+1)に含まれる発光物質が発光する。また、EL層203(m)に注入された電子は、第1の電極201側から注入された正孔と再結合し、当該EL層203(m)に含まれる発光物質が発光する。よって、中間層207において発生した正孔と電子は、それぞれ異なるEL層において発光に至る。
なお、EL層同士を接して設けることで、両者の間に中間層と同じ構成が形成される場合は、中間層を介さずにEL層同士を接して設けることができる。例えば、EL層の一方の面に電荷発生領域が形成されている場合、その面に接してEL層を設けることができる。
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、二つの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。また、3つ以上のEL層を有する発光素子の場合でも同様である。
≪発光素子の材料≫
以下に、それぞれの層に用いることができる材料を例示する。なお、各層は、単層に限られず、二層以上積層してもよい。
〈陽極〉
陽極として機能する電極(本実施の形態では第1の電極201)は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物等を1種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数の大きい(4.0eV以上)材料を用いることが好ましい。例えば、インジウムスズ酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、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、グラフェン、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、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
なお、陽極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金等も用いることができる。
〈陰極〉
陰極として機能する電極(本実施の形態では第2の電極205)は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを1種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数が小さい(3.8eV以下)材料を用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素(例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等)、これら元素を含む合金(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、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。
なお、陰極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができる。例えば、ITO、珪素又は酸化珪素を含有したインジウムスズ酸化物等も用いることができる。
電極は、それぞれ、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。また、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法やインクジェット法を用いればよい。
〈発光層〉
上記の通り、本実施の形態の発光素子は発光層303に、発光物質として、実施の形態1に記載の本発明の一態様の有機金属錯体を含む。発光層は、該有機金属錯体に加えて他の化合物を含んでいてもよい。また、本発明の一態様の発光素子は、該有機金属錯体を含む発光層とは別に、他の化合物を含む発光層をさらに有していてもよい。このとき、発光物質としては、蛍光性化合物や燐光性化合物、熱活性化遅延蛍光を示す物質等を用いることができる。
発光物質(ゲスト材料)は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。発光層において、ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。ホスト材料としては、後述の電子を受け取りやすい化合物や正孔を受け取りやすい化合物を用いることができる。
なお、ホスト材料(もしくは、発光層に含まれるゲスト材料以外の材料)のT準位は、ゲスト材料のT準位よりも高いことが好ましい。ホスト材料のT準位がゲスト材料のT準位よりも低いと、発光に寄与するゲスト材料の三重項励起エネルギーをホスト材料が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の低下を招くためである。
ここで、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動効率を高めるため、分子間の移動機構として知られているフェルスター機構(双極子−双極子相互作用)及びデクスター機構(電子交換相互作用)を考慮した上で、ホスト材料の発光スペクトル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)とゲスト材料の吸収スペクトル(より詳細には、最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯におけるスペクトル)との重なりが大きくなることが好ましい。
しかしながら通常、ホスト材料の蛍光スペクトルを、ゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ねることは困難である。なぜならば、そのようにしてしまうと、ホスト材料の燐光スペクトルは蛍光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側に位置するため、ホスト材料のT準位が燐光性化合物のT準位を下回ってしまい、上述したクエンチの問題が生じてしまうからである。一方、クエンチの問題を回避するため、ホスト材料のT準位が燐光性化合物のT準位を上回るように設計すると、今度はホスト材料の蛍光スペクトルが短波長(高エネルギー)側にシフトするため、その蛍光スペクトルはゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ならなくなる。したがって、ホスト材料の蛍光スペクトルをゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ね、ホスト材料の一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることは、通常困難である。
そこで本発明の一態様の発光素子において、発光層は、燐光性化合物とホスト材料(それぞれ、発光層に含まれる第1の物質、第2の物質とみなす)の他に、第3の物質を含み、ホスト材料と第3の物質は励起錯体(エキサイプレックスともいう)を形成する組み合わせであることが好ましい。この場合、発光層におけるキャリア(電子及び正孔)の再結合の際にホスト材料と第3の物質は、励起錯体を形成する。これにより、発光層において、ホスト材料の蛍光スペクトル及び第3の物質の蛍光スペクトルは、より長波長側に位置する励起錯体の発光スペクトルに変換される。そして、励起錯体の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりが大きくなるように、ホスト材料と第3の物質を選択すれば、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることができる。なお、三重項励起状態に関しても、ホスト材料ではなく励起錯体からのエネルギー移動が生じると考えられる。このような構成を適用した本発明の一態様では、励起錯体の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用したエネルギー移動により、エネルギー移動効率を高めることができるため、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
ゲスト材料としては、本発明の一態様の有機金属錯体を用いることができる。また、ホスト材料と第3の物質としては、励起錯体を生じる組み合わせであればよいが、電子を受け取りやすい化合物(電子トラップ性化合物)と、正孔を受け取りやすい化合物(正孔トラップ性化合物)とを組み合わせることが好ましい。
ホスト材料や第3の物質として用いることができる正孔を受け取りやすい化合物は、例えば、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体)や芳香族アミン化合物である。
具体的には、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)、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)、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)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N−(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)、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)、4,4’−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)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、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−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、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)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)等が挙げられる。
さらに、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)、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−(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)、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、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)、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)など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)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(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)などのカルバゾール誘導体が挙げられる。また、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)等の高分子化合物が挙げられる。
ホスト材料や第3の物質として用いることができる電子を受け取りやすい化合物は、例えば、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物や、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、オキサゾール系配位子又はチアゾール系配位子を有する金属錯体などである。
具体的には、例えば、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)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称: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、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)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物、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)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[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:7mDBTPDBq−II)、及び6−[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:6mDBTPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)などのキノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)などのジアジン骨格(ピリミジン骨格やピラジン骨格)を有する複素環化合物、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:3,5DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)、3,3’,5,5’−テトラ[(m−ピリジル)−フェン−3−イル]ビフェニル(略称:BP4mPy)などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、キノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、ジアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。
さらに、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)などの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や、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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)、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)等の複素芳香族化合物が挙げられる。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)等の高分子化合物が挙げられる。
ホスト材料や第3の物質に用いることができる材料は、上述した材料に限定されることなく、励起錯体を形成できる組み合わせであり、励起錯体の発光スペクトルが、ゲスト材料の吸収スペクトルと重なり、励起錯体の発光スペクトルのピークが、ゲスト材料の吸収スペクトルのピークよりも長波長であればよい。
なお、電子を受け取りやすい化合物と正孔を受け取りやすい化合物でホスト材料と第3の物質を構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することができる。具体的には、ホスト材料:第3の物質=1:9〜9:1の範囲が好ましい。
また、励起錯体は、二層の界面において形成されていてもよい。例えば、電子を受け取りやすい化合物を含む層と正孔を受け取りやすい化合物を含む層を積層すれば、その界面近傍では励起錯体が形成されるが、この二層をもって本発明の一態様の発光素子における発光層としてもよい。この場合、燐光性化合物は、該界面近傍に添加されていればよい。また、二層のうち、少なくともいずれか一方、又は双方に添加されていればよい。
〈正孔輸送層〉
正孔輸送層302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、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であればよく、特に、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。
正孔輸送層302には、例えば、発光層303に用いることができる物質として例示した正孔を受け取りやすい化合物を適用することができる。
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)、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)等の芳香族炭化水素化合物も用いることができる。
〈電子輸送層〉
電子輸送層304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、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であればよく、特に、10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。
電子輸送層304には、例えば、発光層303に用いることができる物質として例示した電子を受け取りやすい化合物を適用することができる。
〈正孔注入層〉
正孔注入層301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、例えば、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等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TDATA、MTDATA、DPAB、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)、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1等の芳香族アミン化合物を用いることができる。
また、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物、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301を、電荷発生領域としてもよい。陽極と接する正孔注入層301が電荷発生領域であると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を該陽極に用いることができる。電荷発生領域を構成する材料については後述する。
〈電子注入層〉
電子注入層305は、電子注入性の高い物質を含む層である。
電子注入性の高い物質としては、例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、フッ化エルビウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属又はこれらの化合物(酸化物、炭酸塩、ハロゲン化物など)を用いることができる。
また、電子注入層305を、電荷発生領域としてもよい。陰極と接する電子注入層305が電荷発生領域であると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を該陰極に用いることができる。電荷発生領域を構成する材料については後述する。
〈電荷発生領域〉
電荷発生領域は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が添加された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よい。
正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、上述の正孔輸送層に用いることができる材料が挙げられ、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、上述の電子輸送層に用いることができる材料が挙げられる。
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:F4−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。
また、電子供与体としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、又は元素周期表における第2、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EL層203及び中間層207を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、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。
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。また、該発光装置を電子機器又は照明装置等に適用することができる。
以上のように、本発明の一態様の発光素子は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムと、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を一対の電極間に有する。これにより、発光効率が高い発光素子を得られる。
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図2及び図3、図11〜図13を用いて説明する。本実施の形態の発光装置は、本発明の一態様の発光素子を含む。該発光素子は、発光効率が高いため、消費電力の低い発光装置を実現できる。
図2(A)は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図2(B)は、図2(A)を一点鎖線A−Bで切断した断面図である。
図2(A)(B)に示す発光装置は、支持基板401、封止基板405及び封止材407に囲まれた空間415内に、発光素子403を備える。発光素子403は、ボトムエミッション構造の有機EL素子であり、具体的には、支持基板401上に可視光を透過する第1の電極421を有し、第1の電極421上にEL層423を有し、EL層423上に可視光を反射する第2の電極425を有する。発光素子403は本発明の一態様が適用された発光素子であり、EL層423が、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
第1の端子409aは、補助配線417及び第1の電極421と電気的に接続する。第1の電極421上には、補助配線417と重なる領域に、絶縁層419が設けられている。第1の端子409aと第2の電極425は、絶縁層419によって電気的に絶縁されている。第2の端子409bは、第2の電極425と電気的に接続する。なお、本実施の形態では、補助配線417上に第1の電極421が形成されている構成を示すが、第1の電極421上に補助配線417を形成してもよい。
支持基板401と大気との界面に光取り出し構造411aを有することが好ましい。大気と支持基板401の界面に光取り出し構造411aを設けることで、全反射の影響で大気に取り出せない光を低減し、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる。
また、発光素子403と支持基板401との界面に光取り出し構造411bを有することが好ましい。光取り出し構造411bが凹凸を有する場合、光取り出し構造411bと第1の電極421の間に、平坦化層413を設けることが好ましい。これによって、第1の電極421を平坦な膜とすることができ、EL層423における第1の電極421の凹凸に起因するリーク電流の発生を抑制することができる。また、平坦化層413と支持基板401との界面に、光取り出し構造411bを有するため、全反射の影響で大気に取り出せない光を低減し、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる。
光取り出し構造411a及び光取り出し構造411bの材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。また、光取り出し構造411a及び光取り出し構造411bとして、半球レンズ、マイクロレンズアレイや、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を用いることもできる。例えば、支持基板401上に上記レンズやフィルムを、支持基板401又は該レンズもしくはフィルムと同程度の屈折率を有する接着剤等を用いて接着することで、光取り出し構造411a及び光取り出し構造411bを形成することができる。
平坦化層413は、光取り出し構造411bと接する面よりも、第1の電極421と接する面のほうが平坦である。平坦化層413の材料としては、透光性を有し、高屈折率である材料(例えば、屈折液等の液状物質、ガラス、樹脂等)を用いることができる。
図3(A)は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図3(B)は、図3(A)を一点鎖線C−Dで切断した断面図であり、図3(C)は発光部の変形例を示す断面図である。
図3(A)〜(C)に示すアクティブマトリクス型の発光装置は、支持基板501上に、発光部551(断面は図3(B)の発光部551a又は図3(C)の発光部551bである)、駆動回路部552(ゲート側駆動回路部)、駆動回路部553(ソース側駆動回路部)及び封止材507を有する。発光部551及び駆動回路部552、553は、支持基板501、封止基板505及び封止材507で形成された空間515に封止されている。なお、トップエミッション構造の場合、封止基板505の外側の面(支持基板501と対向しない面)に、透明導電膜を形成することによって、オンセル型のタッチセンサを設けてもよい。同様に、ボトムエミッション構造の場合、支持基板501の外側の面(封止基板505と対向しない面)に、透明導電膜を形成することによって、オンセル型のタッチセンサを設けてもよい。
本発明の一態様の発光装置には、塗り分け方式、カラーフィルタ方式、色変換方式のいずれを適用してもよい。図3(B)にはカラーフィルタ方式を適用して作製した場合の発光部551aを示し、図3(C)には塗り分け方式を適用して作製した場合の発光部551bを示す。発光部は本発明の一態様が適用された発光素子を有し、該発光素子のEL層は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムと、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
発光部551a及び発光部551bは、それぞれ、スイッチング用のトランジスタ541aと、電流制御用のトランジスタ541bと、トランジスタ541b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第2の電極525とを含む複数の発光ユニットにより形成されている。
発光部551aが有する発光素子503は、ボトムエミッション構造であり、可視光を透過する第1の電極521と、EL層523と、第2の電極525とで構成されている。また、第1の電極521の端部を覆って隔壁519が形成されている。
発光部551bが有する発光素子504は、トップエミッション構造であり、第1の電極561と、EL層563と、可視光を透過する第2の電極565とで構成されている。また、第1の電極561の端部を覆って隔壁519が形成されている。EL層563において、少なくとも発光素子によって異なる材料からなる層(例えば発光層)は塗り分けられている。
支持基板501上には、駆動回路部552、553に外部からの信号(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出し配線517が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC509(Flexible Printed Circuit)を設ける例を示している。
駆動回路部552、553は、トランジスタを複数有する。図3(B)では、駆動回路部552が有するトランジスタのうち、2つのトランジスタ(トランジスタ542及びトランジスタ543)を示している。
工程数の増加を防ぐため、引き出し配線517は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。本実施の形態では、引き出し配線517を、発光部551及び駆動回路部552に含まれるトランジスタのソース電極及びドレイン電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図3(B)において、封止材507は、引き出し配線517上の第1の絶縁層511と接している。封止材507は金属との密着性が低い場合がある。したがって、封止材507は、引き出し配線517上に設けられた無機絶縁膜と接することが好ましい。このような構成とすることで、封止性及び密着性が高く、信頼性の高い発光装置を実現することができる。無機絶縁膜としては、金属や半導体の酸化物膜、金属や半導体の窒化物膜、金属や半導体の酸窒化物膜が挙げられ、具体的には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜等が挙げられる。
また、第1の絶縁層511は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、第2の絶縁層513は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択することが好適である。
本発明の一態様の発光装置に用いるトランジスタの構造、材料は特に限定されない。トップゲート型のトランジスタを用いてもよいし、逆スタガ型などのボトムゲート型のトランジスタを用いてもよい。また、チャネルエッチ型やチャネル保護型としてもよい。また、nチャネル型トランジスタを用いても、pチャネル型トランジスタを用いてもよい。
半導体層は、シリコンや酸化物半導体を用いて形成することができる。半導体層として、In−Ga−Zn系金属酸化物である酸化物半導体を用い、オフ電流の低いトランジスタとすることで、発光素子のオフ時のリーク電流が抑制できるため、好ましい。
図3(B)に示す封止基板505には、発光素子503(の発光領域)と重なる位置に、着色層であるカラーフィルタ533が設けられており、隔壁519と重なる位置に、ブラックマトリクス531が設けられている。さらに、カラーフィルタ533及びブラックマトリクス531を覆うオーバーコート層535が設けられている。また、図3(C)に示す封止基板505には、乾燥剤506が設けられている。
図11(A)は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図11(B)は、図11(A)を一点鎖線E−Fで切断した断面図である。
図11(A)に示す発光装置は、第1の基板2001上に発光素子を含む発光部2002を有する。また、発光装置は、発光部2002の外周を囲むように第1の封止材2005aが設けられ、第1の封止材2005aの外周を囲むように第2の封止材2005bが設けられた構造(いわゆる、二重封止構造)である。発光部2002は、本発明の一態様が適用された発光素子を有し、該発光素子のEL層は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
したがって、発光部2002は、第1の基板2001、第2の基板2006及び第1の封止材2005aにより囲まれた空間に配置されている。
なお、本明細書中で、第1の封止材2005a及び第2の封止材2005bはそれぞれ、第1の基板2001及び第2の基板2006に接する構成に限られない。例えば、第1の基板2001上に形成された絶縁膜や導電膜が、第1の封止材2005aと接する構成であってもよい。
上記構成において、第1の封止材2005aが乾燥剤を含む樹脂層であり、第2の封止材2005bがガラス層である。このような構成にすることで、外部からの水分や酸素などの不純物の入り込みを抑制する効果(封止性とも記す)を高めることができる。
第1の封止材2005aを樹脂層とすることで、第2の封止材2005bであるガラス層に割れやひび(クラックとも記す)が発生することを抑制できる。また、第2の封止材2005bによる封止性が十分に得られなくなった場合において、第1の空間2013に水分や酸素などの不純物が侵入したときでも、第1の封止材2005aの高い封止性により、第2の空間2011内に、水分や酸素などの不純物が入り込むのを抑制することができる。よって、発光部2002に水分や酸素などの不純物が入り込み、発光素子に含まれる有機化合物や金属材料等が劣化することを抑制することができる。
また、別の構成として、図11(B)に示すように第1の封止材2005aを、ガラス層とし、第2の封止材2005bを、乾燥剤を含む樹脂層とすることもできる。
なお、発光装置は、外周部になればなるほど、外力等による歪みが大きくなる。よって、外力等による歪みが比較的小さい第1の封止材2005aをガラス層とし、第2の封止材2005bを、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層とすることにより、第1の空間2013に水分や酸素が侵入することを抑制することができる。
また、上記構成に加えて、第1の空間2013や第2の空間2011に乾燥剤となる材料を有していてもよい。
第1の封止材2005a又は第2の封止材2005bをガラス層とする場合には、例えば、ガラスフリットやガラスリボン等を用いて形成することができる。なお、ガラスフリットやガラスリボンには、少なくともガラス材料が含まれることとする。
ガラスフリットを用いてガラス層を形成する場合には、例えば、基板上にフリットペーストを塗布し、これに加熱処理又はレーザ照射などを行う。フリットペーストには、ガラス材料、有機溶媒、バインダ(樹脂等)等が含まれる。フリットペーストには、様々な材料、構成を用いることができる。また、フリット材にレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いてもよい。また、レーザとして、例えばNd:YAGレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。また、レーザ照射の際のレーザの照射形状は、円形でも四角形でもよい。
なお、形成されるガラス層は、基板と熱膨張率が近いことが好ましい。熱膨張率が近いほど、熱応力によりガラス層や基板にクラックが入ることを抑制できる。
また、第1の封止材2005a又は第2の封止材2005bを樹脂層とする場合には、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂等の様々な材料を用いて形成することができるが、特に水分や酸素を透過しない材料を用いることが好ましい。特に、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。発光素子は、耐熱性の低い材料を含む場合がある。光硬化性樹脂は光が照射されることで硬化するため、発光素子が加熱されることで生じる、膜質の変化や有機化合物自体の劣化を抑制することができ、好ましい。
また、上記樹脂層、第1の空間2013又は第2の空間2011が含む乾燥剤としては、様々な材料を用いることができる。乾燥剤としては、化学吸着によって水分等を吸着する物質、物理吸着によって水分等を吸着する物質のいずれを用いてもよい。例えば、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)、硫酸塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、シリカゲル等が挙げられる。
また、第1の空間2013及び第2の空間2011の一方又は両方は、例えば、希ガスや窒素ガス等の不活性ガス、又は有機樹脂等を有していてもよい。なお、これらの空間内は、大気圧状態又は減圧状態である。
以上のように、本発明の一態様の発光装置は、第1の封止材2005a又は第2の封止材2005bの一方が、生産性や封止性に優れたガラス層を含み、他方が、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を含む二重封止構造であり、乾燥剤を内部に有することもできる構成であることから、外部からの水分や酸素などの不純物の入り込みを抑制する封止性を高めることができる。
したがって、本実施の形態に示す構成を実施することにより、水分や酸素などの不純物による発光素子の劣化が抑制された発光装置を提供することができる。
図12(A)(B)は、本発明の一態様の発光装置を示す断面図である。図12(A)(B)に示す発光装置は、複数の発光素子を有する。
図12(A)に示す発光装置3000は、発光素子3020a、3020b、3020cを有している。
発光装置3000は、基板3001上に、それぞれ島状に分離された下部電極3003a、3003b、3003cを有する。下部電極3003a、3003b、3003cは、発光素子の陽極として機能させることができる。なお下部電極3003a、3003b、3003cの下に、それぞれ反射電極を設けてもよい。また下部電極3003a、3003b、3003cの上に、透明導電層3005a、3005b、3005cを設けてもよい。透明導電層3005a、3005b、3005cは、異なる色を発する素子毎に厚さが異なることが好ましい。
また、発光装置3000は、下部電極3003a、3003b、3003cの間に設けられた隔壁3007a、3007b、3007c、3007dを有する。
また、発光装置3000は、下部電極3003a、3003b、3003c並びに隔壁3007a、3007b、3007c、3007d上に、正孔注入層3009を有する。また、発光装置3000は、正孔注入層3009上に、正孔輸送層3011を有する。また、正孔輸送層3011上に、発光層3013a、3013b、3013cを有する。発光層3013a、3013b、3013cの少なくともいずれか一つは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
また、発光層3013a、3013b、3013c上に電子輸送層3015を有する。また、発光装置3000は、電子輸送層3015上に、電子注入層3017を有する。また、電子注入層3017上に上部電極3019を有する。上部電極3019は、発光素子の陰極として機能させることができる。
なお、図12(A)では下部電極3003a、3003b、3003cを発光素子の陽極、上部電極3019を発光素子の陰極として機能させる例を説明したが、陰極と陽極の積層順を入れ替えてもよい。この場合、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層の積層順も適宜入れ替えればよい。
図12(B)に示す発光装置3100は、発光素子3120a、3120b、3120cを有している。発光素子3120a、3120b、3120cは、下部電極3103a、3103b、3103cと、上部電極3119の間に複数の発光層を有する、タンデム型の発光素子である。
発光装置3100は、基板3101上に、それぞれ島状に分離された下部電極3103a、3103b、3103cを有する。下部電極3103a、3103b、3103cは、発光素子の陽極として機能させることができる。また、下部電極3103a、3103b上に、透明導電層3105a、3105bを設けてもよい。透明導電層3105a、3105bは、異なる色を発する素子毎に厚さが異なることが好ましい。図示しないが、下部電極3103c上にも透明導電層を設けてもよい。
また、発光装置3100は、下部電極3103a、3103b、3103cの間に設けられた隔壁3107a、3107b、3107c、3107dを有する。
また、発光装置3100は、下部電極3103a、3103b、3103c並びに隔壁3107a、3107b、3107c、3107d上に、正孔注入層及び正孔輸送層3110を有する。
また、発光装置3100は、正孔注入層及び正孔輸送層3110上に、第1の発光層3112を有する。また、第1の発光層3112上に、電荷発生層3114を介して第2の発光層3116を有する。第1の発光層3112又は第2の発光層3116の少なくとも一方は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
また、発光装置3100は、第2の発光層3116上に電子輸送層及び電子注入層3118を有する。さらに電子輸送層及び電子注入層3118上に上部電極3119を有する。上部電極3119は、発光素子の陰極として機能させることができる。
なお、図12(B)では下部電極3103a、3103b、3103cを発光素子の陽極、上部電極3119を発光素子の陰極として機能させる例を説明したが、陰極と陽極の積層順を入れ替えてもよい。この場合、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層の積層順も適宜入れ替えればよい。
図13(A)は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図13(B)は、図13(A)を一点鎖線G−Hで切断した断面図である。また、図13(C)〜(E)は、本発明の一態様の発光装置を示す断面図である。
図13(A)(B)に示す発光装置4000は、基板4005上に発光素子4007を有する。また、基板4005の外側に凹凸を有する基板4003を有する。発光素子4007は、下部電極4013と、EL層4014と、上部電極4015を有する。EL層4014は、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムのいずれか一と、ベンゾキナゾリン骨格を含む配位子と、を少なくとも有する有機金属錯体を有する。
下部電極4013は、電極4009と電気的に接続され、上部電極4015は電極4011と電気的に接続される。また、下部電極4013と電気的に接続される補助配線4017を設けてもよい。
基板4005と封止基板4019は、シール材4021で接着されている。また、封止基板4019と発光素子4007の間に乾燥剤4023が設けられていることが好ましい。
基板4003は、図13(A)のような凹凸を有するため、発光素子4007で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。また、基板4003に代えて、図13(C)の発光装置4001のように、基板4025の外側に拡散板4027を設けてもよい。
図13(D)(E)はトップエミッション型の発光装置である。
図13(D)の発光装置4100は、基板4125上に発光素子4107を有する。発光素子4107は、下部電極4113と、EL層4114と、上部電極4115を有する。
下部電極4113は、電極4109と電気的に接続され、上部電極4115は電極4111と電気的に接続される。また、上部電極4115と電気的に接続される補助配線4117を設けてもよい。また、補助配線4117の下部に、絶縁層4131を設けてもよい。
基板4125と凹凸のある封止基板4103は、シール材4121で接着されている。また、封止基板4103と発光素子4107の間に平坦化膜4105及びバリア膜4129を設けてもよい。
封止基板4103は、図13(D)のような凹凸を有するため、発光素子4107で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。また、封止基板4103に代えて、図13(E)の発光装置4101のように、発光素子4107の上に拡散板4127を設けてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光装置と組み合わせることができるタッチセンサ及び表示モジュールについて、図14〜図17を用いて説明する。
図14(A)はタッチセンサ4500の構成例を示す分解斜視図であり、図14(B)は、タッチセンサ4500の電極の構成例を示す平面図である。
図14(A)(B)に示すタッチセンサ4500は、基板4910上に、X軸方向に配列された複数の導電層4510と、X軸方向と交差するY軸方向に配列された複数の導電層4520とが形成されている。図14(A)(B)では、タッチセンサ4500を、複数の導電層4510が形成された平面図と、複数の導電層4520の平面図と、に分離して示している。
また、図15は、図14に示すタッチセンサ4500の導電層4510と導電層4520との交差部分の等価回路図である。図15に示すように、導電層4510と導電層4520の交差する部分には、容量4540が形成される。
また、導電層4510、4520は、複数の四辺形状の導電膜が接続された構造を有している。複数の導電層4510及び複数の導電層4520は、導電膜の四辺形状の部分の位置が重ならないように、配置されている。導電層4510と導電層4520の交差する部分には、導電層4510と導電層4520が接触しないように間に絶縁膜が設けられている。
また、図16は、図14に示すタッチセンサ4500の導電層4510(導電層4510a、4510b、4510c)と4520が交差する部分の断面図である。
図16に示すように、導電層4510は、1層目の導電層4510a及び導電層4510b、並びに、絶縁層4810上の2層目の導電層4510cにより構成される。導電層4510aと導電層4510bは、導電層4510cにより接続されている。導電層4520は、1層目の導電膜により形成される。導電層4510、4520及び電極4710を覆って絶縁層4820が形成されている。絶縁層4810、4820として、例えば、酸化窒化シリコン膜を形成すればよい。なお、基板4910と導電層4510及び電極4710の間に絶縁膜でなる下地膜を形成してもよい、下地膜としては、例えば、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。
導電層4510と導電層4520は、可視光に対して透光性を有する導電材料で形成される。例えば、透光性を有する導電材料として、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛等がある。
導電層4510aは、電極4710に接続されている。電極4710は、FPCとの接続用端子を構成する。導電層4520も、導電層4510と同様、他の電極4710に接続される。電極4710は、例えば、タングステン膜から形成することができる。
導電層4510、4520及び電極4710を覆って絶縁層4820が形成されている。電極4710とFPCとを電気的に接続するために、電極4710上の絶縁層4810及び絶縁層4820には開口が形成されている。絶縁層4820上には、基板4920が接着剤又は接着フィルム等により貼り付けられている。接着剤又は接着フィルムにより基板4910側を表示パネルのカラーフィルタ基板に取り付けることで、タッチパネルが構成される。
次に、本発明の一態様の発光装置を用いることのできる表示モジュールについて、図17を用いて説明を行う。
図17に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続された表示パネル8006、バックライトユニット8007、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリー8011を有する。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8004及び表示パネル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル8004は、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル8006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
バックライトユニット8007は、光源8008を有する。光源8008は、バックライトユニット8007の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリー8011による電源であってもよい。バッテリー8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様を適用した発光装置を用いた電子機器及び照明装置の一例について、図4及び図5を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の発光装置を備える。また、本実施の形態の照明装置は、発光部(照明部)に本発明の一態様の発光装置を備える。本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低い電子機器や照明装置を実現できる。
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。これらの電子機器及び照明装置の具体例を図4及び図5に示す。
図4(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7102が組み込まれている。表示部7102では、映像を表示することが可能である。本発明の一態様を適用した発光装置は、表示部7102に用いることができる。また、ここでは、スタンド7103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7111により行うことができる。リモコン操作機7111が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7102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7111に、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部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4(B)は、コンピュータの一例を示している。コンピュータ7200は、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、本発明の一態様の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4(C)は、携帯型ゲーム機の一例を示している。携帯型ゲーム機7300は、筐体7301a及び筐体7301bの二つの筐体で構成されており、連結部7302により、開閉可能に連結されている。筐体7301aには表示部7303aが組み込まれ、筐体7301bには表示部7303bが組み込まれている。また、図4(C)に示す携帯型ゲーム機は、スピーカ部7304、記録媒体挿入部7305、操作キー7306、接続端子7307、センサ7308(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)、LEDランプ、マイクロフォン等を備えている。もちろん、携帯型ゲーム機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7303a、表示部7303bの両方、又は一方に本発明の一態様の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4(C)に示す携帯型ゲーム機は、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、他の携帯型ゲーム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4(C)に示す携帯型ゲーム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4(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、本発明の一態様の発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。
図4(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二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。
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロセンサ、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。
図4(E)は、二つ折り可能なタブレット型端末(開いた状態)の一例を示している。タブレット型端末7500は、筐体7501a、筐体7501b、表示部7502a、表示部7502bを有する。筐体7501aと筐体7501bは、軸部7503により接続されており、該軸部7503を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体7501aは、電源7504、操作キー7505、スピーカ7506等を備えている。なお、タブレット型端末7500は、本発明の一態様の発光装置を表示部7502a、表示部7502bの両方、又は一方に用いることにより作製される。
表示部7502aや表示部7502bは、少なくとも一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。例えば、表示部7502aの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部7502bを表示画面として用いることができる。
図5(A)に示す室内の照明装置7601、ロール型の照明装置7602、卓上照明装置7603、及び面状照明装置7604は、それぞれ本発明の一態様の発光装置を用いた照明装置の一例である。本発明の一態様の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。また、厚みが薄いため、壁に取り付けて使用することができる。
図5(B)に示す卓上照明装置は、照明部7701、支柱7703、支持台7705等を含む。照明部7701には、本発明の一態様の発光装置が用いられている。本発明の一態様では、発光部が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を実現することができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置に用いることで、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。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(合成例1)
下記構造式(101)に示されるビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリン−10−イル−κC,κN](2,2’,6,6’−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpbqn)(dpm)])の合成方法について説明する。
<ステップ1;5,6−ジヒドロベンゾ[h]キナゾリンの合成>
α−テトラロン16.8g(115mmol)、N,N’,N”−メチリジントリスホルムアミド31.8g(250mmol)、ホルムアミド35mLを500mL三口フラスコに入れた。この混合物にp−トルエンスルホン酸一水和物1.2g(6.2mmol)を加えて、窒素気流下160度で9時間攪拌した。攪拌後、この反応物を2N水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、30分攪拌した。攪拌後、ヘキサンを加えて、有機層と水層を分離し、有機層を水で2回洗浄した。洗浄後、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ろ過し、ろ液を濃縮して白色固体を8.5g、収率40%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた白色固体が5,6−ジヒドロベンゾ[h]キナゾリンであることを確認した。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;ベンゾ[h]キナゾリンの合成>
ステップ1で得られた5,6−ジヒドロベンゾ[h]キナゾリン8.5g(35.1mmol)を4.3gずつ、2バッチに分け、以下のような条件で反応させた。5,6−ジヒドロベンゾ[h]キナゾリン4.3g(23.3mmol)、硫黄(結晶)1.5g(46.6mmol)を反応容器に加えて、窒素気流下235度で2時間攪拌した。反応終了後、2バッチ分の反応溶液にクロロホルムと水を加えて、有機層と水層を分離し、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、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ろ過し、ろ液を濃縮して黄色固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=5:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、黄色固体を得た。この固体にヘキサンを加えて、自然ろ過した。得られたろ液を濃縮して黄色固体を6.1g、収率73%で得た。NMRにより得られた黄色固体がベンゾ[h]キナゾリンであることを確認した。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;ベンゾ[h]キナゾリン−4(3H)−オンの合成>
ステップ2で合成したベンゾ[h]キナゾリン4.1g(22.8mmol)、氷酢酸30mlを300mlナスフラスコに入れ撹拌した。この混合溶液に、硝酸アンモニウムセリウム(IV)50g(91.2mmol)を水137mLで溶かした混合溶液を加え、室温で1時間攪拌した。所定時間経過後、沈殿物を吸引ろ過し、茶色固体を得た。この固体に酢酸エチル300mLを加えて、ホットプレートで加熱し、自然ろ過し不純物を除去した。得られたろ液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ろ過し、ろ液を濃縮して黄色固体を得た。この黄色固体に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて超音波を照射し、吸引ろ過し、黄色固体を0.92g得た。
また、最初の吸引ろ過で得られたろ液の酢酸を留去した。得られた液体を酢酸エチルで抽出し、得られた抽出溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、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ろ過し、ろ液を濃縮して黄色固体を得た。得られた固体に酢酸エチルを加えて超音波を照射し、吸引ろ過し、黄色固体を1.3g得た。先に得た分と合わせて、黄色固体を2.2g、収率49%で得た。NMRにより得られた黄色固体がベンゾ[h]キナゾリン−4(3H)−オンであることを確認した。以下にステップ3の合成スキーム(a−3)を示す。
<ステップ4;4−クロロベンゾ[h]キナゾリンの合成>
ステップ3で合成したベンゾ[h]キナゾリン−4(3H)−オン2.2g(11.2mmol)、塩化ホスホリル20mLを100mL三口フラスコに入れ、窒素気流下、100℃で5時間加熱した。減圧下でこの混合物から塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、この溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液に徐々に加えた。この混合物の水層と有機層を分離し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせて飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過して、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=2:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して黄色固体を1.7g、収率73%で得た。NMRにより得られた黄色固体が4−クロロベンゾ[h]キナゾリンであることを確認した。以下にステップ4の合成スキーム(a−4)を示す。
<ステップ5;4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリンの合成>
ステップ4で合成した4−クロロベンゾ[h]キナゾリン1.9g(8.7mmol)、2,5−ジメチルフェニルボロン酸2.0g(13mmol)、炭酸ナトリウム1.4g(13mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド0.072g(0.102mmol)、アセトニトリル20mL、水20mLを100ml丸底フラスコに入れて、フラスコ内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2時間照射することで、反応させた。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。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炭酸水素ナトリウム水溶液、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ろ過し、ろ液を濃縮して油状物を得た。得られた油状物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=10:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、黄色油状物を1.8g、収率74%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた黄色油状物が4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリンであることを確認した。以下にステップ5の合成スキーム(a−5)を示す。
<ステップ6;ジ−μ−クロロ−テトラキス[4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリン−10−イル−κC,κN]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(dmpbqn)Cl])の合成>
ステップ5で合成した4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリン1.8g(6.4mmol)、塩化イリジウム一水和物0.896g(3.0mmol)、2−エトキシエタノール20mL、水5mLを100mL丸底フラスコに入れ、フラスコ内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、反応させた。反応後、反応溶液を濃縮して固体を得た。この固体にエタノールを加えて超音波を照射し、吸引ろ過し、茶色固体を1.9g、収率81%で得た。以下にステップ6の合成スキーム(a−6)を示す。
<ステップ7;[Ir(dmpbqn)(dpm)]の合成>
2−エトキシエタノール30mL、[Ir(dmpbqn)Cl]1.0g(0.63mmol)、ジピバロイルメタン0.35g(1.9mmol)、炭酸ナトリウム0.67g(6.3mmol)を100mL丸底フラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 120W)を2時間照射することで、反応させた。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ろ過してろ液を得た。このろ液を濃縮して赤色油状物を得た。得られた油状物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=10:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、赤色固体を得た。得られた固体にエタノールを加えて、溶解させ、水を加えたところ、固体が析出した。得られた固体を吸引ろ過し、赤色固体を0.73g、収率61%で得た。以下にステップ7の合成スキーム(a−7)を示す。
上記ステップ7で得られた赤色固体のH NMRによる分析結果を以下に示す。また、H NMRチャートを図6に示す。このことから、本合成例において、[Ir(dmpbqn)(dpm)]が得られたことがわかった。
H NMR.δ(CDCl):0.86(brs,18H),2.17(brs,6H),2.46(s,6H),5.62(s,1H),6.64(brs,2H),7.13(t,2H),7.24−7.39(m,10H),7.78(d,2H),9.35(s,2H).
続いて、[Ir(dmpbqn)(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(0.085mmol/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(0.085mmol/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7に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度及び発光強度を表す。なお、図7に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.085mmol/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7に示す通り、[Ir(dmpbqn)(dpm)]は、602nm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。
次に、本実施例で得られた[Ir(dmpbqn)(dpm)]を液体クロマトグラフ質量分析(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(略称:LC/MS分析))によって質量(MS)分析した。
LC/MS分析は、ウォーターズ社製Acquity UPLC、及びウォーターズ社製Xevo G2 Tof MSを用いて行った。
MS分析では、エレクトロスプレーイオン化法(ElectroSpray Ionization(略称:ESI))によるイオン化を行った。この時のキャピラリー電圧は3.0kV、サンプルコーン電圧は30Vとし、検出はポジティブモードで行った。以上の条件でイオン化されたm/z=943.36の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンを衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は30eVとした。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200とした。図8に、解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を示す。
図8の結果から、[Ir(dmpbqn)(dpm)]は、主としてm/z=759.21付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図8に示す結果は、[Ir(dmpbqn)(dpm)]に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる[Ir(dmpbqn)(dpm)]を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、m/z=759.21付近のプロダクトイオンは、[Ir(dmpbqn)(dpm)]におけるジピバロイルメタンが離脱した状態のカチオンと推定され、[Ir(dmpbqn)(dpm)]が、ジピバロイルメタンを含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について図9を用いて説明する。本実施例で用いる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、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。ここで、第1の電極1101は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、ガラス基板1100上に発光素子を形成するための前処理として、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ガラス基板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、ガラス基板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が形成されたガラス基板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、抵抗加熱を用いた蒸着法により、4,4’,4’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(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、20nm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。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、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)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)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、及びビス[4−(2,5−ジメチルフェニル)ベンゾ[h]キナゾリン−10−イル−κC,κN](2,2’,6,6’−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpbqn)(dpm)])を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここでは、2mDBTPDBq−II、NPB及び[Ir(dmpbqn)(dpm)]の重量比が、0.8:0.2:0.01(=2mDBTPDBq−II:NPB:[Ir(dmpbqn)(dpm)])となるように調整して成膜した。また、発光層1113の膜厚は40nmとなるように成膜した。
次に、発光層1113上に2mDBTPDBq−IIを膜厚20nmとなるように成膜し、さらに、バソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚20nmとなるように成膜することで、電子輸送層1114を形成した。
さらに、電子輸送層1114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、上記において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた本実施例の発光素子の素子構造を表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、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により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における輝度900cd/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。
表2から、発光素子1は、駆動電圧が低く、電流効率や外部量子効率が高いことがわかった。
また、表2に示す通り、900cd/mの輝度の時の発光素子1のCIE色度座標は(x,y)=(0.54,0.45)であった。発光素子1は、[Ir(dmpbqn)(dpm)]に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
また、発光素子1に2.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図10に示す。図10に示す通り、発光素子1の発光スペクトルは578nm付近にピークを有していた。このことからも、発光素子1の発光は、発光層1113に含まれる[Ir(dmpbqn)(dpm)]の発光に由来していることが示唆される。
(合成例2)
下記構造式(118)に示されるビス[4−イソブチルベンゾ[h]キナゾリン−10−イル−κC,κN](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(iBubqn)(acac)])の合成方法について説明する。
<ステップ1;4−イソブチルベンゾ[h]キナゾリンの合成>
4−クロロベンゾ[h]キナゾリン0.53g(2.5mmol)、トリス(2,4−ペンタンジオナト)鉄(III)(略称:Fe(acac))52mg(0.148mmol)、脱水テトラヒドロフラン(THF)25mL、1−メチル−2−ピロリドン(略称:NMP)2.0mLを100mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。フラスコを氷冷後、イソブチルマグネシウムブロミド(1M THF溶液)(略称:iBuMgBr)2.6mLを加え、室温で16時間撹拌した。その後、1M塩酸を加え、酢酸エチルにて有機層を抽出した。得られた抽出液を、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。洗浄後、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ろ過し、ろ液を濃縮して残渣を得た。得られた残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、まずジクロロメタンを用いた。次いで、ジクロロメタン:酢酸エチル=10:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、橙色油状物を0.14g、収率24%で得た。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−テトラキス[4−イソブチルベンゾ[h]キナゾリン−10−イル−κC,κN]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(iBubqn)Cl])の合成>
4−イソブチルベンゾ[h]キナゾリン0.14g(0.59mmol)、塩化イリジウム一水和物0.088g(0.30mmol)、2−エトキシエタノール15mL、水5mLを100mL丸底フラスコに入れ、フラスコ内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、反応させた。反応後、反応溶液を濃縮して固体を得た。この固体にジクロロメタンと水を加えて、有機層と水層を分離し、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、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ろ過し、ろ液を濃縮して橙色固体を0.15g、収率72%で得た。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;[Ir(iBubqn)(acac)]の合成>
2−エトキシエタノール30mL、[Ir(iBubqn)Cl]0.15g(0.11mmol)、アセチルアセトン0.074g(0.74mmol)、炭酸ナトリウム0.16g(1.5mmol)を100mL丸底フラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 120W)を1時間照射することで、反応させた。反応後、反応溶液を濃縮して固体を得た。この固体にジクロロメタンと水を加えて、有機層と水層を分液し、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。このろ液を濃縮して固体を得た。得られた固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ジクロロメタン:酢酸エチル=20:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、黄色固体を50mg、収率30%で得た。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で得られた黄色固体のH NMRによる分析結果を以下に示す。また、H NMRチャートを図18に示す。このことから、本合成例において、[Ir(iBubqn)(acac)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.13(d,12H),1.80(s,6H),2.45−2.52(m,2H),3.33−3.42(m,4H),5.32(s,1H),6.34(d,2H),7.03(t,2H),7.26−7.28(m,2H),7.76−7.82(m,4H),9.31(s,2H).
続いて、[Ir(iBubqn)(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。測定方法は実施例1と同様である。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19に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度及び発光強度を表す。なお、図19に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.085mmol/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19に示す通り、[Ir(iBubqn)(acac)]は、569nm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。
次に、本実施例で得られた[Ir(iBubqn)(acac)]をLC/MS分析によって質量分析した。
実施例1と同様の条件でイオン化されたm/z=762.25の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は30eVとした。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200とした。図20に、解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を示す。
図20の結果から、[Ir(iBubqn)(acac)]は、主としてm/z=663.21付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図20に示す結果は、[Ir(iBubqn)(acac)]に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる[Ir(iBubqn)(acac)]を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、m/z=663.21付近のプロダクトイオンは、[Ir(iBubqn)(acac)]におけるアセチルアセトンが離脱した状態のカチオンと推定され、[Ir(iBubqn)(acac)]が、アセチルアセトンを含んでいることを示唆するものである。
201 第1の電極
203 EL層
203a 第1のEL層
203b 第2のEL層
205 第2の電極
207 中間層
301 正孔注入層
302 正孔輸送層
303 発光層
304 電子輸送層
305 電子注入層
401 支持基板
403 発光素子
405 封止基板
407 封止材
409a 第1の端子
409b 第2の端子
411a 光取り出し構造
411b 光取り出し構造
413 平坦化層
415 空間
417 補助配線
419 絶縁層
421 第1の電極
423 EL層
425 第2の電極
501 支持基板
503 発光素子
504 発光素子
505 封止基板
506 乾燥剤
507 封止材
509 FPC
511 絶縁層
513 絶縁層
515 空間
517 配線
519 隔壁
521 第1の電極
523 EL層
525 第2の電極
531 ブラックマトリクス
533 カラーフィルタ
535 オーバーコート層
541a トランジスタ
541b トランジスタ
542 トランジスタ
543 トランジスタ
551 発光部
551a 発光部
551b 発光部
552 駆動回路部
553 駆動回路部
561 第1の電極
563 EL層
565 第2の電極
1100 ガラス基板
1101 第1の電極
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1114 電子輸送層
1115 電子注入層
2001 第1の基板
2002 発光部
2005a 第1の封止材
2005b 第2の封止材
2006 第2の基板
2011 第2の空間
2013 第1の空間
3000 発光装置
3001 基板
3003a 下部電極
3003b 下部電極
3003c 下部電極
3005a 透明導電層
3005b 透明導電層
3005c 透明導電層
3007a 隔壁
3007b 隔壁
3007c 隔壁
3007d 隔壁
3009 正孔注入層
3011 正孔輸送層
3013a 発光層
3013b 発光層
3013c 発光層
3015 電子輸送層
3017 電子注入層
3019 上部電極
3020a 発光素子
3020b 発光素子
3020c 発光素子
3100 発光装置
3101 基板
3103a 下部電極
3103b 下部電極
3103c 下部電極
3105a 透明導電層
3105b 透明導電層
3107a 隔壁
3107b 隔壁
3107c 隔壁
3107d 隔壁
3110 正孔輸送層
3112 発光層
3114 電荷発生層
3116 発光層
3118 電子注入層
3119 上部電極
3120a 発光素子
3120b 発光素子
3120c 発光素子
4000 発光装置
4001 発光装置
4003 基板
4005 基板
4007 発光素子
4009 電極
4011 電極
4013 下部電極
4014 EL層
4015 上部電極
4017 補助配線
4019 封止基板
4021 シール材
4023 乾燥剤
4025 基板
4027 拡散板
4100 発光装置
4101 発光装置
4103 封止基板
4105 平坦化膜
4107 発光素子
4109 電極
4111 電極
4113 下部電極
4114 EL層
4115 上部電極
4117 補助配線
4121 シール材
4125 基板
4127 拡散板
4129 バリア膜
4131 絶縁層
4500 タッチセンサ
4510 導電層
4510a 導電層
4510b 導電層
4510c 導電層
4520 導電層
4540 容量
4710 電極
4810 絶縁層
4820 絶縁層
4910 基板
4920 基板
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 コンピュータ
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
7300 携帯型ゲーム機
7301a 筐体
7301b 筐体
7302 連結部
7303a 表示部
7303b 表示部
7304 スピーカ部
7305 記録媒体挿入部
7306 操作キー
7307 接続端子
7308 センサ
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
7500 タブレット型端末
7501a 筐体
7501b 筐体
7502a 表示部
7502b 表示部
7503 軸部
7504 電源
7505 操作キー
7506 スピーカ
7601 照明装置
7602 照明装置
7603 卓上照明装置
7604 面状照明装置
7701 照明部
7703 支柱
7705 支持台
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8007 バックライトユニット
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリー

Claims (13)

  1. 一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
  2. 一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を表す。)
  3. 一般式(G3)で表される有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、前記Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。)
  4. 一般式(G4)で表される有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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、Lは、モノアニオン性の配位子を表し、前記Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。)
  5. 請求項3又は4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、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。
  6. 請求項3又は4において、
    前記モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)又は一般式(L2)で表される有機金属錯体。

    (式中、R11〜R17は、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、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混成炭素を表し、前記置換基Rは、炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基を表す。)
  7. 一般式(G5)で表される有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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〜Rは、それぞれ独立に、水素、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基を表し、前記Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。)
  8. 一般式(G6)で表される有機金属錯体。

    (式中、Mは、イリジウム、白金、パラジウム、又はロジウムを表し、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜6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、前記Mがイリジウム又はロジウムのときはn=2であり、白金又はパラジウムのときは、n=1である。)
  9. 一対の電極間に、
    請求項1乃至8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。
  10. 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8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。
  11. 請求項9又は10に記載の発光素子を有する発光装置。
  12. 請求項11に記載の発光装置を表示部に有する電子機器。
  13. 請求項11に記載の発光装置を照明部に有する照明装置。
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