JP2015145365A - 化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】視感効率(単位:cd/A)の高い赤色の発光が得られる、620nm付近に発光のピークを有する燐光性化合物を用いた発光素子を提供。【解決手段】式(13)に代表されるビス(2,3,5−トリフェニルピラジナイト)イリジウム(III)系誘導体である有機金属錯体及び該有機金属錯体をゲスト材料とし、低分子化合物をホスト材料として用いて形成された発光素子、発光装置、電子機器。【選択図】なし

Description

以下に開示する発明は、燐光性化合物を用いた発光素子に関する。また、前記発光素子を
用いた発光装置、及びその発光装置を用いた電子機器に関する。
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・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、
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状光源であるため、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キ
ャリア(ホールおよび電子)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、一重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)は室温
において、通常、三重項励起状態からの発光(燐光)は観測されず一重項励起状態からの
発光(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、三重項励起状態と基底状態のエネルギー差(三重項励起エネルギー)を発光に変換
し、燐光を発する化合物(以下、燐光性化合物と称す)を用いれば、内部量子効率は75
〜100%まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて3〜4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
を用いた発光素子が提案されている(例えば、非特許文献1)。なお、非特許文献1では
、2−(2’−ベンゾ[4,5−a]チエニル)ピリジンを配位子とするイリジウム錯体
([btpIr(acac)])が、燐光性化合物として用いられている。
また、本発明者らは、下記構造式(50)で表される有機金属錯体、(アセチルアセトナ
ト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir
(tppr)(acac)])を用いた発光素子を提案している(特許文献1)。構造
式(50)で表される有機金属錯体を用いて発光素子を製造することにより、発光効率が
高い赤色の発光素子を得ることができる。
特開2007−284432号公報
チハヤ アダチ、外5名、アプライド フィジクス レターズ、Vol.78、No.11、1622−1624(2001)
非特許文献1で開示されている有機金属錯体は、発光色が橙色であるため、フルカラーデ
ィスプレイなどへの応用を考慮した場合、赤色としての色純度が悪くなり、色再現性の観
点で不利な要素となる。逆に、発光色が深赤色領域になる、すなわち、発光波長が極端に
長波長になると、色再現性の観点では有利であるが、視感効率(Luminous ef
ficiency,単位:cd/A)の低い赤色の領域では発光効率が低下してしまう。
上記問題に鑑み、視感効率の高い赤色の発光が得られる発光素子を提供することを課題の
一とする。また、良好な赤色として人の目に知覚される光の波長は620nm付近(好ま
しくは620nm乃至625nm)の波長であることから、620nm付近に発光のピー
クを有する発光素子を提供することを課題の一とする。また、消費電力の低減された発光
装置及び電子機器を提供することを課題の一とする。
本明細書で開示する発明の構成の一は、一対の電極間に、下記一般式(G1)で表される
構造を有する有機金属錯体と、低分子化合物とを含む層を有する発光素子である。前記有
機金属錯体はゲスト材料であり、前記低分子化合物はホスト材料である。
但し、式中R〜R15は水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、R21及び
22のうち、一方は炭素数2〜10のアルキル基を表し、他方は炭素数1〜10のアル
キル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、あるいは第10族元素を表す。
また、中心金属が第9族元素の時はn=2であり、第10族元素の時はn=1である。
また、本明細書で開示する発明の構成の一は、一対の電極間に、下記一般式(G2)で表
される構造を有する有機金属錯体と、低分子化合物とを含む層を有する発光素子である。
前記有機金属錯体はゲスト材料であり、前記低分子化合物はホスト材料である。
但し、式中、R21及びR22のうち、一方は炭素数2〜10のアルキル基を表し、他方
は炭素数1〜10のアルキル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、あるい
は第10族元素を表す。また、中心金属が第9族元素の時はn=2であり、第10族元素
の時はn=1である。
上記一般式(G1)または(G2)で表される有機金属錯体をより効率よく燐光発光させ
るためには、重原子効果の観点から中心金属は重い金属の方が好ましい。したがって、上
述の有機金属錯体において、中心金属Mがイリジウムまたは白金である有機金属錯体が好
ましい態様である。中でも、中心金属Mをイリジウムとすることで有機金属錯体の熱的及
び化学的安定性が向上し、薄膜モルフォロジーの安定性が向上するため、中心金属Mとし
ては特にイリジウムが好ましい。
また、本発明の一態様である発光素子は高い発光効率を実現できるため、これを発光素子
として用いた発光装置(画像表示デバイス)は、低消費電力を実現できる。したがって、
本発明に係る発光素子を用いた発光装置や電子機器も本発明の一態様として含むものとす
る。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示装置もしくは照明装
置を含む。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TAB(T
ape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Ca
rrier 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、または発光素子に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。
発光効率が高い発光素子を提供することができる。また、純度の高い赤色発光が得られる
発光素子を提供することができる。
さらに、上述した発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力が少ない発
光装置を提供することができる。さらに、そのような発光装置を電子機器に適用すること
により、消費電力が少なく寿命が長い電子機器を提供することができる。
本発明の一態様である発光素子を説明する図。 本発明の一態様である発光素子を説明する図。 本発明の一態様である発光素子を説明する図。 本発明の一態様である発光装置を説明する図。 本発明の一態様である電子機器を説明する図。 本発明の一態様である照明装置を説明する図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオナト)イリジウム(III)のH NMRチャートを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオナト)イリジウム(III)の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト)イリジウム(III)のH NMRチャートを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト)イリジウム(III)の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)H NMRチャートを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 実施例4の発光素子を説明する図。 発光素子1〜3及び比較発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子1〜3及び比較発光素子1の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子1〜3及び比較発光素子1の発光スペクトルを示す図。 実施例5の発光素子を説明する図。 発光素子4及び比較発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子4及び比較発光素子2の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子4及び比較発光素子2の発光スペクトルを示す図。 発光素子1〜3及び比較発光素子1の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子4及び比較発光素子2の信頼性試験の結果を示す図。 ビス(5−フェニル−2,3−ジ−m−トリルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)のH NMRチャートを示す図。 ビス(5−フェニル−2,3−ジ−m−トリルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)及び(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)の昇華特性を示す図。
以下に、実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本明細書で開示する
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。したがって、
本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、実施の形態を説明す
るための全図において、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付し、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、発光素子に用いる有機金属錯体について説明する。
本明細書で開示する発光素子の一態様は、下記一般式(G1)で表される有機金属錯体を
有する発光素子である。
但し、式中、R〜R15は水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、R21
びR22のうち、一方は炭素数2〜10のアルキル基を表し、他方は炭素数1〜10のア
ルキル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、あるいは第10族元素を表す
。また、中心金属が第9族元素の時はn=2であり、第10族元素の時はn=1である。
また、一般式(G1)で表される有機金属錯体のうち、下記一般式(G2)で表される有
機金属錯体であることが好ましい。
但し、式中、R21及びR22のうち、一方は炭素数2〜10のアルキル基を表し、他方
は炭素数1〜10のアルキル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、あるい
は第10族元素を表す。また、中心金属が第9族元素の時はn=2であり、第10族元素
の時はn=1である。
発光素子に用いる有機金属錯体の具体例としては、構造式(10)〜(44)に示される
有機金属錯体を挙げることができる。但し、発光素子に用いる有機金属錯体は、これらに
限定されるものではない。
一般式(G1)で表される有機金属錯体の合成方法の一例を以下に示す。
まず、下記合成スキーム(a−1)で示すように、一般式(G0)で表されるピラジン誘
導体と、ハロゲンを含む9族または10族の金属化合物(金属ハロゲン化物や金属錯体)
とを適当な溶媒中で加熱することにより、一般式(G1)で表される構造を有する有機金
属錯体の一種である複核錯体(A)を得ることができる。ハロゲンを含む9族または10
族の金属化合物としては、塩化ロジウム水和物、塩化パラジウム、塩化イリジウム水和物
、塩化イリジウム水和物塩酸塩、テトラクロロ白金(II)酸カリウム等が挙げられる。
なお、合成スキーム(a−1)において、Mは第9族元素または第10族元素を表し、X
はハロゲン元素を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2、Mが第10族元素の時はn
=1である。また、R〜R15は水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
続いて、下記合成スキーム(a−2)で示すように、上述の合成スキーム(a−1)で得
られる複核錯体(A)と、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
位子とを反応させることにより、配位子からプロトンが脱離して中心金属Mに配位し、一
般式(G1)で表される有機金属錯体が得られる。
なお、合成スキーム(a−2)において、Mは第9族元素または第10族元素、Xはハロ
ゲン元素を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2、Mが第10族元素の時はn=1で
ある。また、R〜R15は水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、R21
びR22のうち、一方は炭素数2〜10のアルキル基を表し、他方は炭素数1〜10のア
ルキル基を表す。
以上で説明した一般式(G1)で表される有機金属錯体は、620nm付近にその発光ピ
ークを有する、視感効率的にも優れた良好な赤色を呈する有機金属錯体である。従って、
本実施の形態で示した有機金属錯体を発光素子に用いることで、視感効率の高い赤色の発
光を呈する発光素子を得ることができる。
また、以上で説明した有機金属錯体は、低い温度で昇華しやすい物質である。具体的には
、高真空差動型示差熱天秤による重量と温度の関係において、測定開始時における重量に
対し5%の重量減少が見られる温度(以下、5%重量減少温度とも表記する)が真空度1
−3Pa程度の減圧下にて250℃以下で観測される物質である。従って、熱分解を起
こすことなく昇華させることができるため、蒸着法によって発光層を成膜する場合に、発
光層への分解物の混入を避けることができる。
また、本実施の形態に係る有機金属錯体は燐光発光できる、すなわち三重項励起エネルギ
ーを発光に変換することが可能であるため、発光素子に適用することにより高効率化が可
能となる。なお、本実施の形態に係る有機金属錯体は、発光物質としての利用法が発光効
率の面で効果的である。また、その発光素子は、好ましくは、一対の電極間に発光層を有
し、発光層は、本実施の形態の有機金属錯体をホスト材料中に分散させた構造であること
が好ましい。
なお、一般式(G1)及び一般式(G2)で表される有機金属錯体において、R21及び
22は、双方が炭素数2〜4のアルキル基、好ましくは双方が炭素数3〜4のアルキル
基とするのが好ましい。R21及びR22の双方が上記範囲内である、一般式(G1)ま
たは一般式(G2)で表される有機金属錯体を用いて発光素子を作製することで、当該発
光素子の駆動電圧を低電圧とすることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、発光素子の一態様について、図1を用いて説明する。
図1は、第1の電極101と第2の電極102との間に発光層113を有する発光素子を
示した図である。なお、本実施の形態の発光素子において、第1の電極101は陽極とし
て機能し、第2の電極102は陰極として機能する。第1の電極101の電位が第2の電
極102の電位よりも高くなるように、第1の電極101と第2の電極102とに電圧を
印加したとき、発光層113には、第1の電極101側から正孔が注入され、第2の電極
102側から電子が注入される。そして、発光層113に注入された正孔と電子とが再結
合する。発光層113には、発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エ
ネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に
戻るときに発光する。
また、第1の電極101と発光層113との間には、正孔輸送層112を設けてもよい。
ここで、正孔輸送層とは、第1の電極101から注入された正孔を発光層113へ輸送す
る機能を有する層である。このように、正孔輸送層112を設け、第1の電極101と発
光層113とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができ
る。ただし、正孔輸送層112は必ずしも設ける必要はない。
ここで、発光層113は、一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体を含んで
いる。発光層113の構成は、実施の形態1で示した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、実施の形態1で示した有機金属錯体をゲ
スト材料として分散してなる層であることが好ましい。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。
発光層113の作製方法について特に限定はないが、蒸着法を用いるのが好ましい。蒸着
法によって発光層113を成膜することで、発光層113をパターニングする際に、シャ
ドウマスク技術を用いることができる為、微細な発光層のパターンを形成することが可能
である。また、ドライプロセスによって、真空中で発光層を成膜することができるため、
発光材料の純度を保つことができる。
実施の形態1で示した有機金属錯体を分散状態にするために用いる物質(すなわちホスト
材料)について特に限定はないが、2,3−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノ
キサリン(略称:TPAQn)、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)のようなアリールアミン骨格を有する化合物の他、
4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、4,4’,4’’−ト
リス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)等のカルバゾール誘導
体や、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp)、
ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)
、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)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)等の金属
錯体が好ましい。これらの物質の中から一または二以上の物質を選択して実施の形態1で
示した有機金属錯体が分散状態となるように混合すればよい。なお、発光層113を蒸着
法によって成膜する場合、ホスト材料として低分子化合物を用いるのが好ましい。なお、
本明細書において、低分子化合物とは、分子量が100以上2000以下、好ましくは1
00以上1500以下の化合物を示す。また、複数の化合物が混合して発光層113を形
成する場合は、共蒸着法を用いることで形成できる。ここで、共蒸着とは、一つの処理室
内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を気相状態で混
合し、被処理物上に堆積させる蒸着法をいう。
なお、実施の形態1で示した有機金属錯体は、良好な赤色発光することが可能であるので
、赤色発光する発光素子を得ることができる。また、実施の形態1で示した有機金属錯体
は燐光発光であることから発光効率が高いため、当該有機金属錯体を発光層に用いること
で発光効率の高い発光素子が得られる。また、発光のピークが620nm付近にあること
から、視感効率(Luminous efficiency,単位:cd/A)の高い赤
色発光を示す発光素子を得ることができる。
また、実施の形態1で示した有機金属錯体は、昇華温度が低いため、熱分解を起こすこと
なく昇華させることができる。従って、蒸着法によって発光層を成膜する場合に、蒸着材
料が分解して発生したガスや分解物によって、蒸着雰囲気の真空度が低下するのを抑制で
き、発光層への分解物の混入を避けることができる。
また、本実施の形態で示す発光素子は、発光効率が高いため、消費電力を低減することが
できる。
また、第1の電極101について特に限定はないが、本実施の形態のように、陽極として
機能する際は仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、イン
ジウム錫酸化物(ITO)、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、2
〜20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム(IZO)の他、金(Au)、白金(Pt
)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄
(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)等を用いることができる
。なお、第1の電極101は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができ
る。
また、第2の電極102について特に限定はないが、本実施の形態のように、陰極として
機能する際は仕事関数の小さい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、アル
ミニウム(Al)やインジウム(In)の他、リチウム(Li)やセシウム(Cs)等の
アルカリ金属、マグネシウム(Mg)やカルシウム(Ca)等のアルカリ土類金属、エル
ビウム(Er)やイッテルビウム(Yb)等の希土類金属を用いることができる。また、
アルミニウムリチウム合金(AlLi)やマグネシウム銀合金(MgAg)のような合金
を用いることもできる。なお、第2の電極102は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用い
て形成することができる。
なお、発光した光を外部に取り出すために、第1の電極101と第2の電極102のいず
れか一または両方は、ITO等の可視光を透過する導電膜から成る電極、または可視光を
透過出来るように数〜数十nmの厚さで形成された電極であることが好ましい。
正孔輸送層112を構成する物質について特に限定はないが、例えば、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)、4,4’−
ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)
、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’,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:m−MT
DATA)などの芳香族アミン化合物を用いることができる。また、ポリ(4−ビニルト
リフェニルアミン)(略称:PVTPA)などの高分子化合物を用いることもできる。
なお、正孔輸送層112は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい
。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
また、第2の電極102と発光層113との間には、図1に示すように電子輸送層114
を設けてもよい。ここで、電子輸送層とは、第2の電極102から注入された電子を発光
層113へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層114を設け、第2
の電極102と発光層113とを離すことによって、発光が金属に起因して消光すること
を防ぐことができる。ただし、電子輸送層114は必ずしも設ける必要はない。
電子輸送層114を構成する物質について特に限定はないが、例えば、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)、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[2−(2−ヒドロキシフェニル
)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)、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)のような高分子化合物を用いることもできる。
なお、電子輸送層114は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい
。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
さらに、第1の電極101と正孔輸送層112との間には、図1に示すように正孔注入層
111を設けてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能する電極から正孔輸送
層112へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。ただし、正孔注入層111は必
ずしも設ける必要はない。
正孔注入層111を構成する物質について特に限定はないが、例えば、バナジウム酸化物
、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化
物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム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)や銅フタロシアニン(CuPC)等の
フタロシアニン化合物を用いることができる。また、上述した正孔輸送層112を構成す
る物質を用いることもできる。また、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)とポリ(スチ
レンスルホン酸)の混合物(略称:PEDOT/PSS)のような高分子化合物を用いる
こともできる。
あるいは、正孔注入層111に、有機化合物と電子受容体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、正孔注入性およ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であることが好ましく、具体的には、例えば上述した正孔輸送
層112を構成する物質(芳香族アミン化合物等)を用いることができる。電子受容体と
しては、有機化合物に対し電子受容性を示す物質であればよい。具体的には、遷移金属酸
化物であることが好ましく、例えば、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物
、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸
化物、ルテニウム酸化物等が挙げられる。また、塩化鉄(III)、塩化アルミニウム(
III)のようなルイス酸を用いることもできる。また、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)等の有機化合
物を用いることもできる。
なお、正孔注入層111は、二層以上の層を積層して形成された多層構造であってもよい
。また、二種類以上の物質を混合して形成してもよい。
また、第2の電極102と電子輸送層114との間には、図1に示すように電子注入層1
15を設けてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能する電極から電子輸送層
114へ電子の注入を補助する機能を有する層である。ただし、電子注入層115は必ず
しも設ける必要はない。
電子注入層115を構成する物質について特に限定はないが、例えば、フッ化リチウム(
LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物
(LiOx)のようなアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を用いることが
できる。また、フッ化エルビウム(ErF)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、電子注入性およ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(LiOx)、カルシウム酸
化物(CaOx)、バリウム酸化物(BaOx)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:TT
F)等の有機化合物を用いることもできる。
以上で述べた本実施の形態で示す発光素子において、正孔注入層111、正孔輸送層11
2、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115は、それぞれ、蒸着法、または
インクジェット法、または塗布法等、いずれの方法で形成しても構わない。また、第1の
電極101または第2の電極102についても、スパッタリング法、蒸着法等、インクジ
ェット法、または塗布法等、いずれの方法を用いて形成しても構わない。
なお、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、実施の形態2とは異なる発光素子の態様の例について図2を参照して
説明する。実施の形態1で示した有機金属錯体を用いた発光素子の態様は、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2
を用いて説明する。
図2において、第1の電極201と第2の電極202との間には、第1の発光層213と
第2の発光層215が設けられており、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。
第1の電極201の電位が第2の電極202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201と第2の電極202との間に電流が流れ、第1の発光層213また
は第2の発光層215または分離層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)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略
称: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)、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(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N
PB、CBP、TCTA等の他、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:D
NA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称: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。また、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。
一方、第2の発光層215は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含んでおり、赤色の
発光が得られる。また、実施の形態1で示した有機金属錯体は、高い発光効率を示すため
、発光効率の高い発光素子が得られる。また、消費電力が低減された発光素子を得ること
ができる。
第2の発光層215の構成は、実施の形態2で述べた発光層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。
なお、本実施の形態では、第2の発光層215に実施の形態1で示した有機金属錯体を用
い、第1の発光層213に他の発光物質を適用したが、逆に第1の発光層213に実施の
形態1で示した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。
また、本実施の形態では、図2のように2層の発光層が設けられた発光素子について記載
しているが、発光層の層数は2層に限定されるものでは無く、それぞれの発光層からの発
光が混合されれば、2層以上、例えば3層あってもよい。その結果、例えば白色光が得ら
れる。
なお、第1の電極201は、先の実施の形態2で述べた第1の電極101と同様の構成と
すればよい。また、第2の電極202も、先の実施の形態2で述べた第2の電極102と
同様の構成とすればよい。
また、本実施の形態では、図2に示すように、正孔注入層211、正孔輸送層212、電
子輸送層216、電子注入層217を設けているが、これらの層の構成に関しても、先に
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、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に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、複数の発光層を設け、かつ実施の形態3とは異なる素子構造でそれぞ
れの発光層から発光させる発光素子を例示する。したがって、本実施の形態においても、
複数の発光が混合された発光を得ることができる。すなわち、例えば白色光を得ることが
できる。以下、図3を用いて説明する。
図3の発光素子は、第1の電極301と第2の電極302との間に、第1の発光層313
と第2の発光層323を設けている。また、第1の発光層313と第2の発光層323と
の間には、電荷発生層としてN層315およびP層321とを設けている。
N層315は電子を発生させる層であり、P層321は正孔を発生させる層である。第1
の電極301の電位が第2の電極302の電位よりも高くなるように電圧を印加したとき
、第1の電極301から注入された正孔とN層315から注入された電子が、第1の発光
層313において再結合し、第1の発光層313に含まれた第1の発光物質が発光する。
さらに、第2の電極302から注入された電子とP層321から注入された正孔が、第2
の発光層323において再結合し、第2の発光層323に含まれた第2の発光物質が発光
する。
第1の発光層313は、先の実施の形態3における第1の発光層213と同様の構成とす
ればよく、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2の発光層323は、先の実施の形態3における第2の発
光層215と同様の構成でよく、実施の形態1で示した有機金属錯体を含んでおり、赤色
の発光が得られる。実施の形態1で示した有機金属錯体は、高い発光効率を示すため、発
光効率の高い発光素子が得られる。また、消費電力が低減された発光素子を得ることがで
きる。
N層315は電子を発生させる層であるため、実施の形態2で述べた有機化合物と電子供
与体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、
電子を第1の発光層313側へ注入することができる。
P層321は正孔を発生させる層であるため、実施の形態2で述べた有機化合物と電子受
容体とを混合してなる複合材料を用いて形成すればよい。このような構成とすることで、
正孔を第2の発光層323側へ注入することができる。また、P層321には、酸化モリ
ブデン、酸化バナジウム、ITO、ITSOといったような正孔注入性に優れた金属酸化
物を用いることもできる。
また、本実施の形態では、図3のように2層の発光層が設けられた発光素子について記載
しているが、発光層の層数は2層に限定されるものでは無く、それぞれの発光層からの発
光が混合されれば、2層以上、例えば3層あってもよい。その結果、例えば白色光が得ら
れる。
なお、第1の電極301は、先の実施の形態2で述べた第1の電極101と同様の構成と
すればよい。また、第2の電極302も、先の実施の形態2で述べた第2の電極102と
同様の構成とすればよい。
また、本実施の形態では、図3に示すように、正孔注入層311、正孔輸送層312およ
び322、電子輸送層314および324、電子注入層325を設けているが、これらの
層の構成に関しても、先に実施の形態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、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に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5では、実施の形態1で示した有機金属錯体を増感剤として用いた発光素子
の態様について、図1を用いて説明する。
図1には、第1の電極101と第2の電極102との間に発光層113を有する発光素子
が表されている。そして、発光層113には、先の実施の形態1で述べたような有機金属
錯体と、その有機金属錯体よりも長波長の発光を呈することのできる蛍光性化合物とが含
まれている。
このような発光素子において、第1の電極101から注入された正孔と第2の電極102
側から注入された電子とが、発光層113において再結合し、蛍光性化合物を励起状態に
する。そして、励起状態の蛍光性化合物は基底状態に戻るときに発光する。この時、実施
の形態1で示した有機金属錯体は、蛍光性化合物に対して増感剤として作用し、蛍光性化
合物の一重項励起状態の分子の数を増幅する。このように、実施の形態1で示した有機金
属錯体を増感剤として用いることによって発光効率の良い発光素子を得ることができる。
なお、本実施の形態5の発光素子において、第1の電極101は陽極として機能し、第2
の電極102は陰極として機能する。
発光層113は、実施の形態1で示した有機金属錯体と、その有機金属錯体よりも長波長
の発光を呈することのできる蛍光性化合物とを含んでいる。その構成は、実施の形態1で
示した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と同時に該蛍光性化合物
よりも大きい一重項励起エネルギーを有する物質をホストとして用い、実施の形態1で示
した有機金属錯体および該蛍光性化合物をゲストとして分散してなる層であることが好ま
しい。
実施の形態1で示した有機金属錯体と蛍光性化合物とを分散状態にするために用いる物質
(すなわちホスト)については特に限定はなく、先の実施の形態2においてホストとして
挙げた物質等を用いることができる。
また、蛍光性化合物についても特に限定はないが、4−ジシアノメチレン−2−イソプロ
ピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]
−4H−ピラン(略称:DCJTI)、マグネシウムフタロシアニン、マグネシウムポル
フィリン、フタロシアニン等の赤色〜赤外の発光を示す化合物が好ましい。
なお、第1の電極101、第2の電極102共に、先の実施の形態2で述べた第1の電極
、第2の電極と同様の構成とすればよい。
また、本実施の形態5では、図1に示すように、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、先
に実施の形態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。
以上に述べた発光素子は、実施の形態1で示した有機金属錯体を増感剤として用いること
によって、高効率の発光が得られるものである。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に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6では、上記実施の形態で示した発光素子を含む発光装置の一態様について
、図4を用いて説明する。図4は、該発光装置の断面図である。
図4において、四角の点線で囲まれているのは、発光素子12を駆動するために設けられ
ているトランジスタ11である。発光素子12は、第1の電極13と第2の電極14との
間に発光層を含む層15を有し、該発光層は実施の形態1で示した有機金属錯体を含んで
いる。具体的には、発光素子12は、実施の形態2乃至実施の形態5で示したような構成
である。トランジスタ11のドレイン領域と第1の電極13とは、第1層間絶縁膜16(
16a、16b、16c)を貫通している配線17によって電気的に接続されている。ま
た、発光素子12は、隔壁層18によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離
されている。このような構成を有する本実施の形態の発光装置は、本実施の形態において
、基板10上に設けられている。
なお、図4に示されたトランジスタ11は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電
極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ11の構造については
、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には
、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの(チャネル保護型)でもよ
いし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの(チャネルエッチ型
)でもよい。
また、トランジスタ11を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよ
い。また、微結晶半導体(マイクロクリスタル半導体)、酸化物半導体等を用いてもよい
酸化物半導体層としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選ん
だ元素の複合酸化物を用いることができる。例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛を含
む酸化インジウム(IZO)や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化物
(IGZO)をその例に挙げることができる。また、半導体層が結晶性のものの具体例と
しては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙
げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル
等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、ト
ランジスタ11およびその他のトランジスタ(発光素子を駆動するための回路を構成する
トランジスタ)は全てNチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であ
ることが好ましい。また、多くの酸化物半導体、例えば酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛を
含む酸化インジウム(IZO)や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化
物(IGZO)などはN型の半導体であるため、これらの化合物を活性層にもつトランジ
スタはNチャネル型となる。それ以外については、Nチャネル型またはPチャネル型のい
ずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジ
スタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
さらに、第1層間絶縁膜16a〜16cは、図4(A)、(C)に示すように多層でもよ
いし、または単層でもよい。なお、16aは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り
、16bはアクリルやシロキサン(シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が
構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基)、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平
坦性を有する物質から成る。さらに、16cはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜から成
る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のも
のを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。こ
のように、第1層間絶縁膜16a〜16cは、無機物または有機物の両方を用いて形成さ
れたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。
隔壁層18は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好まし
い。また隔壁層18は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成され
る。なお隔壁層18は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、また
は両方を用いて形成されたものでもよい。
なお、図4(A)、(C)では、第1層間絶縁膜16a〜16cのみがトランジスタ11
と発光素子12の間に設けられた構成であるが、図4(B)のように、第1層間絶縁膜1
6(16a、16b)の他、第2層間絶縁膜19(19a、19b)が設けられた構成の
ものであってもよい。図4(B)に示す発光装置においては、第1の電極13は第2層間
絶縁膜19を貫通し、配線17と接続している。
第2層間絶縁膜19は、第1層間絶縁膜16と同様に、多層でもよいし、または単層でも
よい。19aはアクリルやシロキサン(シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構
造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基)、塗布成膜可能な酸化珪素等の自
己平坦性を有する物質から成る。さらに、19bはアルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜か
ら成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外
のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい
。このように、第2層間絶縁膜19は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたも
のでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。
発光素子12において、第1の電極13および第2の電極14がいずれも透光性を有する
物質で構成されている場合、図4(A)の白抜きの矢印で表されるように、第1の電極1
3側と第2の電極14側の両方から発光を取り出すことができる。また、第2の電極14
のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図4(B)の白抜きの矢印で表される
ように、第2の電極14側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第1の電極
13は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜(反射
膜)が第1の電極13の下方に設けられていることが好ましい。また、第1の電極13の
みが透光性を有する物質で構成されている場合、図4(C)の白抜きの矢印で表されるよ
うに、第1の電極13側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第2の電極1
4は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第2の電極14の上方に設け
られていることが好ましい。
また、発光素子12は、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が高くなるよ
うに電圧を印加したときに動作するように層15が積層されたものであってもよいし、或
いは、第1の電極13の電位よりも第2の電極14の電位が低くなるように電圧を印加し
たときに動作するように層15が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジ
スタ11はNチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ11はPチャネ
ル型トランジスタである。
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアク
ティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の
素子を発光素子と同一基板上に設けずに発光素子を駆動させるパッシブマトリクス型の発
光装置であってもよい。
本実施の形態6で示した発光装置は、上記実施の形態で一例を示した発光素子を用いてい
るため、色純度の高い発光色を実現できる。また、発光効率が高く、ひいては消費電力が
低い発光装置とすることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態6に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明
する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態1に示した有機金属錯体を含み、発光
効率が高く、消費電力が低減された表示部を有する。また色再現性に優れた表示部を有す
る。フルカラーディスプレイに実施の形態1で示した有機金属錯体を用いる場合、赤色発
光素子以外については、種々の発光物質を用い、実施の形態2〜5で説明したものと同様
の構成の発光素子を適用することができる。
本発明の有機金属錯体を用いて作製された発光素子を有する電子機器として、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置
(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(
モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備え
た画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)
等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる
。これらの電子機器の具体例を図5に示す。
図5(A)携帯情報端末機器9200の一例を示している。携帯情報端末機器9200は
、コンピュータを内蔵しており、様々なデータ処理を行うことが可能である。このような
携帯情報端末機器9200としては、PDA(Personal Digital As
sistance)が挙げられる。
携帯情報端末機器9200は、筐体9201および筐体9203の2つの筐体で構成され
ている。筐体9201と筐体9203は、連結部9207で折りたたみ可能に連結されて
いる。筐体9201には表示部9202が組み込まれており、筐体9203はキーボード
9205を備えている。もちろん、携帯情報端末機器9200の構成は上述のものに限定
されず、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。表示部9202は、
上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されてい
る。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が小さいという特徴を有している。また
、視感効率の高い赤色発光が可能であるという特徴を有している。その発光素子で構成さ
れる表示部9202も同様の特徴を有するため、この携帯情報端末機器は画質の劣化がな
く、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯情報端末機器において、
劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができる。よって、携帯情
報端末機器の小型軽量化を図ることが可能である。
図5(B)は本実施の形態に係るデジタルビデオカメラ9500の一例を示している。デ
ジタルビデオカメラ9500は、筐体9501に表示部9503が組み込まれ、その他に
各種操作部が設けられている。なお、デジタルビデオカメラ9500の構成は特に限定さ
れず、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。
このデジタルビデオカメラにおいて表示部9503は、上記実施の形態で説明したものと
同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が
高く、消費電力が小さいという特徴を有している。また、視感効率の高い赤色発光が可能
であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9503も同様の特徴
を有するため、このデジタルビデオカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られて
いる。このような特徴により、デジタルビデオカメラにおいて、劣化補償機能や電源回路
を大幅に削減、若しくは縮小することができる。よって、デジタルビデオカメラの小型軽
量化を図ることが可能である。
図5(C)は本実施の形態に係る携帯電話機9100の一例を示している。携帯電話機9
100は、筐体9102および筐体9101の2つの筐体で構成されており、連結部91
03により折りたたみ可能に連結されている。筐体9102には表示部9104が組み込
まれており、筐体9101には操作キー9106が設けられている。なお、携帯電話機9
100の構成は特に限定されず、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。
この携帯電話機において、表示部9104は、上記実施の形態で説明したものと同様の発
光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消
費電力が小さいという特徴を有している。また、視感効率の高い赤色発光が可能であると
いう特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9104も同様の特徴を有する
ため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴
により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小するこ
とができるので、本体の小型軽量化を図ることが可能である。また、携帯電話機などに設
けられたディスプレイのバックライトとして、上記実施の形態で示した発光素子を用いて
も構わない。
図5(D)は携帯可能なコンピュータ9400の一例を示している。コンピュータ940
0は、開閉可能に連結された筐体9401と筐体9404を備えている。筐体9401に
は表示部9402が組み込まれ、筐体9404はキーボード9403などを備えている。
なお、コンピュータ9400の構成は特に限定されず、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。
このコンピュータにおいて、表示部9402は、上記実施の形態で説明したものと同様の
発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、
消費電力が小さいという特徴を有している。また、視感効率の高い赤色発光が可能である
という特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9402も同様の特徴を有す
るため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このよう
な特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは
縮小することができるので、本体の小型軽量化を図ることが可能である。
図5(E)は、テレビジョン装置9600の一例を示している。テレビジョン装置960
0は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9603により、映像
を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド9605により筐体9601を
支持した構成を示している。
テレビジョン装置9600の操作は、筐体9601が備える操作スイッチや、別体のリモ
コン操作機9610により行うことができる。リモコン操作機9610が備える操作キー
9609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9603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9610に、当該リモコン操作機
9610から出力する情報を表示する表示部9607を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置9600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または無線に
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)または双方向
(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。
このテレビジョン装置において、表示部9607、表示部9603の少なくとも一方は、
上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されてい
る。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が小さいという特徴を有している。また
、視感効率の高い赤色発光が可能であるという特徴を有している。その発光素子で構成さ
れる表示部も同様の特徴を有する。
以上の様に、上記実施の形態で示した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置を
あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態1で示した有機金属錯
体を用いることにより、低消費電力で、色再現性に優れた表示部を有する電子機器を提供
することが可能となる。
また、上記実施の形態で示した発光装置は、照明装置として用いることもできる。上記実
施の形態で示した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図6を用いて説明する。
図6は、上記実施の形態で一例を示した発光装置を、照明装置である電気スタンド、及び
室内の照明装置として用いた例である。図6に示す電気スタンドは、光源3000を有し
、光源3000として、上記実施の形態で一例を示した発光装置が用いられている。従っ
て、消費電力の低い発光装置とすることができる。また、この発光装置は大面積化が可能
であるため、照明装置を大面積の照明として用いることができる。また、この発光装置は
、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可
能となる。また、この発光装置は、フレキシブル化が可能であるため、例えば、照明装置
3002のように、ロール型の照明とすることが可能である。このように、本実施の形態
で示す発光装置を、室内の照明装置3001、3002として用いた部屋に、図5(E)
で説明したような、テレビジョン装置を設置することもできる。
本実施例では、実施の形態1で示した構造式(13)で表される有機金属錯体であるビス
(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオナ
ト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(pac)])の合成例を具体
的に例示する。
20mLの2−エトキシエタノールと、0.78gの複核錯体ジ−μ−クロロ−ビス[ビ
ス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(t
ppr)Cl])と、0.20gの2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオンと、
0.49gの炭酸ナトリウムを、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30分間照射し、反
応させた。反応溶液にジクロロメタンを加えてろ過した。得られたろ液を濃縮して、赤色
粉末を析出させた。この粉末をろ取し、エタノール、ついでエーテルにて洗浄することに
より、目的物の赤色粉末状固体を収率93%で得た。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。本ステップの合成スキームを下
記(E−1)に示す。
なお、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有機金属
錯体[Ir(tppr)(pac)]であることを確認した。得られたH NMRの
分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図7に示す。
H NMR.δ(CDCl):1.02(s,9H),1.96(s,3H),5.
46(s,1H),6.40(d,1H),6.48−6.57(m,3H),6.65
(t,2H),6.91(dt,2H),7.47−7.61(m,12H),7.82
(m,4H),8.08(dt,4H),8.93(d,2H).
これらの測定結果より、本実施例において上述の構造式(13)で表される有機金属錯体
[Ir(tppr)(pac)]が得られたことがわかった。
また、得られた有機金属錯体[Ir(tppr)(pac)]の昇華温度を高真空差動
型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、TG−DTA2410SA)に
より測定した。真空度2.5×10−3Paにて、昇温速度を10℃/minに設定し、
昇温したところ、226℃にて5%の重量減少が見られ、良好な昇華性を示すことがわか
った。
次に、[Ir(tppr)(pac)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)による
解析を行った。UVスペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V55
0型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.057mmol/L)を用いて、室温で測定を
行った。また、[Ir(tppr)(pac)]の発光スペクトルを測定した。発光ス
ペクトルの測定は蛍光光度計((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(0.34mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定結果
を図8に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度および発光強度(任意単位)を表す
図8に示す通り、有機金属錯体[Ir(tppr)(pac)]は、622nm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、実施の形態1で示した構造式(15)で表される有機金属錯体であるビス
(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオナ
ト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dibm)])の合成例を具
体的に例示する。
20mLの2−エトキシエタノールと、0.65gの複核錯体ジ−μ−クロロ−ビス[ビ
ス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(t
ppr)Cl])と、0.18gの2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオンと、
0.41gの炭酸ナトリウムを、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30分間照射し、反
応させた。反応溶液にジクロロメタンを加えてろ過した。得られたろ液を濃縮して、赤色
粉末を析出させた。この粉末をろ取し、エタノール、ついでエーテルにて洗浄することに
より、目的物の赤色粉末状固体を収率92%で得た。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。本ステップの合成スキームを下
記(E−2)に示す。
なお、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有機金属
錯体[Ir(tppr)(dibm)]であることを確認した。得られたH NMR
の分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図9に示す。
H NMR.δ(CDCl):0.88(d,6H),1.05(d,6H),2.
36(sep,2H),5.30(s,1H),6.51(t,4H),6.64(dt
,2H),6.92(d,2H),7.45−7.56(m,12H),7.81(br
m,4H),8.07(dd,4H),8.87(s,2H).
これらの測定結果より、本実施例において上述の構造式(15)で表される[Ir(tp
pr)(dibm)]が得られたことがわかった。
また、得られた有機金属錯体[Ir(tppr)(dibm)]の昇華温度を高真空差
動型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、TG−DTA2410SA)
により測定した。真空度2.5×10−3Paにて、昇温速度を10℃/minに設定し
、昇温したところ、230℃にて5%の重量減少が見られ、良好な昇華性を示すことがわ
かった。
次に、[Ir(tppr)(dibm)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)によ
る解析を行った。UVスペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V5
50型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.056mmol/L)を用いて、室温で測定
を行った。また、[Ir(tppr)(dibm)]の発光スペクトルを測定した。発
光スペクトルの測定は蛍光光度計((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(0.33mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定
結果を図10に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度および発光強度(任意単位)
を表す。
図10に示す通り、有機金属錯体[Ir(tppr)(dibm)]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色の発光が観測された。
本実施例では、実施の形態1で示した構造式(12)で表される有機金属錯体であるビス
(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III
)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])の合成例を具体的に例示する。
25mLの2−エトキシエタノールと、0.40gの複核錯体[Ir(tppr)Cl
と、0.14mLのジピバロイルメタンと、0.25gの炭酸ナトリウムを、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,150W)を15分間照射し、反応させた。反応溶液をろ過し、得られた
ろ液をエタノールにて再結晶し、得られた赤色粉末をエタノール、次いでジエチルエーテ
ルにて洗浄することにより、目的物の赤色粉末状固体を収率75%で得た。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。本ステッ
プの合成スキームを下記(E−3)に示す。
なお、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有機金属
錯体[Ir(tppr)(dpm)]であることを確認した。得られたH NMRの
分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図11に示す。
H NMR.δ(CDCl):1.02(s,18H),5.64(s,1H),6
.51(m,4H),6.64(m,2H),6.92(d,2H),7.44−7.5
6(m,12H),7.80(brs,4H),8.06(d,4H),8.86(s,
2H).
これらの測定結果より、本実施例において、上述の構造式(12)で表される有機金属錯
体[Ir(tppr)(dpm)]が得られたことがわかった。
また、得られた有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm)]の昇華温度を高真空差動
型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、TG−DTA2410SA)に
より測定した。真空度2.5×10−3Paにて、昇温速度を10℃/minに設定し、
昇温したところ、220℃にて5%の重量減少が見られ、良好な昇華性を示すことがわか
った。
次に、[Ir(tppr)(dpm)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)による
解析を行った。UVスペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V55
0型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.094mmol/L)を用いて、室温で測定を
行った。また、[Ir(tppr)(dpm)]の発光スペクトルを測定した。発光ス
ペクトルの測定は蛍光光度計((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(0.33mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。励起波長
は465nmとした。測定結果を図12に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度お
よび発光強度(任意単位)を表す。
図12に示す通り、有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm)]は、630nmに発
光ピークを有しており、溶液からは赤色の発光が観測された。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図13を用いて説明する。本実
施例及び実施例5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乃至3及び比較発光素子1の作製方法を示す。
まず、発光素子1について説明する。ガラス基板2101上に、酸化珪素を含むインジウ
ム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極2102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。
次に、第1の電極が形成された面が下方となるように、第1の電極が形成された基板を真
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2102上に、NPBと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層2103を形成した。その膜厚
は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)との比率は、重量比で4:1(=NP
B: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、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む層2103上に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)を10nmの
膜厚となるように成膜し、正孔輸送層2104を形成した。
さらに、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)、NPB、及び構造式(13)で表されるビス(2,3,5−トリ
フェニルピラジナト)(2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオナト)イリジウム(I
II)(略称:[Ir(tppr)(pac)])を共蒸着することにより、正孔輸送
層2104上に50nmの膜厚の発光層2105を形成した。ここで、BAlqとNPB
と[Ir(tppr)(pac)]との重量比は、1:0.1:0.06(=BAlq
:NPB:[Ir(tppr)(pac)])となるように調節した。
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層2105上にトリス(8−キノリノラト)
アルミニウム(略称:Alq)を10nm、バソフェナントロリン(略称:BPhen)
を20nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層2106を形成した。
さらに、電子輸送層2106上に、フッ化リチウムを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層
2107を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層2107上にアルミニウムを200n
mの膜厚となるように成膜することにより、第2の電極2108を形成することで、発光
素子1を作製した。
次に、発光素子2について説明する。発光素子2は、発光層2105以外は、発光素子1
と同様に形成した。発光素子2においては、発光層2105として、BAlq、NPB、
及び構造式(15)で表されるビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(2,6−
ジメチル−3,5−ヘプタンジオナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr
(dibm)])とを共蒸着することにより、正孔輸送層2104上に50nmの膜
厚の発光層2105を形成した。ここで、BAlqとNPBと[Ir(tppr)(d
ibm)]との重量比は、1:0.1:0.06(=BAlq:NPB:[Ir(tpp
r)(dibm)])となるように調節した。以上により、本実施例の発光素子2を得
た。
次に、発光素子3について説明する。発光素子3は、発光層2105以外は、発光素子1
と同様に形成した。発光素子3においては、発光層2105として、BAlq、NPB、
及び構造式(12)で表されるビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロ
イルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dpm)])とを
共蒸着することにより、正孔輸送層2104上に50nmの膜厚の発光層2105を形成
した。ここで、BAlqとNPBと[Ir(tppr)(dpm)]との重量比は、1
:0.1:0.06(=BAlq:NPB:[Ir(tppr)(dpm)])となる
ように調節した。以上により、本実施例の発光素子3を得た。
次に比較発光素子1について説明する。比較発光素子1は、発光層2105以外は、発光
素子1と同様に形成した。比較発光素子1においては、発光層2105として、BAlq
、NPB、及び構造式(50)で表される(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−ト
リフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(acac
)])とを共蒸着することにより、正孔輸送層2104上に50nmの膜厚の発光層21
05を形成した。ここで、BAlqとNPBと[Ir(tppr)(acac)]との
重量比は、1:0.1:0.06(=BAlq:NPB:[Ir(tppr)(aca
c)])となるように調節した。以上により、本実施例の比較発光素子1を得た。
以上により得られた発光素子1、発光素子2、発光素子3及び比較発光素子1を窒素雰囲
気のグローブボックス内において、各発光素子が大気に曝されないように封止する作業を
行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は、室温(2
5℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子1、発光素子2、発光素子3及び比較発光素子1の電流密度―輝度特性を図14
に示す。図14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15に示す。図15において、横軸は印加した電圧
(V)、縦軸は輝度(cd/m)を表している。
また、0.5mAの電流を流したときの発光スペクトルを図16(A)及び図16(B)
に示す。なお、図16(B)は、図16(A)における610nm〜640nmの範囲を
拡大して表した発光スペクトルである。図16より、発光素子1及び発光素子2の発光の
ピークは622nmであり、発光素子3の発光のピークは624nmであり、比較発光素
子1の発光のピークは619nmであった。また、発光素子1は輝度970cd/m
とき、CIE色度座標が(x=0.67、y=0.33)であった。発光素子2は、輝度
1100cd/mのとき、CIE色度座標が(x=0.67、y=0.33)であった
。発光素子3は、輝度940cd/mのとき、CIE色度座標が(x=0.67、y=
0.33)であった。また、比較発光素子1は、輝度1070cd/mのとき、CIE
色度座標が(x=0.66、y=0.34)であった。したがって、作製した発光素子1
、発光素子2、発光素子3及び比較発光素子1からは、いずれも赤色の発光が観測された
が、発光素子1、発光素子2、及び発光素子3は比較発光素子1と比べてさらに良好な赤
色を呈した。
また、発光素子1は、輝度970cd/mのとき、電圧は7.2Vであり、外部量子効
率は20%であった。また、発光素子2は、輝度1100cd/mのとき、電圧は6.
8Vであり、外部量子効率は22%であった。また、発光素子3は、輝度940cd/m
のとき、電圧は6.6Vであり、外部量子効率は21%であった。また、比較発光素子
1は、輝度1070cd/mのとき、電圧は7.2Vであり、外部量子効率は21%で
あった。
また、作製した発光素子1、発光素子2、発光素子3及び比較発光素子1の信頼性試験を
行った。信頼性試験は、初期輝度を1000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で
これらの素子を駆動し、或る時間が経過する毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得
られた結果を図21に示す。図21において、横軸は通電時間(hour)、縦軸はそれ
ぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)を表す。
図21より、発光素子1、発光素子2、発光素子3及び比較発光素子1は、時間経過によ
る輝度の低下が起こりにくく、長寿命な発光素子であることがわかった。7000時間の
駆動後、発光素子1は初期輝度の82%の輝度を、発光素子2は初期輝度の80%の輝度
を、発光素子3は初期輝度の87%の輝度をそれぞれ保っていた。一方、比較発光素子1
は、7000時間の駆動後、初期輝度の78%の輝度であり、発光素子1〜3は、比較発
光素子1よりもさらに、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命な発光素子で
あることがわかった。
以上により、本実施例の発光素子1、発光素子2、及び発光素子3が、発光素子として特
性が得られ、十分機能することが確認できた。また、発光素子1、発光素子2、及び発光
素子3は良好な赤色を示し、且つ長寿命な発光素子であった。また、一般式(G1)のR
21及びR22がいずれも炭素数3のイソプロピル基である有機金属錯体[Ir(tpp
r)(dibm)]を用いた発光素子2、及び一般式(G1)のR21及びR22がい
ずれも炭素数4のtert−ブチル基である有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm
)]を用いた発光素子3においては、低電圧で駆動可能な発光素子であることが確認でき
た。
また、図25に、発光素子3に用いた有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm)]と
、比較発光素子1に用いた有機金属錯体[Ir(tppr)(acac)]の昇華特性
を示す。図25では、高真空差動型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製
、TG−DTA2410SA)により、真空度2.5×10−3Paにて、昇温速度を1
0℃/minに設定して昇華温度を測定した。
図25より、発光素子3に用いた有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm)]は、比
較発光素子1に用いた有機金属錯体[Ir(tppr)(acac)]よりも低温で昇
華しやすく、良好な昇華性を示した。よって、有機金属錯体[Ir(tppr)(dp
m)]は、熱分解を起こすことなく昇華させることができ、蒸着法によって低分子化合物
で構成される発光層を成膜する場合に、発光層への分解物の混入を避けることができるた
め、当該有機金属錯体を用いた本実施例の発光素子3を、長寿命な発光素子とすることが
可能である。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図17を用いて説明する。
以下に、本実施例の発光素子4及び比較発光素子2の作製方法を示す。
まず、発光素子4について説明する。ガラス基板2101上に、酸化珪素を含むインジウ
ム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極2102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。
次に、第1の電極が形成された面が下方となるように、第1の電極が形成された基板を真
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2102上に、NPBと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層2103を形成した。その膜厚
は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)との比率は、重量比で4:1(=NP
B: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、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む層2103上に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)を10nmの
膜厚となるように成膜し、正孔輸送層2104を形成した。
さらに、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)、NPB、及び構造式(12)で示したビス(2,3,5−トリフ
ェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(t
ppr)(dpm)]を共蒸着することにより、正孔輸送層2104上に20nmの膜
厚の第1の発光層2105aを形成した。ここで、BAlqとNPBと[Ir(tppr
(dpm)]との重量比は、1:0.25:0.06(=BAlq:NPB:[Ir
(tppr)(dpm)])となるように調節した。
次いで、第1の発光層2105aと同様に、BAlq、NPB、及び構造式(12)で示
した[Ir(tppr)(dpm)]を共蒸着することにより、第1の発光層2105
a上に30nmの膜厚の第2の発光層2105bを形成した。ここで、BAlqとNPB
と[Ir(tppr)(dpm)]との重量比は、1:0.1:0.06(=BAlq
:NPB:[Ir(tppr)(dpm)])となるように調節した。
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、第2の発光層2105b上にトリス(8−キノリ
ノラト)アルミニウム(略称:Alq)を10nm、バソフェナントロリン(略称:B
Phen)を20nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層2106を形成した。
さらに、電子輸送層2106上に、フッ化リチウムを1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層
2107を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層2107上にアルミニウムを200n
mの膜厚となるように成膜することにより、第2の電極2108を形成することで、発光
素子4を作製した。
次に比較発光素子2について説明する。比較発光素子2は、第1の発光層2105a及び
第2の発光層2105b以外は、発光素子4と同様に形成した。比較発光素子2において
は、第1の発光層2105aとして、BAlq、NPB、及び構造式(50)で表される
(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(II
I)(略称:[Ir(tppr)(acac)])とを共蒸着することにより、正孔輸
送層2104上に20nmの膜厚の第1の発光層2105aを形成した。ここで、BAl
qとNPBと[Ir(tppr)(acac)]との重量比は、1:0.25:0.0
6(=BAlq:NPB:[Ir(tppr)(acac)])となるように調節した
次いで、BAlq、NPB、及び[Ir(tppr)(acac)]を共蒸着すること
により、第1の発光層2105a上に30nmの膜厚の第2の発光層2105bを形成し
た。ここで、BAlqとNPBと[Ir(tppr)(acac)]との重量比は、1
:0.1:0.06(=BAlq:NPB:[Ir(tppr)(acac)])とな
るように調節した。以上により、本実施例の比較発光素子2を得た。
以上により得られた発光素子4及び比較発光素子2を窒素雰囲気のグローブボックス内に
おいて、各発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素
子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および比較発光素子2の電流密度―輝度特性を図18に示す。図18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19に示す。図19において、横軸は印加した電圧(V)、縦軸は輝度(c
d/m)を表している。図19より、発光素子4は、比較発光素子2よりも低電圧で駆
動することが可能であることがわかる。
また、0.5mAの電流を流したときの発光スペクトルを図20に示す。図20より、発
光素子4の発光のピークは624nmであり、比較発光素子2の発光のピークは619n
mであった。また、発光素子4は、輝度970cd/mのとき、CIE色度座標が(x
=0.66、y=0.34)であった。また、比較発光素子2は、輝度900cd/m
のとき、CIE色度座標が(x=0.65、y=0.35)であった。したがって、作製
した発光素子4及び比較発光素子2からは、いずれも赤色の発光が観測されたが、発光素
子4は比較発光素子2と比べて良好な赤色を呈した。
また、発光素子4の輝度970cd/mのときの電圧は7.0Vであり、外部量子効率
は22%であった。また、比較発光素子2の輝度900cd/mのときの電圧は7.8
Vであり、外部量子効率は21%であった。
また、作製した発光素子4及び比較発光素子2の信頼性試験を行った。信頼性試験は、初
期輝度を1000cd/mに設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を駆動し、或
る時間が経過する毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図22に示す
。図22において、横軸は通電時間(hour)、縦軸はそれぞれの時間における初期輝
度に対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)を表す。
図22より、発光素子4及び比較発光素子2は、時間経過による輝度の低下が起こりにく
く、長寿命な発光素子であることがわかった。また、1100時間の駆動後、発光素子4
は初期輝度の94%の輝度を保っていた。一方、比較発光素子2は、1100時間の駆動
後、初期輝度の93%の輝度であり、発光素子4は、比較発光素子2よりもさらに、時間
経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命な発光素子であることがわかった。
以上により、本実施例の発光素子4が、発光素子として特性が得られ、十分機能すること
が確認できた。また、発光素子4は良好な赤色を示し、且つ長寿命な発光素子であった。
また、一般式(G1)のR21及びR22がいずれも炭素数4のtert−ブチル基であ
る有機金属錯体[Ir(tppr)(dpm)]を用いた発光素子4は、一般式(G1
)においてR21及びR22がいずれも炭素数1のメチル基である有機金属錯体[Ir(
tppr)(acac)]を用いた比較発光素子2と比べて、低電圧で駆動可能な発光
素子であることが確認できた。
本実施例では、下記構造式(45)で表される本発明の一態様の有機金属錯体、ビス(5
−フェニル−2,3−ジ−m−トリルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム
(III)(略称:[Ir(5dmtppr)(dpm)])の合成例を具体的に例示
する。構造式(45)で表される有機金属錯体[Ir(5dmtppr)(dpm)]
は、実施の形態1の一般式(G1)において、R、R、R〜R、R〜R15
水素であり、R及びRが炭素数1のメチル基であり、R21及びR22が炭素数4の
tert−ブチル基である構造を有する。
なお、以下に示す本実施例において、マイクロ波の照射にはマイクロ波合成装置(CEM
社製 Discover)を用いた。
<ステップ1; 2,3−ジ−m−トリルピラジンの合成>
まず、2,3−ジクロロピラジン2.39g、3−メチルフェニルボロン酸4.51g、
炭酸ナトリウム3.74g、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)0.17g、水15mL、アセトニトリル15
mLを、還流管を付けた丸底フラスコに入れ、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3時間40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ろ過した。この溶液の溶媒
を留去し、2,3−ジ−m−トリルピラジンを得た(白色粉末、収率80%)。ステップ
1の合成スキームを下記(E4−1)に示す。
<ステップ2; 2,3−ジ−m−トリルピラジン−1−オキシドの合成>
窒素雰囲気にて、上記ステップ1で得た2,3−ジ−m−トリルピラジン3.32gをジ
クロロメタン50mLに溶解し、3−クロロ安息香酸(略称:mCPBA)4.42gを
添加して、24時間、室温にて撹拌した。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溶液で洗浄し、硫酸マグ
ネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去し、酢酸エ
チル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て精製した。さらに、ジク
ロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、2,3−ジ−m−トリルピラジン−1−
オキシドを得た(白色粉末、収率59%)。ステップ2の合成スキームを下記(E4−2
)に示す。
<ステップ3; 5−クロロ−2,3−ジ−m−トリルピラジンの合成>
窒素雰囲気にて、上記ステップ2で得た2,3−ジ−m−トリルピラジン−1−オキシド
2.08gに塩化ホスホリル12mLを添加し、一時間加熱還流した。その後この溶液を
氷水に注いだ。この水溶液に炭酸カリウムを加えて中性に調整し、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
た後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去し、5−クロロ−2,3−ジ−m−トリル
ピラジンを得た(黄色油状物、収率100%)。ステップ3の合成スキームを下記(E4
−3)に示す。
<ステップ4; 5−フェニル−2,3−ジ−m−トリルピラジン(略称:H5dmtp
pr)の合成>
上記ステップ3で得た5−クロロ−2,3−ジ−m−トリルピラジン2.36g、フェニ
ルボロン酸0.98g、炭酸ナトリウム0.85g、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)0.036g、水15
mL、アセトニトリル15mL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30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
ろ過した。この溶液の溶媒を留去し、H5dmtpprを得た(オレンジ色油状物、収率
100%)。ステップ4の合成スキームを下記(E4−4)に示す。
<ステップ5; ジ−μ−クロロ−ビス[ビス(5−フェニル−2,3−ジ−m−トリル
ピラジナト)イリジウム(III)](略称:[Ir(5dmtppr)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4で得た5−フェニル
−2,3−ジ−m−トリルピラジン2.84g、塩化イリジウム水和物(IrCl・n
O)(フルヤ金属製)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30分間照
射し、反応させた。反応後の溶液を濃縮し、得られた残渣をエタノールにて洗浄すること
により、複核錯体[Ir(5dmtppr)Cl]を得た(赤色粉末、収率88%)
。また、ステップ5の合成スキームを下記(E4−5)に示す。
<ステップ6;ビス(5−フェニル−2,3−ジ−m−トリルピラジナト)(ジピバロイ
ルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5dmtppr)(dpm)]の
合成>
2−エトキシエタノール25mL、上記ステップ5で得た複核錯体[Ir(5dmtpp
r)Cl] 2.66g、ジピバロイルメタン0.91mL、炭酸ナトリウム1.5
7g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30分間照射し、反応させた。反応溶液をろ
過し、得られたろ液の溶媒を留去し、トルエンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマ
トグラフィーにて精製した。さらに、メタノールにて再結晶し、目的物の暗い赤色粉末を
収率77%で得た。ステップ6の合成スキームを下記(E4−6)に示す。
なお、核磁気共鳴分光法(H NMR)によって、上記ステップ6で得られた暗い赤色
粉末が、目的物である[Ir(5dmtppr)(dpm)]であることを確認した。
得られたH NMRの分析結果を下記に示す。また、H NMRチャートを図23に
示す。
H NMR.δ(CDCl):1.02(m,18H),1.88(s,6H),2
.46(s,6H),5.16(s,1H),6.36(d,2H),6.48(dd,
2H),6.67(s,2H),7.60−7.35(m,14H),8.06(m,4
H),8.85(s,2H).
これらの測定結果より、本実施例において、上述の構造式(45)で表される有機金属錯
体[Ir(5dmtppr)(dpm)]が得られたことがわかった。
次に、[Ir(5dmtppr)(dpm)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)
による解析を行った。UVスペクトルの測定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(0.091mmol/L)を用いて、室温で
測定を行った。また、[Ir(5dmtppr)(dpm)]の発光スペクトルを測定
した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((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(0.55mmol/L)を用いて、室温で測定を行っ
た。測定結果を図24に示す。横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度および発光強度(任
意単位)を表す。
図24に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(5dmtppr)(d
pm)]は、639nm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。
10 基板
11 トランジスタ
12 発光素子
13 電極
14 電極
15 層
16 層間絶縁膜
17 配線
18 隔壁層
19 層間絶縁膜
101 電極
102 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
201 電極
202 電極
211 正孔注入層
212 正孔輸送層
213 発光層
214 分離層
215 発光層
216 電子輸送層
217 電子注入層
301 電極
302 電極
311 正孔注入層
312 正孔輸送層
313 発光層
314 電子輸送層
315 N層
321 P層
323 発光層
325 電子注入層
2101 ガラス基板
2102 電極
2103 層
2104 正孔輸送層
2105 発光層
2105a 第1の発光層
2105b 第2の発光層
2106 電子輸送層
2107 電子注入層
2108 電極
3000 光源
3001 照明装置
3002 照明装置
9100 携帯電話機
9101 筐体
9102 筐体
9103 連結部
9104 表示部
9106 操作キー
9200 携帯情報端末機器
9201 筐体
9202 表示部
9203 筐体
9205 キーボード
9207 連結部
9400 コンピュータ
9401 筐体
9402 表示部
9403 キーボード
9404 筐体
9500 デジタルビデオカメラ
9501 筐体
9503 表示部
9600 テレビジョン装置
9601 筐体
9603 表示部
9605 スタンド
9607 表示部
9609 操作キー
9610 リモコン操作機
9703 表示部

Claims (3)

  1. 式(13)で表される化合物。
  2. 式(15)で表される化合物。
  3. 式(45)で表される化合物。
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